JP2019020320A - probe - Google Patents

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Abstract

To cause more magnetic fluxes to pass through an object.SOLUTION: A probe 2, which generates an eddy current in a measurement object 9, has a first pole P1 and a second pole P2, and the poles are opposed to the measurement object 9 and are excited to be oppositely magnetic. The probe includes: a core 3 for causing a magnetic flux which exits from one of the first pole P1 and the second pole P2 and enter the other to pass through the measurement target 9; and an excitation coil 41 wound around the core 3 to excite the core. The first pole P1 and the second pole P2 are tapered.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

ここに開示された技術は、プローブに関する。   The technique disclosed here relates to a probe.

従来より、プローブ、特に、渦電流を利用した探傷に用いられるプローブが知られている。例えば、特許文献1には、磁性体からなるコアと、コアに巻回されたコイルとを備えたプローブが開示されている。コイルにパルス状の電圧が印加されることによって、コアが励磁される。コアの両端部は、探傷の対象物である配管に対向するように配置されている。そのため、コイルが生成する磁場によって、配管には渦電流が発生する。この渦電流を検出することによって、配管の減肉検査等の探傷が行われる。   Conventionally, a probe, particularly a probe used for flaw detection using eddy current is known. For example, Patent Document 1 discloses a probe including a core made of a magnetic material and a coil wound around the core. The core is excited by applying a pulsed voltage to the coil. Both ends of the core are arranged so as to face the pipe that is the object of flaw detection. Therefore, an eddy current is generated in the pipe by the magnetic field generated by the coil. By detecting this eddy current, flaw detection such as a thinning inspection of pipes is performed.

特開2008−145137号公報JP 2008-145137 A

ところで、前述のようなプローブにおいては、対象物により多くの磁束を通過させることが望まれる場合がある。例えば、探傷においては、渦電流が大きいほど、傷の有無又は大きさに起因する渦電流の変化が判別しやすくなるので、測定精度が向上する。そのためには、より多くの磁束を対象物に通過させることが好ましい。   By the way, in the probe as described above, it may be desired to pass more magnetic flux through the object. For example, in flaw detection, the larger the eddy current, the easier it is to determine the change in eddy current due to the presence or absence of the flaw, and the measurement accuracy improves. For this purpose, it is preferable to pass more magnetic flux through the object.

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より多くの磁束を対象物に通過させることにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to pass more magnetic flux through the object.

ここに開示された技術は、対象物に渦電流を発生させるプローブが対象である。このプローブは、前記対象物に対向するように配置され且つ互いに反対の磁性に励磁される第1極及び第2極を有し、前記第1極及び前記第2極の一方から出て他方へ入る磁束を対象物に通過させるコアと、前記コアに巻回され、前記コアを励磁するコイルとを備え、前記第1極及び前記第2極は、先細な形状をしている。   The technique disclosed herein is a probe that generates an eddy current in an object. The probe has a first pole and a second pole that are arranged so as to face the object and are excited by opposite magnetism, and exits from one of the first pole and the second pole to the other. A core for passing an incoming magnetic flux through an object and a coil wound around the core and exciting the core are provided, and the first pole and the second pole have a tapered shape.

前記プローブによれば、より多くの磁束を対象物に通過させることができる。   According to the probe, more magnetic flux can be passed through the object.

図1は、厚さ測定装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a thickness measuring apparatus. 図2は、プローブの正面図である。FIG. 2 is a front view of the probe. 図3は、コアの第1極及び第2極の拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the first and second poles of the core. 図4は、電圧信号V(t)の時間変化を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a time change of the voltage signal V (t). 図5は、比較例に係るプローブであって、第1極及び第2極が切り欠かれていないプローブの正面図である。FIG. 5 is a front view of a probe according to a comparative example, in which the first pole and the second pole are not cut away.

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、厚さ測定装置100のブロック図である。   Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the thickness measuring apparatus 100.

厚さ測定装置100は、測定対象物9に渦電流を発生させ且つ発生した渦電流を検出するセンサ装置10と、検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物9の厚さを求める演算装置6とを備えている。厚さ測定装置100は、パルス渦電流探傷(PEC:Pulsed Eddy Current)によって測定対象物9の厚さを測定する。測定対象物9は、例えば、金属配管である。   The thickness measuring device 100 generates the eddy current in the measuring object 9 and detects the generated eddy current, and obtains the thickness of the measuring object 9 based on the transient change of the detected eddy current. And an arithmetic device 6. The thickness measuring apparatus 100 measures the thickness of the measuring object 9 by pulsed eddy current flaw detection (PEC: Pulsed Eddy Current). The measurement object 9 is, for example, a metal pipe.

センサ装置10は、測定対象物9に渦電流を発生させ且つ発生した渦電流を検出するプローブ2と、プローブ2を制御する装置本体5とを有している。   The sensor device 10 includes a probe 2 that generates an eddy current in the measurement object 9 and detects the generated eddy current, and a device body 5 that controls the probe 2.

プローブ2は、コア3と、コア3に巻回された励磁コイル41及び受信コイル42とを有している。プローブ2は、非接触型のプローブであり、測定対象物9に近接して配置される。尚、「非接触型」とは、非接触でも使用可能であることを意味し、接触状態での使用を除外するものではない。プローブ2は、変動磁場を発生させることによって測定対象物9に渦電流を発生させる。また、プローブ2は、測定対象物9に発生した渦電流の変化を誘導電圧として検出する。例えば、プローブ2は、断熱性を有するスペーサ(図示省略)を介して測定対象物9に設置される。   The probe 2 includes a core 3, an excitation coil 41 and a reception coil 42 wound around the core 3. The probe 2 is a non-contact type probe and is disposed in the vicinity of the measurement object 9. The “non-contact type” means that it can be used without contact, and does not exclude use in a contact state. The probe 2 generates an eddy current in the measurement object 9 by generating a variable magnetic field. The probe 2 detects a change in eddy current generated in the measurement object 9 as an induced voltage. For example, the probe 2 is installed on the measurement object 9 via a spacer (not shown) having heat insulation properties.

