JP4006816B2 - 渦流探傷装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は渦流探傷装置に関し、特に、ＳＮ比の向上を図った渦流探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
渦流探傷装置は探傷プローブの励磁コイルにより被探傷体たる鋼材等の表層に渦電流を生じさせ、鋼材表面の線状傷等による渦電流の変化に応じて上記探傷プローブの検出コイルに現れる電圧変化より線状傷等を検出するものである。図８に励磁コイル１と検出コイル２，３の回路接続図を示す。励磁コイル１は所定周波数の発振回路４に接続されており、一方、一対設けられた検出コイル２，３は差動接続されて増幅回路５に入力している。なお、４１は発振回路４の出力抵抗である。
【０００３】
ところで、増幅信号Ｓａには線状傷等による傷信号以外に、検出コイル２，３と鋼材表面との間隔変動によるリフトオフノイズが混入している。そこで従来は、傷信号とリフトオフノイズの位相差に注目して、増幅信号Ｓａを同期検波することによりリフトオフノイズを抑制して傷信号を抽出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の渦流探傷装置でステンレス等の非磁性鋼を探傷すると、傷信号とリフトオフノイズの位相差が殆ど生じないため、同期検波によってはリフトオフノイズを良好に抑制することができなかった。そこで、倣い機構を使用して探傷プローブを鋼材表面に追従させ、これによってリフトオフノイズを小さく抑える試みがなされているが、捩じれや曲がりのある棒鋼材等では倣い機構によってもリフトオフノイズを十分低減することは困難であった。
【０００５】
なお、探傷プローブが鋼材表面から離れてリフトオフ量が大きくなると、これに応じて検出コイルの出力が低下するため、従来はリフトオフ量を検出するセンサを設けて増幅ゲインを調整している。しかし、探傷プローブと別体にリフトオフ量を検出するセンサを設ける必要があるという煩わしさがあった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、従来の励磁回路に簡易な改造を加えるだけで、非磁性鋼についても傷検出時のリフトオフノイズを十分に小さく抑えて確実な傷検出を可能とするとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサを不要とした渦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】
上記目的を達成するため、本発明では、励磁コイル（１）により被探傷体の表層に渦電流を生じさせ、被探傷体表面の傷による渦電流の変化に応じた検出コイル（２，３）の出力変化より傷を検出する渦流探傷装置において、励磁コイル（１）にコンデンサ（６）を接続して共振回路を構成するとともに、上記検出コイル（２，３）の出力値に励磁コイル（１）の両端電圧を乗じて補正値を得、この補正値の変化より傷を検出する。この場合の励磁コイルとコンデンサの接続は、直列ないし並列のいずれでも良い。
【０００８】
本発明において、励磁コイルとコンデンサとを共振させた状態で非磁性鋼の探傷を行うと、検出コイルの出力中に含まれる傷信号とリフトオフノイズの位相差は十分大きくなる。したがって、検出コイルの出力を同期検波すれば、リフトオフノイズを十分抑制して傷信号のみを抽出することができる。また、被探傷体表面から十分離して励磁コイルとコンデンサとを共振させ、これらを被探傷体表面に近づけると励磁コイルの両端電圧は次第に小さくなる。検出コイルと被探傷体表面との間隔（リフトオフ量）が変化しても上記補正値の出力振幅の変動は十分に小さく、したがって、傷の深さ等の検出をより正確に行うことができる。
【０００９】
本発明によれば、コンデンサを接続するだけの簡易な改造によって、非磁性鋼に生じた傷の存在を確実に検出できるとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサを設けることなく傷の深さ等の検出を正確に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の渦流探傷装置における励磁コイル１と検出コイル２，３の接続を示す電気回路図である。図において、励磁コイル１には直列にコンデンサ６が接続されて、これらが定電圧の発振回路４に接続されている。また、一対の検出コイル２，３は差動接続されて増幅回路５に入力している。
【００１２】
このような渦流探傷装置において、上記発振回路４の周波数を１ＭＨｚにするとともに、励磁コイル１としてプリントコイルを使用して、上記コンデンサ６の容量を変更しつつ増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの位相、およびこれらの位相差を測定したものを図２に示す。図中、傷信号を黒四角の点で、リフトオフノイズを黒菱形の点で示し、位相差を黒三角の点で示す。図より明らかなように、傷信号とリフトオフノイズの位相差はコンデンサ６の容量を０．００５μＦとした時に約２０度と最も大きくなっており、この時、励磁コイル１とコンデンサ６とは共振状態になっている。ちなみに、コンデンサ６の容量を０とした場合（すなわちコンデンサを設けない従来装置の場合）には傷信号とリフトオフノイズの位相差は５度以下である。
【００１３】
これは励磁コイル１としてソレノイドコイルを使用した場合にも同様であり、この時の増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの各位相、および位相差の、コンデンサ６の容量に応じた変化を図３に示す。図より明らかなように、傷信号とリフトオフノイズの位相差はコンデンサ６の容量を０．００１μＦとした時に約３０度と最も大きくなっており、この時、励磁コイル１とコンデンサ６とは共振状態になっている。ちなみに、コンデンサ６の容量を０とした場合（すなわちコンデンサを設けない従来装置の場合）には傷信号とリフトオフノイズの位相差は２０度以下となっている。
