JPS63145902A - 渦流式偏芯測定装置 - Google Patents
渦流式偏芯測定装置Info
- Publication number
- JPS63145902A JPS63145902A JP29322186A JP29322186A JPS63145902A JP S63145902 A JPS63145902 A JP S63145902A JP 29322186 A JP29322186 A JP 29322186A JP 29322186 A JP29322186 A JP 29322186A JP S63145902 A JPS63145902 A JP S63145902A
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- JP
- Japan
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- phase
- eddy current
- generator
- frequency
- magnetic field
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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。
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、電磁気効果を利用した偏芯測定装置に係り、
特に長手方向移動をする熱間もしくは冷間状態の円筒管
または丸棒の偏芯量を非接触で瞬時に測定する装置に関
するものである。
特に長手方向移動をする熱間もしくは冷間状態の円筒管
または丸棒の偏芯量を非接触で瞬時に測定する装置に関
するものである。
パイプや丸棒等の渦流探傷や超音波探傷においては、精
度の良い探傷を行うために、長手方向に移動するそれら
被検材の移動中に、検出センサ一部と被検材について芯
合せすることが重要である。
度の良い探傷を行うために、長手方向に移動するそれら
被検材の移動中に、検出センサ一部と被検材について芯
合せすることが重要である。
例えば、小径管貫通渦流探傷装置の場合、エアーギャッ
プ（検出コイル半径と小径管半径との差）を通常２〜７
鶴に設定するが、探傷の信頼性を上げるため、例えば底
位置上下左右の感度差を３ｄＢ以内となるようにするた
めには、エアーギャップの変動量をエアーギャップ設定
値の約１／１０、即ち０．２〜０．７鶴に芯合せする事
が必要である。
プ（検出コイル半径と小径管半径との差）を通常２〜７
鶴に設定するが、探傷の信頼性を上げるため、例えば底
位置上下左右の感度差を３ｄＢ以内となるようにするた
めには、エアーギャップの変動量をエアーギャップ設定
値の約１／１０、即ち０．２〜０．７鶴に芯合せする事
が必要である。
又、回転プローブ渦流探傷装置では、エアーギャップの
設定値は０．２〜０．５■ｌであるが、上下左右の感度
差を小さくするために、理想的には、エアーギャップの
１／２０、即ち１０〜２５μｍに芯合せする事が好まし
い。
設定値は０．２〜０．５■ｌであるが、上下左右の感度
差を小さくするために、理想的には、エアーギャップの
１／２０、即ち１０〜２５μｍに芯合せする事が好まし
い。
これら探傷装置の芯合せ精度の確認は、貫通渦流探傷装
置では、探傷感度の再現性調査による帰納的判定、回転
プローブ渦流探傷装置ではギャップセンサーによる測定
が行われている。
置では、探傷感度の再現性調査による帰納的判定、回転
プローブ渦流探傷装置ではギャップセンサーによる測定
が行われている。
又、特開昭６１−１８１９０８にて提案されているよう
に、超音波センサーにより偏芯量を測定することが知ら
れている。
に、超音波センサーにより偏芯量を測定することが知ら
れている。
更に、鉄鋼棒線分野では、圧延途中で冷却制御を行ない
、種々の有用な特性を有する材質を造り込む“インライ
ン高性能制御圧延”技術の確立が重要性を増している。
、種々の有用な特性を有する材質を造り込む“インライ
ン高性能制御圧延”技術の確立が重要性を増している。
制御圧延は、圧延機間に設置されたクーリングトラフに
より行なわれる。クーリングトラフでの冷却は、材料を
トラフのセンターに通し、材料の周方向から均等に水を
かける事により行われる。材料がトラフ内で偏芯すると
冷却水のかかり方が不均一となり、周、方向で材料の表
面温度がバラツク、いわゆる冷却ムラが発生する。この
ため、材料をトラフのセンターに精度良く合わせる事が
重要である。従来この芯合わせは、材料の公称寸法から
割り出した数値により行なわれ、芯合わせ精度が低いた
