JP2015194419A - 渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置 - Google Patents

渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置 Download PDF

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Abstract

【課題】きず信号とリフトオフ信号を識別できる渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置を提供する。
【解決手段】励磁コイル３、励磁コイル３に対して第１の並び方向に配置された検出コイル４ａ、及び励磁コイル３に対して第１の並び方向と交差する第２の並び方向に配置された検出コイル４ｂを有する渦電流探傷プローブ１を用いた渦電流探傷方法において、検出コイル４ａの検出信号ＳＡと検出コイル４ｂの検出信号ＳＢとの差分を演算して差分信号ＳＣを生成し、検出コイル４ａの検出信号の絶対値｜ＳＡ｜及び検出コイル４ｂの検出信号の絶対値｜ＳＢ｜のうちの大きいほうの絶対値を差分信号の絶対値｜ＳＣ｜と比較して、差分信号の絶対値｜ＳＣ｜より小さい場合にきず有りと判定し、差分信号の絶対値｜ＳＣ｜より大きい場合にきず無しと判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、相互誘導形標準比較方式の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置に関する。
非破壊試験方法の一つである渦電流探傷方法は、渦電流探傷プローブの励磁コイルに励磁信号（交流）を印加して励磁し、プローブを導電性の被検査体に近づけ、電磁誘導によって被検査体に渦電流を誘起し、この渦電流の乱れ（若しくはそれに伴う磁束密度の乱れ）をプローブの検出コイルで検出する方法である（例えば特許文献１参照）。渦電流が被検査体の導電率や透磁率等で変化することから、被検査体のきず等を検知することが可能である。具体的には、例えば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、被検査体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。検出信号の表示形態の一つとして、検出信号（電圧）を基準信号の位相と同じ成分（Ｘ成分）の電圧と９０度異なる成分（Ｙ成分）の電圧に分解してから、縦軸にＸ成分電圧又はＹ成分電圧をとり、横軸に時間又はプローブ位置をとって表示するものが知られている。そして、例えばＸ成分電圧又はＹ成分電圧が予め設定された閾値より大きい場合に、きずと判定する。
特開２００８−８８０６号公報
渦電流探傷法では、きず以外の信号として、プローブと被検査体の表面との距離の変化に起因したリフトオフ信号も発生し、きず信号との識別が難しい場合がある。
本発明の目的は、きず信号とリフトオフ信号を識別できる渦電流探傷方法及び渦電流探傷装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、励磁コイル、前記励磁コイルに対して第１の並び方向に配置された第１の検出コイル、及び前記励磁コイルに対して前記第１の並び方向と交差する第２の並び方向に配置された第２検出コイルを有する渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷方法において、前記第１検出コイルの検出信号と前記第２検出コイルの検出信号との差分を演算して差分信号を生成し、前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値を前記差分信号の絶対値と比較して、前記差分信号の絶対値より小さい場合にきず有りと判定し、前記差分信号の絶対値より大きい場合にきず無しと判定する。
上記目的を達成するために、本発明は、励磁コイル、前記励磁コイルに対して第１の並び方向に配置された第１の検出コイル、及び前記励磁コイルに対して前記第１の並び方向と交差する第２の並び方向に配置された第２検出コイルを有する渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置において、前記第１検出コイルの検出信号と前記第２検出コイルの検出信号との差分を演算して差分信号を生成する差分演算部と、前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値を前記差分信号の絶対値と比較することにより、きずの有無を判定する比較判定部とを備え、前記比較判定部は、前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値が前記差分信号の絶対値より小さい場合にきず有りと判定し、前記差分信号の絶対値より大きい場合にきず無しと判定する。
本発明によれば、きず信号とリフトオフ信号を識別できる。
本発明の一実施形態における渦電流探傷装置の構成を表す概略図である。 本発明の一実施形態における渦電流探傷方法の手順を表すフローチャートである。 本発明の一実施形態の動作を説明するための平面図及び側面図であり、きず信号を検出する場合を示す。 本発明の一実施形態における第１検出コイルの検出信号ＳＡ、第２検出コイルの検出信号ＳＢ、及び差分信号ＳＣの具体例を表す図であり、きず信号である場合を示す。 本発明の一実施形態の動作を説明するための側面図であり、リフトオフ信号を検出する場合を示す。 本発明の一実施形態における第１検出コイルの検出信号ＳＡ、第２検出コイルの検出信号ＳＢ、及び差分信号ＳＣの具体例を表す図であり、リフトオフ信号である場合を示す。 本発明の一変形例における渦電流探傷プローブの構成を表す概略図である。
本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態における渦電流探傷装置の構成を表す概略図である。
本実施形態の渦電流探傷装置は、大別して、渦電流探傷プローブ１と、制御装置２とを備えている。
渦電流探傷プローブ１は、励磁コイル３と、励磁コイル３に対して第１の並び方向（図中左右方向）に配置された検出コイル４ａと、励磁コイル３に対して第１の並び方向と交差する第２の並び方向（図中上下方向）に配置された検出コイル４ｂとを有している。なお、本実施形態では、第１の並び方向と第２の並び方向が直交する場合を例にとって示しているが、これに限られない。また、後述の図３（ａ）で示すように、励磁コイル３及び検出コイル４ａ，４ｂは、被検査体５の表面に沿って配置されるようになっている。また、励磁コイル３及び検出コイル４ａ，４ｂの軸方向が被検査体５の表面に対して垂直となっている。
制御装置２は、機能的構成として、励磁信号発生部６、検出信号処理部７ａ，７ｂ、差分演算部８、比較判定部９、記憶部１０、及び表示部１１を備えている。
励磁信号発生部６は、プローブ１の励磁コイル３に励磁信号（交流）を印加する。これにより、励磁コイル３が励磁し、電磁誘導によって被検査体５に渦電流が誘起する。そして、きず等の要因による渦電流の変化（若しくはそれに伴う磁束密度の変化）が検出コイル４ａ，４ｂで検出され、検出信号として出力される。
