JP2007333630A - Eddy current flaw detecting method and device - Google Patents

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Aiichiro Kashiwagi
愛一郎 柏木
Satoshi Fujita
智 藤田
Hideki Hayakawa
秀樹 早川
Hajime Tsuboi
始 坪井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve inspection accuracy in a deep part of an inspection body by an eddy current flaw detecting device and an eddy current flaw detecting method of the inspection body having a probe with a simple structure. <P>SOLUTION: The eddy current flaw detecting device includes the probe having a pair of exciting coils arranged so that center axes are arranged on a same straight line and coil winding directions are same and the center axes and the inspection body surface are parallel, and an inspection coil arranged in the center of the pair of the exciting coils and arranged so that a center axis is vertical to the inspection body surface; a storage part storing a suitable AC frequency and a lift-off amount in accordance with the inspection target depth inside the inspection body; and a parameter value controlling means for making an AC frequency and a lift-off amount set by a parameter value setting mechanism to be the AC frequency and the lift-off amount. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを有するプローブを使用して被検査体の検査を行う渦電流探傷装置及びその装置が使用する探傷方法である渦電流探傷法に関する。   Forming a magnetic field that changes over time on an object to be inspected using a probe having an excitation coil for generating an eddy current in the object to be inspected and an inspection coil for measuring a change in the eddy current The present invention relates to an eddy current flaw detection apparatus for inspecting a body and an eddy current flaw detection method which is a flaw detection method used by the apparatus.

原子力プラントや航空機などの構造物では、欠陥許容基準、あるいは損傷許容設計に基づいて非破壊検査を行いたいという需要があり、高い欠陥検出能力と欠陥の形状評価が必要とされている。
非破壊検査の一つである渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置は、被検査体に対して交流電圧をかけた励磁コイルを近づけることで、被検査体表面に変動磁場を発生させ、変動磁場に応じて発生した渦電流を検査コイルで検出することにより、被検査体表面付近の傷や割れなどの損傷を非破壊で検査する装置である。
In structures such as nuclear power plants and aircraft, there is a demand for non-destructive inspection based on defect tolerance standards or damage tolerance design, and high defect detection capability and defect shape evaluation are required.
An eddy current flaw detection method and an eddy current flaw detection device, which is one of non-destructive inspections, generate a fluctuating magnetic field on the surface of an object to be inspected by bringing an excitation coil to which an AC voltage is applied closer to the object to be inspected. By detecting the eddy current generated in response to the inspection coil with an inspection coil, the apparatus inspects non-destructively for damage such as scratches and cracks near the surface of the object to be inspected.

上記渦電流は、検査対象深度が深くなるに従って、指数関数的に減少するという特徴がある。そこで特許文献1では、プローブ内に4つの励磁コイルをコイル軸心が被検査体表面に並行で、且つコイル面が対峙するよう配置することで、渦電流が被検査体表面で小さく被検査体内部で略最大となる分布を作り、被検査体内部を検査可能な渦電流探傷装置が考案されている。
上記渦電流探傷装置は、特許文献1の詳細な説明及び特許文献1に記載の図1(本願明細書の図10に対応)に示すように、辺の長さDが1辺30mmである矩形の励磁コイル51が4つ備えられており、対を成す内側2つの励磁コイル51aと51bの間隔L1が50mm、対を成す外側二つの励磁コイル51cと51dの間隔L2が70mmであり、円形の検査コイル52の径dが3mmであり、コイルに流れる電流の交流周波数は10kHzである。そして、励磁コイル51と検査コイル52で構成されるプローブ18のリフトオフ量は0mmである。この特許文献1には、被検査体としてステンレス(SUS316L)を検査する場合が例示されている。
The eddy current is characterized in that it decreases exponentially as the inspection object depth increases. Therefore, in Patent Document 1, four excitation coils are arranged in the probe so that the coil axis is parallel to the surface of the object to be inspected and the coil surfaces are opposed to each other, so that the eddy current is small on the surface of the object to be inspected. An eddy current flaw detector has been devised that creates an approximately maximum distribution inside and can inspect the inside of the inspection object.
The eddy current flaw detector is a rectangle whose side length D is 30 mm per side as shown in the detailed description of Patent Document 1 and FIG. 1 described in Patent Document 1 (corresponding to FIG. 10 of the present specification). The excitation coil 51 is provided with four, an interval L1 between the two inner excitation coils 51a and 51b forming a pair is 50 mm, an interval L2 between the two outer excitation coils 51c and 51d forming a pair is 70 mm, and a circular shape. The diameter d of the inspection coil 52 is 3 mm, and the AC frequency of the current flowing through the coil is 10 kHz. The lift-off amount of the probe 18 composed of the excitation coil 51 and the inspection coil 52 is 0 mm. This Patent Document 1 exemplifies a case where stainless steel (SUS316L) is inspected as an object to be inspected.

特開2006−010665号公報JP 2006-010665 A

上記特許文献1に開示の技術を検証するために、発明者らは、前記渦電流探傷装置の解析数値モデルを作成し、検査対象深度(mm)とその深度で発生することができる渦電流強度(A/m2)の関係を調べた。この解析数値モデルでは、リフトオフ量及び励磁コイルに流す電流の交流周波数を可変設定できるようにするとともに、被検査体の材質をステンレス(SUS316L)と鋼に変更できるようにした。数値解析モデルの要素分割状態を図9に示した。図9は、解析モデルの右奥側の四半部分を示している。
この解析モデルの構成は、上記した特許文献1に記載のプローブの構成を踏襲するものであり、中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行になるよう配置された一対の励磁コイルを軸方向に2セット備え、対をなす励磁コイルの中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルを備えた構成となる。
以下、励磁コイルの軸方向で見て、検査コイル側に位置される内側の励磁コイルをコイルA、外側の励磁コイルをコイルBと呼ぶ。
また、以下に示すように、この数値解析モデルを使用して、得られた結果を、図5、図6、図7、図8に示した。図5、図6は、本発明に係る結果であり、図7、図8は従来技術の課題を説明するための結果である。これらの図において、横軸は検査対象深度(mm)を、縦軸はその深度で発生することができる渦電流強度(A/m2)を示している。さらに、横軸の下側に被検査体表面に発生する渦電流に対して強度が1/3なる深度を検出限界として示した。さらに、各図の右側に被検査体の材質(ステンレス及び鋼のいずれか)、交流周波数(10Hz及び10kHzのいずれか)、リフトオフ量(0mm及び50mmのいずれか)、を示した。
また、図7と図8には、コイルA及びコイルBを個別に使用して発生する磁界による渦電流強度と、コイルAとコイルBを同時に使用して発生する合成磁界による渦電流強度(図7では−□−、図8では−●−)を示したが、他の図面にあっては、コイルAによる結果のみを示した。なお、図7における合成磁界のグラフの説明にある「(1.75)」は、コイルBの振幅調整値であり、図8における合成磁界のグラフの説明にある「(1.44+0.226j)」は、コイルBの振幅調整値と位相調整値を複素数で表示した値である。
In order to verify the technique disclosed in Patent Document 1, the inventors create an analytical numerical model of the eddy current flaw detector, and the eddy current intensity that can be generated at the inspection target depth (mm) and the depth. The relationship (A / m 2 ) was examined. In this numerical analysis model, the lift-off amount and the AC frequency of the current flowing through the exciting coil can be variably set, and the material of the object to be inspected can be changed between stainless steel (SUS316L) and steel. The element division state of the numerical analysis model is shown in FIG. FIG. 9 shows a quadrant on the far right side of the analysis model.
The configuration of this analysis model follows the configuration of the probe described in Patent Document 1 described above, the central axis is arranged on the same straight line, the coil winding direction is the same, and the central axis and the surface of the object to be inspected. The inspection is provided with two sets of a pair of exciting coils arranged in parallel to each other in the axial direction, arranged in the center of the pair of exciting coils, and arranged so that the central axis is perpendicular to the surface of the object to be inspected. It becomes the structure provided with the coil.
Hereinafter, when viewed in the axial direction of the excitation coil, the inner excitation coil positioned on the inspection coil side is referred to as a coil A, and the outer excitation coil is referred to as a coil B.
Further, as shown below, the results obtained using this numerical analysis model are shown in FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7, and FIG. 5 and 6 show the results according to the present invention, and FIGS. 7 and 8 show the results for explaining the problems of the prior art. In these figures, the horizontal axis indicates the inspection target depth (mm), and the vertical axis indicates the eddy current intensity (A / m 2 ) that can be generated at that depth. Furthermore, the depth at which the intensity is 1/3 of the eddy current generated on the surface of the object to be inspected is shown below the horizontal axis as the detection limit. Furthermore, the material (either stainless steel or steel), AC frequency (either 10 Hz or 10 kHz), and lift-off amount (either 0 mm or 50 mm) of the object to be inspected are shown on the right side of each figure.
7 and 8 show the eddy current intensity caused by the magnetic field generated by using the coil A and the coil B separately, and the eddy current intensity caused by the combined magnetic field generated by using the coil A and the coil B simultaneously (see FIG. 7 shows-□-and FIG. 8 shows-●-), but in other drawings, only the result of the coil A is shown. Note that “(1.75)” in the description of the composite magnetic field graph in FIG. 7 is the amplitude adjustment value of the coil B, and “(1.44 + 0.226j)” in the description of the composite magnetic field graph in FIG. "Is a value obtained by displaying the amplitude adjustment value and the phase adjustment value of the coil B in complex numbers.

