JP3406649B2 - 多元コイルユニットから成る腕輪状筒を含む、差動送受信方式渦電流探針 - Google Patents
多元コイルユニットから成る腕輪状筒を含む、差動送受信方式渦電流探針Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9013—Arrangements for scanning
- G01N27/902—Arrangements for scanning by moving the sensors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導電性材料で構成された
管の非破壊検査に係わる。特に、本発明は送信および受
信用平型コイルで構成された多元コイルから成る腕輪状
筒を有する渦電流探針に関する。
管の非破壊検査に係わる。特に、本発明は送信および受
信用平型コイルで構成された多元コイルから成る腕輪状
筒を有する渦電流探針に関する。
【０００２】
【従来の技術】渦電流検査は管内の欠陥または割れ目を
検出するための非破壊検査技術であり、これは検査対象
素材内に電流を誘導しこれらの電流と対象素材との間の
干渉を観察することに基づいている。この技術は電流が
流れる送信コイルを用いて電磁誘導電流（渦電流）が検
査試料の中に発生するように誘導することを含む。渦電
流の流れは欠陥または変形のある領域で歪められる。こ
の様な誘導電流は次に近くの受信コイル内に電流を誘導
し、これが次に管内に欠陥が存在することの判定に使用
される。この技術は電磁誘導過程であるため、試料と直
接の電気的接触の必要はない。しかしながら検査される
試料物質は電気的導体でなければならない。
検出するための非破壊検査技術であり、これは検査対象
素材内に電流を誘導しこれらの電流と対象素材との間の
干渉を観察することに基づいている。この技術は電流が
流れる送信コイルを用いて電磁誘導電流（渦電流）が検
査試料の中に発生するように誘導することを含む。渦電
流の流れは欠陥または変形のある領域で歪められる。こ
の様な誘導電流は次に近くの受信コイル内に電流を誘導
し、これが次に管内に欠陥が存在することの判定に使用
される。この技術は電磁誘導過程であるため、試料と直
接の電気的接触の必要はない。しかしながら検査される
試料物質は電気的導体でなければならない。
【０００３】欠陥を検査する際には、欠陥が渦電流の流
れに垂直なときに最大の応答が得られる。渦電流が欠陥
に対して平行に流れると、渦電流の歪みは小さくなり、
得られる応答は最少となる。従ってその様な欠陥を検出
することは困難である。従来型の内部円周探針（すなわ
ちボビン探針）はコイルに平行な、従って円周方向の渦
電流を誘導する。従って、この様な渦電流路に平行な円
周方向の欠陥は検出されない。従って探針のコイルに対
する欠陥の向きは欠陥に対する探針の感度の強度に影響
を与える。
れに垂直なときに最大の応答が得られる。渦電流が欠陥
に対して平行に流れると、渦電流の歪みは小さくなり、
得られる応答は最少となる。従ってその様な欠陥を検出
することは困難である。従来型の内部円周探針（すなわ
ちボビン探針）はコイルに平行な、従って円周方向の渦
電流を誘導する。従って、この様な渦電流路に平行な円
周方向の欠陥は検出されない。従って探針のコイルに対
する欠陥の向きは欠陥に対する探針の感度の強度に影響
を与える。
【０００４】円周方向のひび割れの検出は渦電流検査で
の最も難しい問題のひとつである。従来方式の渦電流技
術では円周方向のひび割れに対する感度は低く、ひび割
れの深さを確実に判定するためには使用できない。認識
されている問題として、円周方向ひび割れ、腐食摩耗、
浅い内部欠陥等の確実な検出および大きさの判定を更に
困難にしているのは、これらがしばしば欠陥が生じ易い
傾向にある領域、例えば管座または支持板の下および薄
い管の遷移領域で発生するという事実である。この様な
場合、検査中の管を取り巻く構造的な性質は出力信号内
に著しい偏向をもたらすので、欠陥の検出を不可能とま
では言わなくても非常に難しくする。更に円周方向のひ
び割れは通常欠陥が生じ易い領域、例えば支持板または
Ｕ字管継手付近で発生し、ここでは管はしばしば変形さ
れているので、検査を困難としている。世界中の施設で
蒸気発生管内の円周方向ひび割れを経験している。これ
は検査上の重要な問題である。
の最も難しい問題のひとつである。従来方式の渦電流技
術では円周方向のひび割れに対する感度は低く、ひび割
れの深さを確実に判定するためには使用できない。認識
されている問題として、円周方向ひび割れ、腐食摩耗、
浅い内部欠陥等の確実な検出および大きさの判定を更に
困難にしているのは、これらがしばしば欠陥が生じ易い
傾向にある領域、例えば管座または支持板の下および薄
い管の遷移領域で発生するという事実である。この様な
場合、検査中の管を取り巻く構造的な性質は出力信号内
に著しい偏向をもたらすので、欠陥の検出を不可能とま
では言わなくても非常に難しくする。更に円周方向のひ
び割れは通常欠陥が生じ易い領域、例えば支持板または
Ｕ字管継手付近で発生し、ここでは管はしばしば変形さ
れているので、検査を困難としている。世界中の施設で
蒸気発生管内の円周方向ひび割れを経験している。これ
は検査上の重要な問題である。
【０００５】円筒状または管状部品の検査用に種々の探
針が提案されている。この種の探針が例えば下記の合衆
国特許に記述されている： ３，９５２，３１５（１９７６年４月２０日；シーコそ
の他） ４，８０８，９２４（１９８９年２月２８日；シーコそ
の他） ４，８０８，９２７（１９８９年２月２８日；シーコそ
