電磁計測による材料劣化・微小分布欠陥の新しい評価法

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03805009
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 坂 真澄 東北大学, 工学部, 助教授 (20158918)
• Keywords: 材料劣化 / 電磁計測 / 電磁誘導 / 交流 / 逆問題 / 透磁率 / 電気伝導率 / 材料表面

Research Abstract

交流電位差法による劣化層評価に対して,電磁誘導が大きな影響を及ぼす。すなわち,電位差計測用配線と劣化材のなす閉回路に劣化材より発生する磁束が鎖交するため,配線に誘導起電力が生じ,したがって計測においては試験片表面上の電位差のみならず,誘導起電力をも計測していることになる。この影響を考慮した,丸棒試験片に対する評価法を考案した。
導体中に電流Iが流れているとき,導体表面において計測される電位差Eは,電磁誘導の影響を考慮してE=√<R^2+ω^2(L+M)^2I>表せる。ここにωは角振動数,Rは導体表面における抵抗,Lは導体の内部誘導,Mは導体と配線の相互誘導である。したがって劣化材に対して電位差計測を行い,劣化層を評価するにはMの値を知る必要がある。そこで電磁物性値が既知である参照試験片を用いる。参照試験片について,理論解析からRおよびLを,電位差を計測する実験からEを求めれば,上式をMについて解くことによりMを決定できる。また,Iが流れている導体の周囲に発生する磁束はIのみに依存し,導体の物性値には依存しないため,Mは試験片,配線の形状のみに依存し,試験片の物性値とは無関係である。したがって,劣化材およびそれと同一形状の参照試験片に対して同一形状の配線を用いて計測を行えばMは一定値となる。
こうして得られたMと,劣化層の物性値および厚さを未知量とした劣化材の理論解析から得られるR,Lとを用いて上式から理論電位差E_<th>を計算する。さらに劣化材の実験を行い電位差E_<ex>を計測する。E_<th>とE_<ex>を照合する逆問題解析により,未知量を決定する。