(57)【要約】【課題】道路標識や照明の支柱用鋼管の路面境界部や埋設部に生じる腐食を高速で簡便に検査し得る電磁気センサを用いた検査方法及び検査用電磁気センサを提供する。【解決手段】電磁気センサ１を用いた検査方法は、電磁気センサ１を励磁コイル３と検出コイル４とから構成し、電磁気センサ１を被検査鋼管２０の所定の箇所に取り付け、励磁コイル３に交流電流を印加して被検査鋼管２０の管軸方向に磁束を発生し、検出コイル３の検出電圧により被検査鋼管２０の減肉状態を検出する。健全な鋼管で取得した検出コイル３の検出電圧Ｖ０と、減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖｅと、から下記（１）式により検出電圧の変化率又は変化率の絶対値を求め、該変化率から未知の被検査鋼管２０に生じていることを検査してもよい。      変化率＝（Ｖｅ−Ｖ０）／Ｖ０×１００（％）          （１）【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気センサを、励磁コイルと検出コイルとから構成し、
前記電磁気センサを被検査鋼管の所定の箇所に取り付け、
前記励磁コイルに交流電流を印加して、前記被検査鋼管の管軸方向に磁束を発生させ、
前記検出コイルの検出電圧により前記被検査鋼管の減肉状態を検出する、電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項２】
健全な鋼管で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖ０と、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖｅと、
から下記（１）式により検出電圧の変化率又は変化率の絶対値を求め、該変化率から前記未知の被検査鋼管に腐食が生じていることを検査する、請求項１に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
変化率＝（Ｖｅ−Ｖ０）／Ｖ０×１００（％）          （１）
【請求項３】
所定の第１の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に前記電磁気センサを取り付け、
前記減肉部と前記検出コイルとの距離ｄを第１の所定の長さに設定し、
前記第１の減肉部を有している校正用鋼管で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖｅ’と、
前記健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、
から、前記変化率を求める第１ステップと、
距離ｄを第２の所定の長さに設定し、第１ステップと同様に前記変化率を求める第２ステップと、
距離ｄを第３〜所定のｎの長さに設定して、第１ステップと同様に前記変化率を求めることにより、前記第１の減肉の深さにおける変化率を得る第３ステップと、
予め所定の第２の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に前記電磁気センサを取り付け、前記第１〜第３ステップにより前記第２の減肉の深さにおける変化率を求める第４ステップと、
所定の第３〜所定のｍの減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に前記電磁気センサを取り付け、前記第１〜第３ステップにより前記第３〜所定のｍの減肉の深さにおける各変化率を求める第５ステップと、
前記第１〜第５ステップで得た第１〜所定のｍの減肉の深さと、前記変化率との関係を、前記第１〜ｎの距離ｄ毎の校正グラフとして求める第６ステップと、
を備えた、請求項２に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項４】
減肉の度合いが未知の被検査鋼管の所定の位置で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖｅと、前記健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、から計算した変化率Ｓｉと、
前記減肉の度合いが未知の被検査鋼管の前記所定の位置とは異なる位置で取得した前記検出コイルの検出電圧Ｖｅ’’と、前記健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、で計算した変化率Ｓｉ’’と、
を、前記校正グラフにプロットして、前記距離ｄ毎の変化率を示すデータとの交点から前記未知の被検査鋼管の減肉の度合いを求める、請求項３に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項５】
異なる減肉深さの減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した検出電圧と減肉深さとの関係を該減肉部と検出コイルとの距離ｄをパラメータとして校正グラフ１を作成し、
前記校正グラフ１の所定の距離の間を埋めるように線形補間により校正グラフ２を作成し、
未知の被検査鋼管の所定の２点で取得した前記検出コイルの検出電圧を、前記校正グラフ２にプロットし、
前記２点の出力電圧と校正グラフ２の複数の交点から減肉深さの範囲を求め、この減肉深さの範囲が最小になるような減肉深さの部位を求め、減肉率を推定する、請求項１に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項６】
前記検出コイルを、前記励磁コイルの両側に配設して差動検出コイルとし、
前記差動検出コイルの検出電圧により前記被検査鋼管の減肉状態を検出する、請求項１に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項７】
前記励磁コイルを第１の周波数の交流電流で励磁し、異なる減肉率の減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した前記検出電圧と減肉率との関係について、該減肉部と前記差動検出コイルとの距離ｄをパラメータとして、第１周波数の校正グラフを作成し、
前記励磁コイルを、前記第１の周波数の印加とは異なるタイミングで第２の周波数の交流電流で励磁し、異なる減肉率の減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した前記検出電圧と減肉率との関係について、該減肉部と前記差動検出コイルとの距離ｄをパラメータとして、第２周波数の校正グラフを作成し、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管に対して、前記電磁気センサを取り付け、前記励磁コイルに第１の周波数の交流電流を印加して、前記差動検出コイルから第１の差動検出信号を取得し、
第１の周波数の交流電流の印加とは異なるタイミングで前記励磁コイルに第２の周波数の交流電流を印加して、前記差動検出コイルから第２の差動検出信号を取得し、
前記第１の周波数の校正グラフと前記第１の差動検出信号の電圧との複数の交点における減肉率と距離ｄを求め、
前記第２の周波数の校正グラフと前記第２の差動検出信号の電圧との複数の交点における減肉率と距離ｄを求め、
前記第１の周波数の校正グラフの各交点から求めた減肉率と距離ｄの関係と、前記第２の周波数の校正グラフの各交点から求めた減肉率と距離ｄの関係と、を対比して、一致している減肉率と距離ｄを真値とする、請求項６に記載の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法。
【請求項８】
励磁コイルと検出コイルとから構成し、被検査鋼管の所定の箇所に取り付ける電磁気センサにおいて、
前記検出コイルを前記励磁コイルの一方側に該励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回するか、又は前記検出コイルを前記励磁コイルの両側に該励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回して差動検出コイルとし、
前記励磁コイルに交流電流を印加して、前記被検査鋼管の管軸方向に磁束を発生させ、