の他） これらの従来特許の明細書はここでも参照されている。
針が提案されている。この種の探針が例えば下記の合衆
国特許に記述されている： ３，９５２，３１５（１９７６年４月２０日；シーコそ
の他） ４，８０８，９２４（１９８９年２月２８日；シーコそ
の他） ４，８０８，９２７（１９８９年２月２８日；シーコそ
の他） これらの従来特許の明細書はここでも参照されている。
【０００６】合衆国特許第４，８０８，９２７号に開示
されている探針は、平型受信コイルを備えたボビン型送
信コイルを含む。従って探針で発生された渦電流は円周
方向に流れるのでこの種の探針は円周方向の欠陥を検出
できない。
されている探針は、平型受信コイルを備えたボビン型送
信コイルを含む。従って探針で発生された渦電流は円周
方向に流れるのでこの種の探針は円周方向の欠陥を検出
できない。
【０００７】合衆国特許第４，８０８，９２４号に開示
されている探針は、管内の円周方向のひび割れを含む局
所的欠陥を検出するための複数の平型送信および受信コ
イルの腕輪状筒を使用している。この探針は支持板の下
にある欠陥を含むどの様な欠陥をも検出するが、これは
探針コイルの向きによって得られる”円周補償”の結果
である。言葉を変えれば、同心円的変化または緩やかな
円周方向の変動は出力の中に見えない様に（または補
償）されている。更にコイルの腕輪状筒は、管表面の１
００％をカバーするように管の中心軸の周りに回転され
る。加えて、’９２４探針のコイルは第一義的に絶対出
力信号を出力するように考慮されている。しかしながら
この様な探針の絶対出力は、管の変形を含む領域または
沈積物（例えば銅）が存在するような場合の、種々の方
向の小さなひび割れを検出することを難しくしている。
更に、この様な困難さのいくつかは、ひとつの送信コイ
ルと異なる距離に存在するいくつかの受信コイルとの間
の干渉の結果であることが判ってきている。この発見の
結果、受信コイルの出力信号の強度並びに位相はこの様
なコイルと送信コイルとの間の距離の二乗の関数である
ことが判明した。従って、もしも受信コイル内の電流が
異なる距離にある種々の送信コイルによって発生される
のであれば、その結果生じる出力を正確に分析すること
は出来ない。加えて、探針の補償設計は出力の分析を困
難にしている。更に、この特許に記述されている探針は
円周方向のひび割れの１００％をカバーしているが、軸
方向のひび割れは５０％しかカバーしていない。
されている探針は、管内の円周方向のひび割れを含む局
所的欠陥を検出するための複数の平型送信および受信コ
イルの腕輪状筒を使用している。この探針は支持板の下
にある欠陥を含むどの様な欠陥をも検出するが、これは
探針コイルの向きによって得られる”円周補償”の結果
である。言葉を変えれば、同心円的変化または緩やかな
円周方向の変動は出力の中に見えない様に（または補
償）されている。更にコイルの腕輪状筒は、管表面の１
００％をカバーするように管の中心軸の周りに回転され
る。加えて、’９２４探針のコイルは第一義的に絶対出
力信号を出力するように考慮されている。しかしながら
この様な探針の絶対出力は、管の変形を含む領域または
沈積物（例えば銅）が存在するような場合の、種々の方
向の小さなひび割れを検出することを難しくしている。
更に、この様な困難さのいくつかは、ひとつの送信コイ
ルと異なる距離に存在するいくつかの受信コイルとの間
の干渉の結果であることが判ってきている。この発見の
結果、受信コイルの出力信号の強度並びに位相はこの様
なコイルと送信コイルとの間の距離の二乗の関数である
ことが判明した。従って、もしも受信コイル内の電流が
異なる距離にある種々の送信コイルによって発生される
のであれば、その結果生じる出力を正確に分析すること
は出来ない。加えて、探針の補償設計は出力の分析を困
難にしている。更に、この特許に記述されている探針は
円周方向のひび割れの１００％をカバーしているが、軸
方向のひび割れは５０％しかカバーしていない。
【０００８】
【発明の目的と要約】本発明は、従来知られている同様
の探針に関連する欠点を解決する渦電流探針を提供す
る。
の探針に関連する欠点を解決する渦電流探針を提供す
る。
【０００９】特に、本発明は導電性材料で作られた検査
試料内の欠陥を検出するための渦電流探針を提供し、こ
れは、第一コイルおよび第一コイルから等しい距離にあ
り、互いに反対方向の電磁極性を有する二つの同等の第
二コイルとを有する多元コイルユニットと、第一コイル
または第二コイルの一方に結合され、試料中に渦電流を
発生するように、結合されているコイルを励起する送信
励起手段と、第一コイルまたは第二コイルの他方に結合
され、その結合されたコイルに発生した電流を検出して
渦電流内の歪を検出し、試料中に欠陥が存在することを
表す出力を発生する受信検出手段と、で構成されてい
る。
試料内の欠陥を検出するための渦電流探針を提供し、こ
れは、第一コイルおよび第一コイルから等しい距離にあ
り、互いに反対方向の電磁極性を有する二つの同等の第
二コイルとを有する多元コイルユニットと、第一コイル
または第二コイルの一方に結合され、試料中に渦電流を
発生するように、結合されているコイルを励起する送信
励起手段と、第一コイルまたは第二コイルの他方に結合
され、その結合されたコイルに発生した電流を検出して
渦電流内の歪を検出し、試料中に欠陥が存在することを
表す出力を発生する受信検出手段と、で構成されてい
る。
【００１０】更に、本発明は中心軸を有し導電性材料で
作られた管内の欠陥を検出する渦電流探針を提供し、こ
れは、第一コイルおよび第一コイルから等距離に配置さ
れ、互いに反対方向の電磁極性を有する二つの同等の第
