JP2010122199A - 渦電流探傷装置と渦電流探傷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置において、励磁コイルを渦電流探傷プローブのリフトオフの検出に用いて、渦電流探傷プローブを小型で簡単な構造にするとともに、リフトオフの検出点と探傷点を一致させること。
【解決手段】探傷励磁電源２１１とリフトオフ検出電源２１２によって励磁コイルＥＣを励磁する。定電流駆動回路２２１は、励磁コイルＥＣをリフトオフ検出電流によって定電流駆動し、リフトオフ検出回路２２２は、リフトオフに対応する電圧を取り出し、その電圧によりキズ信号補正回路２４３を制御する。同期検波器２４１は、検出コイルＤＣの検出信号を検波し、ローパスフィルタ２４２は、検波出力からキズ信号を取り出す。キズ信号補正回路２４３は、キズ信号をリフトオフに対応させて補正する、
【選択図】図１

Description

本願発明は、渦電流探傷装置と渦電流探傷方法に関し、特に渦電流探傷プローブを用いて被検査体を探傷するとき、渦電流探傷プローブのコイルと被検査体の距離（ギャップ）を検出し、その検出した距離に応じて検出されたキズ信号の大きさを補正する渦電流探傷装置と渦電流探傷方法に関する。

渦電流探傷プローブを移動して被検査体を探傷するとき、渦電流探傷プローブのコイルと被検査体の距離（いわゆるリフトオフ）が変動すると、キズ信号の大きさも変動するため探傷の精度が低下してしまう。しかしリフトオフを一定に保持した状態で渦電流探傷プローブを移動することは難しいため、従来距離センサ等によってリフトオフを検出し、その検出したリフトオフに応じてキズ信号の大きさを補正（調整）する渦電流探傷装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

図２により、リフトオフの検出に光学式の距離センサを用いた従来の渦電流探傷装置（特許文献１）を説明する。
図２（ａ）は、渦電流探傷プローブと被検査体を示す。
渦電流探傷プローブのコイル１２は、被検査体１１と対向するように配置してある。
渦電流探傷プローブのコイル１２の外周には、距離センサ１３１〜１３３を取り付けてある。距離センサ１３１〜１３３は、光を利用して被検査体１１までの距離、即ちリフトオフを検出する。図２（ａ）の渦電流探傷プローブを用いた探傷装置は、距離センサ１３１〜１３３が検出したリフトオフに対応する信号によりキズ信号を補正する。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の距離センサ１３１〜１３３の具体的構成を示す。なお図２（ｂ）は、一個の距離センサのみを示してある。
距離センサ１３は、光源１４１、受光体（ホトダイオード）１４２、ハーフミラー１４３、レンズ１４４からなる。光源１４１から放射された光Ｌ１は、ハーフミラー１４３、レンズ１４４を介して被検査体１１に照射され、検査体１１において反射した光Ｌ２は、レンズ１４４、ハーフミラー１４３を介して受光体１４２に到達する。渦電流探傷装置の補正部１５は、受光体１４２の受信信号を用いてリフトオフを検出（計測）し、その検出したリフトオフに対応する信号によりキズ信号を補正する。

リフトオフの検出には、光学式の距離センサの外リフトオフ測定用コイルを用い、渦電流探傷プローブの励磁コイルの外周にリフトオフ測定用コイルを配置したものもある（特許文献２）。リフトオフ測定器は、リフトオフ測定用コイルの検出信号を用いてリフトオフを測定し、そのリフトオフに応じて渦電流探傷プローブの励磁電流や検出電流を制御してキズ信号を補正する。