装置本体5は、励磁コイル41に励磁電流を印加する励磁部51と、測定対象物9の渦電流の過渡変化を検出する検出部54と、外部機器と通信を行う通信部56と、各種情報を記憶する記憶部57と、少なくとも励磁部51、検出部54、通信部56及び記憶部57を制御する制御部58とを有している。   The apparatus body 5 includes an excitation unit 51 that applies an excitation current to the excitation coil 41, a detection unit 54 that detects a transient change in eddy current of the measurement target 9, a communication unit 56 that communicates with an external device, and various types of information. And a control unit 58 that controls at least the excitation unit 51, the detection unit 54, the communication unit 56, and the storage unit 57.

励磁部51は、パルス状の励磁電流を励磁コイル41に供給する。励磁部51は、パルス信号を発生するパルス発生器52と、パルス発生器52からのパルス信号を増幅して、励磁電流として出力する送信アンプ53とを有している。   The excitation unit 51 supplies a pulsed excitation current to the excitation coil 41. The excitation unit 51 includes a pulse generator 52 that generates a pulse signal, and a transmission amplifier 53 that amplifies the pulse signal from the pulse generator 52 and outputs the amplified signal as an excitation current.

検出部54は、測定対象物9の渦電流に応じて受信コイル42に発生する誘導起電力を検出する。受信コイル42に発生する誘導起電力の過渡変化は、測定対象物9に発生する渦電流の過渡変化と関連している。検出部54は、受信コイル42に発生する電圧を増幅する受信アンプ55を少なくとも有している。検出部54は、電圧信号にフィルタ処理を施すフィルタをさらに有していてもよい。   The detection unit 54 detects an induced electromotive force generated in the reception coil 42 in accordance with the eddy current of the measurement object 9. The transient change of the induced electromotive force generated in the receiving coil 42 is related to the transient change of the eddy current generated in the measurement object 9. The detection unit 54 has at least a reception amplifier 55 that amplifies the voltage generated in the reception coil 42. The detection unit 54 may further include a filter that performs a filtering process on the voltage signal.

通信部56は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部56は、検出部54によって検出された電圧信号を演算装置6に送信する。   The communication unit 56 performs wireless communication with an external device. For example, the communication unit 56 transmits the voltage signal detected by the detection unit 54 to the arithmetic device 6.

制御部58は、プロセッサで形成されている。例えば、制御部58は、励磁部51に所定期間だけ励磁電流を出力させる一方、励磁電流の出力停止後に検出部54による検出信号を取得する。制御部58は、取得した検出信号を記憶部57に記憶させ、記憶部57に記憶された検出信号を所定のタイミングで通信部56を介して演算装置6に送信する。   The control unit 58 is formed by a processor. For example, the control unit 58 causes the excitation unit 51 to output an excitation current only for a predetermined period, and acquires a detection signal from the detection unit 54 after stopping the excitation current output. The control unit 58 stores the acquired detection signal in the storage unit 57 and transmits the detection signal stored in the storage unit 57 to the arithmetic device 6 via the communication unit 56 at a predetermined timing.

演算装置6は、コンピュータ又はコンピュータネットワーク(所謂、クラウド)で形成されている。演算装置6は、外部機器と通信を行う通信部61と、各種情報を記憶する記憶部62と、検出された渦電流の過渡変化に基づいて測定対象物9の厚さを求める演算部63とを有している。   The arithmetic device 6 is formed of a computer or a computer network (so-called cloud). The calculation device 6 includes a communication unit 61 that communicates with an external device, a storage unit 62 that stores various types of information, a calculation unit 63 that obtains the thickness of the measurement object 9 based on the detected transient change in eddy current, have.

通信部61は、外部機器と無線通信を行う。例えば、通信部61は、センサ装置10からの電圧信号を受信する。   The communication unit 61 performs wireless communication with an external device. For example, the communication unit 61 receives a voltage signal from the sensor device 10.

記憶部62は、センサ装置10からの電圧信号、及び、測定対象物9の厚さを演算するために必要な情報等を記憶している。   The storage unit 62 stores a voltage signal from the sensor device 10 and information necessary for calculating the thickness of the measurement target 9.

演算部63は、プロセッサで形成されている。演算部63は、センサ装置10からの電圧信号(具体的には、電圧信号の過渡変化)に基づいて測定対象物9の厚さを演算する。   The calculation unit 63 is formed by a processor. The computing unit 63 computes the thickness of the measurement object 9 based on the voltage signal from the sensor device 10 (specifically, a transient change in the voltage signal).

続いて、プローブ2について詳細に説明する。図2は、プローブ2の正面図である。図3は、コア3の第1極P1及び第2極P2の拡大斜視図である。   Subsequently, the probe 2 will be described in detail. FIG. 2 is a front view of the probe 2. FIG. 3 is an enlarged perspective view of the first pole P1 and the second pole P2 of the core 3.

コア3は、第1直線部31と、第2直線部32と、第1直線部31及び第2直線部32を連結する連結部33とを有し、全体として概ねU字状に形成されている。より詳しくは、コア3は、パーマロイで形成された、概ねU字状の複数の薄板を積層されて形成されている(図3参照)。パーマロイの薄板は、水素焼鈍が施されている。   The core 3 includes a first straight portion 31, a second straight portion 32, and a connecting portion 33 that connects the first straight portion 31 and the second straight portion 32, and is formed in a substantially U shape as a whole. Yes. More specifically, the core 3 is formed by laminating a plurality of substantially U-shaped thin plates made of permalloy (see FIG. 3). Permalloy sheets are subjected to hydrogen annealing.

