JP5005004B2 - Nondestructive inspection equipment - Google Patents
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Description
本発明は、非破壊検査装置に関する。 The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus.
検査対象物を物理的に破壊することなく、きずや欠陥などの不連続部を検出する非破壊検査技術として、検査対象物表面からの磁界（磁場）を磁気センサによって測定するものが知られている。例えば、磁気センサとして、高感度のＦＧ（Flux-Gate：フラックスゲート）センサやＭＩ（Magneto-Impedance：磁気インピーダンス）センサ、さらに高感度のＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interference Device：超伝導量子干渉素子）などを用いて、検査対象物の内部や表面の不連続部に起因する漏洩磁束を測定することによって、当該不連続部を検出することができる。 As a non-destructive inspection technology that detects discontinuities such as flaws and defects without physically destroying the inspection object, one that measures the magnetic field (magnetic field) from the surface of the inspection object using a magnetic sensor is known. Yes. For example, high-sensitivity FG (Flux-Gate) sensor, MI (Magneto-Impedance) sensor, and high-sensitivity SQUID (Superconducting QUantum Interference Device) as magnetic sensors It is possible to detect the discontinuous portion by measuring the leakage magnetic flux caused by the discontinuous portion inside or on the surface of the inspection object.
また、コイルから発生する磁界によって検査対象物に渦電流を誘導し、当該渦電流によって発生する磁界を測定して検査対象物の不連続部を検出する、渦電流探傷試験（渦流探傷試験）と呼ばれる非破壊検査方法（以下、渦電流法と称する）も一般に知られている。例えば、特許文献１では、当該渦電流法によって測定された磁界の各周波数成分の振幅を算出し、異なる周波数成分の振幅間で差分を計算することによって、磁気センサと検査対象物との距離の変化による影響を低減することができる非破壊検査装置が開示されている。
In addition, an eddy current test (eddy current test) in which an eddy current is induced in a test object by a magnetic field generated from a coil and a discontinuous portion of the test object is detected by measuring the magnetic field generated by the eddy current; A so-called nondestructive inspection method (hereinafter referred to as eddy current method) is also generally known. For example, in
ところで、上記のような非破壊検査装置は、固定された磁気センサのセンサ面に対して略平行に検査対象物側を移動させる走査方式のものと、固定された検査対象物表面に対して略平行に磁気センサ側を移動させる走査方式のものとに大別することができる。そして、例えば電力設備などのように、検査対象物が大型構造物である場合には、一般に、磁気センサ側の走査方式が採用される。例えば、特許文献２では、多軸ロボットを用いて磁気センサを走査することによって、磁気センサと検査対象物との距離および角度を一定に保つ非破壊検査装置・方法が開示されている。
By the way, the non-destructive inspection apparatus as described above is of a scanning type that moves the inspection object side substantially parallel to the sensor surface of the fixed magnetic sensor, and the non-destructive inspection apparatus is substantially relative to the surface of the fixed inspection object. It can be roughly classified into a scanning type that moves the magnetic sensor side in parallel. For example, when the inspection object is a large structure such as a power facility, a scanning method on the magnetic sensor side is generally employed. For example,
このようにして、検査対象物側または磁気センサ側を走査し、検査対象物表面からの磁界を測定することによって、検査対象物の不連続部を検出することができる。 Thus, the discontinuous part of the inspection object can be detected by scanning the inspection object side or the magnetic sensor side and measuring the magnetic field from the surface of the inspection object.
ここで、検査対象物表面からの磁界を測定して検査対象物の不連続部を検出する、一般的な非破壊検査装置の構成の一例を図１３に示す。
図１３に示されている一般的な非破壊検査装置において、センサ部１は、例えばＳＱＵＩＤなどを備えており、検出コイル１１が接続されて磁気センサを構成している。また、当該非破壊検査装置は、検査対象物９側または検出コイル１１側を走査するが、いずれの場合も、検査対象物９全体の検査時間を短縮するためには、走査回数を減らす必要がある。
Here, FIG. 13 shows an example of the configuration of a general nondestructive inspection apparatus that measures the magnetic field from the surface of the inspection object and detects discontinuous portions of the inspection object.