二コイルとを含む多元コイルユニットから成る腕輪状筒
とであって、管の中心軸に垂直な平面内に配置されてい
る前記腕輪状筒と、第一コイルまたは第二コイルの一方
に結合され、管内に渦電流を発生するように、結合され
ているコイルを励起する送信励起装置と、残りの第一コ
イルまたは第二コイルのいずれかに結合され、その結合
されたコイルに発生する電流を検出し、管内に欠陥が存
在することを表す出力を発生する受信検出手段と、で構
成されている。
作られた管内の欠陥を検出する渦電流探針を提供し、こ
れは、第一コイルおよび第一コイルから等距離に配置さ
れ、互いに反対方向の電磁極性を有する二つの同等の第
二コイルとを含む多元コイルユニットから成る腕輪状筒
とであって、管の中心軸に垂直な平面内に配置されてい
る前記腕輪状筒と、第一コイルまたは第二コイルの一方
に結合され、管内に渦電流を発生するように、結合され
ているコイルを励起する送信励起装置と、残りの第一コ
イルまたは第二コイルのいずれかに結合され、その結合
されたコイルに発生する電流を検出し、管内に欠陥が存
在することを表す出力を発生する受信検出手段と、で構
成されている。
【００１１】本発明はまた多元コイルユニットから成る
複数の腕輪状筒を有する探針をも提供する。
複数の腕輪状筒を有する探針をも提供する。
【００１２】本発明のこれらの特徴およびその他の特徴
は、添付図を参照した以下の説明から更に明かとなろ
う。
は、添付図を参照した以下の説明から更に明かとなろ
う。
【００１３】
【実施例】先に記述したように、渦電流探針のコイル
は、欠陥が検出されるように、これらの欠陥に対してあ
る角度を持って電流を発生しなければならない。図１は
探針の結果信号と欠陥１０の向きとの間の関係を示す。
見て判るように、欠陥が送信コイルＴで発生される渦電
流の流れ１２に平行（すなわちΘが９０゜に等しい）の
時、探針は事実上欠陥に対して盲目となる。
は、欠陥が検出されるように、これらの欠陥に対してあ
る角度を持って電流を発生しなければならない。図１は
探針の結果信号と欠陥１０の向きとの間の関係を示す。
見て判るように、欠陥が送信コイルＴで発生される渦電
流の流れ１２に平行（すなわちΘが９０゜に等しい）の
時、探針は事実上欠陥に対して盲目となる。
【００１４】図２ａおよび図２ｂは合衆国特許第４，８
０８，９２４号（シーコ、その他）に開示されている既
知の探針構造を示す。’９２４探針のこの実施例は、平
型送信（Ｔ）および受信（Ｒ）コイルの腕輪状筒１４で
構成されている。先に説明したように、この探針の設計
のひとつの欠点は、この探針が第一義的に絶対信号を供
給するという事実に存在する。もしもコイルで構成され
た腕輪状筒が、差動出力を得る目的で互いにより近く集
められると、受信コイルは異なる距離（例えばｄ１およ
びｄ２）に離れている近接する送信コイルで発生された
渦電流の影響を受けるであろう。この配置は結果として
発生する出力内に歪を生じ、従って検査工程を困難にす
る。この図、および以下の図に於て、＋および−の符号
はコイルの極性を示している。
０８，９２４号（シーコ、その他）に開示されている既
知の探針構造を示す。’９２４探針のこの実施例は、平
型送信（Ｔ）および受信（Ｒ）コイルの腕輪状筒１４で
構成されている。先に説明したように、この探針の設計
のひとつの欠点は、この探針が第一義的に絶対信号を供
給するという事実に存在する。もしもコイルで構成され
た腕輪状筒が、差動出力を得る目的で互いにより近く集
められると、受信コイルは異なる距離（例えばｄ１およ
びｄ２）に離れている近接する送信コイルで発生された
渦電流の影響を受けるであろう。この配置は結果として
発生する出力内に歪を生じ、従って検査工程を困難にす
る。この図、および以下の図に於て、＋および−の符号
はコイルの極性を示している。
【００１５】図３は本発明を示す。見て判るように、本
発明に基づく探針は多元コイルユニット１８を含み、そ
の各々はひとつの送信コイルＴと一対の受信コイルＲと
で構成されている。ひとつの送信コイルに対して互いに
反対極性の一対の受信コイルを用意することに依って、
差動出力を得ることが可能である。この様な差動出力を
実現するために、探針の移動方向は受信コイルの中心を
結ぶ軸に平行でなければならない。更に、受信コイルは
送信コイルから等距離に配置されておりしかも、中心軸
１６から等しい角度γだけ離されていて、これに依って
各々の受信コイルは極性は反対だが等しい出力を発生す
ることができる。これとは反対に相反法則により、別の
実施例では、探針はひとつの受信コイルと一対の送信コ
イルとを有する多元コイルユニットを含む。
発明に基づく探針は多元コイルユニット１８を含み、そ
の各々はひとつの送信コイルＴと一対の受信コイルＲと
で構成されている。ひとつの送信コイルに対して互いに
反対極性の一対の受信コイルを用意することに依って、
差動出力を得ることが可能である。この様な差動出力を
実現するために、探針の移動方向は受信コイルの中心を
結ぶ軸に平行でなければならない。更に、受信コイルは
送信コイルから等距離に配置されておりしかも、中心軸
１６から等しい角度γだけ離されていて、これに依って
各々の受信コイルは極性は反対だが等しい出力を発生す
ることができる。これとは反対に相反法則により、別の
実施例では、探針はひとつの受信コイルと一対の送信コ
イルとを有する多元コイルユニットを含む。
【００１６】送信コイルと受信コイルのこの配置は、変
形（不純物の沈積を含む）に対する探針の感度を減少さ
せるので、欠陥に対する出力を更にはっきりとしたもの
とする。また、探針の差動的性質により、不純物の大き