めに、時には前記冷却ムラが５０〜８０℃にも達する事
があった。
より行なわれる。クーリングトラフでの冷却は、材料を
トラフのセンターに通し、材料の周方向から均等に水を
かける事により行われる。材料がトラフ内で偏芯すると
冷却水のかかり方が不均一となり、周、方向で材料の表
面温度がバラツク、いわゆる冷却ムラが発生する。この
ため、材料をトラフのセンターに精度良く合わせる事が
重要である。従来この芯合わせは、材料の公称寸法から
割り出した数値により行なわれ、芯合わせ精度が低いた
めに、時には前記冷却ムラが５０〜８０℃にも達する事
があった。
芯合せ精度の確認は、前述の様に、貫通渦流探傷装置で
は有効な測定手段がなく、又、回転プローブ渦流探傷装
置のギャップセンサーでは、（１１被検材の移動が高速
である場合は、誤差が大きい。
は有効な測定手段がなく、又、回転プローブ渦流探傷装
置のギャップセンサーでは、（１１被検材の移動が高速
である場合は、誤差が大きい。
（２）被検材とセンサーのギャップが大きくなると、測
定できない。
定できない。
（３）偏芯量のオンライン監視や測定データの自動処理
には複雑な装置が必要である。
には複雑な装置が必要である。
等の欠点がある。
又、超音波センサーによる方法は、被検材が高温の時に
は測定出来ない問題がある。更にクーリングトラフ設備
の芯合せ精度の有効な測定手段がなく、数ｎ程度の偏芯
はさけられなかった。
は測定出来ない問題がある。更にクーリングトラフ設備
の芯合せ精度の有効な測定手段がなく、数ｎ程度の偏芯
はさけられなかった。
本発明の目的は、長手方向移動をする熱間もしくは冷間
状態の円筒管又は丸棒等の被検材の移動状態における偏
芯量を測定する装置であって、非磁性体でも測定できる
ものであり、前記問題点を解決し、常時測定、監視が可
能であり、測定値の記録及び偏芯モニターも可能な簡易
な偏芯測定装置を提供する事にある。
状態の円筒管又は丸棒等の被検材の移動状態における偏
芯量を測定する装置であって、非磁性体でも測定できる
ものであり、前記問題点を解決し、常時測定、監視が可
能であり、測定値の記録及び偏芯モニターも可能な簡易
な偏芯測定装置を提供する事にある。
本発明は、高周波交流で各相独立に平衡変調された低周
波多相交流を出力する電源回路と、該低周波多相交流で
励磁され、被検材を通される中空円筒状回転磁界発生器
と、該回転磁界発生器の円筒内壁に沿って円周方向にリ
ング状に配設された渦流検出センサーと、該渦流検出セ
ンサーの出力電圧を高周波交流で位相検波する検波器と
、該位相検波出力電圧から、検出器のアンバランス出力
電圧を打消すゼロ調回路と、該ゼロ調回路の出力電圧を
低周波交流で位相検波する検波器とから構成される事を
特徴とするものである。
波多相交流を出力する電源回路と、該低周波多相交流で
励磁され、被検材を通される中空円筒状回転磁界発生器
と、該回転磁界発生器の円筒内壁に沿って円周方向にリ
ング状に配設された渦流検出センサーと、該渦流検出セ
ンサーの出力電圧を高周波交流で位相検波する検波器と
、該位相検波出力電圧から、検出器のアンバランス出力
電圧を打消すゼロ調回路と、該ゼロ調回路の出力電圧を
低周波交流で位相検波する検波器とから構成される事を
特徴とするものである。
以下、本発明の内容を図面に基づいて詳細に説明する。
第１図に本発明の実施例を示す。この図で１は回転磁界
発生器で、これは第２図に示すように巻線１３．鉄心１
４．円筒状外側支持体１５．内側絶縁内筒１６を有し、
内側絶縁内筒１６内にリング状の渦流検出センサー１７
が収容される。巻線１３は、この例では２π／３ずつ離
して置いた３組のコイルからなり、低周波の３相交流で
励磁されて回転磁界を発生するように形成されている。
発生器で、これは第２図に示すように巻線１３．鉄心１
４．円筒状外側支持体１５．内側絶縁内筒１６を有し、
内側絶縁内筒１６内にリング状の渦流検出センサー１７
が収容される。巻線１３は、この例では２π／３ずつ離
して置いた３組のコイルからなり、低周波の３相交流で
励磁されて回転磁界を発生するように形成されている。
３相交流発生器２は単相の低周波交流発振器３゜２４０
°位相シフト回路４ａ、および１２０”位相シフト回路
４ｂからなり、これらで互いに１２０°・ずつずれた３
相交流を発生する。使用周波数は１０〜１．０ＯＯＨｚ
である。これらは平衡変調器６ａ、６ｂ、５ｃに加えら
れ、高周波交流発生器、５が出力する前記３相交流より
はるかに高い周波数である１０〜１．０００Ｋ Ｈｚで
平衡変調される。これらの３相平衡変調波が各和項幅器
７ａ、７ｂ、７Ｃを介して回転磁界発生器１に加えられ
る。このようにして高周波交流発生器５による高周波磁
束の密度分布が低周波である３相交流の周波数で決まる
