(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定するための歪計校正システムであって、
前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、
前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、
前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備えた歪計校正装置と、
前記歪計の出力信号を測定する出力信号測定装置とを備え、
前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、
前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、
前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、
前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有することを特徴とする歪計校正システム。
【請求項２】
所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定する際に、前記歪計の一対の測定部材間の間隔を所望の間隔に調整するための校正装置であって、
前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、
前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、
前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備え、
前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、
前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、
前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、
前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有することを特徴とする歪計校正装置。
【請求項３】
所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定する歪計の校正方法であって、
前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、
前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、
前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、
前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備え、
前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、
前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、
前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、
前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有する歪計校正装置を用い、
前記間隔調整機構により前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を変化させて、複数の相対変位位置における前記歪計の出力信号を測定し、測定した前記出力信号に基づき、前記歪計の出力信号と前記一対の測定部材の相対変位量との関係を求めることを特徴とする歪計の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪計の変位量と出力信号との関係を測定するために用いられる歪計に所望の変位を加えるための歪計校正装置、この歪計校正装置を用いた校正システム及び校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば火力発電所における、ボイラやタービンあるいはそれらの配管など、熱影響を受けやすい金属溶接部などの余寿命を検査する方法の一つとして、歪測定法が知られている。この歪測定法は、測定対象物表面の歪から金属溶接部などの余寿命を検査するものであるが、これらの計測対象面が表面温度６００℃以上の高温になるため、高温下での測定が可能な歪計が必要である。
【０００３】
このような歪計として、発明者らは、例えば、図３に示すように、筒状に構成された第１の電極１２ａと、第１の電極１２ａの内側へ進退可能とされ、第１の電極１２ａと共にコンデンサを構成する第２の電極１２ｂと、第１の電極１２ａを支持するセラミック製の第１の絶縁支持体１４ａと、第２の電極１２ｂを支持する第２の絶縁支持体１４ｂと、第１及び第２の絶縁支持体１４ａ，１４ｂを測定対象物３に夫々取付ける取付部材１６と、を備えた歪計１０を提案している（特願２００６−１４４０７４号、特願２００６−１４４０７５号）。
【０００４】
このような歪計１０は、出力された信号に基づき歪を測定するため、予め、出力信号と歪計１０に生じた変位との関係を求めておく必要がある。従来は、平滑な試験片の表面に歪計１０を取り付けるとともに、裏面に変位計を取り付けておき、試験片に引張又は圧縮荷重を加えて変形させて、その際に測定された歪計より出力信号と、変位計により測定された変位との関係に基づき、出力信号と変位との関係を求めていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、試験片に引張又は圧縮荷重を加える際にヒステリシスが生じるため、試験片に任意の変位量を精度良く設定するのが困難である。
