JP4911489B2 - 探傷装置 - Google Patents
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Description
磁性体である被探傷部材に渦電流を流すための交番磁界を発生するコイルと、
一端面に反射膜を設けて前記コイルの近傍部分に配設した磁気光学素子と、
光源からの光を前記反射膜に向けて前記磁気光学素子に入射させる入射用光ファイバと、
前記反射膜で反射した反射光を検光子に入射させる出射用光ファイバと、
前記検光子の出力光を電気信号に変換する光電変換素子と、
この光電変換素子の出力信号を処理して前記反射光の偏光面の回転角に基づき前記被探傷部材の傷を検出する演算処理手段とを有するとともに、
前記反射膜で形成する反射面は、前記反射光を前記出射用光ファイバの入射端面に集光させるように曲面としたことを特徴とする探傷装置である。
第1の態様に記載する探傷装置において、
入射用光ファイバと出射用光ファイバとを1本の光ファイバで形成するとともにその光路の途中にサーキュレータを介在させ、光源からサーキュレータを介して磁気光学素子に光を入射させるとともに、この磁気光学素子からの反射光をサーキュレータを介して検光子に入射させるようにしたことを特徴とする探傷装置である。
第1又は第2の態様に記載する探傷装置において、
前記光ファイバの出力光が前記検光子の位置で直線偏光となるように調整した偏光子を光ファイバで形成する光路の途中に配設したことを特徴とする探傷装置である。
第1又は第2の態様に記載する探傷装置において、
前記光ファイバを偏波保持ファイバで形成したことを特徴とする探傷装置である。
磁性体である被探傷部材に渦電流を流すための交番磁界を発生するコイルと、
一端面に反射膜を設けて前記コイルの近傍部分に配設した磁気光学素子と、
光源からの光を前記反射膜に向けて前記磁気光学素子に入射させる2系統の入射用光ファイバと、
前記反射膜で反射した反射光をそれぞれ検光子に入射させる2系統の出射用光ファイバと、
前記各検光子の出力光をそれぞれ電気信号に変換する光電変換素子と、
各光電変換素子の出力信号を処理して前記各反射光の偏光面の回転角に基づき前記被探傷部材の傷を検出する演算処理手段とを有することを特徴とする探傷装置である。
第5の態様に記載する探傷装置において、
各入射用光ファイバと各出射用光ファイバとを1本づつの光ファイバで形成するとともに各光路の途中にサーキュレータを介在させ、光源から各サーキュレータを介して前記磁気光学素子に光を入射させるとともに、この磁気光学素子からの反射光を各サーキュレータを介して各検光子に入射させるようにしたことを特徴とする探傷装置である。
第5又は第6の態様に記載する探傷装置において、
前記各光ファイバの出力光が前記各検光子の位置で直線偏光となるように調整した偏光子を各光ファイバで形成する各光路の途中に配設したことを特徴とする探傷装置である。
第5又は第6の態様に記載する探傷装置において、
前記各光ファイバを偏波保持ファイバで形成したことを特徴とする探傷装置である。
第5乃至第8の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記各反射光を前記各出射用光ファイバの入射端面にそれぞれ集光させるように前記反射膜で形成する反射面を曲面としたことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの内周部の中心に配設したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの周面に接して配設したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの内周面から中心までの距離の3分の1の位置に配設したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルの外周部にも複数の磁気光学素子を配設し、これらの磁気光学素子を配設した部位の探傷もそれぞれ同時に行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルの内周部に複数の磁気光学素子を配設し、各磁気光学素子を配設した部位の探傷をそれぞれ同時に行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
内周部にそれぞれ前記磁気光学素子が配設されたコイルを2個有し、各コイルが発生する磁束が相互に重畳されるように各コイルに相互に逆方向の電流を供給するとともに、前記コイルの一方と他方との間に、他の磁気光学素子を配設して前記重畳された磁束による偏光面の回転角に基づく探傷を行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記被探傷部材の面と平行成分の磁界変化を検出し得るよう前記平行方向に光を入射するとともにこの平行方向と直角な面に形成された反射膜で前記平行方向に前記光を反射させるように構成したことを特徴とする探傷装置である。
第1乃至第9の態様のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルを矩形に成形するとともに、このコイルの直線部分に近接させて前記磁気光学素子を配設したことを特徴とする探傷装置である。