In the general nondestructive inspection apparatus shown in FIG. 13, the
しかしながら、走査回数を減らすためには、１つの測定箇所（検査対象物９表面に対する検出コイル１１の水平位置）における測定範囲を大きくすることとなり、検出コイル１１の面積を大きくする必要がある。そのため、検出コイル１１側を走査する場合には、検出コイル１１を含む走査ユニット（不図示）が大きくなり、可搬性が悪くなる。また、検出コイル１１が特にＳＱＵＩＤに接続されている場合には、検出コイル１１を冷却する必要があるため、非破壊検査装置のコストの上昇を招くこととなる。
However, in order to reduce the number of scans, the measurement range at one measurement location (the horizontal position of the
前述した課題を解決する主たる本発明は、励磁コイルを含み、当該励磁コイルに第１の交流電流を供給して検査対象物に渦電流を誘導する交流磁界を発生させる磁界発生部と、検出コイルを含み、当該検出コイルによって検出される、前記渦電流によって発生する前記検査対象物表面からの磁界に応じた測定磁界データを出力する磁気センサと、前記検査対象物表面の、前記検出コイルより面積が大きい領域からの磁界を前記検出コイルに集束する磁界集束部と、前記測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界を求めるデータ処理部と、を備え、前記磁界集束部は、前記第１の交流電流に同期する第２の交流電流が供給される集束コイルであることを特徴とする非破壊検査装置である。
また、前述した課題を解決するその他の主たる本発明は、励磁コイルを複数含み、当該励磁コイルのうちの何れか１つを順次選択して第１の交流電流を供給し、検査対象物に渦電流を誘導する交流磁界を発生させる磁界発生部と、検出コイルを含み、当該検出コイルによって検出される、前記渦電流によって発生する前記検査対象物表面からの磁界に応じた測定磁界データを出力する磁気センサと、前記検査対象物表面の、前記検出コイルより面積が大きい領域からの磁界を前記検出コイルに集束する磁界集束部と、前記測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界を前記励磁コイルによって形成される領域ごとに求めるデータ処理部と、を備え、前記励磁コイルは、前記励磁コイルより多い個数の略同一形状の複数の領域を形成するように一部が重なって配置されることを特徴とする非破壊検査装置である。
A main present invention that solves the above-described problems includes a magnetic field generator that includes an exciting coil, generates an alternating magnetic field that supplies a first alternating current to the exciting coil and induces an eddy current in the inspection object, and a detection coil It includes and is detected by the detection coils, the magnetic sensor that outputs a measurement magnetic field data corresponding to the magnetic field from the test object surface generated by the eddy currents, of the inspection object surface area than the detection coil A magnetic field converging unit for converging a magnetic field from a large area on the detection coil, and a data processing unit for obtaining a magnetic field from the surface of the inspection object based on the measured magnetic field data, and the magnetic field converging unit includes: It said second alternating current to be synchronized with the first alternating current is non-destructive inspection apparatus according to claim Oh Rukoto in focusing coil supplied.
Further, the other main present invention for solving the above-described problem includes a plurality of exciting coils, and sequentially selects any one of the exciting coils to supply a first alternating current, and vortexes the inspection object. A magnetic field generator that generates an alternating magnetic field that induces an electric current, and a detection coil, and outputs measurement magnetic field data that is detected by the detection coil and that corresponds to the magnetic field from the surface of the inspection object generated by the eddy current A magnetic sensor, a magnetic field converging unit for focusing a magnetic field from a region having a larger area than the detection coil on the surface of the inspection object on the detection coil, and a magnetic field from the surface of the inspection object based on the measured magnetic field data For each region formed by the excitation coil, and the excitation coil includes a plurality of regions of substantially the same shape that is larger in number than the excitation coil. A nondestructive inspection apparatus, wherein a part to formed are arranged to overlap.
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。 Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of this specification.
本発明によれば、検出コイルの面積を大きくすることなく、検査対象物全体の検査時間を短縮することができる。 According to the present invention, the inspection time of the entire inspection object can be shortened without increasing the area of the detection coil.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
＜第１実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、図１および図２は、それぞれ非破壊検査装置の構成を示す斜視図および側面図である。
<First Embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
The configuration of the nondestructive inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 are a perspective view and a side view showing the configuration of the nondestructive inspection apparatus, respectively.
