JPH0324403A - 亀裂深さ測定装置 - Google Patents

亀裂深さ測定装置

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JPH0324403A
JPH0324403A JP16013689A JP16013689A JPH0324403A JP H0324403 A JPH0324403 A JP H0324403A JP 16013689 A JP16013689 A JP 16013689A JP 16013689 A JP16013689 A JP 16013689A JP H0324403 A JPH0324403 A JP H0324403A
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JP
Japan
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crack
potential difference
depth
electrode
electrodes
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Pending
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JP16013689A
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English (en)
Inventor
Hiroto Okitsu
沖津 博人
Masayuki Suzuki
政幸 鈴木
Kenichi Danjo
賢一 檀上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON HIHAKAI KEISOKU KENKYUSHO KK
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NIPPON HIHAKAI KEISOKU KENKYUSHO KK
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、金属など披4IIj定体表而の亀裂の深さを
al定する(JA裂深さ測定装置に関する。
(従来の技術) 金属の表面に開口している亀裂の深さを非破地でflF
j定する方法としては、直流電流又は交流市流による電
位差法が広く使用されている。この電位差法は、金属に
一定の電流が流れているときに、金属表面の任意の2点
間の電位差がこの2点間の距離に比例することを応用し
たものである。
第4図はかかる電α差法を応用した亀裂深さ測定装置の
構或図である。同図において1は金属であって、この金
属1には亀裂2が生じている。この金属1の表面上には
電流電極3,4が接触しており、これら電流電極3,4
は亀裂2を介して間隔gをおいて配置されている。そし
て、これら電流電極3,4の間には直流電源5又は交流
電源6が接続されている。又、これら電流電極3.4の
内側には電位差検出電極7,8が亀裂2を介して金属1
の表面上に間隔Pをおいて配置されている。
そして、これら電位差検出電極7.8には電位差計9が
接続されている。しかるに、各電流電極3.4に直流?
ti源5又は交流電源6から直流電流又は交流電流が供
給されると、このとき各電位差検出電極7,8間に現れ
る電位差が電位差計9によって検出され、この電位差か
ら亀裂2の深さdが求められる。
なお、以上のような装置では亀裂2の深さ測定に先立っ
て較正が行なわれる。この較正は2方法あり、先ず第1
方法は所定深さの人工亀裂が形成された較正用試験片を
用意し、この較正用試験片の亀裂の無い部分(d−0)
及び既知の人工亀裂深さdでの各電位差検出電極7.8
間のそれぞれの電位差を検出して、これらの電位差の表
示値が亀裂深さ(d−0及びd)に対応するようにゲイ
ンを調整の後、亀裂2の深さを測定するものである。次
に第2方法は例えば金属1の亀裂2の無い部分を使用し
て各電位差検出電極7,8間の電位差V。を求め、この
亀裂深さd − 0 +u+の場合の電位差■。を基準
電位差として例えばマイクロコンピュータに記憶させて
おく。そして、この電位差voは被検査体の電気抵抗率
ρと各電位差検出電極7,8の間隔Pに比例するので、
亀裂2の深さ測定時の亀裂深さdは、各電位差電極7.
