JP2007292760A - 材料の損傷を検出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】材料の損傷を検出しまたそのような損傷を定量的に判定するための装置ならびに方法において、表面に近い損傷に対する機器の感度を低下させることなく、材料表面の下方に隠匿された損傷を漏れ磁束測定によって、より的確に検出することができる装置ならびに方法を提供する。
【解決手段】強磁性の被験体（１０）の表面近くおよび表面から離れた損傷を検出するための漏れ磁束測定装置は、少なくとも１つの水平に配置されたコイルあるいは同等な作用を有するコア／コイル組成体（２４，２２）と少なくとも１つの垂直に配置されたコイルあるいは同等な作用を有するコア／コイル組成体（３４，３２；４４，４２）を有する。
【選択図】図２

Description

この発明は材料の損傷を検出しまたそのような損傷を定量的に判定するための装置ならびに方法に関する。この発明は特にこの種の損傷を電磁方式に基づいた非破壊式の技術によって検出する新規の装置に関する。特に本発明はいわゆる漏れ磁束測定によって前記の損傷を検出する方法に関する。

既知の漏れ磁束測定部に基づいた金属性の原材料および半加工製品の損傷を検出する検査および測定装置は、大抵は強磁性である被験材料を比較的強力な直流あるいは交流磁界に曝すことに基づいている。損傷が存在しなければ前記の磁界が比較的均一に被験体内を誘導され、磁束は空間的に極めて均一なものとなる。罅、隙間等の形態の損傷が存在する場合、損傷部の周囲の磁界分が材料から押し出され、それによって不均一な磁界分布に通じる。押し出された磁界分はコイル、ホール効果プローブ等の磁界感応式のプローブによって検出し、損傷の存在を検知することができる。

前記の漏れ磁束測定方式は非破壊式検査（ＮＤＴ）の分野において広く採用されているが、この方式は、表面およびプローブに近い損傷の方が被験体の金属表面の下方に隠匿されたものに比べて良好に認識可能であるという欠点を伴うものである。前記の隠匿された損傷も磁界の押し出しをもたらし原則的には従来のプローブによって観察可能であるが、これはしばしば低周波障害レベルの範囲内である極小さな振幅の信号を発生させるのみである。

従って、本発明の目的は、前述した問題点を克服し、表面に近い損傷に対する機器の感度を低下させることなく、材料表面の下方に隠匿された損傷を漏れ磁束測定によって、より的確に検出することができる装置ならびに方法を提供することである。

前記の課題は、本発明に従って、少なくとも１つの水平に配置されたコイルあるいはプローブとそれに対して垂直に配置された少なくとも１つのコイルあるいはプローブからなる組み合わせをセンサ装置として設けることによって解決される。すなわち、漏れ磁束分を検出するために水平に配置されたコイルが被験体の法線に対して平行な法線を有し、それに対して垂直に配置されたコイルは被験体の表面に対して接線方向に整合するとともに被験体の移動方向に指向している法線を有している。この発明は、水平に配置されたコイルを有する従来の測定方式が放射方向あるいは垂直方向に被験体から流出する磁界成分を損傷の近くで検出することに適しているが隠匿された損傷に由来する接線方向に流出する磁界成分の検出には適していないことに基づいている。垂直方向に配置されたコイルあるいはプローブの法線は被験体の移動速度の方向を示すものでありそれにより良好に適しており、より低周波のものであったとしても損傷が存在する場合に水平に配置されたコイルによって記録される信号よりも顕著に強い信号を生成する。

次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら説明する。

図１には強磁性の被験体１０とその移動方向（矢印“ｖ”参照）が概略的に示されている。被験体には長手方向に向かってＮおよびＳで示されているように直流磁界が貫通しているが；その極性は通常重要なことではない。表面近くの損傷１２によって比較的鋭敏な流出角度を有する押し出された磁力線１３が生成される。表面の下方に存在する隠匿された損傷によって比較的鈍重な流出角度を有する磁力線１５が生成される。磁力線１３はコイルあるいはプローブ２０内で検出可能な信号を形成するのに適している。磁力線１５はコイル３０またはコイル４０内において検出可能な信号を形成するのに適している。コイル２０，３０，４０は図１において概略的にコア無しで一重のコイルとしてその１巻きのみが示されているが、実用上においては追加的な巻線をもって形成される。

図２には、コア２４，３４および４４を備えたコイル２２，３２および３４が設けられた同様な構成が示されている。しかしながらここでは、例えば相当な距離で離間した秘匿された損傷１４によって発生した磁力線１５が存在している際に検出可能な信号を形成するためにコイル２２とコア２４の組み合わせが適している。図２に示されている別のコイル／コアの組み合わせは好適には磁力線１３を検出するために設けられており、場合によって検出された信号を一時的に記憶してそれを電子回路あるいはコンピュータによって後から分析するものである。

コイル２２，３２および４２によって発信された信号は増幅器およびその後に続く信号調整ユニットに供給されることが理解され、それによって存在している損傷に関して適宜な表現力をもった情報を提供することができる。同様に、各コイルが相互に対して適宜に固定され被験体に対して適正な距離をもって離間した適宜なケース部材に収容される必要があることが理解される。

図３には、漏れ磁束測定構成による管形状の被験体における磁力線の流れが概略的に示されている。表面近くの損傷１２は通常略平行に延在している磁力線を押し出して鋭角で流出する磁力線１３を形成し、これはコイル２０内において検出可能な信号を形成するのに適している。隠匿された損傷１４は通常略平行に延在している半径方向外側表面の磁力線を押し出して鈍角に流出する磁力線１５を形成し、これはコイル４０内において検出可能な信号を形成するのに適している。

強磁性の被験体とその移動方向を示した概略図である。 コイルを含めた構成を示した概略図である。 管形状の被験体における磁界線を示した概略図である。

符号の説明

１０ 被験体
１２，１４ 損傷
１３，１５ 磁力線
２０，２２，３０，３２，３４，４０ コイル（プローブ）
２４，３４，４４ コア

Claims (2)

1. 少なくとも１つの水平に配置されたコイル（２０）あるいは同等な作用を有するコア／コイル組成体（２４，２２）と少なくとも１つの垂直に配置されたコイル（３０，４０）あるいは同等な作用を有するコア／コイル組成体（３４，３２；４４，４２）を有することを特徴とする強磁性の被験体（１０）の表面近くおよび表面から離れた損傷を検出するための漏れ磁束測定装置。
2. 水平に配置されたコイル（２０）と被験体（１０）の法線が略平行な方向性を有しており、垂直に配置されたコイル（３０，４０）の法線は前記法線に対して垂直であるとともに被験体の移動速度（ｖ）の方向に指向していることを特徴とする請求項１記載の少なくとも２つのコイルからなる組成体。

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