JP2004212141A - Eddy current flaw detector - Google Patents

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JP2004212141A
JP2004212141A JP2002380352A JP2002380352A JP2004212141A JP 2004212141 A JP2004212141 A JP 2004212141A JP 2002380352 A JP2002380352 A JP 2002380352A JP 2002380352 A JP2002380352 A JP 2002380352A JP 2004212141 A JP2004212141 A JP 2004212141A
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Hiroyuki Watanabe
裕之 渡邊
Nobuyuki Takahashi
信幸 高橋
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an eddy current flaw detector which accurately detects the flaw of the surface layer part of a steel material having no magnetism such as a non-magnetic material, or a hot material. <P>SOLUTION: The eddy current flaw detector A is equipped with an exciting part 10, a detection part 20, a first signal processing part 30, a second signal processing part 40, and a differential amplifier 50. The first signal processing part 30 detects the signal related to a first exciting coil 11 in the detection signal detected by the detection part 20 to subject the same to signal processing. The second signal processing part 40 detecs the signal related to a second exciting coil 12 in the detection signal detected by the detection part 20 to subject the same to signal processing so that the intensity of the detected play noise signal j22 coincides with the intensity of a play noise signal j12 processed by the first signal processing part 30. The differential amplifier 50 is constituted so as to subject the flaw detecting pre-signal j1 from the first signal processing part 30, and the flaw detecting pre-signal j2 from the second signal processing part 40, both to subtraction processing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、渦流探傷装置に関する。さらに詳しくは、例えば非磁性材や熱間材など磁性を有しない鋼材の表層部の疵を精度よく検出できる渦流探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、鋼材の表面疵の探傷に相互誘導自己比較方式の渦流探傷が用いられている。この相互誘導自己比較方式の渦流探傷では、位相検波により疵信号と、探傷プローブと鋼材表面との距離変動に起因するノイズいわゆるガタノイズとを分離させて検出能の向上を図ることが一般的になされている。
【0003】
磁性材の渦流探傷においては、疵信号とガタノイズ信号との位相差が大きいため、図15に示すように、位相検波により疵信号とガタノイズとの分離がなし得て検出精度の向上が図られる。一方、非磁性材や熱間材など磁性を有しない鋼材における探傷信号は、疵信号とガタノイズとの位相差がほとんどないため、位相検波を行っても、図16に示すように、疵信号とガタノイズとを分離させることが困難である。そのため、非磁性材や熱間材など磁性を有しない鋼材における渦流探傷においては、位相検波を行っても検出精度の向上を図ることはできない。
【0004】
かかる従来の渦流探傷における問題を解決すべく、多重周波数を用いた渦流探傷が提案されている。
【0005】
例えば、特開平9ー80028号公報には、励磁コイルおよび検出コイルを含む探傷コイルを用いる鋼材の渦流探傷において、鋼材が貫通する単一の励磁コイルに高周波f1’の電流と低周波f2’の電流を重畳して通電し、検出コイルに誘起する前記高周波f1’の電圧の、前記励磁コイルの高周波f1’の電流に対して第1の位相ずれがある第1成分を抽出し、この第1成分より、それをベクトルで表す場合の直交2成分および長さの少なくとも一者を算出してそれが設定値以上のとき疵と検出し、かつ、前記検出コイルに誘起する前記低周波f2’の電圧の、前記励磁コイルの低周波f2’の電流に対して第2の位相ずれがある第2成分を抽出し、この第2成分により、それをベクトルで表す場合の直交2成分および長さの少なくとも一者を算出してそれが設定値以上のとき疵と検出する、単数励磁コイル方式による多重周波数渦流探傷法が提案されている。
【0006】
しかしながら、従来の複数の周波数の電流を用いた渦流探傷法では、単一の励磁コイルに周波数の異なる電流を重畳して励磁し、検出コイルに誘起された電圧を単一の検出コイルにより検出し、各周波数の誘起電圧をそれぞれ位相検波してガタノイズの位相を一致させ(図17(a),(b)参照)、しかる後に位相検波された両信号からガタノイズを演算処理により除去するようにしている(図図17(c)参照)ため、疵の検出精度を十分向上させることができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、非磁性材や熱間材など磁性を有しない鋼材の表層部の疵を精度よく検出できる渦流探傷装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の渦流探傷装置は、励磁部と検出部と第1信号処理部と第2信号処理部と差動増幅器とを備え、前記励磁部は、第1の周波数の励磁電流が供給される第1励磁コイルと、前記第1の周波数と所定関係を有する第2の周波数の励磁電流が供給される第2励磁コイルとを有し、前記検出部は、前記第1励磁コイルおよび第2励磁コイルにより励磁された個所を探傷可能とされた検出コイルを有し、前記第1信号処理部は、前記検出部により検出された検出信号のうち前記第1励磁コイルに関する信号を検波して信号処理するように構成され、前記第2信号処理部は、前記検出部により検出された検出信号のうち前記第2励磁コイルに関する信号を検波するとともにその検波したガタノイズ信号の振幅および位相が前記第1信号処理部により処理されたガタノイズ信号の振幅および位相と一致するよう信号処理するように構成され、前記差動増幅器は、前記第1信号処理部からの探傷前信号と、前記第2信号処理部からの探傷前信号とを減算処理するよう構成されてなることを特徴とする。
【0009】
本発明の渦流探傷装置においては、第2信号処理部により処理された疵信号の位相が第1信号処理部により処理された疵信号と逆位相となるようにされてなるのが好ましい。
【0010】
また、本発明の渦流探傷装置においては、励磁コイルがプリント・コイルとされてなるのが好ましい。
【0011】
さらに、本発明の渦流探傷装置においては、第1励磁電流と、第2励磁電流とは同期され、かつ一方の周波数は他方の周波数の所定倍とされてなるのが好ましい。
【0012】
【作用】
本発明の渦流探傷装置は、前記の如く構成されているので、S/N比が改善されて熱間材や非磁性材などの磁性を有しない鋼材の探傷精度が向上する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【0014】
図1に、本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の概略構成をブロック図で示す。この渦流探傷装置(以下、単に装置という)Aは、所定の配置で設けられる2組の励磁コイル11、12を有する励磁部10と、検出コイル21を有する検出部20と、増幅器AMPにより増幅された検出コイル21の出力信号aが入力される2系統の信号処理部、すなわち第1信号処理部30および第2信号処理部40と、第1信号処理部30の出力信号および第2信号処理部40の出力信号を減算処理する差動増幅器50とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
【0015】
励磁部10は、例えば厚みが約100μm(マイクロ・メートル)のポリイミド樹脂からなる絶縁材薄膜13(図4参照)に、所定パターンのプリント配線を施すようにして形成されるプリント・コイル(コイル要素)を、差動型コイルとなるよう結線してなるコイル要素対からなる第1および第2励磁コイル11、12を有するものとされる。