図7は本発明の第1の実施の形態に係る探傷装置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、コイル1は、磁性体である被探傷部材2に渦電流を流すための交番磁界を発生する。このコイル1は、例えば内径が0.5〜20mmで、印加電圧の周波数が1kHz〜5MHz、印加磁束密度が1G〜100Gのものを用いる。
図10は本発明の第2の実施の形態に係る探傷装置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る探傷装置は、入射用の光ファイバ15と出射用の光ファイバ16とを独立に設けたものである。このためサーキュレータ9(図7参照)は不要になる。
図11は本発明の第3の実施の形態に係る探傷装置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、本形態に係る探傷装置は、磁気光学素子3の異なる2点の磁界密度を同構成の2つの光系統で検出するようにしたものである。すなわち、図7に示す光源5、光アンプ6、λ/2板7、λ/4板8、サーキュレータ9、光ファイバ4、検光子10及び光電変換素子11と同構成の光系統である光源35、光アンプ36、λ/2板37、λ/4板38、サーキュレータ39、光ファイバ34、検光子40及び光電変換素子41を有しており、磁気光学素子3の異なる2点で反射した反射光を演算処理装置12に供給するようになっている。
図11に示す第3の実施の形態では、図7に示す第1の実施の形態における光系統と同様の光系統を一系統追加したが、図10に示す第2の実施の形態における光系統を2系統とした実施の形態も考えられる。本形態においても第3の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
上記各実施の形態では、コイル1及び磁気光学素子3が1個であり、また磁気光学素子3はコイル1の内周の中央に位置するように配設してあるが、コイル1と磁気光学素子3との相対的な位置関係及びこれらの数に関しては種々の態様が考えられる。そこで、いくつかの代表的な態様を実施例として説明しておく。
図13に示すように、磁気光学素子3は、コイル1の内周面に接して配設してある。この位置はコイル1に最近接しているので、比較的大きな磁束密度の変化を検出し得ると同時に、磁気光学素子3をコイル1の内周面に接着すれば良いので、その位置合わせを容易に行うことができる。なお、磁気光学素子3はコイル1の外周面に接していても良く、この場合でも同様の作用効果を得ることができる。ちなみに、コイル1による渦電流はコイル1の真下が最も大きいが、真下に磁気光学素子3を配設することはできない。コイル1が被探傷部材2の表面からリフトオフ状態となるからである。
図14に示すように、磁気光学素子3は、コイル1の内周面から中心Oまでの距離Rの3分の1の位置に配設してある。この位置は、コイル1が形成する電磁界解析の結果、コイル1の真下以外で最も渦電流が大きくなる位置であり、その分傷等による磁束密度の変化も最大になる。したがって、良好な検出精度を得ることができる。
図15に示すように、コイル1の外周部には相互に90度の位相差を設けて磁気光学素子43、44が配設してある。この場合には3箇所の探傷を同時に行うことができる。したがって、傷の伸展方向も含めた探傷を行うことができる。
図16に示すように、コイル1の内周部に複数個(図では2個)の磁気光学素子3,53を配設して同時に複数部位の探傷を行い得るようにしても良い。この場合には、探傷効率の向上に資することができる。
図17に示すように、各内周部にそれぞれ磁気光学素子3,63が配設されたコイル1,61を2個有し、各コイル1,61が発生する磁束が相互に重畳されるように各コイル1,61に相互に逆方向の電流を供給するとともに、コイル1,61の一方と他方との間に、他の磁気光学素子64を配設してある。このことにより重畳された磁束による偏光面の回転角に基づく探傷を行い得る。
図18に示すように、磁気光学素子73は、被探傷部材2(図7参照)の面と平行成分の磁界変化を検出し得るよう前記平行方向に光ファイバ4を介して光を入射するとともにこの平行方向と直角な面に形成された反射膜74で前記平行方向に光を反射させるように構成してある。本実施例によれば被探傷部材2(図7参照)の面に平行成分の磁束密度の変化のみを検出しているので、傷の存在自体を高精度に検出することができる。
図19に示すように、本実施例ではコイル81を矩形に成形するとともに、このコイル81の直線部分に近接させて磁気光学素子83を配設している。本実施例では、磁気光学素子83の近傍部分の磁束密度変化分布を小さくでき、高分解能の検出にしすることができる。
2 被探傷部材
3,43,44,53,63,64,73,83 磁気光学素子
4,34 光ファイバ
5,35 光源
9,39 サーキュレータ
10,40 検光子
11,41 光電変換素子
12 演算処理装置
14,74 反射膜
15,16 光ファイバ
Claims (17)
- 磁性体である被探傷部材に渦電流を流すための交番磁界を発生するコイルと、
一端面に反射膜を設けて前記コイルの近傍部分に配設した磁気光学素子と、
光源からの光を前記反射膜に向けて前記磁気光学素子に入射させる入射用光ファイバと、
前記反射膜で反射した反射光を検光子に入射させる出射用光ファイバと、