前記検出コイルの検出電圧により前記被検査鋼管の減肉状態を検出する、鋼管の検査に用いる電磁気センサ。
【請求項９】
二つのヨークと、
前記二つのヨークの外側に巻回される前記励磁コイルと、
前記一方のヨークの下端部側に前記励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回される前記検出コイルと、
を備えた、請求項８に記載の鋼管の検査に用いる電磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁気センサ及びこれを用いた鋼管の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、住宅街や道路などの多くの場所で道路標識や街灯が設置されている。これらの標識や街灯は私たちが生活していく上で必要不可欠なインフラストラクチャーである。
【０００３】
しかしながら、近年これら標識や街灯の老朽化が問題となっている。主な老朽化の原因は、標識や街灯を支える支柱の埋設部における腐食である。道路標識や街灯等は屋外の道路のアスファルトやコンクリート部に埋設されており、雨水や犬猫における放尿等が支柱に用いる鋼管の埋設部付近に長い年月をかけて蓄積され、腐食が進行していく。
【０００４】
この腐食が進行すると必要な強度を維持することができず、強風が吹いた際に根元が折れ、安全を損なう恐れがある。このため、鋼管の埋設部に生じている腐食を早期発見し、安全性を保つために定期的な検査が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７０８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、鋼管柱の腐食度合いの評価方法が開示されている。特許文献１には、下端部が地中に埋設された鋼管柱の表面に、超音波探傷器の発信用探触子と、超音波探傷器の受信用探触子とを一対として、地表から所定距離離間するように配置し、発信用探触子から超音波ビームを発信し、発信された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子により直接的に受信するとともに、発信用探触子から発信され腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを、所定のビーム路程間において、受信用探触子により間接的に受信し、直接的に受信された超音波ビームのエコー面積と、間接的に受信された超音波ビームのエコー面積との比を算出することにより、鋼管柱の地際部における腐食の程度を評価することが記載されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、超音波探傷器により鋼管柱の表面に、超音波探傷器の発信用探触子と、超音波探傷器の受信用探触子とを一対として、地表から所定距離離間するように配置する必要があり、腐食の発生箇所において反射された超音波ビームのエコーを受信して腐食の程度を評価しているので、発信用探触子及び受信用探触子とを一対として配置するのに手間が掛かり、計測に時間を要するという課題がある。さらに、コンクリートの収縮に伴う拘束による埋設部の状況により超音波が減衰することがあり、さらに腐食の向き（角度）が変化するとエコーの面積が変化する可能性があり、正確に腐食を評価できないという課題がある。
【０００８】
上記したように、現状では、標識や街灯の埋設部に生じている腐食を、高速かつ簡便に検査する方法がないのが現状である。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明の目的は、道路標識や照明の支柱として用いられる鋼管等の路面境界部や埋設部に生じる腐食を高速かつ簡便に検査することができる電磁気センサを用いた検査方法を提供することを第１の目的とし、埋設部の腐食検査を効率良く行うための電磁気センサを提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記第１の目的を達成するために、本発明の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法は、電磁気センサを、励磁コイルと検出コイルとから構成し、電磁気センサを被検査鋼管の所定の箇所に取り付け、励磁コイルに交流電流を印加して、被検査鋼管の管軸方向に磁束を発生し、検出コイルの検出電圧により被検査鋼管の減肉状態を検出すること特徴とする。
【００１１】
上記構成において、好ましくは、健全な鋼管で取得した検出コイルの検出電圧Ｖ０と、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管で取得した検出コイルの検出電圧Ｖｅと、
から下記（１）式により検出電圧の変化率又は変化率の絶対値を求め、変化率から未知の被検査鋼管に腐食が生じていることを検査する。
変化率＝（Ｖｅ−Ｖ０）／Ｖ０×１００（％）          （１）
【００１２】
上記構成において、好ましくは、所定の第１の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサを取り付け、減肉部と検出コイルとの距離ｄを第１の所定の長さに設定し、第１の減肉部を有している校正用鋼管で取得した検出コイルの検出電圧Ｖｅ’と、健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、から、変化率を求める第１ステップと、
距離ｄを第２の所定の長さに設定し、第１ステップと同様に変化率を求める第２ステップと、
距離ｄを第３〜所定のｎの長さに設定して、第１ステップと同様に変化率を求めることにより、第１の減肉の深さにおける変化率を得る第３ステップと、
所定の第２の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサを取り付け、第１〜第３ステップにより第２の減肉の深さにおける変化率を求める第４ステップと、
所定の第３〜所定のｍの減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサを取り付け、第１〜第３ステップにより第３〜所定のｍの減肉の深さにおける各変化率を求める第５ステップと、
第１〜第５ステップで得た第１〜所定のｍの減肉の深さと変化率との関係を、第１〜ｎの距離ｄ毎の校正グラフとして求める第６ステップと、
を備えている。
さらに、好ましくは、減肉の度合いが未知の被検査鋼管の所定の位置で取得した検出コイルの検出電圧Ｖｅと、健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、から計算した変化率Ｓｉと、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管の所定の位置とは異なる位置で取得した検出コイルの検出電圧Ｖｅ’’と、健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、で計算した変化率Ｓｉ’’と、
を、校正グラフにプロットして、距離ｄ毎の変化率を示すデータとの交点から未知の被検査鋼管の減肉の度合いを求める。
【００１３】
異なる減肉深さの減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した検出電圧と減肉深さとの関係を該減肉部と検出コイルとの距離ｄをパラメータとして校正グラフ１を作成し、
校正グラフ１の所定の距離の間を埋めるように線形補間により校正グラフ２を作成し、
未知の被検査鋼管の所定の２点で取得した前記検出コイルの検出電圧を校正グラフ２にプロットし、
２点の出力電圧と校正グラフ２の複数の交点から減肉深さの範囲を求め、この減肉深さの範囲が最小になるような減肉深さの部位を求め、減肉率を推定してもよい。
【００１４】
上記構成において好ましくは、検出コイルを、励磁コイルの両側に配設して差動検出コイルとし、差動検出コイルの検出電圧により被検査鋼管の減肉状態を検出する。
好ましくは、励磁コイルを第１の周波数の交流電流で励磁し、異なる減肉率の減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した前記検出電圧と減肉率との関係について、該減肉部と差動検出コイルとの距離ｄをパラメータとして、第１周波数の校正グラフを作成し、
