NDT フラッシュ Vol.63 No.4
No.

ＥＴレベル３
レベル３

1/4

二次Ｃ
Ｃ １ (基礎),ＣＣ ２ (適用)試験
試験のポイント

するが，正負逆方向するが 正負逆方向の起電力がが巻線に同時にに発生するたするため，打ち消し合ってゼロとなり打ってゼロとなりってゼロとなり，きず信号は発生発生しない。
。
したがって，したがって （ｄ）は不正解である（ｄである。

JIS Z 2305:2001 非破壊試験‐技術者の非破壊試験の資格及び認証
認証‐

きずが励磁コイルにきずがコイルに対してして x-y 平面上でで 0～±90 度ののに基づく ET レベル 3 の試験
試験は渦電流探傷試験
渦電流探傷試験の適用
適用と範囲で傾いているときは範囲いているときは，電界電界の x 軸方向成分が発生す
軸方向成分
す

実際に関するする問題が出題されされ，参考書としてとして JSNDI 発行るため，検出コイルにるたコイルに起電力がが発生する。なお
なお，その電電の『渦流探傷試験渦流探傷試験Ⅲ』があるがある。本稿ではでは，最近行われた
われた

界はは，きずの角度
角度が正のときとのときと負のときではときでは電界の x 軸試験のうち，，正答率の低かった
かった問題に類似
類似した例題によ
例題によ

方向成分の符号も方向成分も逆となるためとなるため，発生する信号信号は正負逆
正負逆りポイントをりポイントを解説する。となる。したがってとなる したがって，正答は（ｃ（ｃ）となる。
。

問 1

問 2

次の文
文は，クロスポイントプローブについてクロスポイントプローブについて述
クロスポイントプローブについてクロスポイントプローブについて述べたものであたものである。正しいものをものを一つ選びび記号で答えよ
えよ。
（ａ）自己誘導形誘導形の上置コイルであるコイルである。
。

次の文は，，導体中を流れるれる渦電流の導体内部
導体内部の深深さに対する位相さに位相変化についてについて述べたものである
べたものである。正ししいものを一つ選い
選び記号で答えよ
えよ。

（ｂ）リフトオフリフトオフ雑音が発生発生しやすい構造構造となっているとなっている。

（ａ）指数関数で（ａ）で進む。

（ｂ）（ｂ）指数関数指数関数で遅れる。
。

（ｃ）きずとコイ
きずとコイルの向きによってきによって，きず
きず信号の極性極性は（ｃ）直線的に進（ｃ）進む。

（ｄ）（ｄ）直線的にに遅れる。

逆となるとなる。
（ｄ）きず信号
信号はコイルのコイルの向きに関わらずわらず影響を受けな受けな

正答

正答

（ｄ）

この問題は渦電流探傷試験
この渦電流探傷試験のの基礎知識を問問う問題であであい。

り，『渦流探傷試験『渦流探傷試験Ⅰ』，およびおよび『渦流探傷試験
渦流探傷試験Ⅱ』にもにも（ｃ））

説明が記載されている説明れている。渦電流
渦電流は導体内部にに浸透するにするに従ってって電流密度はは減衰する。渦電流
渦電流の時間的推移
時間的推移すなわ
すなわ
ち位相位相 θ は次式でで示される。
。

ߠ ൌ െቀఠఓఙଶቁଵൗଶ‫ݔ‬・・・・・・・(1)・・・・・・・

ただし，ω＝2π
ただし
πf：角周波数，，µ：透磁率，，σ：導電率，，x：導体内部
導体内部の深深さである。式式(1)右辺の負のの符号は遅れれ位相であることを位相ることを示す。正弦波波の場合は，同式同式が示すよ
すよ
うに導体内部の深うに深さに対し位相位相が直線的に遅遅れ，したがしたが
図１ クロスポイントプローブの構造
クロスポイントプローブのって，正答は（ｄってｄ）となる。
この問題をを解くにあたってくにあたって，『渦流探傷試験
渦流探傷試験Ⅲ』の p.53に記載されているされているクロスポイントプローブをクロスポイントプローブを参照する
クロスポイントプローブを
すると

