JP6788511B2 - Thickness measuring device and thickness measuring method - Google Patents
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Description
ここに開示された技術は、厚さ測定装置及び厚さ測定方法に関する。 The techniques disclosed herein relate to thickness measuring devices and thickness measuring methods.
従来より、様々な厚さ測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、渦電流を用いた厚さ測定装置が開示されている。この厚さ測定装置は、コイルに励磁電流を印加することによって測定対象物に渦電流を発生させ、渦電流に基づいて厚さを測定する。
Conventionally, various thickness measuring devices have been known. For example,
ところで、このような厚さ測定装置においては、測定対象物に渦電流を発生させるために大きな励磁電流をコイルに印加する必要がある。そのため、厚さ測定装置の消費電力は大きくなってしまう。 By the way, in such a thickness measuring device, it is necessary to apply a large exciting current to the coil in order to generate an eddy current in the object to be measured. Therefore, the power consumption of the thickness measuring device becomes large.
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、渦電流を用いた厚さ測定における消費電力を低減することにある。 The technique disclosed herein has been made in view of this point, and an object thereof is to reduce power consumption in thickness measurement using an eddy current.
ここに開示された厚さ測定装置は、励磁電流による磁束で測定対象物に渦電流を発生させるコイルと、前記コイルに励磁電流を印加する励磁部と、測定対象物の渦電流の過渡変化を検出する検出部と、前記検出部によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物の厚さを求める演算部とを備え、前記励磁部は、前記測定部によって測定された測定対象物の厚さに基づいて前記コイルに印加する励磁電流の大きさを変更する。 The thickness measuring device disclosed here includes a coil that generates an eddy current in an object to be measured by a magnetic flux generated by an exciting current, an exciting part that applies an exciting current to the coil, and a transient change in the eddy current of the object to be measured. The detection unit for detection and the calculation unit for obtaining the thickness of the measurement object based on the transient change of the eddy current detected by the detection unit are provided, and the excitation unit is the measurement object measured by the measurement unit. The magnitude of the exciting current applied to the coil is changed based on the thickness of the coil.
また、ここに開示された厚さ測定方法は、コイルに励磁電流を印加して磁束を発生させることによって、測定対象物に渦電流を発生させる励磁工程と、前記測定対象物の渦電流の過渡変化を検出する検出工程と、前記検出工程によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて前記測定対象物の厚さを求める演算工程とを含み、前記励磁工程では、前記演算工程によって求められた前記測定対象物の厚さに基づいて前記コイルに印加する励磁電流の大きさを変更する。 Further, the thickness measuring method disclosed herein includes an excitation step of generating an eddy current in an object to be measured by applying an exciting current to the coil to generate a magnetic flux, and a transient of the eddy current of the object to be measured. The excitation step includes a detection step of detecting a change and a calculation step of obtaining the thickness of the measurement object based on the transient change of the eddy current detected by the detection step, and the excitation step is obtained by the calculation step. The magnitude of the exciting current applied to the coil is changed based on the thickness of the object to be measured.
前記厚さ測定装置によれば、渦電流を用いた厚さ測定における消費電力を低減することができる。 According to the thickness measuring device, it is possible to reduce the power consumption in the thickness measurement using the eddy current.
前記厚さ測定方法によれば、渦電流を用いた厚さ測定における消費電力を低減することができる。 According to the thickness measuring method, it is possible to reduce the power consumption in the thickness measurement using the eddy current.