コア3は、第1直線部31の端部である第1端部34と、第2直線部32の端部である第2端部35との2つの端部を有している。コア3が励磁コイル41により励磁されることによって、第1端部34及び第2端部35には互いに反対の極が形成される。第1端部34に形成される極を第1極P1と称し、第2端部35に形成される極を第2極P2と称する。すなわち、コア3は、互いに反対の磁性に励磁される第1極P1及び第2極P2を有している。コア3は、第1極P1及び第2極P2が測定対象物9に対向するように配置される。第1極P1及び第2極P2の一方から出て他方へ入る磁束(図2中の二点鎖線の矢印)は、測定対象物9を通過する。このとき、連結部33は、ヨークとして機能し、コア3と測定対象物9とで閉回路が形成される。   The core 3 has two end portions, a first end portion 34 that is an end portion of the first straight portion 31 and a second end portion 35 that is an end portion of the second straight portion 32. When the core 3 is excited by the excitation coil 41, opposite poles are formed at the first end portion 34 and the second end portion 35. The pole formed at the first end 34 is referred to as a first pole P1, and the pole formed at the second end 35 is referred to as a second pole P2. That is, the core 3 has a first pole P1 and a second pole P2 that are excited by opposite magnetism. The core 3 is arranged so that the first pole P1 and the second pole P2 face the measurement object 9. A magnetic flux (a two-dot chain line arrow in FIG. 2) that exits from one of the first pole P <b> 1 and the second pole P <b> 2 and enters the other passes through the measurement object 9. At this time, the connecting portion 33 functions as a yoke, and a closed circuit is formed by the core 3 and the measurement object 9.

第1極P1及び第2極P2は、先細な形状をしている。より詳しくは、第1極P1の端縁のうち第2極P2寄りの部分は、切り欠かれ、切欠部36が形成されている。同様に、第2極P2の端縁のうち第1極P1寄りの部分は、切り欠かれ、切欠部37が形成されている。   The first pole P1 and the second pole P2 have a tapered shape. More specifically, a portion near the second pole P2 in the end edge of the first pole P1 is notched, and a notch 36 is formed. Similarly, the portion of the edge of the second pole P2 that is close to the first pole P1 is notched, and a notch 37 is formed.

励磁コイル41は、第1直線部31と第2直線部32とに巻回されている。この例では、第1直線部31に巻回された第1励磁コイル41Aと第2直線部32に巻回された第2励磁コイル41Bは、1本の電線で形成されている。以下、第1励磁コイル41Aと第2励磁コイル41Bとを区別しない場合には、単に「励磁コイル41」と称する。第1励磁コイル41A及び第2励磁コイル41Bは、コア3の長手方向において同じ向きの磁場を発生させる。そのため、第1極P1がN極となるときには、第2極P2はS極となる。逆に、第1極P1がS極となるときには、第2極P2はN極となる。   The exciting coil 41 is wound around the first straight part 31 and the second straight part 32. In this example, the first excitation coil 41A wound around the first straight portion 31 and the second excitation coil 41B wound around the second straight portion 32 are formed by a single electric wire. Hereinafter, when the first excitation coil 41A and the second excitation coil 41B are not distinguished, they are simply referred to as “excitation coil 41”. The first excitation coil 41 </ b> A and the second excitation coil 41 </ b> B generate magnetic fields having the same direction in the longitudinal direction of the core 3. Therefore, when the first pole P1 is an N pole, the second pole P2 is an S pole. Conversely, when the first pole P1 is the S pole, the second pole P2 is the N pole.

受信コイル42は、第1直線部31と第2直線部32とに巻回されている。この例では、第1直線部31に巻回された第1受信コイル42Aと第2直線部32に巻回された第2受信コイル42Bは、電気的に分離された電線で形成されている。以下、第1受信コイル42Aと第2受信コイル42Bとを区別しない場合には、単に「受信コイル42」と称する。測定対象物9のうち第1極P1に対向する部分に発生した渦電流によって形成され、第1直線部31を介して第1受信コイル42Aを通過する磁束が変化することによって、第1受信コイル42Aに誘導起電力が発生する。測定対象物9のうち第2極P2に対向する部分に発生した渦電流によって形成され、第2直線部32を介して第2受信コイル42Bを通過する磁束が変化することによって、第1受信コイル42Aに誘導起電力が発生する。第1受信コイル42A及び第2受信コイル42Bは、これらの誘導起電力を検出する。   The reception coil 42 is wound around the first straight part 31 and the second straight part 32. In this example, the first receiving coil 42A wound around the first straight portion 31 and the second receiving coil 42B wound around the second straight portion 32 are formed of electrically separated electric wires. Hereinafter, when the first receiving coil 42A and the second receiving coil 42B are not distinguished, they are simply referred to as “receiving coil 42”. The first receiving coil is formed by changing the magnetic flux that is formed by the eddy current generated in the portion of the measuring object 9 that faces the first pole P1 and passes through the first receiving coil 42A via the first linear portion 31. An induced electromotive force is generated at 42A. The first receiving coil is formed by changing the magnetic flux that is formed by the eddy current generated in the portion of the measuring object 9 that faces the second pole P2 and passes through the second receiving coil 42B via the second linear portion 32. An induced electromotive force is generated at 42A. The first receiving coil 42A and the second receiving coil 42B detect these induced electromotive forces.

続いて、厚さ測定装置100による厚さ測定処理について説明する。   Subsequently, a thickness measurement process performed by the thickness measuring apparatus 100 will be described.