【００１４】
このように、励磁コイル１と共振状態となるようにコンデンサ６の容量を選択してこれを励磁コイル１に直列に接続することにより、増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの位相差を十分大きくすることができ、同期検波によってリフトオフノイズを小さく抑えて傷信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００１５】
次に、図４に示すように、励磁コイル１としてソレノイドコイルを使用した探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面からその影響を受けない十分な距離（リフトオフ量）Ｈだけ離した時の励磁電圧（励磁コイル１の両端電圧）の振幅ａを測定するとともに、探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面に距離ｈまで接近させた時の励磁電圧の振幅ｂを測定し、これらの振幅比（ａ／ｂ）を算出する。上記コンデンサ６の容量を種々変更して振幅比（ａ／ｂ）を算出したものを図５に示す。図より明らかなように、コンデンサ６の容量を０．００１μＦに設定した時に振幅比（ａ／ｂ）は１．７程度と最も大きくなる。これは、被探傷体Ｍの表面からその影響を受けない十分な距離Ｈだけ離してコンデンサ６と励磁コイル１を共振状態にしておくと、探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面に近づけるにつれてその影響を受けて共振点がずれ、励磁電圧が急速に小さくなるためであり、これによりリフトオフ変動による傷信号変化が軽減される。
【００１６】
コンデンサ６を設けていない従来の渦流探傷装置では、図６の線ｘで示すように、リフトオフ量が大きくなるにしたがって増幅信号Ｓａ（図１）が急速に小さくなる。これに対して本発明では、リフトオフ量が大きくなると励磁電圧の振幅が大きくなるから、図６の線ｙで示すように、増幅信号Ｓａの低下の度合いを小さく抑えることができる。例えば、リフトオフ量１〜３ｍｍの間で探傷プローブＰを使用する場合、従来装置では増幅信号Ｓａは１／３以下に低下するのに対して、０．００１μＦのコンデンサ６を付加した本実施形態では、増幅信号Ｓａの低下は１／２．５程度に抑えられる。さらに、増幅信号Ｓａの値に励磁電圧の値を乗じて補正すると、補正値は図６の線ｚで示すようなものとなり、この場合の補正値の低下はリフトオフ量１〜３ｍｍの間で３／４程度である。したがって、この補正値を同期検波して傷信号を得るようにすれば、従来のようにリフトオフ量のセンサやゲイン調整を要することなく、常に適正な傷検出が可能である。
【００１７】
（第２実施形態）
共振用のコンデンサ６を図７に示すように励磁コイル１に並列に接続し、これらを定電流の発振回路４に接続しても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。この場合も共振時に励磁電圧が極大となるから、被探傷体表面からその影響を受けない十分な距離だけ離してコンデンサ６と励磁コイル１を共振状態にしておく必要がある。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の渦流探傷装置によれば、リフトオフノイズを十分に小さく抑えて確実な傷検出を可能とするとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサも不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【図２】コンデンサ容量に対する位相差等の変化を示すグラフである。
【図３】コンデンサ容量に対する位相差等の変化を示すグラフである。
【図４】探傷プローブのリフトオフ量と励磁電圧の大きさの関係を示す概略図である。
【図５】コンデンサ容量に対する振幅比の変化を示すグラフである。
【図６】リフトオフ量に対する増幅信号の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態における、励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【図８】従来の励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１…励磁コイル、２，３…検出コイル、４…発振回路、５…増幅回路、６…コンデンサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は渦流探傷装置に関し、特に、ＳＮ比の向上を図った渦流探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
渦流探傷装置は探傷プローブの励磁コイルにより被探傷体たる鋼材等の表層に渦電流を生じさせ、鋼材表面の線状傷等による渦電流の変化に応じて上記探傷プローブの検出コイルに現れる電圧変化より線状傷等を検出するものである。図８に励磁コイル１と検出コイル２，３の回路接続図を示す。励磁コイル１は所定周波数の発振回路４に接続されており、一方、一対設けられた検出コイル２，３は差動接続されて増幅回路５に入力している。なお、４１は発振回路４の出力抵抗である。
【０００３】
ところで、増幅信号Ｓａには線状傷等による傷信号以外に、検出コイル２，３と鋼材表面との間隔変動によるリフトオフノイズが混入している。そこで従来は、傷信号とリフトオフノイズの位相差に注目して、増幅信号Ｓａを同期検波することによりリフトオフノイズを抑制して傷信号を抽出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の渦流探傷装置でステンレス等の非磁性鋼を探傷すると、傷信号とリフトオフノイズの位相差が殆ど生じないため、同期検波によってはリフトオフノイズを良好に抑制することができなかった。そこで、倣い機構を使用して探傷プローブを鋼材表面に追従させ、これによってリフトオフノイズを小さく抑える試みがなされているが、捩じれや曲がりのある棒鋼材等では倣い機構によってもリフトオフノイズを十分低減することは困難であった。