な沈積物は本質的に検出されないで残るが、小さな局所
的な欠陥は比較的大きな導電性または強磁性沈積物の領
域内で容易に検出することが出来る。
形（不純物の沈積を含む）に対する探針の感度を減少さ
せるので、欠陥に対する出力を更にはっきりとしたもの
とする。また、探針の差動的性質により、不純物の大き
な沈積物は本質的に検出されないで残るが、小さな局所
的な欠陥は比較的大きな導電性または強磁性沈積物の領
域内で容易に検出することが出来る。
【００１７】図４（ａ）は本発明に基づく探針を示し、
多元コイルユニットから成る腕輪状筒２０を含む。図示
された実施例では、腕輪状筒は二つの多元コイルユニッ
トで構成され、その各々はひとつの送信機と二つの受信
機を有する。図４（ｂ）は図４（ａ）に示されるコイル
の腕輪状筒の電気的接続を示す。図に示されるように、
送信コイルＴは交流電源２２に接続され、受信コイルＲ
１およびＲ２は電圧測定計器２４に接続され、この測定
計器は送信コイルで誘導され、受信コイル内に発生する
電圧を測定する。見て判るようにそれぞれ反対極性の各
々の受信コイルの対は、直列に配置されておりこれによ
って差動出力が発生する。
多元コイルユニットから成る腕輪状筒２０を含む。図示
された実施例では、腕輪状筒は二つの多元コイルユニッ
トで構成され、その各々はひとつの送信機と二つの受信
機を有する。図４（ｂ）は図４（ａ）に示されるコイル
の腕輪状筒の電気的接続を示す。図に示されるように、
送信コイルＴは交流電源２２に接続され、受信コイルＲ
１およびＲ２は電圧測定計器２４に接続され、この測定
計器は送信コイルで誘導され、受信コイル内に発生する
電圧を測定する。見て判るようにそれぞれ反対極性の各
々の受信コイルの対は、直列に配置されておりこれによ
って差動出力が発生する。
【００１８】先に述べたように、＋および−の符号はコ
イルの極性を示す。コイルの極性はコイル巻線の向きま
たはコイル内の電気的接続によって選択できる。従っ
て、それぞれのコイルを互いに反対方向に巻き付けると
いう構造の代わりに、電気的接続を変えて直列接続とい
う性質はそのままに、同一の結果を作ることができる。
これもまた注意して於くべき事は、相反法則に基づき、
仮に交流電源が受信コイルに接続され、また電圧測定計
器が送信コイルに接続される（計器の入力インピーダン
スの整合が取られているものとして）としても、探針は
同様に機能するということである。
イルの極性を示す。コイルの極性はコイル巻線の向きま
たはコイル内の電気的接続によって選択できる。従っ
て、それぞれのコイルを互いに反対方向に巻き付けると
いう構造の代わりに、電気的接続を変えて直列接続とい
う性質はそのままに、同一の結果を作ることができる。
これもまた注意して於くべき事は、相反法則に基づき、
仮に交流電源が受信コイルに接続され、また電圧測定計
器が送信コイルに接続される（計器の入力インピーダン
スの整合が取られているものとして）としても、探針は
同様に機能するということである。
【００１９】図４（ｃ）は探針上に図４（ａ）に示すコ
イルの腕輪状筒が配置される様子を示す。探針２６は格
納容器２８を含み、その周りにコイルＴおよびＲが装着
されている。図示された実施例では、探針は二つの送信
コイルおよび二対の受信コイル（すなわち二つの多元コ
イルユニット）を有する腕輪状筒を含む。図示されるよ
うに、これらのコイルは互いに直角になるように探針に
配置されている。
イルの腕輪状筒が配置される様子を示す。探針２６は格
納容器２８を含み、その周りにコイルＴおよびＲが装着
されている。図示された実施例では、探針は二つの送信
コイルおよび二対の受信コイル（すなわち二つの多元コ
イルユニット）を有する腕輪状筒を含む。図示されるよ
うに、これらのコイルは互いに直角になるように探針に
配置されている。
【００２０】図５に示すように、探針２１は検査される
管２３の中を移動できるように適合化されている。この
様な移動は通常は管の中心軸に沿った方向である。先に
述べたように探針の受信コイルはそれらのコイルの中心
を結ぶ軸が探針の移動方向と平行に成るように配置され
ている。またこの図には種々の管欠陥、例えば円周方向
ひび割れ２５、軸方向ひび割れ２７、および穴２９（す
なわち、管の肉厚の変化）が示されている。
管２３の中を移動できるように適合化されている。この
様な移動は通常は管の中心軸に沿った方向である。先に
述べたように探針の受信コイルはそれらのコイルの中心
を結ぶ軸が探針の移動方向と平行に成るように配置され
ている。またこの図には種々の管欠陥、例えば円周方向
ひび割れ２５、軸方向ひび割れ２７、および穴２９（す
なわち、管の肉厚の変化）が示されている。
【００２１】先に述べたように、欠陥は渦電流の流れが
乱された時にのみ検知出来る。しかしながら、検査され
ている管の小さな領域、コイル中心の直下はこれらの電
流で受信コイル内に誘導される電圧が最少となるため検
出されずに残る。この理由で、図６および図７に示す実
施例が提案されており、ここでは探針は二つの腕輪状筒
３０および３２で構成され、それぞれ送信コイルＴおよ
び受信コイルＲ１およびＲ２、Ｒ３およびＲ４を有す
る。図６および図７に示すように、腕輪状筒の内のひと
つ３２は管の軸のまわりに４５゜回転されて、腕輪状筒
３２のコイルが腕輪状筒状筒３０の複数のコイルの中央
に配置されるようにしている。図７は中心軸３６を有す
る探針３４上のコイルからなる二つの腕輪状筒の配置を
示し、ここで各々の腕輪状筒のコイルは図４と比較して
探針格納容器に対して９０゜離れるように置かれてい
る。ひとつの腕輪状筒をもう一方に対して回転すること
