(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状、円柱状、球状のいずれか一つである被検体本体に対向する励磁コイルと、
前記被検体本体に対向する検出コイルと、
前記検出コイルに生ずる電圧の振幅および位相を検出する信号処理部と、を備え、
交番信号を前記励磁コイルに印加することにより前記被検体本体を励磁し、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界の変化を前記検出コイルにより検出する非破壊検査装置であって、
前記励磁コイルは、前記励磁コイルの中心軸が、前記検出コイルの中心軸に対して傾斜し、かつ前記検出コイルの前記中心軸に交差するよう設けられるとともに、前記検出コイルに近い側の第一端部が、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも、前記被検体本体から離れた位置に配置され、
さらに、前記励磁コイルは、前記検出コイルから遠い側の第二端部が、前記検出コイルの前記検出センサ端部よりも前記被検体本体側に突出し、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも前記被検体本体により近くなるように配置されていることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項２】
前記検出コイルが中央部に配置され、
前記励磁コイルは、前記検出コイルの外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、
複数の前記励磁コイルの中心軸が前記検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
複数の前記励磁コイルの中心軸と前記検出コイルの中心軸との交差位置は、前記被検体本体よりも外周側となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記励磁コイルは、前記第二端部側のコイル軸方向が、前記被検体本体の表面に沿うよう、前記検出コイルに近接する内周側から外周側に向かって、前記被検体本体側に漸次近づくように傾斜して設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記励磁コイルと電磁的に結合された参照コイルをさらに備え、
前記信号処理部は、前記磁界を前記検出コイルの交番信号電圧として検出し、前記交番信号電圧の振幅および位相を、前記参照コイルに発生する電圧の振幅および位相を基準として検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記参照コイルの振幅値を予め定めた基準値と比較し、前記基準値に近づけるよう負帰還処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、
前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記信号処理部は、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、
前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
前記座標値として複数の座標軸値を使用し、複数の前記座標値の積、または前記積の自乗以上の高次の項を変数として含む連立方程式を使用することを特徴とする請求項８に記載の非破壊検査装置。
【請求項１１】
前記信号処理部は、較正対象となる部位を含む領域に設定する第一の値と、測定対象となる部位を含む領域に設定する第二の値とを、変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項１２】
前記振幅および位相を検出する手段として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項１３】
前記励磁コイルを励磁する前記交番信号として、指数関数的に立ち上がり、かつ指数関数的に立ち下がるバースト信号を使用することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項１４】
前記励磁コイルを励振する前記交番信号の周波数または周波数の組み合わせとして、予め定めた基準周波数の素数倍の周波数列から選択することを特徴とする請求項７から１１のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の非破壊検査装置における非破壊検査方法であって、
前記励磁コイルを前記被検体本体に対向させた状態で、交番信号を前記励磁コイルに印加して前記被検体本体を励磁することによって、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化に応じて前記検出コイルから出力される電圧を測定処理部に入力し、
前記信号処理部で、入力された前記電圧の振幅および位相を検出することによって、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用して被検体の非破壊検査を行う非破壊検査装置および非破壊検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜６に示すように、電磁誘導を利用した渦流探傷装置において、正弦波発生器、励磁コイルを駆動する駆動回路、励磁コイルおよび検出コイルからなるセンサ、検出コイルの出力を増幅する増幅回路および同期検波回路を含む解析回路等で較正された装置が提案され、使用されている。
【０００３】
図２２は、従来のセンサの一例を示す図である。
図２２に示すようにセンサは、被検体に強力な磁場を印加することを目的として、珪素鋼板、フェライト等の磁性体からなる励磁コア１０２に励磁コイル１０１を巻回してなる励磁器を被検体２に対向させ、その励磁コイル１０１を一定電圧の正弦波で励磁する。励磁コイル１０１の内側には、検出コイル１０４を配置している。
このような構成のセンサにおいて、検出コイル１０４の出力に基づき、同期検波等の手段により被検体深部に生ずる渦電流の変化を検出し、減肉、傷等の検出を管の外部から行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７５３４９９号公報
【特許文献２】特許第３２６６１２８号公報
【特許文献３】特開２０１０−４８５５２号公報
【特許文献４】特許第３８９６４８９号公報
【特許文献５】特開２０１０−５４３５２号公報
【特許文献６】特許第４７５６４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際の被検体２は、磁性と導電性をともに有する管本体２ａである場合が多い。このような管本体２ａは、グラスウール、珪酸カルシウム等の保温材２ｂで覆われ、更にその外側は、アルミ、亜鉛メッキ鉄板または錫メッキ鉄板、ステンレス等の導電性または磁性、または導電性および磁性、の両者をともに有する金属体からなる防露材２ｃで覆われている場合が多い。
【０００６】
管本体２ａが、磁性と導電性をともに有する金属管等である場合、渦電流効果のため励磁交番磁界が被検体２の内部に浸透しにくい。特に管本体２ａに磁性がある場合は、周波数の影響を強く受け、周波数が高くなるにつれ減衰が極めて大きくなる。その結果、被検体２の内部に励磁交番磁界が極端に浸透しにくくなる。
【０００７】
さらに、被検体２となる管本体２ａが厚い保温材２ｂで覆われているために、被検体２である管本体２ａとセンサ間の距離、即ちリフトオフが大きくならざるを得ない。これにより、検出信号の出力が極端に小さくなる。
【０００８】
更に、防露材２ｃは、結果的にセンサの直近に配置されることとなり、その渦電流の影響を強く受けることとなる。この場合、防露材２ｃが、磁性と導電性をともに有する金属体である場合は、その影響が極めて大きくなる。
【０００９】
さらに、実際の被検体２にあっては、その管軸方向でその形状が一様ではなく、長さが有限であり、端部にフランジ等が付属している場合が多い。
また、保温材２ｂも長年の間には変形し、その厚さが異なっている場合が多い。さらに、珪酸カルシウム等の保温材は半割で２体化されたものを、磁性および導電性のある錫メッキ鉄線等で緊縛されている場合が多く、その位置も外部からは特定出来ない場合が多い。また、防露材２ｃも板状のものを合わせてカシメている場合が多く、このカシメ部は防露材が重なり合う構造となるので、渦電流の影響が大きくなる。また、防露材２ｃは有限長のものを管軸方向で合わせ結合され、その部分はビード化されている場合が多い。また、防露材２ｃは機械的に変形している場合が多い。
【００１０】
その結果、これらの影響によって被検体２の管本体２ａの厚さ、減肉、傷等の検出の精度を確保することが困難となる。
【００１１】