【0016】
検出部20は前記第1励磁コイル11および第2励磁コイル12により励磁された個所を探傷できるようされてなるプリント・コイル(コイル要素)からなる検出コイル21を有するものとされる。
【0017】
そして、かかる構成とされた各コイル(コイル要素)を有する励磁部10および検出部20が、装置Aの探傷プローブを構成するフェライトコアからなる基材Pの被探傷材Mに対向する面Paに絶縁材薄膜13(13C)を介して積層されて(図4参照)、被探傷材Mに面対させられる。
【0018】
図2に、励磁部10の第1励磁コイル11および第2励磁コイル12を構成しているプリント・コイルの結線を含む配列パターンの詳細を示す。
【0019】
同図に示すように、第1励磁コイル11および第2励磁コイル12は、例えば絶縁材薄膜13(13A)(図4参照)の両面に形成されたプリント・コイル群14、15の各プリント・コイル14A、14B、14C、14Dおよび15A、15B、15C、15Dを、その中心が1つの正方形の各頂点に位置するよう配列するとともに、各対角に位置するプリント・コイル対が差動型コイルとなるようその巻線パターンが設定されかつ結線がなされている。すなわち、第1励磁コイル11および第2励磁コイル12は、プリント・コイル対14Aー14D、14Bー14C、15Aー15D、15Bー15Cが、差動型コイルとなるよう巻線パターンの設定および結線がなされてなる2層構造とされる。
【0020】
なお、図2は、各プリント・コイル群を被探傷材M側から見た図を示す。
【0021】
以下、プリント・コイル群の各層について、面Paにより近いもの、つまり下層から順に第1層、第2層、…という。
【0022】
第1層のプリント・コイル群14は、より具体的には、巻線パターンが被探傷材M側から見て例えば右回りに中心に進む角形渦巻状の第1コイル14Aと、これと隣合うように配され第1コイル14Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第2コイル14Bと、第2コイル14Bに対して前掲した正方形の対角位置に配され第1コイル14Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第3コイル14Cと、第1コイル14Aに対して前掲した正方形の対角位置に配され第1コイル14Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第4コイル14Dとから構成される。
【0023】
第2層のプリント・コイル群15は、より具体的には、巻線パターンが第1コイル14Aと逆回りに中心に進む角形渦巻状の第5コイル15Aと、これと隣合うように配され第5コイル15Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第6コイル15Bと、第6コイル15Bに対して前掲した正方形の対角位置に配され第5コイル15Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第7コイル15Cと、第5コイル15Aに対して前掲した正方形の対角位置に配され第5コイル15Aと同様の渦巻状の配線パターンからなる第8コイル15Dとから構成される。
【0024】
そして、プリント・コイル群14、15においては、対応する各層のコイル、すなわち第1コイル14Aと第5コイル15A、第2コイル14Bと第6コイル15B、第3コイル14Cと第7コイル15C、第4コイル14Dと第8コイル15Dとが、それぞれ磁界を強め合うよう中心および巻線を互いに重ねて設けられるものとされる(図4参照)。
【0025】
また、第1励磁コイル11の各コイル対14A−14D,15A−15Dを差動型コイルとする結線は、次のようにしてなされる。すなわち、第1コイル14Aの中心側線端が、絶縁材薄膜13Aに穿設されるスルーホール(不図示である、以下同様)を介して第5コイル15Aの中心側線端と接続され、第5コイル15Aの外周側線端が、第8コイル15Dの外周側線端と接続され、第8コイル15Dの中心側線端が、絶縁材薄膜13Aに穿設されるスルーホールを介して第4コイル14Dの中心側線端と接続され、これによって、コイル対14A−14D,15A−15Dが差動型コイルとされる。
【0026】
一方、第2励磁コイル12の各コイル対14B−14C,15B−15Cを差動型コイルとする結線は、次のようにしてなされる。すなわち、第5コイル15Bの中心側線端が、絶縁体薄膜13Aに穿設されるスルーホールを介して第2コイル14Bの中心側線端と接続され、第2コイル14Bの外周側線端が、第3コイル14Cの外周側線端と接続され、第3コイル14Cの中心側線端が、絶縁体薄膜13Aに穿設されるスルーホールを介して第7コイル15Cの中心側線端と接続され、これによって、コイル対14B−14C,15B−15Cが差動型コイルとされる。
【0027】
以上のようにして、励磁部10においては、前掲した正方形の一つの対角にそれぞれ配される各プリント・コイル対、つまり第1コイル14Aと第4コイル14Dとの対および第5コイル15Aと第8コイル15Dとの対が差動型コイルとされた第1励磁コイル11が形成され、他の一つの対角にそれぞれ配される各プリント・コイル対、つまり第2コイル14Bと第3コイル14Cの対および第6コイル15Bと第7コイル15Cとの対が差動型コイルとされた第2励磁コイル12が形成され、これにより2組の励磁コイル、すなわち第1励磁コイル11および第2励磁コイル12が直交して配置されるものとされる。
【0028】
次に、図3を参照して検出部20を説明する。同図に示すように、検出部20は、例えば絶縁体薄膜13(13B)(図4参照)の両面にプリント・コイル22、23を設けるようにしてなる2層構造とされる検出コイル21からなるものとされる。なお、図3は、被探傷材M側から見た図を示す。
【0029】
プリント・コイル22、23は、具体的には、励磁部10を構成するプリント・コイル群14、15の上層、すなわち第3層および第4層にそれぞれ配され、前掲した正方形と同心状に形成されて第1および第2励磁コイル11、12に励磁された個所を探傷できる、角形渦巻状の配線パターンから構成されている。
【0030】
すなわち、第3層のプリント・コイル22は、右回りに内側に進む渦巻状の配線パターンからなる1つのコイル(以下、第9コイルという)22からなり、第4層のプリント・コイル23は、これと逆回りに内側に進む渦巻状の配線パターンからなる1つのコイル(以下、第10コイルという)23からなり、第9コイル22と第10コイル23とは中心および配線が互いに重なるように形成されている。
【0031】
そして、検出コイル21は、第9コイル22の中心側先端は絶縁体薄膜13Bに穿設されるスルーホール(不図示である、以下同様)を介して第10コイル23の中心側先端と接続され、これによって、第9コイル22の外周側先端を一端とし第10コイル23の外周側先端を他端とすることにより形成される。
【0032】
図4に、励磁部10および検出部20の積層態様を模式的に示す。同図に示すように、励磁部10と検出部20とは絶縁材薄膜13Cを介して積層される。なお、図4中の符号Wは疵を示す。
【0033】
次に、信号処理部について説明する。
【0034】
第1信号処理部30は、検波器31と、移相器32と、バンドパスフィルタ33とを有するものとされ、検出部20の検出信号から励磁コイル11に関する信号を検波し、その検波した信号を移相器32により位相制御し、その位相制御した信号から低周波ノイズおよび高周波ノイズをバンドパスフィルタ33により除去して第1探傷前信号を生成する。
【0035】
ここで、移相器32は、検波器31により検波された信号の位相を制御し、例えばガタノイズ信号が図15(a)に示すY軸上に位置するようにするものとされる。
【0036】
バンドパスフィルタ33は、疵信号の周波数と、その他のノイズ要因、例えば被検査材の温度変化によるゆるやかな変化あるいはホワイトノイズのような電気ノイズを除去する。その周波数は、検査環境によってそれぞれ決められる。
【0037】
第2信号処理部40は、検波器41と、移相器42と、バンドパスフィルタ43と、増幅器44とを有するものとされ、検出部20の検出信号から励磁コイル12に関する信号を検波し、その検波した信号を移相器42により位相制御し、その位相制御した信号から低周波ノイズおよび高周波ノイズを除去し、その信号の振幅(強度)を増幅器44により調整して第1信号処理部30の第1探傷前信号と同一振幅(同一強度)の第2探傷前信号を生成する。なお、増幅器44は第1信号処理部30に設けるようにしてもよい。
【0038】
ここで、移相器42は、移相器32と同様に検波器41により検波された信号の位相を制御し、例えば疵信号が移相器32により位相制御された疵信号と逆位相となるようその位相を制御するとともに、ガタノイズ信号が図15(a)に示すY軸上に位置するようにするものとされる。
【0039】
バンドパスフィルタ43は、疵信号の周波数と、その他のノイズ要因、例えば被検査材の温度変化によるゆるやかな変化あるいはホワイトノイズのような電気ノイズを除去する。その周波数は、検査環境によってそれぞれ決められる。
【0040】
増幅器44は、移相器42により位相制御されたガタノイズ信号の振幅つまり強度レベルを、移相器32により位相制御されたガタノイズ信号の強度レベルに一致するようその強度を調整するものとされる(図8参照)。
【0041】
次に、図5を参照しながら、かかる構成とされた装置Aにおける渦流探傷の原理について説明する。
【0042】
図5に示すように、第1励磁電流b1の周波数f1と第2励磁電流b2の周波数f2とは、一方(例えば第1励磁電流b1)の周波数f1が他方(例えば第2励磁電流b2)の周波数の所定倍例えば2倍とされ、また位相は第1励磁電流b1がcos{2π・f1・(t)}(t:tは時間を表す変数)で表されるとき、第2励磁電流b2がcos{2π・f2・(t)}で表されるように同期される。