図１および図２に示されている非破壊検査装置は、検査対象物９の内部や表面の不連続部９１を検出するための装置であり、センサ部１、検出コイル１１、データ処理部２、および集束磁性体４を含んで構成されている。
The nondestructive inspection apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2 is an apparatus for detecting a
センサ部１は、検出コイル１１が接続されて磁気センサを構成している。また、センサ部１から出力される測定磁界データＨｑは、データ処理部２に入力されている。
集束磁性体４（磁界集束部）は、保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性材料を成形したものであり、検査対象物９表面と対向する側の周長が検出コイル１１と対向する側の周長より長くなるよう、例えば円錐台の外形を有している。また、軟磁性材料としては、例えばパーマロイやセンダストなどが用いられる。そして、検出コイル１１および集束磁性体４は、互いに平行となるように配置されており、さらに、それぞれの中心を通る垂線が一致するように配置することが望ましい。
The
The focusing magnetic body 4 (magnetic field focusing portion) is formed by molding a soft magnetic material having a small coercive force and a high magnetic permeability, and the circumferential length on the side facing the surface of the inspection object 9 is on the side facing the
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、本実施形態において、センサ部１は、検査対象物９の不連続部９１に起因する漏洩磁束Ｈ１を測定するのに十分な感度を有しているものとする。本実施形態では、一例として、センサ部１がＳＱＵＩＤを備えている場合について説明する。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. In the present embodiment, it is assumed that the
本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル１１側のいずれを走査してもよい。検査対象物９側を走査する場合には、検出コイル１１は固定されており、検査対象物９は、検出コイル１１のコイル面に対して略平行に移動する。この場合の検査対象物９の移動方向は、図１において、ｘ０方向およびｙ０方向の矢印で示されている。一方、検出コイル１１側を走査する場合には、検査対象物９は固定されており、検出コイル１１は、検査対象物９表面に対して略平行に移動する。この場合の検出コイル１１の移動方向は、図１において、ｘ１方向およびｙ１方向の矢印で示されている。なお、検出コイル１１側を走査する場合でも、検出コイル１１と集束磁性体４との位置関係が変化しないように構成されているものとする。
The nondestructive inspection apparatus of this embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
検出コイル１１は、不連続部９１に起因する検査対象物９表面からの磁界（漏洩磁束Ｈ１）を検出する。例えば、漏洩磁束Ｈ１は、オーステナイト系ステンレス鋼に応力が加わり、マルテンサイト変態が生じることによって発生する。そのため、本実施形態の非破壊検査装置は、初期段階の小さなきずや欠陥などを、検査対象物９に対する悪影響が顕在化する前に検出することができる。
The
センサ部１は、検出コイル１１の位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｑを出力する。したがって、測定磁界データＨｑは、検査対象物９表面に対する検出コイル１１の垂直位置における、漏洩磁束Ｈ１の強さまたは磁束密度に応じて出力される。
The
ここで、軟磁性材料製の集束磁性体４は、図１および図２に示されているように、検査対象物９表面の、検出コイル１１より面積が大きい領域からの磁界を、検出コイル１１に集束することができる。したがって、センサ部１は、検出コイル１１の面積より広い範囲の漏洩磁束Ｈ１を測定することができる。なお、本実施形態の非破壊検査装置は、センサ部１がＳＱＵＩＤを備えることによって、不連続部９１に起因する微弱な漏洩磁束Ｈ１も測定することができる。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the focusing
データ処理部２は、測定磁界データＨｑに基づいて、各測定箇所における漏洩磁束Ｈ１の分布を算出する。
The
このようにして、各測定箇所において、漏洩磁束Ｈ１の分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
Thus, the
＜第２実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図３および図４を参照して、本発明の第２の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、図３および図４は、それぞれ非破壊検査装置の構成を示す斜視図および側面図である。
Second Embodiment
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
Hereinafter, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the structure of the nondestructive inspection apparatus in the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. 3 and 4 are a perspective view and a side view showing the configuration of the nondestructive inspection apparatus, respectively.
