JP2010117370A - 渦電流検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物の特性変化の大きさにかかわらず特性変化の検出を確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる渦電流検査装置を提供する。
【解決手段】例えば渦電流プローブ２を用いて金属体１の曲面部１ａの探傷検査を実施する渦電流検査装置において、渦電流プローブ２の検出信号の位相角を演算し、検出位置を座標とする座標系にてきず信号の検出範囲（詳細には、検出信号の位相角に基づいてきず信号に相当すると判定された検出信号の範囲）を示すきず識別画像データを生成する検査制御装置５と、きず識別画像データを表示する表示器７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を評価する渦電流検査装置に係り、特に、相互誘導形標準比較方式の渦電流プローブを用いて検査対象物の特性変化を検査する渦電流検査装置に関する。

渦電流検査方法は、渦電流プローブのコイルに交流（励磁電流）を供給して交流磁束を生成させ、渦電流プローブを検査対象物である金属体に近接させることによって渦電流を発生させ、その渦電流の乱れを検出信号として得る方法である。渦電流は検査対象物の導電率や透磁率等で変化することから、検査対象物におけるきずや材質変化等の特性変化を非接触で評価することが可能である。詳しく説明すると、例えば渦電流プローブを用いて健全な標準試験片等に対して検出された基準検出信号を予め取得し、検査対象物に対して検出された検出信号と基準検出信号との差分を画面上で表示する。検査者は、表示画面を見て検査対象物の特性変化を確認することができる。

従来、上記検出信号の表示形態の一つとして、検出信号の振幅及び位相角を表すリサージュ波形が知られている。詳細には、検出信号（電圧）を基準信号の位相と同じ成分（Ｘ成分）Ｖｘと９０度異なる成分（Ｙ成分）Ｖｙに分解した後、それらＸ成分電圧ＶｘとＹ成分電圧Ｖｙを縦軸及び横軸にプロットすることで、検出信号の振幅｜Ｖ｜及び位相角θを表現するようになっている（下記の式（１）及び式（２）参照）。そして、検査者は、リサージュ波形の形状から、例えばきず信号が検出されたか否かを判断することが可能である。
｜Ｖ｜＝（Ｖｘ^２＋Ｖｙ^２）^−１／２ ・・・（１）
θ＝ｔａｎ^−１（Ｖｙ／Ｖｘ） ・・・（２）
近年、例えば渦電流プローブを検査対象物に沿って移動させる走査機構を用いたり、渦電流プローブとして複数のコイルを規則的に配設したマルチコイルプローブを採用したりして、検査対象物の広域を検査する方法が利用されている。このような場合において、リサージュ波形の表示形態ではきず信号の検出位置を把握することができないため、例えば検出位置を座標とする二次元の座標系にて検出信号の振幅を濃淡で示す表示形態（Ｃスコープ）が用いられる（例えば非特許文献１参照）。

西水ら、「フレキシブルＥＣＴセンサの開発」、第８回表面探傷シンポジウム講演論文集（２００５）、ｐ．１３９−１４２

しかしながら、上記従来技術には以下のような改善の余地があった。すなわち、上記Ｃスコープでは、検出位置を座標とする二次元の座標系にて検出信号の振幅を濃淡で示すようになっている。検出信号の振幅は検査対象物の特性変化の大きさ（例えばきずの深さ等）に比例するので、例えば特性変化が大きい場合は、指示信号が顕著に現れて特性変化の検出を確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。ところが、例えば特性変化が小さい場合は、検査対象物の表面状態や形状に起因する信号（例えばリフトオフ信号等）によって指示信号が埋もれてしまい、特性変化が検出されているか否かを的確に判断することが困難であった。

本発明の目的は、検査対象物の特性変化の大きさにかかわらず特性変化の検出を確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる渦電流検査装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの励磁コイル、前記励磁コイルに対し一方側に配置された第１検出コイル、及び前記励磁コイルに対し他方側に配置された第２検出コイルを有する渦電流プローブを備え、前記渦電流プローブを用いて検査対象物の特性変化を検査する渦電流検査装置において、前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を演算する位相角演算手段と、前記位相角演算手段で演算された前記第１検出コイルの検出信号の位相角と前記第２検出コイルの検出信号の位相角との関係に基づき、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定する識別判定手段と、検出位置及び検出時間のうち少なくとも一方を座標とする座標系にて前記識別判定手段で前記検査対象物の特性変化に相当すると判定された検出信号の範囲を示す画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データ生成手段で生成された画像データを出力する出力手段とを備える。