さて、従来技術の結果である図7、図8に示されている合成磁界による渦電流強度は、グラフの傾きが緩やかになっているため検出限界の条件が若干緩和されているが、コイルを個別に使用した場合に比して、渦電流強度の絶対値が弱くなっている。ここで、検出限界とは、被検査体表面の渦電流強度の1/3となる渦電流強度である。   The eddy current intensity due to the combined magnetic field shown in FIGS. 7 and 8, which is the result of the prior art, is slightly relaxed because the slope of the graph is gentle. The absolute value of the eddy current intensity is weaker than when used individually. Here, the detection limit is an eddy current intensity that is 1/3 of the eddy current intensity on the surface of the object to be inspected.

また、図7に示すように、従来技術では、被検査体がステンレス(SUS316L)の場合でも、コイルA、コイルBにおいて、逆向きの通電電流の大きさを調整するだけでは、被検査体表面の渦電流強度が大きくなり、深さ5mmが傷の検出限界であった。また、このような問題を解決する方法として、位相まで考慮してコイルAとコイルBの通電電流を調整することが考えられるが、材質などのバラツキの影響を受けやすいため、実用性はほとんどなかった。   Further, as shown in FIG. 7, in the prior art, even if the object to be inspected is stainless steel (SUS316L), the surface of the object to be inspected can be obtained only by adjusting the magnitude of the reverse energization current in the coils A and B. The intensity of eddy current increased and the depth of 5 mm was the limit of detection of scratches. Moreover, as a method for solving such a problem, it is conceivable to adjust the energization currents of the coil A and the coil B in consideration of the phase. However, since it is easily affected by variations in materials and the like, there is almost no practicality. It was.

上記従来技術を、渦電流の浸透がさらに厳しい鋼板の被検査体に適用すると、後述する図8に示すように、位相まで考慮して内側のコイルと外側のコイルの通電電流を調整しても、検出限界は深さ1mm未満であり、被検査体表面から深い位置において充分な検査精度を確保できないという問題があった。   When the above-described conventional technology is applied to a steel plate inspection object with more severe eddy current penetration, even if the energization currents of the inner coil and the outer coil are adjusted in consideration of the phase, as shown in FIG. The detection limit is less than 1 mm in depth, and there is a problem that sufficient inspection accuracy cannot be secured at a deep position from the surface of the object to be inspected.

また、上記特許文献1に開示の技術は、プローブ内に多数のコイルを組み込むため、その構成が比較的複雑となるといった課題があった。   In addition, the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that the configuration is relatively complicated because a large number of coils are incorporated in the probe.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造のプローブを使用して被検査体の検査を行える渦電流探傷装置を得るとともに、その渦電流探傷装置で使用する渦電流探傷方法を得て、比較的渦電流が検出されにくい磁性体の検査体においても、該被検査体表面から比較的深い位置における欠陥の検査精度を向上させる点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain an eddy current flaw detector capable of inspecting an object to be inspected using a probe having a simple structure. Even in a magnetic inspection object in which an eddy current flaw detection method used is relatively difficult to detect an eddy current, the inspection accuracy of defects at a relatively deep position from the surface of the inspection object is improved.

上記目的を達成するための本発明に係る、経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを被検査体表面に沿って移動可能に備えた被検査体の渦電流探傷装置の第1特徴構成は、中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行になるよう配置された一対の前記励磁コイルと、前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを有するプローブを備え、前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を設定するパラメータ値設定機構を備えるとともに、
前記被検査体の内部の検査対象深度に応じた適正な前記交流周波数と前記リフトオフ量を記憶した記憶部を備え、
前記パラメータ値設定機構により設定される前記交流周波数と前記リフトオフ量を、前記被検査体の内部の検査対象深度に応じた適正な前記交流周波数と前記リフトオフ量とさせるパラメータ値制御手段を備えた点にある。
According to the present invention for achieving the above object, a magnetic field that changes with time is formed on an object to be inspected, and an excitation coil that generates an eddy current in the object to be inspected and a change in the eddy current are measured. A first characteristic configuration of an eddy current flaw detector for an inspection object provided with a probe including an inspection coil so as to be movable along the surface of the inspection object is arranged on the same straight line with the same coil winding direction. The pair of exciting coils arranged so that the central axis and the surface of the object to be inspected are parallel to each other, and arranged in the center of the pair of exciting coils, and the central axis is perpendicular to the surface of the object to be inspected. A probe having the inspection coil arranged, and a parameter value setting mechanism for setting an AC frequency in the energizing current of the exciting coil and a lift-off amount that is a distance from the surface of the object to be inspected. Along with the
A storage unit that stores the appropriate AC frequency and the lift-off amount according to the inspection target depth inside the object to be inspected,
Parameter value control means for causing the AC frequency and the lift-off amount set by the parameter value setting mechanism to be the appropriate AC frequency and the lift-off amount according to the inspection target depth inside the object to be inspected. It is in.

上記第1特徴構成は、目的の検査対象深度が決定している場合、又は特定の箇所において詳細な検査を要する場合に有効である。
上記第1特徴構成によれば、例えば検査対象深度をキー情報として、記憶部が保持する検査対象深度と当該検査対象深度において渦電流強度を確保できるリフトオフ量との関係を有するデータテーブル内を検索することにより、検査対象深度における渦電流強度が適正となるリフトオフ量を得ることができる。同様に、検査対象深度をキー情報として、記憶部が保持する検査対象深度と当該検査対象深度において渦電流強度を確保できる交流周波数との関係を表すデータテーブル内を検索することにより、検査対象深度における渦電流強度が適正となる交流周波数を得ることができる。
The first characteristic configuration is effective when a target inspection target depth is determined or when a detailed inspection is required at a specific location.
According to the first characteristic configuration, for example, using the inspection target depth as key information, the data table having a relationship between the inspection target depth held by the storage unit and the lift-off amount that can secure the eddy current intensity at the inspection target depth is searched. By doing so, it is possible to obtain a lift-off amount at which the eddy current intensity at the inspection target depth is appropriate. Similarly, the inspection target depth is searched by searching the data table representing the relationship between the inspection target depth held by the storage unit and the AC frequency at which the eddy current intensity can be secured at the inspection target depth, using the inspection depth as key information. An AC frequency at which the eddy current intensity at is appropriate can be obtained.