励磁コイルを、第１の周波数の印加とは異なるタイミングで第２の周波数の交流電流で励磁し、異なる減肉率の減肉部を有している複数の校正用鋼管で取得した検出電圧と減肉率との関係について、該減肉部と差動検出コイルとの距離ｄをパラメータとして、第２周波数の校正グラフを作成し、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管に対して、電磁気センサを取り付け、励磁コイルに第１の周波数の交流電流を印加して、差動検出コイルから第１の差動検出信号を取得し、
第１の周波数の交流電流の印加とは異なるタイミングで励磁コイルに第２の周波数の交流電流を印加して、差動検出コイルから第２の差動検出信号を取得し、
前記第１の周波数の校正グラフと前記第１の差動検出信号の電圧との複数の交点における減肉率と距離ｄを求め、
前記第２の周波数の校正グラフと前記第２の差動検出信号電圧との複数の交点における減肉率と距離ｄを求め、
第１の周波数の校正グラフの各交点から求めた減肉率と距離ｄの関係と、第２の周波数の校正グラフの各交点から求めた減肉率と距離ｄの関係と、を対比して、一致している減肉率と距離ｄを真値とする。
【００１５】
上記第２の目的を達成するために、鋼管の検査に用いる電磁気センサは、励磁コイルと検出コイルとから構成し、被検査鋼管の所定の箇所に取り付ける電磁気センサにおいて、検出コイルを励磁コイルの一方側に該励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回するか、又は検出コイルを励磁コイルの両側に励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回して差動検出コイルとし、励磁コイルに交流電流を印加して、被検査鋼管の管軸方向に磁束を発生させ、検出コイルの検出電圧により前記被検査鋼管の減肉状態を検出することを特徴とする。
上記構成において、二つのヨークと、二つのヨークの外側に巻回される励磁コイルと、一方のヨークの下端部側に励磁コイルと所定の間隔を設けて巻回される検出コイルと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電磁気センサを用いた鋼管の検査方法によれば、道路標識や照明の支柱として用いられる鋼管等の路面境界部や埋設部に生じる腐食を高速かつ簡便に検査することができる。
具体的には、電磁気センサを被検査鋼管に取り付け、励磁コイルに交流電源を接続して被検査鋼管に磁束を発生させることにより、検出コイルに生じる出力電圧と健全な鋼管における検出コイルの出力電圧の変化等を求めることで、腐食により減肉が生じている否かを高速かつ簡便に検査することができる。検出コイルを差動検出コイルとした場合には、励磁コイルを異なるタイミングで異なる二つの周波数で励磁して、減肉率と共に差動検出コイルと被検査鋼管の減肉部までの距離も推定できる。
【００１７】
本発明の電磁気センサによれば、道路標識や照明の支柱として用いられる鋼管等の路面境界部や埋設部に生じる腐食による減肉率及び／又は腐食による減肉部までの距離を高速かつ簡便に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る電磁気センサを用いた鋼管の検査方法を説明する模式図である。
【図２】本発明の電磁気センサの構成の一例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は端面図である。
【図３】本発明の別の電磁気センサの構成の一例を示し、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は右側面図である。
【図４】図３に示す電磁気センサを用いた検査方法を説明するための模式図である。
【図５】実施例１の電磁気センサを用いた被検査鋼管の検査方法の一例を示す図である。
【図６】図５の構成により電磁界解析を行ったときの磁束密度ベクトル分布を示す図であり、（Ａ）は減肉部としてのスリットが存在しない場合の鋼管肉厚部における磁束密度ベクトル分布、（Ｂ）は減肉部としてのスリットが存在する場合の磁束密度ベクトル分布である。
【図７】電磁気センサとスリット端部との距離ｄを２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍにした場合の検出コイルからの出力電圧の測定結果を示す図である。
【図８】図７の測定結果を、減肉率０％時の検出信号を基準としたときの（１）式の変化率の絶対値で表示した結果を示す図である。
【図９】実施例２において、第１０ステップで取得した校正グラフ１を示す図である。
【図１０】第１１ステップで取得した校正グラフ２に、第１２ステップにおいて距離ｄを２７ｍｍｍ及び３７ｍｍとして取得した検出電圧Ｖｔ’及びＶｔ’’をプロットした図である。
【図１１】第１３ステップにおいて、推定した減肉率を示す図である。
【図１２】実施例３の電磁気センサにより電磁界解析を行ったときの差動磁束密度を示す図である。
【図１３】実施例３において励磁周波数を２０Ｈｚとしたときの検出コイルからの差動検出信号を示す図である。
【図１４】実施例３において励磁周波数を２１０Ｈｚとしたときの検出コイルからの差動検出信号を示す図である。
【図１５】実施例４においてステップ２３の励磁周波数２０Ｈｚから推定される距離ｄと減肉率（％）を示し、（Ａ）は第１の周波数の校正グラフに第１の差動検出信号を示す実線を引いた図であり、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。
【図１６】実施例４においてステップ２３の励磁周波数２１０Ｈｚから推定される距離ｄと減肉率（％）を示し、（Ａ）は第２の周波数の校正グラフに第２の差動検出信号を示す実線を引いた図であり、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明するが、本発明の範囲は実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る電磁気センサ１を用いた鋼管の検査方法を説明する模式図である。図２は、本発明の電磁気センサ１の構成の一例を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は端面図である。
図１及び図２において、電磁気センサ１は、ヨーク２に巻回された励磁コイル３と、検出コイル４とから構成されている。図２（Ａ）に示すように、ヨーク２は長尺形状の２本のヨーク２ａ，２ｂからなり、図２（Ｃ）に示すように、この２本のヨーク２ａ，２ｂを長手方向に隙間を設けて並行配置し、短手方向の外側において、ヨーク２ａ，２ｂの一端側から他端側に励磁コイル３を巻回している。励磁コイル３は、ヨーク２の長手方向の９０〜９５％程度を被覆している。ヨーク２の長手方向の他端側が、被検査鋼管２０の長手方向に当接又は隙間を設けて配置される。
【００２１】
図２（Ａ）及び同（Ｂ）に示すように、片方のヨーク２ａにおいて、励磁コイル３を設けていない他端部に、検出コイル４を巻回している。検出コイル４は、励磁コイル３の他端側に該励磁コイル３と所定の間隔を設けて巻回されている。検出コイル４は、励磁コイル３に接触しないよう励磁コイル３と隙間ができるように、かつ、片方のヨーク２ａの下端部をごく僅かに露出するように、巻回されている。
【００２２】
ヨーク２としては、強磁性体が好ましく、鋼材やフェライトからなる材料を用いることができ、角材等の形状を有している。
【００２３】
励磁コイル３及び検出コイル４の巻線の材料としては、絶縁被覆をした銅線等を用いることができる。励磁コイル３及び検出コイル４の巻線の寸法や巻回数、励磁コイル３と検出コイル４との間隔、ヨーク２の寸法や各ヨーク２ａ，２ｂの間隔等は、検査をする鋼管の寸法や励磁コイルの励磁周波数に応じて適宜に選定すればよい。
【００２４】
次に、電磁気センサ１を利用した鋼管の検査方法について説明する。
図１は、腐食等で生じた地中の減肉部２０ｂを有している被検査鋼管２０の地上に露出している箇所に電磁気センサ１を配置し、励磁コイル３に交流電源を接続して励磁したときの交流磁界分布を示している。