本発明の渦電流検査装置においては、第１検出コイルの検出信号の位相角と第２検出コイルの検出信号の位相角との関係に基づき、検出信号が検査対象物の特性変化（例えばきず）に相当するか否かを判定する。そして、例えば検出位置（又はこれにほぼ相当する検出時間）を座標とする座標系にて検査対象物の特性変化に相当すると判定された検出信号の範囲を示す画像データを生成し、この画像データを出力手段（例えばモニタや印刷機等）で出力して表示させる。したがって、検査者は、検査対象物の特性変化の検出を容易に確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を座標とする座標系にて予め設定された所定の基準範囲を記憶する記憶手段を備え、前記識別判定手段は、前記位相角演算手段で演算された前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角が前記記憶手段で記憶された所定の基準範囲内にあるか否かを判断することにより、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定する。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対し予め設定された所定の周波数帯域のノイズ信号又は予め設定された所定の振幅より低いノイズ信号を除去するノイズ除去手段を備え、前記位相角演算手段は、前記ノイズ除去手段でノイズ信号が除去された前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対して位相角を演算する。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、検出位置又は検出時間が前後する前記第１検出コイルの検出信号の差分及び前記第２検出コイルの検出信号の差分をとる差分手段を備え、前記位相角演算手段は、前記差分手段で差分された前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対して位相角を演算する。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記渦電流プローブは、前記励磁コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルを可撓性基板に配設する。

（６）上記（１）〜（５）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記識別判定手段は、検出位置（ｘ，ｙ）における前記第１検出コイルが検出した検出信号の位相角と、前記検出位置（ｘ，ｙ）における前記第２検出コイルが検出した検出信号の位相角を用いる。

（７）上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１つの励磁コイル、前記励磁コイルに対し一方側に配置された第１検出コイル、及び前記励磁コイルに対し他方側に配置された第２検出コイルを有する渦電流プローブを用いて検査対象物の特性変化を検査する渦電流検査方法において、前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を演算し、前記第１検出コイルの検出信号の位相角と前記第２検出コイルの検出信号の位相角との関係に基づき、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定し、検出位置及び検出時間のうち少なくとも一方を座標とする座標系にて前記検査対象物の特性変化に相当すると判定された検出信号の範囲を示す画像データを生成して出力する。

本発明によれば、検査対象物の特性変化の大きさにかかわらず特性変化の検出を確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。

本発明の第１の実施形態における渦電流検査装置の全体構成を表すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における渦電流プローブの構造を表す概略図である。 本発明の第１の実施形態における走査機構の構造を表す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における検査制御装置の検出データ記録部に記録された検出データを一例として表す図である。 本発明の第１の実施形態における検査制御装置の画像データ生成部で生成された位相角画像データを一例として表す図である。 検出データにおけるノイズ信号を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における検査制御装置のノイズ信号除去部の特性を表す図である。 本発明の第１の実施形態における検査制御装置の識別マップ記憶部で記憶された識別マップを一例として表す図である。 きず信号が検出された場合の位相角を説明するための図である。 リフトオフ信号が検出された場合の位相角を説明するための図である。 曲がり信号が検出された場合の位相角を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における検査制御装置の画像データ生成部で生成されたきず識別画像データを一例として表す図である。 試験体の構造を表す平面図である。 比較例による試験体の探傷検査結果の表示形態として振幅分布画像を表す図である。 本発明の第１の実施形態による試験体の探傷検査結果の表示形態としてきず識別分布画像を表す図である。 本発明の第２の実施形態における渦電流検査装置の全体構成を表すブロック図である。 本発明の第２の実施形態における差分された検出信号を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態における検査制御装置の差分処理部で差分処理された検出データを一例として表す図である。 本発明の第２の実施形態における検査制御装置の画像データ生成部で生成された位相角画像データを一例として表す図である。 本発明の第２の実施形態における検査制御装置の識別マップ記憶部で記憶された識別マップを一例として表す図である。 本発明の第２の実施形態における検査制御装置の画像データ生成部で生成されたきず識別画像データを一例として表す図である。

本発明の第１の実施形態を図１〜図１５により説明する。

図１は、本実施形態における渦電流検査装置の全体構成を表すブロック図である。図２は、渦電流プローブの構造を表す概略図であり、図３は、走査機構の構造を表す斜視図である。

これら図１〜図３において、渦電流検査装置は、例えば金属体１の曲面部１ａ等の探傷検査を目的とするものであり、渦電流プローブ２と、この渦電流プローブ２を金属体１の曲面部１ａに沿って移動させる走査機構３と、この走査機構３を駆動制御する走査制御装置４と、渦電流プローブ２及び走査制御装置４に接続された検査制御装置５と、この検査制御装置５に接続された入力部６及び表示器（モニタ）７とを備えている。

渦電流プローブ１は、可撓性のマルチコイルプローブであり、可撓性基板８と、この可撓性基板８に例えば２列で正方配列されたコイル群とを備えている。なお、コイル群は千鳥配列としてもよい。また、渦電流プローブ１は、コイル群を励磁コイル又は検出コイルにそれぞれ切り替える機能を有している。例えば１列目のコイルのいずれか１つを励磁コイル９Ａとし、その励磁コイル９Ａに対しプローブ長さ方向（図２中上下方向）に隣り合うコイルを第１検出コイル９Ｂとし、励磁コイル９Ａに対しプローブ幅方向（図２中左右方向）に隣り合うコイルを第２検出コイル９Ｃとすることで、２方向の検出が同時に行えるようになっている。そして、１列目のコイルを励磁コイル９Ａに順次切り替えることで、検査対象物におけるプローブ長さ方向の範囲の検査を実施するようになっている。また、渦電流プローブ２を走査機構３によってプローブ幅方向に移動させることで、検査対象物におけるプローブ幅方向の範囲の検査を実施するようになっている。

