JP3942165B2 - 渦電流探傷プローブ - Google Patents
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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６と図７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６（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６（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】
図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、検出コイルＤが、図６（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、電流Ｉ２によって検出コイルＤに電圧が誘起し、いわゆるきず信号が発生する。その際、きずＦの長さが、図６（ｃ）のように励磁コイルＥの内径よりも小さい場合には、検出コイルＤに誘起するきず信号は、小さくなり、きずＦの探傷に支障が生じる。
【０００４】
次に図７により、図６（ａ）の渦電流探傷プローブの特性を説明する。
図７は、検査体ＴのきずＦの長さが異なる場合のきず信号パターンを示し、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。
【０００５】
図７のきず信号パターンの測定には、内径９ｍｍの励磁コイルＥと１６０×１６０×１．５ｍｍの黄銅板の検査体Ｔを用いた。その黄銅板には、幅０．５ｍｍ、深さ板厚の８０％、長さ５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのきずＦを形成してある。励磁コイルＥには、２０ｋＨｚの励磁電流を流した。
【０００６】
検出コイルＤに発生するきず信号は、きずＦの長さが短くなるほど小さくなり、きずＦの長さが励磁コイルＥの内径よりも小さくなると、きずＦの探傷は難しくなる。したがって短いきずを探傷するには、励磁コイルＥの内径を小さくしなければならないが、図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、励磁コイルＥの内側に検出コイルＤを配置しているから、励磁コイルＥの内径は、あまり小さくすることができない。そのため図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、短いきずを探傷できない欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、図６（ａ）の渦電流探傷プローブの前記問題点に鑑み、図６（ａ）の渦電流探傷プローブよりも短いきずの探傷が可能な渦電流探傷プローブと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。
【０００８】
【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、コイル面が検査面に垂直な励磁コイルとコイル面が検査面に垂直な検出コイルからなり、励磁コイルと検出コイルは、両コイルのコイル面がほぼ直交するように配置してあり、検出コイルは、励磁コイルの両側に別々のものを配置してあることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５を参照して、本願発明の実施の形態に係る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。
【００１０】
図１は、本願発明の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、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ２−Ｘ２部分の矢印方向の断面図である。
図１において、Ｅは、コイル面が検査面に垂直な、いわゆる縦置き型の矩形状の励磁コイル、Ｄ１，Ｄ２は、コイル面が検査面に垂直な、いわゆる縦置き型の矩形状の検出コイルである。
【００１１】
検出コイルＤ１、Ｄ２は、励磁コイルＥの両側に、検出コイルＤ１、Ｄ２のコイル面が励磁コイルＥのコイル面とほぼ直交し、励磁コイルＥの中央に励磁コイルＥのコイル軸とほぼ平行するように配置してある。
なお検出コイルＤ１、Ｄ２は、いずれか一方のみでもよい。また検出コイルＤ１、Ｄ２のコイル面は、励磁コイルＥのコイル面と交差するように配置すればよい。
【００１２】
図２は、図１の渦電流探傷プローブにより検査体に発生する渦電流の概略を示す。
励磁コイルＥに励磁電流を流すと、図２（ａ）のように、検査体に励磁コイルＥの巻線の方向に流れる渦電流Ｉが発生する。検査体にきずがないときは、検査体に発生する渦電流はＩのみであるが、検査体にきずＦがあるときは、図２（ｂ）のようにきずＦの両側を逆方向に流れる渦電流ｉも発生する。検出コイルＤ１、Ｄ２には、渦電流ｉにより電圧が誘起する。このように、検査体にきずのないときは、検出コイルＤ１、Ｄ２に電圧を誘起しないが、検査体にきずがあるときは、検出コイルＤ１、Ｄ２に電圧を誘起する。この誘起電圧により検査体のきずを探傷することができる。
検出コイルＤ１，Ｄ２は、両コイルの誘起電圧を重畳するように接続し、いわゆるきず信号として取り出す。
【００１３】
次に図３、図４、図５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。
ここで諸特性の測定には、長さ（幅）１９ｍｍ、高さ１９ｍｍ、巻線断面２×２ｍｍの励磁コイルＥと、長さ（幅）７ｍｍ、高さ９ｍｍ、巻線断面１×１ｍｍの検出コイルＤ１，Ｄ２からなる渦電流探傷プローブを用いた。また検査体は、１６０×１６０×１．５ｍｍの黄銅板を用い、その黄銅板に幅０．５ｍｍ、深さ板厚の２０％、４０％，６０％，８０％、長さ５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのきずＦを形成したものを用いた。励磁コイルＥには、２０ｋＨｚの励磁電流を流した。
