JP2976726B2 - 電磁超音波探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁超音波探傷装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の探傷を行うために板波を送受する
電磁超音波探触子（ＥＭＡＴ）としてはローレンツ型板
波ＥＭＡＴ及び磁歪型板波ＥＭＡＴがある。図６(a)
は、ローレンツ型板波ＥＭＡＴを示す斜視図である。図
中11は、棒状の磁石であり、上部がＳ（Ｎ）極、下部が
Ｎ（Ｓ）極である。そしてこの磁石11の下側の磁極は、
被探傷物である鋼板（図示せず）と対向させてあり、こ
の磁極と鋼板との間には、図６(b) に示す如く信号線13
を有するプローブコイル12が設置されている。このロー
レンツ型板波ＥＭＡＴは磁界と電流とによって発生する
ローレンツ力によって超音波（板波）を発生させ、超音
波の振動と磁界によっておきる電磁誘導現象によって発
生する電流を検出して超音波の送受を行うものである。

【０００３】図７はローレンツ型板波ＥＭＡＴにおいて
磁性材と非磁性材とを探傷した場合の受信エコーを示す
グラフであり、図７(a) は磁性材の場合を示し、図７
(b) は非磁性材の場合を示す。図７より明らかな如くロ
ーレンツ型板波ＥＭＡＴでは非磁性材に比べて磁性材に
対する感度は僅かに低い。図８はローレンツ型板波ＥＭ
ＡＴにおいて磁性材と非磁性材とを探傷した場合の測定
値を示すグラフである。図８より明らかな如くローレン
ツ型板波ＥＭＡＴでは非磁性材に比べて磁性材に対する
測定値が僅かに不安定である。

【０００４】図９は、磁歪型板波ＥＭＡＴを示す斜視図
である。図中14は、コの字形の両端部に磁極（Ｎ極，Ｓ
極）を有する磁石であり、この磁石14の両磁極は被探傷
物である鋼板（図示せず）と対向させてあり、この磁極
と鋼板との間には、図６(b)に示すものと同様なプロー
ブコイル15が設置されている。この磁歪型板波ＥＭＡＴ
は磁界によって鋼板が伸び縮みする現象を利用して超音
波を送受するものであり、被探傷物にバイアス磁界を与
え磁界変化によって最も伸び縮みが起き易いようにプロ
ーブコイルを配置している。

【０００５】図10は磁歪型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材
と非磁性材とを探傷した場合の受信エコーを示すグラフ
であり、図10(a) は磁性材の場合を示し、図10(b) は非
磁性材の場合を示す。図10より明らかな如く磁歪型板波
ＥＭＡＴでは非磁性材の場合の受信エコーには何も現れ
ない。図11は磁歪型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材と非磁
性材とを探傷した場合の測定値を示すグラフである。図
11より明らかな如く磁歪型板波ＥＭＡＴでは非磁性材の
場合測定値が非常に不安定である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようにローレンツ
型板波ＥＭＡＴは、磁性材，非磁性材の両材質に適用が
可能であるが、感度の面では磁性材にあまり適さない。
また磁歪型板波ＥＭＡＴは、磁性材には適するが非磁性
材には適さない。そこでステンレス鋼板製造ラインのよ
うな磁性材（フェライト系）と非磁性材（オーステナイ
ト系）とが流れるライン、又は熱延ラインのような一般
鋼とステンレス鋼とが流れるラインにおける探傷は２種
のＥＭＡＴを使用する必要があった。そこで図12に示す
如く、コの字形をなす磁石14の両端の磁極間に、これら
の下部を含めてプローブコイル16を配設したもの（以下
改良型磁歪型板波ＥＭＡＴという）が考えられる。この
改良型磁歪型板波ＥＭＡＴでは、磁極の下に位置するコ
イル部分（ａ部分）ではローレンツ力による板波が発生
し、磁極間に位置するコイル部分（ｂ部分）では磁歪に
よる板波が発生して磁性材，非磁性材の両材質に対応す
ることが可能となるが、夫々の板波の振動の位相が異な
るため両者で打ち消し合い有効に働かない。本発明は、
かかる事情に鑑みてなされたものであり、１個の電磁超
音波探触子により磁性材及び非磁性材の両材質に対応す
ることができる電磁超音波探傷装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電磁超音波
探傷装置は、被探傷物表面に磁界を発生させ、該磁界中
に配置されたプローブコイルに通電を行い、超音波を発
生させて探傷を行う電磁超音波探傷装置において、コの
字形の両端部の磁極を前記被探傷物表面に対向させて配
してあり、該被探傷物表面に対して平行な磁界を発生さ
せる第１の電磁石と、該第１の電磁石の磁極間に、一方
の磁極を前記被探傷物表面に対向させて配してあり、該
被探傷物表面に対して垂直な磁界を発生させる第２の電
磁石と、該第２の電磁石と前記被探傷物表面との間に、
前記第１の電磁石の両端部の磁極間に渡して配されたプ
ローブコイルと、前記第１，第２の電磁石の励磁を独立
に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、被探傷物表面に対して平行
な磁界を発生させるコの字形をなす第１の電磁石と、被
探傷物表面に対して垂直な磁界を発生させる第２の電磁
石とを、第１の電磁石の両端の磁極間に第２の電磁石の
一方の磁極が位置し、これらが被探傷物表面に対向する
ように配し、更に、第２の電磁石と被探傷物表面との間
に、第１の電磁石の両磁極間に渡してプローブコイルを
配して構成された単一のＥＭＡＴを用い、被探傷物が磁
性材である場合は、第１の電磁石を励磁して被探傷物表
面に対して平行な磁界を発生させて磁歪力により発生す
る板波を用いた探傷を、被探傷物が非磁性材である場合
は、第２の電磁石を励磁して被探傷物表面に対して垂直
な磁界を発生させてローレンツ力により発生する板波を
用いた探傷を、相互間の干渉を伴うことなく実施する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は電磁超音波探傷装置の電磁
超音波探触子を示す正面図である。図中１はコの字形の
両端部に磁極（Ｎ極，Ｓ極）を備える電磁石（第１の電
磁石）であり、両脚部の上部に励磁コイル1a，1aを巻回
し、これらへの通電により形成される前記両磁極を、図
中に２点鎖線により示す被探傷物表面Ｓに対向させて配
してある。この電磁石１の磁極間には、正面視凸状を呈
する電磁石（第２の電磁石）２が、電磁石１の両脚部間
に架設された非磁性材1bにより凸状の上部を支え、また
凸状の段部に巻回された励磁コイル2aへの通電により両
端に形成される一方の磁極（Ｎ極）を、電磁石１の両磁
極間にて前記被探傷物表面Ｘに対向させて配してある。
そして、電磁石２の磁極と被探傷物表面Ｘとの間には、
電磁石１の両磁極間に渡してプローブコイル３が配置さ
れている。