そこでなされた本発明の目的は、被検体本体が磁性と導電性をともに有する防露材や保温材等によって覆われ、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことのできる非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の非破壊検査装置は、被検体本体に対向する励磁コイルと、前記被検体本体に対向する検出コイルと、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅および位相を検出する信号処理部と、を備え、交番信号を前記励磁コイルに印加することにより前記被検体本体を励磁し、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化を前記検出コイルにより検出する非破壊検査装置であって、前記励磁コイルは、前記励磁コイルの中心軸が、前記検出コイルの中心軸に対して傾斜し、かつ前記検出コイルの前記中心軸に交差するよう設けられるとともに、前記検出コイルに近い側の第一端部が、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも、前記被検体本体から離れた位置に配置されていることを特徴とする。
このような構成により、励磁コイルの第一端部が検出センサ端部よりも被検体本体に近い位置にあると、励磁コイルから出た磁力線のうち被検体本体から離れる方向に向かう磁力線が、より多く検出コイルに鎖交するため、感度が低下する。これに対し、励磁コイルの第一端部を検出センサ端部よりも被検体本体から離すことで、励磁コイルの磁力線のうち被検体本体側に向かう磁力線を、より多く検出コイルに鎖交させ、被検体本体から離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。
【００１３】
また、前記励磁コイルは、前記検出コイルから遠い側の第二端部が、前記検出コイルの前記検出センサ端部よりも前記被検体本体側に突出して配置されているようにしてもよい。
このような構成により、励磁器で発生する励磁磁束が、被検体本体側で集中することとなり、検出感度が向上する。
【００１４】
また、前記検出コイルが中央部に配置され、前記励磁コイルは、前記検出コイルの外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、複数の前記励磁コイルの中心軸が前記検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられているようにしてもよい。
このような構成により、励磁磁束を集中させる位置が唯一となる。
ここで、図２２に示したような構成において、励磁コイル１０１の磁束を強めるための逆Ｕ字型コア１０２の内側に、検出コイル１０４に鎖交する磁束を強めるための同じく逆Ｕ字型コアが配置されている。このような構成において、例えば図２２においてセンサ１を左から右に走査した場合、被検体２の特定点Ｐｘが、励磁コイル１０１および検出コイル１０４の外周側から内周側に向かうときと、励磁コイル１０１および検出コイル１０４の内周側から外周側に向かうときとで、励磁コイル１０１と検出コイル１０４の間を２回通過することになる。即ち、図２３に示すように、被検体２の傷等を示す検出コイル１０４の出力波形Ｗに、山Ｗｍまたは谷が２回生ずることになり、傷等の誤判定に至る可能性があるという欠点がある。
これに対し、上記のように、複数の励磁コイルの中心軸が検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられることで、励磁磁束を集中させる位置が唯一となるため、減肉部、傷等の位置を誤って判定してしまうのを抑えることができる。
【００１５】
また、複数の前記励磁コイルの中心軸と前記検出コイルの中心軸との交差位置は、前記被検体本体よりも外周側となるように設定されているようにしてもよい。
このように、励磁コイルの中心軸と検出コイルの中心軸との交差位置が、被検体本体よりも外周側となるようにすることで、複数の励磁コイルからの磁力線が、被検体本体の外周側で出会い、そこから被検体の法線方向に向かって被検体本体に入射する。このようにして、被検体本体に対して磁力線が垂直に入射する成分が多くなる。これにより、被検体本体近傍に磁界が集中し、被検体本体の表面に沿う方向に生じる渦電流が大きくなるので、検出感度が高まる。
【００１６】
また、前記被検体本体が円筒状、円柱状、球状のいずれか一つであり、前記励磁コイルは、前記第二端部側のコイル軸方向が、前記被検体本体の表面に沿うよう、前記検出コイルに近接する内周側から外周側に向かって、前記被検体本体側に漸次近づくように傾斜して設けられているようにしてもよい。
このように、被検体本体が円筒状、円柱状、球状のいずれか一つである場合、励磁コイルを被検体本体の表面に沿うように配置することで、励磁磁束を被検体本体の内部に深く浸透させることができる。
【００１７】
また、前記励磁コイルと電磁的に結合された参照コイルをさらに備え、前記信号処理部は、前記磁界を前記検出コイルの交番信号電圧として検出し、前記交番信号電圧の振幅および位相を、前記参照コイルに発生する電圧の振幅および位相を基準として検出するようにしてもよい。
このような構成により、センサと被検体本体との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を抑えることができる。
【００１８】
また、前記参照コイルの振幅値を予め定めた基準値と比較し、前記基準値に近づけるよう負帰還処理を行うようにしてもよい。
このような構成により、センサと被検体本体との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を、より安定して抑えることができる。
【００１９】
また、前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
【００２０】
また、前記信号処理部は、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
ここで、測定点の座標値としては、ＸＹ座標値、極座標値、距離と角度の組み合わせによる座標値でもよく、また、距離は空間距離だけでなく、物体の沿面に沿った沿面距離でもよく、測定位置を一意的に特定できるものであればよい。
【００２１】
また、前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを、より高精度に推定することができる。
【００２２】
また、前記座標値として複数の座標軸値を使用し、前記複数の座標値の積、または前記積の自乗以上の高次の項を変数として含む連立方程式を使用するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
【００２３】
また、前記信号処理部は、較正対象となる部位を含む領域に設定する第一の値と、測定対象となる部位を含む領域に設定する第二の値とを、変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。
【００２４】
また、前記振幅および位相を検出する手段として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使用するようにしてもよい。
【００２５】
また、前記励磁コイルを励磁する前記交番信号として、指数関数的に立ち上がり、かつ指数関数的に立ち下がるバースト信号を使用するようにしてもよい。
【００２６】
また、前記励磁コイルを励振する前記交番信号の周波数または周波数の組み合わせとして、予め定めた基準周波数の素数倍の周波数列から選択するようにしてもよい。
【００２７】
また、本発明は、上記したような非破壊検査装置における非破壊検査方法であって、前記励磁コイルを前記被検体本体に対向させた状態で、交番信号を前記励磁コイルに印加して前記被検体本体を励磁することによって、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化に応じて前記検出コイルから出力される電圧を測定処理部に入力し、前記信号処理部で、入力された前記電圧の振幅および位相を検出することによって、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする。
【００２８】
このような構成により、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、被検体本体が磁性と導電性をともに有する防露材や保温材等によって覆われ、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。
【図２】上記非破壊検査装置を構成するセンサを示す図である。
【図３】上記センサにおける励磁器の詳細を示す図である。
【図４】本発明の実施例における、被験体とセンサの関係を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例で、５周波数の正弦波を合成した励磁コイルの入力波形を示す。
【図６】本発明の第３の実施例で、上記５周波数で励磁コイルを励振した場合の検出コイル出力波形を示す。