【0043】
このとき、検出部20の出力信号aは、下記式1に示すように、第1励磁電流b1および第2励磁電流b2と同一の周波数f1,f2を有し、位相がそれぞれαおよびβずれた各成分を重畳した信号となる。
【0044】
a=k1・cos{2π・f1・(t)+α}+k2・cos{2π・f2・(t)+β} (1)
【0045】
ただし、k1、k2:各成分の振幅を表す係数、である。
【0046】
しかして、この検出部20の出力信号aは、前述したように、第1および第2信号処理部30,40により処理されて第1および第2探傷前信号とされるが、これは次のようにしてなされる。
【0047】
第1信号処理部30に入力された検出部20の出力信号aは、検波器31に別途入力される第1励磁電流b1と同周期かつ同位相の信号c1(=cos{2π・f1・(t)})およびこれより位相が90度遅れた信号d1(=sin{2π・f1・(t)})により周波数f1に関して検波されて、検波信号e1(=(k1/2)・cosα)、g1(=(k1/2)・sin(−α))として出力される。
【0048】
検波器31により検出部20の出力信号aを検波して得られた検波信号e1およびg1は移相器32により位相制御されて信号h1およびi1に変換され、ついで信号h1(またはi1)はバンドパスフィルタ33によりフィルタ処理されて第1探傷前信号j1とされる。
【0049】
第2信号処理部40に入力された検出部20の出力信号aは、検波器41に別途入力される信号により、疵信号が検波器31により検波された疵信号と逆位相となるように検波されて検波信号e2,g2として出力される。かかる検波は、具体的には、第2励磁電流b2と同周期かつ同位相の信号c2(=cos{2π・f2・(t)})およびこれより位相が90度遅れた信号d2(=sin{2π・f2・(t)})により周波数f2に関して検波されて、検波信号e2(=(k2/2)・cosα)、g2(=(k2/2)・sin(−α))として出力される。
【0050】
検波器41により検出部20の出力信号aを検波して得られた検波信号e2およびg2は移相器42により位相制御されて信号h2およびi2に変換され、ついで信号h2(またはi2)はバンドパスフィルタ43によりフィルタ処理された後に、増幅器44により振幅(強度)が調整されて第2探傷前信号j2とされる。
【0051】
第1信号処理部30により得られた第1探傷前信号j1および第2信号処理部40により得られた第2探傷前信号j2が差動増幅器50により減算処理され、それにより疵信号が増幅されかつガタノイズ信号が除去された探傷信号mが得られる。
【0052】
以下、図6〜図8を参照しながら、装置Aによる渦流探傷についてより具体的に説明する。
【0053】
図6に、励磁部10の第1および第2励磁コイル11、12と各種疵W1、W2、W3との相対位置関係を模式化して示す。同図において、白抜き矢印V1、V2、V3は、各疵W1、W2、W3が第1および第2励磁コイル(差動型コイル)11、12に対して移動する方向を示す。
【0054】
図7に、各疵W1、W2、W3に対応する第1および第2探傷前信号j1およびj2の疵信号j11およびj21を示す。同図(a)は第1信号処理部30の疵信号j11を示し、同図(b)は第2信号処理部40の疵信号j21を示す。また図8に、第1および第2探傷前信号j1およびj2のガタノイズ信号j12およびj22を示す。同図(a)は第1信号処理部30のガタノイズ信号j12を示し、同図(b)は第2信号処理部40のガタノイズ信号j22を示す。
【0055】
疵がない個所で第1および第2励磁コイル11、12をそれぞれ周波数f1、f2の励磁電流、つまり第1および第2励磁電流b1、b2で励磁すると、検出コイル21は、全体としてバランスして出力信号aは安定する。したがって、疵が存在しないときは、探傷前信号j1およびj2の信号は平坦となる。
【0056】
その逆に、疵が第1および第2励磁コイル11、12を構成する各コイル対(14Aおよび14D、14Bおよび14C)の対向位置を順次通過したときには、対応する周波数f1、f2の探傷前信号j1およびj2の疵信号j11およびj21に変化が表れるので、疵の検出がなし得る。以下、具体的に説明する。
【0057】
(1)図6に示すように、第1励磁コイル11の一端側のコイル(第1コイル14A、第5コイル15A)および第2励磁コイル12の他端側のコイル(第3コイル14C、第7コイル15C)の中心を結ぶ、前掲した正方形の辺に平行な疵W1が矢印V1の方向に移動し、第1および第2励磁コイル11、12の各コイルを順次通過する場合には、図7に示すように、第1探傷前信号j1に疵信号j11として信号W1aが表れるとともに、第2探傷前信号j2に疵信号j21として信号W1aと逆位相の信号W1bが表れる。また、図8に示すように、第1探傷前信号j1にガタノイズ信号j12として信号G1が表れるとともに、第2探傷前信号j2にガタノイズ信号j22として信号G1と同一位相および同一強度の信号G2が表れる。
【0058】
かかる信号W1aおよび信号G1を含む第1探傷前信号j1と、かかる信号W1bおよび信号G2を含む第2探傷前信号j2とを差動増幅器50で減算処理すると、信号W1a、W1bを増幅した疵信号が得られる一方、ガタノイズ信号はゼロとなりガタノイズが除去される。つまり、ガタノイズがなくしかも疵信号が強調された探傷信号mが得られる。したがって、探傷精度が向上する。
【0059】
(2)第1励磁コイル11の対角線と直交し、かつ第2励磁コイル12の対角線と平行な方向に延びる疵W2が矢印V2の方向に移動し、第1励磁コイル11の各コイルを順次通過し、かつ第2励磁コイル12の各コイルを同時に通過する場合には、図7に示すように、第1探傷前信号j1に疵信号j11として信号W1aと同波形の信号W2aが表れるが、第2探傷前信号j2には疵信号j21は表れない。また、図8に示すように、第1探傷前信号j1にガタノイズ信号j12として信号G1が表れるとともに、第2探傷前信号j2にガタノイズ信号j22として信号G1と同一位相および同一強度の信号G2が表れる。
【0060】
かかる信号W2aおよび信号G1を含む第1探傷前信号j1と、かかる信号G2を含む第2探傷前信号j2とを差動増幅器50で減算処理すると、信号W2aが得られる一方、ガタノイズが除去される。つまり、ガタノイズがなくしかも疵信号が強調された探傷信号mが得られる。したがって、探傷精度が向上する。
【0061】
(3)逆に、第2励磁コイル12の対角線と直交しかつ第1励磁コイル11の対角線と平行な方向に延びる疵W3が矢印V3の方向に移動し、第2励磁コイル12の各コイルを順次通過し、かつ第1励磁コイル1Aの各コイルを同時に通過する場合には、図7に示すように、第2探傷前信号j2に疵信号j21として信号W1bと同波形の信号W3bが表れるが、第1探傷前信号j1には疵信号j11は表れない。また、図8に示すように、第1探傷前信号j1にガタノイズ信号j12として信号G1が表れるとともに、第2探傷前信号j2にガタノイズ信号j22として信号G1と同一位相および同一強度の信号G2が表れる。
【0062】
かかる信号W3bおよび信号G2を含む第2探傷前信号j2と、かかる信号G1を含む第1探傷前信号j1とを差動増幅器50で減算処理すると、信号W3bが得られる一方、ガタノイズが除去される。つまり、ガタノイズがなくしかも疵信号が強調された探傷信号mが得られる。したがって、探傷精度が向上する。
【0063】
【実施例】
実施形態の装置Aにより、第1および第2励磁コイル11,12の励磁電流の周波数をそれぞれ200kHzおよび400kHzとして、非磁性材(SUS316)の渦流探傷を行った。
【0064】
得られた検出信号を検波器31,41により検波した結果を図9に示す。同図(a)は第1信号処理部30の検波器31により検波された結果を示し、同図(b)は第2信号処理部40の検波器41により検波された結果を示す。なお、作図の簡略化のため、同位相成分(X)(またはe1、e2)と90°位相遅れ成分(Y)(またはg1、g2)とが同一軸線上に表されている。
【0065】
検波器31で検波された検波信号を移相器32によりガタノイズ信号がX軸方向に一致するように移相した。移相後の信号を図10(a)にベクトル図で示し、疵信号を図11(a)に示す。また、ガタノイズ信号を図12に示す。
【0066】
検波器41で検波された検波信号を移相器42によりガタノイズ信号をX軸方向に移相し、さらに増幅器44によりその強度を調整した。移相後の信号を図10(b)にベクトル図で示し、強度調整後の疵信号を図11(b)に示し、ガタノイズ信号を図12に併せて示す。
【0067】
このようにして得られた第1および第2探傷前信号を差動増幅器50により減算処理した結果を図13および図14に示す。図13より疵信号が増幅されて疵信号が強調されているのがわかる。また、図14よりガタノイズが除去されているのがわかる。
【0068】
したがって、実施形態の装置Aによれば、ガタノイズが除去されるとともに、疵信号が強調された探傷信号が得られるのがわかる。すなわち、実施形態の装置Aによれば、熱間材や非磁性材の渦流探傷を精度よくなし得るのがわかる。
【0069】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施形態では励磁コイルおよび検出コイルはプリント・コイルとされているが、励磁コイルおよび検出コイルはプリント・コイルに限定されるものではなく、各種コイルとすることができる。また、実施形態ではプリント・コイルは2層とされているが、3層以上とすることもできる。さらに、コイルを複数並べて広い範囲を効率よく探傷することもできる。
