2015 Fiscal Year Research-status Report
高精度な余寿命評価を目指した複合型磁気センサによる非破壊疲労モニタリング法の構築
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26420406
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
岡 茂八郎 大分工業高等専門学校, 情報工学科, 教授 (80107838)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非破壊検査 / 疲労 / 鉄系構造材 / 磁気センサ / 渦電流法 / 交番磁界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，以下の４つの実験を中心に行った。第１は，昨年度末に試作した複合型磁気センサのSUS304を試料とした欠陥検出特性の把握に関する実験である。その結果，試料をSUS304とした場合は，疲労検出が可能な磁気センサであることが分かった。第２は，従来から研究しているパンケーキ型コイルを用いたインダクタンス法の高度化に関する実験である。これは，片振り引張疲労においては，疲労を印加することによって試料の板厚が変化しこれが疲労検出特性に影響を与えることへの対策を確立するための実験である。この実験の成果は，インダクタンス法で板厚の変化を受けない疲労検出法は，励磁周波数を大きくすることであることを確認したことである。第３に，フェライトコアを備えた３連コイル型磁気センサの疲労検出対象を広げる実験である。試料への疲労印加の方法を片振り引張疲労から平面曲げ疲労に変えて実験を行った。この実験では，SUS304を試料とし，平面曲げ疲労を加えた場合でも良く疲労をとらえることができた。この結果は，２８年７月にアメリカで開かれるQNDE( Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation 43th)で発表する予定である。第４に，FG型磁気センサを用いた残留磁化法によって平面曲げ疲労と片振り引張疲労の疲労形態の違いをSUS304を用いて比較し把握する実験である。この実験結果は，２７年９月に神戸で開かれた「The 17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics(ISEM2015 Kobe」で発表し，「The International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, IOS Press」に採録された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記評価の理由は，第１に，複合型磁気センサを試作し，現有の装置を使っての疲労検出特性の基礎的な把握ができたことである。平成27年度は， SUS304を用いた実験を継続し，励磁周波数の限界を把握した。また，磁気センサの構造から欠陥検出特性は疲労分布の変化分に相当した出力となることが予想されるが，実験からもそのことを確認した。実験では，現有の機器では励磁周波数は，1kHz程度にパワーアンプの出力電圧で制限されることが分かった。しかし，複合型磁気センサに関する多くのデータを集めることができた。第２に，昨年度購入したLCRハイテスタを購入することによって高い周波数までのパンケーキ型コイルの周波数―インピーダンス特性を把握することができ，励磁周波数5MHzまでの間で２つの共振周波数を持ち，その前後で欠陥検出特性が変化し高周波で励磁する場合は，共振周波数に注意する必要があることが分かった。さらに， 3MHz程度の高周波励磁による渦電流法による疲労検出法が構築できた。高周波励磁を行うと片振り引張疲労で問題となる板厚の変化の影響を受けない疲労検出が可能になる利点があることが分かった。第３に，３連コイル型磁気センサの疲労検出実験を精密に行うことで，この磁気センサの今後の発展を期待できることが分かった。最後に，片振り引張疲労と平面曲げ疲労の疲労状態の違いをSUS316およびSUS304の試料を用い，FG型磁気センサを用いて把握した結果を，公開できたことである。以上の結果は，今後の複合型磁気センサの改良や３連コイル型磁気センサの新たな展開に用いることのできる有用なデータであると考える。以上，総合して，この研究は，複合型磁気センサ等の開発に関して概ね順調に遂行できていると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は，複合型磁気センサの疲労検出実験においては，シンセサイザとパワーアンプで駆動し，パンケーキ型の検出コイルからの検出信号をロックインアンプを用いて検出した。これである程度満足のいく結果を得ることができたので，システムの変更に伴う時間のロスを避けるために，DAコンバータとパワーアンプを用いた駆動系と，髙安定な差動アンプとADコンバータを用いた検出系に組み直すことは行わなかった。平成28年度は，早めに測定系システムの変更に取り掛かりたいと考えている。平成28年度は，一軸励磁系の複合型磁気センサを用いて，対象試料の材質を軟鋼(SPCC, SPHC, SS400など)を用い磁性体での疲労検出実験を行うことを考えている。その後，追加購入したパワーアンプを使用し励磁系を二軸とし回転磁界励磁とする複合型磁気センサの試作や評価行いたいと考えている。回転磁界複合型磁気センサの場合は，検出系のコイルを現在の試料に垂直方向の磁界の変化を検出するパンケーキ型コイルではなく，Hコイルのような試料に平行な磁界成分を検出する方式が有効である可能性があるためこれも試作したいと考えている。また，今回有用性が認められた３連コイル型磁気センサを用いて各種試料を対象にした疲労検出実験も併せて行いたいと考えている。このような，計画でこの研究を進めたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
平成27年度（平成28年1月）に予定していた海外での学会発表が諸藩の事情で出席できなくなり，これに予定していた経費が未使用となった。そこで，磁気センサの評価に用いる試料を製作するなど多くの部分について有効に活用したが，66,729円ほどを繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度が研究の最終年度であるので，繰越金は，平成28年度の国内発表の回数を増やすことや実験での消耗負品購入などに充てることで有効に使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
