JP2012026737A - Eddy current flaw detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一次磁界を被金属検体に印加することによって、渦電流を被金属検体に誘導し、渦電流から返される二次磁界を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for inducing an eddy current in a metal specimen by applying a primary magnetic field to the metal specimen and detecting a secondary magnetic field returned from the eddy current.
導電性の金属検体を探傷、又は検査する場合、励磁コイルと受信コイルを被金属検体の表面に近接して配置し、励磁コイルに交流電流を流し、一次磁界を励磁コイルに発生させる。すると、被金属検体には、渦電流が誘導される。渦電流からは二次磁界が発生する。一次磁界と二次磁界の両磁場内にある受信コイルには、両磁界の鎖交磁束が合成起電力を誘起する。受信コイルの合成起電力、検出信号に基づいて傷の有無を判断する。 When testing or inspecting a conductive metal specimen, an exciting coil and a receiving coil are arranged close to the surface of the metal specimen, an alternating current is passed through the exciting coil, and a primary magnetic field is generated in the exciting coil. Then, an eddy current is induced in the metal specimen. A secondary magnetic field is generated from the eddy current. In the receiving coil in both the primary magnetic field and the secondary magnetic field, the interlinkage magnetic flux of both magnetic fields induces a combined electromotive force. The presence or absence of a flaw is determined based on the combined electromotive force and detection signal of the receiving coil.
励磁コイルと受信コイルを分離した探傷方法において、励磁コイルを導電体の被探傷面に対して配置するに当たり、励磁コイル面を導電体の被探傷面と平行させる方式と、直交させる方式がある。さらに、特許文献1には、励磁コイルを門型断面形状の鉄心に巻いた励磁器に近接して、受信コイルを棒状鉄心に巻いた受信器を検出面に対して傾斜させる方式が示されている。
In the flaw detection method in which the excitation coil and the reception coil are separated, there are a method in which the excitation coil surface is parallel to the flaw detection surface of the conductor and a method in which the excitation coil surface is orthogonal to the flaw detection surface of the conductor. Further,
[背景技術の課題]
特許文献1の課題を列挙する。第一に、さらに高感度が求められる事。第2に、被検体金属の材質によって最適な励磁コイルの巻き線位置と受信器の傾斜角度が異なるので、材質毎に励磁コイルの巻き線位置と受信器の傾斜角度を設定したほうが高感度を得られる事。第3に、検出面は被検体金属との接触や、摩擦に対して、耐久性を要する事。第4に、使用周囲温度の変化や外部からの応力に対して、受信器の傾斜角度が変わらない事。第5に、量産製造する上で、短時間に精度よく作り上げられる事。
[Background issues]
The problems of
[門型断面形状の鉄心の脚幅]
図1と図2に示すように、励磁器9の第二脚部5は、第一脚部4より太い。第二脚部5を太くすることにより、磁気遮蔽効果が高まり、受信器側の空間領域での一次磁界の磁束密度が下がり、受信器15に加わる一次磁界の鎖交磁束が減少する。太い第二脚部5により、一次磁界に対して、受信器をより無感に近い状態にすることが出来る。受信器を二次磁界に対して、より敏感にさせることが出来る。
[Leg width of iron core with portal cross section]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[非磁性ステンレス材での励磁コイル巻き線位置]
非磁性ステンレスが被金属検体の場合、図1の励磁器9の門型断面形状の鉄心2に巻かれる励磁コイル1は、第一コイル辺7が、鉄心2の第一脚部4と第二脚部5の間であり、梁部6の下に位置し、第二コイル辺8が、第一脚部4の外側であり、第一コイル辺7より高くかつ門型断面形状の鉄心2の高さを超えない箇所に位置する。第二コイル辺8が、第一コイル辺7より高い位置に配置される事によって、受信器15が据えられる一次最小RMS傾斜角28がより垂直に近づき、探傷深度が増し、受信器の探傷感度が向上する。
[Excitation coil winding position in non-magnetic stainless steel]
When the nonmagnetic stainless steel is a metal sample, the
[非磁性ステンレス材での最適な受信器の傾斜角]
非磁性ステンレスが被金属検体の場合の受信器の傾斜角度14は図1に示され、傾斜角度14、21の特性が図3に示される。図3の太い実線24は、二次磁界が無い場合の、つまり金属検体が無い場合の、励磁コイル1によって生成される一次磁界の鎖交磁束成分を表す。受信コイル10を貫通する方向が異なる事により、鎖交磁束には極性が生じ、位相は180度異なる。一次磁界の鎖交磁束成分24がゼロになる傾斜角度を、一次最小RMS傾斜角28とする。一次最小RMS傾斜角28とは、有限の太さと巻き数を持つコイルは、完全に鎖交磁束ゼロを得られることがなく、受信コイルの起電力から変換された受信電圧のRMS値は、ゼロに近い最小値をとる。この一次最小RMS傾斜角28から左側を受信器の傾斜角14の増加22、右側を傾斜角14の減少23とした。
[Optimum receiver tilt angle with non-magnetic stainless steel]
The
非磁性ステンレスの金属検体が、励磁器9と受信器15に近接すると、金属検体に渦電流が誘起され、渦電流から二次磁界が返される。細い実線25は、厚みのある非磁性ステンレス材から返される二次磁界の鎖交磁束成分を表す。細い破線27は、薄い非磁性ステンレス材から返される二次磁界の鎖交磁束成分を表す。非磁性ステンレス材が厚い場合、薄い場合、それぞれ、一次最小RMS傾斜角の右側で、つまり傾斜角が減少する側で、一次磁界と二次磁界が相殺し合い、受信電圧のRMS値が最小となる角度が得られる。これを二次最小RMS傾斜角29としている。二次最小RMS傾斜角29は、二次磁界と一次磁界が完全な180度逆位相ではないので、完全なゼロとはならない。非磁性ステンレス材が被金属検体の場合、受信器の傾斜角14は、一次最小RMS傾斜角28に設定される。非磁性ステンレス材の導電率は低く、よって渦電流密度が低く、結果、二次磁界が弱い。一次磁界を無感とする傾斜角に受信器を据えることによって、より二次磁界に敏感になり、探傷深度が深くなり、傷や欠陥に対して感度が向上する。