【図７】従来技術による、単一周波数、３元連立方程式による測定例を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、２周波数（５５，９５Ｈｚ）を使用した場合のグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、３周波数（５５，９５，１１５Ｈｚ）を使用した場合のグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、４周波数（５５，９５，１１５，３５５Ｈｚ）を使用した場合のグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、４周波数（５５，９５，１１５，３５５Ｈｚ）を使用した場合と、従来技術による場合とを管軸方向で比較したグラフである。
【図１２】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、４周波数（５５，９５，１１５，３５５Ｈｚ）を使用した場合と、従来技術による場合とを、円周方向で比較したグラフである。
【図１３】本発明の第２の実施形態における複数周波数使用の実施例で、４周波数（５５，９５，１１５，３５５Ｈｚ）を使用した場合の三次元表示グラフである。
【図１４】本発明の第３の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を示すグラフである。
【図１５】本発明の第３の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果と、従来技術とを、管軸方向で比較したグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果と、従来技術とを、円周角方向で比較したグラフである。
【図１７】本発明の第３の実施形態における座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を３次元表示したグラフである。
【図１８】本発明の第４の実施形態における，複数周波数の使用と座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の第４の実施形態における、複数周波数の使用と座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を３次元表示したグラフである。
【図２０】本発明の第５の実施形態における、被検体となるパイプの円周方向をＹ軸としたときの角度Ｙ＝０°、１２０°を変数とした場合の実施例の測定結果を示すグラフである。
【図２１】本発明の第５の実施形態における、領域変数Ｗ＝０、１を変数とした場合の実施例の測定結果を示すグラフである。
【図２２】従来技術によるセンサを示す図である。
【図２３】従来のセンサにおける出力波形の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して、本発明による非破壊検査装置および非破壊検査方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。図２は、上記非破壊検査装置を構成するセンサを示す図である。図３は、上記センサにおける励磁器の詳細を示す図である。
図１に示すように、非破壊検査装置は、センサ１と、測定装置（信号処理部）４と、を備えている。
【００３３】
ここで、検査対象となる被検体２は、筒状の管本体（被検体本体）２ａと、管本体２ａの外周部を覆う保温材２ｂと、保温材２ｂの外周側を覆う防露材２ｃと、を備えている。なお、図１、図２において、被検体２は、断面図の中心軸線より上の部分の一部のみを示している。
【００３４】
管本体２ａは、磁性と導電性をともに有する金属製である。
保温材２ｂは、珪酸カルシウム、グラスウール等の非磁性、非導電性を有した材料により、所定の厚さで形成されている。
防露材２ｃは、導電性および磁性の少なくとも一方の特性を有する、アルミ、亜鉛メッキ鉄板（いわゆるトタン）または錫メッキ鉄板、ステンレス等の金属材料から形成されている。
【００３５】
図２に示すように、センサ１は、励磁器１２と、検出器１１と、を備えている。
センサ１は、中央部に検出器１１を備え、検出器１１の外周部に複数の励磁器１２を備えている。
【００３６】
検出器１１は、検出コイル１１２を備えている。検出コイル１１２は、空芯コイルであり、センサ１の中央部に配置されている。
ここで、検出コイル１１２は、フェライト等の磁性体からなるコア材を中心部に備えても良いが、励磁磁束が上記コア材に直接誘引されるため、磁界が乱れる。リフトオフ（被検体２とセンサ間の距離）を大きく取らざるを得ない場合はこの影響が大きい。したがって、このような場合は、コア材を備えず、検出コイル１１２を空芯コイルとするのが好ましい。
【００３７】
このような検出器１１は、検出コイル１１２の中心軸Ｃｋを被検体２の法線に一致させた状態で、検出コイル１１２を被検体２に対向させて配置される。
【００３８】
図２、図３に示すように、各励磁器１２は、励磁コア１２１と、励磁コイル１２２と、参照コイル１２３と、を備えている。
【００３９】
励磁コア１２１は、フェライト等磁性体からなる。励磁コア１２１は、第一コア部１２１ａと、第一コア部１２１ａの一端から直交して延びる第二コア部１２１ｂと、を有し、略Ｌ字状をなしている。
ここで、励磁コア１２１においては、第二コア部１２１ｂが第一コア部１２１ａより長く形成されている。そして、励磁コア１２１は、第一コア部１２１ａを内周側の検出器１１側に向け、第二コア部１２１ｂを外周側に向けて配置されている。
さらに、励磁コア１２１においては、第二コア部１２１ｂが、管状をなした被検体２の外周に沿うよう、内周側の第一コア部１２１ａの一端から外周側に向かって被検体２側に漸次近づくように形成されている。
【００４０】
また、励磁コイル１２２は、検出コイル１１２の被検体２に近い第一コア部１２１ａ側の内周側端部（第一端部）１２２ａに対し、検出コイル１１２から遠い第二コア部１２１ｂ側の外周側端部（第二端部）１２２ｂが、検出コイル１１２の中心軸Ｃｋに沿って被検体２側に突出するよう設けられている。さらに、励磁コイル１２２２の外周側端部１２２ｂは、検出器１１の被検体２に対向する端面（検出センサ端部）１１ｆよりも、被検体２により近くなるよう設けられている。
【００４１】
励磁コイル１２２は、励磁コア１２１の第一コア部１２１ａ，第二コア部１２１ｂの外周側にそれぞれ巻回され、互いに直列に接続されている。
【００４２】
ここで、図１においては、２個の励磁器１２を、検出器１１を中心として左右に配置している。これに限らず、励磁器１２は、３個以上を、検出コイル１１２を中心として放射状に配置してもよい。
【００４３】
参照コイル１２３は、第一コア部１２１ａの先端部において、励磁コイル１２２の内側に巻回されている。なお、この参照コイル１２３は、励磁コイル１２２の外側に巻回してもよい。
【００４４】
これら励磁コイル１２２，参照コイル１２３は、それぞれ励磁コア１２１に電磁的に接続されている。また、複数の励磁器１２間において、複数の励磁コア１２１に巻回された励磁コイル１２２および参照コイル１２３は、それぞれ直列に接続されている。
また、全ての励磁コイル１２２は磁力線の向きが検出器１１の位置で同相になるよう励磁されている。これにより、ある瞬間の磁力線の向きは、例えば、検出コイル１１２の中心軸Ｃｋと重なって図２の下向きになるごとく、励磁コイル１２２は巻き方向、巻き始め、巻き終わり等が選択して配索されている。
【００４５】
このように励磁コイル１２２および参照コイル１２３を備えた励磁コア１２１は、第一コア部１２１ａの中心軸Ｃｒが、検出器１１の中心軸Ｃｋと、被検体２側で交差するよう配置されている。複数の励磁器１２間で、励磁コア１２１の中心軸Ｃｒは、検出器１１の中心軸Ｃｋに対して同一位置で交差するよう、励磁コア１２１が配置されている。さらに、複数の励磁器１２の励磁コア１２１の中心軸Ｃｒと、検出器１１の中心軸Ｃｋとの交差位置は、最終的に肉厚、傷等を検出する対象である被検体２において、被検体２の表面よりも内周側、かつ管本体２ａの外表面２ｆよりも外周側に位置するよう設定するのが好ましい。
【００４６】
更に、励磁コイル１２２は、検出コイル１１２から遠い外周側端部１２２ｂが、内周側端部１２２ａよりも被検体２側に突出し、検出器１１の被検体２に対向する端面１１ｆより被検体２により近くなるよう配置されている。このようにして、複数の励磁器１２で発生する励磁磁束が、センサ１において被検体２に対向する側の端面に対して被検体２側で集中するようになっている。そして、複数の励磁器１２の励磁コア１２１による磁力線は、円弧状に湾曲しているので、励磁コア１２１の中心軸Ｃｒと検出器１１の中心軸Ｃｋとが幾何学的に交差する位置よりも、被検体２の内周側で、被検体２の外表面に直交する方向（中心軸Ｃｋ方向）を向く。さらに、励磁器１２の第二コア部１２１ｂが被検体２の外周に沿って配置されているので、励磁磁束が管本体２ａの内部に深く浸透するごとく作用する。このようにして、被検体２に垂直な励磁磁束を生成することが可能なので、感度のよいセンサ１を構成することができる。このようなセンサ１は、被検体２が円筒形、円柱形、あるいは球形の場合に特に有効である。