走査機構３は、金属体１の表面に吸盤や磁石等で固定される固定具１０を有する一対の枠体１１Ａ，１１Ｂと、これら枠体１１Ａ，１１Ｂの間に跨って設置された案内レール１２と、枠体１１Ａ，１１Ｂの間に軸支され案内レール１２に対し平行配置されたネジ棒１３と、このネジ棒１３を回転駆動するモータ１４と、案内レール１２に案内されネジ棒１３に螺合するスキャナヘッド１５とを備えている。スキャナヘッド１５には、渦電流プローブ２が押圧バネ１６及び弾性部材１７を介し取り付けられており、渦電流プローブ２は押圧バネ１６によって金属体１の曲面部１ａに押し付けられるようになっている。そして、走査制御装置４からの駆動電流信号によってモータ１４が駆動してネジ棒１３が回転すると、スキャナヘッド１５及び渦電流プローブ２は、ネジ棒１３及び案内レール１２の軸方向（図３中左上・右下方向、言い換えればプローブ幅方向）に移動するようになっている。

検査制御装置５は、プローブ制御部１８と、検出データ記録部１９と、ノイズ除去部２０と、位相角演算部２１と、識別マップ記憶部２２と、画像データ生成部２３とを有している。

プローブ制御部１８は、走査制御装置４に指令信号を出力して走査機構３を駆動制御するとともに、走査制御装置４からの信号を入力して渦電流プローブ２の移動量（走査位置）を演算する。また、渦電流プローブ２における１列目のコイルを励磁コイル９Ａに順次切り替える制御を行うとともに、第１検出コイル９Ｂ及び第２検出コイル９Ｃからの検出信号を入力する。そして、渦電流プローブ２の走査位置及び励磁コイル９Ａの位置から検出位置（詳細には、検査対象物におけるプローブ幅方向及び長さ方向の検出位置）を割り出すとともに、第１検出コイル９Ｂの検出信号をＸ成分電圧とＹ成分電圧に分解し、それらＸ成分電圧及びＹ成分電圧と検出位置との関係を検出データ記録部１９に出力する。同様に、第２検出コイル９Ｃの検出信号をＸ成分電圧とＹ成分電圧に分解し、それらＸ成分電圧及びＹ成分電圧と検出位置との関係を検出データ記録部１９に出力する。

検出データ記録部１９は、第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧及びＹ成分電圧と検出位置との関係を検出データとして蓄積し、第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧及びＹ成分電圧と検出位置との関係を検出データとして蓄積するようになっている。第１検出コイル９Ｂの検出データを例にとって図４（ａ）及び図４（ｂ）により説明する。

図４（ａ）に示すＸ成分電圧の検出データ及び図４（ｂ）に示すＹ成分電圧の検出データは、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、電圧値を画素の色度（又は輝度でもよい）で示す電圧画像データとして表されている。Ｘ成分電圧の検出データでは、電圧指示信号２４ａ，２４ｂが現れ、他の領域に装置固有のノイズ信号（電気ノイズ）が現れている。また、Ｙ成分電圧の検出データでは、電圧指示信号２４ａ，２４ｂにそれぞれ関連する電圧指示信号２５ａ，２５ｂが現れ、他の領域に装置固有のノイズ信号（電気ノイズ）が現れている。

ノイズ除去部２０は、第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データ並びに第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データからノイズ信号をそれぞれ除去する（詳細は後述）。

位相角演算部２１は、ノイズ信号が除去された第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データに対し所定の演算処理を行って、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角を検出位置毎に演算し、画像データ生成部２３に出力する。同様に、ノイズ信号が除去された第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データに対し所定の演算処理を行って、第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角を検出位置毎に演算し、画像データ生成部２３に出力する。

画像データ生成部２３は、第１の機能（位相角画像データの生成手段）として、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角を画素の色度（又は輝度でもよい）で示す第１検出コイル９Ｂの位相角画像データを生成し（図５（ａ）参照）、同様に第２検出コイル９Ｃの位相角画像データを生成する（図５（ｂ）参照）。第１検出コイル９Ｂの位相角画像データでは、電圧指示信号２４ａ，２５ａに基づいた演算結果である位相角指示信号２６ａと、電圧指示信号２４ｂ，２５ｂに基づいた演算結果である位相角指示信号２６ｂとが現れている。また、第２検出コイル９Ｃの位相角画像データでは、位相角指示信号２６ａ，２６ｂの検出位置にそれぞれ関連して位相角指示信号２７ａ，２７ｂが現れている。