ここで、以上のようなデータテーブルを保持することが好ましい理由は、リフトオフ量に関しては、渦電流探傷試験において、検査対象深度を問題とする場合、深度が深くなるにつれて、ある程度、リフトオフ量を持たせた検査を行ったほうが良いとの新知見による。さらに交流周波数に関しては、その周波数が高いほど形成される渦電流が表面付近に留まり、深度として深い位置を検査したい場合、周波数の低い側を使用するほうが好ましいという結果に基づいている。従って、被検査体における検査対象深度が特定された場合には、その深度に適合した交流周波数及びリフトオフ量をデータテーブルから読みだし、それらパラメータに従って検査を行うことで、良好に検査を実行できる。   Here, the reason why it is preferable to hold the data table as described above is that the lift-off amount has a certain amount of lift-off amount as the depth becomes deeper when the inspection depth is a problem in the eddy current test. According to the new knowledge that it is better to perform the inspection. Further, the AC frequency is based on the result that the higher the frequency, the eddy current formed stays near the surface, and when it is desired to inspect a deep position as a depth, it is preferable to use the lower frequency side. Therefore, when the inspection target depth in the object to be inspected is specified, the AC frequency and the lift-off amount suitable for the depth are read from the data table, and the inspection can be performed satisfactorily by performing the inspection according to these parameters.

さらに、予めデータテーブルに蓄積されたデータを基に、リフトオフ量及び交流周波数を決定するため、リフトオフ量及び交流周波数を決定する時間を短縮でき、目的の検査対象深度が決定している場合に検査を効率化できる。又、事実上、リフトオフ量及び交流周波数を調整して、検査対象深度において渦電流強度を確保できる設定で検査を行うため、これまで検査できなかった検査対象深度においても渦電流を感度良く検出することができ、検査精度を高めることができる。   Furthermore, since the lift-off amount and AC frequency are determined based on the data accumulated in advance in the data table, the time for determining the lift-off amount and AC frequency can be shortened, and the inspection is performed when the target inspection depth is determined. Can be made more efficient. In addition, since the inspection is performed with the setting that can secure the eddy current intensity at the inspection target depth by adjusting the lift-off amount and the AC frequency, the eddy current is detected with high sensitivity even at the inspection target depth that could not be inspected so far. And inspection accuracy can be increased.

この渦電流探傷装置では、経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを前記被検査体に対して移動させ、前記被検査体を検査するにあたって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行となるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを備えた前記プローブを使用し、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を、前記被検査体の内部の検査対象深度に応じて設定して、被検査体内部を検査することとなる。
This eddy current flaw detector includes an exciting coil that forms a magnetic field that changes over time on an object to be inspected, and generates an eddy current in the object to be inspected, and an inspection coil that measures changes in the eddy current. In moving the probe with respect to the object to be inspected and inspecting the object to be inspected,
A pair of exciting coils having a central axis arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis being parallel to the surface of the object to be inspected;
Using the probe comprising the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and having a central axis perpendicular to the surface of the object to be inspected;
The AC frequency in the energization current of the exciting coil and the lift-off amount, which is the distance from the surface of the object to be inspected, are set according to the inspection object depth inside the object to be inspected. Will be inspected.

本発明に係る、経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを被検査体表面に沿って移動可能に備えた被検査体の渦電流探傷装置の第2特徴構成は、中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行になるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを有するプローブを備え、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を設定するパラメータ値設定機構を備えるとともに、
前記パラメータ値設定機構により設定される前記交流周波数と前記リフトオフ量の少なくとも1つを異なるように2設定する検査制御手段を備え、
異なる2設定のパラメータ値において、前記検査コイルから得られる検査信号の値から、被検査体の表裏のいずれに傷が存在しているかを判定する傷位置判定手段を備えた点にある。
A probe according to the present invention, comprising: an excitation coil that forms a magnetic field that changes over time on an object to be inspected, and generates an eddy current in the object to be inspected; and an inspection coil that measures a change in the eddy current The second characteristic configuration of the eddy current flaw detector for an inspection object that is movable along the surface of the inspection object is such that the central axis is arranged on the same straight line, the coil winding direction is the same, and the central axis is inspected A pair of exciting coils arranged so as to be parallel to the body surface;
A probe having the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and disposed so that a central axis is perpendicular to the surface of the object to be inspected;
With a parameter value setting mechanism for setting an AC frequency in the energization current of the excitation coil and a lift-off amount that is a distance from the surface of the inspection object of the probe,
Inspection control means for setting two different at least one of the AC frequency and the lift-off amount set by the parameter value setting mechanism;
In two different parameter values, there is provided a flaw position determining means for determining whether a flaw exists on the front or back of the inspection object from the value of the inspection signal obtained from the inspection coil.

上記第2特徴構成は、検査対象深度が決定していない場合や、傷が表裏のどちら側にあるかを判定する場合に有効である。
この装置において使用するプローブは、第一の特徴構成で使用する構成のものと同一の、一対の励磁コイルを備えた簡易なものである。
さて、上記第2特徴構成によれば、被検査体の内部の検査対象深度が異なるように、交流周波数或いはリフトオフ量の少なくとも一方を2設定して検査を実行するので、例えば浅い検査対象深度に対応したリフトオフ量に設定して測定された渦電流強度が強い場合、傷が浅い位置(表面側)に存在すると判定する。
The second characteristic configuration is effective when the inspection depth is not determined or when it is determined on the front or back side of the scratch.
The probe used in this apparatus is a simple one having a pair of exciting coils identical to that used in the first characteristic configuration.
By the way, according to the second feature configuration, since the inspection is executed by setting at least one of the AC frequency and the lift-off amount so that the inspection target depth inside the inspection object is different, for example, the shallow inspection target depth is set. If the eddy current intensity measured by setting the corresponding lift-off amount is strong, it is determined that the scratch exists at a shallow position (surface side).

一方、各設定において得られる渦電流強度の比により、傷が被検査体の表裏のいずれに存在するかを判定することができる。具体的な判定手法に関しては、発明を実施する最良の形態における第2実施形態において記載する。   On the other hand, the ratio of the eddy current intensity obtained in each setting can determine whether the flaw exists on the front or back of the object to be inspected. A specific determination method will be described in the second embodiment in the best mode for carrying out the invention.

この渦電流探傷装置では、
経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを前記被検査体に対して移動させ、前記被検査体を検査するにあたって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行となるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを備えた前記プローブを使用し、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量の少なくとも一つを異なるように2設定して検査を実行し、前記検査コイルから得られる検査信号の値から、被検査体の表裏のいずれに傷が存在しているかを判定して被検査体内部を検査することとなる。
In this eddy current flaw detector,
A probe including an excitation coil that forms a magnetic field that changes over time on an object to be inspected and generates an eddy current in the object to be inspected, and an inspection coil that measures a change in the eddy current. And inspecting the object to be inspected,
A pair of exciting coils having a central axis arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis being parallel to the surface of the object to be inspected;
Using the probe comprising the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and having a central axis perpendicular to the surface of the object to be inspected;
An inspection obtained by performing inspection by setting two different AC frequencies in the energizing current of the exciting coil and at least one lift-off amount that is a distance from the surface of the object to be inspected, and obtaining from the inspection coil The inside of the inspection object is inspected based on the value of the signal by determining which of the front and back surfaces of the inspection object is flawed.

本発明に係る被検査体の渦電流探傷装置の第3特徴構成は、上記第1、又は第2特徴構成に加えて、前記リフトオフ量が、前記励磁コイルのコイル径の2倍以内に設定されている点にある。即ち、リフトオフ量を、励磁コイルのコイル径との関係で、適切な範囲に規定して探傷を行うことが好ましいことを見出して、本発明を完成した。   According to a third characteristic configuration of the eddy current flaw detection apparatus for an object to be inspected according to the present invention, in addition to the first or second characteristic configuration, the lift-off amount is set within twice the coil diameter of the excitation coil. There is in point. In other words, the present invention has been completed by finding that it is preferable to perform flaw detection with the lift-off amount set within an appropriate range in relation to the coil diameter of the exciting coil.

