(57)【要約】【課題】安価で簡単に測定対象物の厚さを測定することができる厚さ測定装置及び厚さ測定プログラムを提供する。【解決手段】渦電流検出部３は、基準信号発生部２から励磁電流が流れて測定対象物に渦電流が流れると、この渦電流に対応する誘導出力を位相検波部６に出力させる。移相部５は、移相用信号発生部４が発生する移相用信号の位相を所定の検波位相（例えば90°）ずらした移相用信号を発生し、位相検波部６は移相部５が出力する移相用信号に基づいて渦電流検出部３が出力する渦電流信号を位相検波する。位相遅れ検出部７ａは、渦電流信号を所定の検波位相（例えば90°）で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する。厚さ測定部７ｆは、位相遅れ情報検出部が検出した渦電流信号の位相遅れと相関関係情報記憶部７ｅが相関関係情報とに基づいて、測定対象物の厚さを測定する。【選択図】図１
2008111738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置であって、
前記測定対象物に渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れを検出する位相遅れ検出部と、
前記位相遅れ検出部の検出結果に基づいて前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定部と、
を備える厚さ測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の厚さ測定装置において、
前記位相遅れ検出部は、前記渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出すること、
を特徴とする厚さ測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の厚さ測定装置において、
前記位相遅れ検出部は、前記渦電流信号を９０°近傍の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出すること、
を特徴とする厚さ測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の厚さ測定装置において、
前記位相遅れ検出部は、前記測定対象物毎に対応する検波位相で前記渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出すること、
を特徴とする厚さ測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の厚さ測定装置において、
前記厚さ測定部は、前記渦電流信号の位相遅れと前記測定対象物の厚さとの相関関係と、前記位相遅れ検出部が検出した前記渦電流信号の位相遅れとに基づいて、前記測定対象物の厚さを測定すること、
を特徴とする厚さ測定装置。
【請求項６】
測定対象物の厚さを測定するための厚さ測定プログラムであって、
前記測定対象物に渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れを検出する位相遅れ検出手順と、
前記位相遅れ検出手順における検出結果に基づいて前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定手順と、
をコンピュータに実行させる厚さ測定プログラム。
【請求項７】
請求項６に記載の厚さ測定プログラムにおいて、
前記位相遅れ検出手順は、前記渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する手順を含むこと、
を特徴とする厚さ測定プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の厚さ測定プログラムにおいて、
前記位相遅れ検出手順は、前記渦電流信号を９０°近傍の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する手順を含むこと、
を特徴とする厚さ測定プログラム。
【請求項９】
請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の厚さ測定プログラムにおいて、
前記位相遅れ検出手順は、前記測定対象物毎に対応する検波位相で前記渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する手順を含むこと、
を特徴とする厚さ測定プログラム。
【請求項１０】
請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の厚さ測定プログラムにおいて、
前記厚さ測定手順は、前記渦電流信号の位相遅れと前記測定対象物の厚さとの相関関係と、前記位相遅れ検出手順において検出した前記渦電流信号の位相遅れとに基づいて、前記測定対象物の厚さを測定する手順を含むこと、