【００４７】
また、検出器１１において被検体２に近い端面１１ｆよりも、励磁器１２の内周側端部１２２ａの方が、被検体２から離れた位置に配置されている。励磁器１２の内周側端部１２２ａが、検出器１１の端面１１ｆよりも被検体２に近い位置にあると、励磁コイル１２２から出た磁力線のうち被検体２から離れる方向（図２の上方）に向かう磁力線Ｍｓが、より多く検出コイル１１２に鎖交し、感度が低下する。そこで、励磁器１２の端面１２ｆを検出器１１よりも被検体２から離すことで、励磁コイル１２２の磁力線のうち被検体２側に向かう磁力線Ｍｒをより多く検出器１１に鎖交させ、被検体２の影響を受けずに、感度を低下させる原因となる、被検体２から離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。
【００４８】
図１に示すように、測定装置４は、コンピュータ４０５、表示・記録器４０６、デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）４０１、電力増幅器４０２、マルチプレクサ４０３、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）４０４から構成されている。
【００４９】
この測定装置４は、コンピュータ４０５で発生させた複数周波数の正弦波を合成したデジタル信号または単一周波数の正弦波デジタル信号を、デジタル・アナログ変換器４０１でアナログ信号に変換する。変換されたアナログ信号は、電力増幅器４０２で増幅され、励磁コイル１２２を励振する。
【００５０】
この測定装置４は、励磁コイル１２２を交番電圧で励振し、参照コイル１２３に発生する電圧と検出コイル１１２に発生する電圧とを測定信号として受け取る。
検出コイル１１２の出力は、マルチプレクサ４０３を介してアナログ・デジタル変換器４０４によりデジタル信号に変換され、コンピュータ４０５に供給される。
また、参照コイル１２３の出力は、マルチプレクサ４０３を介してアナログ・デジタル変換器４０４に入力されてデジタル信号に変換され、コンピュータ４０５に入力される。
【００５１】
コンピュータ４０５においては、デジタル信号に変換された前記参照コイル１２３の出力信号と、検出コイル１１２の出力信号とを、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により振幅と位相を算定する。
【００５２】
一般的に正弦波信号は、その周波数、振幅と位相の組み合わせで一意的に表現することが可能である。検出コイル１１２の出力は、その値そのものは温度や電圧変動等の変動要因で変動する場合が多い。そこで、検出コイル１１２とともに温度や電圧変動等の変動を受ける参照コイル１２３の出力と、検出コイル１１２の出力を対比することで、精度の高いデータ集録が可能である。
より具体的には、検出コイル１１２の出力の振幅は、参照コイル１２３の出力を分母とする振幅比として表す。また、検出コイル１１２の出力の位相は、参照コイル１２３の出力の位相を基準とした位相差として表す。これにより、精度の良い測定出力を得られる。
【００５３】
また、励磁器１２における励磁磁束は、励磁コイル１２２の直流抵抗値の温度変化、励磁コア１２１の透磁率の温度変化に影響される。そこで、励磁磁束そのものを参照コイル１２３で検出し、高速フーリエ変換して取得された振幅の絶対値を予め設定された基準値と比較し、その差が限りなく零に近くなるよう前記励磁信号をコンピュータ４０５により制御する。即ち、コンピュータ４０５では、デジタル的に負帰還を施すようにしてもよい。
一般的に、励磁コイル１２２のごときインダクティブ負荷にアナログ負帰還を施すことは、位相回転が大きいために発振し易く、非常に困難である。しかし、デジタル的負帰還を施せば、マルチプレクサ４０３は一種の高速サンプリングであるので、サンプリング制御による安定な負帰還が可能である。
【００５４】
上述したような非破壊検査装置、非破壊検査方法によれば、励磁コイル１２２は、励磁コイル１２２の中心軸Ｃｒが、検出コイル１１２の中心軸Ｃｋに対して傾斜し、かつ検出コイル１１２の中心軸Ｃｋに交差するよう設けられている。さらに、励磁器１２の励磁コイル１２２の中心軸Ｃｒと、検出器１１の検出コイル１１２の中心軸Ｃｋとの交差位置が、管本体２ａの表面よりも外周側であるセンサ１に近い位置となるように設定されている。このようにして、複数の励磁コイル１２２からの磁力線Ｍｒが、管本体２ａの外周側で出会い、そこから管本体２ａの法線方向に向かって管本体２ａに入射する。これにより、管本体２ａに対して磁力線Ｍｒが垂直に入射する成分が多くなり、管本体２ａ近傍に磁界が集中する。その結果、管本体２ａの表面に沿う方向に生じる渦電流が大きくなるので、検出感度が高まる。
また、検出コイル１１２に近い側の内周側端部１２２ａが、検出コイル１１２において管本体２ａに近い側の検出センサ端部１１ｆよりも、管本体２ａから離れた位置に配置されている。これにより、励磁コイル１２２の磁力線のうち管本体２ａ側に向かう磁力線Ｍｒを、より多く検出コイル１１２に鎖交させ、管本体２ａから離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。
さらに、励磁コイル１２２は、検出コイル１１２から遠い側の外周側端部１２２ｂが、検出コイル１１２の端部よりも管本体２ａ側に突出して配置されている。このような構成により、励磁器１２で発生する励磁磁束が、管本体２ａ側で集中することとなり、検出感度が向上する。
したがって、管本体２ａが、磁性と導電性をともに有する防露材２ｃや保温材２ｂ等によって覆われ、センサ１と管本体２ａ間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、管本体２ａの検査を精度よく行うことが可能となる。
【００５５】
さらに、励磁器１２の外周側端部１２２ｂ側の第二コア部１２１ｂのコイル軸方向が、被検体２の外周部に沿っているので、リフトオフが大きい場合であっても励磁磁束を被検体２の深層部に浸透させることが可能である。
したがって、管本体２ａが円筒状、円柱状、球状であっても、センサ１における、被検体２の測定・検査の感度および精度を高めることが可能となる。
【００５６】
また、センサ１は、検出コイル１１２が中央部に配置され、励磁コイル１２２は、検出コイル１１２の外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、複数の励磁コイル１２２の中心軸Ｃｒが検出コイル１１２の中心軸Ｃｋの同一位置に集中して交差するよう設けている。このようにして複数の励磁コイル１２２で同一位置を集中的に励磁することで、被検体２の管本体２ａの厚さｔを、より高精度に検出することが可能となる。
このような構成により、励磁器１２を構成する複数の励磁コイル１２２で発生する励磁磁束が、管本体２ａ側の一点に集中することとなり、減肉部、傷等の位置を誤って判定してしまうのを抑えることができる。
【００５７】
また、励磁コイル１２２と電磁的に結合された参照コイル１２３をさらに備え、コンピュータ４０５は、励磁コイル１２２を励磁することによって検出コイル１１２に発生する電圧の振幅および位相を、参照コイル１２３に発生する電圧の振幅および位相を基準として検出するようにした。これにより、センサ１と被検体２との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を抑えることができる。
【００５８】
なお、上記実施形態では、センサ１からの出力信号に基づき、コンピュータ４０５で被検体２の管本体２ａの肉厚を検出する手法については、何ら限定するものではない。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、本発明にかかる非破壊検査装置および非破壊検査方法の第２の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態においては、上記第１の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
この第２の実施形態では、上記第１の実施形態に対し、センサ１および測定装置４の構造については何らの変更はない。この実施形態では、コンピュータ４０５で被検体２の管本体２ａの肉厚を検出する具体的な手法の一例を開示する。
【００６０】
コンピュータ４０５では、例えば、以下のようにして被検体２の管本体２ａの厚さｔを検出する。
非破壊検査装置では、被検体２の肉厚が既知の特定点で測定装置を較正し、その較正値に基づき、被検体２の外表面に沿ってセンサ１を移動させながら、複数個所で検出を行っていく。較正の方法としては、まず、振幅比、位相差等の測定要素を変数とし、これから被検体２の厚さを推定する方程式を作り、被検体２の肉厚が既知の前記較正点での測定要素値と前記既知の肉厚値を前記方程式に代入した連立方程式を解いて、各要素変数の被検体厚さに与える寄与係数や定数を求める。これにより、前記肉厚推定方程式の係数、定数を確定、即ち被検体肉厚推定方程式を確立する。各測定点での被検体肉厚は、その測定点での要素測定値を前記被検体肉厚推定方程式に代入して求める。
