JP2016133459A - 渦流探傷プローブ、渦流探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導体のきずを高精度に検出可能な渦流探傷プローブ及び渦流探傷装置を提供する。
【解決手段】本発明の渦流探傷プローブ２０は、導線を平面状に巻回して形成された第１励磁コイル２１と、第１励磁コイル２１と逆の巻方向で、導線を平面状に巻回して形成された第２励磁コイル２２と、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間に配置される検出コイル２３と、を備え、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、そのコイル面が導体３０の検査面３１に平行になるように配置され、検出コイル２３は、第１励磁コイル２１の中心と第２励磁コイル２２の中心とを結ぶ直線２３２に巻回軸２３１が直交し、そのコイル面が導体３０の検査面３１に垂直になるように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、導体のきずの検査に用いられる渦流探傷プローブ、該渦流探傷プローブを備える渦流探傷装置に関する。

導体のきずを検出する検査方法の一例として、渦流探傷方法が公知である。この渦流探傷方法は、励磁コイルに流れる交流電流によって発生する磁束により導体の内部に渦電流を発生させ、その導体のきずによる渦電流の変化によって生ずる反作用磁束の変化を検出コイルで検出してきずの有無を判定する方法である。例えば割れきず等が導体にあると、そのきずを迂回するように渦電流の流れが変化するので、それによって渦電流により発生する反作用磁束にも変化が生ずる。それによって反作用磁束により検出コイルに誘起される電圧も変化するので、その検出コイルに誘起される電圧の変化からきずの有無を判定することができる。

このような渦流探傷方法に用いられる渦流探傷プローブの一例として、コイル面が検査面に平行な励磁コイルの内側に、コイル面が検査面に垂直な検出コイルを配置した所謂Θ型プローブと呼ばれる渦流探傷プローブが公知である（例えば特許文献１又は２を参照）。

また渦流探傷方法に用いられる渦流探傷プローブの一例として、極めて小さなきずを高精度に検出することを目的として開発された所謂∞型コイルを用いた渦流探傷プローブが公知である。この∞型コイルの渦流探傷プローブは、互いに逆向きの電流が流れる２つの励磁コイルをコイル面が検査面に平行になるように並べて配置し、その２つの励磁コイルの間に、コイル面が検査面に垂直な検出コイルを配置したものである（例えば特許文献３〜５を参照）。

特開２００３−２４０７６２号公報 特開２００３−３４４３６１号公報 特開２００７−２６３９４６号公報 特開２０１０−０５４３５２号公報 特開２０１４−０６６６８８号公報

∞型コイルの渦流探傷プローブは、２つの励磁コイルの間に、導体にきずがない状態において磁界がほぼゼロとなる領域が形成され、その領域の磁界の変化を検出コイルで検出してきずの有無を検出するものである。しかしながら従来の∞型コイルの渦流探傷プローブにおいて、その磁界がほぼゼロとなる領域の中心は、励磁コイルの高さ方向の中間にある。そのため従来の∞型コイルの渦流探傷プローブは、その磁界がほぼゼロとなる領域の中心に、２つの励磁コイルが形成する磁界を乱さないように検出コイルを配置するのが構造的に難しいという課題がある。したがって従来の∞型コイルの渦流探傷プローブは、２つの励磁コイルが形成する磁界を乱さないようにするためには、実際上、導体の検査面の上に検出コイルを載置せざるを得ず、それによって２つの励磁コイル間の磁界がほぼゼロとなる領域の中心からずれた位置に検出コイルを配置せざるを得ないことになる。

このようなことから従来の∞型コイルの渦流探傷プローブは、本来得られるはずのＳ／Ｎ比（きずを検出している状態で検出コイルに誘起される電圧ときずを検出してない状態で検出コイルに誘起される電圧との比）より小さいＳ／Ｎ比しか得られないことになる。つまり従来の∞型コイルの渦流探傷プローブは、その構造上、本来の能力を十分に発揮することができず、本来得られるはずのきず検出精度が実際上十分に得られないという課題がある。

このような状況に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は、導体のきずを高精度に検出可能な渦流探傷プローブ及び渦流探傷装置を提供することにある。

