JP2001059836A

JP2001059836A - 渦流探傷方法および装置

Info

Publication number: JP2001059836A
Application number: JP11238865A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Watanabe; 裕之渡邊; Taizo Yano; 泰三矢野
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1999-08-25
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】探傷用コイルと被検査材との離間距離が変化
する場合であっても、欠陥を精度良く検出する。【解決手段】プローブの被検査材との対向面に、被検
査材を磁化して渦電流を発生させる励磁コイル１８およ
び渦電流により誘導電流を発生させる検知コイル２０か
らなる複数の探傷用コイル１６が、所要のパターンで配
設される。複数の探傷用コイル１６は順次切替えられる
ことで、被検査材の表面を走査して所要の領域に亘って
探傷する。励磁コイル１８は、被検査材の表面から対応
する検知コイル２０までの実際の離間距離を測定する。
そして、励磁コイル１８からの距離信号を基に、各検知
コイル２０からの探傷信号を補正した後、その補正信号
を基に欠陥判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、渦流探傷方法お
よび装置に関し、更に詳細には、被検査材の表面と対向
して配設した複数の探傷用コイルを順次切替えることに
より、被検査材の表面を走査して、その表面欠陥を探傷
する渦流探傷方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延により製造された平板材等の長
尺な被検査材の表面に存在する疵や割れ等の欠陥を検出
する手段として、電子走査型の渦流探傷装置が知られて
いる。この渦流探傷装置では、プローブにおける被検査
材の表面と対向する対向面に、励磁コイルと検知コイル
とを積層して構成した複数の探傷用コイルが、所要のパ
ターンで配置されている。各探傷用コイルでは、励磁コ
イルを介して発生させた磁界によって該被検査材の表面
に渦電流を発生させると共に、この渦電流により検知コ
イルに誘導電流を発生させるよう構成されている。被検
査材の表面に欠陥がある場合には、その深さや大きさに
応じて渦電流に変化が生じ、これに対応して変動する誘
導電流に応じた探傷信号を出力することで、該欠陥を検
出するよう構成される。そして、前記構成の渦流探傷装
置による探傷に際しては、複数の探傷用コイルを切替え
て各対応部位の探傷を順次行なうことで、被検査材の表
面を走査して所要領域での欠陥の存在を検出するように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記渦流探傷装置で
は、被検査材とプローブとの離間距離を一定に保持した
状態で、各探傷用コイルから出力される探傷信号に対
し、一定のしきい値を設定し、該しきい値を越える高い
探傷信号が出力された場合に、欠陥があるものと判定す
るよう構成されている。しかしながら、前記被検査材が
反りや歪み等を有している場合は、各探傷用コイルから
被検査材の表面までの離間距離が変化し、これに伴って
探傷信号のレベルも変化するため、一定のしきい値での
欠陥の検出精度が低下する問題がある。すなわち、探傷
用コイルと被検査材との離間距離が大きくなれば、前記
検知コイルでの検出感度が低下するために、欠陥が存在
していても、その探傷信号のレベルがしきい値より低く
なってしまい、その欠陥を見逃してしまうおそれがあ
る。

【０００４】なお、前記しきい値を低く設定すれば、離
間距離が大きくても欠陥の存在を検出することは可能と
なるが、この場合には、離間距離が近い部位において、
検出する必要のない微小な疵やノイズ等を検出してしま
うこととなり、過剰検出となる難点を招く。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、前述した従来の技術に内在
している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、探傷用コイルと被検査材との離
間距離が変化する場合であっても、欠陥を精度良く検出
することができる渦流探傷方法および装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決し、
所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る渦流探
傷方法は、被検査材の表面と対向して、該被検査材を磁
化して渦電流を発生させる励磁コイルおよび渦電流によ
り誘導電流を発生させる検知コイルからなる探傷用コイ
ルを複数備え、この複数の探傷用コイルを順次切替えて
走査することで、前記被検査材の表面に存在する欠陥を
探傷する渦流探傷装置において、前記検知コイルから被
検査材の表面までの離間距離を、該コイルに対応する前
記励磁コイルを用いて測定し、前記各検知コイルから出
力される探傷信号を、対応する励磁コイルから出力され
る距離信号に基づいて補正した後に、欠陥判定を行なう
ことを特徴とする。