発明者らは、鋭意研究することにより、リフトオフ量を上記範囲内に収めることで、強い検査信号が得られるという知見を得た。
上記第3特徴構成によれば先に説明した第1特徴構成を備えた装置では、記憶部に記憶される適正リフトオフ量を、励磁コイルのコイル径の2倍以内とすることにより、特定のコイル径の励磁コイルを使用して渦電流探傷を行う場合に、このプローブで探傷可能な深度に関して、リフトオフ量を適切に設定して強い渦電流を発生させることにより従来可能とされていた範囲より深い位置にある傷を感度よく検出できる。
上記第3特徴構成によれば、先に説明した第2特徴構成を備えた装置では、リフトオフ量が渦電流を検出するのに適切な範囲に限定されていることにより、リフトオフ量制御手段が2設定のリフトオフ量を決定する際に、無効な渦電流が検出されるリフトオフ量を選択する可能性を排除することができ、検査時間を短縮することができる。
The inventors have earnestly researched and found that a strong inspection signal can be obtained by keeping the lift-off amount within the above range.
According to the third characteristic configuration described above, in the apparatus having the first characteristic configuration described above, the appropriate lift-off amount stored in the storage unit is set to be within twice the coil diameter of the exciting coil, whereby the specific coil When conducting eddy current flaw detection using an excitation coil with a diameter, the depth that can be flawed with this probe is deeper than the range previously possible by generating a strong eddy current by appropriately setting the lift-off amount. It is possible to detect the scratch at the position with high sensitivity.
According to the third feature configuration, in the apparatus having the second feature configuration described above, the lift-off amount control means is 2 because the lift-off amount is limited to an appropriate range for detecting the eddy current. In determining the set lift-off amount, it is possible to eliminate the possibility of selecting a lift-off amount in which an invalid eddy current is detected, and to shorten the inspection time.

〔第1実施形態〕
図1、図2、図5及び図6を用いて本発明の第1特徴構成を備えた第1実施形態について説明する。
本実施形態における渦電流探傷装置は、中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面10aとが平行になるよう配置された一対の励磁コイル51と、前記一対の励磁コイル51の中央に配置され、且つ中心軸が前記被検査体表面10aと垂直となるよう配置された検査コイル52とを有するプローブ18が備えられており、リフトオフ量設定機構であるステージコントローラー17とZ微動ステージ16により上記プローブ18を被検査体表面10aに対して垂直方向に制御することで、被検査体10と検査コイル52との距離を適正リフトオフ量(LOとして図示)とする形態で機能する。この構造において、プローブ18は、検査コイル52が被検査体表面10aに最も近接するように配置して使用する。さらに、マルチファンクションシンセサイザー11は、励磁コイル51aと励磁コイル51bの電流の向きが同一となるよう、交流電流を励磁コイル51に流しながら、上記交流電流を被検査体10の渦電流が適正に測定可能な交流周波数に制御する形態で交流周波数設定機構として機能する。
本発明においては、上記のリフトオフ量設定機構及び前記交流周波数設定機構が、パラメータ値設定機構として働く。
[First Embodiment]
A first embodiment having the first characteristic configuration of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 5, and 6.
The eddy current flaw detector according to the present embodiment includes a pair of exciting coils 51 arranged such that the central axes are arranged on the same straight line, the coil winding direction is the same, and the central axis and the surface 10a to be inspected are parallel. A probe 18 having an inspection coil 52 disposed at the center of the pair of excitation coils 51 and having a central axis perpendicular to the surface 10a of the object to be inspected. By controlling the probe 18 in a direction perpendicular to the surface 10a to be inspected by a stage controller 17 and a Z fine movement stage 16, the distance between the inspected body 10 and the inspection coil 52 is an appropriate lift-off amount (illustrated as LO). It functions in the form. In this structure, the probe 18 is disposed and used so that the inspection coil 52 is closest to the surface 10a to be inspected. Furthermore, the multi-function synthesizer 11 appropriately measures the eddy current of the device under test 10 while passing the alternating current through the exciting coil 51 so that the current directions of the exciting coil 51a and the exciting coil 51b are the same. It functions as an AC frequency setting mechanism in the form of controlling to possible AC frequency.
In the present invention, the lift-off amount setting mechanism and the AC frequency setting mechanism function as a parameter value setting mechanism.

さらに、制御コンピュータ14が、検査対象深度に応じた適正リフトオフ量を保持するデータテーブル23と同じく検査対象深度に応じた適正交流周波数を保持するデータテーブル26を有する記憶部22と、上記記憶部22と協働して適正リフトオフ量及び適正交流周波数を決定するパラメータ値制御手段24を有している。上記パラメータ値制御手段24は、検査対象深度をキーとして上記データテーブル23及び上記データテーブル26内を検索し適正リフトオフ量及び適正交流周波数を決定して、パラメータ値設定機構に送る。   Further, the control computer 14 has a storage unit 22 having a data table 26 for holding an appropriate AC frequency corresponding to the inspection target depth, as well as a data table 23 for holding an appropriate lift-off amount corresponding to the inspection target depth, and the storage unit 22. Parameter value control means 24 for determining an appropriate lift-off amount and an appropriate AC frequency. The parameter value control means 24 searches the data table 23 and the data table 26 using the inspection depth as a key, determines an appropriate lift-off amount and an appropriate AC frequency, and sends them to the parameter value setting mechanism.

また、制御コンピュータ14は、励磁コイル51に適正な交流電流を流すようマルチファンクションシンセサイザー11を制御する励磁コイル制御手段21と、検査コイル52が検出した交流電圧を直流電圧に変換するロックインアンプ12からの直流電圧を解析する検査信号取得手段25とを備えている。   The control computer 14 also includes excitation coil control means 21 that controls the multi-function synthesizer 11 so that an appropriate AC current flows through the excitation coil 51, and a lock-in amplifier 12 that converts the AC voltage detected by the inspection coil 52 into a DC voltage. And an inspection signal acquisition means 25 for analyzing the direct current voltage.

次に、第1実施形態における詳細な探傷方法について図2に示すフローに基づいて、その説明を加える。まず、制御コンピュータ14に、検査対象深度が入力される(ステップ#1)。パラメータ値制御手段24は、上記検査対象深度をキーとして、記憶部22が有する下記に示すようなデータテーブル23及びデータテーブル26内を検索して、検査対象深度に応じた適正リフトオフ量及び適正交流周波数を決定する(ステップ#2)。   Next, the detailed flaw detection method in the first embodiment will be described based on the flow shown in FIG. First, the inspection target depth is input to the control computer 14 (step # 1). The parameter value control means 24 searches the data table 23 and the data table 26 as shown below, which the storage unit 22 has, using the inspection target depth as a key, and an appropriate lift-off amount and appropriate alternating current according to the inspection target depth. The frequency is determined (step # 2).

パラメータ値制御手段24は、決定した適正リフトオフ量をステージコントローラー17に送り、ステージコントローラー17は、Z微動ステージ16を稼動させ、検査コイル52と被検査体表面10aとの距離が適正リフトオフ量となるようプローブ18を配置する(ステップ#3)。   The parameter value control means 24 sends the determined appropriate lift-off amount to the stage controller 17, and the stage controller 17 operates the Z fine movement stage 16, and the distance between the inspection coil 52 and the surface 10a to be inspected becomes the appropriate lift-off amount. The probe 18 is arranged (step # 3).