When a non-magnetic stainless metal specimen approaches the
[アルミ材での励磁コイルの巻き線位置]
アルミニュウムが被金属検体の場合、図2の励磁器9の門型断面形状の鉄心2に巻かれる励磁コイル1は、第一コイル辺7が、鉄心2の第一脚部4と第二脚部5の間であり、梁部6の下に位置し、第二コイル辺8が、第一脚部4の外側であり、第一コイル辺7と平行に同じ高さに位置する。第二コイル辺8と、第一コイル辺7が平行で同じ高さに位置される事によって、受信器15が据えられる二次最小RMS傾斜角29がより垂直に近づき、探傷深度が増し、受信器の探傷感度が向上する。
[Winding position of exciting coil in aluminum material]
When aluminum is a metal specimen, the
[アルミ材での最適な受信器の傾斜角]
アルミニュウムが被金属検体の場合の受信器の傾斜角度14は図2に示され、傾斜角度14、21の特性が図4に示される。図4の太い実線24は、二次磁界が無い場合の、つまり金属検体が無い場合の、励磁コイル1によって生成される一次磁界の鎖交磁束成分を表す。受信コイル10を貫通する方向が異なる事により、鎖交磁束には極性が生じ、位相は180度異なる。一次磁界の鎖交磁束成分24がゼロになる傾斜角度を、一次最小RMS傾斜角28とする。一次最小RMS傾斜角28とは、有限の太さと巻き数を持つコイルは、完全に鎖交磁束ゼロを得られることがなく、受信コイルの起電力から変換された受信電圧のRMS値は、ゼロに近い最小値をとる。この一次最小RMS傾斜角28から左側を受信器の傾斜角14の増加22、右側を傾斜角14の減少23とした。
[Optimum receiver tilt angle with aluminum]
FIG. 2 shows the
アルミニュウムの金属検体が、励磁器9と受信器15に近接すると、金属検体に渦電流が誘起され、渦電流から二次磁界が返される。細い実線25は、厚みのあるアルミニュウム材から返される二次磁界の鎖交磁束成分を表す。細い破線26は、中間の厚みのアルミニュウム材から返される二次磁界の鎖交磁束成分を表す。細い一点鎖線27は、薄いアルミニュウム材から返される二次磁界の鎖交磁束成分を表す。アルミニュウム材が厚い場合、中ぐらいの場合、薄い場合とそれぞれ、一次最小RMS傾斜角の右側で、つまり傾斜角が減少する側で、一次磁界と二次磁界が相殺し合い、受信電圧のRMS値が最小となる角度が得られる。これを二次最小RMS傾斜角29としている。二次最小RMS傾斜角は、二次磁界と一次磁界が完全な180度逆位相ではないので、完全なゼロとはならない。
When an aluminum metal specimen approaches the
アルミニュウム材が被金属検体の場合、受信器の傾斜角14は、探傷深度限界を超える厚みのアルミニュウム金属検体との二次最小RMS傾斜角29に設定される。アルミニュウム材の導電率は高く、よって渦電流密度が高く、結果、二次磁界が強い。受信器15を、一次最小RMS傾斜角28に設定しては、二次磁界の受信強度が強すぎて、僅かの厚みでダイナミックレンジを超えてしまい、増幅率を上げらない、よって、探傷深度が浅く、傷に対する感度の鋭敏さが得られない。受信器15を、探傷深度限界を超える厚みのアルミニュウム材を用いて一次磁界と二次磁界が互いに相殺する二次最小RMS傾斜角29に設定する。この傾斜角に受信器15を設定後、アルミニュウム検体が無い状態で、RMS−DC変換される出力電圧がダイナミックレンジを越えないレベルまで、増幅器の増幅率又は励磁電流を上げる。出力電圧は、アルミニュウム最厚手材で最小電圧を得、薄くなる又は傷があることによって出力電圧は上昇し、被検体が無い状態で電圧最大を得る。この出力電圧特性は、非磁性ステンレス材用探傷装置の出力特性と反転している。 受信器15の二次最小RMS傾斜角29への設定は、アルミニュウム材から返される二次磁界により敏感になり、探傷深度が深くなり、傷や欠陥に対して感度が向上する。探傷深度限界は、当該アルミニュウム材用探傷装置が感応できる最大厚さであり、また、電磁波が浸透できる深さとして、表皮効果の計算式からおおよそ算出される。
When the aluminum material is a metal specimen, the
[受信器の構造とケーブル接続]
図5のように、受信器は、先端楔部33を有する棒型形状の鉄心31に受信コイル30が、検出面に近い側の先端部に偏って巻かれている。鉄心は、初透磁率が高く、体積抵抗率が高いソフトフェライト材が用いられる。先端楔部33は、受信器を傾斜させる回転中心となる。受信器とケーブルとの接続は、両面PCB基板32を用いる。基板上での鎖交磁束が生じないように、両面PCB基板32の表面銅箔パターン34と裏面銅箔パターン35は、同一形状で同一位置をとる。コイル巻き線の端部は、それぞれコイル線用半田付けランド36に半田付けされる。受信用ケーブルは、シールド付ツイストペア線とし、ツイストペア線の芯線は、それぞれケーブル芯線用半田付けランド37に半田付けされる。受信コイル30を巻いた棒型形状の鉄心31は、受信コイル30が巻かれていない部分で、両面PCB基板32上に接着される。
[Receiver structure and cable connection]
As shown in FIG. 5, in the receiver, a receiving
[励磁器のケーブル接続]
図6のように、励磁器は、門型断面形状の鉄心42に励磁コイル41が片側の脚に巻かれている。鉄心は、初透磁率が高く、体積抵抗率が高いソフトフェライト材が用いられる。励磁器とケーブルとの接続は、片面PCB基板43を用いる。基板表面にのみ二つの表面銅箔パターン44を設け、基板上からの磁界の発生を抑えるべく、二つのパターン間の距離を出来るだけ狭くする。コイル巻き線の端部は、それぞれコイル線用半田付けランド45に半田付けされる。励磁用ケーブルは、シールド付ツイストペア線とし、ツイストペア線の芯線は、それぞれケーブル芯線用半田付けランド46に半田付けされる。片面PCB基板43は、門型断面形状の鉄心42上に接着される。
[Exciter cable connection]
As shown in FIG. 6, in the exciter, an
[検出面板]
図7のように、受信器56と励磁器59は、検出面板51の上面に据え置かれる。検出面板51の下面は検出面52であり、被金属検体と接触又は擦れ合う。検出面板51の上面には、受信器傾斜用三角溝53が切られている。ここに受信器の先端楔部55が嵌合する。受信器傾斜用三角溝53の開口角は、受信器の先端楔部55の楔角より十分広い。受信器56は、先端楔部55の刃先、すなわち受信機用傾斜用三角溝53の谷を回転中心として傾斜する。検出面板51の上面には、励磁器用位置決め段差54がある。この段差の厚みが薄くなる側に励磁器59の先端エッジが嵌合する。受信器傾斜用三角溝53と励磁器用位置決め段差54は、受信器56と励磁器59が接触しない距離をあけている。周囲温度の変化、外部応力が印加されても、受信器56と励磁器59の相対位置と角度が変わらないことが求められる。よって、検出面板51は、受信器56と励磁器58に使用されているフェライト材とほぼ同等で低い熱膨張率、高い硬度、高いヤング率をもつセラミック材が使用される。また、セラッミク材は、被金属検体と接触し、表面をトレースしても耐摩耗性に優れる。セラミック材の検出面板51によって受信器56と励磁器58の相対的な位置と角度を保障する。
[Detection face plate]
As shown in FIG. 7, the receiver 56 and the
[セメント固着]