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、厚さ測定装置１００のブロック図である。
Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the
厚さ測定装置１００は、測定対象物９に発生する渦電流を検出するセンサ装置１０と、検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物９の厚さを求める演算装置４０とを備えている。厚さ測定装置１００は、パルス渦電流探傷（ＰＥＣ:Pulsed Eddy Current）によって測定対象物９の厚さを測定する。測定対象物９は、例えば、金属配管である。
The
センサ装置１０は、励磁電流による磁束で測定対象物９に渦電流を発生させるコイル１１と、コイル１１に励磁電流を印加する励磁部２と、測定対象物９の渦電流の過渡変化を検出する検出部３と、外部機器と通信を行う通信部１２と、各種情報を記憶する記憶部１３と、少なくとも励磁部２、検出部３、通信部１２及び記憶部１３を制御する制御部１４と、少なくとも励磁部２、検出部３、通信部１２、記憶部１３及び制御部１４に電力を供給する電源１５とを有している。
The
コイル１１は、測定対象物９に近接して配置される。コイル１１は、変動磁場を発生させることによって測定対象物９に渦電流を発生させる。例えば、コイル１１は、断熱性を有するスペーサを介して測定対象物９に設置される。
The
励磁部２は、パルス状の励磁電流をコイル１１に供給する。励磁部２は、パルス信号を発生するパルス発生器２１と、パルス発生器２１からのパルス信号を増幅して、励磁電流として出力する送信アンプ２２とを有している。送信アンプ２２は、励磁電流の（最大）電流値を変更可能に構成されている。
The
検出部３は、測定対象物９の渦電流に応じてコイル１１に発生する誘導起電力を検出する。コイル１１に発生する誘導起電力の過渡変化は、測定対象物９に発生する渦電流の過渡変化と関連している。検出部３は、コイル１１に発生する電圧を増幅する受信アンプ３１を少なくとも有している。検出部３は、電圧信号にフィルタ処理を施すフィルタをさらに有していてもよい。
The
通信部１２は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部１２は、検出部３によって検出された電圧信号を演算装置４０に送信する。
The
制御部１４は、プロセッサで形成されている。例えば、制御部１４は、励磁部２に所定期間だけ励磁電流を出力させる一方、励磁電流の出力停止後に検出部３による検出信号を取得する。制御部１４は、取得した検出信号を記憶部１３に記憶させ、記憶部１３に記憶された検出信号を所定のタイミングで通信部１２を介して演算装置４０に送信する。
The
電源１５は、例えば、電池である。電池は、一次電池あっても、二次電池であってもよい。尚、電源１５は、商用電源であってもよい。
The
演算装置４０は、コンピュータ又はコンピュータネットワーク（クラウド）で形成されている。演算装置４０は、外部機器と通信を行う通信部４１と、各種情報を記憶する記憶部４２と、検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物９の厚さを求める演算部４３とを有している。
The
通信部４１は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部４１は、センサ装置１０からの電圧信号を受信する。
The
記憶部４２は、センサ装置１０からの電圧信号、及び、測定対象物９の厚さを演算するために必要な情報等を記憶している。
The
演算部４３は、プロセッサで形成されている。演算部４３は、センサ装置１０からの電圧信号（具体的には、電圧信号の過渡変化）に基づいて測定対象物９の厚さを演算する。
The
続いて、厚さ測定装置１００による厚さ測定処理について説明する。厚さ測定処理は、センサ装置１０による処理と演算装置４０による処理とで構成される。図２は、センサ装置１０の厚さ測定処理のフローチャートである。図３は、演算装置４０の厚さ測定処理のフローチャートである。
Subsequently, the thickness measurement process by the
まず、センサ装置１０の厚さ測定処理について説明する。制御部１４は、ステップＳａ１において、励磁部２に励磁電流をコイル１１へ出力させる際の最大電流値を所定の値に設定する。測定対象物９の厚さに対して最大電流値が小さすぎると、測定対象物９に発生する渦電流の過渡変化が適切に取得できず、測定対象物９の厚さ測定が困難となり得る。一方、測定対象物９の厚さに対して最大電流値が大きすぎると、消費電力が不要に増大してしまう。ステップＳａ１の処理は、厚さ測定処理を開始直後に行われる。通常、厚さ測定処理の開始時には、測定対象物９の初期厚さは既知であるので、最大電流値は、初期厚さに対応する値に設定される。例えば、制御部１４は、ユーザからの入力を受けて、最大電流値を設定する。
First, the thickness measurement process of the
続いて、制御部１４は、ステップＳａ２において、測定タイミングか否かを判定する。例えば、測定タイミングは、所定の周期（例えば、１時間ごと）の到来、又は所定のイベント（例えば、再始動）の発生である。測定タイミングでない場合には、制御部１４は、ステップＳａ２を繰り返し、測定タイミングとなるまで待機する。
Subsequently, the
測定タイミングの場合には、制御部１４は、ステップＳａ３において、励磁部２に励磁電流をコイル１１へ出力させる。このときの励磁電流の最大電流値は、ステップＳａ１で設定された値である。
In the case of measurement timing, the
その後、制御部１４は、ステップＳａ４において、励磁電流の出力を停止させ、測定対象物９に発生する渦電流を検出部３に検出させる。具体的には、検出部３は、コイル１１に発生する誘導起電力に対応する電圧信号を検出する。制御部１４は、検出部３を介して電圧信号の検出を所定期間継続し、検出された電気信号を記憶部１３に記憶していく。これにより、制御部１４は、コイル１１の誘電起電力の過渡変化、即ち、測定対象物９に発生する渦電流の過渡変化を取得する。