により、探針で検査されない領域（すなわち、第一腕輪
状筒のコイルの下の領域）が減少するため、探針を一度
通過させる時の検査対象である管のカバー領域は増加す
る。この実施例に於て、腕輪状筒は距離ｄだけ離されて
おり、これに依って一方の腕輪状筒の送信コイルが他方
の腕輪状筒の受信コイルに影響を与えることを防止して
いる。先に述べたように、各々の多元コイルユニット内
の受信コイルの対は、探針の移動方向と平行になるよう
に配置されている。通常の場合、探針はその中心軸に平
行な方向に移動する。従って、受信コイルはその様な軸
に平行に配置されている。
乱された時にのみ検知出来る。しかしながら、検査され
ている管の小さな領域、コイル中心の直下はこれらの電
流で受信コイル内に誘導される電圧が最少となるため検
出されずに残る。この理由で、図６および図７に示す実
施例が提案されており、ここでは探針は二つの腕輪状筒
３０および３２で構成され、それぞれ送信コイルＴおよ
び受信コイルＲ１およびＲ２、Ｒ３およびＲ４を有す
る。図６および図７に示すように、腕輪状筒の内のひと
つ３２は管の軸のまわりに４５゜回転されて、腕輪状筒
３２のコイルが腕輪状筒状筒３０の複数のコイルの中央
に配置されるようにしている。図７は中心軸３６を有す
る探針３４上のコイルからなる二つの腕輪状筒の配置を
示し、ここで各々の腕輪状筒のコイルは図４と比較して
探針格納容器に対して９０゜離れるように置かれてい
る。ひとつの腕輪状筒をもう一方に対して回転すること
により、探針で検査されない領域（すなわち、第一腕輪
状筒のコイルの下の領域）が減少するため、探針を一度
通過させる時の検査対象である管のカバー領域は増加す
る。この実施例に於て、腕輪状筒は距離ｄだけ離されて
おり、これに依って一方の腕輪状筒の送信コイルが他方
の腕輪状筒の受信コイルに影響を与えることを防止して
いる。先に述べたように、各々の多元コイルユニット内
の受信コイルの対は、探針の移動方向と平行になるよう
に配置されている。通常の場合、探針はその中心軸に平
行な方向に移動する。従って、受信コイルはその様な軸
に平行に配置されている。
【００２２】図８は図６に示すコイルの電気的接続を示
す。図示されるように、各々の腕の各々の受信コイルの
対は個別の電圧測定計器３８に接続され、送信コイルは
単一の交流電源４０に接続されている。この方法で探針
の受信コイル（Ｒ）の対の出力は個別のチャンネル（添
え字番号で示す様に）で読み取ることができ、従って欠
陥のより良い分離が可能となる。従って、図の実施例で
は４チャンネル探針が示されている。
す。図示されるように、各々の腕の各々の受信コイルの
対は個別の電圧測定計器３８に接続され、送信コイルは
単一の交流電源４０に接続されている。この方法で探針
の受信コイル（Ｒ）の対の出力は個別のチャンネル（添
え字番号で示す様に）で読み取ることができ、従って欠
陥のより良い分離が可能となる。従って、図の実施例で
は４チャンネル探針が示されている。
【００２３】別の実施例では、図８に示す送信コイルを
個別の交流電源または複数のスイッチを含む装置のひと
つの電源に接続することも可能である。その様な配置で
は、任意の時刻に交互に送信コイルをオフにすることが
可能であり、これによつて更に欠陥を分離できる。従っ
てその様な配置は、結果として８チャンネル探針となろ
う。
個別の交流電源または複数のスイッチを含む装置のひと
つの電源に接続することも可能である。その様な配置で
は、任意の時刻に交互に送信コイルをオフにすることが
可能であり、これによつて更に欠陥を分離できる。従っ
てその様な配置は、結果として８チャンネル探針となろ
う。
【００２４】高い検査周波数は管の拡張（すなわち、管
の内径が不均一）に対して敏感であり、一方低い検査周
波数は管座および支持板の存在に対して敏感であること
が知られている。中間の検査周波数は欠陥、支持板およ
び管拡張に敏感である。従って、本発明の別の実施例で
は探針の送信コイルは、それぞれが異なる周波数の電流
を発生する別々の電源に接続されている。
の内径が不均一）に対して敏感であり、一方低い検査周
波数は管座および支持板の存在に対して敏感であること
が知られている。中間の検査周波数は欠陥、支持板およ
び管拡張に敏感である。従って、本発明の別の実施例で
は探針の送信コイルは、それぞれが異なる周波数の電流
を発生する別々の電源に接続されている。
【００２５】図９は本発明の更に別の実施例を示し、こ
こではコイルからなる四つの腕輪状筒が用いられてい
る。送信コイルは単一の電源に直列接続されており、一
方受信コイル（Ｒ１からＲ８）の各対は別々の電圧測定
計器に接続されている；これに依って八チャンネル探針
が実現される。更に、この実施例におけるコイルから成
る腕輪状筒もまた互いに回転されていて、探針が一度通
過した時に検査される領域を最大となるようにしてい
る。
こではコイルからなる四つの腕輪状筒が用いられてい
る。送信コイルは単一の電源に直列接続されており、一
方受信コイル（Ｒ１からＲ８）の各対は別々の電圧測定
計器に接続されている；これに依って八チャンネル探針
が実現される。更に、この実施例におけるコイルから成
る腕輪状筒もまた互いに回転されていて、探針が一度通
過した時に検査される領域を最大となるようにしてい
る。
【００２６】図１０ａから図１０ｅは本発明の種々のそ
の他の実施例を示し、まとめると以下の通りである：
の他の実施例を示し、まとめると以下の通りである：
【００２７】
【表１】
【００２８】上の表で、角度間隔（Ｓ）は探針格納容器
の円周方向に対するコイルの配置を示し、角度（θ）は
送信コイルおよび受信コイルの中心を結ぶ線と、ユニッ