＜本発明の第１の態様＞
本発明の第１の態様は、導線を平面状に巻回して形成された第１励磁コイルと、前記第１励磁コイルと逆の巻方向で、導線を平面状に巻回して形成された第２励磁コイルと、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルとの間に配置される検出コイルと、を備え、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、そのコイル面が導体の検査面に平行になるように配置され、前記検出コイルは、前記第１励磁コイルの中心と前記第２励磁コイルの中心とを結ぶ直線に巻回軸が直交し、そのコイル面が導体の検査面に垂直になるように配置される渦流探傷プローブである。
ここで「コイル面」とは、コイルの巻線で囲まれた開口面であり、換言すれば、コイル軸（コイルの中心軸）と直交する面をいう。

コイル面が導体の検査面に平行になるように配置される第１励磁コイル及び第２励磁コイルは、導線を平面状に巻回して形成されている。そのため第１励磁コイル及び第２励磁コイルを導体の検査面上に配置することで、第１励磁コイルと第２励磁コイルとの間に形成される磁界がほぼゼロとなる領域、すなわち導体にきずがない状態において磁界がほぼゼロとなる領域は、その中心が導体の検査面に極めて近い位置となる範囲に形成されることになる。それによって第１励磁コイルと第２励磁コイルとの間に配置される検出コイルは、導体の検査面上に配置することで、その磁界がほぼゼロとなる領域の中心に配置されることになる。

つまり本発明に係る渦流探傷プローブは、第１励磁コイル及び第２励磁コイルが形成する磁界を乱さないように、第１励磁コイルと第２励磁コイルの間の磁界がほぼゼロとなる領域の中心に検出コイルを配置することができる。それによって本発明に係る渦流探傷プローブは、∞型コイルの本来の能力を十分に発揮させることが可能になり、それによって本来得られるべき高いＳ／Ｎ比（きずを検出している状態で検出コイルに誘起される電圧ときずを検出してない状態で検出コイルに誘起される電圧との比）を実現することができる。

これにより本発明の第１の態様によれば、導体のきずを高精度に検出可能な渦流探傷プローブを提供することができるという作用効果が得られる。

＜本発明の第２の態様＞
本発明の第２の態様は、前述した本発明の第１の態様において、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、前記検出コイルを挟んで互いに対向する部分の導線が前記検出コイルの巻回軸に平行になる形状をなしている渦流探傷プローブである。
本発明の第２の態様は、第１励磁コイルと第２励磁コイルとの間の磁界がほぼゼロとなる領域を検出コイルの巻回軸に沿う方向へ拡大することができるので、検出コイルによる導体のきずの検出感度をさらに向上させることができる。したがって本発明の第２の態様によれば、導体のきずの検出精度をさらに向上させることができる。

＜本発明の第３の態様＞
本発明の第３の態様は、前述した本発明の第２の態様において、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、平面視で半円となる形状をなしている渦流探傷プローブである。
本発明の第３の態様によれば、第１励磁コイルと第２励磁コイルとの間の磁界がほぼゼロとなる領域を検出コイルの巻回軸に沿う方向へ効率的に拡大することができる。

＜本発明の第４の態様＞
本発明の第４の態様は、前述した本発明の第１〜第３の態様のいずれかにおいて、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、可撓性を有する渦流探傷プローブである。
第１励磁コイル及び第２励磁コイルは、可撓性を有することによって、例えば鋼管等の曲面を有する被検査体に対しても、その曲面に沿うように撓ませて配置することができる。したがって本発明の第４の態様によれば、検査面が曲面である導体においてもきずを高精度に検出することができる。

＜本発明の第５の態様＞
本発明の第５の態様は、前述した本発明の第１〜第４の態様のいずれかにおいて、前記検出コイルに内挿された磁性体をさらに備える渦流探傷プローブである。
第１励磁コイルと第２励磁コイルとの間の検出コイルが配置される領域は、磁界がほぼゼロとなる。したがって検出コイルには、第１励磁コイル及び第２励磁コイルによる磁界を乱さずにフェライトコア等の磁性体からなる鉄心を内挿することができる。そしてフェライトコア等の磁性体からなる鉄心を検出コイルに内挿することによって、透磁率が大きくなり検出コイルに磁束が通りやすくなる。それによって導体のきずの検出感度をさらに向上させることができるので、導体のきずをさらに高精度に検出することができる。

＜本発明の第６の態様＞
本発明の第６の態様は、前述した本発明の第１〜第５の態様のいずれかの渦流探傷プローブと、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルに交流電力を供給する電源装置と、前記検出コイルに誘起される電圧を測定する電圧測定装置と、を備える渦流探傷装置である。
本発明の第６の態様によれば、渦流探傷装置において、前述した本発明の第１〜第５の態様のいずれかと同様の作用効果が得られる。