【０００６】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、歪計に所望の変位量を精度良く加えることができるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の歪計校正システムは、所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定するための歪計校正システムであって、前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備えた歪計校正装置と、前記歪計の出力信号を測定する出力信号測定装置とを備え、前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の歪計校正装置は、所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定する際に、前記歪計の一対の測定部材間の間隔を所望の間隔に調整するための校正装置であって、前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備え、前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の歪計の校正方法は、所定の直線方向に相対的に変位可能な一対の測定部材間の相対変位量に応じた信号を出力する歪計の出力信号と前記相対変位量との関係を測定する歪計の校正方法であって、  前記所定の直線方向に延びる長尺の固定シャフトと、前記固定シャフトの一端に固定され、前記一対の測定部材の何れか一方を固定可能な第１の固定部材と、前記固定シャフトに沿って移動可能であり、前記一対の測定部材の他方を固定可能な第２の固定部材と、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を所望の値に調整可能な間隔調整機構とを備え、前記間隔調整機構は、前記第２の固定部材に一端が接続され、前記固定シャフトと平行に進退可能なスライドシャフトと、突出部と、当該突出部を所望の幅、進退させることが可能なマイクロメータと、前記スライドシャフトに前記マイクロメータに向かう引張力を加え、前記スライドシャフトの他端と前記突出部とが当接した状態を保つばね部材とからなり、前記歪計は、高温下で使用される高温歪計であり、前記固定シャフト、前記第１の固定部材、前記第２の固定部材、及び前記スライドシャフトは、セラミックス又はＳＵＳ製であり、前記固定シャフト及び前記スライドシャフトは放熱フィンを有する歪計校正装置を用い、前記間隔調整機構により前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との相対変位量を変化させて、複数の相対変位位置における前記歪計の出力信号を測定し、測定した前記出力信号に基づき、前記歪計の出力信号と前記一対の測定部材の相対変位量との関係を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、歪計の両端が固定された固定部材の間隔を任意に設定することができ、歪計に所望の変位量を精度良く加えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の歪計の変位量と出力電圧との関係を求めるために用いられる歪計校正システムの一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本実施形態の歪計校正システム１００を示す図である。また、図２は、歪計校正システムを構成する歪計校正装置２０の側面図である。図１に示すように、歪計校正システム１００は、歪計１０が取り付けられる歪計校正装置２０と、歪計１０に接続されたアンプ５０及び電圧計５１により構成される。歪計校正装置２０は、従来技術の欄で説明したような、高温下において使用可能な歪計１０の出力電圧と変位量の関係を求める際に、歪計１０に所望の変位を加えるためのものである。
【００１４】
図１及び図２に示すように、歪計校正装置２０は、互いに平行に延びるように配置された一対の固定シャフト２１と、固定シャフト２１の中間部に、固定シャフト２１の軸方向に適宜な間隔をあけて固定され、貫通孔２２ａ、２３ａを有する第１及び第２のガイド部材２２、２３と、これら第１及び第２のガイド部材２２、２３の貫通孔２２ａ、２３ａを貫通し、第１及び第２のガイド部材２２、２３に案内されて固定シャフト２１に対して平行に変位可能なスライドシャフト２４と、固定シャフト２１の一端（図中下端）に固定された第１の歪計固定部材２５と、固定シャフト２１が貫通する貫通孔２６ｂを有し、固定シャフト２１に沿って移動可能な第２の歪計固定部材２６と、固定シャフト２１の他端（図中上端）近傍に取り付けられたマイクロメータ保持部２７と、マイクロメータ保持部２７に取り付けられたマイクロメータ３０と、を備えている。固定シャフト２１及びスライドシャフト２４の第２のガイド部材２３とマイクロメータ保持部２７との間の部分には放熱フィン２１ａが取り付けられている。
【００１５】
スライドシャフト２４及び固定シャフト２１は、セラミック製であり、それ以外の部材はＳＵＳ３０４製である。後述するように歪計校正装置２０は、第１及び第２の歪計固定部材２５、２６を高温（例えば、６００℃程度）の加熱炉の中で用いられるが、歪計校正装置２０の構成部材がセラミック又はＳＵＳ３０４からなるものとしたため、高温に対する耐性を十分有する。
【００１６】
マイクロメータ３０は、その表面よりスピンドル３１が突出しており、ハンドル部３３を回転することによりスピンドル３１を進退させることができ、その進退量が表示部３２に表示されるようになっている。
【００１７】
第１の歪計固定部材２５及び第２の歪計固定部材２６には、取付孔２５ａ、２６ａが設けられており、この取付孔２５ａ、２６ａに歪計１０の絶縁支持体１４ａ，１４ｂが固定される。
【００１８】
スライドシャフト２４は、第１及び第２のガイド部材２２、２３により案内され、固定シャフト２１と平行に変位可能である。スライドシャフト２４が変位すると、第２の歪計固定部材２６が固定シャフト２１に沿って、第１の歪計固定部材２５に対して近接又は離間する方向に移動する。
【００１９】