ここで、ノイズ除去部２０におけるノイズ信号の除去処理の詳細を説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、検出信号のＸ成分電圧及びＹ成分電圧を一例として表す図であり、横軸に検出位置を、縦軸に電圧をとっている。図６（ａ）及び図６（ｂ）においては、電圧指示信号２８が検出された検出位置範囲Aと電圧指示信号２８が検出されない検出位置範囲Bとが存在し、検出位置範囲Bには微少な振幅（言い換えれば、微少なＸ成分電圧及びＹ成分電圧）のノイズ信号が現れている。そして、図６（ｃ）で示すようにリサージュ図（横軸をＸ成分電圧、縦軸をＹ成分電圧とする図）にプロットすれば、電圧指示信号２８に相当するリサージュ波形２９が現れて、位相角θを評価することができる。このとき、例えばノイズ信号の除去処理が事前に行われていなければ、ノイズ信号に相当するリサージュ波形３０が現れる。このリサージュ波形３０は、図６（ｃ）中のＣ部の部分拡大図である図６（ｄ）で示すように、位相角が一定しないであらゆる数値をもつ。そのため、ノイズ信号の除去処理が行わなければ、上述した位相角画像データにおいて、位相角指示信号とノイズ信号との識別が困難となり、位相角指示信号の検出精度が低下する。

そこで本実施形態では、ノイズ除去部２０は、例えば予め設定された所定の周波数帯域（詳細には、試験周波数帯域以外）のノイズ信号を除去する周波数フィルタを用いて、第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データ並びに第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データからノイズ信号を除去する。周波数フィルタは、ノイズ信号の特性や検出信号の応答性に応じ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、又はバンドパスフィルタを組み合わせて構成される。例えば図７実線で示すように試験検査等で予め得られたノイズ信号の特性として試験周波数周辺の周波数帯域の振幅スペクトラムが比較的大きい場合、図７破線で示すような試験周波数成分を抽出する特性のバンドパスフィルタを用いる。このようにしてノイズ信号の除去処理を事前に行うことにより、画像データ生成部２３で生成する位相角画像データには、ノイズ信号がほとんど現れなくなり、位相角指示信号の検出精度を向上させることができる。

画像データ生成部２３は、第２の機能（きず信号の識別判定手段）として、第１検出コイル９Ｂの位相角画像データ及び第２検出コイル９Ｃの位相角画像データに対し所定の演算処理を行って、検出信号（例えば位相角指示信号２６ａ，２７ａ及び位相角指示信号２６ｂ，２７ｂ）がきず信号に相当するか否かを判定するようになっている。すなわち、識別マップ記憶部２２は、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角を横軸、第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角を縦軸とする座標系にて予め設定された所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２を示す識別マップ（図８参照）を記憶している。なお、所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２の設定入力にあたっては、後述するリフトオフ信号や曲がり信号を事前に評価し、それらに基づいて入力部６で行われる。そして、画像データ生成部２３は、識別マップ記憶部２２から識別マップを読み込み、検出位置毎に、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角及び第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角が所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に含まれるか否かを判断することにより、検出信号がきず信号に相当するか否かを判定するようになっている。以下、その詳細を説明する。

例えば図９（ａ）に示すように、検査対象物３１のきず３１ａがプローブ長さ方向に延在する場合、渦電流プローブ２の励磁コイル９Ａと第１検出コイル９Ｂの配置方向は、きず３１ａの長さ方向に対しほぼ平行となる。そのため、図９（ｂ）に示すように、第１検出コイル９Ｂの検出信号をリサージュ図にプロットすると、リサージュ波形３２ａが現れ、その位相角θ１＝９０°が得られる。また、渦電流プローブ２の励磁コイル９Ａと第２検出コイル９Ｃの配置方向は、きず３１ａの長さ方向に対しほぼ垂直となる。そのため、第２検出コイル９Ｃの検出信号をリサージュ図にプロットすると、リサージュ波形３３ａが現れ、その位相角θ２＝２３０°が得られる。したがって、きず３１ａに相当するきず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１、すなわちθ１_a≦θ１≦θ１_ｂ（例えば８０°≦θ１≦１００°）及びθ２_a≦θ２≦θ２_ｂ（例えば１８０°≦θ２≦２６０°）の範囲に含まれる。

一方、図示しないが、例えば検査対象物のきずがプローブ幅方向に延在する場合は、反対に、励磁コイル９Ａと第１検出コイル９Ｂの配置方向がきずの長さ方向に対しほぼ垂直となり、励磁コイル９Ａと第２検出コイル９Ｃの配置方向がきずの長さ方向に対しほぼ平行となる。そのため、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＝２３０°、第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＝９０°が得られる。このようなきず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ２、すなわちθ１_ｃ≦θ１≦θ１_ｄ（例えば１８０°≦θ１≦２６０°）及びθ２_ｃ≦θ２≦θ２_ｄ（例えば８０°≦θ２≦１００°）に含まれる。

また、渦電流プローブ２が可撓性のマルチコイルプローブであることから、検査対象物の表面状態や形状に起因してリフトオフ信号や曲がり信号が検出される。例えば図１０（ａ）に示すように、渦電流プローブ２が検査対象物３１から浮いた場合、リフトオフ信号が検出される。そして、例えば図１０（ｂ）に示すように、第１検出コイル９Ｂの検出信号及び第２検出コイル９Ｃの検出信号をリサージュ図にプロットすると、リサージュ波形３２ｂ，３３ｂが現れ、それらの位相角θ１，θ２は１８０°付近でほぼ同じ値をとる。このようなリフトオフ信号は、図８中一点鎖線で囲まれた範囲、すなわち｜θ２−θ１｜≦Δθ（例えばΔθ＝２０°）に含まれ、所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に含まれない。

