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JP2000002601A - Stress measurement method - Google Patents

Stress measurement method

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JP2000002601A
JP2000002601A JP16867698A JP16867698A JP2000002601A JP 2000002601 A JP2000002601 A JP 2000002601A JP 16867698 A JP16867698 A JP 16867698A JP 16867698 A JP16867698 A JP 16867698A JP 2000002601 A JP2000002601 A JP 2000002601A
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JP
Japan
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stress
magnetostrictive sensor
measured
dimensionless
electromotive force
Prior art date
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Application number
JP16867698A
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Japanese (ja)
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Inventor
Sadaaki Sakai
禎明 境
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】被測定物に作用している応力を正確に測定す
る。 【解決手段】磁歪センサを用いて被測定物の応力を測定
する方法において、磁歪センサを被測定物近傍で回転さ
せて誘起させた場合の起電力の出力波形を(1)式であ
らわしてAs 、Bs 、Cs を求め、As と、パラメータ
Aと無次元化に利用する値との関係を示す関数とを用い
てBs を無次元化し、応力と無次元化された磁歪センサ
の起電力との関係を示す関数と、無次元化されたBs
基づいて、被測定物の応力を測定する。 V=A+B・COS[ 2・(θ−C)] …(1) ここで、Vは磁歪センサに誘起される交流起電力の整流
値であり、θは両コの字型ヨークの開口端を結んだ直線
がなす角度の二等分線と被測定物の基準軸とのなす角度
であり、A、B、Cはパラメータである。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To accurately measure a stress acting on an object to be measured. In a method of measuring a stress of an object to be measured by using a magnetostrictive sensor, an output waveform of an electromotive force when the magnetostrictive sensor is rotated and induced near the object to be measured is expressed by an equation (1). s, B s, determine the C s, a s and, dimensionless by the B s by using a function indicating the relationship between the value to be used for dimensionless and parameter a, magnetostrictive sensors stress and dimensionless a function representing the relationship between the electromotive force of, based on the dimensionless B s, measures the stress of the object to be measured. V = A + B · COS [2 · (θ−C)] (1) Here, V is a rectified value of the AC electromotive force induced in the magnetostrictive sensor, and θ is the open end of the two U-shaped yokes. This is the angle between the bisector of the angle formed by the connected straight lines and the reference axis of the device under test, and A, B, and C are parameters.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪センサを用い
て被測定物に作用している応力を測定する応力測定方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a stress acting on an object using a magnetostrictive sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、鉄鋼材料などの強磁性体は、
磁化されるとその方向に長さが伸縮する(磁歪効果)。
また、これとは逆に、被測定物に応力が作用すると当該
被測定物の磁気的性質が変化する(磁歪効果の逆効
果)。
2. Description of the Related Art Generally, ferromagnetic materials such as steel materials are
When magnetized, the length expands and contracts in that direction (magnetostriction effect).
Conversely, when stress is applied to the device under test, the magnetic properties of the device under test change (the opposite effect of the magnetostrictive effect).

【0003】従来より、この磁歪効果の逆効果を利用し
て、被測定物に作用している応力を測定する方法が用い
られている。特に、特開昭62−121325号公報、
実開平1−135338号公報、特開平7−11027
0号公報等に開示されている技術では、磁歪効果の逆効
果によって生じる磁気異方性を利用して鋼構造物や機械
部品に負荷されている応力を非破壊で比較的簡単に測定
できる点で有効である。
Conventionally, there has been used a method of measuring a stress acting on an object to be measured by utilizing an inverse effect of the magnetostriction effect. In particular, JP-A-62-121325,
JP-A-1-135338, JP-A-7-11027
The technology disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 0-2005 / 0105 and the like makes it possible to non-destructively measure stress applied to a steel structure or a mechanical component relatively easily by utilizing magnetic anisotropy caused by an inverse effect of the magnetostrictive effect. Is effective in

【0004】上記の方法は、以下のような原理に基づい
ている。図14は、磁気異方性を利用する応力測定方法
における磁歪センサの配置例を示す斜視図である。
[0004] The above method is based on the following principle. FIG. 14 is a perspective view showing an example of arrangement of magnetostrictive sensors in a stress measurement method using magnetic anisotropy.

【0005】磁歪センサ1は、励磁用コイル2を巻いた
コの字型の励磁用ヨーク3と、検出用コイル4を巻いた
コの字型の検出用ヨーク5とが互いにヨーク鞍部の中央
部で直交するように配置されて構成される。
In the magnetostrictive sensor 1, a U-shaped exciting yoke 3 wound with an exciting coil 2 and a U-shaped detecting yoke 5 wound with a detecting coil 4 are mutually centered in a yoke saddle portion. Are arranged so as to be orthogonal to each other.

【0006】この励磁用コイル2には、交流電流を流し
て磁性材料である被測定物6を励磁するための交流電源
7が備えられている。さらに、検出用コイル4には、誘
起される起電力を測定して被測定物6を流れる磁束を検
出するための電圧計8が備えられている。また、図14
の矢印は、磁束の方向を示している。
The exciting coil 2 is provided with an AC power supply 7 for passing an AC current to excite the DUT 6 which is a magnetic material. Further, the detection coil 4 is provided with a voltmeter 8 for measuring the induced electromotive force and detecting the magnetic flux flowing through the DUT 6. FIG.
Arrows indicate the direction of the magnetic flux.

【0007】いま、被測定物6のX方向に引っ張り応力
σX が作用したとする。このときの被測定物6のX方向
の透磁率をμX とする。また、X方向と垂直なY方向の
被測定物6の透磁率をμY とする。
Now, it is assumed that a tensile stress σ X acts on the object 6 in the X direction. The permeability of the X direction of the object 6 at this time is mu X. Further, the permeability of the object 6 in the X direction and the Y direction perpendicular to the mu Y.

【0008】この場合、この透磁率μX 、μY は、応力
σX による磁歪効果の逆効果により下記の(1)式の関
係、すなわち磁気異方性が生じる。 μX > μY …(2) このような磁気異方性が生じている状態にある被測定物
6に上記の磁歪センサ1の両ヨーク3、4の開口部側を
接近させ、この磁歪センサ1の励磁用ヨーク3に巻かれ
た励磁用コイル2に交流電源7によって交流電流を流し
て被測定物を励磁すると、励磁用ヨーク3の一方の開口
端3aから出た磁束の大部分は直接励磁用ヨーク3の他
方の開口端3bへ向かう。
In this case, the magnetic permeability μ X , μ Y has a relationship represented by the following equation (1), ie, magnetic anisotropy, due to the inverse effect of the magnetostriction effect due to the stress σ X. μ X > μ Y (2) The openings of both yokes 3 and 4 of the magnetostrictive sensor 1 are brought close to the DUT 6 in which such magnetic anisotropy is generated. When an object to be measured is excited by applying an AC current to the exciting coil 2 wound around the exciting yoke 3 by the AC power supply 7, most of the magnetic flux emitted from one opening end 3 a of the exciting yoke 3 is directly It goes to the other open end 3b of the exciting yoke 3.