特開２００６−１３８７８４号公報 特開２００３−２３２７７６号公報

従来の渦電流探傷装置は、渦電流探傷プローブのコイルと別体の距離センサやリフトオフ測定用コイルを設けなければならないから、渦電流探傷プローブは、大型化し構造が複雑になり、かつ距離センサやリフトオフ測定用コイルの検出信号に基づいてリフトオフを検出（計測）しなければならないから、リフトオフの計測・検出手段が必要になる。
また従来の渦電流探傷装置は、渦電流探傷プローブのコイルの外周に距離センサやリフトオフ測定用コイルを取り付けてあるから、距離センサやリフトオフ測定用コイルの位置は、渦電流探傷プローブのコイルの中心からずれてしまい、リフトオフの検出点と探傷の中心点が一致しなくなる。そのため従来の渦電流探傷装置は、リフトオフの補正精度が低下する。
本願発明は、従来の渦電流探傷プローブの前記問題点に鑑み、渦電流探傷プローブのコイルとリフトオフ検出手段を一体化することを目的する。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の渦電流探傷装置は、渦電流探傷プローブの励磁コイルに探傷励磁電流とリフトオフ検出電流を供給する励磁電源、励磁コイルを用いてリフトオフを検出するリフトオフ検出回路、及びリフトオフ検出回路によりキズ信号を補正するキズ信号補正回路を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記励磁コイルを前記リフトオフ検出電流により定電流駆動する定電流駆動回路を備え、前記リフトオフは、定電流駆動回路からリフトオフに対応する電圧として検出することを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷装置は、請求項２に記載の渦電流探傷装置において、前記リフトオフ検出電流は、探傷励磁電流であることを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷方法は、渦電流探傷プローブの励磁コイルに探傷励磁電流とリフトオフ検出電流を供給し、励磁コイルを用いてリフトオフ検出回路によりリフトオフを検出し、そのリフトオフによりキズ信号を補正することを特徴とする。
請求項５に記載の渦電流探傷方法は、請求項４に記載の渦電流探傷方法において、前記リフトオフは、前記励磁コイルを前記リフトオフ検出電流により定電流駆動して定電流駆動回路からリフトオフに対応する電圧として検出することを特徴とする。

本願発明は、励磁コイルがリフトオフ検出用コイルを兼ねているから、リフトオフ検出センサを別途設ける必要がない。したがって渦電流探傷プローブは、小型で構造が簡単になり、組立てが容易になる。また本願発明は、励磁コイルがリフトオフを検出するから、リフトオフの検出点と探傷点は常に一致する。したがって本願発明の渦電流探傷装置は、リフトオフに基づいてキズ信号を正確に補正することができる。
本願発明は、励磁コイルを定電流駆動するから、リフトオフを電圧として取り出すことができ、その電圧をキズ信号の補正に用いるから、キズ信号の補正手段が簡単になる。
本願発明は、探傷励磁電源とリフトオフ検出電源を別々に設けてあるから、探傷励磁電流の周波数を変えてもリフトオフ検出電流の周波数は変える必要がない。したがってリフトオフ検出電流は、探傷の都度その設定条件を変更する必要がないから、渦電流探傷装置の取り扱いが簡単になり、探傷作業が簡単になる。

図１により本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置を説明する。

図１において、２１は、励磁電源、Ｐは、励磁コイルＥＣと検出コイルＤＣからなる、一般にΘプローブと呼ばれている渦電流探傷プローブである。励磁電源２１は、探傷励磁電源２１１とリフトオフ検出電源２１２を備えている。ここでリフトオフとは、渦電流探傷プローブＰの励磁コイルＥＣと被検査体（図示せず）の検査面の距離（ギャップ）を言う。
励磁コイルＥＣには、探傷励磁電源２１１から所定周波数の探傷励磁電流が、励磁増幅器２３を介して供給され、同時にリフトオフ検出電源２１２から所定周波数のリフトオフ検出電流が、定電流駆動回路２２１を介して供給される。探傷励磁電流とリフトオフ検出電流は、例えば共通の原発振周波数を分周して得られた複数の周波数の中から、探傷とリフトオフ検出に適した周波数を選定する。例えば探傷励磁電流は、被検査体の材質等により探傷に適した周波数が異なるため、探傷の都度、探傷条件を勘案して探傷に適した周波数を選定する。一方リフトオフ検出電流は、探傷励磁電流の周数が変わっても同じ周波数のものを使用できる。

励磁コイルＥＣに探傷励磁電流を供給すると、被検査体には励磁コイルＥＣにより渦電流が発生する。そして被検査体にキズがあるときは、その渦電流に乱れが生じ、その渦電流の乱れにより検出コイルＤＣに電圧が誘起する。検出コイルＤＣの誘起電圧は、同期検波器２４１に印加され、同期検波器２４１において探傷励磁電流と同じ周波数の搬送波により検波される。同期検波器２４１の検波出力は、ローパスフィルタ２４２へ供給される。ローパスフィルタ２４２は、検波出力からキズ信号を取り出してキズ信号補正回路（増幅器からなる）２４３へ供給する。ここでキズ信号は、被検査体のキズに起因して発生する信号である。

定電流駆動回路２２１は、リフトオフ検出電源２１２から供給されるリフトオフ検出電流により励磁コイルＥＣを定電流駆動する。励磁コイルＥＣを定電流駆動すると、励磁コイルＥＣと被検査体の距離の変化、即ちリフトオフの変化に対応して励磁コイルのインピーダンスが変化し、駆動電圧が変化する。例えばリフトオフが大きいときは、インピーダンスが大きくなって駆動電圧が高くなり、逆にリフトオフが小さいときは、インピーダンスが小さくなって駆動電圧が低くなる。したがってリフトオフ検出回路２２２は、リフトオフが変化すると、その変化に対応した駆動電圧を検出することができる。リフトオフ補正回路２２３は、リフトオフ検出回路２２２が検出した駆動電圧に対応する補正電圧を発生し、キズ信号補正回路２４３へ供給する。キズ信号補正回路２４３は、リフトオフ検出回路２２２の補正電圧により増幅器のゲインを調整して、キズ信号の大きさを補正する。即ちキズ信号補正回路２４３は、リフトオフに対応してキズ信号の大きさを補正或いは調整する。したがってキズ信号補正回路２４３の出力には、リフトオフの影響を受けないキズ信号ＦＳが得られる。