本発明によれば、導体のきずを高精度に検出可能な渦流探傷プローブ及び渦流探傷装置を提供することができる。

本発明に係る渦流探傷装置の構成を図示したブロック図。 第１実施例の渦流探傷プローブの平面図。 第１実施例の渦流探傷プローブの正面図。 励磁電流により生じる磁束を模式的に図示した第１実施例の渦流探傷プローブの正面図。 導体にきずがない状態における渦電流を模式的に図示した平面図。 導体にきずがある状態における渦電流を模式的に図示した平面図。 第２実施例の渦流探傷プローブの平面図。 第３実施例の渦流探傷プローブの平面図。 従来の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。 本発明の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。 従来の渦流探傷プローブの平面図。 従来の渦流探傷プローブの正面図。 従来の渦流探傷プローブで鋼管のきずを検出している状態を図示した正面図。 本発明の渦流探傷プローブで鋼管のきずを検出している状態を図示した正面図。 従来の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。 本発明の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。 第２実施例の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。 第３実施例の渦流探傷プローブの検出コイルに誘起される電圧の波形図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

＜渦流探傷装置の構成＞
本発明に係る渦流探傷装置１０の構成について、図１を参照しながら説明する。
図１は、渦流探傷装置１０の構成を図示したブロック図である。

本発明に係る渦流探傷装置１０は、交流電源１１、電圧測定装置１２、表示部１３及び渦流探傷プローブ２０を備える。

渦流探傷プローブ２０は、第１励磁コイル２１、第２励磁コイル２２及び検出コイル２３を含む。第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、励磁電流による磁束を発生させ、それによって導体に渦電流を発生させるためのコイルである。第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２は、巻方向が逆になっている。検出コイル２３は、導体に流れる渦電流によって発生する反作用磁束を検出するためのコイルである。

「電源装置」としての交流電源１１は、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２に任意の電圧及び周波数の交流電力を供給する。電圧測定装置１２は、例えば電圧計等の電圧測定機器を含み、反作用磁束によって検出コイル２３に誘起される電圧を測定する。表示部１３は、例えば液晶ディスプレイ等の表示機器を含み、電圧測定装置１２が測定した検出コイル２３の誘起電圧波形を表示する。制御部１４は、公知のマイコン制御回路であり、交流電源１１、電圧測定装置１２及び表示部１３を制御する。

＜渦流探傷プローブの第１実施例＞
本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第１実施例について、図２〜図６を参照しながら説明する。

図２は、第１実施例の渦流探傷プローブ２０の平面図である。図３は、第１実施例の渦流探傷プローブ２０の正面図である。

渦流探傷プローブ２０は、所定の間隔（リフトオフ）をもって導体３０の検査面３１の上に配置される。第１励磁コイル２１は、導線を平面状に巻回して形成されており、平面視が円形状の渦巻き状のコイルである。第２励磁コイル２２は、同様に導線を平面状に巻回して形成されており、平面視が円形状の渦巻き状のコイルである。第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、そのコイル面が導体３０の検査面３１に平行になるように配置される。また第２励磁コイル２２は、第１励磁コイル２１と逆の巻方向で巻かれている。したがって第２励磁コイル２２には、第１励磁コイル２１に流れる励磁電流Ｉｅ１と逆方向の励磁電流Ｉｅ２が流れる。この第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２の平面視の形状は、円形の渦巻き状に特に限定されるものではなく、例えば矩形の渦巻き状等、どのような渦巻き形状でもよい。また第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２は、同じ形状（あるいは左右対称形状）及び同じ大きさで、同じ巻数のコイルとするのが好ましい。

検出コイル２３は、巻回軸２３１を中心として導線を巻くことにより形成されており、断面形状が矩形形状のコイルである。検出コイル２３は、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間に配置される。より具体的には検出コイル２３は、第１励磁コイル２１の中心と第２励磁コイル２２の中心とを結ぶ直線２３２に巻回軸２３１が直交し、そのコイル面が導体３０の検査面３１に垂直になるように配置される。検出コイル２３は、当該実施例においては断面が矩形形状のコイルであるが、例えば円環形状のコイル等、どのような形状のコイルであってもよい。

絶縁シート２４は、絶縁性を有する材料で形成されたシート状の部材であり、導体３０の検査面３１の上に載置される。そして第１励磁コイル２１、第２励磁コイル２２及び検出コイル２３は、絶縁シート２４の上に載置される。それによって第１励磁コイル２１、第２励磁コイル２２及び検出コイル２３と導体３０の検査面３１とが電気的に絶縁される。また導体３０の検査面３１に対する渦流探傷プローブ２０のリフトオフは、絶縁シート２４の厚みによって規定される。