After that, in step Sa4, the
次に、制御部１４は、ステップＳａ５において、記憶部１３に記憶された電圧信号を演算部４３へ通信部１２を介して送信する。ステップＳａ５が完了すると、制御部１４は、測定対象物９の渦電流の過渡変化の取得に関する一通りの処理を終了し、ステップＳａ２の処理へ戻る。このとき、制御部１４は、演算装置４０から変更通知があったか否かを確認する（ステップＳａ６）。変更通知及び変更通知があった場合の処理については後述する。変更通知が無い場合には、制御部１４は、ステップＳａ２の処理へ戻る。
Next, in step Sa5, the
こうして、制御部１４は、測定タイミングが到来する度に、コイル１１の励磁及び測定対象物９の渦電流の過渡変化の取得を行う。
In this way, the
図４は、電圧信号Ｖ（ｔ）の時間変化を示すグラフである。図４において、電圧信号Ｖｒ（ｔ）は、厚さｄｒを有する測定対象物９の電圧信号であり、電圧信号Ｖ１（ｔ）は、厚さｄｒよりも薄い厚みｄ１を有する測定対象物９の電圧信号である。尚、コイル１１に印加した励磁電流の最大電流値は、電圧信号Ｖｒ（ｔ）と電圧信号Ｖ１（ｔ）とで同じである。以下、電圧信号Ｖ（ｔ）の過渡変化について説明する。
FIG. 4 is a graph showing the time change of the voltage signal V (t). In FIG. 4, the voltage signal Vr (t) is the voltage signal of the
渦電流は、測定対象物９に浸透していくのに従って減衰していく。渦電流は、測定対象物９の表面（コイル１１が対向している面）から裏面に到達するまでの間は徐々に減衰し、裏面に到達すると急激に減衰する。電圧信号Ｖ（ｔ）も渦電流と同様の変化を示す。つまり、電圧信号Ｖ（ｔ）の過渡変化は、渦電流の過渡変化に相当する。渦電流が測定対象物９の裏面に達するまでの間の電圧信号Ｖ（ｔ）の変化は、両対数グラフ上では直線的（線形的）に表される。その後、電圧信号Ｖ（ｔ）は、急激に減衰していく。このように変化する電圧信号Ｖ（ｔ）は、以下の式（１）のように表され
The eddy current attenuates as it penetrates the
式（１）からもわかるように、電圧信号Ｖ（ｔ）の変化態様は、時間τにおいて切り替わる。以下、説明の便宜上、τを「減衰時間」と称する。減衰時間τは、以下の式（２）で表わされる。 As can be seen from the equation (1), the mode of change of the voltage signal V (t) is switched at time τ. Hereinafter, for convenience of explanation, τ will be referred to as “decay time”. The decay time τ is expressed by the following equation (2).
τ＝σμｄ２ ・・・（２）
ここで、σは、測定対象物９の導電率であり、μは、測定対象物９の透磁率であり、ｄは、測定対象物９の厚さである。
τ = σμd 2 ... (2)
Here, σ is the conductivity of the object to be measured 9, μ is the magnetic permeability of the
つまり、測定対象物９の厚さｄが変化すると、減衰時間τが変化する。この場合、測定対象物９の導電率σ及び透磁率μは一定なので、減衰時間τは、測定対象物９の厚さｄのみに依存して変化する。
That is, when the thickness d of the
例えば、図４の電圧信号Ｖｒ（ｔ），Ｖ１（ｔ）を比較すると、厚さｄｒの測定対象物９の電圧信号Ｖｒ（ｔ）の変化態様は、減衰時間τｒで切り替わる。測定対象物９の厚さｄがｄｒからｄ１に減少すると、減衰時間τは、τｒからτ１に減少する。尚、電圧信号Ｖ（ｔ）のうち両対数グラフで直線状の部分の変化態様は、式（１）からわかるように厚さｄに依存しないので、電圧信号Ｖｒ（ｔ），Ｖ１（ｔ）で実質的に同じである。
For example, comparing the voltage signals Vr (t) and V1 (t) of FIG. 4, the change mode of the voltage signal Vr (t) of the
測定対象物９の厚さｄｒ及び減衰時間τｒと、厚さｄが変化した後の減衰時間τ１とがわかれば、変化後の厚さｄ１を以下の式（３）に基づいて求めることができ
If the thickness dr and the decay time τr of the
詳しくは、厚さｄｒが既知である電圧信号Ｖｒ（ｔ）の、両対数グラフ上での直線部分（厳密には、直線に近い部分）の近似直線（以下、「第１近似直線Ｌ１」という）が求められる。そして、第１近似直線Ｌ１の電圧値を０．７倍した直線（以下、「第２近似直線Ｌ２」という）が設定される。第２近似直線Ｌ２は、両対数グラフ上で第１近似直線Ｌ１を下方に平行移動した直線であり、減衰時間τｒの直後において電圧信号Ｖｒ（ｔ）と必ず交わる。第２近似直線Ｌ２と電圧信号Ｖｒ（ｔ）との交点の時間が減衰時間τｒ’である。減衰時間τｒを正確に判別することは難しいが、第２近似直線Ｌ２と電圧信号Ｖｒ（ｔ）との交点は明確である。減衰時間τｒ’は、減衰時間τｒよりも少し遅い時間となる。図４では、説明の便宜上、減衰時間τｒ’と減衰時間τｒとの差を大きく図示しているが、実際にはその差はわずかである。 