なおリフトオフ検出回路２２２の補正電圧は、励磁増幅器２３へ供給して励磁増幅器２３のゲインを調整するように構成してもよい。その場合には、励磁電流をリフトオフ検出回路２２２の補正電圧により調整して、ローパスフィルタ２４２によって取り出されたキズ信号の大きさを補正することになるから、励磁増幅器２３は、キズ信号補正回路の機能も有することになる。その場合には、キズ信号補正回路２４３は設けなくてよい。

本実施例の渦電流探傷装置は、励磁コイルＥＣをリフトオフの検出と被検査体の探傷に兼用しているから、リフトオフ検出センサを別途設ける必要がない。したがって渦電流探傷プローブは、小型化することができ、構造も簡単になり、組立てが容易になる。また励磁コイルＥＣは、リフトオフの検出と探傷に兼用しているから、リフトオフの検出点と探傷点は常に一致する。したがってキズ信号は、リフトオフに対応して正確に補正される。
本実施例の渦電流探傷装置は、リフトオフ検出電流によって励磁コイルＥＣを定電流駆動するから、リフトオフを電圧として取り出すことができ、その電圧を用いてキズ信号補正回路のゲインを調整できる。したがってリフトオフに対応してキズ信号を補正する手段が簡単になる。
また本実施例の渦電流探傷装置は、リフトオフ検出電源と探傷励磁電源を別々に設けてあるから、探傷励磁電流の周波数を変えても、リフトオフ検出電流の周波数は変える必要がない。したがって探傷の都度リフトオフ検出電流の設定条件を変える必要がなくなり、渦電流探傷装置の取り扱いが簡単になり探傷作業が簡単になる。

前記実施例は、リフトオフ検出電源と探傷励磁電源を別々に設けてあるが、探傷励磁電源の周波数を変える必要がないような渦電流探傷装置の場合には、探傷励磁電流をリフトオフ検出電流に使用することもできる。そのような場合には、探傷励磁電源のみを設けて励磁コイルを定電流駆動することにより、探傷とリフトオフの検出を探傷励磁電流によって行うことができる。そしてその場合には、リフトオフ検出電源を設ける必要がないから、リフトオフの検出手段が簡単になる。
前記実施例は、Θプローブを例に説明したが、Θプローブに限らず励磁コイルを備えたプローブであれば本発明を適用することができる。

本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の構成を示す。 従来の渦電流探傷装置の構成を示す。

符号の説明

２１ 励磁電源
２１１ 探傷励磁電源
２１２ リフトオフ検出電源
２２１ 定電流駆動回路
２２２ リフトオフ検出回路
２２３ リフトオフ補正回路
２３ 励磁増幅器
２４１ 同期検波器
２４２ ローパスフィルタ
２４３ キズ信号補正回路
ＥＣ 励磁コイル
ＤＣ 検出コイル

Claims (5)

1. 渦電流探傷プローブの励磁コイルに探傷励磁電流とリフトオフ検出電流を供給する励磁電源、励磁コイルを用いてリフトオフを検出するリフトオフ検出回路、及びリフトオフ検出回路によりキズ信号を補正するキズ信号補正回路を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
2. 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記励磁コイルを前記リフトオフ検出電流により定電流駆動する定電流駆動回路を備え、前記リフトオフは、定電流駆動回路からリフトオフに対応する電圧として検出することを特徴とする渦電流探傷装置。
3. 請求項２に記載の渦電流探傷装置において、前記リフトオフ検出電流は、探傷励磁電流であることを特徴とする渦電流探傷装置。
4. 渦電流探傷プローブの励磁コイルに探傷励磁電流とリフトオフ検出電流を供給し、励磁コイルを用いてリフトオフ検出回路によりリフトオフを検出し、そのリフトオフによりキズ信号を補正することを特徴とする渦電流探傷方法。
5. 請求項４に記載の渦電流探傷方法において、前記リフトオフは、前記励磁コイルを前記リフトオフ検出電流により定電流駆動して定電流駆動回路からリフトオフに対応する電圧として検出することを特徴とする渦電流探傷方法。

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