【0009】しかし、被測定物6には引っ張り応力σX
により(2)式のような磁気異方性が生じているため、
磁束の一部は検出用ヨーク5を経由して励磁用ヨーク3
の開口端3bに流れる。
However, the object 6 has a tensile stress σ X
As a result, magnetic anisotropy as shown in equation (2) is generated.
Part of the magnetic flux passes through the detection yoke 5 and the excitation yoke 3
To the open end 3b.

【0010】このため、検出用ヨーク5に巻かれた検出
用コイル4に取付けられた電圧計8には、下記の(3)
式に示す起電力が誘起され、この起電力が出力される。 V=M0 ・(μX −μY )・COS[ 2・(θ−π/4)] …(3) ここで、Vは検出用コイル4に誘起される交流起電力の
整流値である。また、M0 は励磁条件やコイル、被測定
物6の磁気的特性などによって定まる値である。さら
に、COS[ 2・(θ−π/4)] は余弦関数であり、
θは検出用ヨーク5の一方の開口端5aと他方の開口端
5bとを結ぶ直線とX軸のなす角度である。
For this reason, the voltmeter 8 attached to the detecting coil 4 wound around the detecting yoke 5 has the following (3)
The electromotive force shown in the equation is induced, and this electromotive force is output. V = M 0 · (μ X -μ Y) · COS [2 · (θ-π / 4)] ... (3) where, V is is a rectification value of the AC electromotive force induced in the detection coil 4 . M 0 is a value determined by the excitation conditions, the coil, the magnetic characteristics of the device under test 6, and the like. Further, COS [2 · (θ−π / 4)] is a cosine function,
θ is the angle between the straight line connecting one open end 5a and the other open end 5b of the detection yoke 5 and the X-axis.

【0011】さらに、透磁率の差(μX −μY )は応力
の差(σX −σY )に比例するため、(3)式は下記の
(4)式に書き換え可能である。 V=M・(σX −σY )・COS[ 2・(θ−π/4)] …(4) ここで、Mは励磁条件やコイルの条件、被測定物6の磁
気的特性などによって定まる値である。
Further, since the difference in magnetic permeability (μ XY ) is proportional to the difference in stress (σ XY ), the equation (3) can be rewritten as the following equation (4). V = M · (σ X −σ Y ) · COS [2 · (θ−π / 4)] (4) Here, M is determined by excitation conditions, coil conditions, magnetic characteristics of the DUT 6, and the like. It is a value determined.

【0012】したがって、電圧Vを測定し、(4)式を
用いることにより、被測定物6に作用している応力の差
を求めることができる。また、ここでは応力がX方向に
作用している場合を示しているので、この応力差から応
力を求めることができる。
Therefore, by measuring the voltage V and using the equation (4), the difference between the stresses acting on the object 6 can be determined. Since the case where the stress acts in the X direction is shown here, the stress can be obtained from this stress difference.

【0013】図15は、被測定物6の応力と磁歪センサ
1の出力Vとの関係を示す図である。この図15に示さ
れているように、応力と磁歪センサの出力Vは、所定の
線形範囲T1 ではほぼ線形関係を有する。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the stress of the DUT 6 and the output V of the magnetostrictive sensor 1. As shown in this FIG. 15, the output V of the stress and the magnetostriction sensor has an approximately linear relationship in a predetermined linear range T 1.

【0014】したがって、(4)式の係数M(以下、
「磁歪感度」という)は、所定の線形範囲T1 では定数
として定義可能である。ゆえに、この所定の線形範囲T
1 における磁歪感度Mは、例えば最小二乗近似などの統
計的手法によって図15の特性を直線に回帰させること
で定義することができる。
Accordingly, the coefficient M of the equation (4)
Referred to as "magnetostrictive sensitivity") can be defined as a predetermined in the linear range T 1 constant. Therefore, this predetermined linear range T
The magnetostriction sensitivity M in 1 can be defined by regressing the characteristics of FIG. 15 on a straight line by a statistical method such as least squares approximation.

【0015】しかしながら、この磁歪感度Mは、磁歪セ
ンサ1と被測定物6との距離(以下、「リフトオフ」と
いう)に影響を受けて変化する。一般的に、被測定物6
である鋼構造物や機械部品などには防食のために塗装等
が施されているが、この塗装の厚さは厳密ではなく、ば
らつきを有する。
However, the magnetostrictive sensitivity M changes depending on the distance between the magnetostrictive sensor 1 and the object 6 (hereinafter referred to as "lift-off"). Generally, the DUT 6
The steel structures and mechanical parts are coated with a coating or the like for corrosion protection, but the thickness of the coating is not strict and varies.

【0016】このため、測定時のリフトオフを厳密に規
定することは困難である。また、たとえこのような防食
対策が施されていない場合であっても、測定を自動化、
高速化して非接触測定を行う場合等には、リフトオフを
厳密に規定することが困難である。
For this reason, it is difficult to strictly define the lift-off at the time of measurement. In addition, even if such anticorrosion measures are not taken, measurement is automated,
When non-contact measurement is performed at high speed, it is difficult to strictly define the lift-off.

【0017】このようなリフトオフによる影響を防ぐた
めに、磁歪センサ1と被測定物6によるリフトオフを検
出して利用する方法が、特開平9−257598号公報
に開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-257598 discloses a method of detecting and using a lift-off by the magnetostrictive sensor 1 and the object 6 to prevent the influence of the lift-off.

【0018】この応力測定方法においては、まず、図1
6に示すようなリフトオフとパラメータAの関係が求め
られる。ここで、図16(a)は、リフトオフに対する
リフトオフ電圧VL の変化の状態を示す概念図である。
In this stress measuring method, first, FIG.
The relationship between the lift-off and the parameter A as shown in FIG. Here, FIG. 16A is a conceptual diagram showing a state of change of the lift-off voltage VL with respect to the lift-off.

【0019】また、図16(b)は、被測定物6として
SM490を適用した場合の具体例を示す図である。次
に、この応力測定方法では、図17に示すようなリフト
オフと磁歪感度Mの関係が求められる。
FIG. 16B is a diagram showing a specific example in a case where SM490 is applied as the DUT 6. Next, in this stress measurement method, the relationship between lift-off and magnetostriction sensitivity M as shown in FIG. 17 is obtained.

【0020】そして、求められた図16と図17とか
ら、図18に示すパラメータAと磁歪感度Mの関係が求
められる。ゆえに、被測定物6に作用している応力の測
定時には、まずパラメータAが測定される。
Then, the relationship between the parameter A and the magnetostriction sensitivity M shown in FIG. 18 is obtained from the obtained FIG. 16 and FIG. Therefore, when measuring the stress acting on the DUT 6, the parameter A is measured first.