Specifically, the approximate straight line (hereinafter, "first approximate straight line L1") of the straight line portion (strictly speaking, the portion close to the straight line) on the log-log graph of the voltage signal Vr (t) whose thickness dr is known is referred to as "first approximate straight line L1". ) Is required. Then, a straight line obtained by multiplying the voltage value of the first approximate straight line L1 by 0.7 (hereinafter referred to as “second approximate straight line L2”) is set. The second approximate straight line L2 is a straight line obtained by translating the first approximate straight line L1 downward on the log-log graph, and always intersects the voltage signal Vr (t) immediately after the decay time τr. The time at the intersection of the second approximate straight line L2 and the voltage signal Vr (t) is the decay time τr'. Although it is difficult to accurately determine the decay time τr, the intersection of the second approximate straight line L2 and the voltage signal Vr (t) is clear. The decay time τr'is a little later than the decay time τr. In FIG. 4, for convenience of explanation, the difference between the decay time τr'and the decay time τr is shown to be large, but the difference is actually small.
次に、両対数グラフにおける直線部分の変化態様は、電圧信号Ｖｒ（ｔ）と電圧信号Ｖ１（ｔ）とで実質的に同じであるので、減衰時間τ１’を求める際も、電圧信号Ｖｒ（ｔ）から求めた第２近似直線Ｌ２が用いられる。第２近似直線Ｌ２と電圧信号Ｖ１（ｔ）との交点の時間が減衰時間τ１’とされる。減衰時間τ１’は、減衰時間τ１よりも少し遅い時間となるが、両者の差はわずかである。 Next, since the change mode of the linear portion in the log-log graph is substantially the same for the voltage signal Vr (t) and the voltage signal V1 (t), the voltage signal Vr ( The second approximate straight line L2 obtained from t) is used. The time at the intersection of the second approximate straight line L2 and the voltage signal V1 (t) is defined as the decay time τ1'. The decay time τ1'is a little later than the decay time τ1, but the difference between the two is small.
これら減衰時間τｒ’，τ１’と厚さｄｒを式（３）に代入することによって、変化後の厚さｄ１が求められる。 By substituting the decay times τr'and τ1'and the thickness dr into the equation (3), the thickness d1 after the change can be obtained.
ここで、既知の厚さｄを「基準厚さｄｒ」と称し、基準厚さｄｒに対応する減衰時間τ’を「基準減衰時間τｒ’」と称する。また、基準厚さｄｒに対応する電圧信号Ｖ（ｔ）を、「基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）」と称する。変化した厚さｄを、「厚さｄｍ」と表わす。ｍは自然数であり、測定の順番を表わす。また、それぞれの厚さｄｍに対応する電圧信号Ｖ（ｔ）、減衰時間τ’にも厚さｄｍと同様の添え字を付して表わす。 Here, the known thickness d is referred to as "reference thickness dr", and the attenuation time τ'corresponding to the reference thickness dr is referred to as "reference attenuation time τr'". Further, the voltage signal V (t) corresponding to the reference thickness dr is referred to as "reference voltage signal Vr (t)". The changed thickness d is expressed as "thickness dm". m is a natural number and represents the order of measurement. Further, the voltage signal V (t) corresponding to each thickness dm and the attenuation time τ'are also represented by adding the same subscripts as those of the thickness dm.