【００１４】
図３は、きずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示し、きずの深さが、板厚の８０％、きずの長さが５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍの場合である。
図３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。
きず信号パターンは、きずの長さが５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのいずれの場合も、ほぼ同じになる。即ち図１の渦電流探傷プローブは、きずの長さの影響が小さいことが分かる。
【００１５】
また図１の渦電流探傷プローブは、励磁コイルＥの厚み（図１（ａ）の検出コイルＤ１と検出コイルＤ２の間の厚み）を薄くすることによりさらに短いきずの探傷も可能になる。本実施の形態に用いた励磁コイルＥは、巻線断面が２×２ｍｍであるから、励磁コイルＥの厚みは、２ｍｍになる。このサイズに対応して従来のパンケーキ状の励磁コイルを形成するには、パンケーキ状コイルの内径を２ｍｍにし、その内側に検出コイルを配置しなければならないが、製造は困難である。
【００１６】
図４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）ときず信号を示し、きずの長さは、１５ｍｍ、きずの深さは、板厚の０％，２０％，４０％，６０％，８０％の場合である。
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がないことが分かる。
【００１７】
図５は、検査体の表側と裏側のきずについて、きずの深さが異なる場合のきず信号パターンを示し、きずの長さは、１５ｍｍ、きずの深さは、板厚の４０％、６０％、８０％の場合である。
図５（ａ）は、検査体の表側のきずの信号パターンを、図５（ｂ）は、検査体の裏側のきずの信号パターンを示す。
きず信号パターンは、表側のきずの場合も裏側のきずの場合も、きずの深さの違いにより大きく異なっている。即ち図１の渦電流探傷プローブは、表側のきずの場合も裏側のきずの場合も、きずの深さに対応したきず信号を発生するから、検査体の表側と裏側のきずの深さを評価することができる。
【００１８】
以上図３、図４、図５の特性から、図１の渦電流探傷プローブは、きずの長さの影響が小さく、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能であることが分かる。また図１の渦電流探傷プローブは、リフトオフ雑音の影響が小さく、検査体の表側と裏側のきずの深さを的確に評価できることが分かる。
【００１９】
前記実施の形態の励磁コイルおよび検出コイルは、矩形状のコイルについて説明したが、三角形等の多角形のコイルであってもよい。
【００２０】
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検出コイルの出力は、きず信号検出手段へ供給され、検出コイル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、その検出された検出コイルのきず信号に基づいて、きずを的確に検知し、きずの深さ等を評価して、表示或いは記録する。
【００２１】
【発明の効果】
本願発明の渦電流探傷プローブは、従来の渦電流探傷プローブに比べて検査体のきずの長さの影響が小さく、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能になった。
【００２２】
また従来の励磁コイルの内側に検出コイルを配置する形式の渦電流探傷プローブは、短いきずの探傷には、励磁コイルの内径を小さくして、励磁コイルを小型にしなければならないが、構造上小型化には限度がある。これに対して、本願発明の渦電流探傷プローブは、励磁コイルに縦置き型コイルを用いるから、短いきずの探傷には、励磁コイルを薄くすることによって対応することができ、励磁コイルの長さや高さは、必ずしも変える必要がない。したがって本願発明は、短いきずの探傷に適し、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能な渦電流探傷プローブを容易に製造することができる。
【００２３】
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。また本願発明の渦電流探傷プローブは、検査体の表側および裏側のきずも探傷することができ、かつきずの深さも評価できる。
【００２４】
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、従来の渦電流探傷装置よりも短いきずを探傷できるから、検査体のきずを的確に検知し、きずの深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】図１の渦電流探傷プローブによって発生する渦電流を説明する図である。
【図３】図１の渦電流探傷プローブのきずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【図４】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５】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６】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略を示す図である。
【図７】従来の渦電流探傷プローブのきずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【符号の説明】
Ｄ１，Ｄ２ 検出コイル
Ｅ 励磁コイル
Ｆ きず
Ｉ，ｉ 渦電流