まず、制御部58は、励磁部51に励磁電流を励磁コイル41へ出力させる。次に、制御部58は、励磁電流の出力を停止させ、測定対象物9に発生する渦電流を検出部54に検出させる。制御部58は、検出部54を介した電圧信号の検出を所定期間継続し、検出された電気信号を記憶部57に記憶していく。これにより、制御部58は、受信コイル42の誘電起電力の過渡変化(経時変化)、即ち、測定対象物9に発生する渦電流の過渡変化を取得する。その後、制御部58は、記憶部57に記憶された電圧信号を演算部63へ通信部56を介して送信する。   First, the control unit 58 causes the excitation unit 51 to output an excitation current to the excitation coil 41. Next, the control unit 58 stops the output of the excitation current and causes the detection unit 54 to detect the eddy current generated in the measurement object 9. The control unit 58 continues the detection of the voltage signal via the detection unit 54 for a predetermined period, and stores the detected electrical signal in the storage unit 57. As a result, the control unit 58 acquires a transient change (time-dependent change) in the dielectric electromotive force of the receiving coil 42, that is, a transient change in eddy current generated in the measurement object 9. Thereafter, the control unit 58 transmits the voltage signal stored in the storage unit 57 to the calculation unit 63 via the communication unit 56.

制御部58は、測定対象物9の厚さdが既知の状態において前述のように渦電流の過渡変化を取得する。その後、制御部58は、渦電流の過渡変化の取得を定期的に行う。これにより、厚さdが変化した測定対象物9の渦電流の過渡変化が継続的に取得される。尚、定期的な渦電流の過渡変化の取得に際し、励磁コイル41に印加される励磁電流の大きさは一定である。   The control unit 58 acquires the transient change of the eddy current as described above in a state where the thickness d of the measurement object 9 is known. Thereafter, the control unit 58 periodically acquires transient changes in eddy currents. Thereby, the transient change of the eddy current of the measuring object 9 whose thickness d has changed is continuously acquired. Note that the magnitude of the exciting current applied to the exciting coil 41 is constant when acquiring periodic eddy current transient changes.

演算装置6は、センサ装置10から取得した電圧信号に基づいて測定対象物9の厚さdを求める。   The arithmetic device 6 calculates the thickness d of the measurement object 9 based on the voltage signal acquired from the sensor device 10.

図4は、電圧信号V(t)の時間変化を示すグラフである。図4のグラフは、両対数グラフである。図4において、電圧信号V0(t)は、厚さd0を有する測定対象物9の電圧信号であり、電圧信号V1(t)は、厚さd0よりも薄い厚さd1を有する測定対象物9の電圧信号である。   FIG. 4 is a graph showing a time change of the voltage signal V (t). The graph of FIG. 4 is a log-log graph. In FIG. 4, a voltage signal V0 (t) is a voltage signal of the measurement object 9 having a thickness d0, and a voltage signal V1 (t) is a measurement object 9 having a thickness d1 smaller than the thickness d0. Voltage signal.

渦電流は、測定対象物9に浸透していくのに従って減衰していく。渦電流は、測定対象物9の表面(プローブ2が対向している面)から裏面に到達するまでの間は徐々に減衰し、裏面に到達すると急激に減衰する。電圧信号V(t)も渦電流と同様の変化を示す。つまり、電圧信号V(t)の過渡変化は、渦電流の過渡変化に相当する。渦電流が測定対象物9の裏面に達するまでの間の電圧信号V(t)の変化は、両対数グラフ上では直線的(線形的)に表される。その後、電圧信号V(t)は、急激に減衰していく。このように変化する電圧信号V(t)は、以下の式(1)のように表され   The eddy current attenuates as it penetrates into the measuring object 9. The eddy current is gradually attenuated until it reaches the back surface from the surface of the measurement object 9 (the surface on which the probe 2 is opposed), and rapidly attenuates when it reaches the back surface. The voltage signal V (t) also shows the same change as the eddy current. That is, the transient change of the voltage signal V (t) corresponds to the transient change of the eddy current. The change of the voltage signal V (t) until the eddy current reaches the back surface of the measuring object 9 is expressed linearly (linearly) on the log-log graph. Thereafter, the voltage signal V (t) is rapidly attenuated. The voltage signal V (t) changing in this way is expressed by the following equation (1).

Figure 2019020320
ここで、Aは、受信アンプ55の増幅率である。nは、電圧信号V(t)の減衰の程度に関連する定数であり、−nは、両対数グラフにおける電圧信号V(t)の傾きを表す。
Figure 2019020320
Here, A is the amplification factor of the reception amplifier 55. n is a constant related to the degree of attenuation of the voltage signal V (t), and −n represents the slope of the voltage signal V (t) in the log-log graph.

式(1)からもわかるように、電圧信号V(t)の変化態様は、時間τにおいて切り替わる。以下、説明の便宜上、τを「減衰時間」と称する。減衰時間τは、以下の式(2)で表わされる。   As can be seen from Equation (1), the change mode of the voltage signal V (t) is switched at time τ. Hereinafter, for convenience of explanation, τ is referred to as “attenuation time”. The decay time τ is expressed by the following equation (2).

τ=σμd ・・・(2)
ここで、σは、測定対象物9の導電率であり、μは、測定対象物9の透磁率であり、dは、測定対象物9の厚さである。
τ = σμd 2 (2)
Here, σ is the conductivity of the measurement object 9, μ is the magnetic permeability of the measurement object 9, and d is the thickness of the measurement object 9.

つまり、測定対象物9の厚さdが変化すると、減衰時間τが変化する。この場合、測定対象物9の導電率σ及び透磁率μは一定なので、減衰時間τは、測定対象物9の厚さdのみに依存して変化する。また、減衰時間τ及び厚さdが変化しても、τ/dは、一定である。そのため、既知の厚さd0に対する減衰時間τ0と、未知の厚さdxに対する減衰時間τxとがわかれば、以下の式(3)に基づいて、未知の厚さdxを求めることができ That is, when the thickness d of the measurement object 9 changes, the decay time τ changes. In this case, since the electrical conductivity σ and the magnetic permeability μ of the measurement object 9 are constant, the decay time τ changes depending only on the thickness d of the measurement object 9. Further, even if the decay time τ and the thickness d change, τ / d 2 is constant. Therefore, if the decay time τ0 with respect to the known thickness d0 and the decay time τx with respect to the unknown thickness dx are known, the unknown thickness dx can be obtained based on the following equation (3).