【0070】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の渦流探傷装置によれば、S/N比が改善されて熱間材や非磁性材などの磁性を有しない鋼材の渦流探傷を精度よくなし得るという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る渦流探傷装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】励磁部の差動コイルの詳細を示す模式図である。
【図3】検出部の検出コイルの詳細を示す模式図である。
【図4】励磁部および検出部の積層態様を示す模式図である。
【図5】同渦流探傷装置の励磁部の差動コイルに供給される励磁電流の波形を示すグラフ図であって、同(a)は第1励磁コイルの電流を示し、同(b)は第2励磁電流を示す。
【図6】励磁コイルと各種疵との相対位置関係を示す模式図である。
【図7】図6に示す各種疵に対応する疵信号を示すグラフ図であって、同(a)は第1信号処理部のものを示し、同(b)は第2信号処理部のものを示す。
【図8】図6に示す各種疵に対応するガタノイズ信号を示すグラフ図であって、同(a)は第1信号処理部のものを示し、同(b)は第2信号処理部のものを示す。
【図9】実施例の検波信号であって、同(a)は第1信号処理部のものを示し、同(b)は第2信号処理部のものを示す。
【図10】実施例の移相器による位相制御した後のガタノイズ信号のベクトル図であって、同(a)は第1信号処理部のものを示し、同(b)は第2信号処理部のものを示す。
【図11】実施例の移相器による位相制御した後の疵信号のグラフ図であって、同(a)は第1信号処理部のものを示し、同(b)は第2信号処理部のものを示す。
【図12】実施例の移相器による位相制御した後のガタノイズ信号のグラフ図である。
【図13】実施例の疵信号のグラフ図である。
【図14】実施例のガタノイズ信号のグラフ図である。
【図15】従来の磁性材の渦流探傷における位相検波の疵信号およびガタノイズ信号の模式図であって、同(a)はベクトル図を示し、同(b)は疵信号のグラフ図である。
【図16】従来の非磁性材の渦流探傷における位相検波の疵信号およびガタノイズ信号の模式図であって、同(a)はベクトル図を示し、同(b)は疵信号のグラフ図である。
【図17】従来の2周波数方式による非磁性材の渦流探傷の疵信号およびガタノイズ信号の模式図であって、同(a)は第1周波数のベクトル図を示し、同(b)は第2周波数のベクトル図を示し、同(c)は減算処理後のベクトル図を示す。
【符号の説明】
A 渦流探傷装置
W 疵
M 被探傷材
10 励磁部
11 第1励磁コイル
12 第2励磁コイル
20 検出部
21 検出コイル
30 第1信号処理部
31 検波器
32 移相器
33 バンドパスフィルタ
40 第2信号処理部
41 検波器
42 移相器
43 バンドパスフィルタ
44 増幅器
50 差動増幅器
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an eddy current flaw detector. More specifically, the present invention relates to an eddy current flaw detection device capable of accurately detecting flaws on a surface layer of a non-magnetic steel material such as a non-magnetic material or a hot material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An eddy current flaw detection of a mutual induction self-comparison method has been conventionally used for flaw detection of a surface flaw of a steel material. In the mutual induction self-comparison type eddy current flaw detection, phase detection is generally used to separate a flaw signal from noise caused by a change in distance between the flaw detection probe and the surface of the steel material, that is, to improve detection performance. ing.
[0003]
In the eddy current flaw detection of the magnetic material, since the phase difference between the flaw signal and the play noise signal is large, as shown in FIG. 15, the flaw signal and the play noise can be separated by the phase detection, and the detection accuracy is improved. On the other hand, a flaw detection signal in a steel material having no magnetism such as a non-magnetic material or a hot material has almost no phase difference between the flaw signal and the play noise. Therefore, even if phase detection is performed, as shown in FIG. It is difficult to separate it from play. For this reason, in eddy current flaw detection of a steel material having no magnetism such as a non-magnetic material or a hot material, even if phase detection is performed, the detection accuracy cannot be improved.
[0004]
In order to solve such a problem in the conventional eddy current flaw detection, an eddy current flaw detection using multiple frequencies has been proposed.
[0005]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-80028, in eddy current flaw detection of steel using a flaw detection coil including an excitation coil and a detection coil, a current of a high frequency f1 'and a low frequency f2' are applied to a single excitation coil penetrated by a steel material. A first component having a first phase shift with respect to the high frequency f1 'current of the exciting coil is extracted from the voltage of the high frequency f1' induced in the detection coil, and the first component is extracted. From the components, at least one of the orthogonal two components and the length when it is represented by a vector is calculated, and when it is greater than or equal to a set value, it is detected as a flaw, and the low frequency f2 ′ induced in the detection coil is detected. A second component of the voltage having a second phase shift with respect to the current of the low frequency f2 ′ of the excitation coil is extracted, and the second component is used to extract the orthogonal two components and the length of the vector when it is represented by a vector. Calculate at least one To which it detects the flaws when the set value or more, multi-frequency eddy current flaw detection method according to the singular exciting coil system has been proposed.