81uJの電位差変化と電位差検出電極7.8の間隔変
化との比例関係からマイクロコンピュータで計算して求
めるものである。
(発明が解決しようとする課題) ところで、亀裂深さの測定では浅い亀裂から深い亀裂ま
で精度高く測定する要求があるが、上記直流又は交流に
よる測定では精度高い測定が困難となっている。直流電
流による電位差法では、非常に大きな電流を必要とする
ばかりか、各電位差検出電極7.8間に現れる電位差が
数十μV程度と小さいために大きな増幅処理が必要とな
る。ところが、直流電流に対して大きな増幅処理を行う
のは交流電流の増幅に比べて難しく、かつ不安定となり
易い。一方、交流電流による電位差法では被測定体の内
部の深いところに電流が流れにくく、このため深い亀裂
の深さ測定は困難となっている。
さらに、較正を行う場合、上記各方法とも各電位差検出
電極7,8間の電位差を検出するので、この電位差は各
電位差検出電極7,8と金属1との材質によって発生す
る接触起電力を含んだ値となっている。この接触起電力
は温度変化によって変化し数mVに達することがあるた
め誤差発生の原因となっている。従って、亀裂深さdを
求める際の較正はその誤差を含んだ状態で行なっており
、亀裂深さ測定の精度が悪くなっている。
そこで本発明は、深い亀裂から浅い亀裂までの深さを精
度高くかつ接触起電力の影響を受けない正確な測定がで
きる亀裂深さ測定装置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) 本発明は、被測定体の亀裂を介して被測定体表面上に配
置された一対の第1電極と、これら第1電極にパルス状
の直流電流を供給するパルス供給手段と、第1電極の内
側で亀裂を介して被測定体表面上に配置された一対の第
2電極と、これら第2電極間に現れる電位差から亀裂の
深さを算出する深さ算出手段とを備えて上記目的を達成
しようとする亀裂深さ測定装置である。
又、本発明は、被測定体の亀裂を介して被は−1定体表
面上に配置された一対の第1電極と、これら第1電極に
パルス状の直流電流を供給するパルス供給手段と、第1
電極の内側で亀裂を介して被測定体表面上に配置された
一対の第2電極と、第1電極と第2m極との間で亀裂を
介して被測定体表面上に配置された少なくとも一対の第
3電極と、第2電極及び第3電極に現れる各電位差をそ
れぞれ受けて電位差変化に応じた較正値を求める較正手
段と、第2電極間に現れる電位差を受けこの電位差と較
正手段で求められた較正.値とにより亀裂の深さを算出
する深さ算出手段とを備えて上記目的を達成しようとす
る亀裂深さ測定装置である。
(作 用) このような手段を備えたことにより、被測定体の亀裂を
介して被flll+定体表面上に配置された第1電極に
パルス供給手段からパルス状の直流電流を供給し、この
とき第1電極の内側で亀裂を介して被測定体表面上に配
置された一対の第2電極間に現れる電位差を用いて深さ
算出手段により亀裂の深さを算出する。
また、上記手段を備えたこことにより、被測定体の亀裂
を介して被測定体表面上に配置された一対の第1電極に
パルス供給手段からパルス状の直流電流を供給し、この
とき第2電極及び第3fs極に現れる各電位差を較正手
段は受けてこれら電位差変化に応じた較正値を求め、か
つ第2電極間に現れる電位差を受けこの電位差と較正手
段で求められた較正値とを用いて深さ算出手段により亀
裂の深さを算出する。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は亀裂深さ測定装置の構成図である。この測定装
置はプローブ10及び測定装置本体20とから構成され
ている。プローブ10の構成を説明すると、金属1の表
面上には亀裂2を介し間隔gをおいて第1電極である一
対の電流電極1】,12が配置されるとともに、これら
電流電極11,12の内側で亀裂2を介して第2電極で
ある電位差検出電極13.14と第3電極である電位差
検出電極15.16がそれぞれ1対づつ配置されている
。このうち各電位差検出電極13.14は間隔P,をお
いて配置されており、又各電位差検出電極15.16は
間隔P2  (>PI)をおいて配置されている。又、
これら電位差検出電極13,14と15.16とには切
換スイッチ17の各端子が接続されている。
一方、測定装置本体20は次のような構或となっている
。すなわち、パルス供給手段としてのバルス波発振器2
1が設けられ、このノくルス波発振器21は第2図に示
すようなパルス幅Aと間隔Bとの比A/Bが数分の1以
下で、そのピーク電流値が例えば1Aで平均電流は0.