【００１０】以上の如き構成の電磁超音波探触子におい
ては、励磁コイル1a，1aに通電を行った場合、電磁石１
により被探傷物表面Ｘに対して平行な磁界が形成され、
被探傷物表面Ｘに磁歪力により板波が発生する一方、励
磁コイル2aに通電を行った場合、電磁石２により被探傷
物表面Ｘに対して垂直な磁界が形成され、被探傷物表面
Ｘにローレンツ力により板波が発生する。

【００１１】図２は、図１に示す電磁超音波探触子を用
いた電磁超音波探傷装置の構成を示すブロック図であ
る。電磁石１，２は、同期回路４が出力する同期信号に
同期して電流を発生する直流励磁電源５からスイッチ８
を介して電流が与えられる。このスイッチ８は、被探傷
物が磁性材である場合は電磁石１を選択させ、また非磁
性材である場合は電磁石２を選択させる切替制御信号が
ＣＰＵ９から与えられる。また前記同期信号は信号処理
装置６及びパルサ７へも与えられるようになしてあり、
パルサ７はこの同期信号を受けるとプローブコイル３を
励磁するためにプローブコイル３へパルス電流を与え
る。そしてプローブコイル３から得られる受信信号はレ
シーバ10へ与えられ、さらにレシーバ10はこの信号を信
号処理装置６へ出力する。信号処理装置６は前記同期信
号に同期するタイミングでレシーバ10の出力を読み込
む。

【００１２】まず磁性材を探傷する場合、ＣＰＵ９から
の切替制御信号によりスイッチ８に電磁石１を選択させ
ておき、同期回路４が出力する同期信号に同期して電流
を発生する直流励磁電源５からスイッチ８を介して電流
を与え、電磁石１を励磁する。そしてパルサ７から前記
同期信号に同期したパルス電流をプローブコイル３へ与
える。そうするとこの電磁石１による水平（平行）磁界
とパルス電流とによる磁歪力により板波（超音波）が発
生し、この板波の振動数をプローブコイル３により受信
する。

【００１３】また非磁性材を探傷する場合、ＣＰＵ９か
らの切替制御信号によりスイッチ８に電磁石２を選択さ
せておき、同期回路４が出力する同期信号に同期して電
流を発生する直流励磁電源５からスイッチ８を介して電
流を与え、電磁石２を励磁する。そしてパルサ７から前
記同期信号に同期したパルス電流をプローブコイル３へ
与える。そうするとこの電磁石２による垂直磁界とパル
ス電流とによるローレンツ力により板波が発生し、この
板波の振動と磁界によっておきる電磁誘導現象によって
発生する電流をプローブコイル３により受信する。そし
てプローブコイル３からの受信信号が信号処理装置６へ
与えられると、信号処理装置６では測定値を演算し、そ
の演算結果を図示しない所定の装置へ出力して表示させ
る。