[0006]
However, in the conventional eddy current flaw detection method using currents of a plurality of frequencies, currents having different frequencies are superimposed on a single excitation coil and excited, and the voltage induced in the detection coil is detected by the single detection coil. Then, the induced voltages at the respective frequencies are phase-detected to match the phases of the play noise (see FIGS. 17 (a) and 17 (b)). Then, the play noise is removed from the phase-detected signals by arithmetic processing. (See FIG. 17C), the detection accuracy of the flaw cannot be sufficiently improved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide an eddy current flaw detection device capable of accurately detecting a flaw on a surface portion of a steel material having no magnetism such as a nonmagnetic material or a hot material. And
[0008]
[Means for Solving the Problems]
An eddy current flaw detector of the present invention includes an exciting unit, a detecting unit, a first signal processing unit, a second signal processing unit, and a differential amplifier, and the exciting unit is supplied with an exciting current having a first frequency. A first exciting coil, and a second exciting coil to which an exciting current of a second frequency having a predetermined relationship with the first frequency is supplied, wherein the detecting unit includes the first exciting coil and the second exciting coil The first signal processing unit detects a signal relating to the first excitation coil among the detection signals detected by the detection unit, and performs signal processing on the detection coil. The second signal processing unit is configured to detect a signal related to the second excitation coil among detection signals detected by the detection unit, and to determine an amplitude and a phase of the detected play noise signal by the first signal processing. By department The differential amplifier is configured to perform signal processing so as to match the amplitude and the phase of the processed play noise signal, and the differential amplifier includes a signal before flaw detection from the first signal processing unit and a signal before flaw detection from the second signal processing unit. It is characterized in that it is configured to perform a subtraction process with a signal.
[0009]
In the eddy current flaw detector of the present invention, it is preferable that the phase of the flaw signal processed by the second signal processing unit is opposite to the phase of the flaw signal processed by the first signal processing unit.
[0010]
Further, in the eddy current flaw detector of the present invention, it is preferable that the exciting coil is a printed coil.
[0011]
Further, in the eddy current flaw detection device of the present invention, it is preferable that the first excitation current and the second excitation current are synchronized and one frequency is set to a predetermined multiple of the other frequency.
[0012]
[Action]
Since the eddy current flaw detector of the present invention is configured as described above, the S / N ratio is improved, and the flaw detection accuracy of a non-magnetic steel material such as a hot or non-magnetic material is improved.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to only such embodiments.
[0014]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an eddy current flaw detector according to an embodiment of the present invention. The eddy current flaw detection device (hereinafter simply referred to as a device) A is amplified by an excitation unit 10 having two sets of excitation coils 11 and 12 provided in a predetermined arrangement, a detection unit 20 having a detection coil 21, and an amplifier AMP. Two signal processing units to which the output signal a of the detection coil 21 is input, that is, a first signal processing unit 30 and a second signal processing unit 40, and an output signal of the first signal processing unit 30 and a second signal processing unit And a differential amplifier 50 for subtracting the output signal of the output signal 40 as a main component.
[0015]
The exciting section 10 is formed by applying a printed coil (coil element) formed by applying a predetermined pattern of printed wiring to an insulating thin film 13 (see FIG. 4) made of, for example, a polyimide resin having a thickness of about 100 μm (micrometer). ) Are provided with first and second excitation coils 11 and 12 each comprising a coil element pair connected to form a differential coil.
[0016]
The detection section 20 has a detection coil 21 composed of a printed coil (coil element) capable of detecting a portion excited by the first excitation coil 11 and the second excitation coil 12.
[0017]
Then, the excitation unit 10 and the detection unit 20 having the respective coils (coil elements) configured as described above are arranged on the surface Pa of the base material P made of a ferrite core constituting the flaw detection probe of the apparatus A facing the flaw detection material M. It is laminated via the insulating material thin film 13 (13C) (see FIG. 4), and faces the material to be inspected M.
[0018]
FIG. 2 shows the details of the arrangement pattern including the connection of the print coils constituting the first excitation coil 11 and the second excitation coil 12 of the excitation unit 10.
[0019]
As shown in the figure, the first excitation coil 11 and the second excitation coil 12 are, for example, print coils 14 and 15 formed on both surfaces of an insulating thin film 13 (13A) (see FIG. 4). The coils 14A, 14B, 14C, 14D and 15A, 15B, 15C, 15D are arranged so that their centers are located at the vertices of one square, and a pair of printed coils located at each diagonal is a differential coil. The winding pattern is set and the connection is made so that That is, the first excitation coil 11 and the second excitation coil 12 are set and connected in a winding pattern such that the print coil pairs 14A-14D, 14B-14C, 15A-15D, 15B-15C become differential coils. Is performed to form a two-layer structure.
[0020]
FIG. 2 shows a view of each print coil group viewed from the material to be inspected M side.
[0021]
Hereinafter, each layer of the print coil group is referred to as a layer closer to the surface Pa, that is, a first layer, a second layer,.
[0022]
More specifically, the first-layer printed coil group 14 is adjacent to a rectangular spiral first coil 14A whose winding pattern advances to the center, for example, clockwise when viewed from the material to be inspected M side. Coil 14B, which is arranged likewise and has a spiral wiring pattern similar to that of the first coil 14A, and a spiral pattern similar to that of the first coil 14A which is arranged at a diagonal position of the above-mentioned square with respect to the second coil 14B. And a fourth coil 14D which is disposed at a diagonal position of the above-mentioned square with respect to the first coil 14A and has a spiral wiring pattern similar to that of the first coil 14A. You.
[0023]
More specifically, the second-layer print coil group 15 is arranged so as to be adjacent to a rectangular spiral fifth coil 15A whose winding pattern advances to the center in the opposite direction to the first coil 14A. A sixth coil 15B composed of a spiral wiring pattern similar to that of the fifth coil 15A, and a spiral wiring pattern similar to that of the fifth coil 15A, which is disposed at the diagonal position of the square described above with respect to the sixth coil 15B. 7C and an eighth coil 15D which is arranged at a diagonal position of the above-mentioned square with respect to the fifth coil 15A and has a spiral wiring pattern similar to that of the fifth coil 15A.
[0024]
In the print coil groups 14 and 15, the coils of the corresponding layers, that is, the first coil 14A and the fifth coil 15A, the second coil 14B and the sixth coil 15B, the third coil 14C and the seventh coil 15C, The fourth coil 14D and the eighth coil 15D are provided with their centers and windings overlapped so as to reinforce the magnetic field, respectively (see FIG. 4).
[0025]
The connection of each coil pair 14A-14D and 15A-15D of the first excitation coil 11 as a differential coil is performed as follows. That is, the center line end of the first coil 14A is connected to the center line end of the fifth coil 15A via a through hole (not shown, the same applies hereinafter) formed in the insulating material thin film 13A, and the fifth coil An outer peripheral side wire end of 15A is connected to an outer peripheral side wire end of the eighth coil 15D, and a center side end of the eighth coil 15D is connected to a central side line of the fourth coil 14D through a through hole formed in the insulating thin film 13A. The coil pairs 14A to 14D and 15A to 15D are connected to the ends so that the coil pair is a differential coil.
[0026]
On the other hand, the connection using the coil pairs 14B-14C and 15B-15C of the second excitation coil 12 as differential coils is performed as follows. That is, the center line end of the fifth coil 15B is connected to the center line end of the second coil 14B via a through hole formed in the insulating thin film 13A, and the outer line end of the second coil 14B is connected to the third line end. The center side wire end of the third coil 14C is connected to the center side wire end of the seventh coil 15C through a through hole formed in the insulating thin film 13A, thereby connecting the center side wire end of the third coil 14C. The pairs 14B-14C and 15B-15C are differential coils.
