JP3938886B2 - 渦電流探傷プローブと渦電流探傷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、渦電流探傷プローブと渦電流探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７と図８を参照して従来の渦電流探傷プローブを説明する。なお両図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
図７（ａ）は、パンケーキ状の励磁コイルＥと縦置き型の検出コイルＤからなる渦電流探傷プローブの斜視図である。
渦電流探傷プローブは、励磁コイルＥのコイル面を検査体Ｔ側に向けて、所定の間隔をおいて検査体Ｔに上置し、励磁コイルＥに励磁電流を流すと、検査体Ｔには、図７（ｂ）のように渦電流Ｉ１が発生する。その際、検査体ＴにきずＦがあると、そのきずＦの両側に逆方向に流れる電流Ｉ２が発生する。
【０００３】
ここで検出コイルＤが、図７（ｂ）のようにきずＦの長手方向に並行する位置にあるとき、即ち検出コイルＤがきずＦに対して角度０度の位置にあるとき、検出コイルＤには、電流Ｉ２によって電圧が誘起し、いわゆるきず信号が発生する。図７（ｂ）に対し、図７（ｃ）のように検出コイルＤがきずＦと直交する位置にある場合には、検出コイルＤに誘起するきず信号は、小さく、かつ複雑な信号パターンになる。
【０００４】
図８は、検出コイルＤが、きずＦに対して０度（平行）または９０度（直交）の位置にあるとき、渦電流探傷プローブをきずＦと直交する方向に移動したときのきず信号パターンを示す。図８において、横軸は、励磁電流と同相のきず信号成分を、縦軸は、位相が９０度異なるきず信号成分を示す。検出コイルＤがきずＦに対して０度のときは、高い感度できず信号を検出できるが、検出コイルＤがきずＦに対して９０度のときは、きず信号は、小さくなり、複雑な信号パターンになることが分かる。
【０００５】
図７（ａ）の渦電流探傷プローブは、前記のようにきずＦに対する角度の影響を受けるため、図９のように２個の検出コイルＤａ，Ｄｂが交差するように配置して、きずＦに対する角度の影響を改善した交差型検出コイルを備えた渦電流探傷プローブが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９の交差型検出コイルは、２個の検出コイルが交差するように配置するため、各検出コイルの巻線が重なり合い、製造が難しくなる。
本願発明は、この点に鑑み、巻線の重なりのない、全方向探傷が可能な交差型検出コイルを備えた渦電流探傷プローブ、およびその渦電流探傷プローブを用いた渦電流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】
本願の発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の渦電流探傷プローブは、励磁コイルと複数の検出コイル部からなり、複数の検出コイル部は交差するように配置し、各検出コイル部はその検出コイル部を構成する複数のコイルからなり、各検出コイル部の複数のコイルは出力を重畳するように接続してあり、複数の検出コイル部の全部又は一部は、検出コイル部を構成するコイルを励磁コイルの外側にも配置してあることを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷プローブは、請求項１に記載の渦電流探傷プローブにおいて、複数の検出コイル部の一部は、検出コイル部を構成するコイルを励磁コイルの内側に配置してないことを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷プローブは、請求項１又は請求項２に記載の渦電流探傷プローブにおいて、前記検出コイル部を構成する複数のコイルは多角形のコイルであることを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷装置は、請求項１、請求項２又は請求項３に記載の渦電流探傷プローブと、その渦電流探傷プローブの各検出コイル部の出力を検出コイル部毎に検出するきず信号検出手段と、そのきず信号検出手段が検出したきず信号に基づいてきず信号を評価するきず信号評価手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１〜図６を参照して、本願発明の実施の形態に係る交差型検出コイルを備えた渦電流探傷プローブを説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
【０００９】
図１は、本願発明の第１実施形態に係る渦電流探傷プローブの構成を示す。
図１（ａ）は、渦電流探傷プローブの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１部分の矢印方向の断面図である。