トを分割する中心軸とによって形成される角度を示す
（図に示すとおり）。
の円周方向に対するコイルの配置を示し、角度（θ）は
送信コイルおよび受信コイルの中心を結ぶ線と、ユニッ
トを分割する中心軸とによって形成される角度を示す
（図に示すとおり）。
【００２９】図１０に示すように、多元コイルユニット
の中心線と送信コイルと受信コイルを結ぶ軸との間の角
度（すなわちθ）は変えられる。この方法により、軸方
向または円周方向の欠陥に対して更に感度のよい探針を
設計することが可能である。例えば、４５゜より小さな
角度（θ）は探針を円周方向の欠陥に対して更に敏感に
する一方、θが４５゜より大きい場合は、探針は軸方向
の欠陥に対して更に敏感となる。これは渦電流はコイル
を結ぶ軸に対して垂直な方向に流れるためである。θが
４５゜の場合は探針は両方向の欠陥に対して等しい感度
となることが理解されよう。
の中心線と送信コイルと受信コイルを結ぶ軸との間の角
度（すなわちθ）は変えられる。この方法により、軸方
向または円周方向の欠陥に対して更に感度のよい探針を
設計することが可能である。例えば、４５゜より小さな
角度（θ）は探針を円周方向の欠陥に対して更に敏感に
する一方、θが４５゜より大きい場合は、探針は軸方向
の欠陥に対して更に敏感となる。これは渦電流はコイル
を結ぶ軸に対して垂直な方向に流れるためである。θが
４５゜の場合は探針は両方向の欠陥に対して等しい感度
となることが理解されよう。
【００３０】通常円周方向のひび割れに対して管を検査
する場合は、角度θは９０゜以下であり、典型的には１
５゜から３０゜の間である。管を１００％カバーするた
めには、探針はコイルから成るふたつの腕輪状筒を必要
とする。更に、送信コイルと受信コイルとの間隔は理想
的には約７ミリメートルである。腕輪状筒が２，３また
は４個の多元コイルユニットから成る探針も可能であ
る。
する場合は、角度θは９０゜以下であり、典型的には１
５゜から３０゜の間である。管を１００％カバーするた
めには、探針はコイルから成るふたつの腕輪状筒を必要
とする。更に、送信コイルと受信コイルとの間隔は理想
的には約７ミリメートルである。腕輪状筒が２，３また
は４個の多元コイルユニットから成る探針も可能であ
る。
【００３１】本発明を提出された実施例を参照して説明
してきたが、当業者によれば添付の特許請求の範囲に記
載された本発明の精神および範囲から逸脱する事なく種
々の変更を行うことが可能であろう。
してきたが、当業者によれば添付の特許請求の範囲に記
載された本発明の精神および範囲から逸脱する事なく種
々の変更を行うことが可能であろう。
【図１】コイル感度と欠陥の方向との間の関係のグラフ
表現を示す図。
表現を示す図。
【図２】従来技術で知られている円周方向補償渦電流探
針のコイル構造を示す図。
針のコイル構造を示す図。
【図３】本発明に基づくコイル構造を示す簡単化した平
面図。
面図。
【図４】（ａ）は本発明の一実施例の簡単化した平面
図。 （ｂ）は図４ａに示す探針のコイルの電気的接続を示す
図。 （ｃ）はひとつの実施例に基づく本発明の探針の断面図
であり、コイルの配置を示す図。
図。 （ｂ）は図４ａに示す探針のコイルの電気的接続を示す
図。 （ｃ）はひとつの実施例に基づく本発明の探針の断面図
であり、コイルの配置を示す図。
【図５】検査中の管の断面図であり、使用中の探針を示
す図。
す図。
【図６】本発明に基づくひとつの実施例による、コイル
構造の簡単化した平面図。
構造の簡単化した平面図。
【図７】本発明に基づくひとつの実施例による、探針の
透視図。
透視図。
【図８】図６および図７に示されるコイル配列の電気的
接続を示す図。
接続を示す図。
【図９】本発明の別の実施例による、コイル構造の簡単
化した平面図。
化した平面図。
【図１０】本発明の別の実施例の簡単化した平面図であ
って、（ａ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面
図、（ｂ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、
（ｃ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、
（ｄ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、そし
て（ｅ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図
って、（ａ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面
図、（ｂ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、
（ｃ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、
（ｄ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図、そし
て（ｅ）は本発明の別の実施例の簡単化した平面図
１０ 導電性材料で作られた管内の欠陥
１２ 渦電流の流れ
１４，３０，３２ コイルから成る腕輪状筒
１６，３６ 中心軸
１０ 腕輪状筒
２１，２６，３４ 探針
２２，４０ 交流電源
２３ 管
２４，３８ 電圧測定計器
２５ 円周方向のひび割れ
２７ 軸方向のひび割れ
２８ 格納容器
２９ 穴
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ロウラ オブルットスキィ デ マリニ
カナダ国ケイ０ジェイ １ピー０ オン
タリオ，ディープ リバー，アルゴンク