検出信号処理部７ａは、検出コイル４ａからの検出信号に対し所定の処理を行い、検出信号処理部７ｂは、検出コイル４ｂからの検出信号に対し所定の処理を行う。詳細には、例えば、基準信号の位相と同じ成分（Ｘ成分）と９０度異なる成分（Ｙ成分）に分解する。そして、処理後のデータを記憶部１０に記憶させるとともに、表示部１１に表示させる。表示部１１では、検出コイル４ａの検出信号ＳＡとして、縦軸にＸ成分電圧及びＹ成分電圧のうちの一方（詳細には、感度校正を行ったほうの成分電圧が好ましく、本実施形態ではＹ成分電圧）をとり、横軸に時間又はプローブ位置をとって表示する。同様に、検出コイル４ｂの検出信号ＳＢとして、縦軸にＸ成分電圧及びＹ成分電圧のうちの一方（詳細には、感度校正を行ったほうの成分電圧が好ましく、本実施形態ではＹ成分電圧）をとり、横軸に時間又はプローブ位置をとって表示する。
差分演算部８は、検出コイル４ａの検出信号ＳＡと検出コイル４ｂの検出信号ＳＢとの差分を演算して差分信号ＳＣを生成する。比較判定部９は、検出コイル４ａの検出信号の絶対値｜ＳＡ｜及び検出コイル４ｂの検出信号の絶対値｜ＳＢ｜のうちの大きいほうの絶対値を差分信号の絶対値｜ＳＣ｜と比較することにより、きずの有無を判定する。そして、その判定結果を、記憶部１０に記憶されたデータに関連付けて記憶させるとともに、表示部１１に表示させるようになっている。
図２は、本実施形態における渦電流探傷方法の手順を表すフローチャートである。
まず、渦電流探傷プローブ１を被検査体５の検査位置に配置し（ステップ１００）、プローブ１の励磁コイル３に励磁信号を印加して、被検査体５に渦電流を誘起する（ステップ１１０）。そして、渦電流の変化（若しくはそれに伴う磁束密度の変化）をプローブ１の検出コイル４ａ，４ｂで検出し、検出信号ＳＡ，ＳＢを取得する（ステップ１２０）。
制御装置２の差分演算部８は、検出信号ＳＡと検出信号ＳＢとの差分を演算して差分信号ＳＣを生成する（ステップ１３０）。制御装置２の比較判定部９は、検出コイル４ａの検出信号の絶対値｜ＳＡ｜及び検出コイル４ｂの検出信号の絶対値｜ＳＢ｜のうちの大きいほうの絶対値を差分信号の絶対値｜ＳＣ｜と比較する（ステップ１４０）。詳細には、例えば検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が検出信号の絶対値｜ＳＢ｜以上であれば、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜以下であるかどうかを判定する。一方、例えば検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が検出信号の絶対値｜ＳＢ｜未満であれば、検出信号の絶対値｜ＳＢ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜以下であるかどうかを判定する。
具体例をあげて説明する。例えば図３で示すように被検査体５のきず部分をプローブ１で走査した場合は、図４（ａ）及び図４（ｂ）で示すような検出信号ＳＡ，ＳＢが得られ、図４（ｃ）で示すような差分信号ＳＣが得られる。この場合、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が検出信号の絶対値｜ＳＢ｜より大きいから、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜以下であるかどうかを判定する。そして、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜以下であるから、ステップ１４０の判定が満たされ、ステップ１５０に移る。ステップ１５０では、検出信号ＳＡ，ＳＢがきず信号である、すなわち、きず有りと判定する。
また、例えば図５で示すようにプローブ１と被検査体５の表面との距離が変化した場合は、図６（ａ）及び図６（ｂ）で示すような検出信号ＳＡ，ＳＢが得られ、図６（ｃ）で示すような差分信号ＳＣが得られる。この場合、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が検出信号の絶対値｜ＳＢ｜より大きいから、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜以下であるかどうかを判定する。そして、検出信号の絶対値｜ＳＡ｜が差分信号の絶対値｜ＳＣ｜未満であるから、ステップ１４０の判定が満たされず、ステップ１６０に移る。ステップ１６０では、検出信号ＳＡ，ＳＢがリフトオフ信号である、すなわち、きず無しと判定する。
そして、例えば被検査体５に検査すべき他の位置があれば、ステップ１７０の判定が満たされず、次の検査位置にプローブ１を移動し（ステップ１８０）、上述したステップ１１０〜１４０とステップ１５０又は１６０の手順を繰り返す。一方、被検査体５に検査すべき他の位置がなければ、ステップ１７０の判定が満たされて、検査終了となる。
以上のように本実施形態においては、きず信号とリフトオフ信号を識別でき、きずの有無、すなわち被検査体５が健全かどうかを評価することができる。
なお、上記一実施形態において、渦電流探傷プローブ１は、１組の励磁コイル３及び検出コイル４ａ，４ｂ（すなわち、３つのコイル）を備えた場合を例にとって説明したが、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、例えば図７で示す変形例のように、渦電流探傷プローブ１Ａは、２組以上の励磁コイル３及び検出コイル４ａ，４ｂ（すなわち、５つ以上のコイル）を備えていてもよく、励磁コイル３及び検出コイル４ａ，４ｂの組合せを順次切替えるようにしてもよい。なお、本変形例では、励磁コイル３と検出コイル４ａの並び方向（図中左右方向）と励磁コイル３と検出コイル４ｂの並び方向（図中上下方向）が直交する場合（言い換えれば複数のコイルを正方配列する場合）を例にとって示しているが、これに限られない。すなわち、例えば、複数のコイルを千鳥配列してもよい。
また、上記一実施形態においては、制御装置２の差分演算部８が、検出コイル４ａの検出信号ＳＡと検出コイル４ｂの検出信号ＳＢとの差分を演算して差分信号ＳＣを生成し、制御装置２の比較判定部９が、検出コイル４ａの検出信号の絶対値｜ＳＡ｜及び検出コイル４ｂの検出信号の絶対値｜ＳＢ｜のうちの大きいほうの絶対値を差分信号の絶対値｜ＳＣ｜と比較することにより、きずの有無を判定する場合を例にとって説明したが、本発明の趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲内で変形が可能である。すなわち、例えば、検査者が、検出コイル４ａの検出信号ＳＡと検出コイル４ｂの検出信号ＳＢとの差分を演算して差分信号ＳＣを生成し、検出コイル４ａの検出信号の絶対値｜ＳＡ｜及び検出コイル４ｂの検出信号の絶対値｜ＳＢ｜のうちの大きいほうの絶対値を差分信号の絶対値｜ＳＣ｜と比較することにより、きずの有無を判定してもよい。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
１，１Ａ 渦電流探傷プローブ
２ 制御装置
３ 励磁コイル
４ａ，４ｂ 検出コイル
８ 差分演算部
９ 比較判定部
１１ 表示部