速度で回転することになる。
°位相シフト回路４ａ、および１２０”位相シフト回路
４ｂからなり、これらで互いに１２０°・ずつずれた３
相交流を発生する。使用周波数は１０〜１．０ＯＯＨｚ
である。これらは平衡変調器６ａ、６ｂ、５ｃに加えら
れ、高周波交流発生器、５が出力する前記３相交流より
はるかに高い周波数である１０〜１．０００Ｋ Ｈｚで
平衡変調される。これらの３相平衡変調波が各和項幅器
７ａ、７ｂ、７Ｃを介して回転磁界発生器１に加えられ
る。このようにして高周波交流発生器５による高周波磁
束の密度分布が低周波である３相交流の周波数で決まる
速度で回転することになる。
渦流検出センサー１７は、被検材の半径方向を中心とし
て生ずる渦電流を検出できるものであればよく、例えば
第３図に示すように絶縁円筒１６の内壁に沿って円周方
向にリング状に巻かれたコイルから形成されているが、
それは被検材の長手方向に２個分割されたコイルからな
り、その巻線方向が一方が逆方向であるように接続され
る。Ａは被検材を示す。
て生ずる渦電流を検出できるものであればよく、例えば
第３図に示すように絶縁円筒１６の内壁に沿って円周方
向にリング状に巻かれたコイルから形成されているが、
それは被検材の長手方向に２個分割されたコイルからな
り、その巻線方向が一方が逆方向であるように接続され
る。Ａは被検材を示す。
第１図に示すように渦流検出センサー１７の一端は接地
され、他端は増幅器８に接続される。この増幅器の出力
は、位相検波器９に入力され、高周波交流発生器５の出
力を基準波として位相検波される。検出コイルの出力電
圧は、被検体がない場合理想的には零になるが、実際に
は検出センサーの不揃のため残留出力があり、これがノ
イズとなるため、この残留出力信号を回転磁界と同一周
期で振幅および位相が可変の正弦波を発生するゼロ調回
路１０で打消す。このゼロ調回路の出力は位相検ｅＬ器
１２に入力され、低周波交流発振器３の出力を位相シフ
ト回路１１で位相シフトしたものを基準波として位相検
波される。位相シフト回路１１は、渦流検出センサー１
７内における被検材の移動方向と位相検波器１２後の出
力（ｖ＝β、２ ＋ 、、２ ）が二次元平面で同一方
向となるように調整する機能を持つ。
され、他端は増幅器８に接続される。この増幅器の出力
は、位相検波器９に入力され、高周波交流発生器５の出
力を基準波として位相検波される。検出コイルの出力電
圧は、被検体がない場合理想的には零になるが、実際に
は検出センサーの不揃のため残留出力があり、これがノ
イズとなるため、この残留出力信号を回転磁界と同一周
期で振幅および位相が可変の正弦波を発生するゼロ調回
路１０で打消す。このゼロ調回路の出力は位相検ｅＬ器
１２に入力され、低周波交流発振器３の出力を位相シフ
ト回路１１で位相シフトしたものを基準波として位相検
波される。位相シフト回路１１は、渦流検出センサー１
７内における被検材の移動方向と位相検波器１２後の出
力（ｖ＝β、２ ＋ 、、２ ）が二次元平面で同一方
向となるように調整する機能を持つ。
第４図は、本発明装置による偏芯計測例を示す。
この場合、第４図（ａ）に示す様に、あらかじめ既知の
被検材を入れ、その半径をｒ、偏芯量をΔｒ。
被検材を入れ、その半径をｒ、偏芯量をΔｒ。
偏芯の向きをφとして、第１図で示す位相シフｌ−回路
１１で偏芯の向きφと位相検波器１２の出力電圧ｖ （
ｖ＝ ｆ）］７７７匹−１よ＝ ｖ ｃｏｓφ、■ｙ＝
ｖ ｓｉｎφ）の向きを同じ方向に調整しておくとよ
い。
１１で偏芯の向きφと位相検波器１２の出力電圧ｖ （
ｖ＝ ｆ）］７７７匹−１よ＝ ｖ ｃｏｓφ、■ｙ＝
ｖ ｓｉｎφ）の向きを同じ方向に調整しておくとよ
い。
実施例として、渦流検出センサーの内径６０１１φで、
外径１５１１φの被検材非磁性のステンレス丸鋼（ＳＵ
Ｓ３０４）に適用した場合について示す。その偏芯量を
計測した計測値（ｖ Ｖ）を第４図（ｂ）に、同様に検
出センサーの内径６０φで、偏芯量を２．５１１１一定
にし、渦流被検材の外径を１５鶴φ、２０ｍｍφ、２５
龍φと変化させた時の計測値（ｖＶ）を第４図（Ｃ）に
示す。これらの結果から計測値（ｖＶ）と偏芯量（Δｒ
）、被検材（ｒ）にはＶＯＣΔｒ−ｒの関係がある。
外径１５１１φの被検材非磁性のステンレス丸鋼（ＳＵ
Ｓ３０４）に適用した場合について示す。その偏芯量を
計測した計測値（ｖ Ｖ）を第４図（ｂ）に、同様に検
出センサーの内径６０φで、偏芯量を２．５１１１一定
にし、渦流被検材の外径を１５鶴φ、２０ｍｍφ、２５
龍φと変化させた時の計測値（ｖＶ）を第４図（Ｃ）に
示す。これらの結果から計測値（ｖＶ）と偏芯量（Δｒ
）、被検材（ｒ）にはＶＯＣΔｒ−ｒの関係がある。