【0021】次に、この測定されたパラメータAと先で
求めた図18とを用いて、リフトオフによる影響が補正
された磁歪感度Mが求められる。そして、測定された磁
歪センサ出力V及び磁歪感度Mが(4)式に代入され、
応力が求められる。
Next, using the measured parameter A and FIG. 18 obtained above, the magnetostriction sensitivity M in which the influence of the lift-off is corrected is obtained. Then, the measured magnetostrictive sensor output V and magnetostrictive sensitivity M are substituted into equation (4),
Stress is required.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の応力測定方法では、例えば図15のよう
に、応力により発生する磁歪センサの出力特性を線形と
して扱っていることから、被測定物6の応力状態が大き
い場合又は小さい場合の磁歪センサ1の出力特性が非線
形な範囲T2 、T3 では、実際の磁歪感度に比べて評価
に用いる磁歪感度が大きくなり、応力が結果的に小さく
求められることになる。
However, in the above-described conventional stress measurement method, the output characteristic of the magnetostrictive sensor generated by the stress is treated as linear as shown in FIG. In the case where the output characteristics of the magnetostrictive sensor 1 are nonlinear in the non-linear ranges T 2 and T 3 in the case where the stress state 6 is large or small, the magnetostrictive sensitivity used for the evaluation is larger than the actual magnetostrictive sensitivity, and the stress is consequently smaller. Will be required.

【0023】これでは、構造物や機械部品に実際に作用
している応力が危険なレベルであっても、測定した応力
が危険レベルに到達していないと判断される場合が発生
する。すなわち、構造物や機械部品に作用している応力
をその破壊に対する安全性の観点で評価する場合に危険
側の結果となってしまう。
In this case, even if the stress actually acting on the structure or the mechanical component is at a dangerous level, it may be determined that the measured stress does not reach the dangerous level. That is, when the stress acting on the structure or the mechanical component is evaluated from the viewpoint of safety against destruction, a dangerous result is obtained.

【0024】このような問題の対策として、例えば、図
15に示すような応力に対する磁歪センサ1の出力特性
を近似する際に、その非線形性を考慮して高次の多項式
に近似することが考えられる。
As a countermeasure against such a problem, for example, when approximating the output characteristics of the magnetostrictive sensor 1 with respect to stress as shown in FIG. 15, it is considered to approximate to a higher-order polynomial in consideration of its nonlinearity. Can be

【0025】しかし、この場合には、前述したリフトオ
フに対する補正の数学的処理が非常に複雑になり、実用
上困難となる。本発明は、以上のような実状に鑑みてな
されたもので、応力に対する磁歪センサの起電力の非線
形性を考慮し、またリフトオフに対する磁歪センサの出
力特性の補正を実現する応力測定方法を提供することを
目的とする。
However, in this case, the mathematical processing of the correction for the lift-off described above becomes very complicated and practically difficult. The present invention has been made in view of the above situation, and provides a stress measurement method that considers the non-linearity of the electromotive force of a magnetostrictive sensor with respect to stress and that corrects output characteristics of the magnetostrictive sensor with respect to lift-off. The purpose is to:

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために以下のような手段を講じた。本発明は、励
磁用コイルを巻いたコの字型のヨークと検出用コイルを
巻いたコの字型のヨークを、互いにヨーク鞍部の中央部
で直交するように配置してなる磁歪センサを用いて被測
定物に作用している応力を測定する方法に関するもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures. The present invention uses a magnetostrictive sensor in which a U-shaped yoke wound with an exciting coil and a U-shaped yoke wound with a detection coil are arranged so as to be orthogonal to each other at the center of the yoke saddle. And a method for measuring a stress acting on an object to be measured.

【0027】この発明を具体的に説明すると、まず両コ
の字型ヨークの開口端側を被測定物に接近させる。次
に、励磁用コイルに交流電流を流して磁歪センサを回転
させる。これにより検出用コイルに誘起される起電力の
出力波形を下記の(1)式であらわし、各パラメータ
A、B、Cの値であるAs 、Bs 、Cs を求める。次
に、パラメータ値As と、パラメータAと無次元化に利
用する値との関係を示す関数とを用いて、パラメータ値
s を無次元化する。そして、無次元化されたパラメー
タ値Bs と、応力と無次元化された磁歪センサの起電力
との関係を示す関数とに基づいて、被測定物に作用して
いる応力を測定する。
The present invention will be described in detail. First, the open ends of the two U-shaped yokes are brought closer to the object to be measured. Next, an alternating current is passed through the exciting coil to rotate the magnetostrictive sensor. Thus, the output waveform of the electromotive force induced in the detection coil is expressed by the following equation (1), and the values A s , B s , and C s of the parameters A, B, and C are obtained. Then, by using the function indicating the parameter values A s, the relationship between the value to be used for dimensionless and parameter A, the dimensionless parameter value B s. Then, a dimensionless parameter value B s, based on the function representing the relationship between the stress and the electromotive force of the dimensionless magnetostrictive sensor to measure the stress applied to the DUT.

【0028】 V=A+B・COS[ 2・(θ−C)] …(1) V:磁歪センサに誘起される交流起電力の整流値 θ:両コの字型ヨークの開口端を結んだ直線がなす角度
の二等分線と、被測定物の基準軸とのなす角度 A、B、C:パラメータ ここで、上記において利用される関数は、予め較正試験
の結果に基づいて設定されている。本発明において利用
される関数は、予め較正試験の結果に基づいて設定され
ている。
V = A + B · COS [2 (θ−C)] (1) V: rectified value of AC electromotive force induced by the magnetostrictive sensor θ: straight line connecting the open ends of both U-shaped yokes A, B, and C: parameters formed by the bisector of the angle formed by the reference axis of the device under test and the reference axis of the device under test Here, the function used in the above is set in advance based on the result of a calibration test. . The function used in the present invention is set in advance based on the result of a calibration test.

【0029】この上記の方法で応力を測定することで、
任意のリフトオフに対して磁歪センサの非線形性の特性
の影響を受けることなく、簡易にかつ精度よく応力を測
定することができる。
By measuring the stress by the above method,
The stress can be easily and accurately measured without being affected by the non-linear characteristic of the magnetostrictive sensor for an arbitrary lift-off.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る応
力測定方法では、予め較正試験を実行してデータを収集
し、このデータを解析して応力測定に必要な近似関数
φ、ρを特定する関数特定処理を実行しておく。そし
て、この近似関数φ、ρを用いて被測定物に作用してい
る応力を測定する応力測定処理を実行する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the stress measurement method according to the present embodiment, a calibration test is performed in advance to collect data, the data is analyzed, and a function specifying process for specifying approximate functions φ and ρ required for stress measurement is performed. . Then, a stress measurement process for measuring the stress acting on the object to be measured is performed using the approximate functions φ and ρ.

【0031】なお、以下において、先に述べた図14乃
至図18と同一のものに対しては、同一の符号を付して
その説明を省略する。まず、関数特定処理について説明
する。
In the following, the same components as those in FIGS. 14 to 18 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. First, the function specifying process will be described.