Figure 2019020320
例えば、図4において電圧信号V0(t),V1(t)を比較すると、厚さd0の測定対象物9の電圧信号V0(t)の変化態様は、減衰時間τ0で切り替わる。測定対象物9の厚さdがd0からd1に減少すると、減衰時間τは、τ0からτ1に減少する。尚、電圧信号V(t)のうち両対数グラフで直線状の部分の変化態様は、式(1)からわかるように厚さdに依存しないので、電圧信号V0(t),V1(t)で実質的に同じである。厚さd0及び減衰時間τ0,τ1を式(3)に代入することによって、厚さd1を求めることができる。
Figure 2019020320
For example, when the voltage signals V0 (t) and V1 (t) are compared in FIG. 4, the change mode of the voltage signal V0 (t) of the measurement object 9 having the thickness d0 is switched at the decay time τ0. When the thickness d of the measurement object 9 decreases from d0 to d1, the decay time τ decreases from τ0 to τ1. In addition, since the change mode of the linear portion in the logarithmic graph of the voltage signal V (t) does not depend on the thickness d as can be seen from the equation (1), the voltage signals V0 (t), V1 (t) Is substantially the same. The thickness d1 can be obtained by substituting the thickness d0 and the decay times τ0 and τ1 into the equation (3).

演算装置6は、測定対象物9の既知の厚さを基準厚さd0とし、基準厚さd0における電圧信号V0(t)の過渡変化を取得する。以下、電圧信号V0(t)を基準電圧信号V0(t)と称する。その後、演算装置6は、未知の厚さdxに関する電圧信号Vx(t)を取得すると、電圧信号Vx(t)の過渡変化を基準電圧信号V0(t)の過渡変化と比較することによって、測定対象物9の厚さdxを求める。具体的には、演算装置6は、式(3)を用いて、基準厚さd0、基準減衰時間τ0及び減衰時間τxから変化後の厚さdxを求める。   The calculation device 6 sets the known thickness of the measurement object 9 as the reference thickness d0, and acquires a transient change in the voltage signal V0 (t) at the reference thickness d0. Hereinafter, the voltage signal V0 (t) is referred to as a reference voltage signal V0 (t). Thereafter, when the arithmetic device 6 obtains the voltage signal Vx (t) regarding the unknown thickness dx, the arithmetic device 6 measures the transient change of the voltage signal Vx (t) with the transient change of the reference voltage signal V0 (t). The thickness dx of the object 9 is obtained. Specifically, the arithmetic unit 6 obtains the changed thickness dx from the reference thickness d0, the reference decay time τ0, and the decay time τx using Equation (3).

このように測定対象物9の厚さdを求める厚さ測定装置100において、前述のようなプローブ2を用いることによって、厚さdの測定精度を向上させることができる。以下、その理由を、図2に示すように第1極P1がN極となり、第2極P2がS極となる場合を例に説明する。尚、第1極P1がS極となり、第2極P2がN極となる場合も同様の説明が成り立つ。   Thus, in the thickness measuring apparatus 100 for determining the thickness d of the measurement object 9, the measurement accuracy of the thickness d can be improved by using the probe 2 as described above. Hereinafter, the reason will be described by taking an example in which the first pole P1 is an N pole and the second pole P2 is an S pole as shown in FIG. The same explanation holds true when the first pole P1 is the S pole and the second pole P2 is the N pole.

プローブ2の第1極P1から発せられる大部分の磁束は、第1極P1の端面の法線方向に出て測定対象物9内へ入り、測定対象物9内を略円弧状に通過し、第2極P2の端面の法線方向へ第2極P2に入っていく。しかし、一部の磁束は、第1極P1から測定対象物9の表層を通過して第2極P2へ入っていったり、第1極P1から空中を通って第2極P2へ入っていったりする。例えば、図5は、切欠部36,37が形成されていない第1極P1’及び第2極P2’を有するコア3’を備えたプローブ2’の正面図である。このような構成では、第1極P1’と第2極P2’との間隔が狭くなるため、測定対象物9の表層にしか磁場を発生させない磁束が多くなる。   Most of the magnetic flux emitted from the first pole P1 of the probe 2 exits in the normal direction of the end face of the first pole P1 and enters the measurement object 9, passes through the measurement object 9 in a substantially arc shape, The second pole P2 enters the normal direction of the end face of the second pole P2. However, a part of the magnetic flux passes from the first pole P1 through the surface layer of the measuring object 9 to the second pole P2, or from the first pole P1 through the air to the second pole P2. Or For example, FIG. 5 is a front view of a probe 2 ′ having a core 3 ′ having a first pole P <b> 1 ′ and a second pole P <b> 2 ′ in which notches 36 and 37 are not formed. In such a configuration, since the distance between the first pole P1 'and the second pole P2' is narrow, the magnetic flux that generates a magnetic field only on the surface layer of the measurement object 9 increases.