つまり、 ｖｘ＝にΔｒ −ｒ ｃｏｓφ■ｙ＝にΔ
ｒ −ｒ ｓｉｎφ と表現出来ることがわかる。従って、被検材の半径ｒは
既知であり、本発明装置でｖｘ、Ｖ、を計測する事によ
り、偏芯量 （Δｒ）と偏芯の向き（φ）を知る事が出
来る。なお、この場合の回転磁界発生用の周波数は６０
Ｈｚであり高周波交流は３２ＫＨｚを使用した。第５図
は、本発明装置を利用して偏芯モニターを構成した出力
例であり、簡易且つ連続的に偏芯量と向きを出力する事
ができる。尚、このデータは内径６０鶴φの検出センサ
ー内に、外径１５鶴φの被検材を５１１偏芯させて挿入
し、偏芯量５鶴を保ちつつ、偏芯の向き（φ）を０°か
ら１０°間隔で３６０°まで変化させ、各（φ）におけ
る出力電圧ｖＸ、ｖｙをＸ。
ｒ −ｒ ｓｉｎφ と表現出来ることがわかる。従って、被検材の半径ｒは
既知であり、本発明装置でｖｘ、Ｖ、を計測する事によ
り、偏芯量 （Δｒ）と偏芯の向き（φ）を知る事が出
来る。なお、この場合の回転磁界発生用の周波数は６０
Ｈｚであり高周波交流は３２ＫＨｚを使用した。第５図
は、本発明装置を利用して偏芯モニターを構成した出力
例であり、簡易且つ連続的に偏芯量と向きを出力する事
ができる。尚、このデータは内径６０鶴φの検出センサ
ー内に、外径１５鶴φの被検材を５１１偏芯させて挿入
し、偏芯量５鶴を保ちつつ、偏芯の向き（φ）を０°か
ら１０°間隔で３６０°まで変化させ、各（φ）におけ
る出力電圧ｖＸ、ｖｙをＸ。
Ｙレコーダーで直接記録したものである。Ｂはその表示
点を示す。なお、本発明における上記説明において回転
磁界発生のため３相交流を使用することについて述べた
が、これに限定されるものではな（、回転磁界を形成す
る多相交流であればよい。
点を示す。なお、本発明における上記説明において回転
磁界発生のため３相交流を使用することについて述べた
が、これに限定されるものではな（、回転磁界を形成す
る多相交流であればよい。
以上の説明から明らかな様に本発明の偏芯測定装置では
電磁気効果を利用し、励磁磁界は電気的に回転する方式
であり高速回転可能であるため、非接触で被検材が高温
であっても計測可能で、更に被検材が長手方向に高速移
動しても精度の良い二次元偏芯モニターを簡易に構成す
ることができる。
電磁気効果を利用し、励磁磁界は電気的に回転する方式
であり高速回転可能であるため、非接触で被検材が高温
であっても計測可能で、更に被検材が長手方向に高速移
動しても精度の良い二次元偏芯モニターを簡易に構成す
ることができる。
本発明による場合は、低周波による回転磁界によって高
周波の検出周波が電気的に回転するように形成され、そ
れによって誘起される過電流による方式であるため、被
検材は導電性のある物体であればよく、高温の状態で磁
性が失なわれた鋼材や非磁性の金属体に通用できる。
周波の検出周波が電気的に回転するように形成され、そ
れによって誘起される過電流による方式であるため、被
検材は導電性のある物体であればよく、高温の状態で磁
性が失なわれた鋼材や非磁性の金属体に通用できる。
このようにして、検出された偏芯量は、各種探傷装置の
芯ずれ補正に通用でき、オンラインで行なう探傷精度を
高めることに有用である。また、圧延ラインでのオンラ
イン冷却を行なうクーリングトラフでの芯ずれ補正にも
活用できるものである。
芯ずれ補正に通用でき、オンラインで行なう探傷精度を
高めることに有用である。また、圧延ラインでのオンラ
イン冷却を行なうクーリングトラフでの芯ずれ補正にも
活用できるものである。
第１図は、本発明の構成例を示す回路図、第２図は、回
転磁界発生器の説明で（８）は端面図、山）は側面図、
第３図は本発明にかかる検出センサーの説明図で（ａｌ
は正面図、申）は側面断面図、第４図（ａ）は検出セン
サーと被検材の偏芯関係の説明図、（ｂ）。 （Ｃ）は実施例における検出センサーの出力を示す図表
、第５図は二次元偏芯モニターの出力例を示す図表であ
る。 １：回転磁界発生器、 ２：３相交流発生器、３：低周
波交流発生器、 ４ａ、４ｂ：位相シフト回路、 ５：
高周波交流発生器、 ６ａ、６ｂ。 ６Ｃ：平衡変調器、 ？ａ、７ｂ、１ｃ：各相増幅器、
８：増幅器、 ９：位相検波器、１０：ゼロ凋回路、
１１：位相シフト回路、１２：位相検波器、 １３
：巻線、 工４：鉄心、１５：円筒状外側支持体、
１６；内側絶縁内筒、１７：渦流検出センサー
転磁界発生器の説明で（８）は端面図、山）は側面図、
第３図は本発明にかかる検出センサーの説明図で（ａｌ
は正面図、申）は側面断面図、第４図（ａ）は検出セン
サーと被検材の偏芯関係の説明図、（ｂ）。 （Ｃ）は実施例における検出センサーの出力を示す図表
、第５図は二次元偏芯モニターの出力例を示す図表であ