【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６と図７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６（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６（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】
図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、検出コイルＤが、図６（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、電流Ｉ２によって検出コイルＤに電圧が誘起し、いわゆるきず信号が発生する。その際、きずＦの長さが、図６（ｃ）のように励磁コイルＥの内径よりも小さい場合には、検出コイルＤに誘起するきず信号は、小さくなり、きずＦの探傷に支障が生じる。
【０００４】
次に図７により、図６（ａ）の渦電流探傷プローブの特性を説明する。
図７は、検査体ＴのきずＦの長さが異なる場合のきず信号パターンを示し、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。
【０００５】
図７のきず信号パターンの測定には、内径９ｍｍの励磁コイルＥと１６０×１６０×１．５ｍｍの黄銅板の検査体Ｔを用いた。その黄銅板には、幅０．５ｍｍ、深さ板厚の８０％、長さ５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのきずＦを形成してある。励磁コイルＥには、２０ｋＨｚの励磁電流を流した。
【０００６】
検出コイルＤに発生するきず信号は、きずＦの長さが短くなるほど小さくなり、きずＦの長さが励磁コイルＥの内径よりも小さくなると、きずＦの探傷は難しくなる。したがって短いきずを探傷するには、励磁コイルＥの内径を小さくしなければならないが、図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、励磁コイルＥの内側に検出コイルＤを配置しているから、励磁コイルＥの内径は、あまり小さくすることができない。そのため図６（ａ）の渦電流探傷プローブは、短いきずを探傷できない欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、図６（ａ）の渦電流探傷プローブの前記問題点に鑑み、図６（ａ）の渦電流探傷プローブよりも短いきずの探傷が可能な渦電流探傷プローブと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。
【０００８】
【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、コイル面が検査面に垂直な励磁コイルとコイル面が検査面に垂直な検出コイルからなり、励磁コイルと検出コイルは、両コイルのコイル面がほぼ直交するように配置してあり、検出コイルは、励磁コイルの両側に別々のものを配置してあることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５を参照して、本願発明の実施の形態に係る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。
【００１０】
図１は、本願発明の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、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＸ２−Ｘ２部分の矢印方向の断面図である。
図１において、Ｅは、コイル面が検査面に垂直な、いわゆる縦置き型の矩形状の励磁コイル、Ｄ１，Ｄ２は、コイル面が検査面に垂直な、いわゆる縦置き型の矩形状の検出コイルである。
【００１１】
検出コイルＤ１、Ｄ２は、励磁コイルＥの両側に、検出コイルＤ１、Ｄ２のコイル面が励磁コイルＥのコイル面とほぼ直交し、励磁コイルＥの中央に励磁コイルＥのコイル軸とほぼ平行するように配置してある。
なお検出コイルＤ１、Ｄ２は、いずれか一方のみでもよい。また検出コイルＤ１、Ｄ２のコイル面は、励磁コイルＥのコイル面と交差するように配置すればよい。
【００１２】
図２は、図１の渦電流探傷プローブにより検査体に発生する渦電流の概略を示す。
励磁コイルＥに励磁電流を流すと、図２（ａ）のように、検査体に励磁コイルＥの巻線の方向に流れる渦電流Ｉが発生する。検査体にきずがないときは、検査体に発生する渦電流はＩのみであるが、検査体にきずＦがあるときは、図２（ｂ）のようにきずＦの両側を逆方向に流れる渦電流ｉも発生する。検出コイルＤ１、Ｄ２には、渦電流ｉにより電圧が誘起する。このように、検査体にきずのないときは、検出コイルＤ１、Ｄ２に電圧を誘起しないが、検査体にきずがあるときは、検出コイルＤ１、Ｄ２に電圧を誘起する。この誘起電圧により検査体のきずを探傷することができる。
検出コイルＤ１，Ｄ２は、両コイルの誘起電圧を重畳するように接続し、いわゆるきず信号として取り出す。
【００１３】
次に図３、図４、図５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。
ここで諸特性の測定には、長さ（幅）１９ｍｍ、高さ１９ｍｍ、巻線断面２×２ｍｍの励磁コイルＥと、長さ（幅）７ｍｍ、高さ９ｍｍ、巻線断面１×１ｍｍの検出コイルＤ１，Ｄ２からなる渦電流探傷プローブを用いた。また検査体は、１６０×１６０×１．５ｍｍの黄銅板を用い、その黄銅板に幅０．５ｍｍ、深さ板厚の２０％、４０％，６０％，８０％、長さ５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのきずＦを形成したものを用いた。励磁コイルＥには、２０ｋＨｚの励磁電流を流した。
【００１４】
図３は、きずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示し、きずの深さが、板厚の８０％、きずの長さが５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍの場合である。
