(57)【要約】  センサ（１００）は、金属製構造物である床版（３００）の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源（１０４、１０５）と、励磁源（１０４、１０５）の磁界印加による電磁誘導作用で金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器（１０６）とを備える。センサ（１００）は、床版（３００）上を移動する車両（２００）に搭載される。
2017154141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、当該励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で前記金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器とを備えたセンサを移動体に搭載したことを特徴とする床版探傷装置。
【請求項２】
前記励磁源として、ｍ個の先端部が円周上に等間隔に配置されたコアと当該コアの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をｎ個有し、前記ｎ個の励磁器における前記ｍ個の励磁コイルに対して、それぞれ３６０／（ｍ×ｎ）°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置（ただし、ｍ×ｎ≧３）。
【請求項３】
前記励磁源として、Ｕ字コアと当該Ｕ字コアにおけるそれぞれの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をＭ個有し、当該Ｍ個の励磁器のそれぞれの励磁コイルに対して、１８０／Ｍ°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置（ただし、Ｍ≧２）。
【請求項４】
前記磁界検出器を前記励磁源の内部に配置することを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置。
【請求項５】
前記磁界検出器を前記励磁源の外側に配置することを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置。
【請求項６】
前記磁界検出器は、複数の磁界検出素子を有する磁界検出素子アレイであることを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置。
【請求項７】
前記励磁源と前記磁界検出器とを前記移動体の幅方向に千鳥配置で複数配置することを特徴とする請求項１記載の床版探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、橋梁の道路床面を構成する床版の損傷、例えば鋼床版ではデッキプレートの亀裂、コンクリート床版では鉄筋の腐食や破断などを非破壊で検査する非破壊検査に用いる床版探傷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  励磁器の作る磁界により被検体を励磁し、その応答磁場波形を検出コイルにより検出する非破壊検査装置としては、従来、例えば特許文献１に記載された検査装置があった。特許文献１に記載された検査装置は、励磁器と検出コイルで構成される。励磁器は一対のＵ字コアと励磁コイルで構成され、Ｕ字コアの片方の極からもう一つの極に向かって一方向に励磁磁界を印加する。この励磁磁界により誘導電流である渦電流がデッキプレート面内かつ励磁磁界の垂直方向に流れる。また、検出コイルはＵ字コア内に配置され、渦電流により生じた磁界である渦電流磁界を検出する。デッキプレートに渦電流と垂直方向の亀裂がある場合、亀裂により渦電流は遮断され、渦電流磁界が大きく変化する。結果、検出コイルの出力が大きく変動するため、亀裂を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４９６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、上記特許文献１に記載された検出装置では、デッキプレートに渦電流と平行に亀裂がある場合、亀裂による渦電流は殆ど遮断されないことになる。その結果、検出コイルの出力は殆ど変動しないため、亀裂を検出することは困難である。従って、特許文献１に記載された検出装置では、渦電流の向き、すなわち励磁器の向きと亀裂の向きによっては亀裂の検出が困難な場合があった。  このように、従来の検出装置では、励磁磁界を一方向にのみ印加しているため、鋼床版のデッキプレートの亀裂の向きや、コンクリート床版内の破断した鉄筋の向きにより、検出感度が変動し、床版の損傷検出を安定して行うことができないという問題があった。【０００５】  この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、鋼床版の亀裂の向き、コンクリート床版内の破断した鉄筋の向きにかかわらず床版の損傷検出を安定して行うことのできる床版探傷装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  この発明に係る床版探傷装置は、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器とを備えたセンサを移動体に搭載したものである。