る。 １：回転磁界発生器、 ２：３相交流発生器、３：低周
波交流発生器、 ４ａ、４ｂ：位相シフト回路、 ５：
高周波交流発生器、 ６ａ、６ｂ。 ６Ｃ：平衡変調器、 ？ａ、７ｂ、１ｃ：各相増幅器、
８：増幅器、 ９：位相検波器、１０：ゼロ凋回路、
１１：位相シフト回路、１２：位相検波器、 １３
：巻線、 工４：鉄心、１５：円筒状外側支持体、
１６；内側絶縁内筒、１７：渦流検出センサー
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高周波交流で各相独立に平衡変調された低周波多相交流
を出力する電源回路と、 該低周波多相交流で励磁され、被検材を通される中空円
筒状の回転磁界発生器と、 該回転磁界発生器の円筒内壁に沿って円周方向にリング
状に配設された渦流検出センサーと該渦流検出センサー
の出力電圧を高周波交流で位相検波する検波器と、 該位相検波出力電圧から、渦流検出センサーのアンバラ
ンス出力電圧を打消すゼロ調回路と、該ゼロ調回路の出
力電圧を低周波交流で位相検波する検波器とから構成さ
れる事を特徴とする渦流式偏芯測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29322186A JPS63145902A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 渦流式偏芯測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29322186A JPS63145902A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 渦流式偏芯測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63145902A true JPS63145902A (ja) | 1988-06-18 |
Family
ID=17791989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29322186A Pending JPS63145902A (ja) | 1986-12-09 | 1986-12-09 | 渦流式偏芯測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63145902A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156565A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | General Electric Co <Ge> | 磁界内で渦電流トランスデューサを使用する方法及び装置 |
| JP2019520577A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-07-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 回転角度センサ並びに回転角度センサ用のステータエレメント及びロータエレメント |
| CN115615310A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-01-17 | 浙江图维科技股份有限公司 | 电缆位移的检测方法、设备和系统 |
-
1986
- 1986-12-09 JP JP29322186A patent/JPS63145902A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005156565A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | General Electric Co <Ge> | 磁界内で渦電流トランスデューサを使用する方法及び装置 |
| JP2019520577A (ja) * | 2016-06-30 | 2019-07-18 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ | 回転角度センサ並びに回転角度センサ用のステータエレメント及びロータエレメント |
| CN115615310A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-01-17 | 浙江图维科技股份有限公司 | 电缆位移的检测方法、设备和系统 |
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