(57)【要約】電気伝導性物体の物質特性を測定し、物質特性を表す示度をディスプレイ（１８）上に表示するための装置であって、送信コイル（３）、受信コイル（５）、マスタークロック（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）、並びにホールド・アンド・コンパレータユニット（１３）及びデジタルカウンタ（１５）を有する信号分析ユニットを具備し、デジタルカウンタ（１５）は、カウント開始信号（２１）用の第１入力、カウント停止信用用の第２入力、及びディスプレイ（１８）に接続された出力（３０）を備え、ホールド・アンド・コンパレータユニット（１３）は、受信コイル（５）の出力（１０）に接続された入力（３２）、及びデジタルカウンタ（１５）の第２入力（２３）に接続された出力（４１）を備え、ホールド・アンド・コンパレータユニット（１３）は、通常動作中、受信コイル信号（１０）の値が受信コイル信号（１０）のスケーリングされた初期値よりも小さいなら、カウント停止信号（２４）を出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気伝導性物体の物質特性を測定し、物質特性を表す示度をディスプレイ上に表示するための装置であって、送信コイル、送信コイルの付勢手段、出力を有する受信コイル、マスタークロック、並びにホールド・アンド・コンパレータユニット及びデジタルカウンタを有する信号分析ユニットを具備し、前記マスタークロックが、送信コイルを付勢する所定期間を制御する第１可変タイマー、受信コイル信号の初期値をホールド・アンド・コンパレータユニットにより測定し保持する時期を制御する第２可変タイマー、及びデジタルカウンタの開始時期を制御する第３可変タイマーを備え、前記デジタルカウンタが、カウント開始信号用の第１入力、カウント停止信号用の第２入力、及びディスプレイに接続された出力を備え、前記ホールド・アンド・コンパレータユニットが、受信コイルの出力に接続された入力、及びデジタルカウンタの第２入力に接続された出力を備え、このホールド・アンド・コンパレータユニットは、通常動作中、受信コイル信号の値が受信コイル信号のスケーリングされた初期値よりも小さいとき、カウント停止信号を出力する、前記装置。
【請求項２】
電気伝導性物体の物質特性を測定し、物質特性を表す示度をディスプレイ上に表示するための装置であって、送信コイル、送信コイルの付勢手段、出力を有する受信コイル、マスタークロック、並びに可変遅延を有する遅延線及びアナログ−デジタルコンバーターを備えた信号分析ユニットを具備し、前記マスタークロックが、送信コイルを付勢する所定期間を制御する第１可変タイマー、及びアナログ−デジタルコンバーターを開始させる第２可変タイマーを備え、音波デバイスが、受信コイルの出力に接続された入力、及びアナログ−デジタルコンバーターの第１入力に接続された遅延信号用の出力を備え、アナログ−デジタルコンバーターが、受信コイルの出力に接続された第２入力、及びディスプレイに接続された出力を備える、前記装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電気伝導性物体に関するパラメータの値の測定装置に関する。このようなパラメータとしては、電気伝導度又は外部条件の影響下で物質が変化する度合が挙げられる。あるいは、パラメータとして、溶接部の品質又は物体の厚さがある。
【０００２】
国際特許出願第９８／０２７１４号は、電気伝導性物体の壁厚の測定に関する。通常操作中、パルス状の渦電流を物体中に誘導し、渦電流の減衰を求めて減衰を表す信号を作る。壁厚は、渦電流の減衰を表す信号から求めることができる。この信号が第１の値からそれより小さい第２の値まで減衰する時間長から、壁厚を求める。壁厚を求める際には数値演算を伴う。
【０００３】
米国特許第５０５９９０３号明細書は、物体中で減衰する渦電流により誘導される信号を用いて電気伝導性物体に関するパラメータの値の測定装置を開示する。この装置は、送信コイル、送信コイルの付勢手段、出力を有する受信コイル、マスタークロック、及び信号分析ユニットを備え、このマスタークロックが、送信コイルを付勢する所定期間と第２可変タイマーとを制御し、この第２可変タイマーが、電圧を測定する所定期間を制御する。