問 3

次の文は，，試験コイルのコイルのインピーダンスインピーダンス変化を理理よい。図 1 ははプローブの構造構造を示したものでありしたものであり，タン，タン解するための変圧器解変圧器モデルについてモデルについて述べたものである
べたものである
べたものである。

ジェンシャルンシャル型の励磁コイルにコイルに，これと 90 度回転させたさせた正しいものを一正一つ選び記号でで答えよ。

検出コイルをコイルを組み合わせたわせた相互誘導形のの上置コイルであコイルであ（ａ）試験コイルのインピーダンスを（ａ）
コイルのインピーダンスを x 軸，，試験体のイのイり，（ａ）は不正解不正解である。
。励磁コイルはコイルは y-z 平面内に平面内に巻ンピーダンスを y 軸に表表したものがインピーダンインピーダン線を持つのでつので，巻線近傍にはには x 方向のの磁束が発生するする。
一方，検出コイルはコイルは x-z 平面内に巻かれているので平面内かれているので，かれているので，励ス平面であるである。
（ｂ）試験コイルと（ｂ）
コイルと探傷器とのとの接続をトランスにをトランスに見立てて磁コイルの作作る磁束は検出検出コイルに交錯交錯しない。したがしたがって，きずやきずや不連続部などなどのような磁束分布磁束分布に乱れをれを生たのが変圧器
変圧器モデルである
モデルである。
（ｃ）試験コイルを（ｃ）
コイルを 1 次コイルコイル，試験体をを 2 次コイルととじさせる原因
原因がないときはがないときは，検出コイルにコイルに起電力は発生は発生せず，リフトオフリフトオフ雑音が発生発生しにくい構造構造となっておりとなっており，して表現しし，その結合をを考えたモデルである
えたモデルである。
（ｄ）変圧器モデルにおけるインピーダンス（ｄ）
モデルにおけるインピーダンス
モデルにおけるインピーダンス曲線は 2 次（ｂ）は不正解不正解である。
きずが励磁励磁コイルに対してして x-y 平面上で垂直となった平面上となったときは，渦電流渦電流の流れが乱乱れて巻線に電界電界の寄与が発生が発生曲線となるとなる。
正答（ｃ）

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2/4

イルのインピーダンスのイルのインピ ダンスの絶対値が試験周波数試験周波数の増増加とともにとともに大きくなることがよくきくなることがよく理解理解できる。
正答（ｃ）

渦電流探傷試験における反発磁界
渦電流探傷試験反発磁界とは，試験体中試験体中に誘誘導されたされた渦電流によりにより生じた試験試験コイルの磁界磁界に対し反反発するする磁界であるである。試験周波数
試験周波数が高くなるとくなると試験体中のの渦電流の発生が活発
渦電流活発となり，渦電流渦電流の反発磁界
反発磁界はますまはますます増加増加する。このこの反発磁界の作用作用を受ける試験試験コイルのコイルの磁束は，試験周波数磁束試験周波数の増加に伴伴って減少するする。したがっしたがって，（ａ）は不正解（不正解である。
試験コイルのインピーダンスの試験コイルのインピーダンスのコイルのインピーダンスの絶対値は，，試験周波数
試験周波数
図 2 相互誘導回路のインピーダンス相互誘導回路のインピーダンス軌跡に比例比例して大きくなるためきくなるため，（（ｂ）は不正解不正解である。
渦電流試験機器
渦電流試験機器に用いられる
いられる試験コイルのインピーダ
コイルのインピーダンスは次式のようにのように複素数複素数で表される。
。

正規化インピーダンス
正規化インピーダンス曲線では
では，ωL0 で正規化正規化している
しているܼሶ ൌ ܴ ൅ ݆߱‫(・・・・・・・・ ܮ‬2)・・・・・・・・

ため，インピーダンスのため インピーダンスの絶対値絶対値が試験周波数
試験周波数とともに大大複素インピーダンスをインピーダンスを表表すのに x 軸をを実数部，yy 軸軸を先に述べたように
先
べたように，試験周波数試験周波数が高くなるとくなると試験体中試験体中虚数部に取っった複素インピーダンスインピーダンス平面平面を考え，このこの上の渦電流渦電流の発生がが活発となり，，これは試験体試験体の導電率ののに試験コイルのコイルのインピーダンスをインピーダンスを表し，，解析などに用などに用い増加と同じように増加
じように試験体中の渦電流渦電流を増加させるさせる。したしたられるため，（ａ）（ａ）は不正解不正解である。