【発明の効果】
【０００７】  この発明に係る床版探傷装置は、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源を備えたセンサを移動体に搭載するようにしたものである。これにより、鋼床版の亀裂の向き、コンクリート床版内の破断した鉄筋の向きにかかわらず床版の損傷検出を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１の床版探傷装置を示す機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の床版探傷装置を車両の側面から見た構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１の床版探傷装置を車両の後方から見た構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１の床版探傷装置におけるセンサの斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１の床版探傷装置におけるセンサの下面図である。
【図６】この発明の実施の形態１の床版探傷装置における励磁器の変形例を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態１の床版探傷装置における信号処理システムのブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１の床版探傷装置の励磁器が発する磁界強度の時間変化を示す説明図である。
【図９】図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃは、励磁器が一つの場合の亀裂形状に対する渦電流分布を示す説明図である。
【図１０】図１０Ａ，図１０Ｂ，図１０Ｃは、この発明の実施の形態１の床版探傷装置における亀裂形状に対する渦電流分布を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１の床版探傷装置における励磁器の第２の変形例を示す斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態１の床版探傷装置における励磁器の第３の変形例を示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態２による床版探傷装置を示す構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による床版探傷装置を示す構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態４による床版探傷装置におけるセンサと床版とを車両の側面から見た断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態５による床版探傷装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。実施の形態１．  図１は、本実施の形態による床版探傷装置を示す機能ブロック図である。  本実施の形態による床版探傷装置は、図示のように、センサ１００が移動体である車両２００に搭載されて構成される。センサ１００は、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源１１と、励磁源１１の磁界印加による電磁誘導作用で金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器１２とを備えている。車両２００は、道路を構成する床版３００上を走行する貨物自動車等の車両である。
【００１０】  図２及び図３は、実施の形態１による床版探傷装置の具体例を示している。図２は車両２００の側面から見た図であり、図３は車両２００の後方から見た図である。これらの図に示すように、センサ１００は車両２００の車体後部の下側に取り付けられている。また、図３に示すように、センサ１００は、車体の幅方向の両側に二つが取り付けられている。図中のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、それぞれ、車両２００の進行方向、幅方向、垂直方向を示している。床版３００は橋梁の道路床面を構成し、裏面側（下側）にＵ字リブ３０１がデッキプレート３０２に対して複数本車両進行方向に沿って設けられ、デッキプレート３０２の表面側（上側）に舗装材であるアスファルト３０３が設けられている。デッキプレート３０２は金属製の導電体からなるものである。