を特徴とする厚さ測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定対象物の厚さを測定する厚さ測定装置及び厚さ測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の厚さ測定装置は、鋼材の上面にレーザ光を照射しこの上面からの反射光を受光して鋼材の上面までの距離を測定する第１の反射型レーザ変位計と、鋼材の下面にレーザ光を照射しこの下面からの反射光を受光して鋼材の下面までの距離を測定する第２の反射型レーザ変位計と、第１の反射型レーザ変位計を上部で支持し第２の反射型レーザ変位計を下部で支持するＣ形フレームと、第１及び第２の反射型レーザ変位計の測定結果に基づいて鋼材の厚さを演算する演算処理装置などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の厚さ測定装置では、Ｃ形フレームの上部と下部との間の間隙部に鋼材が位置するようにこのＣ形フレームを移動させて、第１及び第２の反射型レーザ計からレーザ光を鋼材の上面と下面とにそれぞれ照射し、第１及び第２の反射型レーザ計の出力信号に基づいて演算処理装置が鋼材の厚さを測定している。
【０００３】
【特許文献１】特開平8-233538号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の厚さ測定装置では、第１及び第２の反射型レーザ計を鋼材に対して位置決めするためにＣ形フレームを駆動する駆動装置が必要になり、装置が大型化し複雑になってしまう問題点がある。また、従来の厚さ測定装置では、鋼材に対して第１及び第２の反射型レーザ計を正確に位置決めすることが困難であり、鋼材の厚さを高精度に測定することができない問題点がある。さらに、従来の厚さ測定装置では、一対の反射型レーザ計を使用して鋼材の厚さを測定する必要があり、装置が高価になってしまう問題点がある。
【０００５】
この発明の課題は、安価で簡単に測定対象物の厚さを測定することができる厚さ測定装置及び厚さ測定プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）の厚さ（ｔ0，…，ｔn）を測定する厚さ測定装置であって、前記測定対象物に渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）を検出する位相遅れ検出部（７ａ）と、前記位相遅れ検出部の検出結果に基づいて前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定部（７ｆ）とを備える厚さ測定装置（１）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の厚さ測定装置において、前記位相遅れ検出部は、前記渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出することを特徴とする厚さ測定装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載の厚さ測定装置において、前記位相遅れ検出部は、前記渦電流信号を９０°近傍の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出することを特徴とする厚さ測定装置である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の厚さ測定装置において、前記位相遅れ検出部は、前記測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）毎に対応する検波位相で前記渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）を検出することを特徴とする厚さ測定装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の厚さ測定装置において、前記厚さ測定部は、前記渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）と前記測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）の厚さ（ｔ0，…，ｔn）との相関関係と、前記位相遅れ検出部が検出した前記渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）とに基づいて、前記測定対象物の厚さ（ｔ0，…，ｔn）を測定することを特徴とする厚さ測定装置である。
【００１１】