【０００４】
本発明の目的は、上記米国特許明細書に記載の装置に代わるものを提供することであり、電気伝導性物体に関するパラメータを、上記国際特許出願に開示された方法で測定し、数値分析をする必要なく装置に備わったディスプレイ上に結果を表示できる。
【０００５】
また、本発明の目的は、外部条件の影響下で物質が変化した度合の測定、溶接部の品質の決定、又は物体の厚さの測定のような異なった用途に使用できるよう柔軟性を有した装置を提供することである。
【０００６】
このため、電気伝導性物体の物質特性を測定し、物質特性を表す示度をディスプレイ上に表示するための本発明の装置は、送信コイル、送信コイルの付勢手段、出力を有する受信コイル、マスタークロック、並びにホールド・アンド・コンパレータユニット及びデジタルカウンタを有する信号分析ユニットを具備し、前記マスタークロックが、送信コイルを付勢する所定期間を制御する第１可変タイマー、受信コイル信号の初期値をホールド・アンド・コンパレータユニットにより測定し保持する時期を制御する第２可変タイマー、及びデジタルカウンタの開始時期を制御する第３可変タイマーを備え、前記デジタルカウンタが、カウント開始信号用の第１入力、カウント停止信号用の第２入力、及びディスプレイに接続された出力を備え、前記ホールド・アンド・コンパレータユニットが、受信コイルの出力に接続された入力、及びデジタルカウンタの第２入力に接続された出力を備え、このホールド・アンド・コンパレータユニットは、通常動作中、受信コイル信号の値が受信コイル信号のスケーリングされた初期値よりも小さいとき、カウント停止信号を出力する。
【０００７】
別の実施態様では、電気伝導性物体の物質特性を測定し、物質特性を表す示度をディスプレイ上に表示するための本発明の装置は、送信コイル、送信コイルの付勢手段、出力を有する受信コイル、マスタークロック、並びに可変遅延を有する遅延線及びアナログ−デジタルコンバーターを備えた信号分析ユニットを具備し、前記マスタークロックが、送信コイルを付勢する所定期間を制御する第１可変タイマー、及びアナログ−デジタルコンバーターを開始させる第２可変タイマーを備え、音波デバイスが、受信コイルの出力に接続された入力、及びアナログ−デジタルコンバーターの第１入力に接続された遅延信号用の出力を備え、アナログ−デジタルコンバーターが、受信コイルの出力に接続された第２入力、及びディスプレイに接続された出力を備える。
【０００８】
以下、例として添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施態様の概略を示す。
図２は、本発明の第２の実施態様の概略を示す。
【０００９】
図１を参照する。本発明による電気伝導性物体の物質特性の測定装置は、送信コイル３、送信コイル３の付勢手段４、出力１０を有する受信コイル５、マスタークロック１１ａ，１１ｂ，１１ｃ、ホールド・アンド・コンパレータユニット１３とデジタルカウンタ１５とを有する信号分析ユニット、及びディスプレイ１８を備える。
【００１０】
マスタークロックは、第１可変タイマー１１ａ、第２可変タイマー１１ｂ、及び第３可変タイマー１１ｃから成る。第１可変タイマー１１ａは、送信コイル３を付勢する所定期間を制御し、第２可変タイマー１１ｂは、受信コイル信号１０の初期値をホールド・アンド・コンパレータユニット１３により測定し保持する時期を制御し、第３可変タイマー１１ｃは、デジタルカウンタ１５の開始時期を制御する。
【００１１】
デジタルカウンタ１５は、カウント開始信号２１のための第１入力２０、カウント停止信号２４のための第２入力２３、及びディスプレイ１８に接続された出力３０を有する。
【００１２】