[0027]
As described above, in the excitation unit 10, each of the print coil pairs arranged at one diagonal of the aforementioned square, that is, the pair of the first coil 14A and the fourth coil 14D and the fifth coil 15A A first excitation coil 11 is formed in which a pair with the eighth coil 15D is a differential coil, and each print coil pair arranged at one other diagonal, that is, a second coil 14B and a third coil A pair of 14C and a pair of the sixth coil 15B and the seventh coil 15C are formed as a differential coil, thereby forming a second excitation coil 12, whereby two sets of excitation coils, that is, the first excitation coil 11 and the second excitation coil 12 are formed. The exciting coils 12 are arranged orthogonally.
[0028]
Next, the detection unit 20 will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, the detection unit 20 is composed of, for example, a detection coil 21 having a two-layer structure in which print coils 22 and 23 are provided on both surfaces of an insulating thin film 13 (13B) (see FIG. 4). It will be. FIG. 3 shows a view from the side of the material M to be inspected.
[0029]
Specifically, the print coils 22 and 23 are disposed on the upper layers of the print coil groups 14 and 15 constituting the excitation unit 10, that is, the third and fourth layers, respectively, and are formed concentrically with the square described above. The first and second excitation coils 11 and 12 are formed of rectangular spiral wiring patterns that can detect flaws at the excited portions.
[0030]
That is, the third-layer print coil 22 is composed of one coil (hereinafter, referred to as a ninth coil) 22 composed of a spiral wiring pattern that advances clockwise and inward, and the fourth-layer print coil 23 includes: A single coil (hereinafter, referred to as a tenth coil) 23 composed of a spiral wiring pattern that advances inward in the opposite direction is formed. The ninth coil 22 and the tenth coil 23 are formed such that the center and the wiring overlap each other. Have been.
[0031]
The detection coil 21 is connected to the center end of the ninth coil 22 via a through-hole (not shown, the same applies hereinafter) formed in the insulating thin film 13B. Thereby, the outer peripheral end of the ninth coil 22 is formed as one end and the outer peripheral end of the tenth coil 23 is formed as the other end.
[0032]
FIG. 4 schematically shows a lamination mode of the excitation unit 10 and the detection unit 20. As shown in the figure, the excitation unit 10 and the detection unit 20 are stacked via an insulating thin film 13C. In addition, the code | symbol W in FIG. 4 shows a flaw.
[0033]
Next, the signal processing unit will be described.
[0034]
The first signal processing unit 30 includes a detector 31, a phase shifter 32, and a band-pass filter 33. The first signal processing unit 30 detects a signal related to the exciting coil 11 from a detection signal of the detection unit 20, and detects the detected signal. Is phase-controlled by a phase shifter 32, and low-frequency noise and high-frequency noise are removed from the phase-controlled signal by a band-pass filter 33 to generate a first pre-flaw detection signal.
[0035]
Here, the phase shifter 32 controls the phase of the signal detected by the detector 31 so that, for example, the play noise signal is located on the Y axis shown in FIG.
[0036]
The band pass filter 33 removes the frequency of the flaw signal and other noise factors, for example, a gradual change due to a change in the temperature of the material to be inspected or electric noise such as white noise. The frequency is determined depending on the inspection environment.
[0037]
The second signal processing unit 40 includes a detector 41, a phase shifter 42, a bandpass filter 43, and an amplifier 44. The second signal processing unit 40 detects a signal related to the exciting coil 12 from a detection signal of the detection unit 20, The phase of the detected signal is controlled by a phase shifter 42, low-frequency noise and high-frequency noise are removed from the phase-controlled signal, and the amplitude (intensity) of the signal is adjusted by an amplifier 44. A second pre-flaw detection signal having the same amplitude (same intensity) as the first pre-flaw detection signal is generated. Note that the amplifier 44 may be provided in the first signal processing unit 30.
[0038]
Here, the phase shifter 42 controls the phase of the signal detected by the detector 41 similarly to the phase shifter 32, for example, the flaw signal has an opposite phase to the flaw signal whose phase is controlled by the phase shifter 32. The phase is controlled as described above, and the play noise signal is positioned on the Y axis shown in FIG.
[0039]
The bandpass filter 43 removes the frequency of the flaw signal and other noise factors, for example, a gradual change due to a change in the temperature of the material to be inspected or electric noise such as white noise. The frequency is determined depending on the inspection environment.
[0040]
The amplifier 44 adjusts the amplitude of the play noise signal whose phase is controlled by the phase shifter 42, that is, the strength of the play signal, so that the strength level of the play signal coincides with the strength level of the play noise signal whose phase is controlled by the phase shifter 32 ( See FIG. 8).
[0041]
Next, the principle of the eddy current flaw detection in the device A having such a configuration will be described with reference to FIG.
[0042]
As shown in FIG. 5, the frequency f1 of the first exciting current b1 and the frequency f2 of the second exciting current b2 are such that the frequency f1 of one (eg, the first exciting current b1) is equal to that of the other (eg, the second exciting current b2). When the first exciting current b1 is represented by cos {2π · f1 · (t)} (t: t is a variable representing time), the second exciting current b2 Are synchronized as represented by cos {2π · f2 · (t)}.
[0043]
At this time, the output signal a of the detection unit 20 has the same frequencies f1 and f2 as the first excitation current b1 and the second excitation current b2, and the phases are shifted by α and β, respectively, as shown in Expression 1 below. It becomes a signal in which each component is superimposed.
[0044]
a = k1 · cos {2π · f1 · (t) + α} + k2 · cos {2π · f2 · (t) + β} (1)
[0045]
Here, k1 and k2 are coefficients representing the amplitude of each component.
[0046]
As described above, the output signal a of the detection unit 20 is processed by the first and second signal processing units 30 and 40 to be the first and second pre-flaw detection signals. It is done like this.
[0047]
The output signal a of the detection unit 20 input to the first signal processing unit 30 is a signal c1 (= cos {2π · f1 · (= cos {2π · f1 · () having the same period and the same phase as the first excitation current b1 separately input to the detector 31. t)}) and a signal d1 (= sin {2π · f1 · (t)}) whose phase is delayed by 90 degrees with respect to the frequency f1, and a detection signal e1 (= (k1 / 2) · cos α); It is output as g1 (= (k1 / 2) · sin (−α)).
[0048]
The detected signals e1 and g1 obtained by detecting the output signal a of the detection unit 20 by the detector 31 are phase-controlled by the phase shifter 32 and converted into signals h1 and i1, and then the signal h1 (or i1) is converted into a band. The signal is filtered by the pass filter 33 and becomes a first pre-flaw detection signal j1.
[0049]
The output signal a of the detection unit 20 input to the second signal processing unit 40 is detected by a signal separately input to the detector 41 so that the flaw signal has the opposite phase to the flaw signal detected by the detector 31. It is output as detection signals e2 and g2. Specifically, the detection is performed by a signal c2 (= cos {2π · f2 · (t)}) having the same period and the same phase as the second excitation current b2 and a signal d2 (= sin {2π · f2 · (t)}) is detected for the frequency f2 and output as a detected signal e2 (= (k2 / 2) · cosα) and g2 (= (k2 / 2) · sin (−α)). You.
[0050]
The detection signals e2 and g2 obtained by detecting the output signal a of the detection unit 20 by the detector 41 are phase-controlled by the phase shifter 42 and converted into signals h2 and i2, and then the signal h2 (or i2) is converted into a band. After being filtered by the pass filter 43, the amplitude (intensity) is adjusted by the amplifier 44 to obtain the second pre-flaw detection signal j2.