図３および図４に示されている非破壊検査装置は、渦電流法を用いる非破壊検査装置であり、第１実施形態の非破壊検査装置に対して、交流電流供給部３および励磁コイル３１をさらに含んで構成されている。
The nondestructive inspection apparatus shown in FIGS. 3 and 4 is a nondestructive inspection apparatus that uses an eddy current method. Compared to the nondestructive inspection apparatus of the first embodiment, the alternating
交流電流供給部３は、励磁コイル３１が接続されて磁界発生部を構成している。また、検出コイル１１、集束磁性体４、および励磁コイル３１は、互いに平行となるように配置されており、さらに、それぞれの中心を通る垂線が一致するように配置することが望ましい。そして、交流電流供給部３から出力される（第１の）交流電流Ｉ１は、励磁コイル３１に供給されている。
The alternating
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、本実施形態において、センサ部１は、渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定するのに十分な感度を有しているものとする。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、一例として、センサ部１がＳＱＵＩＤを備えている場合について説明する。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. In the present embodiment, it is assumed that the
第１実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル１１側のいずれを走査してもよい。なお、検出コイル１１側を走査する場合でも、検出コイル１１と、集束磁性体４および励磁コイル３１との位置関係が変化しないように構成されているものとする。
Similar to the first embodiment, the nondestructive inspection apparatus of the present embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
交流電流供給部３は、励磁コイル３１に交流電流Ｉ１を供給して交流磁界（以下、交流磁界Ｈ３１と称する）を発生させ、検査対象物９に渦電流を誘導する。また、検出コイル１１は、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出する。
The AC
第１実施形態の非破壊検査装置と同様に、センサ部１は、検出コイル１１の位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｑを出力する。したがって、測定磁界データＨｑは、検査対象物９表面に対する検出コイル１１の垂直位置における、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の強さまたは磁束密度に応じて出力される。また、センサ部１は、集束磁性体４を用いて、検出コイル１１の面積より広い範囲の渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定することができる。そのため、本実施形態の非破壊検査装置では、検出コイル１１の面積を励磁コイル３１より小さくすることができる。
Similar to the nondestructive inspection apparatus of the first embodiment, the
データ処理部２は、測定磁界データＨｑに基づいて、各測定箇所における渦電流によって発生する磁界Ｈ２の分布を算出する。ここで、検査対象物９に不連続部９１が存在すると、不連続部９１によって渦電流に乱れが生じ、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２が弱くなるため、測定磁界データＨｑの値は減少する。そのため、算出される磁界分布は、検査対象物９の内部や表面における不連続部９１の分布を間接的に示している。
The
なお、交流電流供給部３が供給する交流電流Ｉ１の周波数を高くし、交流磁界Ｈ３１の周波数を高くすると、表皮効果によって検査対象物９の略表面のみに渦電流が誘導され、検査対象物９表面の不連続部９１を検出することができる。反対に、周波数を低くすると、表皮深さが大きくなるため、検査対象物９内部の不連続部９１を検出することができるようになる。また、当該交流電流Ｉ１および交流磁界Ｈ３１は、複数の周波数成分を含んでいてもよい。
If the frequency of the alternating current I1 supplied by the alternating
このようにして、各測定箇所において、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
In this manner, the
＜第３実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図５および図６を参照して、本発明の第３の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、図５および図６は、それぞれ非破壊検査装置の構成を示す斜視図および側面図である。
<Third Embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
The configuration of the nondestructive inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 5 and 6 are a perspective view and a side view, respectively, showing the configuration of the nondestructive inspection apparatus.
図５および図６に示されている非破壊検査装置は、渦電流法を用いる非破壊検査装置であり、第２実施形態の非破壊検査装置に対して、集束磁性体４の代わりに集束コイル３９を含んで構成されている。
The nondestructive inspection apparatus shown in FIGS. 5 and 6 is a nondestructive inspection apparatus that uses an eddy current method. Compared to the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment, a focusing coil is used instead of the focusing
集束コイル３９（磁界集束部）は、面積が励磁コイル３１より小さく、交流電流供給部３に接続されている。また、検出コイル１１、集束コイル３９、および励磁コイル３１は、互いに平行となるように配置されており、さらに、それぞれの中心を通る垂線が一致するように配置することが望ましい。そして、交流電流供給部３から出力される（第２の）交流電流Ｉ２は、集束コイル３９に供給されている。
The focusing coil 39 (magnetic field focusing unit) has an area smaller than that of the
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第２実施形態と同様に、本実施形態においても、センサ部１は、ＳＱＵＩＤを用いて渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定するものとする。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. Similar to the second embodiment, in this embodiment, the