【０００５】
なお、探傷プローブが鋼材表面から離れてリフトオフ量が大きくなると、これに応じて検出コイルの出力が低下するため、従来はリフトオフ量を検出するセンサを設けて増幅ゲインを調整している。しかし、探傷プローブと別体にリフトオフ量を検出するセンサを設ける必要があるという煩わしさがあった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、従来の励磁回路に簡易な改造を加えるだけで、非磁性鋼についても傷検出時のリフトオフノイズを十分に小さく抑えて確実な傷検出を可能とするとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサを不要とした渦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】
上記目的を達成するため、本発明では、励磁コイル（１）により被探傷体の表層に渦電流を生じさせ、被探傷体表面の傷による渦電流の変化に応じた検出コイル（２，３）の出力変化より傷を検出する渦流探傷装置において、励磁コイル（１）にコンデンサ（６）を接続して共振回路を構成するとともに、上記検出コイル（２，３）の出力値に励磁コイル（１）の両端電圧を乗じて補正値を得、この補正値の変化より傷を検出する。この場合の励磁コイルとコンデンサの接続は、直列ないし並列のいずれでも良い。
【０００８】
本発明において、励磁コイルとコンデンサとを共振させた状態で非磁性鋼の探傷を行うと、検出コイルの出力中に含まれる傷信号とリフトオフノイズの位相差は十分大きくなる。したがって、検出コイルの出力を同期検波すれば、リフトオフノイズを十分抑制して傷信号のみを抽出することができる。また、被探傷体表面から十分離して励磁コイルとコンデンサとを共振させ、これらを被探傷体表面に近づけると励磁コイルの両端電圧は次第に小さくなる。検出コイルと被探傷体表面との間隔（リフトオフ量）が変化しても上記補正値の出力振幅の変動は十分に小さく、したがって、傷の深さ等の検出をより正確に行うことができる。
【０００９】
本発明によれば、コンデンサを接続するだけの簡易な改造によって、非磁性鋼に生じた傷の存在を確実に検出できるとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサを設けることなく傷の深さ等の検出を正確に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の渦流探傷装置における励磁コイル１と検出コイル２，３の接続を示す電気回路図である。図において、励磁コイル１には直列にコンデンサ６が接続されて、これらが定電圧の発振回路４に接続されている。また、一対の検出コイル２，３は差動接続されて増幅回路５に入力している。
【００１２】
このような渦流探傷装置において、上記発振回路４の周波数を１ＭＨｚにするとともに、励磁コイル１としてプリントコイルを使用して、上記コンデンサ６の容量を変更しつつ増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの位相、およびこれらの位相差を測定したものを図２に示す。図中、傷信号を黒四角の点で、リフトオフノイズを黒菱形の点で示し、位相差を黒三角の点で示す。図より明らかなように、傷信号とリフトオフノイズの位相差はコンデンサ６の容量を０．００５μＦとした時に約２０度と最も大きくなっており、この時、励磁コイル１とコンデンサ６とは共振状態になっている。ちなみに、コンデンサ６の容量を０とした場合（すなわちコンデンサを設けない従来装置の場合）には傷信号とリフトオフノイズの位相差は５度以下である。
【００１３】
これは励磁コイル１としてソレノイドコイルを使用した場合にも同様であり、この時の増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの各位相、および位相差の、コンデンサ６の容量に応じた変化を図３に示す。図より明らかなように、傷信号とリフトオフノイズの位相差はコンデンサ６の容量を０．００１μＦとした時に約３０度と最も大きくなっており、この時、励磁コイル１とコンデンサ６とは共振状態になっている。ちなみに、コンデンサ６の容量を０とした場合（すなわちコンデンサを設けない従来装置の場合）には傷信号とリフトオフノイズの位相差は２０度以下となっている。
【００１４】
このように、励磁コイル１と共振状態となるようにコンデンサ６の容量を選択してこれを励磁コイル１に直列に接続することにより、増幅信号Ｓａ中の傷信号とリフトオフノイズの位相差を十分大きくすることができ、同期検波によってリフトオフノイズを小さく抑えて傷信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００１５】
次に、図４に示すように、励磁コイル１としてソレノイドコイルを使用した探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面からその影響を受けない十分な距離（リフトオフ量）Ｈだけ離した時の励磁電圧（励磁コイル１の両端電圧）の振幅ａを測定するとともに、探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面に距離ｈまで接近させた時の励磁電圧の振幅ｂを測定し、これらの振幅比（ａ／ｂ）を算出する。上記コンデンサ６の容量を種々変更して振幅比（ａ／ｂ）を算出したものを図５に示す。図より明らかなように、コンデンサ６の容量を０．００１μＦに設定した時に振幅比（ａ／ｂ）は１．７程度と最も大きくなる。これは、被探傷体Ｍの表面からその影響を受けない十分な距離Ｈだけ離してコンデンサ６と励磁コイル１を共振状態にしておくと、探傷プローブＰを被探傷体Ｍの表面に近づけるにつれてその影響を受けて共振点がずれ、励磁電圧が急速に小さくなるためであり、これによりリフトオフ変動による傷信号変化が軽減される。