以下、演算装置４０の厚さ測定処理について説明する。
Hereinafter, the thickness measurement process of the
演算装置４０は、基準厚さｄｒの測定対象物９に対して所定の大きさの励磁電流がコイル１１に印加された場合の基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）の過渡変化を基準過渡変化とし、基準過渡変化のときと同じ大きさの励磁電流がコイル１１に印加された場合の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化を基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）の過渡変化と比較することによって、測定対象物９の厚さｄｍを求める。具体的には、演算装置４０は、基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）から第２近似直線Ｌ２を求め、第２近似直線Ｌ２を用いて基準厚さｄｒに対応する基準減衰時間τｒ’を求める。その後、第２近似直線Ｌ２を用いて、厚さｄｍの電圧信号Ｖｍ（ｔ）から厚さｄｍに対応する減衰時間τｍ’を求める。基準厚さｄｒ、基準減衰時間τｒ’及び減衰時間τｍ’から、式（３）を用いて、変化後の厚さｄｍが求められる。
The
演算装置４０の厚さ測定処理を図３のフローチャートを用いてさらに詳細に説明する。
The thickness measurement process of the
演算装置４０には、初期設定として、測定対象物９の初期厚さが基準厚さｄｒとして設定されている。
In the
演算部４３は、ステップＳｂ１において、前述の電圧信号Ｖｍ（ｔ）をセンサ装置１０から受信したか否かを判定する。電圧信号Ｖｍ（ｔ）を受信していない場合には、演算部４３は、ステップＳｂ１を繰り返し、電圧信号Ｖｍ（ｔ）を受信するまで待機する。
In step Sb1, the
電圧信号Ｖｍ（ｔ）を受信した場合には、演算部４３は、ステップＳｂ２において、基準減衰時間τｒ’が設定されているか否かを判定する。基準減衰時間τｒ’が設定されていない場合には、演算部４３は、そのときに受信した電圧信号Ｖｍ（ｔ）を基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）とし、基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）から基準減衰時間τｒ’を前述の方法で求める（ステップＳｂ３）。演算部４３は、基準減衰時間τｒ’を求めた後は、ステップＳｂ１に戻って、次の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の受信を待機する。その後、演算部４３が次の電圧信号Ｖｍ（ｔ）を受信した場合には、基準減衰時間τｒ’が既に設定されているので、演算部４３は、ステップＳｂ４へ進む。
When the voltage signal Vm (t) is received, the
ステップＳｂ４では、演算部４３は、受信した電圧信号Ｖｍ（ｔ）から減衰時間τｍ’を求める。続いて、ステップＳｂ５において、演算部４３は、求めた減衰時間τｍ’と基準減衰時間τｒ’と基準厚さｄｒとから、式（３）を用いて厚さｄｍを求める。その後、演算部４３は、ステップＳｂ６において、厚さｄｍが判定閾値α以上か否かを判定する。厚さｄｍが判定閾値α以上である場合には、演算部４３は、ステップＳｂ１に戻って、次の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の受信を待機する。
In step Sb4, the
減衰時間τ’を適切に測定するためには、渦電流が測定対象物９の裏面に到達するように十分な大きさの励磁電流が必要である。逆の見方をすれば、測定対象物９の厚さｄが薄い場合には、励磁電流が小さくてもよい。判定閾値αは、励磁電流を小さく切り替えてもよい測定対象物９の厚さに設定されている。つまり、厚さｄｍが判定閾値α以上である場合には、励磁電流の大きさを維持して厚さｄｍの算出が繰り返される。
In order to properly measure the decay time τ', an exciting current having a sufficient magnitude is required so that the eddy current reaches the back surface of the
一方、厚さｄｍが判定閾値α未満の場合には、演算部４３は、ステップＳｂ７において、測定対象物９の渦電流の過渡変化を取得する際の励磁電流の最大電流値を低減すると共に、最大電流値を変更する旨をセンサ装置１０に通知する（この通知が前述の「変更通知」である）。それに加えて、演算部４３は、基準減衰時間τｒ’を消去すると共に（ステップＳｂ８）、判定閾値αを変更する（ステップＳｂ９）。つまり、励磁電流の最大電流値が低減されるので、低減後の励磁電流で基準減衰時間τｒ’を取得し直すために基準減衰時間τｒ’が消去される。また、励磁電流が低減されることに伴い、励磁電流をさらに低減するか否かを判定するために用いる判定閾値αもより小さい値に変更される。さらに、演算部４３は、このときの測定対象物９の厚さｄｍを基準厚さｄｒとして再設定する（ステップＳｂ１０）。
On the other hand, when the thickness dm is less than the determination threshold value α, the
その後、演算部４３は、ステップＳｂ１に戻って、次の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の受信を待機する。
After that, the
一方、センサ装置１０が変更通知を受信すると、図２に示すように、制御部１４は、ステップＳａ６において変更通知があったと判定し、ステップＳａ７において励磁電流の最大電流値を低減する。その後、制御部１４は、ステップＳａ３へ進む。つまり、制御部１４は、低減後の励磁電流に対応する新たな基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）を取得するために、測定タイミングか否かにかかわらず、励磁部２に励磁電流をコイル１１へ出力させ、コイル１１に発生する誘導起電力に対応する電圧信号Ｖｍ（ｔ）を検出部３に検出させる。制御部１４は、検出した新たな電圧信号Ｖｍ（ｔ）を演算装置４０へ送信する（ステップＳａ５）。その後は、制御部１４は、測定タイミングが到来する度にコイル１１の励磁及び電圧信号Ｖｍ（ｔ）の検出を繰り返す。このときの励磁電流の最大電流値は、ステップＳａ７で設定された値である。
On the other hand, when the
この電圧信号Ｖｍ（ｔ）が演算装置４０に受信されると、演算部４３は、ステップＳｂ１を経て、ステップＳｂ２へ進む。先のステップＳｂ８において基準減衰時間τｒ’が消去されているので、演算部４３は、このステップＳｂ２では基準減衰時間τｒ’が設定されていないと判定する。演算部４３は、新たに受信した電圧信号Ｖｍ（ｔ）を新たな基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）に設定し直し、新たな基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）に基づいて、第２近似直線Ｌ２、さらには、基準減衰時間τｒ’を設定し直す。そして、センサ装置１０による低減後の励磁電流を用いた電圧信号Ｖｍ（ｔ）の測定、並びに、演算装置４０による新たな基準厚さｄｒ、第２近似直線Ｌ２及び基準減衰時間τｒ’を用いた厚さｄｍの算出が繰り返される。厚さｄｍが新たな判定閾値αを下回ると、励磁電流の最大電流値がさらに低減される。
When the voltage signal Vm (t) is received by the
こうして継続される厚さ測定における電圧信号Ｖｍ（ｔ）の変化を図５を用いて説明する。 The change in the voltage signal Vm (t) in the thickness measurement continued in this way will be described with reference to FIG.