【００１１】  図４はセンサ１００の斜視図、図５はセンサ１００を底面側から見た下面図である。シールドケース１０１の外側に距離センサ１０２が、シールドケース１０１の内部にセンサヘッド１０３が搭載されている。シールドケース１０１は、パーマロイなど軟磁性体で構成され、地磁気、隣接車線を走る車両などの鋼鉄製周囲構造物からの外乱磁界を遮蔽し、外乱磁界がセンサヘッド１０３に干渉することを防止するために設けられている。距離センサ１０２は、走行中の車両２００の振動により、絶えず変化するセンサ１００と床版３００との間の距離を計測する計測器である。センサヘッド１０３内には、図１に示した励磁源１１に相当する第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５からなる２組の励磁器と、図１に示した磁界検出器１２に相当する磁界検出素子アレイ１０６とが内蔵されている。第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５は同形状であり、第１の励磁器１０４は励磁コイル１０４ａを巻回したＵ字コア１０４ｂで構成され、第２の励磁器１０５は励磁コイル１０５ａを巻回したＵ字コア１０５ｂで構成されている。それぞれのＵ字コア１０４ｂ，１０５ｂは両端部（先端側）が下向きの状態で配置され、端部に励磁コイル１０４ａ，１０５ａが設けられている。また、これら第１の励磁器１０４及び第２の励磁器１０５は、互いに図中Ｚ軸に９０°ずれた配置で組み付けられている。なお、コアの材質は電磁鋼板、パーマロイ、アモルファス磁性体、フェライトなどの軟磁性体であればよい。
【００１２】  また、図６は、センサヘッド１０３の励磁器のみの斜視図であり、図４及び図５のＵ字コア１０４ｂとＵ字コア１０５ｂを一つの統合コア１０７に置き換えた励磁器１０８の構成を示している。このように、図４及び図５に示した二つからなる第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５を、図６に示す一つの励磁器１０８としてもよい。
【００１３】  磁界検出素子アレイ１０６は、図４及び図５中のＹ軸方向に検出素子が１からｎ個配置される（検出素子１０６−１〜１０６−ｎを備える）ことで構成される。検出素子には、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子、フラックスゲート、超伝導量子干渉計（ＳＱＵＩＤ：Superconducting QUantum Interference Device）、原子磁気センサ、コイルなど、磁界変動を電気信号変化に変換する素子が使用されている。
【００１４】  図７は、センサ１００における信号処理システムのブロック図である。センサ１００のシステム構成は、磁界検出素子アレイ１０６、増幅器１０９、切り替えスイッチ１１０、コントローラ１１１、記憶部１１２、３次元自己位置検知システム１１３、交流発生器１１４、パワーアンプ１１５，１１６、９０゜位相シフタ１１７、励磁コイル１０４ａ，１０５ａを備える。
【００１５】  磁界検出素子アレイ１０６におけるそれぞれの検出素子１０６−１〜１０６−ｎの出力信号は、それぞれの検出素子１０６−１〜１０６−ｎに対応して設けられた増幅器１０９−１〜１０９−ｎに与えられ、それぞれの増幅器１０９−１〜１０９−ｎの出力は切り替えスイッチ１１０を介してコントローラ１１１に与えられるよう構成されている。コントローラ１１１は、センサ１００における各部の制御を司る制御部である。記憶部１１２は、コントローラ１１１の処理結果を一時記憶する一時記憶領域やコントローラ１１１の作業領域として使用するための記憶部である。３次元自己位置検知システム１１３は、センサ１００の自己位置を検知する装置である。また、３次元自己位置検知システム１１３を車両２００に設け、この信号をセンサ１００が取得するよう構成してもよい。交流発生器１１４は、コントローラ１１１からの制御に基づいて所定の周波数の交流信号を発生する信号発生器である。パワーアンプ１１５，１１６は、交流発生器１１４で発生させた交流信号を増幅して励磁コイル１０４ａ及び励磁コイル１０５ａに供給するための増幅器である。また、９０゜位相シフタ１１７は、交流発生器１１４からの交流信号を９０゜位相を変化させてパワーアンプ１１６に供給するための信号処理部である。
【００１６】  このように構成されたセンサ１００において、床版３００への磁界印加は、次のように行われる。すなわち、コントローラ１１１からの制御信号により、周波数ｆの信号が交流発生器１１４で生成され、次いでパワーアンプ１１５で増幅後、励磁コイル１０４ａに増幅後の電流が印加され、Ｕ字コア１０４ｂ先端から励磁磁界が発生する。また、交流発生器１１４での周波数の信号を９０°位相シフタ１１７で位相を９０°変化させた後に、パワーアンプ１１６で増幅後、励磁コイル１０５ａに印加され、Ｕ字コア１０５ｂ先端から励磁磁界が発生する。なお、コントローラ１１１、交流発生器１１４、パワーアンプ１１５，１１６、９０゜位相シフタ１１７及び励磁コイル１０４ａ，１０５ａの構成が、図１に示した励磁源１１に対応し、磁界検出素子アレイ１０６、増幅器１０９、切り替えスイッチ１１０及びコントローラ１１１の構成が、図１に示した磁界検出器１２に対応している。  なお、９０°位相シフタ１１７の代わりに、交流発生器１１４と同期した第２の交流発生器を設け、交流発生器１１４からの周波数の信号と９０°位相を変化させた信号を第２の交流発生器で直接生成し、パワーアンプ１１６に入力するよう構成してもよい。