[0051]
The first pre-flaw detection signal j1 obtained by the first signal processing unit 30 and the second pre-flaw detection signal j2 obtained by the second signal processing unit 40 are subjected to subtraction processing by the differential amplifier 50, whereby the flaw signal is amplified. In addition, a flaw detection signal m from which the play noise signal has been removed is obtained.
[0052]
Hereinafter, the eddy current flaw detection by the device A will be described more specifically with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 6 schematically shows a relative positional relationship between the first and second exciting coils 11 and 12 of the exciting unit 10 and various flaws W1, W2 and W3. In the figure, white arrows V1, V2, V3 indicate the directions in which the flaws W1, W2, W3 move with respect to the first and second excitation coils (differential coils) 11, 12.
[0054]
FIG. 7 shows flaw signals j11 and j21 of the first and second pre-flaw detection signals j1 and j2 corresponding to the flaws W1, W2 and W3. 2A shows a flaw signal j11 of the first signal processing unit 30, and FIG. 2B shows a flaw signal j21 of the second signal processing unit 40. FIG. 8 shows play noise signals j12 and j22 of the first and second pre-flaw detection signals j1 and j2. FIG. 6A shows the play noise signal j12 of the first signal processing unit 30, and FIG. 6B shows the play noise signal j22 of the second signal processing unit 40.
[0055]
When the first and second exciting coils 11 and 12 are excited by the exciting currents of the frequencies f1 and f2, that is, the first and second exciting currents b1 and b2, respectively, at a position where there is no flaw, the detection coil 21 is balanced as a whole. The output signal a is stabilized. Therefore, when there is no flaw, the pre-flaw detection signals j1 and j2 become flat.
[0056]
Conversely, when the flaw sequentially passes through the opposing positions of the coil pairs (14A and 14D, 14B and 14C) constituting the first and second excitation coils 11 and 12, the pre-flaw detection signals of the corresponding frequencies f1 and f2. Since changes appear in the flaw signals j11 and j21 of j1 and j2, flaw detection can be performed. This will be specifically described below.
[0057]
(1) As shown in FIG. 6, the coils on one end of the first excitation coil 11 (first coil 14A, fifth coil 15A) and the coil on the other end of second excitation coil 12 (third coil 14C, 7C, the flaw W1 connecting the center of the above-mentioned square parallel to the side of the square moves in the direction of the arrow V1 and sequentially passes through the first and second exciting coils 11 and 12. As shown in FIG. 7, a signal W1a appears as a flaw signal j11 in the first pre-flaw detection signal j1, and a signal W1b having an opposite phase to the signal W1a appears as a flaw signal j21 in the second pre-flaw detection signal j2. As shown in FIG. 8, the signal G1 appears as the play noise signal j12 in the first pre-flaw detection signal j1, and the signal G2 having the same phase and the same strength as the play G1 appears as the play noise signal j22 in the second pre-flaw detection signal j2. .
[0058]
When the first pre-flaw detection signal j1 including the signal W1a and the signal G1 and the second pre-flaw detection signal j2 including the signal W1b and the signal G2 are subtracted by the differential amplifier 50, a flaw signal obtained by amplifying the signals W1a and W1b. Is obtained, the play noise signal becomes zero, and the play noise is removed. In other words, a flaw detection signal m free of backlash noise and in which the flaw signal is emphasized is obtained. Therefore, the flaw detection accuracy is improved.
[0059]
(2) A flaw W2 that is orthogonal to the diagonal line of the first excitation coil 11 and extends in a direction parallel to the diagonal line of the second excitation coil 12 moves in the direction of the arrow V2, and sequentially passes through each coil of the first excitation coil 11. In the case where the signal passes through each coil of the second excitation coil 12 at the same time, a signal W2a having the same waveform as the signal W1a appears as a flaw signal j11 in the first pre-flaw detection signal j1, as shown in FIG. The flaw signal j21 does not appear in the pre-flaw detection signal j2. As shown in FIG. 8, the signal G1 appears as the play noise signal j12 in the first pre-flaw detection signal j1, and the signal G2 having the same phase and the same strength as the play G1 appears as the play noise signal j22 in the second pre-flaw detection signal j2. .
[0060]
When the first pre-flaw detection signal j1 including the signal W2a and the signal G1 and the second pre-flaw detection signal j2 including the signal G2 are subtracted by the differential amplifier 50, the signal W2a is obtained, and the play noise is removed. . In other words, a flaw detection signal m free of backlash noise and in which the flaw signal is emphasized is obtained. Therefore, the flaw detection accuracy is improved.
[0061]
(3) Conversely, a flaw W3 that is orthogonal to the diagonal line of the second excitation coil 12 and extends in a direction parallel to the diagonal line of the first excitation coil 11 moves in the direction of the arrow V3, and causes each coil of the second excitation coil 12 to move. When passing sequentially and simultaneously passing through the coils of the first excitation coil 1A, as shown in FIG. 7, a signal W3b having the same waveform as the signal W1b appears as a flaw signal j21 in the second signal f2 before flaw detection. The flaw signal j11 does not appear in the first pre-flaw detection signal j1. As shown in FIG. 8, the signal G1 appears as the play noise signal j12 in the first pre-flaw detection signal j1, and the signal G2 having the same phase and the same strength as the play G1 appears as the play noise signal j22 in the second pre-flaw detection signal j2. .
[0062]
When the second pre-flaw detection signal j2 including the signal W3b and the signal G2 and the first pre-flaw detection signal j1 including the signal G1 are subtracted by the differential amplifier 50, the signal W3b is obtained, and the play noise is removed. . In other words, a flaw detection signal m free of backlash noise and in which the flaw signal is emphasized is obtained. Therefore, the flaw detection accuracy is improved.
[0063]
【Example】
The eddy current flaw detection of the non-magnetic material (SUS316) was performed using the device A of the embodiment with the frequencies of the exciting currents of the first and second exciting coils 11 and 12 set to 200 kHz and 400 kHz, respectively.
[0064]
FIG. 9 shows the result of detecting the obtained detection signal by the detectors 31 and 41. FIG. 7A shows the result of detection by the detector 31 of the first signal processing unit 30, and FIG. 7B shows the result of detection by the detector 41 of the second signal processing unit 40. In order to simplify the drawing, the in-phase component (X) (or e1, e2) and the 90 ° phase delay component (Y) (or g1, g2) are shown on the same axis.
[0065]
The phase of the detection signal detected by the detector 31 is shifted by the phase shifter 32 so that the play noise signal coincides with the X-axis direction. The signal after the phase shift is shown in a vector diagram in FIG. 10A, and the flaw signal is shown in FIG. 11A. FIG. 12 shows the play noise signal.
[0066]
The detection signal detected by the detector 41 was phase-shifted in the X-axis direction by a phase shifter 42 in the form of a play noise signal. The signal after the phase shift is shown in a vector diagram in FIG. 10B, the flaw signal after the intensity adjustment is shown in FIG. 11B, and the play noise signal is also shown in FIG.
[0067]
FIGS. 13 and 14 show the results obtained by subtracting the first and second pre-flaw detection signals obtained in this manner by the differential amplifier 50. FIG. FIG. 13 shows that the flaw signal is amplified and the flaw signal is emphasized. FIG. 14 shows that the backlash noise has been removed.
[0068]
Therefore, according to the apparatus A of the embodiment, it is understood that the rattling noise is removed and the flaw detection signal in which the flaw signal is emphasized can be obtained. That is, according to the apparatus A of the embodiment, it can be understood that the eddy current flaw detection of a hot material or a non-magnetic material can be accurately performed.