まず、最初の基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）に基づいて第１近似直線Ｌ１ａが求められ、第１近似直線Ｌ１ａから第２近似直線Ｌ２ａが設定される。そして、基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）と第２近似直線Ｌ２ａとから基準減衰時間τｒ’が求められる。その後、電圧信号Ｖ１（ｔ）が測定されると、電圧信号Ｖ１（ｔ）と第２近似直線Ｌ２ａとから減衰時間τ１’が求められる。そして、基準厚さｄｒ、基準減衰時間τｒ’及び減衰時間τ１’から、電圧信号Ｖ１（ｔ）に対応する厚さｄ１が求められる。厚さｄ１が判定閾値α以上の場合には、測定がそのまま継続される。さらに、電圧信号Ｖ２（ｔ）が測定されると、電圧信号Ｖ２（ｔ）と第２近似直線Ｌ２ａとから減衰時間τ２’が求められる。そして、基準厚さｄｒ、基準減衰時間τｒ’及び減衰時間τ２’から、電圧信号Ｖ２（ｔ）に対応する厚さｄ２が求められる。 First, the first approximate straight line L1a is obtained based on the first reference voltage signal Vr (t), and the first approximate straight line L1a to the second approximate straight line L2a are set. Then, the reference attenuation time τr'is obtained from the reference voltage signal Vr (t) and the second approximate straight line L2a. After that, when the voltage signal V1 (t) is measured, the attenuation time τ1'is obtained from the voltage signal V1 (t) and the second approximate straight line L2a. Then, the thickness d1 corresponding to the voltage signal V1 (t) can be obtained from the reference thickness dr, the reference attenuation time τr', and the attenuation time τ1'. When the thickness d1 is equal to or greater than the determination threshold value α, the measurement is continued as it is. Further, when the voltage signal V2 (t) is measured, the attenuation time τ2'is obtained from the voltage signal V2 (t) and the second approximate straight line L2a. Then, the thickness d2 corresponding to the voltage signal V2 (t) is obtained from the reference thickness dr, the reference attenuation time τr', and the attenuation time τ2'.
厚さｄ２が判定閾値α未満である場合には、励磁電流の最大電流値が低減され、低減後の励磁電流で電圧信号Ｖ２（ｔ）が取得し直される。このとき、厚さｄ２が基準厚さｄｒとして再設定され、取得し直された電圧信号Ｖ２（ｔ）が基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）として再設定される。そして、新たな基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）に基づいて、第１近似直線Ｌ１ｂ及び第２近似直線Ｌ２ｂが再設定され、新たな基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）と新たな第２近似直線Ｌ２ｂとから新たな減衰時間τ２’が求められる。この新たな減衰時間τ２’が新たな基準減衰時間τｒ’として再設定される。その後、低減された電磁電流で電圧信号Ｖｍ（ｔ）の測定が継続される。 When the thickness d2 is less than the determination threshold value α, the maximum current value of the exciting current is reduced, and the voltage signal V2 (t) is reacquired by the reduced exciting current. At this time, the thickness d2 is reset as the reference thickness dr, and the reacquired voltage signal V2 (t) is reset as the reference voltage signal Vr (t). Then, the first approximate straight line L1b and the second approximate straight line L2b are reset based on the new reference voltage signal Vr (t), and from the new reference voltage signal Vr (t) and the new second approximate straight line L2b. A new decay time τ2'is required. This new decay time τ2'is reset as a new reference decay time τr'. After that, the measurement of the voltage signal Vm (t) is continued with the reduced electromagnetic current.