第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、可撓性を有する態様で配置されるのが好ましい。これは本発明に必須の構成要素ではないが、例えば鋼管等の曲面を有する被検査体に対しても、その曲面に沿うように第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２をフレキシブルに変形させて配置することができる。それによって鋼管等の曲面を有する被検査体においてもリフトオフを一定に維持してきずを高精度に検出することができる。このような可撓性を有する第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、より具体的には、例えば可撓性を有する材料で絶縁シート２４を形成し、その絶縁シート２４の表面に導線でコイルを形成してもよいし、可撓性を有する樹脂シートの内部に導線でコイルを形成して導体３０の検査面３１の上に載置してもよい。

図４は、第１実施例の渦流探傷プローブ２０の正面図であり、励磁電流Ｉｅ１と励磁電流Ｉｅ２によって生じる磁束を模式的に図示したものである。図５及び図６は、第１実施例の渦流探傷プローブ２０の平面図である。図５は、導体３０にきず３２がない状態において導体３０に流れる渦電流を模式的に図示したものであり、図６は、導体３０にきず３２がある状態において導体３０に流れる渦電流を模式的に図示したものである。

第１励磁コイル２１に流れる励磁電流Ｉｅ１と第２励磁コイル２２に流れる励磁電流Ｉｅ２は、互いに相反する方向に流れる電流である。そのため渦流探傷プローブ２０及び導体３０には、図４に図示したような磁束分布が生ずる。また図４に図示した磁束の方向は、交流電流である励磁電流の極性の反転に応じて反転することになる。

導体３０には、第１励磁コイル２１に流れる励磁電流Ｉｅ１により生ずる磁束によって、その励磁電流Ｉｅ１と逆方向の渦電流が流れる。また導体３０には、第２励磁コイル２２に流れる励磁電流Ｉｅ２により生ずる磁束によって、その励磁電流と逆方向の渦電流が流れる。そして第１励磁コイル２１に対して第２励磁コイル２２は逆の巻方向で巻かれているので、第１励磁コイル２１により生ずる渦電流と第２励磁コイル２２により生ずる渦電流は、その電流の方向が逆方向になる。そのため第１励磁コイル２１により生ずる渦電流と第２励磁コイル２２により生ずる渦電流との境界近傍には、検査面３１に平行で、かつ第１励磁コイル２１の中心と第２励磁コイル２２の中心とを結ぶ直線２３２に対して直交する方向に渦電流の流れが生ずる（図５）。つまり検査面３１に平行で、かつ第１励磁コイル２１の中心と第２励磁コイル２２の中心とを結ぶ直線２３２に対して直交する方向に流れる強い渦電流が、検出コイル２３の中心（巻回軸２３１）に沿って発生する。

そして渦電流による反作用磁束は、その渦電流に直交する方向にしか生じない。そのため第１励磁コイル２１により生ずる渦電流と第２励磁コイル２２により生ずる渦電流との境界近傍において、その渦電流による反作用磁束は、全て検出コイル２３のコイル面に平行な磁束となる。したがって導体３０にきずがない状態では、符合（符合Ａ）で図示した領域において、検出コイル２３のコイル面に交差する方向の磁界がほぼゼロとなるので、検出コイル２３に誘起される電圧がほぼゼロとなる。

他方、第１励磁コイル２１により生ずる渦電流と第２励磁コイル２２により生ずる渦電流との境界近傍において、導体３０にきず３２があるときには、その部分の渦電流はそのきず３２を迂回するように流れる（図６）。それによってそのきず３２の部分には、検出コイル２３のコイル面に交差する方向の反作用磁束が生ずることになる。つまり導体３０にきず３２があるときは、検出コイル２３に電圧が誘起されることになる。

このように渦流探傷プローブ２０は、導体３０にきず３２がない状態では検出コイル２３の誘起電圧は常にほぼゼロであり、導体３０にきず３２があるときだけ、検出コイル２３に誘起電圧が生ずる。つまり渦流探傷プローブ２０は、検出コイル２３に生ずる誘起電圧の有無によって導体３０のきず３２の有無を判定することができる。

