JP2004507736A - 導電材料製物体中の異常の検出 - Google Patents
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Abstract
プローブ（１）を用いて物体（３）中又は近くの異常（７）の存在を検出するには、ａ）物体の近い表面（５）上に１組の検査すべき点を選択し、次いで第一方向（１８）及び第二方向（２０）を選択する工程、ｂ）該組から最初の検査点を選択する工程、ｃ）該選択された検査点に第一方向（１８）に向けてプローブ（１）を置き、前記物体中に渦電流を誘導し、次いで電磁場の特性値を測定する工程、ｄ）前記選択された検査点に第二方向（２０）でプローブ（１）を置き、前記物体中に渦電流を誘導し、次いで電磁場の特性値を測定する工程、ｅ）前記組から次の検査点を選択し、全ての検査点について順番が来るまで工程ｃ）及びｄ）を繰り返す工程、及びｆ）第一方向及び第二方向における特性値の組合せが標準から有意に逸脱するときは、検査点（１５）に異常（７）が存在するものと推定する工程を行う。
Description
【０００１】
本発明は、導電材料製物体中に誘導した渦電流により該物体中又は近くの異常（ａｎｏｍａｌｙ）の存在を検出することに関する。
【０００２】
物体は、支持板のような板、又は厚さよりも曲率半径の大きい、壁のような外殻であってもよい。導電材料は、炭素鋼又はステンレス鋼であってもよい。異常は、縦方向の異常、例えばクラック又は船の外殻を形成する板の支持用骨組みエレメントが好適である。クラックの場合は、容器の壁、パイプラインの壁、又は橋の支持板中に存在し得る。
【０００３】
国際特許出願公開第９５／００８４０は、導電材料製物体中のクラックの検出方法を開示している。この公知の方法は、急激に変化する磁場により物体中に渦電流を誘導し、誘導された渦電流が物体部分内で減衰する間に、この誘導渦電流の減衰を検出し、経時による誘導渦電流の減衰の導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）を測定し、この導関数から物体部分の壁厚さを表す値を測定し、磁気フラックス漏洩技術を用いて物体部分の壁厚さを測定し、次いで、減衰の導関数により壁厚さの減少が指示され、かつ磁気フラックス技術により壁厚さの減少が指示されない場合は、複数のクラックが存在するものと推定するというものである。
したがって公知の方法では、クラックの存在を測定するのに２種の異なる技術を必要とする。
【０００４】
本発明の目的は、ただ１つの検査技術を用いて導電材料製物体中のクラックを検出する方法を提供することである。
この目的のため本発明は、非回転対称的な被作用範囲領域内の導電材料製物体に渦電流を誘導する送信器と、電磁場の強度又は電磁場の強度変化を指示する信号を与える受信システムとを備えたプローブを用いて、導電材料製物体中又は近くの異常の存在を検出する方法において、
ａ）前記物体の近い表面上に１組の検査すべき点を選択する工程、
ｂ）該組から最初の検査点を選択し、次いで第一方向及び該第一方向とは異なる第二方向を選択する工程、
ｃ）該選択された検査点に前記プローブを置き、前記送信器の作動により前記被作用範囲を第一方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ１ を測定する工程、
ｄ）前記送信器の作動により前記被作用範囲を第二方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ２ を測定する工程、
ｅ）前記組から次の検査点を選択し、全ての検査点について順番が来るまで工程ｃ）及びｄ）を繰り返す工程、及び
ｆ）第一方向及び第二方向に関する特性値Φ１ 及びΦ２ の組合せが標準から有意に逸脱するときは、検査点に異常が存在するものと推定する工程
を含む前記検出方法を提供する。
【０００５】
【実施例】
本発明を添付図面について例示により更に詳細に説明する。
図１は、プローブ及び導電材料製物体の垂直断面を概略的に示す。
図２は、送信器及び物体の近い表面の概略上面図である。
図３は、送信器の他のデザインを示す。
【０００６】
図１及び図２について述べると、プローブ１は、平板３状の導電材料製物品の近くに配置される。導電材料の物品３は、近い表面５（プローブ１に最も近い表面）及び遠い表面６を持っている。平板３の遠い表面６には、図面の平面に対し垂直方向に延びるクラック７がある。
プローブ１は箱１０を有する。箱１０には、送信器１１と、受信器１２を有する受信システムとが配置されている。送信器１１は、２つのコイル１１ａ、１１ｂを有し、その中心軸１１ｃ、１１ｄは、互いに平行である。コイル１１ａ、１１ｂは、プローブ１と物体３の近い表面５間の距離、或いは更に詳しくは送信器１１と近い表面３間の距離以上の直径を有する。コイル１１ａ、１１ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル１１ａ、１１ｂの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。
