JP2009527745A - 金属物の欠陥の非破壊評価方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の装置は、金属物(2)の近傍において交流電磁場を第1周波数fiで発生させる電界エミッタ(3)と、交流電磁場によって金属物(2)に誘発された渦電流で再発生する戻り電磁場によって構成された応答信号を検出する磁気抵抗センサ(1)と、磁気抵抗センサ(1)がその場変調器の役割を果たすように、第2周波数fcの電流によって磁気抵抗センサ(1)を駆動する駆動回路(230)と、磁気抵抗センサ(1)の端子間で応答信号を検出する検出手段と、周波数和(fi+fc)または周波数差(fi−fc)を保持するように磁気抵抗センサ(1)によって検出された応答信号をフィルタリングするフィルタと、フィルタリングされた応答信号を処理し、金属物(2)の欠陥に関する渦電流情報を抽出する処理装置とを備えている。
【選択図】図1
Description
金属物の近傍において少なくとも1つの交流電磁場を少なくとも1つの第1周波数fiで発生させるステップと、
前記交流電磁場によって前記金属物に誘発された渦電流で再発生する戻り電磁場によって構成された応答信号を少なくとも1つの磁気抵抗センサで検出するステップと、を含み、
前記少なくとも1つの磁気抵抗センサがその場変調器(in situ modulator)の役割を果たすように、前記第1周波数fiとは異なる第2周波数fcの電流によって前記少なくとも1つの磁気抵抗センサを駆動するステップと、
前記金属物の欠陥に関する渦電流情報を抽出するべく前記応答信号を処理するよりも前に、前記第1および第2周波数の周波数和または前記第1および第2周波数の周波数差を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサによって検出された前記応答信号をフィルタリングするステップと、
をさらに含むことを特徴とする、渦電流による金属物の欠陥の非破壊評価方法によって達成される。
金属物の近傍において少なくとも1つの交流電磁場を少なくとも1つの第1周波数fiで発生させる少なくとも1つの電界エミッタと、
前記交流電磁場によって前記金属物に誘発された渦電流で再発生する戻り電磁場によって構成された応答信号を検出する少なくとも1つの磁気抵抗センサと、
前記少なくとも1つの磁気抵抗センサがその場変調器の役割を果たすように、前記第1周波数fiとは異なる第2周波数fcの電流によって前記少なくとも1つの磁気抵抗センサを駆動する駆動手段と、
前記磁気抵抗センサの端子間の応答信号を検出する検出手段と、
前記第1および第2周波数の周波数和または前記第1および第2周波数の周波数差を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサによって検出された前記応答信号をフィルタリングするフィルタリング手段と、
前記フィルタリングされた応答信号を処理し、前記金属物の欠陥に関する渦電流情報を抽出する処理手段と、
を備えた、渦電流による金属物の欠陥の非破壊評価装置に関する。
V = RI = (R0 + R1H cos(2πf1t+ψH)+…)*I0 cos(2πfct) (1)
V = RI = R0I0 cos(2πfct) + R1H I0 cos(2π(f1-fc)t+ψH) + R1I0H cos(2π(f1+fc)t+ψH)+Rn Hn I0 cosn(2π(f1-fc)t+ψH)+ Rn Hn I0 cosn(2π(f1+fc)t+ψH)
第1欠陥:200×100×200μm3
第2欠陥:100×100×200μm3
第3欠陥:100×100×100μm3
Claims (21)
- 金属物(2)の近傍において少なくとも1つの交流電磁場を少なくとも1つの第1周波数fiで発生させるステップと、
前記交流電磁場によって前記金属物(2)に誘発された渦電流で再発生する戻り電磁場によって構成された応答信号を少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)で検出するステップと、を含み、
前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)がその場変調器の役割を果たすように、前記第1周波数fiとは異なる第2周波数fcの電流によって前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)を駆動するステップと、
前記金属物(2)の欠陥に関する渦電流情報を抽出するべく前記応答信号を処理するよりも前に、前記第1および第2周波数の周波数和(fi+fc)または前記第1および第2周波数の周波数差(fi−fc)を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)によって検出された前記応答信号をフィルタリングするステップと、
をさらに含むことを特徴とする、渦電流による金属物の欠陥の非破壊評価方法。 - 前記フィルタリングステップは、前記金属物(2)の欠陥に関する渦電流情報を抽出するべく前記応答信号を処理するよりも前に、前記第1および第2周波数の周波数差(fi−fc)を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)によって検出された前記応答信号をフィルタリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 100kHzよりも高い単一の第1周波数(f1)で前記交流電磁場を発生させる、請求項2に記載の方法。
- 増幅電圧を得るために前記磁気抵抗センサ(1)の第1端子と第2端子との間の電圧を増幅するステップと、
ミキシングおよびフィルタリング装置の信号入力に前記増幅電圧を送るステップと、
渦電流試験方法の通常の出力信号として出力が処理される同ミキシングおよびフィルタリング装置の参照入力に印加される生成参照信号(f1−fc)を得るために、前記第2周波数fcの周波数参照信号と前記第1周波数f1の周波数参照信号を乗算器でミキシングするステップと、