2A以下となるノくルス状の直流電流(以下、直流パル
ス電流と称する)を発生するものである。このノくルス
波発振器21の出力電圧は定電流回路22を制御して電
流電極11.12にパルス状電流を供給するように接続
されている。なお、パルス電流は制御ノくルスのピーク
電圧に比例したピーク電流で、ノ<ルス電圧の正の特間
のみ流れるように制御された定電流回路22を通して電
流電極11.12に供給されている。このパルス電流に
よって電位差検出電極13.14に生じた電位差は交流
増幅器23で増幅され、その出力はパルス波発振器21
のノくルス電圧で制御される同期検波器24を通って検
波され、平滑回路25で平滑化された電圧になる。この
平滑化された出力電圧をマイクロコンピュータ26に送
るものである。このマイクロコンピュータ26は平滑回
路25の平滑出力電圧を受けてこの電圧値から亀裂2の
深さdを算出する機能を有するものである。なお、この
マイクロコンピュータ26にはディジタル表示器27及
び設定器28が接続されている。この設定器28は各電
極13,14と15.16との各間隔P.,P2や比例
定数αが設定されており、かつ測定モード及び較正モー
ドとの各モードにセットされるようになっている。
ところで、この亀裂2の深さdを算出する場合、マイク
ロコンピュータ26は較正して深さdを算出している。
ここで、較正法について説明する。
この場合、金属1は亀裂2の無いもの、又は金属1の亀
裂2の無い部分に各電位差検出電極13〜16が配置さ
れる。そこで、設定器28は較正モードにセットされて
パルス波発振器21から各電流電極11.12間に直流
パルス電流が供給される。このとき、各電位差検出電極
13.14及び各電位差検出電極15.16間に現れる
各基準電位差V。1及びV。2は切換スイッチ17を通
してそれぞれ交流増躯器23で増都され、次の同期検波
器24で険波されて平滑回路25を通してマイクロコン
ピュータ26に送られる。このマイクロコンピュータ2
6は各基準電位差V。1とび■。2との偏差を求め、こ
の一差を各電位差検出電極の間隔P,とP2との偏差で
除算して電位差変化率ΔVo/ΔP. = (VO2  Vol) / ( P 2  P +
 )を求め、そうして材質に応じて予め設定された比例
定数αを上記変化弔に乗算して較正値を求める。
すなわち、 α(VO2  Vow) / (P2  P + )一
α・ΔVO/ΔPo         ・・・(1)で
ある。そして、マイクロコンピュータ26は亀裂2の深
さdを次式から算出する。
d − a (V − V H)XΔPo/ΔVo”(
1/2)・・・(2〉 このように各電位差電極13.14及び15.16を用
いてΔVO/ΔPoが求められるが、これは被測定体の
材質による抵抗率の差を補正するとともに、接触起電力
により生じる誤差も打ち消し合うことになる。ここで、
亀裂2の深さdの測定により検出した電位?::.■は
亀裂2が深くなると亀裂深さdに比例的でなく、第3図
に示すように(’/  Vow) − ood    
     −(3)のような関係の曲線となる。上記第
〈3〉式の指数mは測定電位差Vと亀裂深さdとの関係
を両対数表示するとき、その曲線の傾きから求められる
従って、被検査体の亀裂深さdは d−α(V  Vor)”XΔpo/ΔVO−(1/2
)・・・(4) の関係式を用いてマイクロコンピュータで算出される。
なお、αはΔP./Δvoの較正により自動的に含んだ
値として求められるので、実際には(2 m lとなる
次に上記の如く構成された装置の作用について説明する
亀裂測定に際して設定器28は掴定モードにセットされ
、又切換スイッチ17は電位差検出電極13.14側に
切換られる。この状態にパルス波発振器21は第2図に
示すような直流パルス電流を発生する。この直流パルス
電流は定電流回路22を通して電流電極11.12間に
供給される。
そして、電位差検出電極13.14間に現われる電位差
Vは切換スイッチ17を通して測定装置本体20に送ら
れ、この本体20の交流増幅器23で1曽幅されて同期
検波器24に送られる。この同期検波器24はパルス波
発振器21のパルス電1工に同明して各電位差検出電極
13.14間の電位差■を取り込む。そして、この電位
差Vは平滑回路25で平滑されてマイクロコンピュータ
26に送られる。このマイクロコンピュータ26は′屯
位差Vを取り込み、この電位差Vから上記第(4)式を
演算して亀裂の深さdを算出する。
このように上記一実施例においては、金属1の亀裂2を
介して金属表面上に配置された各電流電極11.12に
直流パルス電流を供給し、このとき各電位差検出電極1
3.14間に現れる電位差Vから亀裂2の深さdを算出
するようにしたので、ピーク値が高くかつ平均値の小さ
い直流電流を供給できて深い亀裂2から浅い亀裂2まで
例えば深さ1關未満から50mmまでの亀裂2を測定で
きる。
そして、上記直流パルス電流は平均値が小さいので例え
ば直流パルス電流はピーク電流がIAでも0.2A程度