【０００７】
受信器１２は、２つのコイル１２ａ、１２ｂを有し、その中心軸１２ｃ、１２ｄは互いに平行である。コイル１２ａ、１２ｂの直径は、コイル１１ａ、１１ｂの直径よりも小さく、この直径比は５０〜９０％の範囲である。コイル１２ａ、１２ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル１２ａ、１２ｂの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。
【０００８】
送信器１１は、該送信器を付勢する装置（図示せず）に接続し、また受信システムは該受信システムからの信号を記録する装置（図示せず）に接続している。
通常の操作中、物体の近い表面５上に、検査を実施すべき１組の点が選択される。図において、これらの検査点の１つを参照符号１５で示した。
次に、第一方向が、期待される縦方向の異常に対し平行であり、かつ第二方向が第一方向に対し垂直になるように、第一方向及び第二方向を選択する。第一方向は参照符号１８で示し、第二方向は参照符号２０で示した。
【０００９】
プローブ１は、選択された検査点１５に置き、コイル１１ａ、１１ｂに矢印Ａで指示した方向に電流を流すことにより、送信器を作動する。次に、送信器１１の付勢を急激に中断、解除することにより、物体３中に渦電流を発生させる。送信器の付勢及び急激な付勢解除は、物体中に一時的な渦電流を誘導するための送信器の一作動方法である。
【００１０】
コイル１１ａ、１１ｂの配列の結果として、矢印Ａの方向に流れる電流は、矢印Ｂの方向に電流を生じさせる。更に、渦電流の強さは、２つのコイル１１ａ、１１ｂ間の点の周りの楕円形の領域Ｃ内に位置するという結果が得られる。領域Ｃは、プローブの、回転対称的ではない被作用範囲領域である。被作用範囲Ｃの長軸は矢印Ｂに平行である。実用的な目的には、物体における被作用範囲の大きさ（ダッシュラインで示した）は、渦電流が最大値の３０％を越える領域の大きさである。被作用範囲Ｃの長軸は、渦電流の主方向でもある。
【００１１】
プローブ１は、被作用範囲が第一方向１８に向くように配向される。これは図２に示した位置である。
平板３で誘導された渦電流は電磁場を発生するが、次の工程は、この電磁場を第一方向１８のプローブ１で測定することである。
電磁場の特性値を測定する第一の方法は、受信器１２で検出した渦電流の減衰の記録を作り、次いで臨界時間を測定するというものである。臨界時間は、渦電流が平板３内を拡散して遠い表面６に達するのに要する時間である。第一方向での臨界時間はτｃｒｉｔ １とする。
【００１２】
その後、プローブ１を９０°に亘って（ｏｖｅｒ）回転させ、前記選択された検査点１５の所で第二方向２０に向ける。再び、矢印Ａで指示した方向にコイル１１ａ、１１ｂに電流を流すことにより付勢した後、付勢を解除する。こうして、渦電流の主方向を第二方向２０に向ける。次いで、第二方向での臨界時間を測定し、τｃｒｉｔ ２とする。
【００１３】
第一方向での特性値と第二方向での特性値との組合せを測定する。この場合、組合せは、臨界時間τｃｒｉｔ １とτｃｒｉｔ ２との商αである。
各検査点でのαを測定してから、各検査点についてのαの値を標準、例えばこれらαの平均（平均又は中央の）値と比較する。
検査点１５ではαの値が標準とは有意に異なるので、検査点１５で第一方向１８のクラック７が検出される。
標準は、組全体の検査点についての第一方向及び第二方向における特性値の組合せの平均（中央又は平均の）値である。
【００１４】
明細書及び特許請求の範囲において、有意差は、例えば標準偏差よりも大きい統計上の有意差である。
前記臨界時間の商は、更にクラックの深さを測定するのに使用できる。これは、臨界時間の商を基準と比較し、この比較からクラックの深さを得ることにより行われる。
【００１５】
上記方法で臨界時間を測定した。しかし、受信した信号は、臨界時間の測定に必要な情報よりも多くの情報を含んでいる。したがって、他の方法では、電磁場の第一方向１８での特性値の測定は、受信器１２で検出した検査点１５における渦電流の減衰の経時による記録Ｖ１ を取り、次いで
【数３】
を求める工程からなる。電磁場の第二方向２０での特性値の測定は、受信器１２で検出した検査点１５における渦電流の減衰の経時による記録Ｖ２ を取り、次いで
【数４】
を求める工程からなる。これらの式中、ｔ０ は初期時間であり、Δは試料間隔であり、またｎは該求和に含まれる試料の数である。これら特性値の組合せは、商
【数５】
である。
【００１６】
上記方法では、ただ１つの受信器が使用される。他の好適な方法では、プローブ１は更に上部受信器２３を有する。この場合、受信器１２は下部受信器という。
上部受信器２３は、２つのコイル２３ａ、２３ｂを有し、これらの中心軸２３ｃ、２３ｄは互いに平行である。コイル２３ａ、２３ｂの直径は、コイル１１ａ、１１ｂの直径よりも小さく、直径比は５０〜９０％の範囲である。コイル２３ａ、２３ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル２３ａ、２３ｂの直径に等しく、好適にはこの直径の１０〜９０％である。