また、例えば図１１（ａ）に示すように、検査対象物の曲面部に追従して渦電流プローブ２の曲げ角度が変化した場合、曲がり信号が検出される。すなわち、渦電流プローブ２がプローブ長さ方向に曲がると、励磁コイル９Ａと第１検出コイル９Ｂとの距離は変動するのに対し、励磁コイル９Ａと第２検出コイル９Ｃとの距離は変動しない。そのため、例えば図１１（ｂ）に示すように、第１検出コイル９Ｂの検出信号をプロットすると、リサージュ波形３２ｃが現れてその位相角θ１が得られるのに対し、第２検出コイル９Ｃの検出信号をプロットすると、リサージュ波形３３ｃ（ノイズ信号にほぼ相当するもの）が現れてその位相角が得られない。このような曲がり信号は、識別マップ上の横軸（θ２＝０°）近傍に位置し、所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に含まれない。

以上のことから、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角及び第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角が所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に含まれるか否かを判断することにより、きず信号とそれ以外のリフトオフ信号及び曲がり信号とを判別することができる。具体例を挙げて説明すると、前述の図５（ａ）及び図５（ｂ）で示す検出位置ｘ１，ｙ１における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿１（ｘ１，ｙ１）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿１（ｘ１，ｙ１）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１に含まれるので、検出位置ｘ１，ｙ１の検出信号はきず信号に相当すると判定される。また、検出位置ｘ２，ｙ２における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿２（ｘ２，ｙ２）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿２（ｘ２，ｙ２）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に含まれないので、検出位置ｘ２，ｙ２の検出信号はきず信号に相当しないと判定される。

そして、画像データ生成部は、第３の機能（きず識別画像データの生成手段）として、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、きず信号と判定された検出信号の範囲３４を示すきず識別画像データ（図１２参照）を生成し、この識別画像データを表示器７に出力して表示させるようになっている。

以上のように構成された本実施形態の作用効果を、試験体の探傷結果により説明する。

図１３は、試験体の構造を表す平面図である。平板状の試験体３５には、人工模擬きず３５ａ〜３５ｅが放電加工等によって形成されており、それら人工模擬きず３５ａ〜３５ｅは、互いに平行となるように配置され、かつ深さがその順序で浅くなっている。そして、試験体３４の人工模擬きず３５ａ〜３５ｅの長さ方向（図１３中上下方向）に対しプローブ長さ方向がほぼ平行となるように（言い換えれば、プローブ幅方向がほぼ垂直となるように）渦電流プローブ２を配置し、この渦電流プローブ２をプローブ幅方向（図１３中左右方向）に移動させて探傷検査を行った。

この探傷結果の表示形態として、例えば図１４に示すように、試験体３５におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、第１検出コイル９Ｂの検出信号の振幅を示す第１検出コイル９Ｂの振幅分布画像を（これとともに、検出位置を座標とする座標系にて第２検出コイル９Ｃの検出信号の振幅を示す第２検出コイル９Ｃの振幅分布画像を）表示させた場合、人工模擬きず３５ａ〜３５ｅの深さに応じて検出信号の振幅が濃淡で示される。この第１検出コイル９Bの振幅分布画像では、比較的深い人工模擬きず３５ａ〜３５ｄに相当する振幅指示信号３６ａ〜３６ｄが顕著に現れて、人工模擬きず３５ａ〜３５ｄの検出を確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。ところが、最も浅い人工模擬きず３５ｅに相当する振幅指示信号３６ｅは、リフトオフ信号や曲がり信号等によって埋もれてしまい、人工模擬きず３５ｅが検出されたか否かを的確に判断することが困難である。

これに対し本実施形態の検査制御装置５は、試験体３５におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角を示す位相角画像データを生成し、同様に第２検出コイル９Ｃの位相角画像データを生成する。検出信号の位相角は、きずの深さに関係なく、きずの形状や方向等に対応するものであるから、リフトオフ信号や曲がり信号等によって位相角指示信号が埋もれることはない。さらに、検査制御装置５は、第１検出コイル９Ｂの位相角画像データ及び第２検出コイルの位相角画像データを識別マップに照らし合わせて、検出信号がきず信号に相当するか否かを判定する。そして、試験体３５におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、きず信号に相当すると判定された検出信号の範囲を示すきず識別画像データを生成し、このきず識別画像データを表示器７に出力して表示させる。このようにして表示されたきず識別分布画像では、図１５に示すように、人工模擬きず３５ａ〜３５ｅに相当する範囲３７ａ〜３７ｄが明確に現れて、人工模擬きず３５ａ〜３５ｄの検出を容易に確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。また、検出信号がきず信号に相当するか否かを判断するための検査者の労力や作業時間を削減するという効果も得ることができる。

