JP2610424B2 - 渦流探傷装置 - Google Patents

渦流探傷装置

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JP2610424B2 JP62013145A JP1314587A JP2610424B2 JP 2610424 B2 JP2610424 B2 JP 2610424B2 JP 62013145 A JP62013145 A JP 62013145A JP 1314587 A JP1314587 A JP 1314587A JP 2610424 B2 JP2610424 B2 JP 2610424B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自己誘導型の複数個のプローブコイルに発
生する探傷信号が相互に干渉することのないように、高
周波発振器の出力を、所定時間ごとに順次遅延してプロ
ーブコイルへ伝達するようにした渦流探傷装置に関する
ものである。
〔従来の技術〕
棒鋼,鋼管等の鉄鋼製品やそれらの素材であるビレッ
ト等(以下は、管棒素材という)に対する品質保証の重
要性は技術の進歩に伴って年々厳しくなっている。品質
保証の手段として一般的には超音波探傷装置が使用され
ているが、単一の探傷装置では厳しい品質保証レベルが
得られず、2種以上の非破壊検査を適用するいわゆる複
合検査が一般的になっている。具体的には超音波探傷と
漏洩磁束探傷或いは超音波探傷と渦流探傷等が行われて
いる。
しかも、現在にあって、検出を要求される欠陥の大き
さは、深さにおいても、極微にものに移行する傾向があ
り、かなり高精度の検査精度が要求されるようになって
いる。そのため、従来にあっては、複数個のプローブコ
イルを併設し、各プローブコイルからの探傷信号を基
に、欠陥の弁別,性状,存在位置等を検出するようにし
ている。
しかも、管棒素材の探傷を非破壊的に行うこの種渦流
探傷装置により製造ライン上でいわゆるオンライン探傷
を行う場合、探傷設備の機械的な附属設備やその他の周
囲の製造設備の作動に伴って発生する電気的雑音を始め
とする各種の雑音が自動探傷装置に混入して来るので探
傷上の妨害となり、信頼性に優れた探傷が得られないの
で、これらの雑音を除去する技術が開発されている。例
えば、欠陥の信号周波数と雑音の信号周波数とを帯域フ
ィルターで峻別して雑音と欠陥信号とを弁別する方法で
ある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、前記鋼管,棒鋼等の渦流探傷にあっては、
プローブコイルを管棒素材の外周面に対してスパイラル
状の回転軌跡を描くように搬送して探傷している。その
ため、プローブコイルは小型化が要求されると共に、管
棒素材に対して密着配置することが要求されている。
ところが、前述のようにプローブコイルを複数個配置
し、しかも各プローブコイルを密着配置して探傷する場
合は、この種渦流探傷が、各プローブコイルに高周波信
号を励磁させると共に、これによって管棒素材等の被検
材に発生した渦電流をも同じプローブコイルで検出する
いわゆる自己誘導型の装置であり、その基本的な原理は
電磁誘導による欠陥の探傷であるため、各プローブコイ
ルを同一のタイミングで探傷させた場合に、各プローブ
コイルの間で相互に電磁誘導現象を引き起こし、相互干
渉が発生していた。そのため、プローブコイルに発生す
る誘導電流の変化を検出してこれを欠陥信号として取り
出すブリッジ回路のバランス設定が困難となったり、欠
陥信号対雑音信号比(S/N比)が低下したりすることが
あった。
また管棒素材の軸方向へ長い欠陥に対しては、プロー
ブコイル間の相互誘導の影響により、近接したプローブ
コイル間に同時に信号が検出されると、欠陥信号が大き
く拡大され、欠陥の深さ判定にも大きな誤差を生じる等
の極めて有害な現象となる欠点があった。
〔前記問題点を解決するための手段〕
前記問題点を解決するために本発明が採用した手段
は、管棒素材の周囲をスパイラル状に相対移動し、自ら
高周波信号を励磁すると共に、これによって管棒素材に
発生する渦電流の変化を検出することで欠陥の探傷を行
う自己誘導型のプローブコイルを複数個併設して成り、
各プローブコイルに発生する探傷信号を夫々のブリッジ
回路で検出し、その出力信号を検波して増幅した後に帯
域フィルターを介してCRT表示及び疵判定等を行う渦流
探傷装置であって、高周波発振器と前記複数個のプロー
ブコイルの各ブリッジ回路との間及び高周波発振器と前
記各ブリッジ回路の出力用位相検波回路に同時信号を供
給する位相器との間に、欠陥の信号周波数よりも遥かに
短い間隔でもって時分割する回路を接続して成り、前記
時分割回路は、高周波発振器の発振周波数を各プローブ
コイルのプリッジ回路と当該ブリッジ回路の出力用位相