そして前述したように、コイル面が導体３０の検査面３１に平行になるように配置される第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、導線を平面状に巻回して形成されている。そのため第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２を導体３０の検査面３１上に配置することで、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間に形成される磁界がほぼゼロとなる領域（符合Ａ）、すなわち導体３０にきず３２がない状態において磁界がほぼゼロとなる領域は、その中心が導体３０の検査面３１に極めて近い位置となる範囲に形成されることになる。それによって第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間に配置される検出コイル２３は、導体３０の検査面３１上に配置することで、その磁界がほぼゼロとなる領域（符合Ａ）の中心に配置されることになる。

つまり本発明に係る渦流探傷プローブ２０は、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２が形成する磁界を乱さないように、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２の間の磁界がほぼゼロとなる領域（符合Ａ）の中心に検出コイル２３を配置することができる。それによって本発明に係る渦流探傷プローブ２０は、∞型コイルの本来の能力を十分に発揮させることが可能になり、それによって本来得られるべき高いＳ／Ｎ比（きず３２を検出している状態で検出コイル２３に誘起される電圧ときず３２を検出してない状態で検出コイル２３に誘起される電圧との比）を実現することができる。したがって本発明によれば、導体３０のきず３２を高精度に検出可能な渦流探傷プローブ２０を提供することができるという作用効果が得られる。

＜渦流探傷プローブの第２実施例＞
本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第２実施例について、図７を参照しながら説明する。
図７は、第２実施例の渦流探傷プローブ２０の平面図である。
第２実施例の渦流探傷プローブ２０は、第１実施例に加えて、検出コイル２３に内挿された磁性体２５をさらに備える。磁性体２５は、断面が矩形の柱体形状であり、例えばフェライトコア等の磁性体からなる鉄心である。それ以外の渦流探傷プローブ２０の構成は、第１実施例と同様であるため、同一の構成要素に同一の符合を付して詳細な説明を省略する。
尚、磁性体２５は、当該実施例においては断面が矩形の柱体形状の磁性体であるが、例えば円柱体形状のフェライトコア等、どのような形状の磁性体であってもよい。

本発明に係る渦流探傷プローブ２０は、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間の検出コイル２３が配置される領域は磁界がほぼゼロとなるので、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２による磁界を乱さずに磁性体２５を検出コイル２３に内挿することができる。そして磁性体２５を検出コイル２３に内挿することによって、透磁率が大きくなり検出コイル２３に磁束が通りやすくなる。それによって導体３０のきず３２の検出感度をさらに向上させることができるので、導体３０のきず３２をさらに高精度に検出することができる。

＜渦流探傷プローブの第３実施例＞
本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第３実施例について、図８を参照しながら説明する。
図８は、第３実施例の渦流探傷プローブ２０の平面図である。
第３実施例の渦流探傷プローブ２０は、第１実施例及び第２実施例に対して、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２の巻形状が相違している。それ以外の渦流探傷プローブ２０の構成は、第２実施例と同様であるため、同一の構成要素に同一の符合を付して詳細な説明を省略する。

第３実施例の第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、検出コイル２３を挟んで互いに対向する部分の導線が検出コイル２３の巻回軸２３１に平行になる形状をなしている。より具体的には第３実施例においては、第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２が図示の如く平面視で半円となる左右対称形状をなしている。このような構成であることによって第３実施例の渦流探傷プローブ２０は、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間の磁界がほぼゼロとなる領域（符合Ａ）を検出コイル２３の巻回軸２３１に沿う方向へ拡大することができる。それによって第３実施例の渦流探傷プローブ２０は、検出コイル２３によるきず３２の検出感度をさらに向上させることができる。また第３実施例の渦流探傷プローブ２０は、特に第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２の形状を平面視で半円となる左右対称形状とすることによって、第１励磁コイル２１と第２励磁コイル２２との間の磁界がほぼゼロとなる領域（符合Ａ）を検出コイル２３の巻回軸２３１に沿う方向へ効率的に拡大することができる。

＜確認実験＞
出願人らは、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の効果を確認すべく、渦流探傷装置１０を用いて以下の確認実験１〜３を行った。

１．確認実験１
確認実験１においては、従来の渦流探傷プローブ４０と本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第２実施例について、平坦な導体３０のきず３２を検出して検出感度を対比した。

（１）従来の渦流探傷プローブ４０の構成
まず確認実験１に用いる従来の渦流探傷プローブ４０の構成について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
図１１は、従来の渦流探傷プローブ４０の平面図である。図１２は、従来の渦流探傷プローブ４０の正面図である。