２つの受信器により、渦電流で発生した電磁場の勾配が測定できる。この場合、電磁場の特性値は、電磁場の勾配についての特性値である。
【００１７】
この場合、第一方向での特性値の測定は、２つの隔離された受信器１２、２３を用いて、検査点における渦電流の減衰の経時による２つの記録Ｖ１ｌ及びＶ１ｕを取り、次いで
【数６】
を求める工程からなる。第二方向での特性値の測定は、２つの隔離された受信器１２、２３を用いて、検査点における渦電流の減衰の経時による２つの記録Ｖ２ｕ及びＶ２ｌを取り、次いで
【数７】
を求める工程からなる。これら２つの式中、ｔ０ は初期時間であり、Δは試料間隔であり、またｎは該求和に含まれる試料の数である。これら特性値の組合せは、商α１ ／α２ である。
【００１８】
図１に示すようなプローブの実施態様では、受信器１２、２３は、一方を他方の上に垂直方向に、即ち物体３の近い表面５に対し垂直に配置する。他の実施態様（図示せず）では、これら受信アンテナ手段は、水平方向、即ち近い表面５に対し平行に隔離される。
本発明の他の実施態様では、一時的な渦電流を誘導する代わりに、交流の渦電流が導入される。交流渦電流は、単一の周波数を持っていても、或いは複数の周波数を持っていてもよい。後者の場合、送信器は、各種周波数の多数の湾曲形電流の総体（ｓｕｍ）であり、好適にはこの湾曲形電流は同じ振幅を有する交流により付勢される。後者の方法は、多重周波数（ｍｕｌｔｉ−ｆｒｅｑｕｎｃｙ）方法として公知である。
【００１９】
この場合、第一方向１８での特性値の測定は、時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ１ （ｔ）を作り、次いで信号の振幅Ａ１ （ｆ）をこの信号の周波数（ｆ）の関数として測定する工程からなり、また第二方向２０での特性値の測定は、時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ２ （ｔ）を取り、次いで信号の振幅Ａ２ （ｆ）をこの信号の周波数（ｆ）の関数として求める工程からなる。第一方向及び第二方向でのこれら特性値の組合せは、所定周波数（ｆ０ ）についての振幅Ａ１ ／Ａ２ の商である。
【００２０】
この方法は、クラックの深さを測定するのに同様に使用できる。しかし、この場合は、送信器の作動により発生した電磁場の貫通深さが周波数の増大に従って浅くなるので、多重周波数信号を用いる必要がある。こうして数種の周波数について振幅の商を基準値と比較すれば、クラックの深さが得られる。
或いは、振幅の代わりに位相が使用できる。この場合は、第一方向及び第二方向での信号Ｖ１ （ｔ）及びＶ２ （ｔ）から、位相ψ１ （ｆ）及びψ２ （ｆ）を測定する。第一方向及び第二方向での特性値の組合せは、所定周波数（ｆ０ ）についての位相ψ１ 及びψ２ の差である。
【００２１】
渦電流で発生した電磁場の勾配は、交流電流方法によっても測定できる。この目的のため、プローブ１は上部受信器２３も有する。
第一方向での特性値の測定は、経時に従って受信器で検出した信号〔但し、Ｖ１ｌ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の下部受信器１２の信号であり、Ｖ１ｕ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の上部受信器２３の信号である〕を記録し、信号の振幅Ａｕ （ｆ）及びＡｌ （ｆ）をこの信号の周波数の関数として求め、次いで所定周波数についての振幅Ａｕ ／Ａｌ の商α１ を求める工程からなる。
第二方向での特性値の測定は、経時に従って受信器で検出した信号〔但し、Ｖ２ｌ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の下部受信器１２の信号であり、Ｖ２ｕ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の上部受信器２３の信号である〕を記録し、信号の振幅Ａｕ （ｆ）及びＡｌ （ｆ）をこの信号の周波数の関数として求め、次いで所定周波数についての振幅Ａｕ ／Ａｌ の商α２ を求める工程からなる。
第一方向及び第二方向での特性値の組合せは、商α１ ／α２ の商である。
【００２２】
上記方法では、送信器の作動により被作用範囲を第一方向に向けるべく送信器を作動して物体中に渦電流を誘導する工程は、プローブを回転させることにより行われる。換言すれば、プローブは第一方向の或る位置にセットし、測定を行ってから、第二方向まで回転させた。
被作用範囲の回転は、同様に電子的に行うことができ、このような電子的方法を用いれば、プローブ自体を回転させる必要はない。
【００２３】