イン 107
(56)参考文献 特開 昭63−298053（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−298052（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−54957（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/72 - 27/90
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (15)
- 【請求項１】 内部壁、中心軸を有し導電性材料で作ら
れた管の欠陥を検出するための渦電流探針であって、前
記探針が、 検査対象の管内の軸方向に挿入するための探針本体であ
って、該探針本体が前記管内に配置された際に、前記管
の前記中心軸とほぼ同軸となる探針軸を有する前記探針
本体と、 前記探針本体に固定され、電磁場を生成し前記管内に渦
電流を発生させ、前記探針軸から半径方向に延びる送信
機軸を有する第１送信機コイルと、 前記探針本体に固定された検出コイルの第１の対であっ
て、該検出コイルの第１の対に近接する前記管内の渦電
流に応答し、第１の予め定められた円周領域内に含まれ
る任意方向に延びる欠陥を示す第１出力信号を出力し、
前記検出コイルの第１の対が、前記探針軸に垂直に延び
前記第１送信機軸を含む平面の対向する側に配置され、
前記検出コイルの第１の対の各々が前記探針軸の半径方
向に延びる軸を有し、前記探針軸のまわりに前記第１送
信機軸から角度を持ってずらされている前記検出コイル
の第１の対と、を含み、 前記探針が前記管内に配置された際に、前記探針本体が
前記第１送信機コイルと検出コイルの前記第１の対とを
前記管の内部壁近くに支持する、前記渦電流探針。 - 【請求項２】 請求項１記載の渦電流探針であって、複
数の検出コイルの前記第１の対がほぼ同一構造であり、
前記垂直な平面の対向する側に対称に配置されている、
前記渦電流探針。 - 【請求項３】 請求項２記載の渦電流探針であって、複
数の検出コイルの前記第１の対が電気的に直列接続され
ている、前記渦電流探針。 - 【請求項４】 請求項３記載の渦電流探針であって、複
数の検出コイルの前記第１の対が、互いに反対方向の電
磁極性を有する、前記渦電流探針。 - 【請求項５】 請求項４記載の渦電流探針が更に、前記
探針軸から半径方向に延びる１本の軸を有し、第１送信
機コイルから検出コイルの前記第１の対の反対側に、第
２送信機コイルと検出コイルの前記第１の対との間の距
離が、前記第１送信機コイルと検出コイルの前記第１の
対との間の距離に等しくなるよう配置される第２送信機
コイルを含み、前記第１送信機コイルと前記第２送信機
コイルが個別に制御可能であり、前記管の異なる円周領
域を個別に監視可能として、前記管内の検出可能な欠陥
を円周方向に分離出来るようにしている、前記渦電流探
針。 - 【請求項６】 請求項５記載の渦電流探針が更に、前記
第１送信機コイルと前記第２送信機コイルとの間に配置
された検出コイルの第２の対を含み、検出コイルの前記
第２の対は、検出コイルの前記第２の対に近接した前記
管内の渦電流に応答し、前記管の第２の予め定められた
円周方向領域内に含まれた任意方向に延びる欠陥を示す
第２出力を生成するものであり、前記第１および第２出
力信号は、前記管の前記第１円周方向領域および前記第
２円周方向領域内で検出された全ての欠陥の円周方向で
の位置特定を可能とする、前記渦電流探針。 - 【請求項７】 請求項６記載の渦電流探針であって、前
記第１送信機コイルと前記第２送信機コイル、検出コイ
ルの前記第１の対と検出コイルの前記第２の対が前記探
針軸のまわりに等しい角度で間隔を置かれている、前記
渦電流探針。 - 【請求項８】 内部壁、中心軸を有し導電性材料で作ら
れた管の欠陥を検出し、円周方向で分離するための渦電
流探針であって、前記探針が検査対象の管内の軸方向に
挿入するための探針本体であって、該探針本体が前記管
内に配置された際に、前記管の前記中心軸とほぼ同軸と
なる探針軸を有する前記探針本体と、 前記探針本体に固定され、電磁場を生成し前記管内に渦
電流を発生させ、各々が前記探針軸から半径方向に延び
る送信機コイル軸を有する、第１の複数の送信機コイル
であって、複数の前記送信機コイル軸が前記探針軸に対
して垂直に延びる１つの平面内に配置されており、また
複数の前記送信機コイル軸が前記探針軸のまわりに等し
い角度で離されている、前記第１の複数の送信機コイル
と、 前記探針本体に固定された渦電流検出コイルの第１の複
数の対であって、複数の検出コイルの各々の前記対は２
つの隣接する送信機コイルの間で等しい角度で間隔を取
られており、前記平面の対向する側に軸方向に等しい間
隔を取られており、検出コイルの前記対に近接した前記
管内の渦電流に応答して、予め定められた円周領域内に
含まれる任意方向に延びる欠陥を示す第１出力信号を生
成し、前記検出コイルの各々が前記探針軸から半径方向
に延びる１本の軸を有する、前記渦電流検出コイルの第
１の複数の対、を含み、 前記探針が前記管内に配置された際に、前記探針本体が
前記送信機コイルと前記検出コイルとを前記管の内部壁
近くに支持するように動作可能な、前記渦電流探針。 - 【請求項９】 請求項８記載の渦電流探針であって、前
記複数の送信機コイルが個別に制御可能で、検出コイル
の前記複数の対でカバーされる円周領域内で検出された
任意の欠陥を円周方向で位置特定を可能とする、前記渦
電流探針。 - 【請求項１０】 請求項８記載の渦電流探針であって、
