(57)【要約】【課題】  簡便なＬＲＣ回路のコンデンサをプローブとする非破壊検査用キャパシタンスセンサを提供する。【解決手段】  非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、電源と、この電源に接続されるＬＲＣ回路のコンデンサＣ２を測定対象物のプローブとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
該電源に接続される、ＬＲＣ回路のコンデンサを測定対象物のプローブとすることを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記ＬＲＣ回路が直列ＬＲＣ回路又は並列ＬＲＣ回路であることを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項３】
請求項２記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記電源が直流電源であることを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項４】
請求項２記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記電源が交流電源であることを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項５】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物のプローブは、２個の並列接続されたコンデンサからなることを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項６】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、該金属配管に生成したクラックを検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項７】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、該金属配管内の異物を検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項８】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、該金属配管に生成した析出物（酸化物）を検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項９】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属配管であり、該非金属配管に生成したクラックを検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１０】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属配管であり、該非金属配管内の異物を検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１１】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属建造物であり、該金属建造物に生成したクラックを検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１２】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属建造物であり、該金属建造物内の異物を検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１３】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属建造物であり、該非金属建造物に生成したクラックを検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１４】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属建造物であり、該非金属建造物に生成した剥離を検出することを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【請求項１５】
請求項３又は４記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記プローブを並列に複数個配置し、その複数個のプローブで前記測定対象物の測定を行うことを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊検査用キャパシタンスセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非破壊検査装置としては種々のものが開発されており、本願発明者は既に、低温容器内の配管のガス漏れ箇所を正確に、しかも迅速に測定することができる低温容器内の配管のガス漏れ箇所検査システムを提案している。
【特許文献１】特開２００６−０６４６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記した検査システムはコストが嵩み、簡便なセンサが求められているのが現状である。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みて、簡便なＬＲＣ回路のコンデンサをプローブとする非破壊検査用キャパシタンスセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、電源と、この電源に接続される、ＬＲＣ回路のコンデンサを測定対象物のプローブとすることを特徴とする。
【０００６】
〔２〕上記〔１〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記ＬＲＣ回路が直列ＬＲＣ回路又は並列ＬＲＣ回路であることを特徴とする。
【０００７】
〔３〕上記〔２〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記電源が直流電源であることを特徴とする。
【０００８】
〔４〕上記〔２〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記電源が交流電源であることを特徴とする。
【０００９】
〔５〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物のプローブは、２個の並列接続されたコンデンサからなることを特徴とする。
【００１０】
〔６〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、この金属配管に生成したクラックを検出することを特徴とする。
【００１１】
〔７〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、この金属配管内の異物を検出することを特徴とする。
【００１２】