【０００７】前述した所期の目的を好適に達成するた
め、本願の別の発明に係る渦流探傷装置は、被検査材の
表面と対向して、該被検査材を磁化して渦電流を発生さ
せる励磁コイルおよび渦電流により誘導電流を発生させ
る検知コイルからなる探傷用コイルを複数備え、この複
数の探傷用コイルを順次切替えて走査することで、前記
被検査材の表面に存在する欠陥を探傷する渦流探傷装置
において、前記励磁コイルに、励磁用周波数の交流また
は距離用周波数の交流を切替え供給する切替え手段と、
前記励磁コイルに励磁用周波数の交流が供給されること
で、対応する検知コイルから出力される探傷信号を、当
該の励磁コイルに距離用周波数の交流が切替え供給され
ることで、該励磁コイルから出力される距離信号に基づ
いて補正する補正手段と、前記補正手段から出力される
補正信号を基に欠陥判定を行なう判定手段とから構成し
たことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る渦流探傷方法
および装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を
参照しながら以下説明する。

【０００９】図１は、実施例に係る渦流探傷装置の制御
ブロックを示し、図２および図３は、実施例に係る渦流
探傷装置の概略構成を示す。図示の渦流探傷装置１０
は、長尺な平板状の被検査材１２のパスラインに近接し
て、該被検査材１２の表面１２ａと対向するプローブ１
４を備える。このプローブ１４における被検査材１２と
の対向面には、図示のパターンで複数(実施例ではｃｈ
０〜ｃｈ１９)の探傷用コイル１６が配設されている。
そして、被検査材１２の表面１２ａに対してプローブ１
４の対向面を、予め設定された設定離間距離Ｍに保持し
たもとで、該被検査材１２の探傷を行なうようになって
いる。

【００１０】前記各ｃｈ(チャンネル)の探傷用コイル１
６は、被検査材１２を磁化して渦電流を発生させる励磁
コイル１８と、この渦電流により誘導電流を発生させる
検知コイル２０とが、プリント基板２２に積層状態でプ
リントされて構成される。そして、これら複数の探傷用
コイル１６が、後述する電子スイッチＳＷ₂,ＳＷ₃,ＳＷ
₄によって、ｃｈ０からｃｈ１９に順次切替えられて、
各対応部位の探傷を順次行なうことで、被検査材１２の
表面を走査して所要領域での欠陥の存在を検出するよう
設定されている。なお励磁コイル１８は、後述するよう
に、被検査材１２の表面１２ａから対応する検知コイル
２０までの実際の離間距離Ｎを測定するべく、該距離Ｎ
に応じた磁気変動に対応する距離信号を出力する距離セ
ンサとしても機能するよう構成される。ちなみに、検知
コイル２０は８の字形に巻回(差動巻き)され、励磁コイ
ル１８は四角形状に巻回されている。

【００１１】図１に示す如く、前記渦流探傷装置１０で
は、励磁用周波数ｆｅの交流を発生させる励磁用電源２
４と、距離用周波数ｆａｇｃの交流を発生させる距離用
電源２６とが切替え手段としての第１電子スイッチＳＷ
₁に接続され、両電源２４,２６を所要の時間間隔で切換
えるよう構成される。この第１電子スイッチＳＷ₁は、
ｃｈ切替え用の第２電子スイッチＳＷ₂に接続され、該
第２電子スイッチＳＷ₂に各励磁コイル１８がバッファ
アンプ２８を介して夫々接続されている。すなわち、第
１電子スイッチＳＷ₁を励磁用電源２４に接続したもと
で、第２電子スイッチＳＷ₂によるｃｈ切替えを所要の
時間間隔で行なうことで、ｃｈ０からｃｈ１９の励磁コ
イル１８に励磁周波数ｆｅの交流が順次供給され、この
ときには各励磁コイル１８を介して発生した磁界によっ
て被検査材１２の表面１２ａに渦電流が発生し、この渦
電流により対応する検知コイル２０に誘導電流が発生す
る。また第１電子スイッチＳＷ₁を距離用電源２６に接
続したもとで、第２電子スイッチＳＷ₂によるｃｈ切替
えを所要の時間間隔で行なうことで、被検査材１２の表
面１２ａから検知コイル２０までの実際の離間距離Ｎを
測定するために用いられる距離用波数ｆａｇｃの交流
が、ｃｈ０からｃｈ１９の励磁コイル１８に順次供給さ
れるようになっている。