[0069]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to only such embodiments, and various modifications are possible. For example, in the embodiment, the excitation coil and the detection coil are print coils, but the excitation coil and the detection coil are not limited to the print coils, but may be various coils. In the embodiment, the print coil has two layers, but may have three or more layers. Further, a plurality of coils can be arranged to efficiently detect a flaw in a wide range.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the eddy current flaw detection device of the present invention, the S / N ratio is improved, and an eddy current flaw detection of a steel material having no magnetism such as a hot material or a non-magnetic material can be accurately performed. The effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an eddy current flaw detector according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing details of a differential coil of an exciting unit.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating details of a detection coil of a detection unit.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a lamination mode of an excitation unit and a detection unit.
FIG. 5 is a graph showing a waveform of an exciting current supplied to a differential coil of an exciting unit of the eddy current flaw detector, wherein FIG. 5 (a) shows a current of a first exciting coil, and FIG. 3 shows a second excitation current.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a relative positional relationship between an exciting coil and various flaws.
7A and 7B are graphs showing flaw signals corresponding to various flaws shown in FIG. 6, wherein FIG. 7A shows a signal of a first signal processing unit and FIG. 7B shows a signal of a second signal processing unit; Is shown.
8A and 8B are graphs showing play noise signals corresponding to various flaws shown in FIG. 6, wherein FIG. 8A shows a signal of a first signal processing unit, and FIG. 8B shows a signal of a second signal processing unit. Is shown.
9A and 9B show detection signals of the first signal processing unit, and FIG. 9B shows a detection signal of the second signal processing unit according to the embodiment.
10A and 10B are vector diagrams of a play noise signal after phase control by the phase shifter of the embodiment, wherein FIG. 10A shows the signal of the first signal processing unit, and FIG. Here's what.
FIGS. 11A and 11B are graphs of flaw signals after phase control by the phase shifter of the embodiment, wherein FIG. 11A shows the signal of the first signal processing unit, and FIG. Here's what.
FIG. 12 is a graph of a play noise signal after phase control by the phase shifter of the embodiment.
FIG. 13 is a graph of a flaw signal according to the embodiment.
FIG. 14 is a graph of a play noise signal of the example.
15A and 15B are schematic diagrams of a flaw signal and a play noise signal of phase detection in a conventional eddy current flaw detection of a magnetic material, wherein FIG. 15A is a vector diagram and FIG. 15B is a graph diagram of a flaw signal.
16A and 16B are schematic diagrams of a flaw signal and a play noise signal of phase detection in a conventional non-magnetic material eddy current flaw detection, wherein FIG. 16A is a vector diagram, and FIG. 16B is a graph diagram of a flaw signal. .
17A and 17B are schematic diagrams of a flaw signal and a play noise signal of eddy current flaw detection of a nonmagnetic material according to a conventional two-frequency method, in which FIG. 17A shows a vector diagram of a first frequency, and FIG. A vector diagram of the frequency is shown, and (c) shows a vector diagram after the subtraction processing.
[Explanation of symbols]
A Eddy current flaw detector
W flaw
M Material to be inspected
10 Exciting part
11 1st excitation coil
12 Second excitation coil
20 Detector
21 Detection coil
30 first signal processing unit
31 detector
32 phase shifter
33 Bandpass Filter
40 second signal processing unit
41 Detector
42 phase shifter
43 Bandpass Filter
44 Amplifier
50 differential amplifier

Claims (4)

励磁部と、検出部と、第1信号処理部と、第2信号処理部と、差動増幅器とを備え、
前記励磁部は、第1の周波数の励磁電流が供給される第1励磁コイルと、前記第1の周波数と所定関係を有する第2の周波数の励磁電流が供給される第2励磁コイルとを有し、
前記検出部は、前記第1励磁コイルおよび第2励磁コイルにより励磁された個所を探傷可能とされた検出コイルを有し、
前記第1信号処理部は、前記検出部により検出された検出信号のうち前記第1励磁コイルに関する信号を検波して信号処理するように構成され、
前記第2信号処理部は、前記検出部により検出された検出信号のうち前記第2励磁コイルに関する信号を検波するとともにその検波したガタノイズ信号の振幅および位相が前記第1信号処理部により処理されたガタノイズ信号の振幅および位相と一致するよう信号処理するように構成され、
前記差動増幅器は、前記第1信号処理部からの探傷前信号と、前記第2信号処理部からの探傷前信号とを減算処理するよう構成されてなる
ことを特徴とする渦流探傷装置。
An excitation unit, a detection unit, a first signal processing unit, a second signal processing unit, and a differential amplifier;
The excitation unit has a first excitation coil to which an excitation current of a first frequency is supplied, and a second excitation coil to which an excitation current of a second frequency having a predetermined relationship with the first frequency is supplied. And
The detection unit has a detection coil capable of detecting a portion excited by the first excitation coil and the second excitation coil,
The first signal processing unit is configured to detect a signal related to the first excitation coil among the detection signals detected by the detection unit and perform signal processing,
The second signal processing unit detects a signal related to the second excitation coil among detection signals detected by the detection unit, and an amplitude and a phase of the detected play noise signal are processed by the first signal processing unit. It is configured to perform signal processing to match the amplitude and phase of the play noise signal,
The eddy current flaw detection device, wherein the differential amplifier is configured to subtract a signal before flaw detection from the first signal processing unit and a signal before flaw detection from the second signal processing unit.
第2信号処理部により処理された疵信号の位相が第1信号処理部により処理された疵信号と逆位相となるようにされてなることを特徴とする請求項1記載の渦流探傷装置。2. The eddy current flaw detector according to claim 1, wherein a phase of the flaw signal processed by the second signal processing unit is opposite to a phase of the flaw signal processed by the first signal processing unit. 励磁コイルがプリント・コイルとされてなることを特徴とする請求項1記載の渦流探傷装置。2. The eddy current flaw detector according to claim 1, wherein the exciting coil is a printed coil. 第1励磁電流と第2励磁電流とは同期され、かつ一方の周波数は他方の周波数の所定倍とされてなることを特徴とする請求項1記載の渦流探傷装置。2. The eddy current flaw detection device according to claim 1, wherein the first excitation current and the second excitation current are synchronized, and one frequency is set to a predetermined multiple of the other frequency.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240256A (en) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Ltd Method and device for evaluating residual wall thickness by eddy current flaw detection
JP2008197016A (en) * 2007-02-14 2008-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Sensor element and eddy current flaw detection probe
JP2009536349A (en) * 2006-05-10 2009-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Magnetic system
JP2009287981A (en) * 2008-05-27 2009-12-10 Marktec Corp Eddy-current flaw detector and eddy-current flaw detecting method
JP2009545732A (en) * 2006-08-03 2009-12-24 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Device with separate emission / reception functions for conducting eddy current tests on conductive parts
JP2010276431A (en) * 2009-05-27 2010-12-09 Toyota Motor Corp Eddy current flaw detector and eddy current flaw detection method

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240256A (en) * 2006-03-07 2007-09-20 Hitachi Ltd Method and device for evaluating residual wall thickness by eddy current flaw detection
JP4646835B2 (en) * 2006-03-07 2011-03-09 株式会社日立製作所 Evaluation method and apparatus for residual thickness by eddy current flaw detection
JP2009536349A (en) * 2006-05-10 2009-10-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Magnetic system
JP2009545732A (en) * 2006-08-03 2009-12-24 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Device with separate emission / reception functions for conducting eddy current tests on conductive parts
JP2008197016A (en) * 2007-02-14 2008-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Sensor element and eddy current flaw detection probe
JP2009287981A (en) * 2008-05-27 2009-12-10 Marktec Corp Eddy-current flaw detector and eddy-current flaw detecting method
JP2010276431A (en) * 2009-05-27 2010-12-09 Toyota Motor Corp Eddy current flaw detector and eddy current flaw detection method

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