【００１７】  図８は、その時の第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５から生じる磁界強度の時間変化を示すグラフであり、縦軸は第１の励磁器１０４のＵ字コア１０４ｂと第２の励磁器１０５のＵ字コア１０５ｂの各先端から発生する磁界の強度を示し、横軸は経過時間を示す。また、実線は第１の励磁器１０４の磁界強度変化を示し、破線は第２の励磁器１０５の磁界強度変化を示している。さらに、横軸上の時間１／ｆは、周波数ｆの信号の１周期にかかる時間を示しており、ｔ１は時間ゼロ、ｔ２は１／８周期（ｔ１から４５°の位相差）、ｔ３は１／４周期（ｔ１から９０°の位相差）を示す時間である。第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５から生じる磁界強度は、時間としてｔ３分ずれており、つまり位相が９０°ずれていることが分かる。
【００１８】  床版３００に励磁磁界が印加されると、床版３００内のデッキプレート３０２に電磁誘導の法則により、渦電流と呼ばれる励磁電流が流れ、渦電流による渦電流磁界が発生する。  図９Ａは、励磁器が一つのみの場合での、デッキプレート３０２上面からみた時の励磁器による励磁磁界４０１と、励磁磁界４０１により、電磁誘導の法則に則ってデッキプレート３０２上に生じた誘導電流（渦電流４０２）の分布を模式的に示す説明図である。図中の点線部４０３は、励磁器のＵ字コア先端の位置を示している。デッキプレート３０２に亀裂がない場合、渦電流４０２は楕円状に、かつ、Ｕ字コアの直下では、Ｙ方向に流れることがわかる。それに対して、図９Ｂは、図９Ａに対して、デッキプレート３０２上にＸ方向の亀裂４０４、図９Ｃは、図９Ａに対して、デッキプレート３０２上にＹ方向の亀裂４０５が存在する場合の、デッキプレート３０２上を流れる渦電流４０２の分布を示している。図９Ｂでは、Ｘ方向の亀裂４０４により、Ｘ方向の亀裂４０４周囲で渦電流４０２が大きく変化しているが、図９Ｃでは、渦電流４０２がほとんど変化していないことがわかる。つまり、励磁器のＵ字コアと同じ向きの亀裂は検出できるが、Ｕ字コアと垂直な方向の亀裂は検出が困難であることがわかる。
【００１９】  一方、図１０は、実施の形態１の第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５を備えた構成の誘導電流の分布を示している。すなわち、図１０は、デッキプレート３０２上面から見た時の第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５による励磁磁界４０１と、デッキプレート３０２上に生じた誘導電流（渦電流４０２）の分布を模式的に示す説明図である。なお、図１０では説明を簡略化するため、第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５の設置方向をＸ方向とＹ方向に平行としている。図中の点線部４０６はＵ字コア１０４ｂの先端の位置を示し、点線部４０７はＵ字コア１０５ｂの先端の位置を示している。また、４０５はＹ方向の亀裂である。さらに、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃの順で、図８のｔ１、ｔ２、ｔ３への時間変化を示している。
【００２０】  時間がｔ１からｔ３に進むにつれて、励磁磁界４０１がＸ方向から右回りにＹ方向に回転する。時間ｔ１では、図９と励磁磁界４０１の印加向きが同じであり、図９Ｃの状態と同様に、Ｙ方向の亀裂４０５による渦電流４０２の変化は見られないが、時間ｔ３では、励磁磁界４０１がＹ方向となるため、Ｙ方向の亀裂４０５周囲で渦電流４０２が大きく変化する。従って、時刻ｔ３で渦電流４０２の変化により渦電流磁界が変化する。このように、第１の励磁器１０４及び第２の励磁器１０５の二つの励磁器を用いて、９０°位相をずらして各励磁器から磁界を発生することにより、亀裂の向きに関係なく、亀裂により渦電流４０２が変化することが分かる。
【００２１】  亀裂による渦電流磁界の変化は、磁界検出素子アレイ１０６内の検出素子１０６−１〜１０６−ｎを用いて電気信号の変化に変換され、増幅器１０９−１〜１０９−ｎで増幅後、切り替えスイッチ１１０を介してコントローラ１１１に送信される。コントローラ１１１は、磁界検出素子アレイ１０６からの２次元の電気信号の変動分布情報と、車両２００に搭載された３次元自己位置検知システム１１３からの車両の緯度、経度、高度などの現在位置情報と走行速度及び加速度情報と、距離センサ１０２からのセンサ１００と床版３００間の距離情報と、パワーアンプ１１５，１１６からの位相情報とから、床版３００上の渦電流磁界の変動分布イメージを導出し、記憶部１１２への保存作業を行う。