【0032】図1は、この関数特定処理の流れを示すフ
ローチャートである。この処理では、まず、被測定物と
同種あるいは同規格の材料から製造された較正試験片が
準備される(s1)。
FIG. 1 is a flowchart showing the flow of the function specifying process. In this process, first, a calibration test piece manufactured from a material of the same type or the same standard as the measured object is prepared (s1).

【0033】図2は、この較正試験片の一例を示す上面
図である。この較正試験片9には、試験時の負荷応力を
検出可能とするためのひずみゲージ10a、10bが取
り付けられている。また、磁歪センサ1の設置位置11
が指定されている。さらに、ここでは較正試験片9の長
手方向をX方向、幅方向をY方向とし、このX方向とな
す角度がθとされる。
FIG. 2 is a top view showing an example of the calibration test piece. The calibration test piece 9 is provided with strain gauges 10a and 10b for detecting a load stress during the test. Also, the installation position 11 of the magnetostrictive sensor 1
Is specified. Further, here, the longitudinal direction of the calibration test piece 9 is the X direction, the width direction is the Y direction, and an angle between the X direction and the X direction is θ.

【0034】次に、関数特定処理においては、この較正
試験片9が荷重負荷装置にセットされる(s2)。この
荷重負荷装置は、較正試験片9に応力となる荷重を負荷
させる装置である。この荷重負荷装置としては、例えば
較正試験片9に引っ張り応力及び圧縮応力の双方を負荷
可能な4点曲げ載荷試験装置が用いられる。
Next, in the function specifying process, the calibration test piece 9 is set in the load applying device (s2). This load application device is a device that applies a load that becomes a stress to the calibration test piece 9. As this load applying device, for example, a four-point bending test device capable of applying both tensile stress and compressive stress to the calibration test piece 9 is used.

【0035】次に、磁歪センサ1が較正試験片9のセン
サ設置位置11上に任意のリフトオフを有する状態で配
置される(s3)。このように磁歪センサ1を較正試験
片9から浮かせてリフトオフを確保することで、磁歪セ
ンサ1の軸を回転軸とし、この回転軸を較正試験片9の
法線とほぼ平行に回転可能となる。
Next, the magnetostrictive sensor 1 is arranged on the sensor installation position 11 of the calibration test piece 9 with an arbitrary lift-off (s3). In this way, by lifting the magnetostrictive sensor 1 from the calibration test piece 9 and ensuring lift-off, the axis of the magnetostrictive sensor 1 is used as a rotation axis, and this rotation axis can be rotated substantially parallel to the normal line of the calibration test piece 9. .

【0036】次に、荷重負荷装置によって較正試験片9
に任意の応力がX方向に負荷される(s4)。次に、磁
歪センサ1の軸を回転軸とし、当該回転軸が較正試験片
9の法線と平行になるように、磁歪センサ1を回転機構
によって回転させる(s5)。
Next, the calibration test piece 9 is
Is applied in the X direction (s4). Next, the axis of the magnetostrictive sensor 1 is set as the rotation axis, and the magnetostriction sensor 1 is rotated by the rotation mechanism so that the rotation axis is parallel to the normal line of the calibration test piece 9 (s5).

【0037】図3は、磁歪センサ1を回転させる回転機
構を示す概念図である。この回転機構12のハウジング
13内には、ピニオンギア14とリングギア15を介し
て、磁歪センサ1が回転可能に設けられている。また、
このハウジング13内には、エンコーダを備えたDCサ
ーボモータ16が設けられている。Cリング17はDC
サーボモータ16による磁歪センサ1の回転位置を保つ
作用を有する。ボールベアリング18はDCサーボモー
タ16による磁歪センサ1の回転を円滑に行う作用を有
する。さらに、リングスペーサ19は、磁歪センサ1と
較正試験片9又は被測定物との間に配置されるものであ
り、ある程度のリフトオフを確保する作用を有する。こ
のようにリングスペーサ19によってリフトオフを確保
することで、リフトオフが非常に小さくなった場合に発
生する磁歪センサ1の起電力の飽和を防止することが可
能となる。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a rotation mechanism for rotating the magnetostrictive sensor 1. The magnetostrictive sensor 1 is rotatably provided in a housing 13 of the rotation mechanism 12 via a pinion gear 14 and a ring gear 15. Also,
In the housing 13, a DC servo motor 16 having an encoder is provided. C ring 17 is DC
It has the function of maintaining the rotational position of the magnetostrictive sensor 1 by the servo motor 16. The ball bearing 18 has an operation of smoothly rotating the magnetostrictive sensor 1 by the DC servo motor 16. Further, the ring spacer 19 is arranged between the magnetostrictive sensor 1 and the calibration test piece 9 or the object to be measured, and has a function of securing a certain degree of lift-off. By ensuring the lift-off by the ring spacer 19 in this way, it is possible to prevent the electromotive force of the magnetostrictive sensor 1 from being saturated when the lift-off becomes extremely small.

【0038】次に、関数特定処理においては、回転角θ
毎に磁歪センサ1の検出用コイル4に誘起される磁歪セ
ンサ1の起電力の出力値Vが測定される(s6)。図4
は、回転角θに対する磁歪センサ出力Vの変化を示す図
である。
Next, in the function specifying process, the rotation angle θ
Each time, the output value V of the electromotive force of the magnetostrictive sensor 1 induced in the detection coil 4 of the magnetostrictive sensor 1 is measured (s6). FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a change in magnetostrictive sensor output V with respect to rotation angle θ.

【0039】この図4に示すように、磁歪センサ1を回
転させて検出した起電力Vの変化は(1)式と同様のも
のとなる。 V=A+B・COS[ 2・(θ−C)] …(1) ここで、Vは検出コイル4に誘起される交流起電力の整
数値であり、θは両ヨークの開口端を結んだ直線がなす
角度の二等分線が、較正試験片9の基準方向となす角度
である。また、COS[ 2・(θ−C)] は余弦関数で
ある。さらに、A、B、Cはパラメータである。
As shown in FIG. 4, the change of the electromotive force V detected by rotating the magnetostrictive sensor 1 is similar to that of the equation (1). V = A + B · COS [2 · (θ−C)] (1) where V is an integer value of the AC electromotive force induced in the detection coil 4, and θ is a straight line connecting the open ends of both yokes. The bisector of the angle formed is the angle formed by the reference direction of the calibration test piece 9. Further, COS [2 · (θ−C)] is a cosine function. A, B, and C are parameters.