マイクロメータ保持部２７は、マイクロメータ３０を保持可能であるとともに、マイクロメータ３０のスピンドル３１をスライドシャフト２４の端面に向けて突出させるための孔２７ａが形成されている。また、スライドシャフト２４のマイクロメータ３０側の端部近傍には板状部材４０が取り付けられており、この板状部材４０とマイクロメータ保持部２７との間にはばね４１が取り付けられている。これにより、スピンドル３１を進退させてもスライドシャフト２４のマイクロメータ３０側の端部とスピンドル３１とが接触した状態が保たれる。なお、ばね４１としてはコイルばねや板ばねを用いることができる。
【００２０】
マイクロメータ３０のスピンドル３１を突出させると、スライドシャフト２４を介して第２の歪計固定部材２６が第１の歪計固定部材２５に向けて変位する。これにより、スピンドル３１の突出量と同じ距離だけ第１の歪計固定部材２５と第２の歪計固定部材２６とを近接させることができる。また、逆に、スピンドル３１を退行させると、ばね４１の収縮力によりスライドシャフト２４を介して第１の歪計固定部材２５を引き戻し、スピンドル３１の退行量と同じ距離だけ、第２の歪計固定部材２６を第１の歪計固定部材２５から離間させることができる。このように、マイクロメータ３０のスピンドル３１の進退量と同じ距離だけ、第２の歪計固定部材２６を第１の歪計固定部材２５に対して近接又は離間する方向に変位させることができ、その変位量はマイクロメータ３０の表示部３２により視認できる。
【００２１】
高温条件下における歪計１０の出力電圧と、歪との関係を調べる場合には、図１に示すように、第１の歪計固定部材２６及び第２の歪計固定部材２５に、歪計１０の第１の絶縁支持体１４ａ及び第２の絶縁支持体１４ｂを固定し、歪計１０にアンプ５１を介して電圧計５０を接続する。
【００２２】
そして、歪計１０が高温の加熱炉内に位置するように、歪計校正装置２０の中間部より歪計１０の取り付けられている側を加熱炉内に挿入する。このように加熱炉内に一部を挿入することにより、歪計校正装置２０は高温に曝されるが、上記のように歪計校正装置２０を構成する部材はセラミック及びＳＵＳ３０４で構成されており、焼付け等をおこすことがない。また、固定シャフト２１及びスライドシャフト２４に取り付けられた放熱フィン２１ａ、２４ａにより熱が放出されるため、マイクロメータ３０が高温になるのを防ぐことができる。
【００２３】
かかる状態において、表示部３２を確認しながらマイクロメータ３０のスピンドル３１を進退させ、スピンドル３１の変位量を複数通りに設定し、各変位量での歪計１０から出力される出力電圧を電圧計５０により測定する。上記のようにマイクロメータ３０のスピンドル３１の進退量と第１の歪計固定部材２５及び第２の歪計固定部材２６の間隔の変位量は等しいため、このように、スピンドル３１の進退量と、それに対応する出力電圧の関係を求めることにより、歪計２０の変位量と出力電圧の関係を求めることができる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態によれば、マイクロメータ３０のスピンドル３１の進退量に応じた長さだけ、歪計１０の１４ａ、１４ｂが固定された第１の歪計固定部材２５及び第２の歪計固定部材２６の間隔を近接又は離間させることができるため、歪計１０の変位量を所望の値とすることができる。
【００２５】
また、スライドシャフト２４がセラミック製であり、これをガイドする第１及び第２のガイド部材２２、２３がステンレス（ＳＵＳ３０４）製であるため、高温下において、両者が焼き付くのを防止できる。
また、歪計１０を取り付ける際に溶接等を行う必要がないため、設置作業に手間がかからず、測定作業の効率を向上することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、マイクロメータ３０のスピンドル３１を所望の長さだけ進退させることにより、第１及び第２の歪計固定部材２５、２６を近接又は離間させて、歪計１０に所望の変位を加えることとしたが、これに限らず、第１及び第２の歪計固定部材２５、２６を所望の長さ近接又は離間させる機構であればこれに変えて用いることができる。
また、本実施形態では、スライドシャフト２４に取り付けられた板状部材４０とマイクロメータ保持部２７との間にばね４１を取り付けることにより、スライドシャフト２４とマイクロメータ３０のスピンドル３１が当接した状態を保つものとしたが、これに限らず、スライドシャフト２４にマイクロメータ３０に向かうような磁力を加えてもよく、要するに、スライドシャフト２４にマイクロメータ３０に向かうような力を加える機構を有すれば、スライドシャフト２４とマイクロメータ３０のスピンドル３１が当接した状態を保つことができる。
【００２７】
また、本実施形態では、高温状況下における歪計１０の変位と出力電圧との関係を調べる場合について説明したが、これに限らず、常温下における歪計１０の変位と出力電圧との関係を調べる場合であっても、本実施形態の歪計校正装置２０を用いることができる。
【００２８】
また、本実施形態では、変位に応じた電圧を出力する歪計１０の変位と出力電圧との関係を求める場合について説明したが、これに限らず、変位に応じた信号を出力する歪計の変位と出力信号との関係を求める場合であれば本発明を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態の歪計校正システムを示す図である。
【図２】歪計構成装置の側面図である。
【図３】歪計の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  歪計
１２ａ  第１の電極
１２ｂ  第２の電極
１４ａ  第１の絶縁支持体
１４ｂ  第２の絶縁支持体
１６  取付部材
２０  歪計校正装置
２１  固定シャフト
２１ａ  放熱フィン
２２  第１のガイド部材
２３  第２のガイド部材
２４  スライドシャフト
２４ａ  放熱フィン
２５  第１の歪計固定部材
２６  第２の歪計固定部材
２７  マイクロメータ保持部材
３０  マイクロメータ
４０  板状部材
４１  ばね
５０  電圧計
５１  アンプ
１００  歪計構成システム
【図１】
0004948426.tif 000002
【図２】
0004948426.tif 000003
【図３】
0004948426.tif 000004