請求項６の発明は、測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）の厚さ（ｔ0，…，ｔn）を測定するための厚さ測定プログラムであって、前記測定対象物に渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）を検出する位相遅れ検出手順（Ｓ５００）と、前記位相遅れ検出手順における検出結果に基づいて前記測定対象物の厚さを測定する厚さ測定手順（Ｓ６００）とをコンピュータに実行させる厚さ測定プログラムである。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６に記載の厚さ測定プログラムにおいて、前記位相遅れ検出手順は、前記渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する手順を含むことを特徴とする厚さ測定プログラムである。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の厚さ測定プログラムにおいて、前記位相遅れ検出手順は、前記渦電流信号を９０°近傍の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する手順を含むことを特徴とする厚さ測定プログラムである。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の厚さ測定プログラムにおいて、前記位相遅れ検出手順は、前記測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）毎に対応する検波位相で前記渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）を検出する手順を含むことを特徴とする厚さ測定プログラムである。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項６から請求項９までのいずれか１項に記載の厚さ測定プログラムにおいて、前記厚さ測定手順は、前記渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）と前記測定対象物（Ｓ1，…，ＳN）の厚さ（ｔ0，…，ｔn）との相関関係と、前記位相遅れ検出手順において検出した前記渦電流信号の位相遅れ（φ0，…，φn）とに基づいて、前記測定対象物の厚さ（ｔ0，…，ｔn）を測定する手順を含むことを特徴とする厚さ測定プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、安価で簡単に測定対象物の厚さを測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置を概略的に示す構成図である。図２は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の渦電流検出部を概略的に示す回路図である。図３は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の位相検波部の信号処理を模式的に示す波形図であり、図３（Ａ）は基準信号発生部が出力する基準信号の波形を示し、図３（Ｂ）は移相用信号発生部が出力する移相用信号の波形を示し、図３（Ｃ）は移相部が出力する移相用信号の波形を示す。ここで、図３に示す縦軸は、出力電圧(V)であり、横軸は時間(sec)である。
【００１８】
図１に示す測定対象物Ｓは、厚さ測定装置１によって厚さが測定される対象物である。測定対象物Ｓは、例えば、山形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼の一種である鋼材などを組み立てて電車線路の支持物を構成する鉄柱などである。
【００１９】
厚さ測定装置１は、測定対象物Ｓの厚さを測定する装置である。厚さ測定装置１は、測定対象物Ｓに渦電流を発生させて渦電流信号の位相遅れを検出し、この渦電流信号の位相遅れに基づいて測定対象物Ｓの厚さを測定する。厚さ測定装置１は、図１に示すように、基準信号発生部２と、渦電流検出部３と、移相用信号発生部４と、移相部５と、位相検波部６と、演算処理部７などを備えている。
【００２０】
基準信号発生部２は、基準信号を発生する手段である。基準信号発生部２は、例えば、図３（Ａ）に示すように、所定の周波数の交流信号（基準信号）を発生し、この交流信号を入力信号として渦電流検出部３に入力させる交流発振器などの発振部である。基準信号発生部２は、渦電流検出部３が渦電流を正確に検出可能なように、図３（Ａ）に示すような変動しない連続波の交流信号を渦電流検出部３に出力する。
【００２１】