電磁気センサ１は、被検査鋼管２０の所定の箇所に取り付けられる。例えば、図１に示すように、電磁気センサ１は、２本のヨーク２ａ，２ｂの他端部が、被検査鋼管２０の長手方向に沿うように配設される。図示の場合は、検出コイル４が被検査鋼管の下側、つまり、被検査鋼管２０の減肉部２０ｂに近くなるように配設されている。２本のヨーク２ａ，２ｂの他端側と被検査鋼管２０は、後述するが、所定の間隔の隙間（リフトオフ）を設けて配設してもよい。交流磁界分布は磁極間以外、つまり、被検査鋼管２０の管軸方向に磁束が流れることを示している。励磁コイル３により被検査鋼管２０に発生した交流磁界分布において、減肉部の生じていない正常な被検査鋼管部２０ａでは磁束が強い。
【００２５】
一方、被検査鋼管の減肉部２０ｂでは、透磁率や導電率が低下しているため、減肉部がない正常な被検査鋼管部２０ａ（以下、健全部と呼ぶ）と比較すると、磁束が減少し、ひいては、被検査鋼管全体の磁性領域、つまり、被検査鋼管の健全部（肉厚部とも呼ぶ）の総磁束量が低下する。以下の説明では、被検査鋼管の減肉部２０ｂは、単に減肉部とも呼ぶ。従って、電磁気センサ１に設けた検出コイル４の正常な被検査鋼管部２０ａによる出力電圧と、減肉部２０ｂを有している被検査鋼管２０を測定したときの出力電圧を比較することにより、減肉が生じているかいないかを判別することができる。
【００２６】
上記検査方法によれば、通常のヨークを用いた磁化器による検査では、磁極内側の磁束の変化を利用しているが、本発明の電磁気センサ１を用いる場合には、磁極外側の磁束の変化を利用でき、被検査鋼管２０に生じる磁束分布を高速かつ簡便に検査することができる。
【００２７】
（減肉の検査方法１）
減肉の検出は、減肉が生じている被検査鋼管と減肉深さ０％時の検出信号を基準としたときの変化率の値又はその絶対値から推定できる。減肉深さは、当初の被検査鋼管の肉厚に対する減肉の割合（％）である。
変化率の絶対値は、下記（１）式で計算される。
変化率＝｜（Ｖｅ−Ｖ０）／Ｖ０×１００｜（％）          （１）
ここで、Ｖｅ及ぶＶ０を、以下に示す。
Ｖｅ：各減肉深さの検出信号
Ｖ０：減肉深さ０％時の検出信号
【００２８】
（減肉が未知の被検査鋼管の測定）
減肉が未知の被検査鋼管の測定は、以下のように行うことができる。
電磁気センサを減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０の所定の箇所に取り付け、励磁コイル３に交流電流を印加して、被検査鋼管２０の管軸方向に磁束を発生させる。
健全な鋼管で予め取得した検出コイル４の検出電圧Ｖ０と、減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０で取得した検出コイル４の検出電圧Ｖｅ’と、から下記（２）式により検出電圧の変化率又は変化率の絶対値を求め、変化率から未知の被検査鋼管２０に腐食が生じていることを検査する。
【００２９】
変化率＝（Ｖｅ’−Ｖ０）／Ｖ０×１００（％）          （２）
ここで、Ｖｅ’は、未知の被検査鋼管で取得した検出電圧であり、Ｖ０は健全な鋼管で取得した検出電圧である。
【００３０】
（電磁気センサとスリット欠陥までの距離ｄが変化した場合）
被検査鋼管２０に設けた減肉部２０ｂとしてのスリット欠陥の減肉深さに比例して、変化率の絶対値が増加傾向を示す。健全な鋼管と共に、校正のためにスリット欠陥を模擬するように、所定の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管を用いる。この鋼管を、減肉部を有している校正用鋼管と呼ぶ。健全な鋼管の肉厚に対して、減肉の度合いを％表示した値を、減肉率と呼ぶ。
さらに、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離ｄが変化した場合、各被検査鋼管２０の減肉率の程度によって、変化率の範囲がある範囲で定まる。つまり、最初に減肉率を横軸とし、縦軸に変化率の絶対値をプロットした変化率を求める。この図を変化率図と呼ぶ。
【００３１】
（変化率図を得る測定方法）
変化率図を得る測定方法を以下に説明する。
第１ステップ：
所定の第１の減肉深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサ１を取り付け、減肉部と検出コイル４との距離ｄを第１の所定の長さに設定し、第１の減肉部を有している校正用鋼管で取得した検出コイル４の検出電圧Ｖｅ’と、健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０と、から、変化率を求めておく。
第２ステップ：
距離ｄを第２の所定の長さに設定し、第１ステップと同様に変化率を求める。
第３ステップ：
距離ｄを第３〜所定のｎの長さに設定して、第１ステップと同様に変化率を求めることにより、第１の減肉の深さにおける変化率を得る。
第４ステップ：
予め所定の第２の減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサ１を取り付け、第１〜第３ステップにより第２の減肉の深さにおける変化率を求める。
第５ステップ：
予め所定の第３〜所定のｍの減肉の深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサ１を取り付け、第１〜第３ステップにより第３〜所定のｍの減肉の深さにおける変化率を求める。
第６ステップ：
第１〜第５ステップで得た第１〜所定のｍの減肉の深さと変化率との関係を、第１〜ｎの距離ｄ毎の校正グラフとして求める。
以上の第１〜第６ステップにより、変化率図を得ることができる。
【００３２】
（減肉深さの推定）
次に、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離ｄを２点変化させて、それぞれの距離における変化率を上記変化率図に変化率として、２本の変化率をプロットする。上記の２本の変化率と上記の変化率図との交点が、減肉厚さの範囲となる。
【００３３】
このような測定をすることにより、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離ｄを変えた２点の変化率の測定から、減肉率を推定することができる。このような２点の距離の差は、例えば２０ｍｍとすることができる。
【００３４】
具体的には、減肉の度合いが未知の被検査鋼管の所定の位置で取得した検出コイル４の検出電圧Ｖｅと健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０とから計算した変化率Ｓｉと、
減肉の度合いが未知の被検査鋼管の所定の位置とは異なる位置で取得した検出コイル４の検出電圧Ｖｅ’’と健全な鋼管で取得した検出電圧であるＶ０とで計算した変化率Ｓｉ’’と、
を、校正グラフにプロットして、距離ｄ毎の変化率を示すデータとの交点から未知の被検査鋼管の減肉の度合いを求める。
【００３５】
変化図や減肉の度合いは、電磁気センサ１と電磁気センサ１を駆動する交流電源と、交流電源の駆動部と、検出コイル４からの出力電圧を測定するために必要に応じて挿入される増幅器と、これらの電圧を測定するオシロスコープや、コンピュータ等とを用いて取得することができる。
【００３６】
（減肉の検査方法２）
減肉の検査方法２について説明する。減肉率の別の推定方法は、以下の順に行う。
第１０ステップ：
予め、減肉率とセンサまでの距離がわかった状態で校正グラフを作成する。
所定の第１の減肉深さの減肉部を有している校正用鋼管に電磁気センサ１を取り付け、この減肉部と検出コイル４との距離ｄを所定の長さに設定し、この減肉部を有している校正用鋼管で取得した検出コイル４の検出電圧Ｖｔを、所定の距離毎に取得する。例えば、減肉率を０％、２０％、４０％、６０％、８０％とし、距離ｄを２０ｍｍから６０ｍｍ迄１０ｍｍ毎に変化させて検出電圧Ｖｔを取得すればよい。これにより、距離ｄを変化させたときの減肉深さと検出電圧Ｖｔとの関係、つまり校正グラフ１を得ることができる。
第１１ステップ：
第１０ステップで作成した校正グラフ１の所定の距離の間を埋めるように線形補間により校正グラフ２を作成する。
第１２ステップ：
電磁気センサ１を減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０の第１の検査箇所に取り付け、励磁コイルに交流電流を印加して被検査鋼管２０の管軸方向に磁束を発生させ、第１の検査箇所における検出電圧Ｖｔ’を測定し、校正グラフ２にプロットする。