図３について述べると、この図は、４つの隣接するコイル３１、３２、３３、３４からなる送信器３０の上面図である。隣接コイル３１〜３４の各々は、円形の断片形状を有する。送信器３０の付勢は、まず対向するコイル３１、３３を反対方向３１Ａ（反時計回り）、３３Ｂ（時計回り）に流れる電流で付勢し、次いで対向するコイル３２、３４を反対方向３２Ａ（反時計回り）、３４Ｂ（時計回り）に付勢するという２つの方法で行う。こうしてコイルを流れる電流により発生した磁気は、第一方向３５に向く。この方法では、物体中に渦電流が誘導されて被作用範囲が第一方向に向くように、送信器を作動する。
【００２４】
被作用範囲を活性化し、回転させるには、電流が反対方向３２Ｂ（時計回り）、３４Ａ（反時計回り）に流れるように、対向するコイル３２、３４を付勢する向きを変化させる。こうして、コイルを流れる電流により発生した磁気は、第二方向３６に向く。この方法では、物体中に渦電流が誘導されて被作用範囲が第二方向に向くように、送信器を作動する。
受信コイルを用いると、信号は磁場の強度変化を指示する。しかし、受信器がホール効果変換器であるか、或いはコイルからの信号が統合されると、この信号は磁場の強度を指示する。
【００２５】
完全を期するため、回転対称的ではない被作用範囲を与える送信器の総てが、渦電流が主方向を有する被作用範囲を与えるとは限らないことが観察される。このような送信器の具体例は、単一の長いコイルである。このコイルを付勢すると、渦電流は、長いコイルを流れる電流の方向に誘導される。被作用範囲は、回転対称的ではないが、これらの渦電流は主方向を有さない。
【００２６】
本発明方法は、ただ１つの検査技術を用いて異常を検出する簡単な方法を提供する。この方法は、物体を、導電性がないか又は物体に比べて導電率の低い材料で比較的厚く覆った場合、好適に適用される。
本発明方法は、縦方向の異常についての情報を提供するのに使用できるばかりでなく、プローブを異常の１つの側に配置するか、或いはプローブで異常を部分的に覆えば、円形の異常についての情報を提供するのにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プローブ及び導電材料製物体の垂直断面を概略的に示す。
【図２】送信器及び物体の近い表面の概略上面図である。
【図３】送信器の他のデザインを示す。
【符号の説明】
１‥‥プローブ
３‥‥物体
５‥‥物体の近い表面
７‥‥異常
１５‥‥検査点
１８‥‥第一方向
２０‥‥第二方向
本発明は、導電材料製物体中に誘導した渦電流により該物体中又は近くの異常（ａｎｏｍａｌｙ）の存在を検出することに関する。
【０００２】
物体は、支持板のような板、又は厚さよりも曲率半径の大きい、壁のような外殻であってもよい。導電材料は、炭素鋼又はステンレス鋼であってもよい。異常は、縦方向の異常、例えばクラック又は船の外殻を形成する板の支持用骨組みエレメントが好適である。クラックの場合は、容器の壁、パイプラインの壁、又は橋の支持板中に存在し得る。
【０００３】
国際特許出願公開第９５／００８４０は、導電材料製物体中のクラックの検出方法を開示している。この公知の方法は、急激に変化する磁場により物体中に渦電流を誘導し、誘導された渦電流が物体部分内で減衰する間に、この誘導渦電流の減衰を検出し、経時による誘導渦電流の減衰の導関数（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）を測定し、この導関数から物体部分の壁厚さを表す値を測定し、磁気フラックス漏洩技術を用いて物体部分の壁厚さを測定し、次いで、減衰の導関数により壁厚さの減少が指示され、かつ磁気フラックス技術により壁厚さの減少が指示されない場合は、複数のクラックが存在するものと推定するというものである。
したがって公知の方法では、クラックの存在を測定するのに２種の異なる技術を必要とする。
【０００４】
本発明の目的は、ただ１つの検査技術を用いて導電材料製物体中のクラックを検出する方法を提供することである。
この目的のため本発明は、非回転対称的な被作用範囲領域内の導電材料製物体に渦電流を誘導する送信器と、電磁場の強度又は電磁場の強度変化を指示する信号を与える受信システムとを備えたプローブを用いて、導電材料製物体中又は近くの異常の存在を検出する方法において、
ａ）前記物体の近い表面上に１組の検査すべき点を選択する工程、
ｂ）該組から最初の検査点を選択し、次いで第一方向及び該第一方向とは異なる第二方向を選択する工程、
ｃ）該選択された検査点に前記プローブを置き、前記送信器の作動により前記被作用範囲を第一方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ１ を測定する工程、
ｄ）前記送信器の作動により前記被作用範囲を第二方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ２ を測定する工程、
ｅ）前記組から次の検査点を選択し、全ての検査点について順番が来るまで工程ｃ）及びｄ）を繰り返す工程、及び
ｆ）第一方向及び第二方向に関する特性値Φ１ 及びΦ２ の組合せが標準から有意に逸脱するときは、検査点に異常が存在するものと推定する工程
を含む前記検出方法を提供する。
【０００５】
【実施例】
本発明を添付図面について例示により更に詳細に説明する。