【００１２】前記各検知コイル２０は、アンプ３０を介
して夫々第３電子スイッチＳＷ₃に接続され、該スイッ
チＳＷ₃によって探傷信号を取出す検知コイル２０をｃ
ｈ０からｃｈ１９に所要の時間間隔で順次切替えるよう
になっている。そして、前述したように励磁コイル１８
に励磁用周波数ｆｅの交流が供給されているもとで、対
応する検知コイル２０に発生する誘導電流に応じて出力
される探傷信号が、検波器３２およびサンプルホールド
機能付バッファアンプ３４を介して補正手段としての乗
算器３６に入力されるよう構成される。

【００１３】また、前記各励磁コイル１８は第４電子ス
イッチＳＷ₄に接続されており、該スイッチＳＷ₄によっ
て距離信号を取出す励磁コイル１８をｃｈ０からｃｈ１
９に所要の時間間隔で順次切替えるようになっている。
そして、前述したように励磁コイル１８に距離用周波数
ｆａｇｃの交流が供給されているもとで、当該の励磁コ
イル１８から出力された距離信号が、共振用コンデンサ
３８およびＡＣ-ＤＣコンバータ４０を介して前記乗算
器３６に入力されるよう構成される。なお、前記第２電
子スイッチＳＷ₂,第３電子スイッチＳＷ₃および第４電
子スイッチＳＷ₄は、適宜のタイマにより同期して所要
の時間間隔で切替えられると共に、第１電子スイッチＳ
Ｗ₁は、第２〜第４の電子スイッチＳＷ₂〜ＳＷ₄の切替
え時間間隔の約１／２の間隔で、適宜のタイマにより切
替えられるよう設定されている。

【００１４】前記乗算器３６は、各検知コイル２０から
出力された実際の探傷信号を、対応する励磁コイル１８
から出力された距離信号に基づいて補正する。すなわ
ち、前記設定離間距離Ｍに対する実際の離間距離Ｎの差
分に応じて探傷信号が増減され、これによって被検査材
１２の表面１２ａに対して全ての検知コイル２０が同一
の設定離間距離Ｍで探傷したものと見做し得るようする
(図５参照)。また乗算器３６には判定手段４２が接続さ
れ、乗算器３６から出力された補正信号が、該判定手段
４２に入力されるよう構成される。そしてこの判定手段
４２では、前記設定離間距離Ｍを前提とする探傷信号の
レベルに対して欠陥Ｆ₁,Ｆ₂を判定するために予め設定
されたしきい値Ｋと補正信号とを比較し、該補正信号が
しきい値Ｋを越える場合に欠陥Ｆ₁,Ｆ₂の存在を検出す
る欠陥判定を行なうよう構成されている(図５(ｃ)参
照)。

【００１５】

【実施例の作用】次に、前述した実施例に係る渦流探傷
装置の作用につき、渦流探傷方法との関係で説明する。
前述したように、前記被検査材１２の探傷に際し、前記
プローブ１４の探傷用コイル１６が配設される対向面
を、被検査材１２の表面１２ａに対して一定の離間距離
だけ離して対向させる。また、この設定された設定離間
距離Ｍを前提とする探傷信号のレベルに対して欠陥Ｆ₁,
Ｆ₂を判定するためのしきい値Ｋを設定する(図５(ａ)参
照)。なお、被検査材１２には幅方向に歪があり、前記
プローブ１４の対向面に対して前記設定離間距離Ｍで臨
む表面１２ａに第１の欠陥Ｆ₁が存在し、設定離間距離
Ｍよりも離間して臨む表面１２ａに第２の欠陥Ｆ₂が存
在しているものとする(図３参照)。

【００１６】この状態で、パスラインに沿って給送され
る被検査材１２がプローブ１４の配設位置を通過する際
に、前記各探傷用コイル１６が、前記ｃｈ０からｃｈ１
９まで順次切替えられて、対応する部位の探傷を行な
う。すなわち、前記第２、第３および第４電子スイッチ
ＳＷ₂,ＳＷ₃,ＳＷ₄がｃｈ０の励磁コイル１８および検
知コイル２０に切替えられているもとで、前記第１電子
スイッチＳＷ₁が励磁用電源２４に接続されることで、
該電源２４を介してｃｈ０の励磁コイル１８に励磁用周
波数ｆｅの交流が供給される(図４参照)。これにより、
該励磁コイル１８から発生した磁界により被検査材１２
における対応部位の表面１２ａに渦電流が発生し、この
渦電流により検知コイル２０に誘導電流が発生する。そ
して、ｃｈ０の検知コイル２０からは、その誘導電流に
応じた探傷信号が出力され、この信号が第２電子スイッ
チＳＷ₂、検波器３２およびバッファアンプ３４を介し
て乗算器３６に入力される。