より具体的には、較正点における検出コイル１１２、参照コイル１２３からの出力信号に基づき、コンピュータ４０５は、連立方程式を立てる。コンピュータ４０５は、この連立方程式を解くことで、被検体２の管本体２ａの厚さｔを推定する推定方程式の係数、定数を確定する。この場合、コンピュータ４０５は、オンラインで連立方程式を解いて、厚さｔを推定しても良いが、測定速度の観点より、オンラインでは、振幅比および位相差、およびその測定点を示す座標値のみのデータ集録とし、オフラインで連立方程式を解き、その点での厚さｔを推定しても良い。
ここで、座標値としては、ＸＹ座標値、極座標値、距離と角度の組み合わせによる座標値でもよく、また、距離は空間距離だけでなく、物体の沿面に沿った沿面距離でもよく、測定位置を一意的に特定できるものであればよい。
【００６１】
ここで、管本体２ａの厚さｔを推定する方程式として、管本体２ａの厚さｔの推定に変動を与える要素値を含む推定方程式を用いるのが好ましい。その要素値として、互いに異なる複数の周波数で測定した振幅比および位相差を用いることが有効であることを見い出した。
【００６２】
一般的に振幅比、位相差は、管本体２ａの厚さｔ以外に、防露材２ｃ等の厚さ、保温材２ｂの厚さ、末端効果等の外乱要因の変動を受けて変化する。これら、外乱要因をＵとすれば、振幅比Ａ，位相差Ｐは（１），（２）式で表される。
【数１】
0006688687.tif 000002
【００６３】
（１）式の両辺にｅを掛け、また（２）式の両辺にｂを掛け、両辺を引算して整理すれば、（３）式が得られる。
【数２】
0006688687.tif 000003
【００６４】
ここで、改めて（３）式の係数、定数をａ，ｂ，ｃとすると、（４）の一般式が得られる。
【数３】
0006688687.tif 000004
【００６５】
上記（４）式によれば、すなわち未知の外乱要因Ｕを消去して被検体２の厚さｔを推定することが可能となる。防露材の厚さ、保温材の厚さ、末端効果等の影響は、測定する周波数によって異なる。ここで、周波数ｆ１で測定された振幅比、位相差をそれぞれＡ１，Ｐ１，周波数ｆ２で測定されたそれらをＡ２，Ｐ２とすれば、２個の外乱要因Ｕ，Ｖに対し、（５）〜（７）式が成立する。
【数４】
0006688687.tif 000005
【００６６】
ここで、（５）式と（６）式からＶを消去した式と（５）式と（７）式からＶを消去した式は上記（１），（２）式に帰結するので、改めて係数等をａ，ｂ，ｃ，ｄとおけば、次式（８）が成立する。
【数５】
0006688687.tif 000006
【００６７】
上記（８）式によれば、２個の未知の外乱要因Ｕ，Ｖを除いて厚さｔを推定することが可能となる。同様にして、周波数ｆ１での振幅比、位相差をそれぞれＡ１，Ｐ１，周波数ｆ２での振幅比、位相差をＡ２，Ｐ２等とすれば、４周波数を使用した場合、管肉厚ｔは（９）式で表せることになる。
【数６】
0006688687.tif 000007
【００６８】
この各係数，定数は、較正点における既知のｔの値と測定値を用いて次の連立方程式を解けば求まる。
【００６９】
連立方程式を行列式により解く方法は種々あるが、コンピュータで計算する場合、桁落ちの心配が少なく、直感的なクラメールの方法が便利なので、以下に示す。
（９）式による管肉厚ｔの推定は、９点較正により９元連立方程式（１０）を解き、（９）式の各係数ａ，ｂ，ｃ等を求め、それらを（９）式に代入し、更に、測定点での各周波数の振幅比、位相差を（９）式に代入してｔを求めれば良い。
【数７】
0006688687.tif 000008
【００７０】
クラメール法による解法は、まず分母になる行列式（１１）を求める。行列式（１１）は第９列を全て１にした行列式である。この行列式の値ｚを求める。このような行列式の値ｚを求めるには、例えば、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ社のＥｘｃｅｌ（登録商標）等の表計算プログラムを用いることができる。このような表計算プログラムにおいて、９行×９列のセルに（１１）式の左辺を打ち込み、ＭＤＥＴＥＲＭ関数を適応すれば、行列式の値ｚを求めることができる。
【数８】
0006688687.tif 000009
【００７１】
係数ａを求めるための分子に相当する行列式は、第１列に較正点の管肉厚ｔを入力しｍを（１２）式で求める。
【数９】
0006688687.tif 000010
【００７２】
係数ｂは同様にして第２列にｔ値を入力し、（１３）〜（１４）式によりｎを求める。
【数１０】
0006688687.tif 000011
【００７３】
以下同様にして、各係数は下記（１５）式で求められる。
【数１１】
0006688687.tif 000012
【００７４】
このようにして、複数の周波数を使用する上記（９）式を用いることにより、被検体２の管本体２ａの厚さｔを推定することができる。
【００７５】
上述したように、励磁コイル１２２を複数の周波数の交番信号で励磁し、測定装置４は、複数の周波数ごとに取得した、検出コイル１１２に生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、管本体２ａの厚さを推定する。このような構成により、管本体２ａを覆う防露材２ｃや保温材２ｂなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体２ａの厚さを推定することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。上記第２の実施形態が複数の周波数による振幅比、位相差の測定値を被検体２の肉厚推定の要素変数として用いるのに対し、本第３の実施形態は、被検体２に対向するセンサの位置座標値、および、その自乗以上の高次変数を、被検体２の肉厚推定の要素変数として用いる。これは、管本体２ａの肉厚、保温材２ｂの厚さ、防露材の厚さ２ｃ，末端効果等がセンサの位置座標の高次関数として表される場合が多いので、そうした場合に肉厚推定の精度を上げることが可能であることを見出した。上記（１），（２）式を変形すると（１６），（１７）式が得られる。
【数１２】
0006688687.tif 000013
【００７７】
両辺を加算して整理すれば、（１８）式が得られる。
【数１３】
0006688687.tif 000014
【００７８】
（１８）式において、改めて係数をａ，ｂ，ｃ等として書き改めれば（１９）式となる。
【数１４】
0006688687.tif 000015
【００７９】
振幅比、位相差に影響を与える、保温材の厚さ、防露材の厚さ、防露材と検出コイルとの距離、末端効果等は、外部からは測定困難または未知の場合が多い。しかしながら、それらは測定位置、即ち測定点の座標値の高次の関数と見なせる場合が多い。一方、測定点の座標値は、当然ながら、外部より測定可能である。そこで、この測定点の座標値を連立方程式中に取り込み、被検体２の厚さを推定する方法を見出した。測定点の座標値として、被検体２の管軸方向の距離をＸとし、円周方向の角度をＹとし、一例として、Ｘを４次まで、Ｙを２次までの関数としてＵを表せば、（２０）式となる。このＵは、防露材の厚さ、断熱材の厚さ、末端効果等、諸々の外乱要因を総合して座標値の高次関数として表したものである。
【数１５】
0006688687.tif 000016
【００８０】
（２０）式を（１９）式に代入し、改めてａ，ｂ，ｃ等の係数で書き改めれば（２１）式が得られる。
【数１６】
0006688687.tif 000017
【００８１】
この肉厚推定式の各係数、定数は、較正点での測定値から上記で説明した連立方程式を立てることにより求める。そして、これら用いてその点での測定値、位置座標を（２１）式に代入することにより、その点の被検体２の肉厚を推定することが可能となる。
このようにして、位置座標の高次関数による上記（２１）式を用いることにより、被検体２の管本体２ａの厚さｔを推定することができる。
【００８２】
上述したように、測定装置４は、検出コイル１１２に生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定する。このような構成により、管本体２ａを覆う防露材２ｃや保温材２ｂなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体２ａの厚さを推定することができる。
【００８３】
（第４の実施形態）
この実施形態では、複数の周波数による振幅比と位相差を要素変数として使用する第２の実施形態を示す（９）式と、位置の高次関数を使用する第３の実施形態を示す（２１）式とを組み合わせ、複数周波数による振幅比及び位相差、センサの位置座標、および、その自乗以上の高次関数の両者を要素変数として使用する。