図１は、プローブ及び導電材料製物体の垂直断面を概略的に示す。
図２は、送信器及び物体の近い表面の概略上面図である。
図３は、送信器の他のデザインを示す。
【０００６】
図１及び図２について述べると、プローブ１は、平板３状の導電材料製物品の近くに配置される。導電材料の物品３は、近い表面５（プローブ１に最も近い表面）及び遠い表面６を持っている。平板３の遠い表面６には、図面の平面に対し垂直方向に延びるクラック７がある。
プローブ１は箱１０を有する。箱１０には、送信器１１と、受信器１２を有する受信システムとが配置されている。送信器１１は、２つのコイル１１ａ、１１ｂを有し、その中心軸１１ｃ、１１ｄは、互いに平行である。コイル１１ａ、１１ｂは、プローブ１と物体３の近い表面５間の距離、或いは更に詳しくは送信器１１と近い表面３間の距離以上の直径を有する。コイル１１ａ、１１ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル１１ａ、１１ｂの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。
【０００７】
受信器１２は、２つのコイル１２ａ、１２ｂを有し、その中心軸１２ｃ、１２ｄは互いに平行である。コイル１２ａ、１２ｂの直径は、コイル１１ａ、１１ｂの直径よりも小さく、この直径比は５０〜９０％の範囲である。コイル１２ａ、１２ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル１２ａ、１２ｂの直径に等しく、好適には直径の１０〜９０％である。
【０００８】
送信器１１は、該送信器を付勢する装置（図示せず）に接続し、また受信システムは該受信システムからの信号を記録する装置（図示せず）に接続している。
通常の操作中、物体の近い表面５上に、検査を実施すべき１組の点が選択される。図において、これらの検査点の１つを参照符号１５で示した。
次に、第一方向が、期待される縦方向の異常に対し平行であり、かつ第二方向が第一方向に対し垂直になるように、第一方向及び第二方向を選択する。第一方向は参照符号１８で示し、第二方向は参照符号２０で示した。
【０００９】
プローブ１は、選択された検査点１５に置き、コイル１１ａ、１１ｂに矢印Ａで指示した方向に電流を流すことにより、送信器を作動する。次に、送信器１１の付勢を急激に中断、解除することにより、物体３中に渦電流を発生させる。送信器の付勢及び急激な付勢解除は、物体中に一時的な渦電流を誘導するための送信器の一作動方法である。
【００１０】
コイル１１ａ、１１ｂの配列の結果として、矢印Ａの方向に流れる電流は、矢印Ｂの方向に電流を生じさせる。更に、渦電流の強さは、２つのコイル１１ａ、１１ｂ間の点の周りの楕円形の領域Ｃ内に位置するという結果が得られる。領域Ｃは、プローブの、回転対称的ではない被作用範囲領域である。被作用範囲Ｃの長軸は矢印Ｂに平行である。実用的な目的には、物体における被作用範囲の大きさ（ダッシュラインで示した）は、渦電流が最大値の３０％を越える領域の大きさである。被作用範囲Ｃの長軸は、渦電流の主方向でもある。
【００１１】
プローブ１は、被作用範囲が第一方向１８に向くように配向される。これは図２に示した位置である。
平板３で誘導された渦電流は電磁場を発生するが、次の工程は、この電磁場を第一方向１８のプローブ１で測定することである。
電磁場の特性値を測定する第一の方法は、受信器１２で検出した渦電流の減衰の記録を作り、次いで臨界時間を測定するというものである。臨界時間は、渦電流が平板３内を拡散して遠い表面６に達するのに要する時間である。第一方向での臨界時間はτｃｒｉｔ １とする。
【００１２】
その後、プローブ１を９０°に亘って（ｏｖｅｒ）回転させ、前記選択された検査点１５の所で第二方向２０に向ける。再び、矢印Ａで指示した方向にコイル１１ａ、１１ｂに電流を流すことにより付勢した後、付勢を解除する。こうして、渦電流の主方向を第二方向２０に向ける。次いで、第二方向での臨界時間を測定し、τｃｒｉｔ ２とする。
【００１３】
第一方向での特性値と第二方向での特性値との組合せを測定する。この場合、組合せは、臨界時間τｃｒｉｔ １とτｃｒｉｔ ２との商αである。
各検査点でのαを測定してから、各検査点についてのαの値を標準、例えばこれらαの平均（平均又は中央の）値と比較する。
検査点１５ではαの値が標準とは有意に異なるので、検査点１５で第一方向１８のクラック７が検出される。
標準は、組全体の検査点についての第一方向及び第二方向における特性値の組合せの平均（中央又は平均の）値である。
【００１４】
明細書及び特許請求の範囲において、有意差は、例えば標準偏差よりも大きい統計上の有意差である。
前記臨界時間の商は、更にクラックの深さを測定するのに使用できる。これは、臨界時間の商を基準と比較し、この比較からクラックの深さを得ることにより行われる。
【００１５】
上記方法で臨界時間を測定した。しかし、受信した信号は、臨界時間の測定に必要な情報よりも多くの情報を含んでいる。したがって、他の方法では、電磁場の第一方向１８での特性値の測定は、受信器１２で検出した検査点１５における渦電流の減衰の経時による記録Ｖ１ を取り、次いで