第２実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル１１側のいずれを走査してもよい。なお、検出コイル１１側を走査する場合でも、検出コイル１１と、集束コイル３９および励磁コイル３１との位置関係が変化しないように構成されているものとする。
Similar to the second embodiment, the nondestructive inspection apparatus of the present embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
第２実施形態の非破壊検査装置と同様に、交流電流供給部３は、励磁コイル３１に交流電流Ｉ１を供給して交流磁界Ｈ３１を発生させ、検査対象物９に渦電流を誘導する。また、検出コイル１１は、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出する。さらに、センサ部１は、検出コイル１１の位置における、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｑを出力する。
Similarly to the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment, the alternating
交流電流供給部３から集束コイル３９には、交流電流Ｉ１に同期する交流電流Ｉ２が供給され、集束コイル３９は、交流磁界Ｈ３１に同期する同方向の交流磁界（以下、交流磁界Ｈ３９と称する）を発生する。なお、交流電流Ｉ２は、集束コイル３９の巻き方向が励磁コイル３１と同一方向である場合には、交流電流Ｉ１と同相となり、反対方向である場合には、交流電流Ｉ１と逆相となる。
An alternating current I2 synchronized with the alternating current I1 is supplied from the alternating
ここで、渦電流によって発生する磁界Ｈ２は、当該渦電流の原因となった交流磁界Ｈ３１の変化を妨げる方向に発生しているため、交流磁界Ｈ３１と同方向の交流磁界Ｈ３９との間に引力が働く。また、集束コイル３９は、面積が励磁コイル３１より小さいため、図５および図６に示されているように、検査対象物９表面の、検出コイル１１より面積が大きい領域からの磁界を、検出コイル１１に集束することができる。したがって、第２実施形態の非破壊検査装置と同様に、センサ部１は、検出コイル１１の面積より広い範囲の渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定することができる。
Here, since the magnetic field H2 generated by the eddy current is generated in a direction that prevents the change of the alternating magnetic field H31 that caused the eddy current, an attractive force is generated between the alternating magnetic field H31 and the alternating magnetic field H39 in the same direction. Work. Further, since the focusing coil 39 has an area smaller than that of the
第２実施形態の非破壊検査装置と同様に、データ処理部２は、測定磁界データＨｑに基づいて、各測定箇所における渦電流によって発生する磁界Ｈ２の分布を算出する。
Similar to the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment, the
このようにして、各測定箇所において、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
In this manner, the
＜第４実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図７を参照して、本発明の第４の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第１実施形態と同様に、図１および図２に示されている。また、図７は、非破壊検査装置のうち、特にセンサ部１および検出コイル１１の構成の詳細を示す平面図である。
<Fourth embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
The configuration of the nondestructive inspection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the outline of the structure of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment is shown by FIG. 1 and FIG. 2 similarly to 1st Embodiment. FIG. 7 is a plan view showing details of the configuration of the
図７に示されているように、本実施形態の非破壊検査装置において、センサ部１は、９個のセンサ部１ａないし１ｉからなるセンサ部群（以下、センサ部群１と称する）となっている。また、検出コイル１１は、９個の検出コイル１１ａないし１１ｉからなる検出コイル群（以下、検出コイル群１１と称する）となっている。
As shown in FIG. 7, in the nondestructive inspection apparatus of this embodiment, the
検出コイル１１ａないし１１ｉは、略同一の矩形（正方形または長方形）コイルであり、３行３列の行列状に隣接して平面的に配置され、それぞれ略同一の矩形領域ＡないしＩを形成している。また、センサ部１ａないし１ｉは、それぞれ検出コイル１１ａないし１１ｉが接続されて９個の磁気センサを構成している。そして、センサ部１ａないし１ｉからそれぞれ出力される測定磁界データＨａないしＨｉは、いずれもデータ処理部２に入力されている。
The detection coils 11a to 11i are substantially the same rectangular (square or rectangular) coils, are arranged in a plane adjacent to a matrix of 3 rows and 3 columns, and form substantially the same rectangular areas A to I, respectively. Yes. The sensor units 1a to 1i are connected to the detection coils 11a to 11i to form nine magnetic sensors. The measured magnetic field data Ha to Hi output from the sensor units 1 a to 1 i are all input to the
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、本実施形態において、センサ部１ａないし１ｉは、それぞれ漏洩磁束Ｈ１を測定するのに十分な感度を有しているものとする。本実施形態においても、第１実施形態と同様に、一例として、各センサ部がＳＱＵＩＤを備えている場合について説明する。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. In the present embodiment, the sensor units 1a to 1i are assumed to have sufficient sensitivity to measure the leakage magnetic flux H1. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, a case where each sensor unit includes a SQUID will be described as an example.