【0040】したがって、関数特定処理においては、回
転角θに対する磁歪センサ出力Vの変化が(1)式によ
って近似される(s7)。ここで、近似により定められ
たパラメータBは、較正試験片9に作用されている主応
力差に相当する電圧値、すなわち主応力相当電圧値であ
る。また、パラメータB、Cから、較正試験片9に作用
されている応力の主方向を特定可能である。
Therefore, in the function specifying process, the change of the magnetostrictive sensor output V with respect to the rotation angle θ is approximated by the equation (1) (s7). Here, the parameter B determined by approximation is a voltage value corresponding to the main stress difference applied to the calibration test piece 9, that is, a main stress equivalent voltage value. Further, the main direction of the stress applied to the calibration test piece 9 can be specified from the parameters B and C.

【0041】定められたパラメータA、B、Cは、現状
のリフトオフ及び応力と関係付けされて保持される。次
に、このパラメータB、Cを用いて、下記の(5)式に
より、応力の主方向(ここではX方向)における磁歪セ
ンサ出力Va が求められる(s8)。すなわち、このV
aは、磁歪センサ出力Vの主応力方向成分である。
The determined parameters A, B, and C are held in relation to the current lift-off and stress. Next, the parameter B, and using the C, (5) below, the magnetostrictive sensor output V a is obtained in the (X-direction in this case) the main direction of stress (s8). That is, this V
a is the main stress direction component of the magnetostrictive sensor output V.

【0042】Va =B・COS(2C) …(5) また、(5)式を適用することで、主応力差相当電圧を
示すパラメータBに符号がもたされることにもなってい
る。
V a = B · COS (2C) (5) By applying the equation (5), a sign is given to the parameter B indicating the voltage corresponding to the main stress difference. .

【0043】次に、この起電力Va測定時における較正
試験片9の負荷応力がひずみゲージによって求められる
(s9)。上記のようなパラメータA、B、C、及び磁
歪センサ出力Vの主応力方向成分Va を求める処理は、
較正試験片9に作用させる任意の応力を適当なピッチで
変化させながら順次実行される。これにより、様々な応
力に対する磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va が求
められる(s10)。
Next, the load stress of the calibration test piece 9 at the time of measuring the electromotive force Va is obtained by the strain gauge (s9). The above-mentioned parameters A, B, C, and process for obtaining the principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V is
It is sequentially executed while changing an arbitrary stress applied to the calibration test piece 9 at an appropriate pitch. Thus, the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V is determined for various stresses (s10).

【0044】図5は、応力を変化させた場合における磁
歪センサ出力Vの主応力方向成分Va の変化を示す図で
ある。また、現状のリフトオフにおいて、十分な数の応
力に対して磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va を測
定した場合には、現状のリフトオフを他の状態に変化さ
せる(s11)。
FIG. 5 is a diagram showing a change in the main stress direction component Va of the magnetostrictive sensor output V when the stress is changed. Further, in the lift-off of the current, when measuring a principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for a sufficient number of stress changes the lift-off of the current to another state (s11).

【0045】そして、変化後の新規のリフトオフに対す
るパラメータA、B、Cが上記の処理と同様に応力を変
化させながら測定され、これにより各リフトオフにおけ
る磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va と負荷応力の
関係が求められる(s12)。
[0045] Then, the parameter A for the new lift-off after the change, B, C are measured while changing the stress in the same manner as the above processing, thereby the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for each lift The relationship of the applied stress is determined (s12).

【0046】図6は、種々のリフトオフにおける磁歪セ
ンサ出力Vの主応力方向成分Va と負荷応力の関係を示
す図である。ここで、図6(a)は、3種のリフトオフ
1 〜L3 において、応力を変化させた場合の磁歪セン
サ出力の主応力方向成分Va の変化(リフトオフ毎の較
正曲線)を示した概念図である。
[0046] Figure 6 is a diagram showing the relationship between the main stress direction component V a and the load stress of the magnetostrictive sensor output V at various lift-off. Here, FIG. 6 (a), the three lift L 1 ~L 3, shows changes in the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output in the case of changing stresses (calibration curve for each lift) It is a conceptual diagram.

【0047】また、図6(b)は、較正試験片9として
厚さ20mmのSM490を用いた場合の具体的変化を
示している。この図6(b)では、リフトオフが1.0
mm、1.5mm、2.0mmの場合を例示している。
FIG. 6B shows a specific change when SM490 having a thickness of 20 mm is used as the calibration test piece 9. In FIG. 6B, the lift-off is 1.0
mm, 1.5 mm, and 2.0 mm.

【0048】通常、磁歪効果の逆効果を考慮すると、較
正試験片9に作用している応力がゼロの場合には、磁歪
センサ1を回転させて得られる起電力Vの出力波形の振
幅Bもゼロになるため、この起電力Vの主応力方向成分
a はゼロとなると考えられる。
Normally, considering the adverse effect of the magnetostriction effect, when the stress acting on the calibration test piece 9 is zero, the amplitude B of the output waveform of the electromotive force V obtained by rotating the magnetostrictive sensor 1 is also obtained. to become zero, the main stress direction component V a of the electromotive force V is considered to be zero.

【0049】しかしながら、図6では、負荷応力が+Δ
Xのときに、磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va
ゼロとなっている。すなわち、この図6より、較正試験
片9の残留応力は−ΔXとなることが分かる。
However, in FIG. 6, the applied stress is + Δ
When the X, the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V is zero. That is, FIG. 6 shows that the residual stress of the calibration test piece 9 is -ΔX.

【0050】したがって、この関数特定処理において
は、磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va と応力(=
σX −σY )の特性(較正曲線)を残留応力の分だけ応
力の負方向にシフトさせることで、絶対的な応力(絶対
応力)に対する磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va
の特性が求められる(s13)。
[0050] Thus, in this function a particular process, the main stress direction component V a and the stress of the magnetostrictive sensor output V (=
sigma X - [sigma] Y) of characteristics (calibration curve) by shifting in the negative direction of the amount corresponding stress residual stress, the principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for the absolute stress (absolute stress)
Is required (s13).

【0051】図7は、磁歪センサ出力Vの主応力方向成
分Va と絶対応力との関係を示す図であり、3種のリフ
トオフL1 〜L3 に関して示している。ここで、図8を
用いて、磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va と、絶
対応力の特性を説明する。なお、この図8では、説明を
簡略化させるために1つのリフトオフL1 における場合
の特性のみを例示している。
[0051] Figure 7 is a diagram showing the relationship between the main stress direction component V a and the absolute stress of the magnetostrictive sensor output V, are shown for the three lift L 1 ~L 3. Here, with reference to FIG. 8, the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V, and the characteristics of the absolute stress will be described. In FIG. 8 illustrates only characteristic of the case in the one lift-off L 1 in order to simplify the description.