図３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。
きず信号パターンは、きずの長さが５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍのいずれの場合も、ほぼ同じになる。即ち図１の渦電流探傷プローブは、きずの長さの影響が小さいことが分かる。
【００１５】
また図１の渦電流探傷プローブは、励磁コイルＥの厚み（図１（ａ）の検出コイルＤ１と検出コイルＤ２の間の厚み）を薄くすることによりさらに短いきずの探傷も可能になる。本実施の形態に用いた励磁コイルＥは、巻線断面が２×２ｍｍであるから、励磁コイルＥの厚みは、２ｍｍになる。このサイズに対応して従来のパンケーキ状の励磁コイルを形成するには、パンケーキ状コイルの内径を２ｍｍにし、その内側に検出コイルを配置しなければならないが、製造は困難である。
【００１６】
図４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）ときず信号を示し、きずの長さは、１５ｍｍ、きずの深さは、板厚の０％，２０％，４０％，６０％，８０％の場合である。
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がないことが分かる。
【００１７】
図５は、検査体の表側と裏側のきずについて、きずの深さが異なる場合のきず信号パターンを示し、きずの長さは、１５ｍｍ、きずの深さは、板厚の４０％、６０％、８０％の場合である。
図５（ａ）は、検査体の表側のきずの信号パターンを、図５（ｂ）は、検査体の裏側のきずの信号パターンを示す。
きず信号パターンは、表側のきずの場合も裏側のきずの場合も、きずの深さの違いにより大きく異なっている。即ち図１の渦電流探傷プローブは、表側のきずの場合も裏側のきずの場合も、きずの深さに対応したきず信号を発生するから、検査体の表側と裏側のきずの深さを評価することができる。
【００１８】
以上図３、図４、図５の特性から、図１の渦電流探傷プローブは、きずの長さの影響が小さく、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能であることが分かる。また図１の渦電流探傷プローブは、リフトオフ雑音の影響が小さく、検査体の表側と裏側のきずの深さを的確に評価できることが分かる。
【００１９】
前記実施の形態の励磁コイルおよび検出コイルは、矩形状のコイルについて説明したが、三角形等の多角形のコイルであってもよい。
【００２０】
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検出コイルの出力は、きず信号検出手段へ供給され、検出コイル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、その検出された検出コイルのきず信号に基づいて、きずを的確に検知し、きずの深さ等を評価して、表示或いは記録する。
【００２１】
【発明の効果】
本願発明の渦電流探傷プローブは、従来の渦電流探傷プローブに比べて検査体のきずの長さの影響が小さく、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能になった。
【００２２】
また従来の励磁コイルの内側に検出コイルを配置する形式の渦電流探傷プローブは、短いきずの探傷には、励磁コイルの内径を小さくして、励磁コイルを小型にしなければならないが、構造上小型化には限度がある。これに対して、本願発明の渦電流探傷プローブは、励磁コイルに縦置き型コイルを用いるから、短いきずの探傷には、励磁コイルを薄くすることによって対応することができ、励磁コイルの長さや高さは、必ずしも変える必要がない。したがって本願発明は、短いきずの探傷に適し、従来の渦電流探傷プローブでは、探傷が困難であった短いきずの探傷も可能な渦電流探傷プローブを容易に製造することができる。
【００２３】
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。また本願発明の渦電流探傷プローブは、検査体の表側および裏側のきずも探傷することができ、かつきずの深さも評価できる。
【００２４】
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、従来の渦電流探傷装置よりも短いきずを探傷できるから、検査体のきずを的確に検知し、きずの深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】図１の渦電流探傷プローブによって発生する渦電流を説明する図である。
【図３】図１の渦電流探傷プローブのきずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【図４】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５】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６】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略を示す図である。
【図７】従来の渦電流探傷プローブのきずの長さが異なる場合のきず信号パターンを示す図である。
【符号の説明】
Ｄ１，Ｄ２ 検出コイル
Ｅ 励磁コイル
Ｆ きず
Ｉ，ｉ 渦電流
Claims (1)
- コイル面が検査面に垂直な励磁コイルとコイル面が検査面に垂直な検出コイルからなり、励磁コイルと検出コイルは、両コイルのコイル面がほぼ直交するように配置してあり、検出コイルは、励磁コイルの両側に別々のものを配置してあることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
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