第１実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル群１１側のいずれを走査してもよい。また、検出コイル１１ａないし１１ｉは、それぞれ不連続部９１に起因する漏洩磁束Ｈ１を検出する。
Similarly to the first embodiment, the nondestructive inspection apparatus of this embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
センサ部１ａないし１ｉは、それぞれ検出コイル１１ａないし１１ｉの位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨａないしＨｉを出力する。また、第１実施形態の非破壊検査装置と同様に、センサ部群１は、集束磁性体４を用いて、検出コイル群１１の面積より広い範囲の漏洩磁束Ｈ１を測定することができる。
The sensor units 1a to 1i output measured magnetic field data Ha to Hi according to the magnetic field strength or magnetic flux density at the positions of the detection coils 11a to 11i, respectively. Similarly to the nondestructive inspection apparatus of the first embodiment, the
したがって、当該測定範囲のうち、矩形領域ＡないしＩに対応する領域をそれぞれ測定領域Ａ’ないしＩ’とすると、測定磁界データＨａないしＨｉは、それぞれ測定領域Ａ’ないしＩ’からの漏洩磁束Ｈ１の強さまたは磁束密度に応じて出力される。なお、検出コイル群１１に対応する測定範囲全体のサイズは、図７において長破線で示されている。
Therefore, if the areas corresponding to the rectangular areas A to I in the measurement range are the measurement areas A ′ to I ′, the measured magnetic field data Ha to Hi are the leakage magnetic flux H1 from the measurement areas A ′ to I ′, respectively. Is output according to the strength or magnetic flux density. Note that the size of the entire measurement range corresponding to the
データ処理部２は、測定磁界データＨａないしＨｉに基づいて、漏洩磁束Ｈ１の測定領域Ａ’ないしＩ’ごとの分布を算出する。
The
このようにして、各測定箇所において、漏洩磁束Ｈ１の測定領域Ａ’ないしＩ’ごとの分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。したがって、それぞれＳＱＵＩＤを備える９個のセンサ部を用いて、９個の測定領域ごとの磁界分布を算出することができる。
In this way, the
また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル群１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。したがって、測定箇所を測定範囲全体のサイズごとに移動させることによって、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。以下、このような測定範囲全体のサイズごとに走査する検査工程を、基本検査工程と称する。
Moreover, since the nondestructive inspection apparatus of this embodiment can measure a range wider than the area of the
＜第５実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図８を参照して、本発明の第５の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第４実施形態と同様に、図１および図２に示されている。また、図８は、非破壊検査装置のうち、特にセンサ部群１および検出コイル群１１の構成の詳細を示す平面図である。
<Fifth Embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
Hereinafter, with reference to FIG. 8, the structure of the nondestructive inspection apparatus in the 5th Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, the outline of the structure of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment is shown by FIG. 1 and FIG. 2 similarly to 4th Embodiment. FIG. 8 is a plan view showing details of the configuration of the
本実施形態の非破壊検査装置では、図８に示されているように、センサ部群１は、４個のセンサ部１ｒないし１ｕを含んでおり、検出コイル群１１は、４個の検出コイル１１ｒないし１１ｕを含んでいる。
In the nondestructive inspection apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the
検出コイル１１ｒないし１１ｕは、略同一の矩形コイルであり、隣接する２つの検出コイル同士、すなわち、検出コイル１１ｒと１１ｓ、１１ｒと１１ｔ、１１ｓと１１ｕ、および１１ｔと１１ｕは、互いに略２分の１ずつ重なって配置されている。ここで、図８に示すように、各検出コイルを２ａ×２ａのサイズの矩形（正方形）コイルとすると、検出コイル１１ｒないし１１ｕは、略ａ×ａのサイズの矩形（正方形）領域ＡないしＩを形成する。したがって、略同一の４個の矩形コイルによって、当該矩形コイルの略４分の１の面積を有する９個の矩形領域が形成され、１個の検出コイル当たり平均（９÷４＝）２．２５個の領域が形成されている。 The detection coils 11r to 11u are substantially identical rectangular coils, and two adjacent detection coils, that is, the detection coils 11r and 11s, 11r and 11t, 11s and 11u, and 11t and 11u, are approximately two minutes from each other. They are arranged one by one. Here, as shown in FIG. 8, when each detection coil is a rectangular (square) coil having a size of 2a × 2a, the detection coils 11r to 11u are rectangular (square) regions A to I having a size of approximately a × a. Form. Accordingly, nine rectangular regions having an area of approximately one quarter of the rectangular coils are formed by the substantially identical four rectangular coils, and an average (9 ÷ 4 =) 2.25 per detection coil. Regions are formed.