図１において、Ｅは、パンケーキ状の励磁コイル、Ｄ１，Ｄ２は、矩形状の縦置き型の検出コイル部、Ｃ１１とＣ１２、Ｃ２１とＣ２２は、検出コイル部Ｄ１，Ｄ２を構成するコイルである。
【００１０】
検出コイル部Ｄ１は、２個のコイルＣ１１，Ｃ１２からなり、両コイルの出力を重畳するように接続して１個の検出コイル部を構成している。同様に検出コイル部Ｄ２は、２個のコイルＣ２１，Ｃ２２により１個の検出コイル部を構成している。
検出コイル部Ｄ１、Ｄ２は、直交するように配置して交差型検出コイル部を構成している。
検出コイル部Ｄ１、Ｄ２は、従来のように各検出コイル部を１個のコイルで構成せずに、２個のコイルで構成するから、両検出コイル部の巻線は、重なり合う部分がない。したがって製造が容易になる。
【００１１】
図２は、本願発明の第２実施形態に係る渦電流探傷プローブの構成を示す。
図２（ａ）は、渦電流探傷プローブの平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ２−Ｘ２部分の矢印方向の断面図である。
図２の直交する検出コイル部Ｄ３，Ｄ４は、夫々４個のコイルＣ３１〜Ｃ３４、Ｃ４１〜Ｃ４４からなる。コイルＣ３１，Ｃ３４，Ｃ４１，Ｃ４４は、励磁コイルＥの外側に配置してあるから、励磁コイルＥの外側のきずに沿って流れる渦電流も検出できる。したがってきず信号の検出感度が一層高くなり、かつ広い範囲を探傷することができる。
【００１２】
図３は、本願発明の第３実施形態および第４実施形態に係る渦電流探傷プローブの構成を示す平面図である。
図３（ａ）は、４個の検出コイル部Ｄ５〜Ｄ８が交差するように配置した例で、各検出コイル部は、励磁コイルＥの内側と外側に配置した４個のコイルからなる。
図３（ａ）の場合、４個の検出コイル部Ｄ５〜Ｄ８は４５度毎に交差しているから、きずに対する方向性は、２個の検出コイル部が直交するように配置した場合よりもさらに小さくなり、かつ一度にほぼ全方向のきず探傷が可能になる。
【００１３】
図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に４個の検出コイル部Ｄ９〜Ｄ１２を交差させて配置してあるが、各検出コイル部を構成するコイルの配置が図３（ａ）と異なる。
図３（ｂ）の場合、検出コイル部Ｄ９，Ｄ１０には、励磁コイルＥの内側にのみコイルを配置し、検出コイル部Ｄ１１，Ｄ１２には、励磁コイルＥの外側にのみ配置してある。
【００１４】
図３（ａ）の場合、励磁コイルＥの内側に８個のコイルを配置しているが、励磁コイルＥの内径が小さいときは、スペース的にその配置が難しくなる。その場合には、コイルを図３（ｂ）のように配置することにより、実質的に図３（ａ）と同様の効果を奏することができる。
【００１５】
ここで図４〜図６により図１の渦電流探傷プローブの諸特性について説明する。
諸特性の測定は、外径１９ｍｍ、巻線断面３×４ｍｍの励磁コイルＥと長さ８ｍｍ、高さ５．５ｍｍの検出コイル部Ｄ１，Ｄ２からなる渦電流探傷プローブを用い、厚さ１．５ｍｍの１６０×１６０ｍｍの黄銅板に、長さ１５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さが厚みに対して２０％，４０％，６０％，８０％のスリットを形成した検査体について行った。励磁コイルＥには、２０ｋＨｚの励磁電流を流した。
【００１６】
図４は、検出コイル部に対するきずの角度が０度と９０度の場合のきず信号パターンを示す。きず角度０度は、検出コイル部Ｄ１がきずと平行のときの検出コイル部Ｄ１のきず信号のパターンを、きず角度９０度は、検出コイル部Ｄ１がきずと直交するときの検出コイル部Ｄ２のきず信号のパターンを示す。図１の渦電流探傷プローブは、きず角度が０度ときも、９０度のときも、ほぼ同じきず信号パターンが得られる。
図１の渦電流探傷プローブは、検出コイル部Ｄ１，Ｄ２のいずれか一方がきずと直交すとき、他方はきずと平行になるため、きずの角度の影響を受けることなく、きずを検出することができる。
【００１７】
図５は、渦電流探傷プローブのリフトオフ雑音（渦電流探傷プローブと検査体の距離の変化に起因する雑音）ときず信号を示す。きず信号は、きずの深さ０％，２０％，４０％，６０％，８０％について示してある。リフトオフ雑音は、きず信号に対して非常に小さく、Ｓ／Ｎが高くなる。即ち図１の渦電流探傷プローブは、リフトオフ雑の影響をほとんど受けることはない。
【００１８】
図６は、検査体の表側のきずについて、きずの深さに対するきず信号パターンを示す。きず信号パターンは、きずの深さに対応して異なっている。即ち図１の渦電流探傷プローブは、きずの深さに対応したきず信号を発生するから、きずの深さを評価することができる。
【００１９】
以上図４、図５、図６の特性から、検出コイル部Ｄ１，Ｄ２は、夫々２個のコイルＣ１１，Ｃ１２とＣ２１，Ｃ２２に分けて構成しても、夫々を１個のコイルで構成した場合と同様の効果が得られることが分かる。
【００２０】
交差させる検出コイル部の個数、および各検出コイル部を構成するコイルの個数は、前記実施の形態に限らず、他の形態が可能である。