がって，正答は（がって（ｃ）となる。
。

きくなる現象を知きくなる知ることができずることができず，（ｄ）は不正解不正解である。
。

変圧器モデルとはモデルとは，試験試験コイルのインンピーダンス変化
ピーダンス変化を理解するためにするために，電力系統電力系統で用いられるいられる変圧器に置に置き

問 5

次の文は，，貫通プローブをプローブを用いて鋼管鋼管の渦電流試渦電流試

換え，変圧器変圧器の一次側を試験試験コイルとしコイルとし，二次側を導体を導体

験を行う際の試験周波数
験
試験周波数の設定設定について述述べたものでべたものでと見なしたものでありしたものであり，導体導体の変化が試験試験コイルのイコイルのインある。正しいものをあるしいものを一つ選びび記号で答えよえよ。

ピーダンスにピーダンスに影響を与えるえる過程とよく似似た現象を観測観測す（ａ）管の内外面（ａ）
内外面のきずを弁別弁別するために，，内外面きずきずることができることができ，（ｂ）は不正解不正解であり，正答は（ｃ）とな（ｃ）となによる位相差位相差が大きくななる周波数を選選ぶ。

る。また，図
図 2 は変圧器モデルにおいてモデルにおいて，相互誘導回路モデルにおいて 相互誘導回路（ｂ）きずとガタ（ｂ）きずとガタ雑音によるインピーダンスによるインピーダンス変化の位相によるインピーダンス
位相のインピーダンスのインピーダンス軌跡を表表したもので，，k は 1 次コイルコイルと 2 次コイルのコイルの結合係数をを表しており，，貫通プローブ
プローブに差が大きくなるきくなる周波数をを選ぶ。
（ｃ）ガタ雑音によるインピーダンス（ｃ）によるインピーダンスによるインピーダンス変化がが最小となるとなる

よる渦電流探傷試験
流探傷試験におけるにおけるコイルの充填率充填率 η に相当する。二次側側のコイルに接続接続した抵抗 R2 を変えることにることに周波数を選選ぶ。
（ｄ）試験体の送（ｄ）
送り速度が速いい場合でも，速度速度の影響ははより，二次側のインピーダンスのインピーダンスのインピーダンス変化は一一次側に伝達されされ，図 2 の様な曲曲線を描くためくため，（ｄ）は不正解
不正解である。
。

考慮しなくてよいしなくてよい。
正答（ｂ）

一般的に貫通プローブを一般的プローブを用いていて鋼管の渦電流試験
渦電流試験を行
行
問 4次の文文は，探傷に使用使用する試験周波数
試験周波数についてについて述う場合場合は，検査ココストを削減するためにするために，管管の内外面ききべたものであるべたものである。正しいものをしいものを一つ選選び記号で答えよ
えよ。

ずのの検出感度差をを少なくするようになくするように，比較的低比較的低い試験周試験周（ａ）試験周波数
試験周波数が高くなるとくなると試験体中試験体中の渦電流によるによる波数に設定し，内外面波数
内外面きずの位相差位相差を小さくさくし，記録計記録計反発磁界反発磁界が小さくなりさくなり，試験コイルのコイルの磁束が小が小さは 1 ペン式で行われておりわれており，（（ａ）は不正解不正解である。試験
試験

くなるくなる。

周波数が低いと，周波数，渦電流探傷器
渦電流探傷器の周波数応答性応答性が悪化す
す（ｂ）試験周波数
試験周波数によってによって，試験コイルのインピーダン
コイルのインピーダン
スの絶対値絶対値は反比例反比例して変化するる。
（ｃ）試験周試験周波数の増加はは，試験体の導電率導電率の増加と増加と同るため，るため （ｄ）は不正解不正解である。
である。また，ガタ雑音雑音による信信号をを最小とするにはとするには，探傷器のの位相調整で行行われ，（ｃ））は不正解不正解である。
。したがって，，正答は（ｂ）（ｂ）となる。