【００１７】前記第２、第３および第４電子スイッチＳ
Ｗ₂,ＳＷ₃,ＳＷ₄をｃｈ０に接続したままで、前記第１
電子スイッチＳＷ₁が切替えられて距離用電源２６に接
続され、該電源２６を介してｃｈ０の励磁コイル１８に
距離用周波数ｆａｇｃの交流が供給される(図４参照)。
これにより、励磁コイル１８を介して被検査材１２が磁
化され、励磁コイル１８と共振用コンデンサ３８とで共
振させることにより被検査材１２の表面１２ａから対応
する検知コイル２０までの実際の離間距離Ｎに応じた磁
気変動に対応する距離信号が出力され、この信号が第４
電子スイッチＳＷ₄およびＡＣ-ＤＣコンバータ４０を介
して乗算器３６に入力される。そして、前述した処理
が、各ｃｈ毎に行なわれることで、前記被検査材１２に
おけるプローブ１４が対向する所要領域での探傷が完了
する。

【００１８】前記乗算器３６では、各励磁コイル１８か
らの距離信号に基づき、対応する各検知コイル２０から
の探傷信号を補正し、得られた補正信号が前記判定手段
４２に出力され、該信号を基に欠陥判定が行なわれる。
以下に、乗算器３６による補正および判定手段４２によ
る判定処理を詳細に説明する。

【００１９】すなわち、前記各検知コイル２０から出力
された実際の探傷信号は、例えば図５(ａ)に示すように
現われる。この場合に、被検査材１２の２箇所に欠陥Ｆ
₁,Ｆ ₂が存在しているから、該部位に対応する検知コイ
ル２０から出力された探傷信号のレベルは、他の探傷信
号より高くなっている。そして、検知コイル２０と被検
査材１２の表面１２ａとが設定離間距離Ｍで対向する部
位に存在する第１の欠陥Ｆ₁に対応する探傷信号は、設
定離間距離Ｍを前提として設定された前記しきい値Ｋよ
り高くなり、探傷信号を補正しなくても該第１の欠陥Ｆ
₁が存在していると判定することができる。しかるに、
検知コイル２０と被検査材１２の表面１２ａとが設定離
間距離Ｍより離れて対向している部位に存在する第２の
欠陥Ｆ₂に対応する探傷信号は、その離れている分だけ
検知コイル２０の検出精度が低下することに起因して、
設定離間距離Ｍを前提とするしきい値Ｋを越えるに至ら
ず、この第２の欠陥Ｆ₂は存在していないものとして判
定されてしまう。

【００２０】そこで実施例では、前記励磁コイル１８か
らの距離信号(図５(ｂ))に基づいて、前記乗算器３６
で、設定離間距離Ｍと実際の離間距離Ｎとの差分に応じ
て探傷信号を補正(乗算)する。すなわち、前記第２の欠
陥Ｆ₂に対応する探傷信号は、設定離間距離Ｍと実際の
離間距離Ｎとの差分だけ大きくなる方向に補正されて、
その補正信号は図５(ｃ)に示すように前記しきい値Ｋよ
り高くなる。これにより、前記判定手段４２では、前記
補正信号を基に第２の欠陥Ｆ₂および前記第１の欠陥Ｆ₂
の存在を、同じしきい値Ｋに基づいて判定することがで
きる。

【００２１】なお、検知コイル２０と被検査材１２の表
面１２ａとが設定離間距離Ｍより近くで対向している部
位に、検出の必要のない微小な欠陥が存在していると、
この欠陥に対応する探傷信号が前記しきい値Ｋを越えて
しまうことが考えられる。しかるにこの場合は、実施例
の渦流探傷装置１０では欠陥に対応する探傷信号を、設
定離間距離Ｍと実際の離間距離Ｎとの差分だけ小さくな
る方向に補正して、その補正信号を値Ｋより低くするこ
とができ、過剰検出を防止することができる。