一例として、２周波数を使用し、Ｘの４乗まで、Ｙの自乗までを使用した場合を示せば、（２２）式が得られる。この肉厚推定式の各係数、定数は、較正点での測定値から上記で説明した連立方程式を立てることにより求める。これらを用いてその点での測定値、位置座標を（２２）式に代入して、その点の被検体２の肉厚を推定することが可能となる。
【数１７】
0006688687.tif 000018
【００８４】
具体的には、式（２２）を連立方程式の形で書けば、（２３）式となる。
【数１８】
0006688687.tif 000019
【００８５】
この連立方程式を、クラメール法により、各項の係数、定数をとくために分母となる行列式は、（２４）式となる。
【数１９】
0006688687.tif 000020
【００８６】
係数ａの分子となる行列式は、（２５）式となる。
【数２０】
0006688687.tif 000021
【００８７】
同様にして係数ｂの分子は、（２６）式となる。
【数２１】
0006688687.tif 000022
【００８８】
以下同様にして、最後の定数項ｋの分子は、（２７）式となる。
【数２２】
0006688687.tif 000023
【００８９】
これより、ａ．ｂ，…，ｋ等は（２８）式で求まる。
【数２３】
0006688687.tif 000024
【００９０】
このようにして、肉厚推定式の各係数、定数を求め、これらを用いてその点での測定値、位置座標を（２２）式に代入することにより、その点の被検体２の管本体２ａの厚さｔを推定することができる。
【００９１】
更に、座標値が複数の座標軸の数値で表される場合、それらの交互作用が大きい場合がある。その場合、それら複数の座標軸値間の積、またはそれらの積の高次関数、前記の例で言えば、Ｘ＊Ｙ、及びＸ＊Ｙの自乗以上の高次の項を変数として連立方程式に取り込むことにより、より精度の高い被検体厚を推定することが可能となる。
【００９２】
このようにして、複数の周波数、および位置座標の高次関数を組み合わせて用いる上記（２２）式を用いることにより、被検体２の管本体２ａの厚さｔを高精度に推定することができる。
【００９３】
上述したように、励磁コイル１２２を複数の周波数の交番信号で励磁し、測定装置４は、複数の周波数ごとに取得した、検出コイル１１２に生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、管本体２ａの厚さを推定する。このような構成により、管本体２ａを覆う防露材２ｃや保温材２ｂなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体２ａの厚さを、より高精度に推定することができる。
【００９４】
（具体例）
ここで、被検体として、外管と内管とからなる二重管を例に挙げ、具体例について検討する。
測定値である振幅比Ａｍｐ，位相差Ｐｈａは、内管厚ｔ２，外管厚ｔ１，両者の間隙Ｇａｐの関数と考えられるので、それを一次式で表わせば、（３１），（３２）式となる。
【数２４】
0006688687.tif 000025
【００９５】
これらを変形すれば、（３３），（３４）式が得られる。
【数２５】
0006688687.tif 000026
【００９６】
（３３）＋（３４）として変形、整理すれば（３５）式が得られる。
【数２６】
0006688687.tif 000027
【００９７】
ここで、改めてａ，ｂ，ｃ，等の係数を使用して書き改めれば、（３６）式が得られる。
【数２７】
0006688687.tif 000028
【００９８】
ここで、ｔ１，Ｇａｐが既知であれば、問題はないが、内管厚ｔ１は、内管の外面中心から外面に沿った半径Ｒの６次式でないと表現出来ないほど変化しているとする。内管厚ｔ１の厚さ変化は主として内面に生じているとする。これにより、外管内面と内管外面との距離、即ち間隙Ｇａｐも６次式程度で複雑に変化していると考えられる。
【００９９】
そこで、外管厚ｔ１も、半径Ｒの６次式で推定したところ、良好な結果が得られた。６次式と言っても、変数として６次の項を取り込むというだけで、推定方程式としては実質的に線形一次方程式であるので、複雑ではない。
【０１００】
ここで、外管厚ｔ１，間隙Ｇａｐとも半径Ｒの６次式で近似出来るものとすれば、（３７），（３８）式となる。
【数２８】
0006688687.tif 000029
【０１０１】
これら（３７）、（３８）式を（３６）式に代入して（３９）式が得られる。
【数２９】
0006688687.tif 000030
【０１０２】
これより（４０）式となる。
【数３０】
0006688687.tif 000031
【０１０３】
ここで各係数を改めてａ，ｂ，ｃ等として書けば、（４１）式となる。
【数３１】
0006688687.tif 000032
【０１０４】
この（４１）をもとに内管厚ｔ２を推定することとなる。
【０１０５】
（４１）式による内管厚ｔ２の推定は、９点較正により９元連立方程式を解き、（４１）式の各係数ａ，ｂ，ｃ等を求め、それらを用いて測定点の振幅比、位相差、半径から（４１）式に代入してｔ２を求めれば良い。
【数３２】
0006688687.tif 000033
【０１０６】
分母になる行列式は、（４２）式において第９列を全て１にした行列式である。
半径Ｒだけ入力すればＲの各次数の項は計算できるので、実質的にＡｍｐ，Ｐｈａ，Ｒの３変数を入力すれば良いので簡単である。
【数３３】
0006688687.tif 000034
【０１０７】
係数ａを求めるための分子に相当する行列式は第１列に較正点の内管厚を入力しｍを（４４）式で求める。
【数３４】
0006688687.tif 000035
【０１０８】
係数ｂは同様にして第２列にｔ２値を入れ、ｎを（４５）式で求める。
【数３５】
0006688687.tif 000036
【０１０９】
係数ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈは同様にして求め、最後のｉは第９列にｔ２値を入れ、ｕを（４６）式で求める。
【数３６】
0006688687.tif 000037
【０１１０】
これから各係数は下記（４７）式で求められる。
【数３７】
0006688687.tif 000038
【０１１１】
（第５の実施形態）
この実施形態では、実際の測定において、被検体の全領域に亘って測定することなく特定部位（領域）で較正を行い、他の特定部位（領域）を測定する場合において、変数として、実際の座標値ではなく、互いに異なる２値を入力する場合について示す。
【０１１２】
上記各実施形態で示した例では、被検体（パイプ）の長手方向をＸ軸とした、被検体の管軸距離と、パイプの円周方向をＹ軸としたときの角度を変数にして、複数個所（例えば０°，１０５°，１２０°，−１２０°，４５°等）の較正点を取っている。この測定法では、測定周波数として３周波数（５５Ｈｚ，９５Ｈｚ，１１５Ｈｚ）を取った場合、振幅比、位相差として合計６個（３ｘ２＝６）の測定値が得られる。
この場合、較正のためには、６＋１＝７個以上の異なる位置における測定値が必要で（全く同じ測定値の組み合わせが２つあると行列式の値がゼロとなり連立方程式は不定となり、解けないため）、実質的にＸ軸上で互いに異なる７個の位置での測定値が必要（座標値）となる。
また、Ｙ軸の角度の影響としてＹの２次式として表されるとすれば、Ｙ２，Ｙ，定数項と、２＋１＝３個以上の異なる角度での測定値（座標値）が較正のために必要となる。
したがって、結果として、６＋２＋１（定数項）＝９の９元連立方程式を解く必要がある。
【０１１３】
このような較正を行う測定法は、広範囲の測定、例えばＹ＝０°〜１２０°までの範囲で測定したい場合には良いが、実際の測定では、０°方向で較正し、被検体のパイプを形成する外皮鉄板のかしめ部の影響が大きそうなＹ軸方向の位置（例えば１２０°方向）のみを測定する場合がある。
本実施形態では、このように、特定部位で較正し、他の特定部位を測定する場合において、変数として、実際の座標値ではなく、互いに異なる２値を入力して連立方程式を立てる。この場合、Ｙ軸として、Ｙの１乗のみをとり、Ｙ＝０°、Ｙ＝１２０°といった角度を入力しても良いが、較正を行う部位（較正部位）が含まれる較正領域を０（Ｗ＝０）とし、測定を行う部位（測定部位）が含まれる領域を１（Ｗ＝1）とする変数（以下、この変数を領域変数Ｗと称する）を入力することができる。
【０１１４】
ここで、変数を、Ｙ＝０°、１２０°といった角度単位ではなく、Ｗ＝０、１といった値としてもよいことは、以下のような理由に基づく。
すなわち、連立方程式において、各変数の単位は、較正点として連立方程式に取り込む場合と、連立方程式を解いて得られた係数値を用いて目的の肉厚等の数値の推定計算（測定）を行う場合とで、これらの変数の単位が同一であれば、単位は、何であっても良い。例えば、一次の座標値の変数の場合、寸法としてｍｍ単位の変数値を連立方程式に入力して較正して得られた係数と、ｍ単位の変数値を入力して得られた係数とを比較すると、後者（ｍ単位の変数値）は前者（ｍｍ単位の変数値）の１０００倍になるが、係数値と変数値を乗算して得られる結果は同じである。したがって、較正の場合と、目的の数値の推定計算（測定）の場合とで、使用する変数値の単位が同じならば、最終的な推定計算（測定）の結果は同一となる。