それに対し、プローブ2のコア3の第1極P1及び第2極P2は、前述のように先細な形状をしている。磁束は、第1極P1のうちコア3の長手方向の最も端の部分から出て行き、第2極P2のうち測定対象物9に最も接近した部分、即ち、コア3の長手方向の最も端の部分から入ってくる傾向がある。そのため、第1極P1又は第2極P2から発せられる磁束密度及び第2極P2に入ってくる磁束密度が向上する。磁束密度が向上すると、第1極P1の端面の法線方向へ出ていく磁束、及び、第2極P2の端面の法線方向へ入ってくる磁束が増加する。このような磁束は、測定対象物9の深い部分(表層ではない部分)を通過するだけでなく、測定対象物9内を通過する距離が長くなるため、測定対象物9に作用する磁場が大きくなる。その結果、より大きな渦電流が測定対象物9に発生する。   On the other hand, the first pole P1 and the second pole P2 of the core 3 of the probe 2 have a tapered shape as described above. The magnetic flux exits from the end of the first pole P1 in the longitudinal direction of the core 3, and the part of the second pole P2 that is closest to the measuring object 9, that is, the end of the core 3 in the longitudinal direction. There is a tendency to enter from the part. Therefore, the magnetic flux density emitted from the first pole P1 or the second pole P2 and the magnetic flux density entering the second pole P2 are improved. When the magnetic flux density is improved, the magnetic flux exiting in the normal direction of the end face of the first pole P1 and the magnetic flux entering in the normal direction of the end face of the second pole P2 increase. Such a magnetic flux not only passes through a deep part (non-surface layer) of the measurement object 9 but also has a long distance to pass through the measurement object 9, so that the magnetic field acting on the measurement object 9 is large. Become. As a result, a larger eddy current is generated in the measurement object 9.

測定対象物9に発生する渦電流が大きくなると、プローブ2による励磁を停止してから測定対象物9の渦電流が減衰し切るまでの時間が長くなる。つまり、減衰時間τが長くなる。減衰時間τが短いと、減衰時間τを高い精度で測定することが求められる。見方を変えれば、減衰時間τが長くなると、減衰時間τの測定精度が向上することになる。式(3)からわかるように、測定対象物9の厚さdxは、基準減衰時間τ0と減衰時間τxとの比に基づいて求められる。減衰時間τの測定精度が向上すると、当然ながら基準減衰時間τ0と減衰時間τxとの比の精度も向上する。その結果、厚さdxの測定精度が向上する。   When the eddy current generated in the measurement object 9 increases, the time from when the excitation by the probe 2 is stopped until the eddy current of the measurement object 9 is completely attenuated becomes longer. That is, the decay time τ becomes longer. When the decay time τ is short, it is required to measure the decay time τ with high accuracy. In other words, if the decay time τ is increased, the measurement accuracy of the decay time τ is improved. As can be seen from Equation (3), the thickness dx of the measurement object 9 is obtained based on the ratio between the reference decay time τ0 and the decay time τx. When the measurement accuracy of the decay time τ is improved, the accuracy of the ratio between the reference decay time τ0 and the decay time τx is naturally improved. As a result, the measurement accuracy of the thickness dx is improved.

さらに、第1極P1の端縁のうち第2極P2寄りの部分が切り欠かれ、同様に、第2極P2の端縁のうち第1極P1寄りの部分が切り欠かれている。これにより、第1極P1の切欠部36から出る磁束は減り、第1極P1におけるコア3の長手方向の最も端の部分、即ち、測定対象物Pと最も接近している端面から出る磁束が増加する。第2極P2へ入る磁束も同様であり、第2極P2の切欠部37へ入る磁束は減り、第2極P2におけるコア3の長手方向の最も端の部分、即ち、測定対象物Pと最も接近している端面へ入る磁束が増加する。結果として、第1極P1と第2極P2との間隔が、切欠部36,37が形成されていない場合と比べて拡がる。これにより、前述の第1極P1から測定対象物9の表層を通過して第2極P2へ入っていく磁束や、第1極P1から空中を通って第2極P2へ入っていく磁束が減少し、第1極P1の端面の法線方向へ出て、測定対象物9の深い部分(表層ではない部分)へ入っていく磁束が増加する。これにより、測定対象物9に作用する磁場が大きくなり、より大きな渦電流が測定対象物9に発生する。   Furthermore, a portion near the second pole P2 in the end edge of the first pole P1 is cut out, and similarly, a portion near the first pole P1 in the end edge of the second pole P2 is cut out. As a result, the magnetic flux emitted from the notch 36 of the first pole P1 is reduced, and the magnetic flux emitted from the end of the first pole P1 in the longitudinal direction of the core 3, that is, the end face closest to the measuring object P is reduced. To increase. The same applies to the magnetic flux entering the second pole P2. The magnetic flux entering the notch 37 of the second pole P2 is reduced, and the most end portion in the longitudinal direction of the core 3 in the second pole P2, that is, the measurement object P and the most. Magnetic flux entering the approaching end face increases. As a result, the interval between the first pole P1 and the second pole P2 is expanded as compared with the case where the notches 36 and 37 are not formed. As a result, the magnetic flux that enters the second pole P2 through the surface layer of the measurement object 9 from the first pole P1 and the magnetic flux that enters the second pole P2 through the air from the first pole P1. The magnetic flux that decreases and emerges in the normal direction of the end face of the first pole P1 and enters the deep part (the part that is not the surface layer) of the measurement object 9 increases. As a result, the magnetic field acting on the measurement object 9 increases, and a larger eddy current is generated in the measurement object 9.

ところで、第1極P1と第2極P2とを単純に引き離すことによっても、前述の第1極P1から測定対象物9の表層を通過して第2極P2へ入っていく磁束や、第1極P1から空中を通って第2極P2へ入っていく磁束を減少させることができるかもしれない。しかしながら、その場合、コア3の寸法、ひいては、プローブ2の寸法が大きくなる。プローブ2が大きくなると、プローブ2の取り扱いが煩雑となるだけでなく、測定対象物9のうち厚さdの測定箇所の大きさが大きくなってしまう。つまり、第1極P1及び第2極P2に前述のような切欠部36,37を形成することによって、コア3を小型化しつつ、測定対象物9に大きな渦電流を発生させることができる。コア3を小型化させることによって、プローブ2の取り扱いが容易になると共に、測定対象物9の局所的な部分の厚さdを測定することができる。   By simply separating the first pole P1 and the second pole P2, the magnetic flux passing through the surface layer of the measurement object 9 from the first pole P1 and entering the second pole P2 or the first pole P1 can be obtained. It may be possible to reduce the magnetic flux entering the second pole P2 from the pole P1 through the air. However, in that case, the dimensions of the core 3 and thus the dimensions of the probe 2 are increased. When the probe 2 becomes large, not only the handling of the probe 2 becomes complicated, but also the size of the measurement location of the thickness d in the measurement object 9 becomes large. That is, by forming the notches 36 and 37 as described above in the first pole P1 and the second pole P2, it is possible to generate a large eddy current in the measurement object 9 while reducing the size of the core 3. By reducing the size of the core 3, the probe 2 can be easily handled and the thickness d of the local portion of the measurement object 9 can be measured.