図１に示す渦電流検出部３は、測定対象物Ｓに発生する渦電流を検出する手段であり、測定対象物Ｓに発生させた渦電流を検出する相互誘導型コイルを使用した検出コイルなどである。渦電流検出部３は、図２に示すように、励磁コイル３ａ，３ｂと、誘導コイル３ｃ，３ｄと、可変抵抗器３ｅ，３ｆと、出力端子３ｇ，３ｈなどを備えている。励磁コイル３ａ，３ｂは、測定対象物Ｓに渦電流が発生するように磁界を発生させるコイルであり、励磁コイル３ａは測定対象物Ｓに対向して配置されており、励磁コイル３ｂは励磁コイル３ａと直列に接続されて空心状態で使用される。誘導コイル３ｃ，３ｄは、測定対象物Ｓに渦電流が発生したときに電磁誘導作用によって起電力を発生するコイルであり、可変抵抗器３ｅ，３ｆにブリッジ接続されている。誘導コイル３ｃは、測定対象物Ｓに対向して配置されており、誘導コイル３ｄは空心状態で使用される。誘導コイル３ｃ，３ｄには、基準信号発生部２が出力する交流電流（励磁電流）が流れる。可変抵抗器３ｅ，３ｆは、抵抗値を調整可能な抵抗器であり、測定対象物Ｓに励磁コイル３ａ及び誘導コイル３ｃが対向していないときに、ブリッジの出力がゼロになるように零点調整される。出力端子３ｇ，３ｈは、測定対象物Ｓに発生する渦電流に対応する誘導起電力を出力する端子であり、出力端子３ｇ，３ｈ間には誘導出力の差分が出力される。渦電流検出部３は、励磁コイル３ａ，３ｂに基準信号発生部２から励磁電流を流すと、励磁コイル３ａ，３ｂが誘導磁界を発生して測定対象物Ｓに渦電流が流れ、この渦電流に対応する誘導出力を出力端子３ｇ，３ｈから位相検波部６に出力する。
【００２２】
図１に示す移相用信号発生部４は、移相用信号を発生する手段である。移相用信号発生部４は、例えば、図３（Ｂ）に示すように基準信号発生部２が発生する交流信号に同期した所定のパルス幅のパルス信号を発生し、このパルス信号を入力信号として移相部５に入力させる発振部である。移相用信号発生部４は、基準信号発生部２が出力する交流信号が正であるときには移相用信号を発生し、基準信号発生部２が出力する交流信号が負であるときには移相用信号を発生しない。
【００２３】
図１に示す移相部５は、移相用信号発生部４が発生する移相用信号の位相をずらす手段である。移相部５は、例えば、図３（Ｃ）に示すように、移相用信号発生部４が発生する移相用信号の位相を所定の検波位相（例えば90°）ずらした移相用信号を発生し、この移相用信号を参照信号として位相検波部６に入力させる移相器などである。移相部５は、図３（Ｃ）に示すように、基準信号発生部２が出力する基準信号に同期してゲートを開閉する。
【００２４】
図１に示す位相検波部６は、渦電流検出部３が出力する渦電流信号を位相検波する手段である。位相検波部６は、例えば、移相部５が出力する移相用信号に基づいて、渦電流検出部３が出力する渦電流信号（誘導コイル３ｃ，３ｄの発生する誘導出力の差分）を位相検波し、位相検波信号（直流信号）に変換して出力する。位相検波部６は、図３（Ｃ）に示すように、移相部５がゲートを開けている時間（ゲート開時間）だけ、渦電流検出部３が出力する渦電流信号を位相遅れ検出部７ａに出力する。位相検波部６は、渦電流信号の発生変化を捉えやすいように検波位相０°のときに最大出力が得られ、余弦波に比例した信号を位相遅れ検出部７ａに出力する。
【００２５】
図１に示す演算処理部７は、位相検波部６が出力する渦電流信号を所定の演算処理する手段である。演算処理部７は、例えば、位相検波部６が出力する渦電流信号の位相遅れを検出し、この位相遅れに基づいて測定対象物Ｓの厚さを測定する。演算処理部７は、測定対象物Ｓの厚さを測定するための厚さ測定プログラムに従って所定の処理を実行するパーソナルコンピュータなどである。演算処理部７は、位相遅れ検出部７ａと、位相遅れ情報記憶部７ｂと、検波位相情報記憶部７ｃと、検波位相設定部７ｄと、相関関係情報記憶部７ｅと、厚さ測定部７ｆと、測定結果記憶部７ｇと、測定結果出力部７ｈと、プログラム記憶部７ｉと、制御部７ｊなどを備えている。
【００２６】
位相遅れ検出部７ａは、測定対象物Ｓに渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れを検出する手段である。位相遅れ検出部７ａは、位相検波部６が出力する位相検波信号（渦電流信号）の位相遅れを検出する。位相遅れ検出部７ａは、渦電流信号を所定の検波位相（例えば90°近傍の検波位相）で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出し、この位相遅れを位相遅れ情報として制御部７ｊに出力する。位相遅れ検出部７ａは、鋼材の材質のような種類の異なる複数の測定対象物Ｓの厚さを測定する場合には、これらの測定対象物Ｓ毎に対応する検波位相で渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れを検出する。
【００２７】
図４は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の位相遅れ検出部の出力する位相検波信号を模式的に示す波形図である。