を含む、請求項3に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)は、発生した前記交流電磁場に垂直に置かれた検出軸を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)は、発生した前記交流電磁場に平行に置かれた検出軸を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- その場復調器として用いられるとともに、欠陥による渦電流の変化に基づく戻り電磁場の相違成分を検出しうるセンサアレー(1a,1b,1c)で前記応答信号が検出される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- それぞれが前記第2周波数fcとは異なる1組の異なる第1周波数(f1,f2)で、前記金属物(2)の近傍において、前記少なくとも1つの交流電磁場を発生させる、請求項1に記載の方法。
- 前記フィルタリングステップは、欠陥による渦電流の変化によって生成された有効信号を与える単純復調信号として前記応答信号を処理するよりも前に、前記第1および第2周波数の周波数差(f1−fc,f2−fc)を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)によって検出された前記応答信号をフィルタリングすることを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)が非線形挙動を示すものであり、
前記金属物(2)の欠陥に関する渦電流情報を抽出するべく前記応答信号を処理するよりも前に、前記第1周波数と前記第2周波数のn倍(nは整数)との前記周波数和(fi+nfc)または前記第1周波数と前記第2周波数のn倍との前記周波数差(fi−nfc)を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)によって検出された前記応答信号がフィルタリングされる、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 金属物(2)の近傍において少なくとも1つの交流電磁場を少なくとも1つの第1周波数fiで発生させる少なくとも1つの電界エミッタ(3)と、
前記交流電磁場によって前記金属物(2)に誘発された渦電流で再発生する戻り電磁場によって構成された応答信号を検出する少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)と、
前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)がその場変調器の役割を果たすように、前記第1周波数fiとは異なる第2周波数fcの電流によって前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)を駆動する駆動手段(230;23)と、
前記磁気抵抗センサ(1)の端子間の応答信号を検出する検出手段と、
前記第1および第2周波数の周波数和(fi+fc)または前記第1および第2周波数の周波数差(fi−fc)を保持するように前記少なくとも1つの磁気抵抗センサ(1)によって検出された前記応答信号をフィルタリングするフィルタリング手段と、
前記フィルタリングされた応答信号を処理し、前記金属物(2)の欠陥に関する渦電流情報を抽出する処理手段と、
を備えた、渦電流による金属物の欠陥の非破壊評価装置。 - 前記検出手段は、増幅手段(25)と、前記少なくとも1つの第1周波数fiおよび前記第2周波数fcで参照信号を検出する手段と、前記少なくとも1つの第1周波数fiと前記第2周波数fcとをミキシングする乗算手段(26)と、前記第1および第2周波数の周波数和(fi+fc)または前記第1および第2周波数の周波数差(fi−fc)を検出する少なくとも1つのロックインアンプ(28)とを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、電圧測定のための複数の接点を含む、請求項11または12に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、センサアレーを含む、請求項11または12に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、ホール効果センサである、請求項11〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、異方性磁気抵抗センサ(AMR)、巨大磁気抵抗センサ(GMR)、巨大磁気インピーダンスセンサ(GMI)またはトンネル磁気抵抗センサ(TMR)である、請求項11〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの電界エミッタ(3)が、平面コイルである、請求項11〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、極薄シリコン基板(85)上に作られている、請求項11〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、勾配付き基板(94)上に作られている、請求項11〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、フレキシブル基板(103)上に作られている、請求項11〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記磁気抵抗センサ(1)が、ヨーク形状を有し、前記ヨークの長さ(L)および前記ヨークの水平アームの長さ(l)が、それぞれ、少なくとも前記ヨークの幅(w)の3倍であり、前記ヨークの幅(w)が2μm〜12μmである、請求項16に記載の装置。
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