〔８〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属配管であり、この金属配管に生成した析出物（酸化物）を検出することを特徴とする。
【００１３】
〔９〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属配管であり、この非金属配管に生成したクラックを検出することを特徴とする。
【００１４】
〔１０〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属配管であり、この非金属配管内の異物を検出することを特徴とする。
【００１５】
〔１１〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属建造物であり、この金属建造物に生成したクラックを検出することを特徴とする。
【００１６】
〔１２〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が金属建造物であり、この金属建造物内の異物を検出することを特徴とする。
【００１７】
〔１３〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属建造物であり、この非金属建造物に生成したクラックを検出することを特徴とする。
【００１８】
〔１４〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記測定対象物が非金属建造物であり、この非金属建造物に生成した剥離を検出することを特徴とする。
【００１９】
〔１５〕上記〔３〕又は〔４〕記載の非破壊検査用キャパシタンスセンサにおいて、前記プローブを並列に複数個配置し、その複数個のプローブで前記測定対象物の測定を行うことを特徴とする非破壊検査用キャパシタンスセンサ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡便な構成で、コンデンサをプローブとしたキャパシタンスの変化をとらえることができ、金属・非金属の汎用的な測定対象物の測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の非破壊検査用キャパシタンスセンサは、電源と、この電源に接続される、ＬＲＣ回路のコンデンサを測定対象物のプローブとする。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の第１実施例を示す直流方式の直列ＬＲＣ回路のコンデンサをプローブとする非破壊検査用装置の回路図である。
【００２４】
この図において、１は抵抗（Ｒ）、２はその抵抗１に直列に接続されるセンサ部であり、コンデンサＣ１とＣ２とが並列に接続されている。３はセンサ部２に直列に接続されるインダクタンス（Ｌ）、４は抵抗（Ｒ）１とインダクタンス（Ｌ）３との間に接続される直流電源電圧（Ｖ）である。
【００２５】
図１における回路の回路方程式は、Ｃ＝Ｃ１＋Ｃ２とすると、
Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）＋Ｒｉ＋（Ｑ／Ｃ）＝Ｖ                         …（１）
で表すことができ、ｄＱ／ｄｔ＝ｉなので、再度ｔで微分すると、
Ｌ（ｄ2 ｉ／ｄｔ2 ）＋Ｒ（ｄｉ／ｄｔ）＋ｉ／Ｃ）＝０           …（２）
となる。ここでＣ（静電容量），Ｌ（インダクタンス），Ｒ（抵抗），Ｖ（電源電圧），ｉ（電流），ｔ（時間）である。これを電流について解くと、
【００２６】
【数１】
2008224409.tif 000003
が得られる。ここでＡ，Ｂは定数である。境界条件はｔ→∞でＱ／Ｃ→Ｖとｉ→０で表される。すなわち、コンデンサの静電容量ＣやコイルのインダクタンスＬが変化すれば、上記（３）式で表される電流が変化する。変化量を検討する場合、上記（２）式のＣ→Ｃ′として、初期条件ｔ＝０でＱ＝ＣＶ，ｉ＝０を与えて解くことになる。
【００２７】
図１の場合センサ部２をコンデンサとし、静電容量の変化により流れる電流をコイルの磁場変化として磁気検知部で検知している。
【００２８】
また、Ｃ１をセンサとして考え、極板の空隙をたとえば１０ｍｍ程度とした場合、回路がオープンとなりノイズが大となる。これを避けるため、センサ部２をコンデンサＣ１，Ｃ２の並列回路としている。
【００２９】
次に、静電容量Ｃは、Ｃ＝ε・（Ｓ／ｄ）で表される。ここでは、εは物質の誘電率、Ｓはコンデンサ極板の面積、ｄは極板間距離である。
【００３０】
次に、金属物の挿入について説明する。
【００３１】
図２は本発明の実施例を示すセンサ部に金属物が挿入された場合を示す図である。
【００３２】
この図に示すように、センサ部２の一部に金属物１１が挿入された場合の等価回路は図３のように考えることができる。このとき、静電容量は、Ｃ＝ε｛（２ｄ−δ）／（２ｄ（ｄ−δ）｝Ｓに変化する。金属物１１にクラックなど体積変化する部分が存在した場合にもそれに対応する等価回路を考えることができ、静電容量の変化を考えることができる。
【００３３】
図４は本発明の実施例を示すセンサ部に誘電体が挿入された場合を示す図である。
【００３４】
この図に示すように、センサ部２の一部に誘電体２１が挿入された場合は、誘電率εも変化し、その等価回路は図５に示すようになる。誘電体の誘電率をε′とすると、静電容量は
【００３５】
【数２】
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のように変化する。誘電体にクラックなど体積変化する部分が存在した場合にもそれに対応する等価回路を考えることができ、静電容量の変化を考えることができる。
【００３６】
次に、非破壊検査用装置への適用について説明する。
【００３７】
図６に示すように、センサ部２に金属配管３１をセットした状態で、上記した回路定数を調整すれば、内部クラック３２や金属配管３１内部の異物３３の異物検知が可能になる。
【００３８】
特に、渦電流検知方式では難しい厚肉配管においても、厚みの影響は受けないので本発明の方式は有利である。また、配管の磁性、非磁性にもよらない。
【００３９】
なお、このセンサは、あらかじめ形状の分かっている誘電体の誘電率を測定する装置として適用することもできる。
【００４０】
図７は本発明の応用例としてのセンサ部（プローブ）を多数配置した多センサ型非破壊検査装置を示す図である。
【００４１】
この図に示すように、４つのコンデンサ４１〜４４が並列に配置されており、４つのコンデンサ４１〜４４がそれぞれ直流電源電圧４５〜４８に接続されている。４つのコンデンサ４１〜４４内では金属配管５０内部の異物４９の検出を行うことができる。
【００４２】
図８は本発明の第２実施例を示す交流ＬＲＣ共振方式のコンデンサ部をプローブとする回路図である。
【００４３】
交流ＬＲＣ回路の直列共振現象を利用した非破壊検査用キャパシタンスセンサについて説明する。
【００４４】
図８において、５１は抵抗（Ｒ）、５２はその抵抗５１に直列に接続されるセンサ部であり、コンデンサＣ１とＣ２とが並列に接続されている。５３はセンサ部５２に直列に接続されるインダクタンス（Ｌ）、５４は抵抗（Ｒ）５１とインダクタンス（Ｌ）５３との間に接続される交流電源電圧（Ｖ）である。