図４に示す縦軸は、渦電流信号の出力電圧(V)であり、横軸は角度(°)である。図４に示す実線の波形Ｗ0，…，Ｗ3は、それぞれ測定対象物Ｓが厚さｔ0，…，ｔ3（ｔ0<ｔ1<ｔ2<ｔ3）である場合に、検波位相90°で検波したときのときの出力電圧を示し、二点鎖線の波形Ｗ1，…，Ｗ3はそれぞれ測定対象物Ｓが厚さｔ1，…，ｔ3である場合に、検波位相０°で検波したときの出力電圧を示す。φ0，…，φ3（φ0<φ1<φ2<φ3）は、それぞれ測定対象物Ｓが厚さｔ0，…，ｔ3である場合に、検波位相90°で検波したときの出力電圧の位相遅れを示す。図４に示すように、検波位相０°で渦電流信号を検波したときには、図中二点鎖線で示すように厚さｔ0，…，ｔ3が厚くなるほど出力電圧の信号レベルが低くなっているが出力電圧に位相遅れはない。一方、検波位相90°で渦電流信号を検波したときには、図中実線で示すように厚さｔ0，…，ｔ3が厚くなるほど出力信号の信号レベルが低くなるとともに位相遅れφ0，…，φ3が大きくなっており、厚さｔ0，…，ｔ3に応じて位相遅れφ0，…，φ3が生じている。このため、検波位相90°近傍で検波したときには、測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3に応じて出力電圧の信号レベルと位相とが変化しており、検波位相90°近傍で検波した渦電流信号の位相遅れφ0，…，φ3を検出することによって、測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3を測定可能である。
【００２８】
図５は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置において検波位相０°及び検波位相70°のときの鋼材厚さと出力電圧との関係を示すグラフである。図６は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置において検波位相90°付近のときの鋼材厚さと出力電圧との関係を示すグラフである。図７は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の渦電流検出部周辺における磁束密度の測定結果を示すグラフである。
【００２９】
図５及び図６に示す縦軸は、渦電流信号の出力電圧 (V)であり、横軸は測定対象物Ｓの鋼材厚さ(mm)であり、測定対象物Ｓとして使用した鋼材は一般構造用圧延鋼の山形鋼である。図７に示す縦軸は、磁束密度比であり、渦電流検出部３の誘導コイル（検出コイル）３ｃ，３ｄの直近の磁束密度を基準としたときの誘導コイル３ｃ，３ｄの周辺の磁束密度の比率である。横軸は、渦電流検出部３の誘導コイル３ｃ，３ｄからの距離(mm)である。図５に示すグラフは、励磁周波数６Hz、位相検波０°及び位相検波70°のときの鋼材厚さと出力電圧との関係を表している。図５に示すように、位相検波０°のときには鋼材厚さと出力電圧との間に相関関係は認められないが、位相検波70°のときには鋼材厚さ８mmまで鋼材厚さと出力電圧との間に僅かに相関関係が認められる。
【００３０】
図６に示すグラフは、検波位相90°付近で出力電圧がゼロに近い領域で検波し、鋼材厚さに対応して位相遅れ分のみを出力した結果を表している。図６に示すように、位相検波90°のときには、鋼材厚さが厚くなるに従って出力電圧が低下しており、鋼材厚さと出力電圧との間に明確に相関関係が認められる。このため、検波位相70°〜90°のときには鋼材厚さを測定可能であり、特に検波位相90°のときには鋼材厚さを正確に測定可能であると考えられる。
【００３１】
図７に示すグラフは、渦電流検出部３の誘導コイル３ｃ，３ｄの周辺の磁束密度をガウスメータで測定した結果を示すグラフである。図７に示すように、誘導コイル３ｃ，３ｄから15mm離れると誘導コイル３ｃ，３ｄによる磁束密度の影響がなくなることから、誘導コイル３ｃ，３ｄから15mm離れた部位では鋼材の形状が測定に影響しないと考えられる。
【００３２】
図１に示す位相遅れ情報記憶部７ｂは、位相遅れ検出部７ａの検出結果を記憶する手段である。位相遅れ情報記憶部７ｂは、例えば、図４に示すように測定対象物Ｓ毎の位相遅れφ0，…，φ3を位相遅れ情報として記憶するメモリなどである。
【００３３】
検波位相情報記憶部７ｃは、各測定対象物Ｓに対応する検波位相を記憶する手段である。検波位相情報記憶部７ｃは、例えば、測定対象物Ｓが鋼材であるときに各鋼材の種類に対応する最適な検波位相を検波位相情報として記憶するメモリなどである。
【００３４】
検波位相設定部７ｄは、渦電流信号を検波するときの検波位相を測定対象物Ｓに応じて設定する手段である。検波位相設定部７ｄは、例えば、測定対象物Ｓが鋼材であるときに、この鋼材の種類に応じて検波位相を設定し、鋼材毎の検波位相を検波位相情報として制御部７ｊに出力する。検波位相設定部７ｄは、図示しない入力部によって測定対象物Ｓの種類などが入力されるとこの測定対象物Ｓの種類を検索キーとして検波位相情報記憶部７ｃを検索し、この測定対象物Ｓに対応する検波位相を選択する。
【００３５】
図８は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の相関関係情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