検波回路に同期信号を供給する位相器とへ分割された時
間ごとに順次遅延して伝達するものであることを特徴と
する渦流探傷装置である。
〔作 用〕
第1図乃至第3図の実施例で明らかな如く、欠陥信号
周波数よりも遥かに短い間隔でもって時分割し、この分
割した時間ごとに各プローブコイル1a乃至1xのプリッジ
回路2と、その出力用位相検波回路4及び5へ同期信号
を供給する位相器6とへ順次高周波発振器11の出力を伝
達することにより、各プローブコイル1a乃至1xに発生す
る欠陥信号をも前記分割した時間ごとに検知するように
し、各プローブコイル1a乃至1xに発生する誘起電流によ
り隣位のプローブコイルに拡大された欠陥信号となる誘
起電流が発生しないようにすると共に、ブリッジ回路2
の平衡状態が崩れないようにしている。すなわち、各プ
ローブコイル1a乃至1xの相互干渉を防止するようにして
いる。
〔実施例〕
以下に、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて
説明すると次の通りである。
第1図は、本発明の一実施例に係る渦流探傷装置の全
体を示すブロック図である。同図に示す如く、この実施
例の渦流探傷装置は、複数個のプローブコイル1a乃至1x
を有している。而して、これらのプローブコイル1a乃至
1xは、別個独立した信号処理回路をそれぞれ有してい
る。すなわち、各プローブコイル1a乃至1xに発生する探
傷信号aは、ブリッジ回路2及び増幅器3を経て位相検
波回路4及び5へ送られるようになっている。
ブリッジ回路2は、管棒素材の無疵の部分の探傷にあ
っては平衡状態を保つように設定されている。而して、
欠陥部に至ると管棒素材に発生する渦電流が変化し、更
に該渦電流によりプローブコイル1a乃至1xに発生する誘
起電流の値が変化するのでブリッジ回路2の平衡状態が
崩れ、欠陥信号を含む探傷信号を出力するようになって
いる。前記位相検波回路4及び5へ入力された探傷信号
aは、位相器6により90度位相の異なったX軸信号とY
軸信号として取り出される。そして、X軸信号及びY軸
信号は、帯域フィルター7及び8を通過することによ
り、欠陥信号の周波数に近い周波数のみが取り出されて
疵判定部9へ送られ、疵評価がなされると共に、CRT表
示器10等にX−Y表示(平面ベクトル表示)されるよう
になっている。
而して、本実施例にあっては、高周波発振器11の出力
側を時分割回路12及び増幅器13a乃至13xを介して、各プ
ローブコイル1a乃至1xのブリッジ回路2とその出力用位
相検波回路4,5に同期信号を供給する位相器6とへ接続
している。高周波発振器11は、検査対象となる欠陥の種
類及び管棒素材の種類等によってその発振周波数を変更
することが可能である。
前記時分割回路12は、この実施例では第2図及び第3
図に示す如く、所定時間の1サイクルを例えば四分割
し、スイッチ12a乃至12dを前記四分割した時間内で順次
接点が閉となるように切換動作させている。この四分割
された時間は、対象とする欠陥信号の周波数よりも遥か
に短い間隔である。これは、欠陥信号を忠実に再現する
ためには、欠陥信号周波数の少なくとも10倍以上の短い
時間間隔の方が好ましいことと、各プローブコイルの切
り換えを高速化しないと未探傷域を生じること等の理由
があるからである。
また各プローブコイル1a乃至1xによって形成される磁
界の全てが同一サイクルであると、各プローブコイル1a
乃至1xに発生する誘起電流によって隣位のプローブコイ
ルどうしに電磁誘導作用が発生し、相互に干渉し合う虞
れがあるのでこれを防止するためである。そして、各増
幅器13a乃至13xを順次スイッチ12a乃至12dに繰り返し接
続している。従って、四個離れた隣位のプローブコイル
同士は同一サイクルでの探傷を行うようになっている。
何個ごとのプローブコイルを同一サイクルにするかは、
プローブコイル同士間の間隔や発振周波数及び欠陥信号
の周波数に応じて決定すればよい。
次に上述の如く構成された実施例装置の動作態様を説
明する。
探傷要領は、複数個のプローブコイル1a乃至1xを回転
させ、管棒素材を直線状に搬送して管棒素材の全周囲を
スパイラル状に探傷する。複数個のプローブコイル1a乃
至1dのうち、適宜の数のものが、管棒素材を重複して探
傷することにより確実且つ高精度の探傷を行うことが可
能である。尚、探傷は、プローブコイル1a乃至1dを固定
とし、管棒素材に回転を与えながら直線状に搬送してス
パイラル状に探傷することも勿論可能である。
而して、前述した通り、各プローブコイル1a乃至1xへ
は高周波発振器11からの高周波電圧が時分割回路12を経
ることにより、分割された時間ごとに順次印加されてい
る。このため、各プローブコイル1a乃至1xは、分割され
た時間ごとにそれぞれ磁界を形成する。この磁界による
電磁誘導作用によって管棒素材に渦電流が発生し、管棒