従来の渦流探傷プローブ４０は、第１励磁コイル４１、第２励磁コイル４２、検出コイル４３、絶縁シート４４を備える。第１励磁コイル４１は、円環形状のコイルであり、導体３０の検査面３１に対してコイル面が平行になるように配置される。第２励磁コイル４２は、円環形状のコイルであり、第１励磁コイル４１に対して検査面３１に沿う方向に隣り合う位置に、検査面３１に対してコイル面が平行になるように配置される。また第２励磁コイル４２は、第１励磁コイル４１と逆の巻方向で巻かれている。

検出コイル４３は、巻回軸４３１を中心として導線を巻くことにより形成されており、断面形状が矩形形状のコイルである。検出コイル４３は、第１励磁コイル４１と第２励磁コイル４２との間に配置される。より具体的には検出コイル４３は、第１励磁コイル４１の中心と第２励磁コイル４２の中心とを結ぶ直線４３２に巻回軸４３１が直交し、そのコイル面が導体３０の検査面３１に垂直になるように配置される。

絶縁シート４４は、絶縁性を有する材料で形成されたシート状の部材であり、導体３０の検査面３１の上に載置される。そして第１励磁コイル４１、第２励磁コイル４２及び検出コイル４３は、絶縁シート４４の上に載置される。それによって第１励磁コイル４１、第２励磁コイル４２及び検出コイル４３と導体３０の検査面３１とが電気的に絶縁される。また導体３０の検査面３１に対するリフトオフは、絶縁シート４４の厚みによって規定される。

（２）第１励磁コイル及び第２励磁コイル
従来の渦流探傷プローブ４０の第１励磁コイル４１及び第２励磁コイル４２は、いずれも直径０．４ｍｍの巻線を２０ターン巻いて、内径１７．０ｍｍ、外径２１．０ｍｍ、高さ８．０ｍｍの円環状のコイルとした。
本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、従来の渦流探傷プローブ４０と同条件になるように、いずれも直径０．４ｍｍの巻線を２０ターン巻いて形成し、内径３．０ｍｍ、外径２２．０ｍｍ、高さ０．４ｍｍの渦巻き状のコイルとした。

（３）検出コイル
従来の渦流探傷プローブ４０の検出コイル４３と本発明に係る渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３は、同条件になるように、全く同じ構成とした。具体的には検出コイル２３、検出コイル４３は、いずれも直径０．４ｍｍの巻線を１００ターン巻いて形成し、内径１．０ｍｍ×２．０ｍｍ、外径１．４ｍｍ×２．４ｍｍ、長さ６ｍｍの矩形形状のコイルとした。また従来の渦流探傷プローブ４０の検出コイル４３には、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト材料で形成された磁性体４５を内挿し、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３には、同様にＭｎ−Ｚｎ系フェライト材料で形成された同形状の磁性体２５を内挿した。

（４）導体３０の構成及び実験手順
導体３０は、厚さ約１ｍｍの平面銅板とし、幅２ｍｍ、長さ１００ｍｍのスリット状の欠損を設け、それを導体３０のきず３２とした。またリフトオフは０．２ｍｍとした。交流電源１１から第１励磁コイル２１、４１及び第２励磁コイル２２、４２へ印加する交流電圧は、１Ｖ（ピーク値）の交流電圧とし、周波数は、渦流探傷において標準的に用いられている２５６ＫＨｚとした。そして導体３０にきず３２がない状態、及び導体３０にきず３２がある状態について、検出コイル２３、４３の誘起電圧波形をそれぞれ観測し、さらにＳ／Ｎ比を算出した。導体３０にきず３２がある状態において、検出コイル２３の巻回軸２３１、検出コイル４３の巻回軸４３１に対するきず３２の角度は４５度とした。

（５）実験結果及び考察
図９は、従来の渦流探傷プローブ４０の検出コイル４３の誘起電圧波形である。図９において一点鎖線の波形は、導体３０にきず３２がない状態における検出コイル４３の誘起電圧波形であり、実線の波形は、導体３０にきず３２がある状態における検出コイル４３の誘起電圧波形である。図１０は、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３の誘起電圧波形である。図１０において一点鎖線の波形は、導体３０にきず３２がない状態における検出コイル２３の誘起電圧波形であり、実線の波形は、導体３０にきず３２がある状態における検出コイル２３の誘起電圧波形である。