ただし、連立方程式を解くための行列式の計算の際、乗算及び加減算を伴うため、コンピュータ計算においては桁落ちの心配がないよう、なるべく同じような数値になるよう各変数の単位を選択することが実計算においては望ましい。
【０１１５】
領域変数を使用せず、Ｙ＝０°、１２０°といった角度を変数として取り込むと、前記したように、例えば、Ｙ＝１２０°の方向に、被検体のパイプを形成する外皮鉄板のかしめ部等があり、その影響によって、測定値（振幅比、位相差）が極端に異なってしまうことがある。例えば、Ｙ＝０°の角度で測定した場合、この位置では較正を行っているので、被検体の測定値が正確に得られるが、例えば、Ｙ＝１０°付近では、Ｙ＝０°の位置よりも、Ｙ＝１２０°の位置の影響を受けて、被検体の測定値が厚く出ることがある。同様に、Ｙ＝１１０°付近では、Ｙ＝０°の位置の影響を受けて、被検体の測定値が低く出ることがある。
これに対し、変数として、較正部位の座標変数を例えば領域変数Ｗ＝０とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数Ｗ＝１とすると、前記の影響を受けずに済む。
具体的には、例えば、被検体が長さ１０ｍのパイプである場合、一端からの管軸距離が２ｍ付近の部位を較正領域としてＷ＝０とし、一端からの管軸距離が８ｍ付近の部位を測定領域としてＷ＝1として測定する。
また、例えば、被検体として、２本のパイプがあるとして、一方のパイプＡを較正領域としてＷ＝０とし、他方のパイプＢを測定領域としてＷ＝1とし、測定することもできる。
【０１１６】
ここで、被検体となるパイプの円周方向をＹ軸としたときの角度を変数とする場合、Ｙ軸として、Ｙの２乗までをとるとすると、最低でも３点の角度、例えば０°，９０°，１２０°を入力する必要がある。したがって、Ｙ＝０°，１２０°以外に、Ｙ＝９０°という中間値（必ずしもＹ＝０°，１２０°の中央値の６０°である必要はない）を入力する必要がある。
これに対し、変数として、領域変数を用いる場合、Ｗ＝０とＷ＝1の２値だけで済み、例えば０．６といった中間値は必要ない。
【０１１７】
ここで、上記では、較正部位の座標変数を例えば領域変数＝０とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数＝１としているが、較正部位の座標変数を例えば領域変数＝１とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数＝０としてもよい。
ただし、前者の、較正部位の座標変数を領域変数Ｗ＝０とし、測定部位の座標変数を領域変数Ｗ＝１とした方が、取り込んだ測定領域の測定値（振幅比、位相差）にかかわらず、振幅比、位相差等に対する連立方程式の解である係数値が変わらないので便利である。
【実施例】
【０１１８】
以下、図面を用いて実施例を説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の実施例における構成を示すもので、これまでに説明した構成と同一の構成については、同一を付している。
被検体２としては、３０年以上使用され、防露材２ｃが劣化して穴があき、雨水が沁みこんで管本体２ａの外表面が腐食、減肉した実腐食サンプルを使用して測定した例を示す。
本サンプルの管本体２ａは図４のＹ＝０°方向とその周辺で腐食が大きい。また、保温材２ｂは、厚さ５０ｍｍの新品の珪酸カルシウム、防露材２ｃは厚さ０．３ｍｍの新品の錫メッキ鉄板を使用し、その４枚重ねカシメ部２ｄは、Ｙ＝１８０°方向になるようにして測定した。
【０１１９】
本実施例のセンサ１の諸元は以下の通りである。
励磁コア１２１としてフェライトコアを使用し、断面積１７０平方ｍｍ，Ｌ字型の励磁コア１２１の第一コア部１２１ａの中心長さ９５ｍｍ，励磁コア１２１の第二コア部１２１ｂの中心長さ１４５ｍｍとした。また、参照コイル１２３として直径０．３ｍｍフォルマル線を１２０回巻回し、励磁コイル１２２は直径１ｍｍのフォルマル線を長短両脚全長にわたり２１０回巻回した。
【０１２０】
検出器１１は、直径４８ｍｍ，高さ３５ｍｍの空芯コイルで直径０．２ｍｍのフォルマル線を５４００回巻回した。この検出器１１を中心とし、２個の励磁器１２の先端部分（内周側端部１２２ａ）が半径３０ｍｍに位置するよう配設した。また２個の励磁コイル１２２の検出器１１より遠い側の外周側端部１２２ｂの中心距離は２６５ｍｍで、その被検体２に近い外周側端部１２２ｂは、検出器１１の被検体２に近い端面１１ｆより３０ｍｍだけ被検体２に近くなるよう、ほぼ逆Ｖ字形になるよう配置した。
【０１２１】
また、較正、測定においては、２本の励磁コイル１２２を直列接続し、３５，５５，９５，１１５，３５５Ｈｚの正弦波を合成した波高値３Ｖの合成波で、検出コイル１１２付近の磁界が上記２本の励磁コイル１２２で同相になるよう励振した。この周波数の選定は、５Ｈｚを基数としてその素数倍となるようにし、高調波が他の周波数領域に落ち込む確率を極力減らすように配慮した。また検出コイル１１２の軸線と励磁コイル１２２の軸線との角度は５０°を採用した。この独立した５周波数の合成波形を８１９２ポイントでサンプリングし、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）で各周波数ごとの振幅比、位相差を検出・集録した。
【０１２２】
図５は励磁コイルの励磁電圧波形を、図６は検出コイルの出力電圧波形を示す。８１９２ポイントのサンプリング・ポイントの全てを示すと波形としては見難くなるので、最初の２０００ポイントのみ示している。励磁信号は、図５に示す如く、デジタル的に発生させているので、エクスポンネンシャルに立ち上がり、エクスポンネンシャルに立ち下がるバースト信号にすることが可能で、連続波をサンプリングして高速フーリエ変換（ＦＦＴ）をする場合、エリアシングを防ぐために通常必要とするフイルターを省略することを可能にしている。
【０１２３】
実際の測定は、被検体２の管軸方向をＸ軸とし、ステッピング・モーターで２．８４ｍｍ／ステップで自動スキャンし、被検体２の円周方向は１５°おきに＋１２０°から−１２０°まで手動で変化させ、１７本のデータを取得した。
【０１２４】
図７は、従来技術である単一周波数の５５Ｈｚで測定した一例で、表１は、表形式で表した３元連立方程式とそれを解いて求めた各係数および定数、較正点の位置座標、その点での振幅比、位相差の測定値を示す。
被検体２の管肉厚としては、外部からは不明の状態であることを想定し、公称値５．８ｍｍを基準値を除く全ての較正点で使用した。基準値としては、外直径が同一の１１５ｍｍで、厚さ４．４ｍｍの同材質で、腐食等のない炭素鋼管を使用した。この較正条件は、以下の実施例に共通して同一条件とした。また、この３元連立方程式を解いて求めたａ，ｂ，ｃの各係数、定数は表１の上部に示す。各測定点での厚さ推定値は、その点での振幅比、位相差の測定値にこの係数を掛けて厚さを推定した。
図７のグラフにその結果を示す。このグラフは、＋１２０°から−１２０°まで１５°おきにＸ軸方向に走査した１７本のデータを示しており、公称値５．８ｍｍに拘らず、３ｍｍから１０ｍｍというバラつきの大きな、精度の悪い測定結果しか得られない。その主因は、円周角が＋／−９０°を超えると、防露材の合わせ目、即ち図４の２ｄが、励磁コイル１２２のＬ字型コアの外側、即ち１２１ｂに近づくために、管肉厚が厚く観測されること、及び、管本体２ａの長さが有限であるため、末端効果のために、末端になると管肉厚が薄く観測されるためである。
【表１】
0006688687.tif 000039
【０１２５】
図８は、本発明の第２の実施形態の実施例で、複数の周波数として、５５Ｈｚと９５Ｈｚの２周波数を使用し、２組の振幅比と位相差の組み合わせを使用し、５点の較正点を使用した５元連立方程式による実施例を示したものである。この図８に示すように、管肉厚のバラつきは３．５ｍｍ〜７．５ｍｍに改善されている。
【０１２６】
図９は、本発明の第２の実施形態の他の実施例で、複数周波数として、５５，９５，１１５Ｈｚの３周波数を使用し、７元連立方程式を使用して実施例である。この図９に示すように、管肉厚の推定結果は、５〜６．８ｍｍに改善されている。
【０１２７】
図１０は、本発明の第２の実施形態の他の実施例で、複数周波数として５５，９５，１１５，３５５Ｈｚの４周波数を使用し、９点の較正点、９元連立方程式を使用した実施例である。この図１０に示すように、最大でも５〜６．３ｍｍで、十分な精度にすることが可能である。表２は、この場合の表形式で表した９元連立方程式、それを解いて求めた各係数、定数、および、較正点を示す。
【表２】
0006688687.tif 000040
【０１２８】
図１１は、管軸方向について、従来技術である単一周波数５５Ｈｚの場合と、本発明の第２の実施形態の実施例である４周波数５５，９５，１１５，３５５Ｈｚの場合を、円周角０°方向について比較したものである。この図１１に示すように、主として末端効果が著しく補正され、改善されていることが明らかである。
【０１２９】