【0052】この図8中の応力σmax には、例えば被測
定物の材料の降伏応力や設計許容応力のような実在する
応力のレベルが用いられる。絶対応力に対する磁歪セン
サ出力Vの主応力方向成分Va の特性は、磁歪センサ1
の動作原理により、原点において点対称となる。すなわ
ち、絶対応力の絶対値が等しく符号が異なる場合には、
磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va も絶対値が等し
く符号が異なる関係を有する。例えば、絶対応力σmax
に対する磁歪センサ出力の主応力方向成分Va がVmax
となる場合には、絶対応力−σmax に対する磁歪センサ
出力Vの主応力方向成分Va は−Vmax となる。
As the stress σ max in FIG. 8, an existing stress level such as a yield stress or a design allowable stress of the material to be measured is used. Characteristics of the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for the absolute stress, magnetostrictive sensors 1
Is symmetrical about the origin at the point of origin. That is, when the absolute values of the absolute stresses are equal and the signs are different,
The main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V also has an absolute value equal signs are different relations. For example, the absolute stress σ max
The main stress direction component V a magnetostrictive sensor output with respect to the V max
When a is a principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for the absolute stress - [sigma] max becomes -V max.

【0053】同様に、絶対応力σ1 〜σ3 における磁歪
センサ出力Vの主応力方向成分VがV 〜V3 の場
合には、絶対応力−σ1 〜−σ3 における磁歪センサ出
力Vの主応力方向成分Va は、−V1 〜−V3 となる。
[0053] Similarly, if the principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V in an absolute stress σ 13 is V 1 ~V 3 is magnetostrictive sensor output V in an absolute stress -σ 13 the main stress direction component V a of becomes -V 1 ~-V 3.

【0054】次に、この関数特定処理においては、絶対
応力に対する磁歪センサ出力Vの主応力方向成分Va
特性が、Vmax によって無次元化(正規化)される(s
14)。
Next, in the function specifying process characteristics of the main stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for the absolute stress is dimensionless (normalized) by the V max (s
14).

【0055】図9は、絶対応力に対する無次元化された
磁歪センサ出力Pの特性を示す図である。この図9中に
おけるPmax 、P3 〜P1 、−P1 〜−P3 、−Pmax
は、先の図8に示す磁歪センサ出力Vの主応力方向成分
max 、V3 〜V1 、−V1 〜−V3 、−Vmax を無次
元化した値であり、以下の(6)〜(13)式から求ま
る。
FIG. 9 is a graph showing the characteristic of the dimensionless magnetostrictive sensor output P with respect to the absolute stress. P max in the FIG. 9, P 3 ~P 1, -P 1 ~P 3, -P max
Is a dimensionless value of the main stress direction components V max , V 3 to V 1 , −V 1 to −V 3 , and −V max of the magnetostrictive sensor output V shown in FIG. ) To (13).

【0056】Pmax =Vmax /Vmax …(6) P3 =V3 /Vmax …(7) P2 =V2 /Vmax …(8) P1 =V1 /Vmax …(9) −P1 =(−V1 )/Vmax …(10) −P2 =(−V2 )/Vmax …(11) −P3 =(−V3 )/Vmax …(12) −Pmax =(−Vmax )/Vmax …(13) この図9で示す無次元化された磁歪センサ出力Pの特性
は、図8の場合と異なり、磁歪センサ1のリフトオフに
関係なく一義的に定義される。
P max = V max / V max (6) P 3 = V 3 / V max (7) P 2 = V 2 / V max (8) P 1 = V 1 / V max (9) ) -P 1 = (- V 1 ) / V max ... (10) -P 2 = (- V 2) / V max ... (11) -P 3 = (- V 3) / V max ... (12) - P max = (− V max ) / V max (13) Unlike the case of FIG. 8, the characteristic of the dimensionless magnetostrictive sensor output P shown in FIG. 9 is unique regardless of the lift-off of the magnetostrictive sensor 1. Is defined as

【0057】次に、この無次元化された磁歪センサ出力
Pと絶対応力との関係を示す図9のx軸、y軸が入れ替
えられて、図10が得られる(s15)。ここで、この
図10(a)は、無次元化された磁歪センサ出力Pをx
軸とし、絶対応力をy軸とした概念図である。
Next, the x-axis and y-axis in FIG. 9 showing the relationship between the dimensionless magnetostrictive sensor output P and the absolute stress are exchanged, and FIG. 10 is obtained (s15). Here, FIG. 10A shows that the dimensionless magnetostrictive sensor output P is x
It is a conceptual diagram which made an axis | shaft an absolute stress and made a y-axis.

【0058】一方、図10(b)は、較正試験片9とし
て厚さ20mmのSM490を用いた場合の具体的変化
を示している。すなわち、この図10(b)は、図6
(b)の特性(リフトオフが1.0mm、1.5mm、
2.0mmの場合)をシフトし、無次元化し、x軸及び
y軸を入れ替えたものである。
On the other hand, FIG. 10B shows a specific change when the SM490 having a thickness of 20 mm is used as the calibration test piece 9. That is, FIG.
Characteristics of (b) (lift-off is 1.0 mm, 1.5 mm,
(In the case of 2.0 mm), is made dimensionless, and the x-axis and the y-axis are interchanged.

【0059】次に、この図10に示す無次元化された磁
歪センサ出力Pと絶対応力の関係を高次の多項式によっ
て近似し、近似関数φが定義される(s16)。以上の
ような処理により、無次元化された磁歪センサ出力Pか
ら応力を求める近似関数φが求められる。
Next, the relationship between the dimensionless magnetostrictive sensor output P and the absolute stress shown in FIG. 10 is approximated by a higher-order polynomial, and an approximate function φ is defined (s16). By the above processing, the approximate function φ for obtaining the stress from the dimensionless magnetostrictive sensor output P is obtained.

【0060】続いて、近似関数ρを求めるための処理で
は、先に示した図7の絶対応力に対する磁歪センサ出力
Vの主応力方向成分Va の特性と、図8のおいて説明し
たσmax とから、リフトオフ毎のVmax が求められる
(s17)。
[0060] Subsequently, in the processing for obtaining an approximate function ρ is a characteristic of the principal stress direction component V a magnetostrictive sensor output V for the absolute stress of FIG. 7 indicated above and describes the contact of FIG. 8 sigma max from a, V max of each lift-off is determined (s17).

【0061】図11は、このリフトオフ毎のVmax の状
態を示す概念図である。また、先で求められたパラメー
タAとリフトオフ毎のVmax の関係が求められる(s1
8)。
[0061] Figure 11 is a conceptual diagram showing a state of the V max for each lift-off. The relationship between V max for each parameter A and a lift-off determined by the previously determined (s1
8).

【0062】図12は、このパラメータAとリフトオフ
毎のVmax の絶対値との関係を示す図である。ここで、
図12(a)は、概念図を示しており、図12(b)
は、較正試験片9として厚さ20mmのSM490を用
いた場合の具体例を示している。
[0062] Figure 12 is a diagram showing a relationship between the absolute value of this parameter A and lift-off for each of the V max. here,
FIG. 12A shows a conceptual diagram, and FIG.
Shows a specific example in a case where SM490 having a thickness of 20 mm is used as the calibration test piece 9.