図９及び図１０から明らかなように、従来の渦流探傷プローブ４０の誘起電圧よりも本発明に係る渦流探傷プローブ２０の誘起電圧の方が高い電圧となった。また従来の渦流探傷プローブ４０のＳ／Ｎ比（きず３２を検出している状態で検出コイル４３に誘起される電圧ときず３２を検出してない状態で検出コイル４３に誘起される電圧との比）は、７．９３〜１０．７９であった。それに対して本発明に係る渦流探傷プローブ２０のＳ／Ｎ比（きず３２を検出している状態で検出コイル２３に誘起される電圧ときず３２を検出してない状態で検出コイル２３に誘起される電圧との比）は、１０．８９〜１２．３０であった。

以上の結果から、従来の渦流探傷プローブ４０よりも本発明に係る渦流探傷プローブ２０の方が導体３０のきず３２を高精度に検出できることが確認された。このようにして本発明によれば、導体３０のきず３２を高精度に検出可能な渦流探傷プローブ２０を提供することができる。

２．確認実験２
確認実験２においては、従来の渦流探傷プローブ４０（図１１及び図１２）と本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第２実施例（図７）について、鋼管５０の外周面５１のきず５２を検出して検出感度を対比した。
図１３は、従来の渦流探傷プローブ４０で鋼管５０の外周面５１のきず５２を検出している状態を図示した正面図である。
図１４は、本発明に係る渦流探傷プローブ２０で鋼管５０の外周面５１のきず５２を検出している状態を図示した正面図である。より具体的には本発明に係る渦流探傷プローブ２０は、リフトオフが一定に維持されるように、鋼管５０の外周面に沿って第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２を変形させて配置した。

（１）従来の渦流探傷プローブ４０の構成
確認実験２において従来の渦流探傷プローブ４０の構成は、確認実験１と同じ構成とした。

（２）第１励磁コイル及び第２励磁コイル
確認実験２において、従来の渦流探傷プローブ４０の第１励磁コイル４１及び第２励磁コイル４２、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、いずれも確認実験１と同じ構成とした。

（３）検出コイル
確認実験２において、従来の渦流探傷プローブ４０の検出コイル４３、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３は、いずれも確認実験１と同じ構成とした。

（４）鋼管５０の構成及び実験手順
鋼管５０は、外径８２ｍｍ、内径５４ｍｍのシームレス管とし、幅０．３ｍｍ、長さ１０ｍｍの欠損を外周面５１に設け、それをきず５２とした。またリフトオフは０．２ｍｍとした。交流電源１１から第１励磁コイル２１、４１及び第２励磁コイル２２、４２へ印加する交流電圧は、確認実験１と同様に、１Ｖ（ピーク値）の交流電圧とし、周波数は、渦流探傷において標準的に用いられている２５６ＫＨｚとした。そして鋼管５０の外周面５１にきず５２がない状態、及び鋼管５０の外周面５１にきず５２がある状態について、検出コイル２３、４３の誘起電圧波形をそれぞれ観測し、さらにＳ／Ｎ比を算出した。鋼管５０の外周面５１にきず５２がある状態において、検出コイル２３の巻回軸２３１、検出コイル４３の巻回軸４３１に対するきず５２の角度は４５度とした。

（５）実験結果及び考察
図１５は、従来の渦流探傷プローブ４０の検出コイル４３の誘起電圧波形である。図１５において一点鎖線の波形は、鋼管５０の外周面５１にきず５２がない状態における検出コイル４３の誘起電圧波形であり、実線の波形は、鋼管５０の外周面５１にきず５２がある状態における検出コイル４３の誘起電圧波形である。図１６は、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３の誘起電圧波形である。図１６において一点鎖線の波形は、鋼管５０の外周面５１にきず５２がない状態における検出コイル２３の誘起電圧波形であり、実線の波形は、鋼管５０の外周面５１にきず５２がある状態における検出コイル２３の誘起電圧波形である。

図１５及び図１６から明らかなように、従来の渦流探傷プローブ４０の誘起電圧よりも本発明に係る渦流探傷プローブ２０の誘起電圧の方が高い電圧となった。また従来の渦流探傷プローブ４０のＳ／Ｎ比（きず５２を検出している状態で検出コイル４３に誘起される電圧ときず５２を検出してない状態で検出コイル４３に誘起される電圧との比）は、３．６２であった。それに対して本発明に係る渦流探傷プローブ２０のＳ／Ｎ比（きず５２を検出している状態で検出コイル２３に誘起される電圧ときず５２を検出してない状態で検出コイル２３に誘起される電圧との比）は、７．３３であった。

以上の結果から、鋼管５０の外周面５１のきず５２を検出する場合においても、従来の渦流探傷プローブ４０よりも本発明に係る渦流探傷プローブ２０の方がきず５２を高精度に検出できることが確認された。このようにして本発明によれば、鋼管５０の外周面５１のきず５２を検出する場合においても、きず５２を高精度に検出可能な渦流探傷プローブ２０を提供することができる。