受信器の傾斜角21は、非磁性ステンレス材では、一次最小RMS傾斜角28に、アルミニュウム材では、二次最小RMS傾斜角29に設定される。図8のように、角度設定された受信器62は、検出面板64及び励磁器63とセメント材61によって固着される。セメント材61は、歯科用グラスアイオノマーセメントを使用する。歯科用グラスアイオノマーセメントは、熱膨張率がセラミック材やフェライト材とほぼ同等で低く、硬化後の硬度が高いので、周囲温度の変化や外部応力の印加に対して、受信器と励磁器の相対的位置と角度を保存することが出来る。また、凝固時の体積変化が少ないので、固着前と後での受信器の傾斜角度を一定に保つことが出来、品質が安定する。さらに、硬化時間が短いので、製作時間の短縮につながる。歯科用グラスアイオノマーセメントの一般的な配合は、アルミシリケートガラスの粉末とポリアクリル酸水溶液を主成分としている。
[Cement fixation]
The inclination angle 21 of the receiver is set to the primary minimum RMS inclination angle 28 for the non-magnetic stainless steel material, and the secondary minimum
[ケーシング]
図9のように、検出面板77の上面にセメント材74で固着された受信器75と励磁器76は、真空成型によって樹脂封止される。受信器75に接続される受信用ケーブルと励磁器76に接続される励磁用ケーブルは、共通のケーブル用シース71を通る。ケーブル用シース71は、ケーブルコンジット72でケース73と繋がり、耐屈曲性を得ている。セラミック材で出来た薄い検出面板77は、曲げ応力に対して割れやすい。検出面板77の上面に厚く樹脂を盛ることによって、曲げ応力が検出面板17にかからないようにしている。
[casing]
As shown in FIG. 9, the receiver 75 and the exciter 76 fixed to the upper surface of the detection face plate 77 with a cement material 74 are resin-sealed by vacuum molding. The receiving cable connected to the receiver 75 and the exciting cable connected to the exciter 76 pass through a common cable sheath 71. The cable sheath 71 is connected to the case 73 by a cable conduit 72 to obtain bending resistance. The thin detection face plate 77 made of a ceramic material is easily cracked against bending stress. By thickening the resin on the upper surface of the detection face plate 77, bending stress is not applied to the
1) 励磁器と受信器を被金属検体に近接又は接触させて、励磁器から発生する一次磁界により被金属検体に渦電流を誘導し、渦電流から発生する二次磁界による磁場の変化を受信器で検出し、受信器から得られる検出信号で探傷する装置において、
励磁器は、門型断面形状の鉄心と励磁コイルからなり、門型断面形状の鉄心は、第一脚部、第二脚部、及び両脚部を繋ぐ梁部からなり、第一脚部は、第二脚部より細く、励磁コイルは第一脚部の周りに巻かれ、
被金属検体が非磁性ステンレス合金材の場合は、鉄心の細い第一脚部の外側を通る励磁コイルの第2電流線路は、鉄心の第一脚部と第二脚部の間を通る第1電流線路より高い位置で且つ鉄心の高さを超えない高さに位置し、
棒状の鉄心の先端側に受信コイルが巻かれた受信器は、励磁器の太い第二脚部の外側で接触しない位置において、被金属検体が無い状態下で一次磁界の磁束を鎖交しない角度に設定されることを特徴とする渦電流探傷装置。
1) An exciter and a receiver are brought close to or in contact with a metal specimen, an eddy current is induced in the metal specimen by a primary magnetic field generated from the exciter, and a magnetic field change due to a secondary magnetic field generated from the eddy current is received. In a device that detects with a detector and detects flaws with a detection signal obtained from a receiver,
The exciter consists of an iron core with a portal cross-sectional shape and an exciting coil, and the iron core with a gate-shaped cross-sectional shape consists of a first leg, a second leg, and a beam part connecting both legs, and the first leg is Thinner than the second leg, the excitation coil is wound around the first leg,
When the metal sample is a non-magnetic stainless alloy material, the second current line of the exciting coil passing through the outside of the thin first leg of the iron core is the first that passes between the first leg and the second leg of the iron core. Located at a height higher than the current line and not exceeding the height of the iron core,
The receiver in which the receiving coil is wound on the tip side of the rod-shaped iron core is an angle at which the magnetic flux of the primary magnetic field is not linked in a state where there is no metal sample in a position where it does not contact outside the thick second leg of the exciter. An eddy current flaw detector characterized by being set to.
2) 励磁器と受信器を被金属検体に近接又は接触させて、励磁器から発生する一次磁界により被金属検体に渦電流を誘導し、渦電流から発生する二次磁界による磁場の変化を受信器で検出し、受信器から得られる検出信号で探傷する装置において、
励磁器は、門型断面形状の鉄心と励磁コイルからなり、門型断面形状の鉄心は、第一脚部、第二脚部、及び両脚部を繋ぐ梁部からなり、第一脚部は第二脚部より細く、励磁コイルは第一脚部の周りに巻かれ、