【００１４】図３は従来装置と本発明装置とにおける磁
性材及び非磁性材に対する受信強度を示すグラフであ
り、●は磁性材を示し、○は非磁性材を示す。Ａはロー
レンツ型板波ＥＭＡＴ，Ｂは磁歪型板波ＥＭＡＴ，Ｃは
前述の改良型磁歪型板波ＥＭＡＴ，Ｄは本発明装置を夫
々示す。図３より明らかな如く本発明装置は磁性材に対
しては磁歪型板波ＥＭＡＴと同等の受信強度が得られ、
非磁性材に対してはローレンツ型板波ＥＭＡＴと同等の
受信強度が得られている。

【００１５】図４は本発明装置において磁性材と非磁性
材とを探傷した場合の受信エコーを示すグラフであり、
図４(a) は磁性材の場合を示し、図４(b) は非磁性材の
場合を示す。図４より明らかな如く本発明装置ではいず
れの材質においても感度は良好である。図５は本発明装
置において磁性材と非磁性材とを探傷した場合の測定値
を示すグラフである。図５より明らかな如く本発明装置
ではいずれの材質においても測定値が安定していること
がわかる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明に係る電磁超音波探
傷装置では、コの字形をなす第１の電磁石の両端の磁極
間に第２の電磁石を配し、第１の電磁石の両磁極と第２
の電磁石の一方の磁極とを被探傷物表面に対向させ、第
２の電磁石と被探傷物表面との間に第１の電磁石の両磁
極間に渡してプローブコイルを配してなる単一のＥＭＡ
Ｔを用い、第１，第２の電磁石の励磁を独立に制御する
構成としたから、被探傷物が磁性材である場合は、第１
の電磁石を励磁して被探傷物表面に対して平行な磁界を
発生させて磁歪力により発生する板波を用いた探傷を、
被探傷物が非磁性材である場合は、第２の電磁石を励磁
して被探傷物表面に対して垂直な磁界を発生させてロー
レンツ力により発生する板波を用いた探傷を、相互間の
干渉を伴うことなく高精度に実施することができ、被探
傷物の材質の如何に拘わらず電磁超音波探傷を行なわせ
ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁超音波探傷装置の電磁超音波
探触子を示す斜視図である。

【図２】図１に示す電磁超音波探触子を用いた電磁超音
波探傷装置の構成を示すブロック図である。

【図３】従来装置と本発明装置とにおける磁性材に対す
る受信強度を示すグラフである。

【図４】本発明装置において磁性材と非磁性材とを探傷
した場合の受信エコーを示すグラフである。

【図５】本発明装置において磁性材と非磁性材とを探傷
した場合の測定値を示すグラフである。

【図６】ローレンツ型板波ＥＭＡＴを示す斜視図であ
る。

【図７】ローレンツ型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材と非
磁性材とを探傷した場合の受信エコーを示すグラフであ
る。

【図８】ローレンツ型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材と非
磁性材とを探傷した場合の測定値を示すグラフである。

【図９】磁歪型ＥＭＡＴを示す斜視図である。

【図１０】磁歪型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材と非磁性
材とを探傷した場合の受信エコーを示すグラフである。

【図１１】磁歪型板波ＥＭＡＴにおいて磁性材と非磁性
材とを探傷した場合の測定値を示すグラフである。

【図１２】改良型磁歪型板波ＥＭＡＴを示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１，２ 電磁石 1a, 2a 励磁コイル ３ プローブコイル ４ 同期回路 ５ 直流励磁電源 ６ 信号処理装置 ７ パルサ ８ 切替スイッチ ９ ＣＰＵ 10 レシーバ 11 非磁性材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被探傷物表面に磁界を発生させ、該磁界
   中に配置されたプローブコイルに通電を行い、超音波を
   発生させて探傷を行う電磁超音波探傷装置において、コの字形の両端部の磁極を前記被探傷物表面に対向させ
   て配してあり、該 被探傷物表面に対して平行な磁界を発
   生させる第１の電磁石と、該第１の電磁石の磁極間に、一方の磁極を前記被探傷物
   表面に対向させて配してあり、該 被探傷物表面に対して
   垂直な磁界を発生させる第２の電磁石と、 該第２の電磁石と前記被探傷物表面との間に、前記第１
   の電磁石の両端部の磁極間に渡して配されたプローブコ
   イルと、 前記第１，第２の電磁石の励磁を 独立に制御する制御手
   段とを備えることを特徴とする電磁超音波探傷装置。