相関関係情報記憶部７ｅは、渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnと測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnとの相関関係を記憶する手段である。相関関係情報記憶部７ｅは、例えば、図８に示すように、測定対象物Ｓ1，…，ＳN毎に位相遅れφ0，…，φnと厚さｔ0，…，ｔnとの相関関係を相関関係情報として記憶している。
【００３６】
図１に示す厚さ測定部７ｆは、位相遅れ検出部７ａの検出結果に基づいて測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを測定する手段である。厚さ測定部７ｆは、位相遅れ情報検出部が検出した渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnと、相関関係情報記憶部７ｅが記憶する相関関係情報とに基づいて、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを測定し、この測定結果を厚さ測定情報として制御部７ｊに出力する。
【００３７】
測定結果記憶部７ｇは、厚さ測定部７ｆの測定結果を記憶する手段である。測定結果記憶部７ｇは、例えば、厚さ測定部７ｆが測定した測定対象物Ｓ1，…，ＳN毎の厚さｔ0，…，ｔnを記憶するメモリなどである。
【００３８】
測定結果出力部７ｈは、厚さ測定部７ｆの測定結果を出力する手段である。測定結果出力部７ｈは、厚さ測定装置１と外部装置を接続してこれらの間で種々の情報を入出力させるインタフェース(I/O)回路などである。測定結果出力部７ｈは、厚さ測定部７ｆが測定した測定対象物Ｓ1，…，ＳN毎の厚さｔ0，…，ｔnを表示装置又は印刷装置などの外部装置に出力する。
【００３９】
プログラム記憶部７ｉは、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを測定するための厚さ測定プログラムを記憶する手段である。プログラム記憶部７ｉは、情報記録媒体から読み取った厚さ測定プログラムや、電気通信回線を通じて取り込まれた厚さ測定プログラムなどを記憶するメモリである。
【００４０】
制御部７ｊは、厚さ測定装置１の種々の動作を制御する手段(中央処理部(CPU))である。制御部７ｊは、プログラム記憶部７ｉから厚さ測定プログラムを読み出して厚さ測定装置１に所定の処理を指令し実行させる。制御部７ｊは、例えば、基準信号発生部２に基準信号を発生させたり、移相用信号発生部４に移相用信号を発生させたり、移相部５に所定の検波位相ずらした移相用信号を発生させたり、位相遅れ情報記憶部７ｂに位相遅れ情報の記憶を指令したり、検波位相情報記憶部７ｃから検波位相情報を読み出して検波位相設定部７ｄに出力したり、検波位相設定部７ｄが出力する検波位相情報を移相部５に出力したり、相関関係情報記憶部７ｅから相関関係情報を読み出して厚さ測定部７ｆに出力したり、厚さ測定部７ｆに測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnの測定を指令したり、測定結果記憶部７ｇに厚さ測定情報を記憶させたり、測定結果出力部７ｈに厚さ測定情報を出力させたりする。制御部７ｊには、図１に示すように、基準信号発生部２、移相用信号発生部４、移相部５、位相遅れ検出部７ａ、位相遅れ情報記憶部７ｂ、検波位相情報記憶部７ｃ、検波位相設定部７ｄ、相関関係情報記憶部７ｅ、厚さ測定部７ｆ、測定結果記憶部７ｇ、測定結果出力部７ｈ及びプログラム記憶部７ｉなどが相互に通信可能なようにバスなどの通信手段によって接続されている。
【００４１】
次に、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明する。
図９は、この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。以下では、制御部７ｊの動作を中心として説明する。
図９に示すステップ（以下、Ｓという）１００において、図１に示す制御部７ｊが厚さ測定プログラムを読み込む。図示しない電源スイッチがONすると厚さ測定装置１に電力が供給されて、プログラム記憶部７ｉから厚さ測定プログラムを制御部７ｊが読み込み演算処理部７に一連の処理を開始させる。
【００４２】
Ｓ２００において、検波位相が設定されているか否かを制御部７ｊが判断する。図８に示す測定対象物Ｓ1，…，ＳNの種類などが図示しない入力部から制御部７ｊに入力されると、この測定対象物Ｓ1，…，ＳNに対応する検波位相を検波位相情報記憶部７ｃから検波位相設定部７ｄが抽出して、この検波位相を検波位相情報として設定して制御部７ｊに出力する。検波位相設定部７ｄから検波位相情報が入力したと制御部７ｊが判断したときにはＳ３００に進む。一方、検波位相設定部７ｄから検波位相情報が入力しなかったと制御部７ｊが判断したときには、例えば図示しない表示装置に検波位相を設定するように注意を喚起するための表示を、測定結果出力部７ｈを通じて制御部７ｊが指令し、検波位相設定部７ｄから検波位相情報が入力するまで制御部７ｊが判断を繰り返す。
【００４３】