被金属検体がアルミニュウム合金材の場合は、鉄心の細い第一脚部の外側を通る励磁コイルの第2電流線路は、鉄心の第一脚部と第二脚部の間を通る第1電流線路と平行に同じ高さに位置し、
棒状の鉄心の先端側に受信コイルが巻かれた受信器は、励磁器の太い第二脚部の外側で接触しない位置において、探傷深度限界を超える厚みのアルミニュウム被金属検体を検出面に接触させた状態下で一次磁界と二次磁界の合成鎖交磁束が最も少なくなる角度に設定されることを特徴とする渦電流探傷装置。
2) Bring the exciter and receiver close to or in contact with the metal specimen, induce a eddy current in the metal specimen by the primary magnetic field generated from the exciter, and receive the magnetic field change due to the secondary magnetic field generated from the eddy current In a device that detects with a detector and detects flaws with a detection signal obtained from a receiver,
The exciter is composed of an iron core having a portal cross section and an exciting coil, and the iron core having a gate cross section is composed of a first leg, a second leg, and a beam connecting the both legs. Thinner than the two legs, the excitation coil is wound around the first leg,
When the object to be metallized is an aluminum alloy material, the second current line of the exciting coil that passes outside the thin first leg of the iron core is the first current line that passes between the first leg and the second leg of the iron core. Located at the same height parallel to
A receiver with a receiving coil wound around the tip of a rod-shaped iron core makes an aluminum metal specimen with a thickness exceeding the flaw detection depth limit contact the detection surface at a position where it does not contact outside the thick second leg of the exciter. An eddy current flaw detector characterized by being set at an angle at which the combined flux linkage of the primary magnetic field and the secondary magnetic field is the smallest under the above condition.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
受信コイルが片側の先端部に巻かれた受信器の棒状の鉄心のうちコイルが巻かれていない部分が、両面PCB基板に接着固定され、
両面PCB基板は、同一形状で同一位置にそれぞれ表面銅箔パターンと裏面銅箔パターンを持ち、各パターンには、コイル線用半田付けランドとケーブル芯線用半田付けランドがあり、
受信コイルのコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランドに半田付けされ、
受信用ケーブルには、シールドされたツイストペア線を使用し、ツイストペア線の芯線は、それぞれのパターンのケーブル芯線用半田付けランドに半田付けされることを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
Of the bar-shaped iron core of the receiver in which the receiving coil is wound around one end, the portion where the coil is not wound is adhered and fixed to the double-sided PCB substrate,
The double-sided PCB substrate has the same shape and the same position with a front surface copper foil pattern and a back surface copper foil pattern, and each pattern has a coil wire soldering land and a cable core wire soldering land,
Both ends of the coil wire of the receiving coil are soldered to the soldering land for coil wire,
A shielded twisted pair wire is used for the receiving cable, and the twisted pair wire is soldered to the soldering land for the cable core wire of each pattern.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
励磁器の門型断面形状の鉄心の上部に片面PCB基板が接着固定され、
片面PCB基板は、表面上にパターン間距離を狭くした二つの銅箔パターンが形成され、各パターンには、コイル線用半田付けランドとケーブル芯線用半田付けランドがあり、
励磁コイルのコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランドに半田付けされ、
励磁用ケーブルには、シールドされたツイストペア線を使用し、ツイストペア線の芯線は、それぞれのパターンのケーブル芯線用半田付けランドに半田付けされることを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
A single-sided PCB board is bonded and fixed to the top of the exciter's gate-shaped cross-section iron core,
The single-sided PCB substrate has two copper foil patterns with a reduced pattern distance formed on the surface, and each pattern has a solder land for coil wire and a solder land for cable core wire,
Both ends of the coil wire of the exciting coil are soldered to the soldering land for coil wire,