次に、電磁気センサ１を第１の検査箇所とは異なる第２の検査箇所に取り付け、上記と同様に、第２の検査箇所における検出電圧Ｖｔ’’を測定し、校正グラフ２にプロットする。
第１３ステップ：
第１の検査箇所の検出電圧Ｖｔ’と、第２の検査箇所の検出電圧Ｖｔ’’との二点の出力電圧と校正グラフ２の複数の交点から減肉深さの範囲を求め、この減肉深さの範囲が最小になるような減肉深さの部位を求め、減肉率を推定する。
減肉の検査方法２によれば、第１０ステップで作成した校正グラフ１にさらに線形補間により校正グラフ２を作成するので、減肉の検査方法１に比較してより精度の高い減肉の推定ができる。
【００３７】
本発明の電磁気センサ１を利用した検査方法によれば、路面から露出している道路標識や照明の支柱として用いられる被検査鋼管２０等にヨークを用いた電磁気センサ１を配置し、励磁コイル３に交流電流を印加して交流磁束を発生させることにより、ヨーク２の外側方向に被検査鋼管２０の管軸方向に交流磁束を発生させ、この交流磁束の変化を解析することで、腐食や減肉の発生とその減肉率を定量的に評価することができる。
【００３８】
（電磁気センサの変形例）
次に、電磁気センサの変形例として、検出コイルを二つ有している電磁気センサについて説明する。
図３は、本発明の別の電磁気センサ１０の構成の一例を示し、(Ａ)はｙ−ｚ正面図、(Ｂ)はｘ−ｙ端面図、図４は、図３に示す電磁気センサ１０を用いた検査方法を説明するための模式図である。
図３に示すように、電磁気センサ１０は、励磁コイル１３と、励磁コイル１３の両端側にそれぞれ配設される検出コイル１４とからなり、中空部を有している空芯コイルとして構成されている。検出コイル１４は二つのコイルからなり、励磁コイル１３の一端側に所定の間隔の隙間を設けて配設される第１の検出コイル１４ａと、励磁コイル１３の他端側に所定の間隔の隙間を設けて配設される第２の検出コイル１４ｂからなり、差動検出コイルとなる。この電磁気センサ１０は、被検査鋼管２０に巻回して使用する。
【００３９】
励磁コイル１３と、第１の検出コイル１４ａ及び第２の検出コイル１４ｂとは、巻回した空芯コイルを用いることができ、図１で説明した電磁気センサ１と同様の部材を用いることができる。励磁コイル１３及び差動検出コイル１４の巻線の寸法や巻回数、励磁コイル３と差動検出コイル１４との間隔等は、検査をする鋼管の寸法や励磁コイル１３の励磁周波数に応じて適宜に選定すればよい。
【００４０】
図４に示すように、電磁気センサ１０は、励磁コイル１３と差動検出コイル１４の中空部を被検査鋼管２０に挿入することで、励磁コイル１３及び差動検出コイルが被検査鋼管２０に巻回される。これにより、第１の検出コイル１４ａが被検査鋼管２０の減肉部２０ａ側に配設される。被検査鋼管２０に装着された電磁気センサ１０においては、被検査鋼管２０の周方向に巻回した励磁コイル１３に交流電流を流すことにより、被検査鋼管の軸方向に均等に磁界を印加できる。検出コイル１４ａ，１４ｂが励磁コイル１３の端部側に配置されているので、被検査鋼管２０の管軸方向の磁束を高速かつ簡便に測定することができる。これにより、図１で説明した電磁気センサ１を利用した鋼管の検査方法と同様に、差動検出コイル１４からの検出電圧により被検査鋼管の減肉部２０ｂの検出をすることができる。二つの検出コイル１４ａ，１４ｂを使用することにより、図１に示す検査方法に比較して、二つの検出コイル１４ａ，１４ｂの差動検出信号が得られ、これにより検出電圧の変化を大きくし、ノイズを除去することができる。
【００４１】
（減肉及び距離ｄの検査方法）
図３及び図４に示す電磁気センサ１０を用いた減肉率及び距離ｄの検査方法について説明する。
減肉率と、電磁気センサ１０から被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄとを同時に推定する検査方法は、以下の順に行う。
第２０ステップ：
異なる減肉率の減肉部を有している複数の校正用鋼管を用意する。予め、減肉率と距離ｄが分かった状態で第１の周波数の校正グラフを作成する。距離ｄは、第１の検出コイル１４ａと減肉部２０ｂとの距離とすることができる（図４参照）。
所定の減肉率の減肉部２０ｂを有している複数の校正用鋼管に電磁気センサ１０を取り付け、この減肉部２０ｂと第１の検出コイルとの距離ｄを所定の長さに設定し、励磁コイル１３に第１の周波数の交流電流を印加する。このとき減肉部２０ｂを有している校正用鋼管で取得した第１の検出コイル１４ａ及び第２の検出コイル１４ｂによる差動検出信号Ｖｄを、所定の距離毎に取得する。例えば、減肉率を０％、２０％、４０％、６０％、８０％とした複数の校正用鋼管を用意し、距離ｄを、２０ｍｍから６０ｍｍ迄１０ｍｍ毎に変化させて、差動検出信号Ｖｄを取得すればよい。これにより、距離ｄを変化させたときの減肉率と差動検出信号Ｖｄとの関係、つまり第１の周波数の校正グラフを得ることができる。第１の周波数の校正グラフの横軸は減肉率（％）であり、縦軸は差動検出信号Ｖｄ（Ｖ）であり、距離ｄ毎の差動検出信号Ｖｄを示すグラフとなる。
第２１ステップ：
次に、励磁コイル１３に第２０ステップの第１の周波数とは別の時期（タイミング）で第２の周波数の交流電流を印加することにより、第２０ステップで作成した第１の周波数の校正グラフの取得と同様にして、第２の周波数の校正グラフを作成する。
第２２ステップ：
減肉の度合いが未知の被検査鋼管に対して、電磁気センサ１０を取り付け、励磁コイル１３に第１の周波数の交流電流を印加して、差動検出コイル１４から第１の差動検出信号を取得する。次に、第１の周波数の交流電流の印加とは異なる時期（タイミング）に励磁コイル１３に第２の周波数の交流電流を印加して、差動検出コイル１４から第２の差動検出信号を取得する。なお、減肉の度合いが未知の被検査鋼管は、校正用鋼管と同じ寸法を有している。
第２３ステップ：
第１の周波数の校正グラフに、減肉の度合いが未知の被検査鋼管で取得した第１の差動検出信号の電圧となる線を引く。この線は、減肉率（％）を示す横軸に対して平行となり、この線と第１の周波数の校正グラフとの複数の交点を調べ、各交点における減肉率と距離ｄを求める。
ここで、第１の周波数の校正グラフと第１の差動検出信号の電圧の交点は、校正グラフに線を引く手法以外の方法で求めてもよい。例えば、計算機（コンピュータ（ＰＣ）等）により第１の周波数の校正グラフを作図し、第１の差動検出信号の電圧との交点を、ソフトウェアにより求めてもよい。これらの減肉率と距離ｄのデータは、例えば計算機に記憶させてもよい。
第２４ステップ：
第２３ステップと同様に、第２の周波数の校正グラフに、減肉の度合いが未知の被検査鋼管で取得した第２の差動検出信号の電圧となる線を引く。この線は、減肉率（％）を示す横軸に対して平行となり、この線と第２の周波数の校正グラフとの複数の交点を調べ、各交点における減肉率と距離ｄを求める。
ここでも、第２の周波数の校正グラフと第２の差動検出信号の電圧の交点は、校正グラフに線を引く手法以外の方法で求めてもよい。例えば、計算機（コンピュータ（ＰＣ）等）により第２の周波数の校正グラフを作図し、第２の差動検出信号の電圧との交点を求めてもよい。これらの減肉率と距離ｄのデータは、例えば計算機に記憶させてもよい。
第２５ステップ：
第２３ステップと第２４ステップで得られた減肉率と距離ｄの関係を対比する。第１及び第２の周波数により減肉率と距離ｄは変化しないので、第２２ステップと第２３ステップで求めた減肉率と距離ｄが一致している値が、減肉率と距離ｄの真値となる。
第２２ステップと第２３ステップで求めた減肉率と距離ｄが一致しない場合には、第２３ステップ及び第２４ステップで推定した減肉率の差が最も小さくなるときの減肉率と距離ｄを、ほぼ真値として求めてもよい。
【００４２】
減肉率及び距離ｄの検査方法によれば、減肉率が異なる複数の校正用鋼管で取得した第１の周波数の校正グラフと第２の周波数の校正グラフを使用し、減肉の度合いが未知の被検査鋼管を周波数の異なる２周波数で電磁気センサ１０により測定した第１及び第２の差動検出信号により減肉の度合いが未知の被検査鋼管の減肉率と距離ｄを同時に推定することができる。
【００４３】
本発明の電磁気センサ１，１０によれば、後述するように、道路標識や照明等の支柱に用いる被検査鋼管の路面境界部の腐食を診断する検査に用いることができる。以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