【００４５】
図８に示すような交流ＬＲＣ回路構成とした場合、適当なＬ，Ｃ，Ｒに対し、特定の交流周波数で回路が共振状態となる。
【００４６】
共振回路の共振周波数は、
ω0 ＝１／√ＬＣ                                          …（５）
で与えられる。
【００４７】
図９は本発明に係る共振電圧に対する出力の周波数依存性を示す図である。
【００４８】
ω＝ω0 のとき、共振電圧となり、それ以外のωでは出力電圧は小さなものとなる。回路定数を適当に選んでやることにより、ピークは急峻となり、Ｓ／Ｎを向上することができる。
【００４９】
ここで、センサ部５２のコンデンサＣ２に非破壊検査用測定対象物を作用させることにより、上記（４）式においてＣの値が変化したとすると、共振周波数ω0 がシフトし、共振しなくなる。逆に、測定対象物の物理量にあらかじめ共振条件を合わせておけば、センサが対象物をとらえた際に共振させることができる。
【００５０】
図１０は本発明の第３実施例を示す直流ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとする回路図である。
【００５１】
この図において、６１は抵抗（Ｒ）、６２はその抵抗６１に並列に接続されるセンサ部であり、コンデンサＣ１とＣ２とが並列に接続されている。６３はセンサ部６２に並列に接続されるインダクタンス（Ｌ）、６４は抵抗（Ｒ）６１とセンサ部６２とインダクタンス（Ｌ）６３との並列回路に接続される直流電源電圧（Ｖ）である。
【００５２】
図１１は本発明の第４実施例を示す交流ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとする回路図である。
【００５３】
この図において、７１は抵抗（Ｒ）、７２はその抵抗７１に並列に接続されるセンサ部であり、コンデンサＣ１とＣ２とが並列に接続されている。７３はセンサ部７２に並列に接続されるインダクタンス（Ｌ）、７４は抵抗（Ｒ）７１とセンサ部７２とインダクタンス（Ｌ）７３との並列回路に接続される交流電源電圧（Ｖ）である。
【００５４】
このように、並列ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとすることができる。
【００５５】
上記のように構成することにより、
（１）非破壊検査用装置として適用することができ、金属配管のクラックや金属配管内の異物などを検出することができる。
【００５６】
（２）非破壊検査装置として適用することができ、金属配管やタンクなどに測定対象物が満たされているか否かの検知が可能である。
【００５７】
（３）誘電率検知装置として適用することができ、コンデンサ部（センサ）を利用して測定対象物の誘電率の測定が可能である。
【００５８】
（４）液面計として適用することができ、タンクなど満液（ガス）警報装置やガス漏れ検知装置として利用できる。
【００５９】
更に、実施態様を具体的に示すと、
（５）測定対象物が金属配管であり、この金属配管に生成した析出物（酸化物）を検出することができる。
【００６０】
（６）測定対象物が非金属配管であり、この非金属配管に生成したクラックを検出することができる。
【００６１】
（７）測定対象物が非金属配管であり、この非金属配管内の異物を検出することができる。
【００６２】
（８）測定対象物が金属建造物であり、この金属建造物に生成したクラックを検出することができる。
【００６３】
（９）測定対象物が金属建造物であり、この金属建造物内の異物を検出することができる。
【００６４】
（１０）測定対象物が非金属建造物であり、この非金属建造物に生成したクラックを検出することができる。
【００６５】
（１１）測定対象物が非金属建造物であり、この非金属建造物に生成した剥離を検出することができる。
【００６６】
上記したように種々の測定対象物を有し、それらの異常な態様を容易に検出することができる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の非破壊検査用キャパシタンスセンサは、液面計として適用することができ、タンクなど満液（ガス）警報装置やガス漏れ検知装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施例を示す直流方式の直列ＬＲＣ回路のコンデンサをプローブとする非破壊検査用装置の回路図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すセンサ部に金属物が挿入された場合を示す図である。
【図３】本発明のプローブとしてのセンサ部に金属物が挿入された場合の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示すセンサ部に誘電体が挿入された場合を示す図である。
【図５】本発明のプローブとしてのセンサ部に誘電体が挿入された場合の等価回路を示す図である。
【図６】本発明の非破壊検査装置としてのクラックや異物検知例を示す模式図である。
【図７】本発明の応用例としてのセンサ部（プローブ）を多数配置した多センサ型非破壊検査装置を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例を示す交流ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとする回路図である。
【図９】本発明に係る共振電圧に対する出力の周波数依存性を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例を示す直流ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとする回路図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す交流ＬＲＣ共振方式のコンデンサをプローブとする回路図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，５１，６１，７１    抵抗（Ｒ）
２，５２，６２，７２    センサ部（コンデンサＣ１とＣ２との並列接続）
３，５３，６３，７３    インダクタンス（Ｌ）
４，４５〜４８，６４    直流電源電圧（Ｖ）
１１    金属物
２１    誘電体
３１，５０    金属配管
３２    クラック
３３，４９    金属配管内部の異物
４１〜４４    ４つのコンデンサ
５４，７４    交流電源電圧（Ｖ）
【図１】
2008224409.tif 000005
【図２】
2008224409.tif 000006
【図３】
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【図４】
2008224409.tif 000008
【図５】
2008224409.tif 000009
【図６】
2008224409.tif 000010
【図７】
2008224409.tif 000011
【図８】
2008224409.tif 000012
【図９】
2008224409.tif 000013
【図１０】
2008224409.tif 000014
【図１１】
2008224409.tif 000015