【数３】
【数４】
【数５】
【００１６】
上記方法では、ただ１つの受信器が使用される。他の好適な方法では、プローブ１は更に上部受信器２３を有する。この場合、受信器１２は下部受信器という。
上部受信器２３は、２つのコイル２３ａ、２３ｂを有し、これらの中心軸２３ｃ、２３ｄは互いに平行である。コイル２３ａ、２３ｂの直径は、コイル１１ａ、１１ｂの直径よりも小さく、直径比は５０〜９０％の範囲である。コイル２３ａ、２３ｂ間の横方向の間隔は、多くともコイル２３ａ、２３ｂの直径に等しく、好適にはこの直径の１０〜９０％である。
２つの受信器により、渦電流で発生した電磁場の勾配が測定できる。この場合、電磁場の特性値は、電磁場の勾配についての特性値である。
【００１７】
この場合、第一方向での特性値の測定は、２つの隔離された受信器１２、２３を用いて、検査点における渦電流の減衰の経時による２つの記録Ｖ１ｌ及びＶ１ｕを取り、次いで
【数６】
【数７】
【００１８】
図１に示すようなプローブの実施態様では、受信器１２、２３は、一方を他方の上に垂直方向に、即ち物体３の近い表面５に対し垂直に配置する。他の実施態様（図示せず）では、これら受信アンテナ手段は、水平方向、即ち近い表面５に対し平行に隔離される。
本発明の他の実施態様では、一時的な渦電流を誘導する代わりに、交流の渦電流が導入される。交流渦電流は、単一の周波数を持っていても、或いは複数の周波数を持っていてもよい。後者の場合、送信器は、各種周波数の多数の湾曲形電流の総体（ｓｕｍ）であり、好適にはこの湾曲形電流は同じ振幅を有する交流により付勢される。後者の方法は、多重周波数（ｍｕｌｔｉ−ｆｒｅｑｕｎｃｙ）方法として公知である。
【００１９】
この場合、第一方向１８での特性値の測定は、時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ１ （ｔ）を作り、次いで信号の振幅Ａ１ （ｆ）をこの信号の周波数（ｆ）の関数として測定する工程からなり、また第二方向２０での特性値の測定は、時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ２ （ｔ）を取り、次いで信号の振幅Ａ２ （ｆ）をこの信号の周波数（ｆ）の関数として求める工程からなる。第一方向及び第二方向でのこれら特性値の組合せは、所定周波数（ｆ０ ）についての振幅Ａ１ ／Ａ２ の商である。
【００２０】
この方法は、クラックの深さを測定するのに同様に使用できる。しかし、この場合は、送信器の作動により発生した電磁場の貫通深さが周波数の増大に従って浅くなるので、多重周波数信号を用いる必要がある。こうして数種の周波数について振幅の商を基準値と比較すれば、クラックの深さが得られる。
或いは、振幅の代わりに位相が使用できる。この場合は、第一方向及び第二方向での信号Ｖ１ （ｔ）及びＶ２ （ｔ）から、位相ψ１ （ｆ）及びψ２ （ｆ）を測定する。第一方向及び第二方向での特性値の組合せは、所定周波数（ｆ０ ）についての位相ψ１ 及びψ２ の差である。
【００２１】
渦電流で発生した電磁場の勾配は、交流電流方法によっても測定できる。この目的のため、プローブ１は上部受信器２３も有する。
第一方向での特性値の測定は、経時に従って受信器で検出した信号〔但し、Ｖ１ｌ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の下部受信器１２の信号であり、Ｖ１ｕ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の上部受信器２３の信号である〕を記録し、信号の振幅Ａｕ （ｆ）及びＡｌ （ｆ）をこの信号の周波数の関数として求め、次いで所定周波数についての振幅Ａｕ ／Ａｌ の商α１ を求める工程からなる。
第二方向での特性値の測定は、経時に従って受信器で検出した信号〔但し、Ｖ２ｌ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の下部受信器１２の信号であり、Ｖ２ｕ（ｔ）は時間（ｔ）経過時の上部受信器２３の信号である〕を記録し、信号の振幅Ａｕ （ｆ）及びＡｌ （ｆ）をこの信号の周波数の関数として求め、次いで所定周波数についての振幅Ａｕ ／Ａｌ の商α２ を求める工程からなる。
第一方向及び第二方向での特性値の組合せは、商α１ ／α２ の商である。
【００２２】
上記方法では、送信器の作動により被作用範囲を第一方向に向けるべく送信器を作動して物体中に渦電流を誘導する工程は、プローブを回転させることにより行われる。換言すれば、プローブは第一方向の或る位置にセットし、測定を行ってから、第二方向まで回転させた。
被作用範囲の回転は、同様に電子的に行うことができ、このような電子的方法を用いれば、プローブ自体を回転させる必要はない。
【００２３】