前記検光子の出力光を電気信号に変換する光電変換素子と、
この光電変換素子の出力信号を処理して前記反射光の偏光面の回転角に基づき前記被探傷部材の傷を検出する演算処理手段とを有するとともに、
前記反射膜で形成する反射面は、前記反射光を前記出射用光ファイバの入射端面に集光させるように曲面としたことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1に記載する探傷装置において、
入射用光ファイバと出射用光ファイバとを1本の光ファイバで形成するとともにその光路の途中にサーキュレータを介在させ、光源からサーキュレータを介して磁気光学素子に光を入射させるとともに、この磁気光学素子からの反射光をサーキュレータを介して検光子に入射させるようにしたことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1又は請求項2に記載する探傷装置において、
前記光ファイバの出力光が前記検光子の位置で直線偏光となるように調整した偏光子を光ファイバで形成する光路の途中に配設したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1又は請求項2に記載する探傷装置において、
前記光ファイバを偏波保持ファイバで形成したことを特徴とする探傷装置。 - 磁性体である被探傷部材に渦電流を流すための交番磁界を発生するコイルと、
一端面に反射膜を設けて前記コイルの近傍部分に配設した磁気光学素子と、
光源からの光を前記反射膜に向けて前記磁気光学素子に入射させる2系統の入射用光ファイバと、
前記反射膜で反射した反射光をそれぞれ検光子に入射させる2系統の出射用光ファイバと、
前記各検光子の出力光をそれぞれ電気信号に変換する光電変換素子と、
各光電変換素子の出力信号を処理して前記各反射光の偏光面の回転角に基づき前記被探傷部材の傷を検出する演算処理手段とを有することを特徴とする探傷装置。 - 請求項5に記載する探傷装置において、
各入射用光ファイバと各出射用光ファイバとを1本づつの光ファイバで形成するとともに各光路の途中にサーキュレータを介在させ、光源から各サーキュレータを介して前記磁気光学素子に光を入射させるとともに、この磁気光学素子からの反射光を各サーキュレータを介して各検光子に入射させるようにしたことを特徴とする探傷装置。 - 請求項5又は請求項6に記載する探傷装置において、
前記各光ファイバの出力光が前記各検光子の位置で直線偏光となるように調整した偏光子を各光ファイバで形成する各光路の途中に配設したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項5又は請求項6に記載する探傷装置において、
前記各光ファイバを偏波保持ファイバで形成したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項5乃至請求項8のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記各反射光を前記各出射用光ファイバの入射端面にそれぞれ集光させるように前記反射膜で形成する反射面を曲面としたことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの内周部の中心に配設したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの周面に接して配設したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記コイルの内周面から中心までの距離の3分の1の位置に配設したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルの外周部にも複数の磁気光学素子を配設し、これらの磁気光学素子を配設した部位の探傷もそれぞれ同時に行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルの内周部に複数の磁気光学素子を配設し、各磁気光学素子を配設した部位の探傷をそれぞれ同時に行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
内周部にそれぞれ前記磁気光学素子が配設されたコイルを2個有し、各コイルが発生する磁束が相互に重畳されるように各コイルに相互に逆方向の電流を供給するとともに、前記コイルの一方と他方との間に、他の磁気光学素子を配設して前記重畳された磁束による偏光面の回転角に基づく探傷を行い得るように構成したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記磁気光学素子は、前記被探傷部材の面と平行成分の磁界変化を検出し得るよう前記平行方向に光を入射するとともにこの平行方向と直角な面に形成された反射膜で前記平行方向に前記光を反射させるように構成したことを特徴とする探傷装置。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一つに記載する探傷装置において、
前記コイルを矩形に成形するとともに、このコイルの直線部分に近接させて前記磁気光学素子を配設したことを特徴とする探傷装置。
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