【００２２】  計測後、例えばコントローラ１１１や図示しない外部装置で記憶部１１２に保存した床版３００上の渦電流磁界の変動分布イメージを読み出し、この変動分布イメージから、亀裂が生じた時の渦電流磁界変化箇所を抽出することにより、床版の亀裂箇所を迅速に発見することが出来る。
【００２３】  このように、センサ１００による計測作業を、車両２００の走行中に実施することにより、短時間の間に広範囲の床版３００に存在する亀裂の有無を、亀裂の向きに依存することなく検査することが出来る。
【００２４】  なお、上記例では励磁器の数を第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５の二つとしたが、励磁器の数はＭ個（Ｍ≧２）の構成にしてもよい。  ここで、時間ｔでのｐ個目の励磁器の発生磁界Ｂｐが、  Ｂｐ＝Ｌ×ｓｉｎ（２×π×ｆ×ｔ＋π／Ｍ×ｐ）であれば、励磁磁界４０１がデッキプレート３０２中を回転するため、亀裂の向きに依存することなく検査することが出来る（ただし、ｆは発生磁界の周波数、Ｌは発生磁界の振幅を示す）。すなわち、励磁源１１として、Ｕ字コアとＵ字コアにおけるそれぞれの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をＭ個有し、このＭ個の励磁器のそれぞれの励磁コイルに対して、１８０／Ｍ°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することで、本実施の形態の床版探傷装置を実現することができる。
【００２５】  図１１は、励磁器を三つとした場合の例である。図示例では、第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５と第３の励磁器１１８の三つの励磁器を６０°毎に回転して配置した構成としている。なお、第３の励磁器１１８は、励磁コイル１１８ａとＵ字コア１１８ｂとから構成されている。
【００２６】  また、図６にて示したように、各励磁器のＵ字コアを統合する場合は、コアの先端の数はｍ個（ｍ≧３）の構成にしてもよい。  ここで、時間ｔでのコアのｑ個目の先端の発生磁界Ｂｑが、  Ｂｑ＝Ｌ×ｓｉｎ（２×π×ｆ×ｔ＋２×π／ｍ×ｑ）であれば、励磁磁界４０１がデッキプレート３０２中を回転するため、亀裂の向きに依存することなく検査することが出来る。
【００２７】  図１２は、このような構成を示す励磁器のみの斜視図である。図示例では、一つの励磁器１１９内に１２０°毎に統合コア１２０の先端が三つ設けられており、各先端に励磁コイル１２１ａ、励磁コイル１２１ｂと励磁コイル１２１ｃを配置した構成を示している。
【００２８】  また、図１２に示すような統合コアを複数個設けるようにしても良い。この場合は図１２に示す統合コアを複数個図１１に示すように重ねた配置とする。すなわち、統合コアを用いる場合、ｍ個の先端部が円周上に等間隔に配置されたコアとコアの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をｎ個有し、ｎ個の励磁器におけるｍ個の励磁コイルに対して、それぞれ３６０／（ｍ×ｎ）°の位相差（ただし、ｍ×ｎ≧３）を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することでも本実施の形態の床版探傷装置を実現することができる。
【００２９】  以上説明したように、実施の形態１の床版探傷装置によれば、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器とを備えたセンサを移動体に搭載したので、鋼床版の亀裂の向き、コンクリート床版内の破断した鉄筋の向きにかかわらず床版の損傷検出を安定して行うことができる。
【００３０】  また、実施の形態１の床版探傷装置によれば、励磁源として、ｍ個の先端部が円周上に等間隔に配置されたコアとコアの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をｎ個有し、ｎ個の励磁器におけるｍ個の励磁コイルに対して、それぞれ３６０／（ｍ×ｎ）°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加するようにしたので、床版内の鋼鉄部に回転磁界を印加することができる。
【００３１】  また、実施の形態１の床版探傷装置によれば、励磁源として、Ｕ字コアとＵ字コアにおけるそれぞれの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をＭ個有し、Ｍ個の励磁器のそれぞれの励磁コイルに対して、１８０／Ｍ°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加するようにしたので、床版内の鋼鉄部に回転磁界を印加することができる。