ホールド・アンド・コンパレータユニット１３は、受信コイル５の出力１０に接続された入力３２と、デジタルカウンタ１５の第２入力２３に接続された出力３５とを有する。通常動作中、ホールド・アンド・コンパレータユニット１３は、受信コイル信号１０の値が受信コイル信号１０のスケーリングされた初期値よりも小さいなら、カウント停止信号を出力する。このために、ホールド・アンド・コンパレータユニット１３は、サンプル・アンド・ホールドデバイス４０を備え、その入力３２が受信コイル５の出力１０に接続される。サンプル・アンド・ホールドデバイス４０は、第２可変クロック１１ｂにより決められた時期に受信コイル５からの信号値を測定し、必要な間だけその初期値を保持する。サンプル・アンド・ホールドデバイス４０の出力４１は、可変抵抗器４２に接続され、必要なら初期値をスケーリングする。可変抵抗器４２の出力４３は、コンパレータ４５の第１入力４４に接続される。コンパレータ４５の第２入力４６は、受信コイル５の出力１０に接続される。
【００１３】
通常動作中、第１可変タイマー１１ａは、所定の期間（例えば０．３マイクロ秒）送信コイル３を付勢するよう設定される。この期間の終わりに、送信コイル３は急に付勢解除（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）される。第２可変タイマー１１ｂは、送信コイル３の付勢解除の後、例えば３００マイクロ秒後の所定の時期に受信コイル５からの信号値を測定するよう設定される。可変抵抗器４２は、サンプル・アンド・ホールドデバイス４０の出力を所定の値、例えば出力値の２０％にスケーリングするよう設定される。そして、第３可変タイマー１１ｃは、送信コイル３の付勢解除の後、例えば４００マイクロ秒後の所定の時期にカウンタ１５を開始させるよう設定される。後者の時期は信号値が測定される時期より後が選択されることが分かる。
【００１４】
送信コイル３と受信コイル５が、検査する電気伝導性物体（図示せず）の近接側の表面に接近するように、本発明による装置をこの物体の近くに配置し、測定を開始する。
【００１５】
所定の期間送信コイル３を付勢し急に付勢解除することにより、物体中に渦電流が誘導される。渦電流の減衰は受信コイル５により検出され、その出力は渦電流の減衰を表す信号である。
【００１６】
サンプル・アンド・ホールドデバイス４０は、第２可変タイマー１１ｂにより決められた時期に信号値を測定し、その測定値を保持する。この初期値は、可変抵抗器４２により所定の値までスケーリングして下げられる。このスケーリングで下げられた初期値４３が、コンパレータ４５において受信コイル５の出力１０の値と比較される。
【００１７】
カウンタ１５は、第３可変タイマー１１ｃにより決められた送信コイル３の付勢解除後の時期にカウントを開始する。ホールド・アンド・コンパレータユニット１３は、受信コイル信号１０の値が受信コイル信号１０のスケーリングされた初期値４３よりも小さいとき、カウント停止信号を出力する。
【００１８】
次に、カウンタ１５の出力がディスプレイ１８上に表示される。
【００１９】
一般に、本装置は、まず、物体において基準として使用できる部分近くで作動させることにより、その物体の異なる部分からのディスプレイ１８上の後続の示度が、この基準に係る示度と比較され得る。
【００２０】
４つのパラメータ、すなわちパルスの持続時間、受信コイル５からの出力をサンプリングする時期、可変抵抗器４２、及びカウンタ１５がカウントを開始する時期が設定できるので、本装置は非常に柔軟である。よって、多くの異なる種類の測定に使用できる。
【００２１】
本発明のこの実施態様では、スケーリングで小さくされた受信器５からの信号値より小さくなる前の経過時間が、物体のパラメータを測定するのに用いられる。
【００２２】
次に、本発明の別の実施態様の概略を示す図２を参照する。この実施態様では、２つの所定時間の間での出力信号の減衰を使用して物体のパラメータを測定する。図１を参照して説明した装置と同じ装置部分は、図１で用いた参照符号を付した。
【００２３】
電気伝導性物体の物質特性の測定装置が、送信コイル３、送信コイル３の付勢手段４、出力１０を有する受信コイル５、マスタークロック１１ａ，５０、信号分析ユニット、及びディスプレイ１８を備える。信号分析ユニットは、遅延線とアナログ−デジタルコンバーター５５とを有し、この遅延線は、可変遅延５３を有する音波デバイス５２の形態を有する。
【００２４】
マスタークロックは、第１可変タイマー１１ａと、第２可変タイマー５０とを備え、第１可変タイマー１１ａは、送信コイル３を付勢する所定期間を制御し、第２可変タイマー５０は、アナログ−デジタルコンバーター５５を開始させる。