検出コイルの前記第１の複数の対の各対の前記コイル
が、電気的に直列接続されている、前記渦電流探針。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の渦電流探針であっ
て、検出コイルの前記第１の複数の対の各対の前記コイ
ルが、互いに反対方向の電磁極性を有する、前記渦電流
探針。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の渦電流探針であっ
て、検出コイルの前記第１の複数の対の１つの対の各検
出コイルが、前記各々のコイルの中心とその隣接する送
信機コイルの送信機軸とを含む平面が、前記探針軸に対
して垂直に延びる前記平面から前記隣接する送信機コイ
ルの送信機軸のまわりに、４５度の角度で離されるよう
に配置される、前記渦電流探針。 - 【請求項１３】 請求項８記載の渦電流探針であって、
検出コイルの前記第１の複数の対の１つの対の各検出コ
イルが、前記各々のコイルの中心とその隣接する送信機
コイルの送信機軸とを含む平面が、前記探針軸に対して
垂直に延びる前記平面から前記隣接する送信機コイルの
送信機軸のまわりに、４５度の角度で離されるように配
置される、前記渦電流探針。 - 【請求項１４】 請求項８記載の渦電流探針が更に、前
記第１の複数の送信機コイルと検出コイルの前記第１の
複数の対と同じように構成されているが、それらからは
軸方向に間隔を置いて離され、前記探針軸のまわりに予
め定められた角度を持って配置され、前記第１の複数の
対の検出コイルの下側にある領域を検出するための、第
２の複数の送信機コイルと第２の複数の検出コイルの対
を含む、前記渦電流探針。 - 【請求項１５】 内部壁、中心軸を有し導電性材料で作
られた管の欠陥を検出し、円周方向で分離するための渦
電流探針であって、前記探針が検査対象の管内の軸方向
に挿入するための探針本体であって、該探針本体が前記
管内に配置された際に、前記管の前記中心軸とほぼ同軸
となる探針軸を有する前記探針本体と、前記管の前記内
部壁に近接した同心の外部表面と、 軸方向に間隔を置いて配置された、コイルの第１および
第２の腕輪状筒とを含み、各腕輪状筒が、 前記探針本体の前記外部表面内に固定され、電磁場を生
成し前記管内に渦電流を発生させ、各々が前記探針軸か
ら半径方向に延びる送信機軸を有する、複数の送信機パ
ンケーキコイルであって、複数の前記送信機コイル軸が
前記探針軸に対してほぼ垂直に延びる１つの平面内に配
置されており、また前記探針軸のまわりに等しい角度で
離されている、前記複数の送信機パンケーキコイルと、 前記探針本体の前記外部表面に固定された渦電流パンケ
ーキ型検出コイルの複数の対であって、検出コイルの各
々の前記対は前記探針軸のまわりに等しい角度で間隔を
取られており、２つの隣接する送信機コイルの間で等し
い間隔を取られており、検出コイルの前記対に近接した
前記管内の渦電流に応答して、予め定められた円周領域
内に含まれる任意方向に延びる検出可能な欠陥を示す１
つの出力信号を生成し、検出コイルの前記各々の対に関
して、各検出コイルが前記平面の反対側上に等しく軸方
向に間隔を置いて離され、電気的に直列接続され互いに
反対方向の電磁極性を有し、各検出コイルは前記探針軸
の半径方向に延びる１本の軸を有し、前記外部表面上で
前記平面から、各々の隣接する送信機コイルの各隣接す
る送信機軸のまわりに約４５度の角度を持って間隔をあ
けられている、渦電流パンケーキ型検出コイルの複数の
対とを含み、 コイルの前記第２の腕輪状筒が前記探針軸のまわりに予
め定められた角度を持って、コイルの前記第１の腕輪状
筒の検出コイルの下にある領域を検出するように配置さ
れている、前記渦電流探針。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA002076205A CA2076205C (en) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | Differential transmit-receive eddy current probe incorporating bracelets of multi-coil units |
| CA2076205 | 1992-08-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06160357A JPH06160357A (ja) | 1994-06-07 |
| JP3406649B2 true JP3406649B2 (ja) | 2003-05-12 |
Family
ID=4150302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19963393A Expired - Lifetime JP3406649B2 (ja) | 1992-08-14 | 1993-08-11 | 多元コイルユニットから成る腕輪状筒を含む、差動送受信方式渦電流探針 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5506503A (ja) |
| JP (1) | JP3406649B2 (ja) |
| CA (1) | CA2076205C (ja) |
| DE (1) | DE4318062B4 (ja) |
| FR (1) | FR2694811B1 (ja) |
| GB (1) | GB2269673B (ja) |
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