以上のように、測定対象物9(対象物)に渦電流を発生させるプローブ2は、測定対象物9に対向するように配置され且つ互いに反対の磁性に励磁される第1極P1及び第2極P2を有し、第1極P1及び第2極P2の一方から出て他方へ入る磁束を測定対象物9に通過させるコア3と、コア3に巻回され、コアを励磁する励磁コイル41(コイル)とを備え、第1極P1及び第2極P2は、先細な形状をしている。   As described above, the probe 2 that generates an eddy current in the measurement object 9 (object) is disposed so as to face the measurement object 9 and is excited by the opposite magnetism to each other. A core 3 having a pole P2 and passing a magnetic flux coming out of one of the first pole P1 and the second pole P2 and entering the other into the measurement object 9, and an exciting coil 41 wound around the core 3 and exciting the core (The coil), and the first pole P1 and the second pole P2 have a tapered shape.

この構成によれば、第1極P1及び第2極P2の磁束密度を向上させることができる。これにより、第1極P1及び第2極P2の一方から空中又は測定対象物9の表層を通って他方へ入る磁束を低減し、測定対象物9に深く入っていく磁束を増加させることができる。その結果、より多くの磁束を測定対象物9に通過させて、測定対象物9に大きな渦電流を発生させることができる。   According to this configuration, the magnetic flux density of the first pole P1 and the second pole P2 can be improved. Thereby, the magnetic flux which enters into the other from the one of the 1st pole P1 and the 2nd pole P2 in the air or through the surface layer of the measuring object 9 can be reduced, and the magnetic flux which penetrates deeply into the measuring object 9 can be increased. . As a result, a larger eddy current can be generated in the measurement object 9 by passing more magnetic flux through the measurement object 9.

また、第1極P1の端縁のうち第2極P2寄りの部分、及び、第2極P2の端縁のうち第1極P1寄りの部分は、切り欠かれている。   Further, a portion near the second pole P2 in the edge of the first pole P1 and a portion near the first pole P1 in the edge of the second pole P2 are cut out.

この構成によれば、並んで配置される第1極P1及び第2極P2のそれぞれの内側の端縁を切り欠くことによって、第1極P1及び第2極P2の一方から空中又は測定対象物9の表層を通って他方へ入る磁束を低減し、測定対象物9に深く入っていく磁束を増加させることができる。それに加えて、コア3を大型にすることなく、第1極P1と第2極P2との間隔を大きくすることができる。   According to this configuration, the inner edge of each of the first pole P1 and the second pole P2 that are arranged side by side is cut out, so that one of the first pole P1 and the second pole P2 is in the air or the measurement object. The magnetic flux that enters the other through the surface layer of 9 can be reduced, and the magnetic flux that enters deeply into the measuring object 9 can be increased. In addition, the interval between the first pole P1 and the second pole P2 can be increased without increasing the size of the core 3.

また、プローブ2は、測定対象物9の厚さdを測定するためのものである。   The probe 2 is for measuring the thickness d of the measuring object 9.

渦電流を用いた厚さ測定においては、測定対象物9に大きな渦電流を発生させることが望まれる。そのため、プローブ2が特に有効となる。   In the thickness measurement using the eddy current, it is desired to generate a large eddy current in the measurement object 9. Therefore, the probe 2 is particularly effective.

さらに、コア3は、パーマロイで形成されている。   Furthermore, the core 3 is made of permalloy.

この構成によれば、パーマロイが高透磁性材料なので、コア3の長手方向の最も端の部分から磁束が出る傾向が強くなる。そのため、前述のように第1極P1及び第2極P2に切欠部36,37を形成しても、切欠部36,37からの磁束は増加せず、第1極P1又は第2極P2の最も先の部分からでる磁束、又は、最も先の部分へ入ってくる磁束を増加させることができる。   According to this configuration, since permalloy is a highly magnetically permeable material, the tendency for magnetic flux to be emitted from the end portion in the longitudinal direction of the core 3 is increased. Therefore, even if the notches 36 and 37 are formed in the first pole P1 and the second pole P2 as described above, the magnetic flux from the notches 36 and 37 does not increase, and the first pole P1 or the second pole P2 does not increase. It is possible to increase the magnetic flux coming out of the earliest part or entering the earliest part.

また、コア3は、積層板で形成されている。   The core 3 is formed of a laminated plate.

この構成よれば、コア3に発生する磁場を強くすることができる。   According to this configuration, the magnetic field generated in the core 3 can be strengthened.

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
<< Other Embodiments >>
As described above, the embodiment has been described as an example of the technique disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and can also be applied to an embodiment in which changes, replacements, additions, omissions, and the like are appropriately performed. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated by the said embodiment and it can also be set as a new embodiment. In addition, among the components described in the attached drawings and detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the technology. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。   About the said embodiment, it is good also as following structures.

例えば、プローブ2は、厚さ測定装置100に適用されているが、これに限られるものではない。対象物に渦電流を発生させる必要がある装置であれば、前述のプローブ2を適用することができる。   For example, the probe 2 is applied to the thickness measuring apparatus 100, but is not limited thereto. If it is an apparatus which needs to generate an eddy current in a target object, the above-mentioned probe 2 can be applied.