さらに、パラメータ値制御手段24は、決定した適正交流周波数を励磁コイル制御手段21に送り、励磁コイル制御手段21がマルチファンクションシンセサイザー11に交流電流を発生させるよう命令し、マルチファンクションシンセサイザー11は前記交流電流の周波数を適正交流周波数となるように制御しながら、前記交流電流を励磁コイル51と、信号検出のためのロックインアンプ12に送る(ステップ#4)。   Further, the parameter value control means 24 sends the determined appropriate AC frequency to the excitation coil control means 21, and the excitation coil control means 21 instructs the multi-function synthesizer 11 to generate an alternating current. The multi-function synthesizer 11 The AC current is sent to the exciting coil 51 and the lock-in amplifier 12 for signal detection while controlling the frequency of the current to be an appropriate AC frequency (step # 4).

次に、検査コイル52が励磁コイル51下部の被検査体10内の検査対象深度において変動磁場により誘発される渦電流の磁界を検出し、交流電圧である上記渦電流の磁界をロックインアンプ12により直流電圧に変換し、検査信号取得手段25が、上記直流電圧を解析し検査結果を取得する(ステップ#5)。   Next, the inspection coil 52 detects the magnetic field of the eddy current induced by the varying magnetic field at the inspection target depth in the inspection object 10 below the excitation coil 51, and the magnetic field of the eddy current that is an AC voltage is detected by the lock-in amplifier 12. The test signal acquisition means 25 analyzes the DC voltage and acquires the test result (step # 5).

上記データテーブル23は、検査対象深度と当該検査対象深度における渦電流強度を確保できるリフトオフ量の関係を保持している。この検査対象深度が指定された場合に、このデータテーブル23を参照することで、その深度で、付属のプローブ18を使用して、渦電流強度が適正となるリフトオフ量を導出することができるようになっている。このデータテーブル23の一例を示すと、検査対象深度が0.0〜2.5mmにおいて、リフトオフ量を0.0mmとして、検査対象深度が2.5〜22.0mmにおいて、リフトオフ量を50mmとしている。無論、検査対象深度が0.0〜22.0mmの範囲にある場合に、リフトオフ量を0.0〜50.0mmまで増加するように、検査対象深度の増加に伴ってリフトオフ量を単調に増加させる構成とすることもできる。この適正リフトオフ量は、励磁コイルの径に対して、リフトオフ量を、その2倍の範囲に収めることで、検出信号の強度を確保している。   The data table 23 holds the relationship between the inspection target depth and the lift-off amount that can ensure the eddy current intensity at the inspection target depth. When the inspection depth is specified, the lift-off amount at which the eddy current intensity is appropriate can be derived by using the attached probe 18 by referring to the data table 23. It has become. As an example of the data table 23, when the inspection target depth is 0.0 to 2.5 mm, the lift-off amount is 0.0 mm, and when the inspection target depth is 2.5 to 22.0 mm, the lift-off amount is 50 mm. . Of course, when the inspection target depth is in the range of 0.0 to 22.0 mm, the lift-off amount increases monotonously as the inspection target depth increases so that the lift-off amount increases to 0.0 to 50.0 mm. It can also be set as the structure to make. This proper lift-off amount ensures the strength of the detection signal by keeping the lift-off amount within a range twice that of the excitation coil diameter.

以下、上記のように適正リフトオフ量が決定できる理由を発明者が行った数値解析モデルを使用した解析結果から説明する。先に説明したコイルAを使用して、被検査体10を板厚30mmの鋼板とし、励磁コイルに流す交流電流の周波数を10Hzとして、リフトオフ量が0mmの場合(図5)と、50mmの場合(図6)のそれぞれについて、鋼板内部に電流が浸透するよう電流値を制御して解析を行った。   Hereinafter, the reason why the appropriate lift-off amount can be determined as described above will be described from the analysis result using the numerical analysis model performed by the inventor. Using the coil A described above, the inspected object 10 is a steel plate having a thickness of 30 mm, the frequency of the alternating current flowing through the exciting coil is 10 Hz, the lift-off amount is 0 mm (FIG. 5), and the case of 50 mm About each of (FIG. 6), it analyzed by controlling an electric current value so that an electric current osmose | permeates the inside of a steel plate.

図5と図6の比較において、検出限界を考慮すると、検査対象深度が0.0mm以上、且つ2.5mm以下の場合は、0.0mmのリフトオフ量により渦電流強度を測定し、検査対象深度が、2.5mm以上、且つ22.0mm以下の場合は、50mmのリフトオフ量により渦電流強度を測定することで、渦電流強度が確保できることがわかる。そこで、上記データテーブル23内は、上記のような検査対象深度とリフトオフ量の関係を指標としたのである。さらに詳細なピッチでリフトオフ量を選択し、当該リフトオフ量と各リフトオフ量に対して渦電流強度が適正となる検査対象深度を保持しておいてもよい。   In the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, in consideration of the detection limit, when the inspection depth is 0.0 mm or more and 2.5 mm or less, the eddy current intensity is measured by the lift-off amount of 0.0 mm, and the inspection depth is However, in the case of 2.5 mm or more and 22.0 mm or less, it can be seen that the eddy current strength can be secured by measuring the eddy current strength with a lift-off amount of 50 mm. Therefore, in the data table 23, the relationship between the inspection target depth and the lift-off amount as described above is used as an index. Further, the lift-off amount may be selected at a more detailed pitch, and the inspection target depth at which the eddy current intensity is appropriate for the lift-off amount and each lift-off amount may be held.

次に、上記データテーブル26は、検査対象深度と当該検査対象深度における渦電流強度が確保できる交流周波数の関係を保持している。この検査対象深度が指定された場合に、このデータテーブル26を参照することで、その深度で、渦電流強度が適正となる交流周波数を導出することができるようになっている。検出する渦電流強度は高いほうが望ましいが、被検査体表面10aの渦電流強度の3分の1が検出限界のため、ある検査対象深度における渦電流が検出限界以下になった場合は、交流周波数を下げることで、深度に対する渦電流強度の低下率が緩和するようにして検出限界を広げる。このようして、各リフトオフ量における適正な交流周波数を決定して、上記データテーブル26内に検査対象深度と当該検査対象深度に対する適正交流周波数を保持するのである。   Next, the data table 26 holds the relationship between the inspection depth and the AC frequency at which the eddy current intensity at the inspection depth can be secured. When the inspection target depth is designated, the AC frequency at which the eddy current intensity is appropriate can be derived at that depth by referring to the data table 26. Although it is desirable that the detected eddy current intensity is high, if one third of the eddy current intensity of the surface 10a to be inspected is the detection limit, the eddy current at a certain depth of inspection is below the detection limit. By lowering, the detection limit is widened so that the rate of decrease in eddy current intensity with respect to depth is relaxed. In this way, an appropriate AC frequency for each lift-off amount is determined, and the inspection table depth and the appropriate AC frequency for the inspection depth are held in the data table 26.

以下、上記のように適正交流周波数が決定できる理由を発明者が行った解析結果から説明する。図8は交流周波数を10kHzとし、図5は交流周波数を10Hzとした場合の結果である。また、被検査体表面10aの渦電流強度の3分の1が検出限界であるという条件を考慮すると、図8のグラフにおける検出限界は1.0mmであり、図5のグラフにおける検出限界は、2.5mmであることがわかる。   Hereinafter, the reason why the appropriate AC frequency can be determined as described above will be described from the analysis results performed by the inventors. FIG. 8 shows the results when the AC frequency is 10 kHz, and FIG. 5 shows the results when the AC frequency is 10 Hz. Further, in consideration of the condition that one third of the eddy current intensity of the surface 10a to be inspected is the detection limit, the detection limit in the graph of FIG. 8 is 1.0 mm, and the detection limit in the graph of FIG. It turns out that it is 2.5 mm.