じようにじように試験体中のの渦電流を増加増加させる。
（ｄ）正規化
正規化インピーダンス
ダンス曲線を使用使用すると，試験試験コ受験者の健闘を受験者を祈ります。

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ＳＭレベル３3/4

二次Ｃ １ (基礎),Ｃ ２ (適用)試験の（ｂ）自由境界では接線方向の応力 σ１ に直交する法線方向の応力 σ２が存在するため。

ポイント（ｃ）自由境界では接線方向の応力 σ１ と法線方向の応力 σ２の大きさが等しくなるため。

ひずみ測定（SM）レベル 3 非破壊試験技術者資格試験の二次試験問題に関する解説はこれまでも本欄に掲載さ（ｄ）自由境界では法線方向の応力 σ２ がなく，接線方向の応力 σ１のみになるため。

れているが，この試験は C１，C２，C３ の項目で構成された筆記試験である。ここでは，このうちの C１（基礎）及び C２（適用）の項目における問題について解説をす

正答

（ｄ）

る。これらの項目における問題は四者択一形式の試験で，例えば下の図のような引張応力 σ を受けた有孔帯板で前者の C１はひずみ測定全般に関する基礎知識，後者のは両側あるいは孔縁が自由境界になる。この自由境界でC ２ は電気抵抗ひずみ測定法の適用についての内容であは，曲線になった孔縁の点 A でも接線方向の主応力 σ１る。

のみになり法線方向の主応力 σ２ は存在しない。

問１

稼動している構造物の部材は繰り返しの荷重を受けて疲労し，劣化あるいは損傷が生じる。このため，構造物の設計に際しては［ １ ］が作用するときの疲労強度を推定する必要がある。この［ １ ］に該当する荷重を一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）平均荷重（ｂ）設計荷重（ｃ）実働荷重（ｄ）最大荷重

このため，設問に示された式では σ２ ＝0 になり，観察された等色線しま模様の次数 N から接線方向の主応力 σ１の分布が簡単に求められる。したがって，この場合

正答（ｃ）
実際に稼動している状態で構造物が受ける荷重は実働は（ｄ）が正答になる。

荷重と称されている。構造物はこの荷重を基にして設計しなければならない。したがって，ここでは（ｃ）が正問３

光弾性皮膜法は構造部材のひずみ分布を求める方答になる。しかし，一般にこの実働荷重の波形は複雑で，法である。この方法では部材の表面に接着された皮膜

単純な正弦波形の荷重による疲労強度のデータからどの上で観察される等色線のしまの次数Ｎ が部材の主ひようにして実働荷重を推定するかが重要であり，このこずみ差（ε1 －ε2 ）に関係することを利用している。とも知っておいてもらいたい。

次の記述はこの方法により構造部材の縁，すなわち自由境界のひずみについて述べたものである。このうち

問２

二次元光弾性実験法は観察される等色線のしま模の正しい記述を一つ選び，記号で答えよ。

様のしま次数Ｎ と主応力差（σ１ －σ２ ）が式（１）（ａ）自由境界では法線方向の主ひずみ ε２ のみしか求のような関係になることを利用して，複雑な形状の模められないので，一般には接線方向の主ひずみ型試験片の応力分布を解析する方法である。

ε１を求めることができない。

Ｎ ＝αt（σ１ －σ２ ）（１）

ここでαは光弾性定数，t は試験片の厚さである。
この関係から，等色線で直接求められるのはσ１ ，σ２（ｂ）自由境界では接線方向と法線方向の主ひずみ ε１ ，ε２が存在するが，部材のポアソン比が与えられていれば ε１を求めることができる。

個々の主応力ではなく主応力差の分布である。しかし，（ｃ）自由境界では曲線部分でもひずみ量が変化しない試験片の縁，すなわち自由境界では等色線のみでも主ので主ひずみ差は求められるが，ε１，ε２各々の主応力σ1 の分布が求められる。この分布が求められるひずみは求められない。

理由を次のうちから一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）自由境界では接線方向の応力 σ１ がなく，法線方向の応力 σ２のみになるため。