【0063】次に、この図12に示すリフトオフ電圧に
対するVmax の絶対値の特性が適当な式によって近似さ
れ、これにより近似関数ρが定義される(s20)。こ
の近似関数ρを用いると、任意のリフトオフにおけるV
max を推定することが可能となる。
Next, the characteristic of the absolute value of V max with respect to the lift-off voltage shown in FIG. 12 is approximated by an appropriate equation, and an approximate function ρ is defined (s20). Using this approximation function ρ, V at any lift-off
It is possible to estimate max.

【0064】そして、得られた近似関数φ、ρは、磁歪
センサ1の出力特性としてデータベース化される(s2
1)。以上のように、関数特定処理においては、パラメ
ータAから無次元化に用いるための値Vmax を求めるた
めの近似関数ρ、及び無次元化された磁歪センサ出力か
ら応力を求めるための近似関数φが求められる。
Then, the obtained approximation functions φ and ρ are stored in a database as output characteristics of the magnetostrictive sensor 1 (s2
1). As described above, in the function specifying process, the approximation function ρ for obtaining the value V max to be used for non-dimensionalization from the parameter A and the approximation function φ for obtaining stress from the non-dimensionalized magnetostrictive sensor output are used. Is required.

【0065】次に、この近似関数ρ及び近似関数φを用
いて、実際に被測定物の応力を求める応力測定処理につ
いて説明する。図13は、この応力測定処理の流れを示
すフローチャートである。
Next, a description will be given of a stress measurement process for actually obtaining the stress of the object to be measured by using the approximate function ρ and the approximate function φ. FIG. 13 is a flowchart showing the flow of the stress measurement process.

【0066】まず、被測定物の任意の観測点Sにおい
て、磁歪センサ1が回転され(t1)、この回転により
得られる起電力Vの出力波形が(5)式に近似されてパ
ラメータA、B、Cが求められる(t2)。
First, at an arbitrary observation point S of the object to be measured, the magnetostrictive sensor 1 is rotated (t1), and the output waveform of the electromotive force V obtained by this rotation is approximated by the equation (5), and the parameters A and B are obtained. , C are obtained (t2).

【0067】ここで、この求められたパラメータA、
B、CはそれぞれAs 、Bs 、Cs であるとする。この
とき、下記の(14)式に示すように、パラメータAと
max の関係を示す近似関数ρに、求められたパラメー
タAの値であるAs が代入されて、観測点SにおけるV
max である(Vmaxs が求められる(t3)。
Here, the obtained parameter A,
B, C, respectively A s, B s, and a C s. At this time, as shown in (14) below, parameters A and approximation function indicating the relationship between V max [rho, the value of the determined parameter A A s is substituted, V at the observation point S
is a max (V max) s is required (t3).

【0068】(Vmaxs =ρ(As ) …(14) 次に、下記の(15)式、Bs 、(Vmaxs を用い
て、観測点Sにおける無次元化された磁歪センサ出力P
s が求められる(t4)。
(V max ) s = ρ (A s ) (14) Next, using the following equation (15), B s and (V max ) s , the dimensionless magnetostriction at the observation point S is obtained. Sensor output P
s is obtained (t4).

【0069】Ps =Bs /(Vmaxs …(15) 次に、下記の(16)式に示すように、無次元化された
磁歪センサ出力Pから絶対応力を求める近似関数φに、
求められた磁歪センサPs が代入され、観測点Sの絶対
応力差(σ1 −σ2s が求められ、この応力差により
応力が測定される(t5)。
P s = B s / (V max ) s (15) Next, as shown in the following equation (16), an approximate function φ for obtaining the absolute stress from the dimensionless magnetostrictive sensor output P is obtained. ,
The obtained magnetostrictive sensor P s is substituted, an absolute stress difference (σ 1 −σ 2 ) s at the observation point S is obtained, and a stress is measured based on this stress difference (t5).

【0070】(σ1 −σ2s =φ(Ps )…(16) なお、この絶対応力差(σ1 −σ2s が得られる応力
方向はCs で示される。
1 −σ 2 ) s = φ (P s ) (16) The stress direction in which the absolute stress difference (σ 1 −σ 2 ) s is obtained is indicated by C s .

【0071】したがって、被測定物の主応力方向成分の
応力(σx −σys は、下記の(17)式によって求
められる。 (σx −σys =(σ1 −σ2s ・COS(2Cs )…(17) 以上説明したように、本実施の形態に係る応力測定方法
においては、まず関数特定処理によって、パラメータA
からVmax を求める近似関数ρ、及び無次元化された磁
歪センサ出力Pから応力を求める近似関数φが求められ
る。
Therefore, the stress (σ x −σ y ) s of the component in the main stress direction of the object to be measured can be obtained by the following equation (17). (Σ x −σ y ) s = (σ 1 −σ 2 ) s · COS (2C s ) (17) As described above, in the stress measurement method according to the present embodiment, first, the function identification processing is performed. , Parameter A
V max the determined approximate function [rho, and the approximate function φ for obtaining the dimensionless stress from the magnetostrictive sensor output P has is determined from.

【0072】そして、応力測定処理によって、磁歪セン
サ1を回転させて得られる磁歪センサ出力の特性、パラ
メータA、B、C、及び近似関数φ、ρとから応力が求
められる。
Then, by the stress measurement process, the stress is obtained from the characteristics of the magnetostrictive sensor output obtained by rotating the magnetostrictive sensor 1, the parameters A, B, and C, and the approximate functions φ and ρ.

【0073】この上記の方法を適用すると、任意のリフ
トオフに対して、磁歪センサの起電力出力に発生する非
線形の特性に影響されることなく、簡易にかつ正確に応
力を測定することができる。
When the above method is applied, the stress can be easily and accurately measured for an arbitrary lift-off without being affected by the non-linear characteristic generated in the electromotive force output of the magnetostrictive sensor.

【0074】なお、本実施の形態において、較正試験片
の具体例として用いたSM490は、炭素を0.20重
量%以下、ケイ素を0.55重量%以下、マンガンを
1.60重量%以下、リンを0.035重量%以下、硫
黄を0.035重量%以下含有する鋼材である。
In the present embodiment, SM490 used as a specific example of the calibration test piece has carbon of 0.20% by weight or less, silicon of 0.55% by weight or less, manganese of 1.60% by weight or less, It is a steel material containing 0.035% by weight or less of phosphorus and 0.035% by weight or less of sulfur.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上詳記したように本発明の応力測定方
法においては、磁歪センサを回転させることによって誘
起される起電力の出力波形をあらわすパラメータを測定
し、磁歪センサの出力特性を無次元化して応力を測定す
る。
As described in detail above, in the stress measuring method of the present invention, a parameter representing the output waveform of the electromotive force induced by rotating the magnetostrictive sensor is measured, and the output characteristic of the magnetostrictive sensor is dimensionless. And measure the stress.