図8と図5の比較において、例えば、検査対象深度が0mm以上、且つ1.0mm以下の場合は、渦電流強度が強い10kHzの交流周波数により渦電流を測定する。一方、被検査体表面10aの渦電流強度の3分の1が検出限界であるという条件を考慮すると、図8から10kHzの交流周波数では、1.0mm以上の深度は測定できない。従って、検査対象深度が1.0mm以上、且つ2.5mm以下の場合は、10Hzの交流周波数により渦電流強度を測定するほうが、精度が高い測定結果を取得できることがわかる。そこで、上記データテーブル26は、上記のような検査対象深度と交流周波数の関係指標としたのである。さらに詳細なピッチで交流周波数を選択し、当該交流周波数と各交流周波数に対して渦電流強度が適正となる検査対象深度を保持しておいてもよい。   In the comparison between FIG. 8 and FIG. 5, for example, when the inspection target depth is 0 mm or more and 1.0 mm or less, the eddy current is measured at an alternating frequency of 10 kHz where the eddy current intensity is strong. On the other hand, considering the condition that one third of the eddy current intensity of the surface 10a to be inspected is the detection limit, a depth of 1.0 mm or more cannot be measured at an AC frequency of 10 kHz from FIG. Therefore, it can be seen that when the inspection depth is 1.0 mm or more and 2.5 mm or less, the measurement result with higher accuracy can be obtained by measuring the eddy current intensity with an AC frequency of 10 Hz. Therefore, the data table 26 is used as a relation index between the inspection object depth and the AC frequency as described above. Further, the AC frequency may be selected at a more detailed pitch, and the inspection target depth at which the eddy current intensity is appropriate for the AC frequency and each AC frequency may be held.

〔第2実施形態〕
図3を用いて、本発明の第2特徴構成を備えた第2実施形態の具体的装置構成について説明する。
[Second Embodiment]
A specific apparatus configuration of the second embodiment having the second characteristic configuration of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態における渦電探傷装置には、中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一で、且つ前記中心軸と被検査体表面10aとが並行になるように配置された一対の励磁コイル51と、前記一対の励磁コイル51の中央に配置され、且つ中心軸が被検査体表面10aと垂直となるように配置された検査コイル52とを有するプローブ18が備えられている。   In the eddy current flaw detector according to this embodiment, a pair of central axes are arranged on the same straight line, the coil winding direction is the same, and the central axis and the surface to be inspected 10a are arranged in parallel. A probe 18 having an excitation coil 51 and an inspection coil 52 disposed in the center of the pair of excitation coils 51 and having a central axis perpendicular to the surface 10a to be inspected is provided.

また、リフトオフ量設定機構は、ステージコントローラー17がプローブ18と被検査体表面10aとの距離を適正リフトオフ量となるようにZ微動ステージ16を被検査体表面10aに対して垂直方向に制御し、目的検査位置において探傷検査を実行して、傷が被検査体10の表裏のいずれにあるかを検査する形態で機能する。そして、交流周波数設定機構は、マルチファンクションシンセサイザー11が適正交流周波数となるよう交流電流を発生させ、励磁コイル51aと励磁コイル51bの電流の向きが同一となるよう上記交流電流を励磁コイル51に流す形態で機能する。   Further, the lift-off amount setting mechanism controls the Z fine movement stage 16 in the vertical direction with respect to the inspection object surface 10a so that the stage controller 17 sets the distance between the probe 18 and the inspection object surface 10a to an appropriate lift-off amount. It functions in a form in which a flaw detection inspection is executed at a target inspection position to inspect whether the flaw is on the front or back of the inspection object 10. Then, the AC frequency setting mechanism generates an AC current so that the multi-function synthesizer 11 has an appropriate AC frequency, and flows the AC current through the excitation coil 51 so that the directions of the currents of the excitation coil 51a and the excitation coil 51b are the same. Works in form.

プローブ18、リフトオフ量設定機構、及び交流周波数設定機構を制御する制御コンピュータ14は、適正リフトオフ量及びその設定回数(少なくとも2設定する)を決定し、且つ適正交流周波数及びその設定回数を決定するパラメータ値制御手段24と、決定した適正交流周波数が励磁コイルに流れるように制御する励磁コイル制御手段21と、検査結果を取得する検査信号取得手段25と、取得した検査結果をもとに傷位置を決定する傷位置判定手段33と、制御コンピュータ14が有する上記各手段を制御する検査制御手段31を備えている。   The control computer 14 that controls the probe 18, the lift-off amount setting mechanism, and the AC frequency setting mechanism determines the appropriate lift-off amount and the number of times of setting (set at least 2), and also determines the appropriate AC frequency and the number of times of setting. The value control means 24, the excitation coil control means 21 for controlling the determined appropriate AC frequency to flow through the excitation coil, the inspection signal acquisition means 25 for acquiring the inspection result, and the scratch position based on the acquired inspection result. A flaw position determining means 33 to be determined and an inspection control means 31 for controlling each means of the control computer 14 are provided.

検査制御手段31は、パラメータ値制御手段24が決定したリフトオフ量及びリフトオフ量の設定回数を上記リフトオフ量設定機構に送り、且つパラメータ値制御手段24が決定した交流周波数及び交流周波数の設定回数を励磁コイル制御手段21に送ることで、検査制御手段として機能する。
さらに、検査制御手段31は、後に図4で示すフローに従って作動し、渦電流による磁界の検出結果を傷位置判定手段33に送り、傷が被検査体10の表裏のいずれにあるかを判定する形態で機能する。
The inspection control means 31 sends the lift-off amount determined by the parameter value control means 24 and the set number of lift-off amounts to the lift-off amount setting mechanism, and excites the AC frequency and the set frequency of the AC frequency determined by the parameter value control means 24. By sending it to the coil control means 21, it functions as an inspection control means.
Further, the inspection control means 31 operates in accordance with the flow shown in FIG. 4 later, sends the detection result of the magnetic field due to the eddy current to the flaw position determination means 33, and determines whether the flaw is on the front or back of the inspection object 10. Works in form.

検査信号取得手段25は、検査コイル52が検出した交流電圧を直流電圧に変換するロックインアンプ12を制御し検出した直流電圧を解析して取得し、傷位置判定手段33に送る。   The inspection signal acquisition means 25 controls the lock-in amplifier 12 that converts the AC voltage detected by the inspection coil 52 into a DC voltage, analyzes and acquires the detected DC voltage, and sends it to the flaw position determination means 33.

次に、第2実施形態における詳細な探傷方法について、図4に示すフローに基づいて説明を加える。まず、検査制御手段31が、パラメータ値制御手段24に交流周波数とその設定回数、及びリフトオフ量とその設定回数を決定するよう命令し、当該設定回数を変数F、及びIに設定する(ステップ#1)。   Next, a detailed flaw detection method in the second embodiment will be described based on the flow shown in FIG. First, the inspection control means 31 instructs the parameter value control means 24 to determine the AC frequency and its set number of times, the lift-off amount and the set number of times, and sets the set number of times in the variables F and I (step #). 1).

そして検査制御手段31が、交流周波数とリフトオフ量の設定順序を決定する。例えば、交流周波数の設定回数が1回で、リフトオフ量の設定回数が2回の場合、F=1、I=2が設定され、交流周波数が先に設定された後、リフトオフ量の設定がなされる。ここで、交流周波数とリフトオフ量の設定回数は、一方が1回で他方は複数回となる(ステップ#2)。   Then, the inspection control unit 31 determines the setting order of the AC frequency and the lift-off amount. For example, when the number of times of setting the AC frequency is 1 and the number of times of setting the lift-off amount is 2, F = 1 and I = 2 are set, and after the AC frequency is set first, the lift-off amount is set. The Here, the number of times the AC frequency and lift-off amount are set is one time and the other is multiple times (step # 2).