Claims (3)

  1. 励磁コイル、前記励磁コイルに対して第１の並び方向に配置された第１の検出コイル、及び前記励磁コイルに対して前記第１の並び方向と交差する第２の並び方向に配置された第２検出コイルを有する渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷方法において、
    前記第１検出コイルの検出信号と前記第２検出コイルの検出信号との差分を演算して差分信号を生成し、
    前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値を前記差分信号の絶対値と比較して、前記差分信号の絶対値より小さい場合にきず有りと判定し、前記差分信号の絶対値より大きい場合にきず無しと判定することを特徴とする渦電流探傷方法。
  2. 励磁コイル、前記励磁コイルに対して第１の並び方向に配置された第１の検出コイル、及び前記励磁コイルに対して前記第１の並び方向と交差する第２の並び方向に配置された第２検出コイルを有する渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置において、
    前記第１検出コイルの検出信号と前記第２検出コイルの検出信号との差分を演算して差分信号を生成する差分演算部と、
    前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値を前記差分信号の絶対値と比較することにより、きずの有無を判定する比較判定部とを備え、
    前記比較判定部は、前記第１検出コイルの検出信号の絶対値及び前記第２検出コイルの検出信号の絶対値のうちの大きいほうの絶対値が前記差分信号の絶対値より小さい場合にきず有りと判定し、前記差分信号の絶対値より大きい場合にきず無しと判定することを特徴とする渦電流探傷装置。
  3. 請求項２記載の渦電流探傷装置において、
    前記比較判定部の判定結果を表示する表示部を備えたことを特徴とする渦電流探傷装置。
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