本発明の第２の実施形態を図１６〜図２０により説明する。本実施形態は、検出位置又は検出時間が前後する検出信号の差分をとり、この差分された検出信号に対して演算する実施形態である。

図１６は、本実施形態における渦電流検査装置の全体構成を表すブロック図である。なお、この図１６において、上記第１の実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

本実施形態では、検査制御装置５Ａは、検出データ記録部１９で記録された第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データ並びに第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データに対し所定の演算処理を行って、検出位置（言い換えれば、検出時間）が前後する検出信号の差分処理を実施する差分処理部３８を有している。

渦電流プローブ２の検出信号にはリフトオフ信号ときず信号が重畳する場合があり、図１７（ａ）のリサージュ図で示すように、検出位置が前後する検出信号Ｚｎ＋１と検出信号Ｚｎとの差分をとることにより、リフトオフ信号３９の影響を除去してきず信号４０ａを抽出することができる。ただし、この場合には、１つのきずに相当するきず信号として、正負の指示信号４０ａ，４０ｂが得られる（図１７（ｂ）及び図１８（ｃ）参照）。第１検出コイル９Ｂの検出データを例にとって図１８（ａ）及び図１８（ｂ）により説明する。

図１８（ａ）に示すＸ成分電圧の検出データ及び図１８（ｂ）に示すＹ成分電圧の検出データは、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、電圧値を画素の色度（又は輝度でもよい）で示す電圧画像データとして表されている。Ｘ成分電圧の検出データでは、前述の図４（ａ）の電圧指示信号２４ａに相当するものとして、正負の電圧指示信号４１ａ，４１ｂが現れ、前述の図４（ａ）の電圧指示信号２４ｂに相当するものとして、正負の電圧指示信号４１ｃ，４１ｄが現れる。また、Ｙ成分電圧の検出データでは、前述の図４（ｂ）の電圧指示信号２５ａに相当するものとして、正負の電圧指示信号４２ａ，４２ｂが現れ、前述の図４（ｂ）の電圧指示信号２５ｂに相当するものとして、正負の電圧指示信号４２ｃ，４２ｄが現れる。

差分処理部３８で差分処理された第１検出コイル９ＢのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データ並びに第２検出コイル９ＣのＸ成分電圧の検出データ及びＹ成分電圧の検出データは、ノイズ除去部２０でノイズ信号が除去される。その後、位相角演算部２１で、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角及び第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角が検出位置毎に演算される。

画像データ生成部２３は、第１の機能（位相角画像データの生成手段）として、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角を画素の色度（又は輝度でもよい）で示す第１検出コイル９Ｂの位相角画像データを生成し（図１９（ａ）参照）、同様に第２検出コイル９Ｃの位相角画像データを生成する（図１９（ｂ）参照）。第１検出コイル９Ｂの位相角画像データでは、電圧指示信号４１ａ，４２ａに基づいた演算結果である位相角指示信号４３ａと、電圧指示信号４２ｂ，４２ｂに基づいた演算結果である位相角指示信号４３ｂと、電圧指示信号４１ｃ，４２ｃに基づいた演算結果である位相角指示信号４３ｃと、電圧指示信号４２ｄ，４２ｄに基づいた演算結果である位相角指示信号４３ｄとが現れている。また、第２検出コイル９Ｃの位相角画像データでは、位相角指示信号４３ａ〜４３ｄの検出位置にそれぞれ関連して位相角指示信号４４ａ〜４４ｄが現れている。

また、画像データ生成部２３は、第２の機能（きず信号の識別判定手段）として、第１検出コイル９Ｂの位相角画像データ及び第２検出コイル９Ｃの位相角画像データに対し所定の演算処理を行って、検出信号（例えば位相角指示信号４３ａ，４４ａ、位相角指示信号４３ｂ，４４ｂ、位相角指示信号４３ｃ，４４ｃ、及び位相角指示信号４３ｄ，４４ｄ）がきず信号に相当するか否かを判定するようになっている。すなわち、識別マップ記憶部２２で記憶された識別マップは、図２０に示すように、上記所定の基準範囲Ｄ１，Ｄ２に加えて、所定の基準範囲Ｄ３，Ｄ４が予め設定されている。そして、画像データ生成部２３は、識別マップ記憶部２２から識別マップを読み込み、検出位置毎に、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角及び第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角が所定の基準範囲Ｄ１〜Ｄ４に含まれるか否かを判断することにより、検出信号がきず信号に相当するか否かを判定する。以下、その詳細を説明する。

例えば検査対象物のきずがプローブ長さ方向に延在する場合は、正の電圧指示信号に基づいて演算された第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＝９０°、負の電圧指示信号に基づいて演算された第２検出コイル９Ｃの位相角θ２＝２３０°が得られる。したがって、きず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１、すなわちθ１_a≦θ１≦θ１_ｂ（例えば８０°≦θ１≦１００°）及びθ２_a≦θ２≦θ２_ｂ（例えば１８０°≦θ２≦２６０°）の範囲に含まれる。また、負の電圧指示信号に基づいて演算された第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＝２７０°（＝３６０°−９０°）、正の電圧指示信号に基づいて演算された第２検出コイル９Ｃの位相角θ２＝１３０°（＝３６０°−２３０°）が得られる。したがって、きず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ３、すなわちθ１_ｄ≦θ１≦θ１_ｅ（例えば２６０°≦θ１≦２８０°）及びθ２_ｄ≦θ２≦θ２_ａ（例えば１００°≦θ２≦１８０°）の範囲に含まれる。