さらに、プローブ2は、前述の構成に限られない。例えば、プローブ2は、受信コイル42を備えていなくてもよい。その場合、測定対象物9の渦電流を、プローブ2とは物理的に分離された受信コイルで検出してもよい。また、測定対象物9の渦電流は、ホール素子等で検出こともできる。   Furthermore, the probe 2 is not limited to the above-described configuration. For example, the probe 2 may not include the reception coil 42. In that case, the eddy current of the measuring object 9 may be detected by a receiving coil physically separated from the probe 2. Moreover, the eddy current of the measuring object 9 can also be detected by a Hall element or the like.

また、コア3は、第1直線部31、第2直線部32及び連結部33を有する概ねU字状に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、コア3は、第1極P1と第2極P2とを有していればよく、例えば、第1直線部31と第2直線部32とが物理的に分離されていてもよい。ただし、前述のように第1直線部31と第2直線部32とを連結部33によって連結することによって、連結部33がヨークのように作用するので、コア3に形成される磁場が強くなる。   Moreover, although the core 3 is formed in the substantially U shape which has the 1st linear part 31, the 2nd linear part 32, and the connection part 33, it is not restricted to this. For example, the core 3 only needs to have the first pole P1 and the second pole P2, and for example, the first straight part 31 and the second straight part 32 may be physically separated. However, since the connecting portion 33 acts like a yoke by connecting the first straight portion 31 and the second straight portion 32 with the connecting portion 33 as described above, the magnetic field formed in the core 3 becomes stronger. .

また、第1励磁コイル41Aと第2励磁コイル41Bは、電気的に分離された別々の電線で形成されていてもよい。励磁コイル41は、第1直線部31と第2直線部32との2箇所ではなく、1箇所だけに設けられていてもよい。励磁コイル41は、連結部33に巻回されていてもよい。   Further, the first excitation coil 41A and the second excitation coil 41B may be formed of separate electric wires that are electrically separated. The exciting coil 41 may be provided in only one place instead of the two places of the first straight portion 31 and the second straight portion 32. The exciting coil 41 may be wound around the connecting portion 33.

さらに、厚さ測定装置100による厚さ測定は、一例に過ぎない。PECによる厚さ測定方法は、様々であるので、任意の測定手法を採用することができる。   Furthermore, the thickness measurement by the thickness measuring apparatus 100 is only an example. Since there are various methods for measuring the thickness by PEC, any measurement method can be adopted.

また、厚さ測定装置100の構成も一例に過ぎない。センサ装置10と演算装置6は、一体的に構成されていてもよい。また、センサ装置10のプローブ2、励磁部51及び検出部54を別筐体に収容して分離してもよい。また、センサ装置10と演算装置6とが有線で接続されていてもよい。また、1つの演算装置6に対して複数のセンサ装置10が接続されていてもよい。また、演算装置6は、無線又は有線により接続された他の装置に対して、演算した厚さに関するデータを送信するようにしてもよい。   Moreover, the structure of the thickness measuring apparatus 100 is only an example. The sensor device 10 and the arithmetic device 6 may be integrally configured. Further, the probe 2, the excitation unit 51, and the detection unit 54 of the sensor device 10 may be housed in separate housings and separated. Further, the sensor device 10 and the arithmetic device 6 may be connected by wire. A plurality of sensor devices 10 may be connected to one arithmetic device 6. In addition, the calculation device 6 may transmit data regarding the calculated thickness to another device connected wirelessly or by wire.

以上説明したように、ここに開示された技術は、プローブについて有用である。   As described above, the technique disclosed herein is useful for probes.

2 プローブ
3 コア
41A 第1励磁コイル(コイル)
41B 第2励磁コイル(コイル)
9 測定対象物(対象物)
P1 第1極
P2 第2極
2 Probe 3 Core 41A First exciting coil (coil)
41B Second excitation coil (coil)
9 Measurement object (object)
P1 1st pole P2 2nd pole

Claims (5)

対象物に渦電流を発生させるプローブであって、
前記対象物に対向するように配置され且つ互いに反対の磁性に励磁される第1極及び第2極を有し、前記第1極及び前記第2極の一方から出て他方へ入る磁束を対象物に通過させるコアと、
前記コアに巻回され、前記コアを励磁するコイルとを備え、
前記第1極及び前記第2極は、先細な形状をしていることを特徴とするプローブ。
A probe for generating an eddy current in an object,
A first magnetic pole and a second magnetic pole that are arranged so as to face the object and are excited by opposite magnetism, and the magnetic flux that exits from one of the first and second poles and enters the other A core to be passed through,
A coil wound around the core and exciting the core;
The probe characterized in that the first pole and the second pole have a tapered shape.
請求項1に記載のプローブにおいて、
前記第1極の端縁のうち前記第2極寄りの部分、及び、前記第2極の端縁のうち前記第1極寄りの部分は、切り欠かれていることを特徴とするプローブ。
The probe according to claim 1, wherein
2. The probe according to claim 1, wherein a portion near the second pole in the edge of the first pole and a portion near the first pole in the edge of the second pole are cut out.
請求項1又は2に記載のプローブであって、
前記プローブは、対象物の厚さを測定するためのものであることを特徴とするプローブ。
The probe according to claim 1 or 2,
The probe is for measuring the thickness of an object.
請求項1乃至3の何れか1つに記載のプローブにおいて、
前記コアは、パーマロイで形成されていることを特徴とするプローブ。
The probe according to any one of claims 1 to 3,
The probe is characterized in that the core is made of permalloy.
請求項1乃至4の何れか1つに記載のプローブにおいて、
前記コアは、積層板で形成されていることを特徴とするプローブ。

The probe according to any one of claims 1 to 4,
The probe is characterized in that the core is formed of a laminated plate.

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