以下、F=1、I=2に設定した場合を例にとって、説明する。検査制御手段31がF=1と決定すると、検査制御手段31は、決定された交流周波数を励磁コイル制御手段21に送り、励磁コイル制御手段21がマルチファンクションシンセサイザー11に前記交流周波数の交流電流を発生させるよう命令し、上記交流電流をプローブ18内の励磁コイル51と、信号検出のためのロックインアンプ12に通電するように制御する(ステップ#3)。   Hereinafter, a case where F = 1 and I = 2 are set as an example. When the inspection control unit 31 determines that F = 1, the inspection control unit 31 sends the determined AC frequency to the excitation coil control unit 21, and the excitation coil control unit 21 supplies the AC synthesizer 11 with the AC current of the AC frequency. A command is issued to generate the current, and the AC current is controlled to be supplied to the exciting coil 51 in the probe 18 and the lock-in amplifier 12 for signal detection (step # 3).

次に、検査制御手段31がI=2と決定すると、パラメータ値制御手段24がリフトオフ量を検査制御手段31に返送して、検査制御手段31が上記リフトオフ量にプローブ18を配置するようにステージコントローラー17に上記リフトオフ量を設定する(ステップ#4)。上記リフトオフ量は、これまで説明してきたように、励磁コイル51の径に対して2倍以内の範囲とする。さらにその指定方法は、装置内で自動的に生成されるものとしてもよいし、別途装置に入力されるものとしてもよい。   Next, when the inspection control unit 31 determines that I = 2, the parameter value control unit 24 returns the lift-off amount to the inspection control unit 31, and the inspection control unit 31 places the probe 18 at the lift-off amount. The lift-off amount is set in the controller 17 (step # 4). As described above, the lift-off amount is set to a range within twice the diameter of the exciting coil 51. Further, the designation method may be automatically generated in the apparatus, or may be separately input to the apparatus.

検査制御手段31は、上記リフトオフ量をステージコントローラー17に送り、ステージコントローラー17は、Z微動ステージ16を稼動させ、励磁コイル52と被検査体表面10aとの距離が適正リフトオフ量となるようプローブ18を配置する(ステップ#5)。   The inspection control means 31 sends the lift-off amount to the stage controller 17, and the stage controller 17 activates the Z fine movement stage 16 so that the distance between the excitation coil 52 and the surface 10a to be inspected becomes an appropriate lift-off amount. Is arranged (step # 5).

プローブ18内の検査コイル52が、励磁コイル51下部の被検査体10内の検査対象深度において発生する変動磁場により誘発される渦電流の磁界を交流電圧として検出し、ロックインアンプ12が前記交流電圧を直流電圧に変換し、検査信号取得手段25に送る(ステップ#6)。   The inspection coil 52 in the probe 18 detects an eddy current magnetic field induced by a varying magnetic field generated at a depth to be inspected in the inspection object 10 below the excitation coil 51 as an AC voltage, and the lock-in amplifier 12 detects the AC. The voltage is converted into a DC voltage and sent to the inspection signal acquisition means 25 (step # 6).

Iの設定回数(今回は2設定)に応じて、パラメータ値制御手段24により決定されたリフトオフ量ごとにステップ#4からステップ#6の処理を実行する(ステップ#7)。   The processing from step # 4 to step # 6 is executed for each lift-off amount determined by the parameter value control means 24 in accordance with the number of times I is set (2 is set this time) (step # 7).

検査信号取得手段25は、上記直流電圧をリフトオフ量ごとに集計した検査データを傷位置判定手段33に送る。傷位置判定手段33は、各検査データを比較し、上記直流電圧が最大となる検査データを基に、深度方向の表側又は裏側にあるかを判定し、検査結果を得る(ステップ#8)。   The inspection signal acquisition unit 25 sends inspection data obtained by tabulating the DC voltage for each lift-off amount to the scratch position determination unit 33. The flaw position determination means 33 compares the respective inspection data, determines whether the DC voltage is on the front side or the back side in the depth direction, and obtains the inspection result (step # 8).

上記は、交流周波数の設定回数が1回で、リフトオフ量の設定回数が複数設定の場合を記載したが、リフトオフ量の設定回数が1回で、交流周波数の設定回数が複数設定としてもよい。その場合、検査の一連の流れは、図4のステップ#1、ステップ#2、ステップ#3を実行し、ステップ#4´からステップ#6´の処理を複数回実行後、ステップ#8´を実行する順序で検査される。即ち、上記のステップ#1からステップ#8の順番と比して、交流周波数とリフトオフの設定順序が、入れ替わったフローで実行される。   The above describes the case where the AC frequency is set once and the lift-off amount is set multiple times. However, the lift-off amount may be set once and the AC frequency may be set multiple times. In that case, a series of inspections is performed by executing Step # 1, Step # 2, and Step # 3 of FIG. 4 and performing Step # 4 ′ to Step # 6 ′ a plurality of times and then performing Step # 8 ′. Inspected in order of execution. In other words, the AC frequency and the lift-off setting order are executed in a flow in which the order is changed as compared with the order of step # 1 to step # 8.

〔別実施形態〕
上記第2実施形態では、被検査体表面10aの一部分のみを測定したが、図3に示すように、渦電流探傷装置がX自動ステージ19を備え、上記X自動ステージ19によりプローブ18を被検査体表面10aと並行に移動して、検査を連続的に実行するようにしておいてもよい。
[Another embodiment]
In the second embodiment, only a part of the surface 10a to be inspected is measured. However, as shown in FIG. 3, the eddy current flaw detector includes an X automatic stage 19 and the probe 18 is inspected by the X automatic stage 19. The examination may be executed continuously by moving in parallel with the body surface 10a.

上記第2実施形態では、設定される2設定のリフトオフ量を任意としたが、一方が被検査体表面10a(検査対象深度=0)に対応するリフトオフ量とし、他方が裏面(検査対象深度が披検査体の板厚に対応する深度)に対応するリフトオフ量とすることで、傷が表裏のいずれかにあるかを判定できるようにしてもよい。   In the second embodiment, the two set lift-off amounts are arbitrary, but one is a lift-off amount corresponding to the inspected object surface 10a (inspection depth = 0), and the other is the back side (inspection depth is inspected). By setting the lift-off amount corresponding to the depth corresponding to the plate thickness of the test object, it may be possible to determine whether the flaw is on the front or back side.

上記第2実施形態では、交流周波数とリフトオフ量のいずれかを1設定し、他方を2設定して検査を実行する処理フローについて例示したが、他方を2設定以上の複数回設定して検査を実行してもよい。また、交流周波数とリフトオフ量の各値を変更した組合せパターンを、2設定以上の複数回設定して検査を実行してもよい。   In the second embodiment, the processing flow in which either one of the AC frequency and the lift-off amount is set, and the other is set to 2 and the inspection is executed is illustrated. However, the other is set two times or more and the inspection is performed. May be executed. Further, the inspection may be executed by setting a combination pattern in which each value of the AC frequency and the lift-off amount is changed two or more times.

本発明による簡易な構造のプローブを有する被検査体の渦電流探傷装置により、被検査体の深部における検査精度を向上させる被検査体の渦電流探傷装置及び渦電流探傷法を提供することで、原子力プラントや航空機などの非破壊検査に有効に利用可能である。   By providing an eddy current flaw detection apparatus and an eddy current flaw detection method for an object to be inspected to improve inspection accuracy in a deep part of the object to be inspected by an eddy current flaw detection apparatus for an object to be inspected having a probe having a simple structure according to the present invention. It can be effectively used for non-destructive inspection of nuclear power plants and aircraft.