Ｓ３００において、基準信号の発生を基準信号発生部２に制御部７ｊが指令する。その結果、図３（Ａ）に示すような基準信号を基準信号発生部２が渦電流検出部３に出力し、図２に示す励磁コイル３ａ，３ｂに基準信号が流れて測定対象物Ｓに渦電流が発生する。測定対象物Ｓに渦電流が発生すると誘導コイル３ｃ，３ｄに起電力が発生し、渦電流検出部３から位相検波部６に渦電流信号が入力する。
【００４４】
Ｓ４００において、移相用信号の発生を移相用信号発生部４に制御部７ｊが指令する。その結果、図３（Ｂ）に示すような移相用信号を移相用信号発生部４が移相部５に出力し、図３（Ｃ）に示すように検波位相設定部７ｄが設定した検波位相（例えば90°）ずらした移相用信号を移相部５が位相検波部６に出力する。その結果、移相部５が出力する移相用信号に基づいて、渦電流検出部３が出力する渦電流信号を位相検波部６が位相検波し、移相部５がゲートを開けているゲート開時間だけ、渦電流検出部３が出力する渦電流信号を位相検波部６が位相遅れ検出部７ａに出力させる。
【００４５】
Ｓ５００において、位相遅れφ0，…，φnの検出を位相遅れ検出部７ａに制御部７ｊが指令する。例えば、図４に示すように、検波位相90°で渦電流信号を検波すると、図中実線で示す波形Ｗ0，…，Ｗ3で示すように厚さｔ0，…，ｔ3に応じて位相遅れφ0，…，φ3が生じる。その結果、測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3を測定するために、位相検波部６が出力する渦電流信号の位相遅れφ0，…，φ3を位相遅れ検出部７ａが検出して、この位相遅れφ0，…，φ3を位相遅れ情報として制御部７ｊに出力し、この位相遅れ情報が位相遅れ情報記憶部７ｂに記録される。
【００４６】
Ｓ６００において、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnの測定を厚さ測定部７ｆに制御部７ｊが指令する。図２に示す測定対象物Ｓ1，…，ＳNの種類などが図示しない入力部から制御部７ｊに入力されると、この測定対象物Ｓ1，…，ＳNに対応する相関関係情報を相関関係情報記憶部７ｅから制御部７ｊが読み出して厚さ測定部７ｆに出力する。また、位相遅れ情報記憶部７ｂから位相遅れ情報を制御部７ｊが読み出して厚さ測定部７ｆに出力する。その結果、位相遅れ情報と相関関係情報とを厚さ測定部７ｆが参照して測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを測定し、この測定結果が厚さ測定情報として制御部７ｊに出力され、この厚さ測定情報が測定結果記憶部７ｇに記録される。
【００４７】
この発明の実施形態に係る厚さ測定装置及び厚さ測定プログラムには、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、測定対象物Ｓ1，…，ＳNに渦電流を発生させたときに、この渦電流の時間変化を表す渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnを位相遅れ検出部７ａが検出し、この位相遅れ検出部７ａの検出結果に基づいて測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを厚さ測定部７ｆが測定する。このため、簡単な構成の厚さ測定装置１によって測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを容易に測定することができる。
【００４８】
(2) この実施形態では、渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnを位相遅れ検出部７ａが検出する。このため、渦電流信号の信号レベルがゼロに近くなる領域で渦電流信号を検波して、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnに対応して位相遅れ分みを出力させ、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを精度よく測定することができる。特に、渦電流信号を検波位相90°で検波したときには、図４に示すように渦電流信号の位相遅れφ0，…，φ3と測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3との相関関係が明確になって、測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3を精度よく測定することができる。
【００４９】
(3) この実施形態では、測定対象物Ｓ1，…，ＳN毎に対応する検波位相で渦電流信号を検波したときのこの渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnを位相遅れ検出部７ａが検出する。このため、例えば、測定対象物Ｓ1，…，ＳNに応じて検波位相を切り替えることによって、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの材質などに応じて適切な検波位相で渦電流信号を検波し、測定対象物Ｓ1，…，ＳN毎に厚さｔ0，…，ｔnを精度よく測定することができる。