A shielded twisted pair wire is used for the excitation cable, and the twisted pair wire core is soldered to the cable core wire soldering land of each pattern.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
受信器の棒状の鉄心の下側先端は、先端楔部をもつ形状とし、受信器が据えられる検出面板の上面に三角溝が掘られ、三角溝の開口角は、受信器の鉄心の先端楔部の楔角よりも広く、
検出面上の三角溝と受信器の鉄心の先端楔部が嵌合し、三角溝の谷部と受信器の鉄心の先端楔部の刃先が定まった位置での支点となり、受信器の傾斜を欲する角度に設定できることを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
The lower end of the bar-shaped iron core of the receiver has a shape having a tip wedge portion, a triangular groove is dug on the upper surface of the detection face plate on which the receiver is installed, and the opening angle of the triangular groove is the wedge of the front end of the core of the receiver Wider than the wedge angle of the part,
The triangular groove on the detection surface and the leading edge of the core of the receiver are fitted together, and the trough of the triangular groove and the cutting edge of the leading edge of the core of the receiver serve as a fulcrum to determine the inclination of the receiver. It can be set to the desired angle.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
励磁器が据えられる検出面板の上面に段差が設けられ、段差の厚みが薄くなる側に励磁器の鉄心が嵌合し、
三角溝から段差まで距離は、受信器と励磁器が接触しない距離開けられることを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
A step is provided on the upper surface of the detection face plate on which the exciter is installed, and the iron core of the exciter is fitted to the side where the thickness of the step is reduced,
The distance from the triangular groove to the step is such that the receiver and the exciter do not contact each other.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
上面には受信器と励磁器が据えられ、下面は接触面として利用される検出面板は、セラミック材とすることを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
A receiver and an exciter are installed on the upper surface, and a detection face plate used as a contact surface on the lower surface is made of a ceramic material.
上記1)または2)の渦電流探傷装置において、
検出面板と受信器と励磁器は、歯科用グラスアイオノマーセメント材によって合着することを特徴とする。
In the eddy current flaw detector of 1) or 2) above,
The detection face plate, the receiver, and the exciter are bonded together by a dental glass ionomer cement material.
探傷深度を深くし、探傷感度を向上させる。周囲温度変化や外部応力が加わっても性能が変化しない。被金属検体と擦れても磨耗しにくい。製造上での品質の安定と製作時間の短縮。 Increase the flaw detection depth and improve flaw detection sensitivity. Performance does not change even when ambient temperature changes or external stress is applied. Hard to wear even when rubbed against a metal specimen. Stable production quality and shortened production time.
[非磁性ステンレス用の構成]
図1は、非磁性ステンレス材との励磁器のコイル巻き線の配置と内部構造を表す。門型断面形状の鉄心2の第一脚部4の周りに励磁コイル1は巻かれ、第二脚部5の幅は、第一脚部4の幅よりも太い。励磁コイル1の第一コイル辺7は、第一脚部4と第二脚部5の間で梁部6の下を通り、第二コイル辺8は、第一脚部4の外側で、第一コイル辺7より高く、門型断面形状の鉄心2の高さよりも低い箇所を通る。門型断面形状の鉄心2の上に、励磁器のケーブル接続用基板3が固定される。受信器15は、励磁器9の前方に、つまり第二コイル辺8の反対側に位置する。第二脚部5と梁部6の磁気シールド効果によって、受信器15が置かれる空間では、一次磁界強度が小さい。
[Configuration for non-magnetic stainless steel]
FIG. 1 shows the coil winding arrangement and internal structure of an exciter with a non-magnetic stainless steel material. The
受信コイル10は、棒型形状の鉄心11の下側端部に巻かれる。棒型形状の鉄心11の下先端には、先端楔部13があり、傾斜の支点として受信器15の傾斜設定を可能にする。棒型形状の鉄心11は、受信コイル10が巻かれていない部分で、受信器のケーブル接続用基板12に接着される。
The receiving
セラミック材で出来た検出面板16の上面には、受信器傾斜用三角溝18が掘られており、受信器15の先端楔部13と嵌合し、受信器15の傾斜を許容しながらも、傾斜支点を三角溝18の谷部に位置決めする。非磁性ステンレス材が被金属検体の場合、受信器の傾斜角14は、一次最小RMS傾斜角28となる。一次最小RMS傾斜角28は、受信コイル10の一次磁界の鎖交磁束がほぼゼロとなる角度である。セラミック材で出来た検出面板16の上面には、励磁器用位置決め段差19があり、励磁器9は段差19の薄い側に置かれ、門型断面形状の鉄心2の先端が嵌合する。励磁器9の位置を固定する。検出面板の裏面は、検出面17として、被金属検体と接触又は擦れる。
On the upper surface of the