【００３２】  また、実施の形態１の床版探傷装置によれば、磁界検出器を励磁源の内部に配置するようにしたので、損傷の近傍で生じた渦電流磁界を近距離で検出することが出来るため、検出感度を高めることができる。すなわちＳ／ＮのＳを高めることができる。
【００３３】  また、実施の形態１の床版探傷装置によれば、磁界検出器は、複数の磁界検出素子を有する磁界検出素子アレイとしたので、損傷の向きがどのような向きであっても安定した検出感度を得ることができる。
【００３４】実施の形態２．  図１３は、実施の形態２による床版探傷装置を示す構成図である。実施の形態２では、センサ１００を車両２００の車体中央下部に取り付けている。センサ１００の内部構成及び床版３００に対する損傷の検出処理については実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３５】  通常、車両２００の車体後部の下側には、スペアタイヤや貨物部への昇降装置といった車両２００の装備が既に搭載されていることが多く、このような構成に対してセンサ１００を取り付ける場合は、スペアタイヤや昇降装置等の移設作業が発生する。これに対し、貨物自動車の車体中央下部は空間的な余裕がある場合が多く、車両２００に備えられた装置等の移設作業を行うことなくセンサ１００を車両２００に搭載することができ、移設の手間及び移設先の確保を省くことができる。
【００３６】実施の形態３．  図１４は、実施の形態３による床版探傷装置を示す構成図である。実施の形態３では、センサ１００を車両２００に取り付けた牽引車２０１の下面側に取り付けている。牽引車２０１は、車両２００の車体後部に接続され、車両２００と一体に移動する移動体である。このような構成では、車両２００とセンサ１００との距離を離すことができるため、車両２００に起因する外乱磁界が、センサ１００内のセンサヘッド１０３に与える影響を低減することができる。
【００３７】実施の形態４．  図１５は、実施の形態４の床版探傷装置におけるセンサ１００ａと床版３００とを車両の側面から見た断面図である。実施の形態４のセンサ１００ａは、磁界検出素子アレイ１０６が、第１の励磁器１０４と第２の励磁器１０５におけるＵ字コア１０４ｂとＵ字コア１０５ｂの外側かつ後方に配置されている。  このように構成された床版探傷装置では、励磁磁界４０１は、Ｕ字コア１０４ｂ及びＵ字コア１０５ｂとデッキプレート３０２との間に生じており、磁界検出素子アレイ１０６までは届いていない。それに対して、渦電流により生じる渦電流磁界４０８は、Ｕ字コア１０４ｂ及びＵ字コア１０５ｂ直下のデッキプレート３０２から広がるように分布している。そのため、磁界検出素子アレイ１０６には、励磁磁界４０１は印加されず、渦電流磁界４０８のみ印加されるため、より高感度に亀裂を検出することができる。
【００３８】  以上説明したように、実施の形態４の床版探傷装置によれば、磁界検出器を励磁源の外側に配置するようにしたので、磁界検出器には励磁磁界が直接印加されずに渦電流磁界のみを検出するため、検出感度を高めることができる。すなわち、Ｓ／ＮのＮを減少させることができる。
【００３９】実施の形態５．  図１６は、実施の形態５による床版探傷装置を示す構成図である。図１６は、車両２００の後側かつ下面側から見た斜視図を示している。実施の形態５では、センサヘッド１０３を複数個シールドケース１０１内に千鳥配置でＹ方向に搭載している。このような構成により、センサヘッド１０３の単体の寸法を大きくすることなく、Ｙ方向に隙間なくセンサヘッド１０３を配置できるため、コストを抑えたまま、床版３００内のデッキプレート３０２全面の亀裂の検査を行うことができる。  なお、センサヘッド１０３については、図４及び図５で示した構成に限定されるものではなく、コアを統合した図６や図１２の構成、３組の励磁器を有する図１１の構成等であってもよい。
【００４０】  以上説明したように、実施の形態５の床版探傷装置によれば、励磁源と磁界検出器とを移動体の幅方向に千鳥配置で複数配置するようにしたので、励磁源と磁界検出器とを隙間なく配置することができ、従って損傷をもれなく検出することができる。
【００４１】  なお、上記各実施の形態では、移動体を車両２００としたが、センサ１００（１００ａ，１００ｂ）を搭載するものであればどのようなものであってもよい。
【００４２】  また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】  以上のように、この発明に係る床版探傷装置は、励磁器の作る磁界により被検体を励磁し、その応答磁場波形を検出コイルにより検出することで金属製構造物の損傷を検出する構成に関するものであり、橋梁の道路床面を構成する床版の損傷を非破壊で検査する非破壊検査に用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４４】  １１  励磁源、１２  磁界検出器、１００，１００ａ，１００ｂ  センサ、１０１  シールドケース、１０２  距離センサ、１０３  センサヘッド、１０４  第１の励磁器、１０４ａ  励磁コイル、１０４ｂ  Ｕ字コア、１０５  