【００５０】
(4) この実施形態では、渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnと測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnとの相関関係と、位相遅れ検出部７ａが検出した渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnとに基づいて、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを厚さ測定部７ｆが測定する。このため、測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを短時間に簡単に測定することができる。
【００５１】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
例えば、この実施形態では、測定対象物Ｓとして山形鋼などの鋼材を例に挙げて説明したが、鉄道車両が走行するレールのレール頭部とレール底部とを繋ぐレール腹部などについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、渦電流信号を所定の検波位相で検波したときのこの渦電流信号の位相遅れφ0，…，φnに基づいて測定対象物Ｓ1，…，ＳNの厚さｔ0，…，ｔnを測定しているが、この渦電流信号の信号レベルと位相遅れφ0，…，φ3とに基づいて測定対象物Ｓの厚さｔ0，…，ｔ3を測定することもできる。この場合には、渦電流信号の信号レベル又は位相遅れφ0，…，φ3の少なくとも一方を任意に選定する選択部を厚さ測定装置１が備えるように構成することができる。さらに、この実施形態では、基準信号発生部２と移相用信号発生部４とを厚さ測定装置１がそれぞれ別個に備えているが、基準信号発生部２が発生する基準信号を移相用信号発生部４に入力させて、この基準信号に基づいて移相用信号発生部４が移相用信号を発生するように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置を概略的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の渦電流検出部を概略的に示す回路図である。
【図３】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の位相検波部の信号処理を模式的に示す波形図であり、（Ａ）は基準信号発生部が出力する基準信号の波形を示し、（Ｂ）は移相用信号発生部が出力する移相用信号の波形を示し、（Ｃ）は移相部が出力する移相用信号の波形を示す。
【図４】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の位相遅れ検出部の出力する位相検波信号を模式的に示す波形図である。
【図５】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置において検波位相０°及び検波位相70°のときの鋼材厚さと出力電圧との関係を示すグラフである。
【図６】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置において検波位相90°付近のときの鋼材厚さと出力電圧との関係を示すグラフである。
【図７】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の渦電流検出部周辺における磁束密度の測定結果を示すグラフである。
【図８】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の相関関係情報記憶部のデータ構造を模式的に示す図である。
【図９】この発明の実施形態に係る厚さ測定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５３】
１  厚さ測定装置
２  基準信号発生部
３  渦電流検出部
３ａ，３ｂ  励磁コイル
３ｃ，３ｄ  誘導コイル
３ｇ，３ｈ  出力端子
４  移相用信号発生部
５  移相部
６  位相検波部
７  演算処理部
７ａ  位相遅れ検出部
７ｂ  位相遅れ情報記憶部
７ｃ  検波位相情報記憶部
７ｄ  検波位相設定部
７ｅ  相関関係情報記憶部
７ｆ  厚さ測定部
７ｇ  測定結果記憶部
７ｈ  測定結果出力部
７ｉ  プログラム記憶部
７ｊ  制御部
Ｓ，Ｓ1，…，ＳN  測定対象物
ｔ0，…，ｔn  厚さ
φ0，…，φn  位相遅れ
Ｗ0，…，Ｗ3  波形
【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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