【００２５】
音波デバイス５２は、受信コイル５の出力１０に接続された入力５８と、アナログ−デジタルコンバーター５５の第１入力６０に接続された遅延信号用出力５９とを備える。
【００２６】
アナログ−デジタルコンバーター５５は、受信コイル５の出力１０に接続された第２入力６２と、ディスプレイ１８に接続された出力６４とを備える。
【００２７】
通常動作中、第１可変タイマー１１ａは、所定の期間、例えば０．３マイクロ秒の間送信コイル３を付勢するように設定される。この期間の終わりに、送信コイル３は急に付勢解除される。音波デバイス５２の可変遅延５３は、送信コイル３の付勢解除の後、例えば３００マイクロ秒後の所定の時期に受信コイル５からの信号値を測定するように設定される。第２可変タイマー５０は、送信コイル３の付勢解除の後、例えば４００マイクロ秒後の所定の時期にアナログ−デジタルコンバーター５５をトリガーしてその入力信号間の差を求めるように設定される。後者の時期は、信号値が測定される時期より後が選択されることが理解されよう。
【００２８】
送信コイル３と受信コイル５が、検査される物体（図示せず）の近接側の表面に接近するように、本発明による装置を物体近くに配置し、測定を開始する。
【００２９】
所定の期間送信コイル３を付勢し、急に付勢解除することにより、物体中に渦電流が誘導される。渦電流の減衰が受信コイル５により検出され、その出力は渦電流の減衰を表す信号である。
【００３０】
音波デバイスは、可変遅延５３により決められた期間の間信号の出力を遅延させる。
【００３１】
アナログ−デジタルコンバーター５５は、第２可変タイマー５０により決められた時期に遅延出力５９と出力１０との差を測定する。
【００３２】
次に、アナログ−デジタルコンバーター５５の出力が、ディスプレイ１８上に表示される。
【００３３】
まず、物体において基準として使用できる部分近くで本装置を作動させることにより、物体の異なる部分からのディスプレイ１８上の後続の示度が、基準に係る示度と比較され得る。
【００３４】
３つのパラメータ、すなわちパルスの長さ、音波デバイスの遅延、及び遅延信号の値と当該信号との差を測定する時期が設定できるので、本装置も非常に柔軟である。よって、多くの異なる種類の測定に使用できる。
【００３５】
遅延線は、信号の伝送に所定の遅延を導入するデバイスである。音波デバイスの代わりに、他の公知のデバイスが使用できる。
【００３６】
従って、本発明は、電気伝導性物体に関するいくつかのパラメータの値を測定するための、すなわち異なる種類の測定のための簡単な装置を提供する。このようなパラメータの例として、ステンレス鋼のクロム含有量、鋼の炭化度、鋼中のシグマ位相の存在、及び金属中のクリープ度が挙げられる。測定できるその他のパラメータには、リフトオフ（ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）や厚みがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施態様の概略を示す。
【図２】
本発明の第２の実施態様の概略を示す。
【符号の説明】
３    送信コイル
４    付勢手段
５    受信コイル
１０    受信コイル出力
１１ａ    第１可変タイマー
１１ｂ    第２可変タイマー
１１ｃ    第３可変タイマー
１３    ホールド・アンド・コンパレータユニット
１５    デジタルカウンタ
１８    ディスプレイ
４０    サンプル・アンド・ホールドデバイス
４５    コンパレータ
５０    第２可変タイマー
５２    音波デバイス
５３    可変遅延
５５    アナログ−デジタルコンバーター
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2004516473.tif 000018
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004516473.tif 000019
2004516473.tif 000020
【国際調査報告】
2004516473.tif 000021
2004516473.tif 000022