受信器のケーブル接続用基板12は、図5の両面PCB基板32が使われる。基板上での鎖交磁束が生じないように、基板の両面それぞれに、表面銅箔パターン34と裏面銅箔パターン35が、同一形状、同一位置に形成されている。受信コイル30のコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランドに半田付けされる。受信用ケーブルは、シールド付ツイストペア線とし、ツイストペア線の芯線が、それぞれケーブル芯線用半田付けランド37に半田付けされる。
As the
励磁器のケーブル接続用基板3は、図6の片面PCB基板43が使われる。基板上から磁界の発生が抑えられるように、基板の表面に二つの表面銅箔パターン44が、パターン間の距離を出来るだけ狭くして形成されている。励磁コイル41のコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランド45に半田付けされる。励磁用ケーブルは、シールド付ツイストペア線とし、ツイストペア線の芯線が、それぞれケーブル芯線用半田付けランド46に半田付けされる。図6の励磁コイルの位置は、アルミニュウム向け構成であり、非磁性ステンレス用の構成と異なる。
The exciter
図8のように、セラミック材の検出面板64上で傾斜設定された受信器62、及び位置決めされた励磁器63は、歯科用グラスアイオノマーセメントなるセメント材61で固着される。さらに、図9のように、検出面板77上にセメント材74で固着された受信器75と励磁器76は、真空成型によって、樹脂封止される。図8と図9の励磁コイルの位置は、アルミニュウム向け構成であり、非磁性ステンレス用の構成と異なる。
As shown in FIG. 8, the receiver 62 tilted on the ceramic
[アルミニュウム用の構成]
前述の[非磁性ステンレス用の構成]と異なる点のみを述べる。
図2は、アルミニュウム材との励磁器のコイル巻き線の配置と内部構造を表す。門型断面形状の鉄心2の第一脚部4の周りに励磁コイル1は巻かれ、第二脚部5の幅は、第一脚部4の幅よりも太い。励磁コイル1の第一コイル辺7は、第一脚部4と第二脚部5の間で梁部6の下を通り、第二コイル辺8は、第一脚部4の外側で、第一コイル辺7と平行で同じ高さを通る。門型断面形状の鉄心2の上に、励磁器のケーブル接続用基板3が固定される。受信器15は、励磁器9の前方に、つまり第二コイル辺8の反対側に位置する。第二脚部5と梁部6の磁気シールド効果によって、受信器15が置かれる空間では、一次磁界強度が小さい。
[Configuration for aluminum]
Only the differences from the above-mentioned [Configuration for non-magnetic stainless steel] will be described.
FIG. 2 shows the coil winding arrangement and internal structure of an exciter with an aluminum material. The
受信コイル10は、棒型形状の鉄心11の下側端部に巻かれる。棒型形状の鉄心11の下先端には、先端楔部13があり、傾斜の支点として受信器15の傾斜設定を可能にする。棒型形状の鉄心11は、受信コイル10が巻かれていない部分で、受信器のケーブル接続用基板12に接着される。
The receiving
セラミック材で出来た検出面板16の上面には、受信器傾斜用三角溝18が掘られており、受信器15の先端楔部13と嵌合し、受信器15の傾斜を許容しながらも、傾斜支点を三角溝18の谷部に位置固定する。アルミニュウム材が被金属検体の場合、受信器の傾斜角14は、二次最小RMS傾斜角29となる。二次最小RMS傾斜角29は、検出面17に探傷深度限界を超える厚みのアルミニュウム材を接触させて、受信コイル10の鎖交磁束が最小となる角度である。つまり、一次磁界と二次磁界が最も相殺し合い、グロスの鎖交磁束が最小となる角度である。その他、[非磁性ステンレス用の構成]と同じ。
On the upper surface of the
本発明は、金属材料加工工程での製品の金属欠陥や不良を発見し品質向上をはかる、又は長年使用され耐用年数が迫る金属構造物の探傷と検査に利用される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for flaw detection and inspection of a metal structure that has been used for many years and has a long service life due to the discovery of metal defects and defects in products in the metal material processing process.
1 励磁コイル、励磁器のコイル
2 門型断面形状の鉄心、強磁性の鉄心
3 励磁器のケーブル接続用基板
4 第一脚部
5 第二脚部
6 梁部
7 第一コイル辺、第一電流線路
8 第二コイル辺、第二電流線路
9 励磁器
10 受信コイル
11 棒型形状の鉄心、強磁性体の鉄心
12 受信器のケーブル接続用基板
13 先端楔部、受信器を傾斜させる回転中心
14 受信器の傾斜角 θ
15 受信器
16 検出面板
17 検出面
18 受信器傾斜用三角溝、受信器の先端楔部と嵌合し、受信器を傾斜させる回転中心
19 励磁器用位置決め段差
21 受信器の傾斜角 θ
22 一次最小RMS傾斜角28より角度増加、検出面と受信器コイル軸がより平行に
23 一次最小RMS傾斜角28より角度の減少、検出面と受信器コイル軸がより垂直に
24 一次磁界の鎖交磁束成分
25 金属検体の厚みが厚い場合の二次磁界鎖交成分
26 金属検体の厚みが中程の場合の二次磁界の鎖交成分
27 金属検体の厚みが薄い場合の二次磁界の鎖交成分
28 一次最小RMS傾斜角、二次磁界が無いときの受信器の最小起電力、一次磁界の鎖交磁束ゼロとなる傾斜角
29 二次最小RMS傾斜角、二次磁界を検出している時の受信器の最小起電力、鎖交一次磁界と鎖交二次磁界が相殺し合う傾斜角
30 受信コイル
31 棒型形状の鉄心、強磁性体の鉄心
32 両面PCB基板、受信器のケーブル接続用基板
33 先端楔部、受信器を傾斜させる回転中心
34 表面銅箔パターン
35 裏面銅箔パターン
36 コイル線用半田付けランド
37 ケーブル芯線用半田付けランド
41 励磁コイル、励磁器のコイル
42 門型断面形状の鉄心、強磁性の鉄心
43 片面PCB基板、励磁器のケーブル接続用基板
44 表面銅箔パターン
45 コイル線用半田付けランド
46 ケーブル芯線用半田付けランド
51 検出面板
52 検出面
53 受信器傾斜用三角溝、受信器の先端楔部と嵌合し、受信器を傾斜させる回転中心
54 励磁器用位置決め段差
55 受信器の先端楔部、受信器を傾斜させる回転中
56 受信器
57 励磁コイル、励磁器のコイル
58 門型断面形状の鉄心、強磁性の鉄心
59 励磁器
61 セメント材
62 受信器
63 励磁器
64 検出面板
71 ケーブル用シース
72 ケーブルコンジット
73 ケース、樹脂封止
74 セメント材
75 受信器
76 励磁器
77 検出面板
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