一方、例えば検査対象物のきずがプローブ幅方向に延在する場合は、負の電圧指示信号に基づいて演算された第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＝２３０°、正の電圧指示信号に基づいて演算された第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＝９０°が得られる。したがって、きず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ２、すなわちθ１_ｃ≦θ１≦θ１_ｄ（例えば１８０°≦θ１≦２６０°）及びθ２_ｃ≦θ２≦θ２_ｄ（例えば８０°≦θ２≦１００°）に含まれる。また、正の電圧指示信号に基づいて演算された第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＝１３０°（＝３６０°−２３０°）、負の電圧指示信号に基づいて演算された第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＝２７０°（＝３６０°−９０°）が得られる。したがって、きず信号は、識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ４、すなわちθ１_ｂ≦θ１≦θ１_ｃ（例えば１００°≦θ１≦１８０°）及びθ２_ｂ≦θ２≦θ２_ｅ（例えば２６０°≦θ２≦２８０°）に含まれる。

以上のことから、第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角及び第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角が所定の基準範囲Ｄ１〜Ｄ４に含まれるか否かを判断することにより、きず信号とそれ以外のリフトオフ信号及び曲がり信号とを判別することができる。具体例を挙げて説明すると、前述の図１９（ａ）及び図１９（ｂ）で示す検出位置ｘ３，ｙ３における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿３（ｘ３，ｙ３）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿３（ｘ３，ｙ３）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１に含まれるので、検出位置ｘ３，ｙ３の検出信号はきず信号に相当すると判定される。また、検出位置ｘ４，ｙ４における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿４（ｘ４，ｙ４）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿４（ｘ４，ｙ４）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ２に含まれるので、検出位置ｘ４，ｙ４の検出信号はきず信号に相当すると判定される。また、検出位置ｘ５，ｙ５における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿５（ｘ５，ｙ５）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿５（ｘ５，ｙ５）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１〜Ｄ４に含まれないので、検出位置ｘ５，ｙ５の検出信号はきず信号に相当しないと判定される。また、検出位置ｘ６，ｙ６における第１検出コイル９Ｂの検出信号の位相角θ１＿６（ｘ６，ｙ６）と第２検出コイル９Ｃの検出信号の位相角θ２＿６（ｘ６，ｙ６）との組み合わせは識別マップ上の所定の基準範囲Ｄ１〜Ｄ４に含まれないので、検出位置ｘ６，ｙ６の検出信号はきず信号に相当しないと判定される。

そして、画像データ生成部２３は、第３の機能（きず識別画像データの生成手段）として、検査対象物におけるプローブ幅方向の検出位置をｘ座標としプローブ長さ方向の検出位置をｙ座標とする２次元の座標系にて、きず信号と判定された検出信号の範囲４５を示すきず識別画像データ（図２１参照）を生成し、この識別画像データを表示器７に出力して表示させる。

以上のように構成された本実施形態においても、上記第１の実施形態同様、検査対象物のきずに相当する範囲が明確に表示されて、きずの検出を容易に確認することができるとともに、その検出位置を特定することができる。

なお、上記第２の実施形態においては、検出位置又は検出時間が前後する検出信号の差分をとる差分手段として、検出データ記録部１９で記録された検出データに対し差分処理を実施する差分処理部３８を設けた場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば検出信号を差分して出力するような渦電流プローブを用いてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、第１検出コイル９Ｂの位相角画像データ及び第２検出コイル９Ｃの位相角画像データに対し所定の演算処理を行って、検出信号がきず信号に相当するか否かを判定し、検出位置を座標とする座標系にてきず信号に相当すると判定された検出信号の範囲を示すきず識別画像データを生成し、きず識別画像データを表示器７に出力して表示させる構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えばきず識別画像データを生成することなく、第１検出コイル９Ｂの位相角画像データ及び第２検出コイル９Ｂの位相角画像データを表示器７に出力して表示させるような構成としてもよい。このような場合でも、検査者は、例えば識別マップを参照して、検出信号がきず信号に相当するか否かを判断することが可能である。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、渦電流プローブ２としてマルチコイルプローブを採用し、このマルチコイルプローブを走査機構３によって一方向に移動させる構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば励磁コイル及び検出コイルを１組だけ有する渦電流プローブを走査機構によって複数の方向に移動させるような構成としてもよい。また、例えば渦電流プローブを手動で移動させるような構成としてもよく、この場合、検査制御装置は検出時間を座標とする座標系の画像データを生成するようにすればよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、検査制御装置の画像データ生成部２３は、検出位置をｘｙ座標とする二次元の座標系にて検出信号の位相角を色度又は輝度で示す位相角画像データを生成し、検出位置をｘｙ座標とする二次元の座標系にてきず信号と判定された検出信号の範囲を示すきず識別画像データを生成する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば検出信号の位相角やきず信号の範囲をｚ座標とし、３次元の座標系の画像データを生成するようにしてもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、検査制御装置のノイズ除去部２０は、周波数フィルタを用いてノイズ信号を除去する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば試験検査等でノイズ信号の振幅（又はＸ成分電圧、Ｙ成分電圧）が予め得られている場合、そのノイズ信号の振幅（又は電圧）より若干大きな閾値を予め設定し、この設定された閾値より小さな信号を取り除く演算処理を行わせるようにしてもよい。