３．確認実験３
確認実験３においては、本発明に係る渦流探傷プローブ２０の第２実施例（図７）と第３実施例（図８）について、平坦な導体３０のきず３２を検出して検出感度をそれぞれ測定した。

（１）第１励磁コイル及び第２励磁コイル
確認実験３において、第２実施例の渦流探傷プローブ２０の第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、直径０．３ｍｍの巻線を２０ターン巻いて形成し、内径０．５ｍｍ、外径９．０ｍｍ、高さ０．３ｍｍの平面視が円形状となる渦巻き状のコイルとした。第３実施例の渦流探傷プローブ２０の第１励磁コイル２１及び第２励磁コイル２２は、直径０．３ｍｍの巻線を２０ターン巻いて形成し、内径１．０ｍｍ、外径１８．０ｍｍ、高さ０．３ｍｍの平面視が半円形状となる渦巻き状のコイルとした。

（２）検出コイル
確認実験３において、第２実施例及び第３実施例の渦流探傷プローブ２０の検出コイル２３は、いずれも確認実験１と同じ構成とした。

（３）導体３０の構成及び実験手順
確認実験３は、導体３０の構成を確認実験１と同じ構成とし、確認実験１と同じ手順で行った。

（４）実験結果及び考察
図１７は、第２実施例の渦流探傷プローブ２０における検出コイル２３の誘起電圧波形であり、図１８は、第３実施例の渦流探傷プローブ２０における検出コイル２３の誘起電圧波形である。図１７及び図１８において一点鎖線の波形は、導体３０にきず３２がない状態における検出コイル２３の誘起電圧波形であり、実線の波形は、導体３０にきず３２がある状態における検出コイル２３の誘起電圧波形である。

図１７及び図１８から明らかなように、第２実施例の渦流探傷プローブ２０の誘起電圧よりも第３実施例の渦流探傷プローブ２０の誘起電圧の方が高い電圧となった。また第２実施例の渦流探傷プローブ２０のＳ／Ｎ比（きず３２を検出している状態で検出コイル２３に誘起される電圧ときず３２を検出してない状態で検出コイル２３に誘起される電圧との比）は、４．２であった。他方、第２実施例の渦流探傷プローブ２０のＳ／Ｎ比は、７．０８であった。以上の結果から、平面視が円形状となる渦巻き状の励磁コイルを用いた第２実施例の渦流探傷プローブ２０よりも、平面視が半円形状となる渦巻き状の励磁コイルを用いた第３実施例の渦流探傷プローブ２０の方が、導体３０のきず３２をより高精度に検出できることが確認された。

１０ 渦流探傷装置
１１ 交流電源
１２ 電圧測定装置
１３ 表示部
１４ 制御部
２０ 渦流探傷プローブ
２１ 第１励磁コイル
２２ 第２励磁コイル
２３ 検出コイル
２４ 絶縁シート
２５ 磁性体
３０ 導体
５０ 鋼管

Claims (6)

1. 導線を平面状に巻回して形成された第１励磁コイルと、
   前記第１励磁コイルと逆の巻方向で、導線を平面状に巻回して形成された第２励磁コイルと、
   前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルとの間に配置される検出コイルと、を備え、
   前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、そのコイル面が導体の検査面に平行になるように配置され、
   前記検出コイルは、前記第１励磁コイルの中心と前記第２励磁コイルの中心とを結ぶ直線に巻回軸が直交し、そのコイル面が導体の検査面に垂直になるように配置される、渦流探傷プローブ。
2. 請求項１に記載の渦流探傷プローブにおいて、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、前記検出コイルを挟んで互いに対向する部分の導線が前記検出コイルの巻回軸に平行になる形状をなしている、渦流探傷プローブ。
3. 請求項２に記載の渦流探傷プローブにおいて、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、平面視で半円となる形状をなしている、渦流探傷プローブ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の渦流探傷プローブにおいて、前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルは、可撓性を有する、渦流探傷プローブ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の渦流探傷プローブにおいて、前記検出コイルに内挿された磁性体をさらに備える、渦流探傷プローブ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の渦流探傷プローブと、
   前記第１励磁コイル及び前記第２励磁コイルに交流電力を供給する電源装置と、
   前記検出コイルに誘起される電圧を測定する電圧測定装置と、を備える渦流探傷装置。

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