22 Angle increase from primary minimum RMS tilt angle 28, detection plane and receiver coil axis more parallel 23 Decrease angle from primary minimum RMS tilt angle 28, detection plane and receiver coil axis more perpendicular 24 Primary magnetic field chain Magnetic flux component 25 Secondary magnetic field interlinkage component when metal specimen is thick 26 Secondary magnetic field interlinkage component when metal specimen is medium thickness 27 Secondary magnetic field chain when metal specimen is thin AC component 28 Primary minimum RMS tilt angle, minimum receiver electromotive force when no secondary magnetic field is present, tilt angle at which primary magnetic flux linkage is zero 29 secondary minimum RMS tilt angle, secondary magnetic field is detected Receiver's minimum electromotive force, inclination angle where the interlinkage primary magnetic field and the interlinkage secondary magnetic field cancel each other 30 Receiver coil 31 Rod-shaped iron core, ferromagnetic iron core 32 Double-sided PCB board, cable connection of receiver Substrate 33 Rotating center for tilting the device 34 Surface copper foil pattern 35 Back surface copper foil pattern 36 Soldering land for coil wire 37 Soldering land for cable core wire 41 Exciting coil, coil of exciter 42 Iron core of gate-shaped cross section, ferromagnetic iron core 43 Single-sided PCB board, board for exciter cable connection 44 Surface copper foil pattern 45 Soldering land for coil wire 46 Soldering land for cable core wire 51 Detection face plate 52 Detection face 53 Triangular groove for receiver tilting, Wedge of receiver Rotation center that fits the part and tilts the receiver 54 Exciter positioning step 55 Wedge tip of the receiver, rotating that tilts the receiver 56 Receiver 57 Excitation coil, exciter coil 58 Portal cross-sectional shape Iron core, ferromagnetic iron core 59 Exciter 61 Cement material 62 Receiver 63 Exciter 64 Detection face plate 71 Cable sheath 72 Cable conduit 73 Case, resin sealing 74 Cement material 75 Receiver 76 Exciter 77 Detection face plate
Claims (8)
励磁器は、門型断面形状の鉄心と励磁コイルからなり、門型断面形状の鉄心は、第一脚部、第二脚部、及び両脚部を繋ぐ梁部からなり、第一脚部は第二脚部より細く、励磁コイルは第一脚部の周りに巻かれ、
被金属検体が非磁性ステンレス合金材の場合は、鉄心の細い第一脚部の外側を通る励磁コイルの第2電流線路は、鉄心の第一脚部と第二脚部の間を通る第1電流線路より高い位置で且つ鉄心の高さを超えない高さに位置し、
棒状の鉄心の先端側に受信コイルが巻かれた受信器は、励磁器の太い第二脚部の外側で励磁器と接触しない位置において、被金属検体が無い状態下で一次磁界の磁束を鎖交しない角度に設定されることを特徴とする渦電流探傷装置。 An exciter and a receiver are brought close to or in contact with the metal specimen, an eddy current is induced in the metal specimen by the primary magnetic field generated from the exciter, and the change in the magnetic field due to the secondary magnetic field generated from the eddy current is detected by the receiver. In a device for detecting and flaw detection with a detection signal obtained from a receiver,
The exciter is composed of an iron core having a portal cross section and an exciting coil, and the iron core having a gate cross section is composed of a first leg, a second leg, and a beam connecting the both legs. Thinner than the two legs, the excitation coil is wound around the first leg,
When the metal sample is a non-magnetic stainless alloy material, the second current line of the exciting coil passing through the outside of the thin first leg of the iron core is the first that passes between the first leg and the second leg of the iron core. Located at a height higher than the current line and not exceeding the height of the iron core,
A receiver in which a receiving coil is wound around the tip end of a rod-shaped iron core links the magnetic flux of the primary magnetic field in the position where it does not contact the exciter outside the thick second leg of the exciter and there is no metal sample. An eddy current flaw detector set at an angle that does not intersect.