実施例１では検査対象を一般的な道路標識で多く用いられるＳＴＫ４００鋼管を用い、鋼管の端部に埋設部の腐食を模擬したスリットを設け、スリット部より鋼管軸方向の離れた場所に図５に示す電磁気センサ１を非接触で設置してスリットの減肉評価を行なった。
【００４５】
ヨーク２としては、ＳＳ４００鋼材からなる長方形の棒状を２本用いた。１本のヨーク２の寸法は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２００ｍとした。
【００４６】
電磁気センサ１は、片側のヨーク材の端部に直径が０．２ｍｍのホルマル銅線を用い、１６５ターン（巻数）の検出コイル４を巻回し、２本のヨーク材を束ねる形で励磁コイル３を３２０ターン巻回した構造とした。励磁コイル３には、直径が１ｍｍのホルマル銅線を用いた。
【００４７】
図５は実施例１の電磁気センサ１を用いた被検査鋼管２０の検査方法を示す図である。図５に示すように、電磁気センサ１を被検査鋼管２０から所定の間隔の隙間（リフトオフ）ができるように、非接触で配置して励磁コイル３に交流を印加して交流磁界を被検査鋼管に印加し、検出コイル４に得られる出力信号から、鋼管腐食部２０ｂのスリット減肉の評価を行った。ここで、電磁気センサ１と被検査鋼管２０との上記隙間は０．１ｍｍとした。
【００４８】
用いたＳＴＫ４００鋼管は外径が６０ｍｍで肉厚４ｍｍ、長さを５００ｍｍとした。一般に道路標識や街灯の埋設部における腐食は、地表より０〜５０ｍｍ深い部分から腐食が生じているケースが多く報告されている。
【００４９】
このため、現実的な試験を想定して図５に示すように、腐食部を模擬したスリット部と電磁気センサ１との距離ｄを、被検査鋼管２０の管軸方向に２０ｍｍ〜６０ｍｍ離れた場所に設置して検査を実施した。
【００５０】
電磁気センサ１は被検査鋼管２０の管軸方向に１０ｍｍ間隔ごとに平行移動させながら検出コイル４に得られた出力電圧の測定を行った。
【００５１】
（電磁界解析）
磁束密度分布の測定は、被検査鋼管２０に設けたスリット端部より、鋼管２０の軸方向に２０ｍｍ離れた位置に電磁気センサ１を設置した場合の３次元有限要素法による電磁界解析を実施した。印加励磁条件は、周波数２０Ｈｚで励磁電流６Ａを一定とし、スリットの減肉深さは鋼管肉厚(４ｍｍ)の８０％の場合とした。
【００５２】
図６は、図５の構成により電磁界解析を行ったときの磁束密度ベクトル分布を示し、（Ａ）はスリットが存在しない場合の鋼管肉厚部２０ａにおける磁束密度ベクトル分布、（Ｂ）はスリットが存在する場合の磁束密度ベクトル分布である。
【００５３】
図６（Ａ）に示すように、電磁気センサ１から鋼管肉厚部２０ａに印加された磁束は鋼管軸方向の正及び負のｚ方向に分布し、左側ヨーク２ａの磁束密度は２．０３Ｔ（テスラ）であり、右側ヨーク２ｂの磁束密度は２．０６Ｔであることが分かる。
電磁気センサ１が被検査鋼管２０の管軸上の真中に位置していないため、電磁気センサ１近傍の鋼管肉厚内部２０ａの磁束密度が正及び負のｚ方向で完全に値が一致しておらず、鋼管の長さが長いｚの正方向の磁束密度の方が、若干大きな値となっている。しかし、電磁気センサ１から印加された磁束は、正及び負のz方向の被検査鋼管２０の管軸方向に沿って同様に分布することが分かる。
【００５４】
一方、図６（Ｂ）に示すように、負のｚ方向にスリットが存在する場合、スリット側の磁束はスリットを迂回して分布しており、磁束密度の値が大きく減少して、１．９６Ｔとなっていることが分かる。これは、スリット部は空気層であることから、磁性領域が減少するためだと考えられる。これにより、スリット欠陥の減肉増加に伴い、検出コイル４からの出力電圧が低下していくことが予想される。
【００５５】
（検査結果）
実施例１では、校正用鋼管を用い、被検査鋼管２０の腐食を模擬したスリットの深さを、被検査鋼管２０の肉厚（４ｍｍ)に対して０％、２０％、４０％、６０％、８０％と変化させた場合、電磁気センサ１の検出コイル４の信号がどの様に変化するか実験をした。
図７は、電磁気センサ１とスリット端部との距離ｄを２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍにした場合の検出コイル４からの出力電圧の測定結果を示す図である。図７の横軸はスリットの減肉深さ(％)であり、縦軸は検出コイル４で測定した出力電圧（Ｖ）である。なお、印加励磁条件は、励磁周波数を２０Ｈｚ、励起電流を６Ａとした。
【００５６】
図７に示すように、電磁気センサ１とスリット欠陥との距離ｄが一定の場合には、スリット欠陥の減肉が増すと、検出コイル４からの出力電圧は徐々に低下する傾向を示すことが分かる。
【００５７】
一方、スリット欠陥の減肉が一定の場合、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離ｄが小さくなると検出コイル４からの出力電圧は同様に低下する。以下、検出コイル４からの出力電圧を、検出信号とも呼ぶ。
【００５８】
現場において鋼管の腐食部は地底に埋設されている部分であるため、地表から埋設された腐食部までの距離は把握できない。そのため、この電磁気センサの１点における検出信号のみでは、スリット欠陥の減肉評価は行えないことが分かる。
【００５９】
次に、地表周辺の被検査鋼管において、距離ｄの異なる２点をこの電磁気センサで測定し、その２点の信号強度を使用して、埋設部のスリット減肉評価ができる検査方法を以下に示す。
【００６０】
（電磁気センサとスリット欠陥までの距離ｄの異なる２点の測定を用いた検査方法）
図８は、図７の測定結果を、減肉深さ０％時の検出信号を基準としたときの上記（１）式の変化率の絶対値で表示した結果を示す図である。図８の横軸はスリットの減肉深さ(％)であり、縦軸は変化率の絶対値（％）である。
【００６１】
図８に示すように、多少のばらつきはあるものの、被検査鋼管２０に設けたスリット欠陥の減肉深さに比例して、変化率の絶対値が増加傾向を示すことが分かる。また、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離ｄが変化した場合、各被検査鋼管２０のスリット減肉の程度によって変化率の範囲が、ある範囲で定まることが分かる。
【００６２】
例えば、減肉率が２０％の場合、電磁気センサ１と減肉までの距離が２０ｍｍ〜６０ｍｍの間で、検出信号の変化率は約０．０５％〜０．３％の範囲である。
【００６３】
減肉率が４０％の場合、電磁気センサ１と減肉までの距離が２０ｍｍ〜６０ｍｍの間で、検出信号の変化率は約０．２％〜０．７％の範囲である。
【００６４】
減肉率が６０％の場合、検出信号の変化率は約０．６％〜１．２％の範囲であり、減肉率が８０％の場合、検出信号の変化率は約１．３％〜２．１％の範囲であることが分かる。
【００６５】
そこで、地表に表れている被検査鋼管２０で距離の異なる２点を電磁気センサ１で測定し、その２点の信号を図８に同時にプロットすることで、大凡の減肉率を推定することができる。
【００６６】
例えば、図８のＳ１、Ｓ１’はスリット欠陥までの距離ｄが４５ｍｍ、２５ｍｍで得られた検出信号(実測値)の変化率の絶対値である。しかしながら、本来、この距離ｄ＝４５ｍｍや２５ｍｍは未知であるが、この測定をする２点の距離ｄの差（４５ｍｍ−２５ｍｍ）を２０ｍｍとした場合を想定している。
【００６７】
Ｓ１、Ｓ１’は共に、スリット欠陥が減肉率６０％の範囲(約０．６％〜１．２％)内に入っており、他の減肉率が２０％、４０％、８０％の範囲外である。これにより、ｄを４５ｍｍ及び２５ｍｍとして２０ｍｍ離れた２点の測定から、大凡減肉率が６０％のスリット欠陥の測定が可能となる。
【００６８】
同様にスリット欠陥の減肉率が４０％で距離ｄが４５ｍｍと２５ｍｍの場合の検出信号(実測値９)をＳ２、Ｓ２’として示す。Ｓ２、Ｓ２’は共に、スリット欠陥の減肉率が４０％の範囲(約０.２％〜０.７％)内に入っており、他の減肉率が２０％、６０％、８０％の範囲外である。これにより、ｄを４５ｍｍ及び２５ｍｍとして２０ｍｍ離れた２点の測定から、大凡減肉率が４０％のスリット欠陥の測定が可能となる。
【００６９】