で良く電源が小型にでき、容易に携帯用とすることがで
きる。また、パルス電流としたため、パルス幅が狭いと
き電流は内部まで流れず、表面伝播電流となるので、深
い亀裂でも亀裂深さによって電位差Vが大きく変わり、
,精度良く亀裂を71p1定できる。さらに各電位差検
出電極13.14間の電位差を同期検波して取り込んで
いるので、ノイズの影響を大幅に軽減できて安定した深
さJl定ができる。較正は、2対の電位差検出電極13
〜16間の各電位差から電位差変化率を求めて行なうの
で、金属1と各電位差検出電極13〜16などとの材質
の違いによる接触起電力の影響を受けることがなく、誤
差が発生することがない。
従って、亀裂深さdを高精度にillll定できる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。
(発明の効果) 以上詳記したように本発明によれば、深い亀裂から浅い
亀裂までの深さを精度高く測定できる亀裂深さ測定装置
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明に係わる亀裂深さDI定装置
の一尖施例を説明するための図であって、第1図は構成
図、第2図は直流パルス電流の波形図、第3図は較正時
に用いる定数を説明するための図、第4図は従来装置の
構成図である。 10・・・ブローブ、11.12・・・電流電極、13
〜16・・・電位差検出電極、17・・・切換スイッチ
、20・・・7N−1定装置本体、21・・・パルス波
発振器、22・・・定電流回路、23・・・交流増幅器
、24・・・同期検波器、25・・・平滑回路、26・
・・マイクロコンピュータ、27・・・表示器、28・
・・設定器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定体の亀裂を介して前記被測定体表面上に配
    置された一対の第1電極と、これら第1電極にパルス状
    の直流電流を供給するパルス供給手段と、前記第1電極
    の内側で前記亀裂を介して前記被測定体表面上に配置さ
    れた一対の第2電極と、これら第2電極間に現れる電位
    差から前記亀裂の深さを算出する深さ算出手段とを具備
    したことを特徴とする亀裂深さ測定装置。
  2. (2)被測定体の亀裂を介して前記被測定体表面上に配
    置された一対の第1電極と、これら第1電極にパルス状
    の直流電流を供給するパルス供給手段と、前記第1電極
    の内側で前記亀裂を介して前記被測定体表面上に配置さ
    れた一対の第2電極と、前記第1電極と前記第2電極と
    の間で前記亀裂を介して前記被測定体表面上に配置され
    た少なくとも一対の第3電極と、前記第2電極及び前記
    第3電極に現れる各電位差をそれぞれ受けて電位差変化
    に応じた較正値を求める較正手段と、前記第2電極間に
    現れる電位差を受けこの電位差と前記較正手段で求めら
    れた較正値とにより前記亀裂の深さを算出する深さ算出
    手段とを具備したことを特徴とする亀裂深さ測定装置。
JP16013689A 1989-06-22 1989-06-22 亀裂深さ測定装置 Pending JPH0324403A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5217304A (en) * 1991-08-02 1993-06-08 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electrical network method for the thermal or structural characterization of a conducting material sample or structure
JP2007003436A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Tokyo Electric Power Co Inc:The き裂深さ測定器用センサおよびき裂深さ測定器
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JP2009503467A (ja) * 2005-07-27 2009-01-29 イデント テクノロジー アーゲー 特に安全システムを実施するための検出システム
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US10765572B2 (en) 2014-04-03 2020-09-08 Aplix Method of assembling at least two units, and a corresponding assembled structure

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