【００２１】
前記実施の形態の励磁コイルは、パンケーキ状のコイルについて説明したが、矩形状等四角形のコイルであってもよい。また検出コイル部は、矩形状等四角形のコイルに限らず三角形等多角形のものであってもよい。検出コイル部が三角形の場合には、検出コイル部が励磁コイルに対して垂直でなく、傾斜していても、励磁電流により定常的に発生する渦電流の影響を受け難い。そのため、渦電流探傷プローブの組立ての際、励磁コイルに対する検出コイル部の垂直性が緩和され、渦電流探傷プローブの組立てが容易になる。
【００２２】
前記各実施の形態は、渦電流探傷プローブについて説明したが、その渦電流探傷プローブを用いて渦電流探傷装置を構成し、検査体のきずの評価を行うことができる。即ち渦電流探傷プローブの各検出コイル部の出力は、きず信号検出手段へ供給され、各検出コイル部のきず信号が検出される。検出されたきず信号は、きず信号評価手段へ供給される。きず信号評価手段は、その検出された各検出コイル部のきず信号に基づいて、きずの方向、深さ、長さ等を評価して、表示或いは記録する。
【００２３】
【発明の効果】
本願発明の渦電流探傷プローブは、交差する検出コイル部の夫々を複数のコイルによって構成するから、検出コイル部の交差部分の巻線の重なりがなくなり、製造が容易になる。また本願発明の渦電流探傷プローブは、検出コイル部の交差部分に巻線の重なりがないから、交差する検出コイル部の個数は２個に限らず、任意個数設けることができる。検出コイル部の個数を増やすことにより、きず角度の影響を受けない全方向型のきず探傷が可能になる。
【００２４】
本願発明の渦電流探傷プローブは、各検出コイル部を構成するコイルを、励磁コイルの外側にも配置できるから、きずの探傷範囲が広くなり、検出感度を高めることができる。また本願発明の渦電流探傷プローブは、リフトオフ雑音が小さく、Ｓ／Ｎが高くなる。
【００２５】
本願発明の渦電流探傷装置は、本願発明の渦電流探傷プローブを用いることにより、各検出コイル部のきず信号に基づいて、検査体のきずの方向、深さ、長さ等を的確に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施の形態に係る渦電流探傷プローブの平面図と断面図である。
【図２】本願発明の第２実施の形態に係る渦電流探傷プローブの平面図と断面図である。
【図３】本願発明の第３、第４実施の形態に係る渦電流探傷プローブの平面図である。
【図４】図１の渦電流探傷プローブの検出コイル部に対するきず角度が異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【図５】図１の渦電流探傷プローブのリフト雑音ときず信号を示す図である。
【図６】図１の渦電流探傷プローブのきずの深さが異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【図７】従来の渦電流探傷プローブの斜視図、その渦電流探傷プローブによって発生する渦電流の概要を示す図である。
【図８】従来の渦電流探傷プローブの検出コイルに対するきず角度が異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【図９】従来の渦電流探傷プローブの交差型検出コイルの斜視図である。
【符号の説明】
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１〜Ｃ３４、Ｃ４１〜Ｃ４４ 検出コイルを構成するコイル
Ｄ１〜Ｄ１２ 検出コイル部
Ｅ 励磁コイル
Ｆ きず
Ｔ 検査体

Claims (4)

1. 励磁コイルと複数の検出コイル部からなり、複数の検出コイル部は交差するように配置し、各検出コイル部はその検出コイル部を構成する複数のコイルからなり、各検出コイル部の複数のコイルは出力を重畳するように接続してあり、複数の検出コイル部の全部又は一部は、検出コイル部を構成するコイルを励磁コイルの外側にも配置してあることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
2. 請求項１に記載の渦電流探傷プローブにおいて、複数の検出コイル部の一部は、検出コイル部を構成するコイルを励磁コイルの内側に配置してないことを特徴とする渦電流探傷プローブ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の渦電流探傷プローブにおいて、前記検出コイル部を構成する複数のコイルは多角形のコイルであることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３に記載の渦電流探傷プローブと、その渦電流探傷プローブの各検出コイル部の出力を検出コイル部毎に検出するきず信号検出手段と、そのきず信号検出手段が検出したきず信号に基づいてきず信号を評価するきず信号評価手段とを備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。

Images