（ｄ）自由境界では法線方向の主ひずみ ε２が存在せず，接線方向の主ひずみ ε１のみになるので，この主ひずみが容易に求められる。

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正答

4/4

（ｂ）

接着されているのでひずみは皮膜も構造部材も同じに（ａ）荷重変換器（ｂ）トルク変換器（ｃ）圧力変換器（ｄ）加速度変換器なる。したがって，光弾性皮膜法では等色線のしま次数N から部材の主ひずみ差（ ε１－ ε２ ）は求められるが，正答（ｃ）

自由境界でも接線方向，法線方向両方向のひずみが存在

設問の図のように周辺の部分と中央の部分を金属はくするので，各々の主ひずみは求められない。しかし，構の受感部にしたダイアフラム形ひずみゲージは，周辺で造部材のポアソン比を ν として，この値が与えられてい半径方向の引張ひずみ，中心部で円周方向の圧縮ひずみれば ε１－ε２ ＝（1＋ν）ε１の関係から主ひずみ ε１を求めを受感するようになっている。このゲージを接着した円ることもできる。したがって，（ｂ）の記述のみが正しい

板が圧力を受けると，この圧力により生じたひずみを効ので，これが正答になる。

果的に補足できる。このため，主に圧力変換器に使用さなお，問２のような応力の場合は自由境界における法れている。したがって，（ｃ）が正答になる。

線方向の主応力は存在せず，接線方向の主応力だけが存在する。一方，この問のようなひずみの場合は自由境界

問６

電気抵抗ひずみ測定法関連の日本非破壊検査協会

でも接線方向，法線方向両方の主ひずみが存在する。二で制定されている規格（NDIS）を以下に示した。この次元状態の場合の自由境界における主応力と主ひずみと規格のうちから，測定器部品の互換性に関係したもの

では条件が違ってくる。これは基本的な知識であるので，を一つ選び，記号で答えよ。
（ａ）NDIS 4001:2008 応力・ひずみ測定標準用語知っておいてもらいたい。

（ｂ）NDIS 4102:2004 ひずみ測定用入力コネクタ
問４

現在，コンクリート構造物の内部のひずみを測定するために埋込ゲージが使用されている。このひずみ（ｃ）NDIS 4105:2003 静ひずみ測定器の性能試験方法（ｄ）NDIS 4402:2012 ひずみゲージ試験通則ゲージが主に測定するひずみを次のうちから一つ選び，正答記号で答えよ。

（ｂ）（ａ）圧縮ひずみ（ｂ）せん断ひずみ

ひずみ測定の実施に当たり互換性，すなわちいずれの（ｃ）曲げひずみ（ｄ）引張ひずみメーカの測定機器でもコードなどが接続できるようにするために接続部品のコネクタを統一した形状にする必要正答（ａ）

埋込ゲージは，伸縮可能な金属円筒にはくひずみゲージを接着した受感部を密封し，コンクリート構造物打設の際に内部に埋込めるような構造になっている。
一般にコンクリートは圧縮荷重を受ける構造物に使用されている。したがって，このケージも主に圧縮ひずみがある。NDIS 4102:2004 はこのコネクタの形状を制定した規格である。したがって，（ｂ）が正答である。
なお，ひずみ測定器部品の互換性に対するものではな
いが，（ａ），（ｃ），（ｄ）もひずみ測定に関係した規格として NDIS に制定されているので，これらの規格についても知っておいてもらいたい。

を測定することになるので，（ａ）が正答である。
ここでの問１～問３は主に C １ ，問４～問６は主に

下の図は変換器用のダイアフラム形はくひずみゲ

C２ の項目に関連した問題例である。これらの問題例はージである。このゲージが使用されている変換器を次二次試験で出題された問題と全く同じ形ではなく，とくのうちから一つ選び，記号で答えよ。に過去の試験では自由境界における応力あるいはひずみ

問５についての知識が不十分であったと思われたので，この点の理解を得るように，実際の二次試験問題よりも長い問題例になっている。
なお，各例題とも実際の試験問題と同様参考書『ひずみ測定Ⅲ』に準じているので，二次試験問題の解答をするに当たり各問題例の解説を参考にしてもらいたい。