図３について述べると、この図は、４つの隣接するコイル３１、３２、３３、３４からなる送信器３０の上面図である。隣接コイル３１〜３４の各々は、円形の断片形状を有する。送信器３０の付勢は、まず対向するコイル３１、３３を反対方向３１Ａ（反時計回り）、３３Ｂ（時計回り）に流れる電流で付勢し、次いで対向するコイル３２、３４を反対方向３２Ａ（反時計回り）、３４Ｂ（時計回り）に付勢するという２つの方法で行う。こうしてコイルを流れる電流により発生した磁気は、第一方向３５に向く。この方法では、物体中に渦電流が誘導されて被作用範囲が第一方向に向くように、送信器を作動する。
【００２４】
被作用範囲を活性化し、回転させるには、電流が反対方向３２Ｂ（時計回り）、３４Ａ（反時計回り）に流れるように、対向するコイル３２、３４を付勢する向きを変化させる。こうして、コイルを流れる電流により発生した磁気は、第二方向３６に向く。この方法では、物体中に渦電流が誘導されて被作用範囲が第二方向に向くように、送信器を作動する。
受信コイルを用いると、信号は磁場の強度変化を指示する。しかし、受信器がホール効果変換器であるか、或いはコイルからの信号が統合されると、この信号は磁場の強度を指示する。
【００２５】
完全を期するため、回転対称的ではない被作用範囲を与える送信器の総てが、渦電流が主方向を有する被作用範囲を与えるとは限らないことが観察される。このような送信器の具体例は、単一の長いコイルである。このコイルを付勢すると、渦電流は、長いコイルを流れる電流の方向に誘導される。被作用範囲は、回転対称的ではないが、これらの渦電流は主方向を有さない。
【００２６】
本発明方法は、ただ１つの検査技術を用いて異常を検出する簡単な方法を提供する。この方法は、物体を、導電性がないか又は物体に比べて導電率の低い材料で比較的厚く覆った場合、好適に適用される。
本発明方法は、縦方向の異常についての情報を提供するのに使用できるばかりでなく、プローブを異常の１つの側に配置するか、或いはプローブで異常を部分的に覆えば、円形の異常についての情報を提供するのにも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プローブ及び導電材料製物体の垂直断面を概略的に示す。
【図２】送信器及び物体の近い表面の概略上面図である。
【図３】送信器の他のデザインを示す。
【符号の説明】
１‥‥プローブ
３‥‥物体
５‥‥物体の近い表面
７‥‥異常
１５‥‥検査点
１８‥‥第一方向
２０‥‥第二方向
Claims (17)
- 非回転対称的な被作用範囲領域内の導電材料製物体に渦電流を誘導する送信器と、電磁場の強度又は電磁場の強度変化を指示する信号を与える受信システムとを備えたプローブを用いて、導電材料製物体中又は近くの異常の存在を検出する方法において、
ａ）前記物体の近い表面上に１組の検査すべき点を選択する工程、
ｂ）該組から最初の検査点を選択し、次いで第一方向及び該第一方向とは異なる第二方向を選択する工程、
ｃ）該選択された検査点に前記プローブを置き、前記送信器の作動により前記被作用範囲を第一方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ１ を測定する工程、
ｄ）前記送信器の作動により前記被作用範囲を第二方向に向けるべく送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導し、次いで該渦電流により発生した電磁場の特性値Φ２ を測定する工程、
ｅ）前記組から次の検査点を選択し、全ての検査点について順番が来るまで工程ｃ）及びｄ）を繰り返す工程、及び
ｆ）第一方向及び第二方向に関する特性値Φ１ 及びΦ２ の組合せが標準から有意に逸脱するときは、検査点に異常が存在するものと推定する工程
を含む前記検出方法。 - 前記異常が縦方向の異常であり、前記被作用範囲領域での渦電流が主方向を有し、かつ前記第一方向と該縦方向の異常間の角度が前記第二方向と該縦方向の異常間の角度とは異なる請求項１に記載の方法。
- 前記第一方向が異常の方向に対し平行であり、かつ前記第二方向が該第一方向に対し垂直である請求項２に記載の方法。
- 前記物体中に渦電流を誘導する工程が前記物体中に一時的な渦電流を誘導する工程であり、前記受信システムが単一の受信器からなり、前記特性値を測定する工程が時間（ｔ）に従って前記受信器の信号の記録Ｖ（ｔ）を取り、次いで該記録Ｖ（ｔ）から臨界時間を測定する工程からなり、かつ前記第一方向及び第二方向での特性値の組合せがこれら臨界時間の商である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記異常がクラックであり、前記方法が、第一方向及び第二方向での臨界時間の商を基準と比較し、次いでこの比較からクラックの深さを得る工程を更に含む請求項４に記載の方法。
- 前記物体中に渦電流を誘導する工程が該物体中に一時的な渦電流を誘導する工程であり、前記受信システムが単一の受信器からなり、前記特性値を測定する工程が時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ（ｔ）を取り、次いで平均