スリット欠陥の減肉率が２０％で距離ｄが４５ｍｍと２５ｍｍの場合の検出信号(実測値)をＳ３、Ｓ３’として示す。Ｓ３、Ｓ３’は共に、スリット欠陥の減肉率が２０％の範囲(約０．０５％〜０．３％)内に入っており、他の減肉率が４０％、６０％、８０％の範囲外である。これにより、ｄを４５ｍｍ及び２５ｍｍとして２０ｍｍ離れた２点の測定から、大凡減肉率が２０％のスリット欠陥の測定が可能となる。
【００７０】
以上のように、距離が異なる２点の検出信号を利用することで、電磁気センサ１とスリット欠陥までの距離が分からない場合でも、大凡のスリット欠陥の減肉が推定できる。
【００７１】
（実施例２）
実施例２では、減肉の検査方法２で測定した以外は実施例１と同様に測定をした。図９は、減肉の検査方法２の第１０ステップで取得した校正グラフ１を示す。図９に示すように、減肉を０％、２０％、４０％、６０％、８０％と変化させて、距離ｄを、２０ｍｍから６０ｍｍ迄１０ｍｍ毎に変化させて、減肉深さと検出電圧に関する校正グラフ１を得た。
【００７２】
図１０は、第１１ステップで取得した校正グラフ２に、第１２ステップにおいて距離ｄを２７ｍｍｍ及び３７ｍｍとして取得した検出電圧Ｖｔ’及びＶｔ’’をプロットした図である。第１２ステップにおいて、減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０を測定した。図１０に示すように、校正グラフ２により２０ｍｍから６０ｍｍ迄５ｍｍ毎に変化させたときの校正グラフを得た。さらに、図１０に示すように、第１２ステップにおいて取得した検出電圧Ｖｔ’及びＶｔ’’は、横軸の減肉深さに対して平行な直線であることが分かる。
【００７３】
図１１は、第１３ステップにおいて、推定した減肉率を示す。図１１に示すように、第１３ステップにおいては、３箇所で減肉深さを以下のように求めた。
【００７４】
第１の箇所：距離ｄが２５ｍｍ及び３５ｍｍの箇所における減肉深さはそれぞれ、５６．８％、５３．９％であり、減肉深さの差は２．９％となった。
【００７５】
第２の箇所：距離ｄが２７ｍｍ及び３７ｍｍの箇所における減肉深さはそれぞれ、６０．６％、５８．５％であり、減肉深さの差は２．１％となった。
【００７６】
第３箇所：距離ｄが３０ｍｍ及び４０ｍｍの箇所における減肉深さはそれぞれ、６１．８％、６１．５％であり、減肉深さの差は０．３％となった。
【００７７】
上記第１〜第３の箇所の距離ｄにおける減肉深さが最小となるのは、６１．８％〜６１．５％の部位であった。これにより、第１２ステップで測定した減肉の度合いが未知の被検査鋼管２０の減肉深さが６１．５％〜６１．８％であることを推定できた。
【００７８】
（実施例３）
実施例３の電磁気センサ１０を作製した。電磁気センサ１０は、検査鋼管２０の周方向に３２０ターンの励磁コイル１３を巻回し、該励磁コイル１３の両側に２．５ｍｍ離れた位置に５０ターンの第１の検出コイル１４ａ及び５０ターンの検出コイル１４ｂを巻回して差動検出コイル１４を作製した。励磁コイル１３には直径が１ｍｍのホルマル銅線を用い、差動検出コイル１４には直径が０．２ｍｍのホルマル銅線を用いた。実施例３に用いた検査鋼管２０は外径６０ｍｍで肉厚２ｍｍ、長さが１４００ｍｍのＳＴＫ４００鋼管とした。この鋼管を用いて、異なる減肉率で幅が２０ｍｍｍの減肉部を有している複数の校正用鋼管を用意した。電磁気センサ１０から一定の交流磁界を複数の校正用鋼管に印加し、差動検出コイル１４に得られる出力信号から、埋設部における鋼管腐食部の減肉を模擬する検査を行った。
【００７９】
（電磁界解析）
差動検出コイル１４から得られる差動磁束密度を、３次元有限要素法による電磁界解析により計算した。図４に示すように、第１の検出コイル１４ａと被検査鋼管２０に設けたスリット端部との距離ｄは、被検査鋼管２０の軸方向に２０ｍｍ〜６０ｍｍまで１０ｍｍ間隔で設置した。励磁コイルの励磁条件は、周波数２００Ｈｚで励磁電流を一定の０．８Ａとし、スリットの減肉率は鋼管肉厚(２ｍｍ)の０％、２０％、４０％、６０％、８０％の場合とした。
【００８０】
図１２は、実施例３の電磁気センサ１０により電磁界解析を行ったときの差動磁束密度を示す図である。図１２の横軸はスリットの減肉率(％)であり、縦軸は差動検出コイル１４に得られた磁束密度（１０−４Ｔ）を示している。図１２に示すように、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉深さが増加すると、差動検出コイル１４による差動磁束密度が増加する傾向を示すことが分かる。また、第１の検出コイル１４ａから被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増加するにつれて、差動磁束密度の変化は小さくなることが分かる。これは、電磁気センサ１０から被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増すにつれて、被検査鋼管の減肉部２０ｂまで分布する差動磁束密度の大きさが減少することによると推定される。
【００８１】
（実施例３の検査結果）
実施例３では校正用鋼管を用い、被検査鋼管２０の腐食を模擬したスリットの深さを、被検査鋼管２０の肉厚(２ｍｍ)に対して０％、２０％、４０％、６０％、８０％と変化させた場合、電磁気センサ１０の検出コイル１４の差動検出信号がどの様に変化するか実験をした。また、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂの端部との距離ｄを２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍとした。
図１３は、実施例３において励磁周波数を２０Ｈｚとしたときの検出コイル１４からの差動検出信号を示す図である。図１３の横軸は減肉率(％)であり、縦軸は差動検出信号（Ｖ）である。なお、励磁コイル１３の励磁電流を２Ａとした。
【００８２】
図１３に示すように、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂとの距離ｄが一定の場合には、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉が増すと、検出コイル１４からの出力電圧は増大し、図１２に示した電磁界解析の差動磁束密度が増大するという予測と一致することが分かる。
【００８３】
一方、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉が一定の場合、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増すにつれ、検出コイル１４からの差動検出信号は低下することが分かる。この傾向は、図１２に示した電磁界解析の結果と一致した。
【００８４】
図１４は、実施例３において励磁周波数を２１０Ｈｚとしたときの検出コイル１４からの差動検出信号を示す図である。図１４の横軸は減肉率(％)であり、縦軸は差動検出信号（Ｖ）である。なお、励磁コイル１３の励磁電流を０．８Ａとした。
【００８５】
図１４に示すように、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂとの距離ｄが一定の場合には、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉が増すと、検出コイル１４からの出力電圧は増大し、減肉が一定の場合、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増すにつれ、検出コイル１４からの差動検出信号は低下することが分かる。この差動検出信号の傾向は、図１３に示す励磁周波数が２０Ｈｚの場合と同様であり、図１２に示した差動磁束密度の電磁界解析による予測と一致した。
【００８６】
一方、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉が一定の場合、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増すにつれ、検出コイル１４からの差動検出信号は低下することが分かる。この傾向は、図１２に示した電磁界解析の結果と一致した。
【００８７】
（実施例４）
（電磁気センサによる減肉率及び距離ｄの検査）
実施例４として、電磁気センサ１０による減肉率及び距離ｄの検査方法におけるステップ２０〜ステップ２５を説明する。