【００１６】
コンデンサ６を設けていない従来の渦流探傷装置では、図６の線ｘで示すように、リフトオフ量が大きくなるにしたがって増幅信号Ｓａ（図１）が急速に小さくなる。これに対して本発明では、リフトオフ量が大きくなると励磁電圧の振幅が大きくなるから、図６の線ｙで示すように、増幅信号Ｓａの低下の度合いを小さく抑えることができる。例えば、リフトオフ量１〜３ｍｍの間で探傷プローブＰを使用する場合、従来装置では増幅信号Ｓａは１／３以下に低下するのに対して、０．００１μＦのコンデンサ６を付加した本実施形態では、増幅信号Ｓａの低下は１／２．５程度に抑えられる。さらに、増幅信号Ｓａの値に励磁電圧の値を乗じて補正すると、補正値は図６の線ｚで示すようなものとなり、この場合の補正値の低下はリフトオフ量１〜３ｍｍの間で３／４程度である。したがって、この補正値を同期検波して傷信号を得るようにすれば、従来のようにリフトオフ量のセンサやゲイン調整を要することなく、常に適正な傷検出が可能である。
【００１７】
（第２実施形態）
共振用のコンデンサ６を図７に示すように励磁コイル１に並列に接続し、これらを定電流の発振回路４に接続しても、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。この場合も共振時に励磁電圧が極大となるから、被探傷体表面からその影響を受けない十分な距離だけ離してコンデンサ６と励磁コイル１を共振状態にしておく必要がある。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の渦流探傷装置によれば、リフトオフノイズを十分に小さく抑えて確実な傷検出を可能とするとともに、リフトオフ量を検出する別体のセンサも不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における、励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【図２】コンデンサ容量に対する位相差等の変化を示すグラフである。
【図３】コンデンサ容量に対する位相差等の変化を示すグラフである。
【図４】探傷プローブのリフトオフ量と励磁電圧の大きさの関係を示す概略図である。
【図５】コンデンサ容量に対する振幅比の変化を示すグラフである。
【図６】リフトオフ量に対する増幅信号の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態における、励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【図８】従来の励磁コイルと検出コイルの接続を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１…励磁コイル、２，３…検出コイル、４…発振回路、５…増幅回路、６…コンデンサ。
Claims (1)
- 励磁コイルにより被探傷体の表層に渦電流を生じさせ、被探傷体表面の傷による渦電流の変化に応じた検出コイルの出力変化より傷を検出する渦流探傷装置において、前記励磁コイルにコンデンサを接続して共振回路を構成するとともに前記検出コイルの出力値に前記励磁コイルの両端電圧を乗じて補正値を得、この補正値の変化より傷を検出するようにした渦流探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07485198A JP4006816B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 渦流探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07485198A JP4006816B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 渦流探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258211A JPH11258211A (ja) | 1999-09-24 |
| JP4006816B2 true JP4006816B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=13559245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07485198A Expired - Lifetime JP4006816B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 渦流探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4006816B2 (ja) |
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| CN111257410A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-06-09 | 四川德源石油天然气工程有限公司 | 一种多层pcb差分涡流检测传感器 |
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1998
- 1998-03-09 JP JP07485198A patent/JP4006816B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH11258211A (ja) | 1999-09-24 |
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