図１２は、管軸中央のＸ＝５００ｍｍで、円周方向の肉厚変化について、従来技術による単一周波数５５Ｈｚの場合と本発明の第２の実施形態の実施例である４周波数の場合を比較したものである。この図１２に示すように、主として防露材の合わせ目、図４の２ｄの影響が著しく改善されていることが明らかである。
【０１３０】
図１３は、本発明の第２の実施形態の実施例である４周波数，５５，９５，１１５，３５５Ｈｚ，９元連立方程式較正による場合を、管軸方向をＸ軸、円周各をＹ軸、管肉厚をＺ軸とし、等高線で表した３Ｄグラフである。この図１３に示すように、管本体２ａの腐食状態が的確に表現されている。
【０１３１】
表２の９元連立方程式で、較正点の管肉厚を全て公称値の５．８ｍｍとして較正したが、結果的に、本来５．８ｍｍでない所を５．８ｍｍとして較正してしまっている可能性があるので、図９のグラフまたは図１３の結果に基づき、改めて、もとの較正点以外の管肉厚値の違う点を、求められた値を使用して、較正しなおすことを繰り返すことにより、やがて収斂して的確な腐食の姿を描出することが可能となる。
【０１３２】
表３は、本発明の第３の実施形態の実施例の連立方程式と較正点を表形式で表したもので、要素値として測定点の座標値として管軸距離Ｘの４乗まで、および円周角の２乗までを取り込んだ場合の９元連立方程式を示している。
【表３】
0006688687.tif 000041
【０１３３】
図１４は、この９元連立方程式により較正した測定例を管軸方向の管肉厚変化で示したものである。この図１４に示すように、管肉厚が２．６ｍｍから７．２ｍｍと測定されており、従来技術である３元連立方程式による測定例である図７より改善されている。
【０１３４】
図１５は、Ｙ＝０°での管軸距離Ｘ方向の管肉厚値を従来技術である単一周波数の３元連立方程式と、本発明の実施例である座標値の２次以上の高次多項式を含む９元連立方程式の場合を比較したものである。この図１５に示すように、末端効果が緩和されている。
図１６は、Ｘ＝５００ｍｍで、円周角方向の変化を同様に比較したものである。この図１６に示すように、防露材の４枚重ね合わせ目２ｄの影響が緩和されている。
図１７は、３次元グラフで表現したものである。この図１７に示すように、腐食部を明瞭に検知することが可能である。
【０１３５】
表４は、本発明の第４の実施形態の実施例を示したもので、複数周波数使用と座標値の２乗以上の変数取り込みを組み合わせた実施例を示す。即ち、複数の周波数５５Ｈｚと９５Ｈｚ、それぞれでの振幅比および位相差に、座標値およびその自乗次以上の変数として管軸距離Ｘの４乗まで、円周角Ｙの２乗までを取り込んだ１１元連立方程式の場合を示している。図１８は、この１１元連立方程式により較正した測定例を管軸方向の管肉厚変化で示したものである。この図１８に示すように、図１４より更に改善されている。図１９は、その３次元グラフ表示である。この図１９に示すように、明瞭に管本体２ａの腐食の様相が検知されている。
【表４】
0006688687.tif 000042
【０１３６】
次に、本発明の第５の実施形態の実施例を示す。
ここで、被検体のパイプは、Ｙ＝１２０°の部位にパイプを較正する亜鉛引き鉄板の合わせ目があるものとする。
【０１３７】
このような被検体に対し、実際の座標値を取り込まず、Ｙ＝０°の方向のみで、被検体の端部からの長さである管軸距離Ｘを異ならせて７元連立方程式による較正を行った。そして、亜鉛引き鉄板の合わせ目による外被体の影響があるＹ＝１２０°の方向で、３周波数（５５Ｈｚ，９５Ｈｚ，１１５Ｈｚ）で振幅比と位相差とを取り込むことで、測定を行った。
【０１３８】
その結果を、表５および図２０に示す。
【表５】
0006688687.tif 000043
【０１３９】
図２０において、太線は、較正を行ったＹ＝０°の方向における被検体の測定値であり、細線は、外被体の影響があるＹ＝１２０°の方向における被検体の測定値である。
図２０に示すように、外被体の影響があるＹ＝１２０°の方向における被検体の測定値は、外被体の影響を受けず、較正を行ったＹ＝０°の方向における被検体の測定値（５．８ｍｍ）と大きく異なっている。
【０１４０】
一方、同じ被検体に対し、領域変数としてＷをとり、較正部位（Ｙ＝０°）をＷ＝０とし、測定部位（Ｙ＝１２０°）としてＷ＝１として較正を行った。そして、Ｘ＝５００ｍｍの１点で３周波数（５５Ｈｚ，９５Ｈｚ，１１５Ｈｚ）の振幅比、位相差を取り込んで測定を行った。
【０１４１】
その結果を、表６及び図２１に示す。図２１において、太線は、較正を行ったＹ＝０°の方向における被検体の測定値であり、細線は、外被体の影響があるＹ＝１２０°の方向における被検体の測定値である。
【表６】
0006688687.tif 000044
【０１４２】
図２１に示すように、合わせ目による外被体の影響があるＹ＝１２０°方向でも、測定値は、外被体の影響を受けることなく、実際値５．８ｍｍに近い値を示している。
この場合、測定部位としてＹ＝１２０°，Ｘ＝５００ｍｍ，Ｗ＝１の１点のみを連立方程式に取り込んだが、複数点の値、例えばＸ＝３００ｍｍの値もＷ＝１として追加して取り込んでも良い。その場合は、Ｗ＝０として取り込む方の点がそれだけ少なくなる。
【０１４３】
表７は、被検体となるパイプの円周方向をＹ軸としたときの角度Ｙ＝０°、１２０°を変数とした場合と、領域変数Ｗ＝０、１を変数とした場合とで、それぞれ連立方程式を解くことにより得られた係数を比較したものである。
【表７】
0006688687.tif 000045
【０１４４】
この表７に示すように、被検体となるパイプの円周方向をＹ軸としたときの角度Ｙ＝０°、１２０°を変数とした場合と、領域変数Ｗ＝０、１を変数とした場合とで、係数、定数ａ〜ｆ，ｈは、両者とも同一で、領域変数Ｗ＝０、１を用いた場合は、係数ｇが追加されている。
このことから、測定部位のＹ＝１２０°で領域変数Ｗ＝１を取り込んでも、較正点の係数値は不変であることを示しており、的確な測定を行うことが可能となる。
さらに、領域変数Ｗを使用せず、Ｙ＝１２０°の点の変数値を較正に取り込むと、外被体の影響のある変数値を較正に取り込むことになるため、較正そのものの妥当性を損ないかねないが、本測定法は、かかる欠点を克服することができる。
【０１４５】
ここで、上記では、測定部位として、Ｙ＝１２０°の方向で、Ｘ＝５００ｍｍの管軸距離で、領域変数Ｗ＝１の１点のみを連立方程式に取り込んだが、複数点の値、例えばＸ＝３００ｍｍの管軸距離でも、領域変数Ｗ＝１として追加して取り込んでも良い。
この場合、Ｘ＝３００ｍｍの管軸距離で、領域変数Ｗ＝０として取り込む較正点を減らすことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明は、本発明の実施例に示すとおり、磁性と導電性をともに有する炭素鋼等からなる被検体本体が、リフトオフを大きくする厚い保温材を介して、同じく磁性と導電性をともに有する外被材であるトタン等の防露材で覆われている場合であっても、それら大きなリフトオフ、外被材の影響を除去するか緩和して、外被材の外側から被検体本体の肉厚、腐食、傷等を測定、検出することを可能とすることができ、特に、設備、機器の保安・保守、予防保守等に有効に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  センサ
２  被検体
２ａ  管本体（被検体本体）
２ｂ  保温材
２ｃ  防露材
２ｄ  カシメ部
４  測定装置（信号処理部）
１１  検出器
１１ｆ  端面（検出センサ端部）
１２  励磁器
１１２  検出コイル
１２１  励磁コア
１２２  励磁コイル
１２２ａ  内周側端部（第一端部）
１２２ｂ  外周側端部（第二端部）
１２３  参照コイル
Ｃｋ  中心軸
Ｃｒ  中心軸
【図１】
0006688687.tif 000046
【図２】
0006688687.tif 000047
【図３】
0006688687.tif 000048
【図４】
0006688687.tif 000049
【図５】
0006688687.tif 000050
【図６】
0006688687.tif 000051
【図７】
0006688687.tif 000052
【図８】
0006688687.tif 000053
【図９】
0006688687.tif 000054
【図１０】
0006688687.tif 000055
【図１１】
0006688687.tif 000056
【図１２】
0006688687.tif 000057
【図１３】
0006688687.tif 000058
【図１４】
0006688687.tif 000059
【図１５】
0006688687.tif 000060
【図１６】
0006688687.tif 000061
【図１７】
0006688687.tif 000062
【図１８】
0006688687.tif 000063
【図１９】
0006688687.tif 000064
【図２０】
0006688687.tif 000065
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
0006688687.tif 000068