【００２２】このように、実際の探傷信号を距離変動に
応じた距離信号に基づいて補正し、得られた補正信号で
欠陥判定を行なうことで、被検査材１２が反りや歪等を
有している場合であっても、欠陥Ｆ₁,Ｆ₂を見逃すこと
なく確実に検出することができる。従って、表面欠陥Ｆ
₁,Ｆ₂の検出精度を向上することができ、被検査材１２
の品質精度も向上し得る。しかも、しきい値Ｋを過剰に
低く設定する必要はないので、検出する必要のない微小
な疵やノイズ等を検出してしまうことはない。また探傷
用コイル１６を構成する励磁コイル１８を距離センサと
して兼用するよう構成したので、距離測定用のセンサを
別途設ける必要はなく、部品点数や製造コストを上昇さ
せたり、装置が大型化することなく検出精度を向上させ
得るものである。

【００２３】なお、探傷用コイルの配設パターンや配設
数は、実施例に限定されるものでなく、探傷の対象とな
る被検査材の仕様等に応じて適宜に変更可能である。ま
た、実施例では平板状の被検査材における上面側を探傷
する場合で説明したが、被検査材の側面(コバ面)等にも
歪や変形等が存在していることがあり、この側面の探傷
に際しても本願発明の方法および装置を採用することが
できる。更に、実施例では励磁用電源と距離用電源とを
第１電子スイッチで切替えるよう構成したが、同一の電
源に接続して周波数を切替え可能な変換器を、切替え手
段として採用することが可能である。更にまた、乗算器
に代えて、探傷(検知)信号と距離信号を夫々Ａ／Ｄ変換
し、パソコン等により補正することもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る渦流探
傷方法および装置によれば、探傷用コイルを構成する検
知コイルにより実際に探傷した探傷信号を、該コイルと
被検査材との離間距離の変化に応じて補正することで、
常に精度の良い探傷が達成される。すなわち、被検査材
が反りや歪等を有していても、その表面欠陥を精度よく
検出することができ、品質精度を向上し得る。しかも、
検知コイルと被検査材の表面との離間距離を測定する手
段として、探傷用コイルを構成する励磁コイルを用いる
ので、部品点数や製造コストが上昇したり、装置自体が
大型化することなく検出精度の向上を図り得る利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る渦流探傷装置の制
御ブロック図である。

【図２】実施例に係る渦流探傷装置の要部を示す説明図
である。

【図３】実施例に係る渦流探傷装置のプローブと被検査
材との関係を示す概略斜視図である。

【図４】実施例に係る渦流探傷装置の各構成部材からの
出力信号等を示す説明図である。

【図５】実施例に係る探傷用コイルからの探傷信号、励
磁コイルからの距離信号および探傷信号を距離信号によ
り補正した補正信号のグラフ図である。

【符号の説明】

１２被検査材１２ａ表面１６探傷用コイル１８励磁コイル２０検知コイル３６乗算器(補正手段) ４２判定手段ＳＷ₁ 第１電子スイッチ(切替え手段)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査材(12)の表面(12a)と対向して、
該被検査材(12)を磁化して渦電流を発生させる励磁コイ
ル(18)および渦電流により誘導電流を発生させる検知コ
イル(20)からなる探傷用コイル(16)を複数備え、この複
数の探傷用コイル(16)を順次切替えて走査することで、
前記被検査材(12)の表面(12a)に存在する欠陥を探傷す
る渦流探傷装置において、前記検知コイル(20)から被検査材(12)の表面(12a)まで
の離間距離を、該コイル(20)に対応する前記励磁コイル
(18)を用いて測定し、前記各検知コイル(20)から出力される探傷信号を、対応
する励磁コイル(20)から出力される距離信号に基づいて
補正した後に、欠陥判定を行なうことを特徴とする渦流
探傷方法。
【請求項２】被検査材(12)の表面(12a)と対向して、
該被検査材(12)を磁化して渦電流を発生させる励磁コイ
ル(18)および渦電流により誘導電流を発生させる検知コ
イル(20)からなる探傷用コイル(16)を複数備え、この複
数の探傷用コイル(16)を順次切替えて走査することで、
前記被検査材(12)の表面(12a)に存在する欠陥を探傷す
る渦流探傷装置において、前記励磁コイル(18)に、励磁用周波数の交流または距離
用周波数の交流を切替え供給する切替え手段(SW₁)と、前記励磁コイル(18)に励磁用周波数の交流が供給される
ことで、対応する検知コイル(20)から出力される探傷信
号を、当該の励磁コイル(18)に距離用周波数の交流が切
替え供給されることで、該励磁コイル(18)から出力され
る距離信号に基づいて補正する補正手段(36)と、前記補正手段(36)から出力される補正信号を基に欠陥判
定を行なう判定手段(42)とから構成したことを特徴とす
る渦流探傷装置。