素材に欠陥があるとこの渦電流値が変化する。そして、
この渦電流の変化により、プローブコイル1a乃至1xに誘
起される電流値が変化するので、この各コイル1a乃至1x
に発生する電流値を計測することにより、欠陥を探傷す
ることが可能である。このように、本案装置は、各プロ
ーブコイル1a乃至1xが管棒素材へ自ら高周波信号を励磁
すると共に、管棒素材に発生した渦電流を自ら検出して
欠陥を探傷する自己誘導型の渦流探傷装置である。
ところが、小型化、近接密着配置の要求されているこ
の種、自己誘導型の探傷方法では、プローブコイル1a乃
至1xの相互間で電磁誘導作用が発生し、相互に干渉する
虞れがある。然しながら、本実施例の渦流探傷装置にあ
っては、プローブコイル相互において電磁誘導作用によ
る干渉が起きないように、分割された時間ごとに高周波
電圧を各プローブコイル1a乃至1xへ印加している。その
ため、管棒素材に発生した渦電流により各プローブコイ
ル1a乃至1xに発生する誘起電流も前記分割された時間ご
とに発生することになり、相互のプローブコイル1a乃至
1xが干渉し合うことは皆無である。
このようにして得られた探傷信号aは、増幅器3を経
て位相検波回路4及び5へ送られ、位相器6により90度
位相の異なったX軸信号とY軸信号として取り出され
る。そして、X軸信号及びY軸信号は、帯域フィルター
7及び8を通過することにより、欠陥信号の周波数に近
い周波数のみが取り出されて疵判定部9へ送られ、疵評
価がなされると共に、CRT表示器10等にX−Y表示(平
面ベクトル表示)されるようになっている。
なお、渦流探傷装置には、前記本発明が対象とする自
己誘導型のもの以外に、高周波信号を励磁するコイル
と、管棒素材等の被検材に発生した渦電流を検出するコ
イルとを別々に構成したいわゆる総合誘導型のものがあ
り、この総合誘導型の渦流探傷装置ではプローブコイル
相互間の電磁誘導作用による相互干渉という問題が発生
することはない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明にあっては、時分割回路に
より分割した時間ごとに、複数個併設したプローブコイ
ルのブリッジ回路と、その出力用位相検波回路に同期信
号を供給する位相器とへ順次高周波電圧を印加してお
り、各プローブコイル間において電磁誘導による相互干
渉がない。このため、従来の渦流探傷に発生していたブ
リッジ回路のバランス設定が困難となったり、欠陥信号
対雑音信号比(S/N比)が低下したり、近接プローブコ
イルの欠陥信号の誘導による拡大された欠陥信号が発生
したりすることを解消することが可能であり、正確且つ
確実な探傷が可能である。要するに、本発明の渦流探傷
装置にあっては、高精度の渦流探傷を行うことが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る渦流探傷装置の全体ブ
ロック図、第2図は同装置の時分割回路の実施例を示す
図面、第3図は同回路のタイムチャート図である。 1a乃至1x……プローブコイル a……探傷信号、2……ブリッジ回路 3……増幅器、7,8……帯域フィルター 11……高周波発振器、12……時分割回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−202353(JP,A) 特開 昭61−112959(JP,A) 特開 昭58−34357(JP,A) 特開 昭62−6162(JP,A) 実開 昭57−182163(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】管棒素材の周囲をスパイラル状に相対移動
    し、自ら高周波信号を励磁すると共に、これによって管
    棒素材に発生する渦電流の変化を検出することで欠陥の
    探傷を行う自己誘導型のプローブコイルを複数個併設し
    て成り、各プローブコイルに発生する探傷信号を夫々の
    ブリッジ回路で検出し、その出力信号を検波して増幅し
    た後に帯域フィルターを介してCRT表示及び疵判定等を
    行う渦流探傷装置であって、高周波発振器と前記複数個
    のプローブコイルの各ブリッジ回路との間及び高周波発
    振器と前記各ブリッジ回路の出力用位相検波回路に同時
    信号を供給する位相器との間に、欠陥の信号周波数より
    も遥かに短い間隔でもって時分割する回路を接続して成
    り、前記時分割回路は、高周波発振器の発振周波数を各
    プローブコイルのプリッジ回路と当該ブリッジ回路の出
    力用位相検波回路に同期信号を供給する位相器とへ分割
    された時間ごとに順次遅延して伝達するものであること
    を特徴とする渦流探傷装置。
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