励磁器は、門型断面形状の鉄心と励磁コイルからなり、門型断面形状の鉄心は、第一脚部、第二脚部、及び両脚部を繋ぐ梁部からなり、第一脚部は第二脚部より細く、励磁コイルは第一脚部の周りに巻かれ、
被金属検体がアルミニュウム合金材の場合は、鉄心の細い第一脚部の外側を通る励磁コイルの第2電流線路は、鉄心の第一脚部と第二脚部の間を通る第1電流線路と平行に同じ高さに位置し、
棒状の鉄心の先端側に受信コイルが巻かれた受信器は、励磁器の太い第二脚部の外側で励磁器と接触しない位置において、探傷深度限界を超える厚みのアルミニュウム被金属検体を検出面に接触させた状態下で一次磁界と二次磁界の合成鎖交磁束が最も少なくなる角度に設定されることを特徴とする渦電流探傷装置。 An exciter and a receiver are brought close to or in contact with the metal specimen, an eddy current is induced in the metal specimen by the primary magnetic field generated from the exciter, and the change in the magnetic field due to the secondary magnetic field generated from the eddy current is detected by the receiver. In a device for detecting and flaw detection with a detection signal obtained from a receiver,
The exciter is composed of an iron core having a portal cross section and an exciting coil, and the iron core having a gate cross section is composed of a first leg, a second leg, and a beam connecting the both legs. Thinner than the two legs, the excitation coil is wound around the first leg,
When the object to be metallized is an aluminum alloy material, the second current line of the exciting coil that passes outside the thin first leg of the iron core is the first current line that passes between the first leg and the second leg of the iron core. Located at the same height parallel to
A receiver with a receiving coil wound around the tip of a rod-shaped iron core detects an aluminum metal specimen with a thickness exceeding the flaw detection depth limit at a position outside the thick second leg of the exciter and in contact with the exciter. An eddy current flaw detector characterized in that it is set at an angle at which the combined flux linkage of the primary magnetic field and the secondary magnetic field is the smallest when it is in contact with the magnetic field.
両面PCB基板は、同一形状で同一位置にそれぞれ表面銅箔パターンと裏面銅箔パターンを持ち、各パターンには、コイル線用半田付けランドとケーブル芯線用半田付けランドがあり、
受信コイルのコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランドに半田付けされ、
受信用ケーブルには、シールドされたツイストペア線を使用し、ツイストペア線の芯線は、それぞれのパターンのケーブル芯線用半田付けランドに半田付けされることを特徴とする請求項1又は2に記載の渦電流探傷装置。 The receiver's rod-shaped iron core wound around the tip on the side close to the detection surface is bonded and fixed to the double-sided PCB substrate at the portion where the coil is not wound.
The double-sided PCB substrate has the same shape and the same position with a front surface copper foil pattern and a back surface copper foil pattern, and each pattern has a coil wire soldering land and a cable core wire soldering land,
Both ends of the coil wire of the receiving coil are soldered to the soldering land for coil wire,
3. The vortex according to claim 1, wherein a shielded twisted pair wire is used for the receiving cable, and the core wire of the twisted pair wire is soldered to a soldering land for the cable core wire of each pattern. Current flaw detector.
片面PCB基板は、表面上にパターン間距離を狭くした二つの銅箔パターンが形成され、各パターンには、コイル線用半田付けランドとケーブル芯線用半田付けランドがあり、
励磁コイルのコイル線の両端は、それぞれコイル線用半田付けランドに半田付けされ、
励磁用ケーブルには、シールドされたツイストペア線を使用し、ツイストペア線の芯線は、それぞれのパターンのケーブル芯線用半田付けランドに半田付けされることを特徴とする請求項1又は2に記載の渦電流探傷装置。 A single-sided PCB board is bonded and fixed to the top of the exciter's gate-shaped cross-section iron core,
The single-sided PCB substrate has two copper foil patterns with a reduced pattern distance formed on the surface, and each pattern has a solder land for coil wire and a solder land for cable core wire,
Both ends of the coil wire of the exciting coil are soldered to the soldering land for coil wire,
The vortex according to claim 1 or 2, wherein a shielded twisted pair wire is used as the excitation cable, and the core wire of the twisted pair wire is soldered to the cable core wire soldering land of each pattern. Current flaw detector.
検出面上の三角溝と受信器の鉄心の先端楔部が嵌合し、三角溝の谷部と受信器の鉄心の先端楔部の刃先が定まった位置での支点となり、受信器の傾斜を欲する角度に設定できることを特徴とする請求項1又は2に記載の渦電流探傷装置。 The lower end of the bar-shaped iron core of the receiver has a shape having a tip wedge portion, a triangular groove is dug on the upper surface of the detection face plate on which the receiver is installed, and the opening angle of the triangular groove is the wedge of the front end of the core of the receiver Wider than the wedge angle of the part,
The triangular groove on the detection surface and the leading edge of the core of the receiver are fitted together, and the trough of the triangular groove and the cutting edge of the leading edge of the core of the receiver serve as a fulcrum to determine the inclination of the receiver. The eddy current flaw detector according to claim 1, wherein the eddy current flaw detector can be set to a desired angle.
三角溝から段差まで距離は、受信器と励磁器が接触しない距離開けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の渦電流探傷装置。 A step is provided on the upper surface of the detection face plate on which the exciter is installed, and the iron core of the exciter is fitted on the side where the thickness of the step is reduced,
3. The eddy current flaw detector according to claim 1, wherein the distance from the triangular groove to the step is a distance that does not contact the receiver and the exciter.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010162471A JP2012026737A (en) | 2010-07-20 | 2010-07-20 | Eddy current flaw detector |
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WO2014020670A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | クーレヨン株式会社 | Magnetic reflection sensor, device for detecting presence of accompanying document within packaging box, and device for measuring thickness of electroconductive film |
CN114080544A (en) * | 2019-08-16 | 2022-02-22 | 株式会社Lg新能源 | Eddy current sensor with improved crack detection capability and eddy current inspection apparatus including the same |
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WO2014020670A1 (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | クーレヨン株式会社 | Magnetic reflection sensor, device for detecting presence of accompanying document within packaging box, and device for measuring thickness of electroconductive film |
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