を求める工程からなり、かつ特性値の組合せが第一方向及び第二方向での前記平均の商である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 - 前記物体に渦電流を誘導する工程が該物体中に交流渦電流を誘導する工程であり、前記受信システムが単一の受信器からなり、前記特性値を測定する工程が時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ（ｔ）を取り、次いで該信号の振幅を該信号の周波数の関数として求める工程からなり、かつ第一方向及び第二方向での特性値の組合せが所定周波数についての振幅の商である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記異常がクラックであり、前記物体中に渦電流を誘導する工程が該物体中に多重周波数の交流渦電流を誘導する工程であり、前記受信システムが単一の受信器からなり、前記特性値を測定する工程が時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ（ｔ）を取り、次いで該信号の振幅を該信号の周波数の関数として求める工程からなり、第一方向及び第二方向での特性値の組合せが所定周波数についての振幅の商であり、かつ該方法が、数種の周波数についての振幅の商を基準と比較し、次いでこの比較からクラックの深さを得る工程を更に含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記物体中に渦電流を誘導する工程が該物体中に交流渦電流を誘導する工程であり、前記受信システムが単一の受信器からなり、前記特性値を測定する工程が時間（ｔ）に従って受信器の信号の記録Ｖ（ｔ）を取り、次いで該信号の位相を該信号の周波数の関数として求める工程からなり、かつ第一方向及び第二方向での特性値の組合せが所定周波数についての位相の差である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記プローブが２つの隔離された受信器を有し、かつ工程ｄ）で測定した電磁場の特性値が該電磁場の勾配についての特性値である請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記物体中に渦電流を誘導する工程が該物体中に一時的な渦電流を誘導する工程であり、前記特性値を測定する工程が経時に従って受信器の信号〔但し、Ｖｕ （ｔ）は時間（ｔ）経過時の第一受信器の信号であり、またＶ１ （ｔ）は時間（ｔ）経過時の第二受信器の信号である〕を記録し、次いで特性値
を求める工程からなり、かつ特性値の組合せが第一方向及び第二方向での前記特性値αの商である請求項１０に記載の方法。 - 前記物体中に渦電流を誘導する工程が該物体中に交流渦電流を誘導する工程であり、前記特性値を測定する工程が経時に従って受信器の信号〔但し、Ｖｕ （ｔ）は時間（ｔ）経過時の第一受信器の信号であり、またＶ１ （ｔ）は時間（ｔ）経過時の第二受信器の信号である〕を記録し、該信号の振幅を該信号の周波数の関数として求め、次いで所定周波数についての振幅の商αを求める工程からなり、かつ特性値の組合せが第一方向及び第二方向での前記商αの商である請求項１０に記載の方法。
- 前記標準が、組全体の検査点についての第一方向及び第二方向における特性値の組合せの平均（中央又は平均の）値である請求項１に記載の方法。
- 前記送信器が、前記プローブと前記物体の近い表面間の距離にほぼ等しい直径を有する少なくとも２つの送信コイルからなり、これら送信コイルに反対方向に電流を流して、送信コイル間の中心領域に生じる電磁場を強化することにより該コイルを作動する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記送信器が、各々円形の断片形状を有する４つの隣接するコイルからなり、前記被作用範囲を第一方向に向けるべく該送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導させる工程が、１対の対向するコイルを反対方向に作動し、次いで他方の対の対向するコイルを反対方向に作動する工程からなり、かつ前記被作用範囲を第二方向に向けるべく該送信器を作動して前記物体中に渦電流を誘導させる工程が、他方の対の２つのコイルが付勢される方向を反対方向に変える工程からなる請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
- 前記受信システムが受信コイルからなり、前記信号が渦電流の変化を表し、かつＶが該受信コイル端部の電圧である請求項４〜９のいずれか１項に記載の方法。
- 前記受信システムが、第一受信コイル及び該第一受信コイルとは隔離された第二受信コイルからなり、前記信号が渦電流の変化を表し、かつＶ１ 及びＶ２ がそれぞれ該第一受信コイル端部及び第二受信コイル端部の電圧である請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
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