その後、電圧信号Ｖ３（ｔ）が測定されると、電圧信号Ｖ３（ｔ）と第２近似直線Ｌ２ｂとから減衰時間τ３’が求められる。そして、基準厚さｄｒ、基準減衰時間τｒ’及び減衰時間τ３’から、電圧信号Ｖ３（ｔ）に対応する厚さｄ３が求められる。 After that, when the voltage signal V3 (t) is measured, the attenuation time τ3'is obtained from the voltage signal V3 (t) and the second approximate straight line L2b. Then, the thickness d3 corresponding to the voltage signal V3 (t) can be obtained from the reference thickness dr, the reference attenuation time τr', and the attenuation time τ3'.
こうして、厚さｄｍが減少するに従って励磁電流の最大電流値が低減され、測定対象物９の厚さ測定が継続されていく。その結果、励磁電流が低減されるので、消費電力を低減することができる。特に、電源１５が電池の場合には、消費電力の低減は非常に有効である。
In this way, as the thickness dm decreases, the maximum current value of the exciting current is reduced, and the thickness measurement of the
以上のように、厚さ測定装置１００は、励磁電流による磁束で測定対象物９に渦電流を発生させるコイル１１と、コイル１１に励磁電流を印加する励磁部２と、測定対象物９の渦電流の過渡変化を検出する検出部３と、検出部３によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物９の厚さを求める演算部４３とを備え、励磁部２は、演算部４３によって求められた測定対象物９の厚さに基づいてコイル１１に印加する励磁電流の大きさを変更する。
As described above, in the
換言すると、厚さ測定装置１００による厚さ測定方法は、コイル１１に励磁電流を印加して磁束を発生させることによって、測定対象物９に渦電流を発生させる励磁工程と、測定対象物９の渦電流の過渡変化を検出する検出工程と、検出工程によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物９の厚さを求める演算工程とを含み、励磁工程では、演算工程によって求められた測定対象物９の厚さに基づいてコイル１１に印加する励磁電流の大きさを変更する。ステップＳａ１，Ｓａ３，Ｓａ７，Ｓｂ６，Ｓｂ７が励磁工程の一例である。ステップＳａ４が検出工程の一例である。ステップＳｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５が演算工程の一例である。
In other words, the thickness measuring method by the
この構成によれば、コイル１１に印加する励磁電流が測定対象物９の厚さに応じて変更される。測定対象物９の渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物９の厚さを求めるためには、励磁電流に或る程度の大きさが必要である。一方、測定対象物９の厚さが薄い場合には、励磁電流が小さくても、測定対象物９の厚さを求めることができる。つまり、測定対象物９の厚さに応じて励磁電流を変更することによって、厚さ測定における消費電力を低減することができる。
According to this configuration, the exciting current applied to the
演算部４３は、基準厚さｄｒの測定対象物９に対して所定の大きさの励磁電流がコイル１１に印加された場合の基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）（渦電流）の過渡変化を基準過渡変化とし、基準過渡変化のときと同じ大きさの励磁電流がコイル１１に印加された場合の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化を基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）の過渡変化と比較することによって、測定対象物９の厚さｄｍを求める。
The
この構成によれば、既知の基準厚さｄｒの測定対象物９の基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）が基準となって、測定対象物９の厚さｄｍが求められる。つまり、電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化は厚さｄｍと相関があるので、厚さｄｒが既知の基準電圧信号Ｖｒ（ｔ）の過渡変化と厚さｄｍが未知の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化とを比較することによって、未知の厚さｄｍを求めることができる。
According to this configuration, the thickness dm of the
演算部４３は、コイル１１に印加する励磁電流の大きさが変更された場合には、変更時における測定対象物９の厚さｄｍを基準厚さｄｒとして再設定すると共に、大きさが変更された励磁電流がコイル１１に印加された場合の電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化を基準過渡変化として再設定する。
When the magnitude of the exciting current applied to the
この構成によれば、コイル１１に印加する励磁電流の大きさが変更された場合には、変更時の測定対象物９の厚さｄｍと電圧信号Ｖｍ（ｔ）の過渡変化とが基準として再設定され、これらを基準として、それ以降の厚さｄｍが求められる。
According to this configuration, when the magnitude of the exciting current applied to the
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
<< Other Embodiments >>
As described above, the above-described embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made as appropriate. It is also possible to combine the components described in the above embodiment to form a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the above-mentioned technology. Can also be included. Therefore, the fact that these non-essential components are described in the accompanying drawings or detailed description should not immediately determine that those non-essential components are essential.