センサ部１ｒないし１ｕは、それぞれ検出コイル１１ｒないし１１ｕが接続されて４個の磁気センサを構成している。また、センサ部１ｒないし１ｕからそれぞれ出力される測定磁界データＨｒないしＨｕは、いずれもデータ処理部２に入力されている。
The
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第４実施形態と同様に、本実施形態においても、各センサ部は、ＳＱＵＩＤを用いて漏洩磁束Ｈ１を測定するものとする。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. As in the fourth embodiment, in the present embodiment, each sensor unit measures the leakage magnetic flux H1 using the SQUID.
第４実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル群１１側のいずれを走査してもよい。また、検出コイル１１ｒないし１１ｕは、それぞれ不連続部９１に起因する漏洩磁束Ｈ１を検出する。
Similarly to the fourth embodiment, the nondestructive inspection apparatus of this embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
センサ部１ｒないし１ｕは、それぞれ検出コイル１１ｒないし１１ｕの位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｒないしＨｕを出力する。また、第４実施形態の非破壊検査装置と同様に、センサ部群１は、集束磁性体４を用いて、検出コイル群１１の面積より広い範囲の漏洩磁束Ｈ１を測定することができる。
The
したがって、当該測定範囲のうち、矩形領域ＡないしＩに対応する領域をそれぞれ測定領域Ａ’ないしＩ’とすると、測定磁界データＨｒは、測定領域Ａ’、Ｂ’、Ｄ’、およびＥ’からの漏洩磁束Ｈ１の強さまたは磁束密度に応じて出力される。同様に、測定磁界データＨｓは、測定領域Ｂ’、Ｃ’、Ｅ’、およびＦ’から、測定磁界データＨｔは、測定領域Ｄ’、Ｅ’、Ｇ’、およびＨ’から、測定磁界データＨｕは、測定領域Ｅ’、Ｆ’、Ｈ’、およびＩ’からの漏洩磁束Ｈ１に応じて、それぞれ出力される。なお、検出コイル群１１に対応する測定範囲全体のサイズは、図８において長破線で示されている。
Therefore, if the areas corresponding to the rectangular areas A to I are the measurement areas A ′ to I ′ in the measurement range, the measurement magnetic field data Hr is obtained from the measurement areas A ′, B ′, D ′, and E ′. Is output in accordance with the strength or magnetic flux density of the leakage magnetic flux H1. Similarly, the measurement magnetic field data Hs is obtained from the measurement regions B ′, C ′, E ′, and F ′, and the measurement magnetic field data Ht is obtained from the measurement regions D ′, E ′, G ′, and H ′. Hu is output according to the leakage magnetic flux H1 from the measurement regions E ′, F ′, H ′, and I ′. The size of the entire measurement range corresponding to the
データ処理部２は、測定磁界データＨｒないしＨｕに基づいて、漏洩磁束Ｈ１の測定領域Ａ’ないしＩ’ごとの分布を算出する。なお、本実施形態における磁界分布の算出方法についての詳細な説明は後述する。
The
このようにして、各測定箇所において、漏洩磁束Ｈ１の測定領域Ａ’ないしＩ’ごとの分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル群１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
In this way, the
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図８および図９を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
=== Calculation Method of Magnetic Field Distribution ===
Hereinafter, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the calculation method of the magnetic field distribution in this embodiment will be described.
前述したように、本実施形態の非破壊検査装置は、各センサ部がＳＱＵＩＤを備えているため、不連続部９１に起因する微弱な漏洩磁束Ｈ１も測定することができる。したがって、本実施形態の非破壊検査装置は、初期段階の小さな不連続部を、検査対象物９に対する悪影響が顕在化する前に検出することができ、交換や修理などの対策を適宜実施している場合には、１回の検査において検出される不連続部の個数は通常少ない。そこで、まず、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。
As described above, the nondestructive inspection apparatus of this embodiment can also measure the weak leakage magnetic flux H <b> 1 caused by the
図９は、測定磁界データの値が１（図９において、「＋１」と記載）となるような不連続部が、測定領域Ａ’ないしＩ’のいずれにも存在しない場合（図９において、「なし」と記載）、または何れか１つに１個存在する場合における、測定磁界データＨｒないしＨｕの値を示している。 FIG. 9 shows a case where there is no discontinuous portion in any of the measurement regions A ′ to I ′ where the value of the measured magnetic field data is 1 (described as “+1” in FIG. 9) ( The value of the measured magnetic field data Hr to Hu when there is one or any one of them is shown.