第２の励磁器、１０５ａ  励磁コイル、１０５ｂ  Ｕ字コア、１０６  磁界検出素子アレイ、１０７  統合コア、１０８  励磁器、１０９  増幅器、１１０  切り替えスイッチ、１１１  コントローラ、１１２  記憶部、１１３  ３次元自己位置検知システム、１１４  交流発生器、１１５，１１６  パワーアンプ、１１７  ９０゜位相シフタ、１１８  第３の励磁器、１１８ａ  励磁コイル、１１８ｂ  Ｕ字コア、１１９  励磁器、１２０  統合コア、１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ  励磁コイル、２００  車両、２０１  牽引車、３００  床版、３０１  Ｕ字リブ、３０２  デッキプレート、３０３  アスファルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月12日(2018.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る床版探傷装置は、センサを移動体に搭載した床版探傷装置であって、センサは、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、当該励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器とを備え、磁界検出器は、励磁源の内部に配置され、移動体の幅方向に配列された複数の磁界検出素子を有する磁界検出素子アレイと、磁界検出素子アレイからの電気信号の変動分布情報に基づいて渦電流による磁界の変動分布イメージを導出するコントローラとを備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサを移動体に搭載した床版探傷装置であって、
前記センサは、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、当該励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で前記金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器とを備え、
前記磁界検出器は、前記励磁源の内部に配置され、前記移動体の幅方向に配列された複数の磁界検出素子を有する磁界検出素子アレイと、前記磁界検出素子アレイからの電気信号の変動分布情報に基づいて前記渦電流による磁界の変動分布イメージを導出するコントローラとを備える床版探傷装置。
【請求項２】
前記センサは、前記センサと前記金属製構造物との間の距離を計測する距離センサを備え、
前記磁界検出器は、前記磁界検出器からの電気信号の変動分布情報と、前記移動体に搭載された自己位置検知システムからの前記移動体の位置情報と、前記距離センサからの前記センサと前記金属製構造物との間の距離情報とに基づいて前記渦電流による磁界の変動分布イメージを導出するコントローラを備える請求項１記載の床版探傷装置。
【請求項３】
センサを移動体に搭載した床版探傷装置であって、
前記センサは、金属製構造物の損傷に対して磁界の向きが回転する磁界を印加する励磁源と、当該励磁源の磁界印加による電磁誘導作用で前記金属製構造物に生じた誘導電流である渦電流による磁界を検出する磁界検出器と、前記センサと前記金属製構造物との間の距離を計測する距離センサと
を備え、
前記磁界検出器は、前記磁界検出器からの電気信号の変動分布情報と、前記移動体に搭載された自己位置検知システムからの前記移動体の位置情報と、前記距離センサからの前記センサと前記金属製構造物との間の距離情報とに基づいて前記渦電流による磁界の変動分布イメージを導出するコントローラを備える床版探傷装置。
【請求項４】
前記励磁源として、ｍ個の先端部が円周上に等間隔に配置されたコアと当該コアの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をｎ個有し、前記ｎ個の励磁器における前記ｍ個の励磁コイルに対して、それぞれ３６０／（ｍ×ｎ）°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の床版探傷装置（ただし、ｍ×ｎ≧３）。
【請求項５】
前記励磁源として、Ｕ字コアと当該Ｕ字コアにおけるそれぞれの先端部に巻回した励磁コイルとで構成される励磁器をＭ個有し、当該Ｍ個の励磁器のそれぞれの励磁コイルに対して、１８０／Ｍ°の位相差を有する同一周波数及び同一振幅の交流電流を印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の床版探傷装置（ただし、Ｍ≧２）。
【請求項６】
前記励磁源と前記磁界検出器とを前記移動体の幅方向に千鳥配置で複数配置することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項記載の床版探傷装置。
【国際調査報告】
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