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。 The embodiment may have the following configuration.
例えば、厚さ測定装置１００による厚さ測定は、一例に過ぎない。ＰＥＣによる厚さ測定方法は、様々である。ＰＥＣによる厚さ測定では、コイルに励磁電流が供給される。この励磁電流を測定対象物９の厚さに応じて変更する限り、任意の測定方法を採用することができる。
For example, the thickness measurement by the
また、厚さ測定装置１００の構成も一例に過ぎない。センサ装置１０と演算装置４０は、一体的に構成されていてもよい。また、センサ装置１０のコイル１１、励磁部２及び検出部３を別筐体に収容して分離してもよい。さらに、コイル１１だけを別筐体に収容して分離してもよい。
Further, the configuration of the
第１近似直線Ｌ１及び第２近似直線Ｌ２の設定、並びに、減衰時間τ’の算出は、演算部４３が全部を自動で行ってもよいし、ユーザが一部をサポートしてもよい。例えば、第１近似直線Ｌ１の設定をユーザが行い、第２近似直線Ｌ２の設定及び減衰時間τ’の算出を演算部４３が行ってもよい。
The
以上説明したように、ここに開示された技術は、厚さ測定装置及び厚さ測定方法について有用である。 As described above, the techniques disclosed herein are useful for thickness measuring devices and thickness measuring methods.
１００ 厚さ測定装置
１１ コイル
２ 励磁部
３ 検出部
４３ 演算部
100
Claims (4)
前記コイルに励磁電流を印加する励磁部と、
前記測定対象物の渦電流の過渡変化を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて前記測定対象物の厚さを求める演算部とを備え、
前記励磁部は、前記演算部によって求められた前記測定対象物の厚さに基づいて前記コイルに印加する励磁電流の大きさを変更することを特徴とする厚さ測定装置。 A coil that generates an eddy current in the object to be measured by the magnetic flux generated by the exciting current,
An exciting part that applies an exciting current to the coil,
A detector that detects transient changes in the eddy current of the object to be measured, and
A calculation unit for obtaining the thickness of the measurement object based on the transient change of the eddy current detected by the detection unit is provided.
The exciting unit is a thickness measuring device, characterized in that the magnitude of an exciting current applied to the coil is changed based on the thickness of the object to be measured obtained by the arithmetic unit.
前記演算部は、基準厚さの前記測定対象物に対して所定の大きさの励磁電流が前記コイルに印加された場合の渦電流の過渡変化を基準過渡変化とし、前記基準過渡変化のときと同じ大きさの励磁電流が前記コイルに印加された場合の渦電流の過渡変化を前記基準過渡変化と比較することによって、前記測定対象物の厚さを求めることを特徴とする厚さ測定装置。 In the thickness measuring apparatus according to claim 1,
The calculation unit uses the transient change of the eddy current when an exciting current of a predetermined magnitude is applied to the coil with respect to the measurement object having the reference thickness as the reference transient change, and the case of the reference transient change. A thickness measuring device, characterized in that the thickness of the object to be measured is obtained by comparing the transient change of the eddy current when an exciting current of the same magnitude is applied to the coil with the reference transient change.
前記演算部は、前記コイルに印加する励磁電流の大きさが変更された場合には、変更時における前記測定対象物の厚さを基準厚さとして再設定すると共に、大きさが変更された励磁電流が前記コイルに印加された場合の渦電流の過渡変化を基準過渡変化として再設定することを特徴とする厚さ測定装置。 In the thickness measuring apparatus according to claim 2,
When the magnitude of the exciting current applied to the coil is changed, the calculation unit resets the thickness of the object to be measured at the time of the change as a reference thickness, and the magnitude of the exciting current is changed. A thickness measuring device characterized in that a transient change in eddy current when a current is applied to the coil is reset as a reference transient change.
前記測定対象物の渦電流の過渡変化を検出する検出工程と、
前記検出工程によって検出された渦電流の過渡変化に基づいて前記測定対象物の厚さを求める演算工程とを含み、
前記励磁工程では、前記演算工程によって求められた前記測定対象物の厚さに基づいて前記コイルに印加する励磁電流の大きさを変更することを特徴とする厚さ測定方法。 An exciting process that generates an eddy current in the object to be measured by applying an exciting current to the coil to generate magnetic flux.
A detection step for detecting a transient change in the eddy current of the measurement object, and
Including a calculation step of obtaining the thickness of the measurement object based on the transient change of the eddy current detected by the detection step.
The thickness measuring method is characterized in that in the exciting step, the magnitude of the exciting current applied to the coil is changed based on the thickness of the measurement object obtained by the calculation step.
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