被検査体の渦電流探傷装置の第1実施形態についてのブロック図Block diagram of the first embodiment of the eddy current flaw detector for an inspection object 第1実施形態の作業手順を示すフロー図The flowchart which shows the work procedure of 1st Embodiment. 被検査体の渦電流探傷装置の第2実施形態についてのブロック図Block diagram of a second embodiment of an eddy current flaw detector for an object to be inspected 第2実施形態の作業手順を示すフロー図The flowchart which shows the work procedure of 2nd Embodiment. 本願発明における鋼板の深さに対する渦電流強度を示すグラフ図The graph which shows the eddy current intensity with respect to the depth of the steel plate in this invention 本願発明における鋼板の深さに対する渦電流強度を示すグラフ図The graph which shows the eddy current intensity with respect to the depth of the steel plate in this invention 従来技術におけるステンレス(SUS316L)の深さに対する渦電流強度を示すグラフ図The graph which shows the eddy current intensity with respect to the depth of stainless steel (SUS316L) in a prior art 従来技術における鋼板の深さに対する渦電流強度を示すグラフ図The graph which shows the eddy current intensity with respect to the depth of the steel plate in the prior art 数値解析モデルの要素分割状態を示す図Figure showing the element split state of the numerical analysis model 従来技術における励磁コイル及び検査コイルの構成を示す図The figure which shows the structure of the excitation coil and test | inspection coil in a prior art

符号の説明Explanation of symbols

14: 制御コンピュータ
16: Z微動ステージ
18: プローブ
21: 励磁コイル制御手段
22: 記憶部
24: パラメータ値制御手段
25: 検査信号取得手段
31: 検査制御手段
33: 傷位置判定手段
51: 励磁コイル
52: 検査コイル
14: Control computer 16: Z fine movement stage 18: Probe 21: Excitation coil control means 22: Storage unit 24: Parameter value control means 25: Inspection signal acquisition means 31: Inspection control means 33: Scratch position determination means 51: Excitation coil 52 : Inspection coil

Claims (6)

経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを被検査体表面に沿って移動可能に備えた被検査体の渦電流探傷装置であって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と前記被検査体表面とが平行になるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ前記中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを有する前記プローブを備え、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を設定するパラメータ値設定機構を備えるとともに、
前記被検査体の内部の検査対象深度に応じた適正な前記交流周波数と前記リフトオフ量を記憶した記憶部を備え、
前記パラメータ値設定機構により設定される前記交流周波数と前記リフトオフ量を前記被検査体の内部の検査対象深度に応じた適正な前記交流周波数と前記リフトオフ量とさせるパラメータ値制御手段を備えた被検査体の渦電流探傷装置。
A probe having an excitation coil for generating an eddy current in the inspection object and an inspection coil for measuring a change in the eddy current is formed on the inspection object surface by forming a magnetic field that changes over time on the inspection object. An eddy current flaw detector for an object to be inspected that is movable along
A pair of exciting coils, the central axes being arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis and the surface of the object to be inspected being parallel;
The probe having the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and disposed so that the central axis is perpendicular to the surface of the inspection object,
With a parameter value setting mechanism for setting an AC frequency in the energization current of the excitation coil and a lift-off amount that is a distance from the surface of the inspection object of the probe,
A storage unit that stores the appropriate AC frequency and the lift-off amount according to the inspection target depth inside the object to be inspected,
Inspected with a parameter value control means for causing the AC frequency and the lift-off amount set by the parameter value setting mechanism to be the appropriate AC frequency and the lift-off amount according to the depth to be inspected inside the object to be inspected. Body eddy current flaw detector.
経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを被検査体表面に沿って移動可能に備えた被検査体の渦電流探傷装置であって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と前記被検査体表面とが平行になるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ前記中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを有する前記プローブを備え、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を設定するパラメータ値設定機構を備えるとともに、
前記パラメータ値設定機構により設定される前記交流周波数と前記リフトオフ量の少なくとも1つを異なるように2設定する検査制御手段を備え、
異なる2設定のパラメータ値において、前記検査コイルから得られる検査信号の値から、被検査体の表裏のいずれに傷が存在しているかを判定する傷位置判定手段を備えた被検査体の渦電流探傷装置。
A probe having an excitation coil for generating an eddy current in the inspection object and an inspection coil for measuring a change in the eddy current is formed on the inspection object surface by forming a magnetic field that changes over time on the inspection object. An eddy current flaw detector for an object to be inspected that is movable along
A pair of exciting coils, the central axes being arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis and the surface of the object to be inspected being parallel;
The probe having the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and disposed so that the central axis is perpendicular to the surface of the inspection object,
With a parameter value setting mechanism for setting an AC frequency in the energization current of the excitation coil and a lift-off amount that is a distance from the surface of the inspection object of the probe,
Inspection control means for setting two different at least one of the AC frequency and the lift-off amount set by the parameter value setting mechanism;
The eddy current of the object to be inspected is provided with a flaw position determining means for determining whether a flaw exists on the front or back of the inspected object from the value of the inspection signal obtained from the inspection coil at two different parameter values. Flaw detection equipment.
前記リフトオフ量が、前記励磁コイルのコイル径の2倍以内に設定されている請求項1又は2に記載の被検査体の渦電流探傷装置。   The eddy current flaw detector for an object to be inspected according to claim 1 or 2, wherein the lift-off amount is set within twice the coil diameter of the exciting coil. 経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを前記被検査体に対して移動させ、前記被検査体を検査する渦電流探傷法であって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行となるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ前記中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを備えた前記プローブを使用し、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量を、前記被検査体の内部の検査対象深度に応じて設定して、被検査体内部を検査する渦電流探傷法。
A probe including an excitation coil that forms a magnetic field that changes over time on an object to be inspected and generates an eddy current in the object to be inspected, and an inspection coil that measures a change in the eddy current. An eddy current testing method for inspecting the object to be inspected,
A pair of exciting coils having a central axis arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis being parallel to the surface of the object to be inspected;
Using the probe comprising the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and disposed so that the central axis is perpendicular to the surface of the object to be inspected;
The AC frequency in the energization current of the exciting coil and the lift-off amount, which is the distance from the surface of the object to be inspected, are set according to the inspection object depth inside the object to be inspected. Eddy current inspection method to be inspected.
経時的に変化する磁場を被検査体に対して形成して、前記被検査体に渦電流を発生させる励磁コイルと前記渦電流の変化を計測する検査コイルとを備えたプローブを前記被検査体に対して移動させ、前記被検査体を検査する渦電流探傷法であって、
中心軸が同一直線上に配置され、コイル巻き方向が同一且つ前記中心軸と被検査体表面とが平行となるよう配置された一対の前記励磁コイルと、
前記一対の励磁コイルの中央に配置され、且つ前記中心軸が前記被検査体表面と垂直となるよう配置された前記検査コイルとを備えた前記プローブを使用し、
前記励磁コイルの通電電流における交流周波数と、前記プローブの前記被検査体表面からの距離であるリフトオフ量の少なくとも一つを異なるように2設定して検査を実行し、前記検査コイルから得られる検査信号の値から、被検査体の表裏のいずれに傷が存在しているかを判定することを特徴とする被検査体内部を検査する渦電流探傷法。
A probe including an excitation coil that forms a magnetic field that changes over time on an object to be inspected and generates an eddy current in the object to be inspected, and an inspection coil that measures a change in the eddy current. An eddy current testing method for inspecting the object to be inspected,
A pair of exciting coils having a central axis arranged on the same straight line, the coil winding direction being the same, and the central axis being parallel to the surface of the object to be inspected;
Using the probe comprising the inspection coil disposed at the center of the pair of excitation coils and disposed so that the central axis is perpendicular to the surface of the object to be inspected;
An inspection obtained by performing inspection by setting two different AC frequencies in the energizing current of the exciting coil and at least one lift-off amount that is a distance from the surface of the object to be inspected, and obtaining from the inspection coil An eddy current flaw detection method for inspecting the inside of an object to be inspected, wherein it is determined from the signal value whether a flaw exists on the front or back of the object to be inspected.
前記リフトオフ量を、前記励磁コイルのコイル径の2倍以内に設定する請求項5又は6に記載の渦電流探傷法。   The eddy current flaw detection method according to claim 5 or 6, wherein the lift-off amount is set within twice the coil diameter of the exciting coil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109406623A (en) * 2018-12-30 2019-03-01 北方民族大学 For detecting the round tangent eddy current probe and method of deep torn grain
JP7472207B2 (en) 2015-11-05 2024-04-22 ザ・ボーイング・カンパニー Eddy Current Repulsion Motor

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