第２０ステップ及び第２１ステップ：
減肉率を０％、２０％、４０％、６０％、８０％とした複数の校正用鋼管を用意し、第１の周波数の校正グラフと第２の周波数の校正グラフを作製した。具体的には、第１周波数を２０Ｈｚとし、第２周波数を２１０Ｈｚの周波数の異なる２種類の交流電流を励磁コイルに異なるタイミングで印加し、その２周波数におけるそれぞれの差動信号強度により、第１の周波数の校正グラフ及び第２の周波数の校正グラフを作成した。図１３は、第１の周波数を２０Ｈｚとしたときの第１の周波数の校正グラフに相当し、図１４は、第２の周波数を２１０Ｈｚとしたときの第２の周波数の校正グラフに相当する。
【００８８】
第２２ステップ：
減肉の度合いが８０％の被検査鋼管に電磁気センサ１０を取り付け、検査した。第１の検出コイル１４ａと減肉部との距離ｄを３５ｍｍとした。励磁コイル１３に第１の周波数（２０Ｈｚ）の交流電流（２Ａ）を印加して、第１の差動検出信号として０．２０７８Ｖを得た。次に、第１の周波数の交流電流の印加とは異なる時期（タイミング）に励磁コイル１３に第２の周波数（２１０Ｈｚ）の交流電流（０．８Ａ）を印加して、第２の差動検出信号として０．３１７８Ｖを得た。
【００８９】
第２３ステップ：
第１の周波数の校正グラフに第１の差動検出信号の０．２０７８Ｖを示す実線を引き、実線と第１の周波数の校正グラフとの各交点における減肉率（％）と距離ｄを求めた。図１５は、実施例４においてステップ２３の励磁周波数２０Ｈｚから推定される距離ｄと減肉率（％）を示し、（Ａ）は第１の周波数の校正グラフに第１の差動検出信号を示す実線を引いた図、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。図の横軸及び縦軸は、図１３と同じである。
図１５（Ａ）から、第１の差動検出信号を示す実線は、ｄ＝２０ｍｍからｄ＝３０ｍｍの校正グラフと交わっていることが分かる。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）に示す校正グラフの交点を明確にするために、ｄが３０ｍｍ〜３５ｍｍまで１ｍｍずつ線形補間により表した拡大図である。
図１５に示すように、第１の差動検出信号である０．２０７８Ｖを示す実線と第１の周波数の校正グラフとの交点から推測される距離（ｄ）と減肉率（％）は、以下に示す５組の値となる。
ｄ＝３０ｍｍで減肉率＝７８．１４％
ｄ＝３１ｍｍで減肉率＝７８．５６％
ｄ＝３２ｍｍで減肉率＝７８．９８％
ｄ＝３３ｍｍで減肉率＝７９．４２％
ｄ＝３４ｍｍで減肉率＝７９．８７％
【００９０】
第２４ステップ:
第２の周波数の校正グラフに第２の差動検出信号の０．３１８７Ｖを示す実線を引き、実線と第２の周波数の校正グラフとの各交点における減肉率と距離ｄを求めた。図１６は、実施例４においてステップ２３の励磁周波数２１０Ｈｚから推定される距離ｄと減肉率（％）を示し、（Ａ）は第２の周波数の校正グラフに第２の差動検出信号を示す実線を引いた図、（Ｂ）は（Ａ）の拡大図である。図の横軸及び縦軸は、図１３と同じである。
図１６（Ａ）から、第２の差動検出信号ある０．３１８７Ｖを示す実線は、ｄ＝２０ｍｍからｄ＝３０ｍｍの校正グラフと交わっていることが分かる。図１６（Ｂ）は、図１６（Ａ）に示す校正グラフの交点を明確にするために、ｄが３０ｍｍ〜３５ｍｍまで１ｍｍずつ線形補間により表した拡大図である。
図１６に示すように、第１の差動検出信号である０．３１８７Ｖを示す実線と第２の周波数の校正グラフとの交点から推測される距離（ｄ）と減肉率（％）は、以下に示す５組の値となる。
ｄ＝３０ｍｍで減肉率＝７２．２７％
ｄ＝３１ｍｍで減肉率＝７３．８３％
ｄ＝３２ｍｍで減肉率＝７５．５５％
ｄ＝３３ｍｍで減肉率＝７７．４６％
ｄ＝３４ｍｍで減肉率＝７９．５６％
【００９１】
第２５ステップ:
第２３ステップ及び第２４ステップで推定した距離ｄと減肉率が一致する組から真値を得るか、又は、その差が最も小さくなる組からほぼ真値を得るステップである。表１は、距離を３０ｍｍ〜３４ｍｍとしたとき、周波数２０Ｈｚから推定される減肉率（％）と、周波数２１０Ｈｚから推定される減肉率（％）と、２０Ｈｚと２１０Ｈｚの減肉率の差を誤差（％）として纏めて示した表である。
【表１】
2019095427.tif 000003
【００９２】
表１から距離３０ｍｍで周波数２０Ｈｚ及び２１０Ｈｚにおいて、それぞれの推定される減肉率には５．８７％の差がある。しかしながら、距離ｄが増すごとにその差は小さくなり、差が最も小さくなる０．３１％で推定された距離は３４ｍｍで、減肉深さは７９．７２％であった。この値が真値に最も近い値として得られた。実施例４の推定値と実際とでは多少の誤差はあるが、大凡第１の検出コイル１４ａから被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄと減肉率の両方が推定できることが分かる。
【００９３】
実施例４から、励磁周波数が異なる二つ、即ち第１の周波数の校正グラフと第２の周波数の校正グラフを用いることにより、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄと減肉率（％）が分からない場合においても、距離ｄと減肉率（％）の両方を推定できることが判明した。これにより、実現場においても被検査鋼管２０の地表から埋設された腐食部までの距離ｄと減肉率（％）の両方を推定できることが判明した。
【００９４】
以上説明した実施例から以下の事項が判明した。
（１）本発明の電磁気センサ１を使用することにより、被検査鋼管２０に設けたスリットの減肉深さに比例して、検出コイル４の出力電圧は小さくなることが分かった。これは、スリット欠陥率の増加により、スリット側の磁性領域が減少し、磁束密度量が低下することによると推定される。
（２）スリット欠陥から電磁気センサ１までの距離ｄが未知であっても、任意の距離を２点測定することで、距離ｄが未知であっても、減肉率を推定できることが分かった。
【００９５】
（３）本発明の電磁気センサ１０を使用することにより、被検査鋼管の減肉部２０ｂの減肉深さに比例して、差動検出コイル１４の差動検出信号は増加することが分かった。また、電磁気センサ１０と被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが増すにつれて、差動検出信号の傾きは小さくなることが分かった。
（４）電磁気センサ１０から被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄが未知であっても、励磁コイル１３に印加する第１の周波数及び第２の周波数により差動検出信号を得ることで、距離ｄと減肉率（％）の両方を推定できることが分かった。
【００９６】
以上の結果から、本発明の電磁気センサ１及び電磁気センサ１を用いた検査方法によれば、従来測定するのが困難であった被検査鋼管２０の腐食による減肉部の発生や減肉率を非破壊で、簡単かつ容易に検査できることが分かる。
【００９７】
さらに、本発明の電磁気センサ１０及び電磁気センサ１０を用いた検査方法によれば、従来測定するのが困難であった被検査鋼管２０の腐食による減肉部の発生や減肉率と共に差動検出コイル１４から被検査鋼管の減肉部２０ｂまでの距離ｄを非破壊で、簡単かつ容易に検査できることが分かる。
【００９８】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。例えば、上述した実施形態における電磁気センサ１、１０は、被検査鋼管２０等の検査対象等に応じて、適宜に設計すればよく、励磁コイル３、１３に印加する周波数や励磁電流は、被検査鋼管２０の長さや肉厚に応じて適宜に変更してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１，１０：電磁気センサ
２：ヨーク
３，１３：励磁コイル
４：検出コイル
１４：検出コイル（差動検出コイル）
１４ａ：第１の検出コイル
１４ｂ：第２の検出コイル
２０：被検査鋼管
２０ａ：被検査鋼管の健常部
２０ｂ：被検査鋼管の減肉部
【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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