【0076】この本発明の応力測定方法を適用すること
により、磁歪センサの出力特性の非線形性や、被測定物
と磁歪センサの間の距離であるリフトオフに影響を受け
ることなく、応力を測定することができる。ゆえに、容
易に、かつ精度よく応力を測定することができる。
By applying the stress measuring method of the present invention, the stress can be measured without being affected by the nonlinearity of the output characteristics of the magnetostrictive sensor and the lift-off which is the distance between the object to be measured and the magnetostrictive sensor. be able to. Therefore, stress can be measured easily and accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る関数特定処理の流れ
を示すフローチャート。
FIG. 1 is a flowchart showing a flow of a function specifying process according to an embodiment of the present invention.

【図2】較正試験片の一例を示す上面図。FIG. 2 is a top view showing an example of a calibration test piece.

【図3】磁歪センサを回転させる回転機構を示す概念
図。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a rotation mechanism for rotating a magnetostrictive sensor.

【図4】回転角θに対する磁歪センサ出力Vの変化を示
す図。
FIG. 4 is a diagram showing a change in a magnetostrictive sensor output V with respect to a rotation angle θ.

【図5】応力と磁歪センサの起電力Vの主応力方向成分
a の関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between stress and a main stress direction component Va of an electromotive force V of a magnetostrictive sensor.

【図6】種々のリフトオフにおける磁歪センサの起電力
Vの主応力方向成分Va と負荷応力の関係を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a main stress direction component Va of an electromotive force V of a magnetostrictive sensor and a load stress at various lift-offs.

【図7】種々のリフトオフにおける磁歪センサの起電力
Vの主応力方向成分Va と絶対応力との関係を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a main stress direction component Va of an electromotive force V of a magnetostrictive sensor and an absolute stress at various lift-offs.

【図8】磁歪センサの起電力Vの主応力方向成分Va
絶対応力との具体的関係を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a specific relationship between a main stress direction component Va of an electromotive force V of a magnetostrictive sensor and an absolute stress.

【図9】絶対応力と無次元化された磁歪センサの起電力
Pとの関係を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an absolute stress and an electromotive force P of a dimensionless magnetostrictive sensor.

【図10】x軸、y軸を入れ替えた絶対応力と無次元化
された磁歪センサの起電力Pとの関係を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an absolute stress obtained by exchanging the x-axis and the y-axis and an electromotive force P of a dimensionless magnetostrictive sensor.

【図11】リフトオフ毎のVmax の状態を示す概念図。FIG. 11 is a conceptual diagram showing a state of V max for each lift-off.

【図12】パラメータAの値とVmax の絶対値との関係
を示す図。
12 is a diagram showing the relationship between the absolute value of the value of the parameter A and V max.

【図13】本発明の実施の形態に係る応力測定処理の流
れを示すフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing a flow of a stress measurement process according to the embodiment of the present invention.

【図14】磁気異方性を利用する応力測定方法における
磁歪センサの配置例を示す斜視図。
FIG. 14 is a perspective view showing an arrangement example of a magnetostrictive sensor in a stress measurement method using magnetic anisotropy.

【図15】被測定物の応力と磁歪センサの出力Vとの関
係を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the stress of an object to be measured and the output V of a magnetostrictive sensor.

【図16】リフトオフとリフトオフ検出用コイルの起電
力VL の関係を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between lift-off and an electromotive force VL of a lift-off detection coil.

【図17】リフトオフと磁歪感度Mの関係を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a relationship between lift-off and magnetostriction sensitivity M.

【図18】リフトオフ検出用コイルの起電力VL と磁歪
感度Mの関係を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between an electromotive force VL of a lift-off detection coil and a magnetostriction sensitivity M.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁歪センサ 2…励磁用コイル 3…励磁用ヨーク 4…検出用コイル 5…検出用ヨーク 6…被測定物 7…交流電源 8…電圧計 9…較正試験片 10a、10b…ひずみゲージ 11…センサ設置位置 12…回転機構 13…ハウジング 14…ピニオンギア 15…リングギア 16…DCサーボモータ 17…Cリング 18…ボールベアリング 19…リングスペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetostrictive sensor 2 ... Exciting coil 3 ... Exciting yoke 4 ... Detection coil 5 ... Detection yoke 6 ... Measurement object 7 ... AC power supply 8 ... Voltmeter 9 ... Calibration test piece 10a, 10b ... Strain gauge 11 ... Sensor installation position 12 ... Rotating mechanism 13 ... Housing 14 ... Pinion gear 15 ... Ring gear 16 ... DC servo motor 17 ... C ring 18 ... Ball bearing 19 ... Ring spacer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 励磁用コイルを巻いたコの字型のヨーク
と検出用コイルを巻いたコの字型のヨークを、互いにヨ
ーク鞍部の中央部で直交するように配置してなる磁歪セ
ンサを用いて被測定物に作用している応力を測定する方
法において、 前記両コの字型ヨークの開口端側を前記被測定物に接近
させ、 前記励磁用コイルに交流電流を流して前記磁歪センサを
回転させ、 前記検出用コイルに誘起される起電力の出力波形を下記
(1)式であらわした場合の各パラメータA、B、Cの
値であるAs 、Bs 、Cs を求め、 前記パラメータ値As と、パラメータAと無次元化に利
用する値との関係を示す関数とを用いて、前記パラメー
タ値Bs を無次元化し、 当該無次元化されたパラメータ値Bs と、応力と無次元
化された磁歪センサの起電力との関係を示す関数とに基
づいて、前記被測定物に作用している応力を測定するこ
とを特徴とする応力測定方法。 V=A+B・COS[ 2・(θ−C)] …(1) V:磁歪センサに誘起される交流起電力の整流値 θ:両コの字型ヨークの開口端を結んだ直線がなす角度
の二等分線と、被測定物の基準軸とのなす角度 A、B、C:パラメータ
1. A magnetostrictive sensor in which a U-shaped yoke wound with an exciting coil and a U-shaped yoke wound with a detection coil are arranged so as to be orthogonal to each other at the center of a yoke saddle. In the method of measuring the stress acting on the object to be measured using the method, the open end sides of the two U-shaped yokes are brought close to the object to be measured, and an AC current is applied to the exciting coil to cause the magnetostrictive sensor to move. Is rotated, and the values of As s , B s , and C s that are the values of the parameters A, B, and C when the output waveform of the electromotive force induced in the detection coil is expressed by the following equation (1) are obtained, and the parameter values a s, by using the function indicating the relationship between the value to be used for parameters a and non-dimensional, the parameter value B s dimensionless, and parameter values B s which is the dimensionless, Relationship between stress and electromotive force of dimensionless magnetostrictive sensor Stress measuring method, characterized in that on the basis of the functions shown, to measure the stress applied to the object to be measured. V = A + B · COS [2 · (θ−C)] (1) V: Rectified value of AC electromotive force induced by the magnetostrictive sensor θ: Angle formed by a straight line connecting the open ends of both U-shaped yokes A, B, C: parameters between the bisector of the above and the reference axis of the DUT
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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