また、上記第１及び第２の実施形態においては、検査制御装置の画像データ生成部２３で生成された画像データを出力する出力手段として、表示器７を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば、印刷機等で紙出力して表示させるようにしてもよい。また、例えば記録媒体や通信手段等に一旦出力した後、それら記録媒体及び通信手段等を介して表示器や印刷機等で表示させるようにしてもよい。これらの場合も、上記同様の効果を得ることができる。

なお、以上においては、検査対象物の特性変化としてきずを検出する場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えば材質変化等を検出するような場合でもよいことは言うまでもない。

１ 金属体
１ａ 曲面部
２ 渦電流プローブ
５ 検査制御装置
５Ａ 検査制御装置
７ 表示器（出力手段）
８ 可撓性基板
９Ａ 励磁コイル
９Ｂ 第１検出コイル
９Ｃ 第２検出コイル
２０ ノイズ除去部（ノイズ除去手段）
２１ 位相角演算部（位相角演算手段）
２２ 識別マップ記憶部（記憶手段）
２３ 画像データ生成部（識別判定手段、画像データ生成手段）
３９ 差分処理部（差分手段）

Claims (7)

1. 少なくとも１つの励磁コイル、前記励磁コイルに対し一方側に配置された第１検出コイル、及び前記励磁コイルに対し他方側に配置された第２検出コイルを有する渦電流プローブを備え、前記渦電流プローブを用いて検査対象物の特性変化を検査する渦電流検査装置において、
   前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を演算する位相角演算手段と、
   前記位相角演算手段で演算された前記第１検出コイルの検出信号の位相角と前記第２検出コイルの検出信号の位相角との関係に基づき、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定する識別判定手段と、
   検出位置及び検出時間のうち少なくとも一方を座標とする座標系にて前記識別判定手段で前記検査対象物の特性変化に相当すると判定された検出信号の範囲を示す画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記画像データ生成手段で生成された画像データを出力する出力手段とを備えたことを特徴とする渦電流検査装置。
2. 請求項１記載の渦電流検査装置において、前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を座標とする座標系にて予め設定された所定の基準範囲を記憶する記憶手段を備え、前記識別判定手段は、前記位相角演算手段で演算された前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角が前記記憶手段で記憶された所定の基準範囲内にあるか否かを判断することにより、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定することを特徴とする渦電流検査装置。
3. 請求項１又は２記載の渦電流検査装置において、前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対し予め設定された所定の周波数帯域のノイズ信号又は予め設定された所定の振幅より低いノイズ信号を除去するノイズ除去手段を備え、前記位相角演算手段は、前記ノイズ除去手段でノイズ信号が除去された前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対して位相角を演算することを特徴とする渦電流検査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の渦電流検査装置において、検出位置又は検出時間が前後する前記第１検出コイルの検出信号の差分及び前記第２検出コイルの検出信号の差分をとる差分手段を備え、前記位相角演算手段は、前記差分手段で差分された前記第１検出コイルの検出信号及び前記第２検出コイルの検出信号に対して位相角を演算することを特徴とする渦電流検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の渦電流検査装置において、前記渦電流プローブは、前記励磁コイル、前記第１検出コイル、及び前記第２検出コイルを可撓性基板に配設したことを特徴とする渦電流検査装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項記載の渦電流検査装置において、前記識別判定手段は、検出位置（ｘ，ｙ）における前記第１検出コイルが検出した検出信号の位相角と、前記検出位置（ｘ，ｙ）における前記第２検出コイルが検出した検出信号の位相角を用いることを特徴とする渦電流検査装置。
7. 少なくとも１つの励磁コイル、前記励磁コイルに対し一方側に配置された第１検出コイル、及び前記励磁コイルに対し他方側に配置された第２検出コイルを有する渦電流プローブを用いて検査対象物の特性変化を検査する渦電流検査方法において、
   前記第１検出コイルの検出信号の位相角及び前記第２検出コイルの検出信号の位相角を演算し、前記第１検出コイルの検出信号の位相角と前記第２検出コイルの検出信号の位相角との関係に基づき、前記検出信号が前記検査対象物の特性変化に相当するか否かを判定し、検出位置及び検出時間のうち少なくとも一方を座標とする座標系にて前記検査対象物の特性変化に相当すると判定された検出信号の範囲を示す画像データを生成して出力することを特徴とする渦電流検査方法。

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