例えば、不連続部が測定領域Ａ’に１個存在する場合には、Ｈｒ＝１，Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝０となる。また、例えば、不連続部が測定領域Ｅ’に１個存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝１となる。さらに、例えば、不連続部が測定領域Ｆ’に１個存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｔ＝０，Ｈｓ＝Ｈｕ＝１となる。 For example, when there is one discontinuous portion in the measurement region A ′, Hr = 1, Hs = Ht = Hu = 0. For example, when one discontinuous portion exists in the measurement region E ′, Hr = Hs = Ht = Hu = 1. Further, for example, when there is one discontinuous portion in the measurement region F ′, Hr = Ht = 0 and Hs = Hu = 1.
図９から明らかなように、測定磁界データＨｒないしＨｕに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。したがって、４個のセンサ部を用いて、センサ部の個数より多い９個の矩形領域ごとの磁界分布を算出することができるため、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤの個数を抑えることができる。また、測定範囲全体のサイズごとに走査する基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。 As is clear from FIG. 9, a rectangular area where a discontinuity exists can be identified based on the measured magnetic field data Hr to Hu. Therefore, since the magnetic field distribution can be calculated for each of the nine rectangular regions, which is larger than the number of sensor units, using the four sensor units, the number of SQUIDs included in each sensor unit can be suppressed. Further, in the basic inspection process of scanning for each size of the entire measurement range, the spatial resolution can be improved without increasing the inspection time of the entire inspection object 9.
次に、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。
複数の不連続部が存在する場合における各測定磁界データの値は、図９の各矩形領域における値（０または＋１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。
例えば、不連続部が測定領域Ｄ’およびＥ’に１個ずつ存在する場合、Ｈｒ＝Ｈｔ＝１＋１＝２，Ｈｓ＝Ｈｕ＝０＋１＝１となる。
Next, a case where the number of discontinuous portions that generate the leakage magnetic flux H1 is two or more at one measurement location will be described.
In the case where there are a plurality of discontinuous portions, the value of each measured magnetic field data may be added by the value (0 or +1) in each rectangular area in FIG. 9 by the number of discontinuous portions.
For example, when one discontinuous portion exists in each of the measurement regions D ′ and E ′, Hr = Ht = 1 + 1 = 2 and Hs = Hu = 0 + 1 = 1.
また、例えば、不連続部が測定領域Ｂ’およびＨ’に１個ずつ存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝１となる。この場合、不連続部が測定領域Ｅ’に１個存在する場合と区別することができないが、測定箇所をｙ０（ｙ１）方向に測定領域１個分だけ移動させることによって、両者を区別することが可能となる。当該移動によって、移動前に不連続部が測定領域Ｂ’およびＨ’に１個ずつ存在した場合には、移動後には不連続部が測定領域Ｅ’に１個存在することとなる。一方、移動前に不連続部が測定領域Ｅ’に１個存在した場合には、移動後には不連続部が測定領域Ｂ’に１個存在することとなる。 For example, when one discontinuous portion exists in each of the measurement regions B ′ and H ′, Hr = Hs = Ht = Hu = 1. In this case, it cannot be distinguished from the case where there is one discontinuous portion in the measurement region E ′, but the two are distinguished by moving the measurement point in the y0 (y1) direction by one measurement region. Is possible. When one discontinuous portion exists in the measurement regions B ′ and H ′ by the movement, one discontinuous portion exists in the measurement region E ′ after the movement. On the other hand, when one discontinuous portion exists in the measurement region E ′ before the movement, one discontinuous portion exists in the measurement region B ′ after the movement.
さらに、同様に、不連続部が測定領域Ｄ’およびＦ’に１個ずつ存在する場合と、測定領域Ｅ’に１個存在する場合とは、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向に測定領域１個分だけ移動させることによって、両者を区別することができる。
Further, similarly, when one discontinuous portion is present in each of the measurement regions D ′ and F ′ and when one discontinuous portion is present in the measurement region E ′, the
このようにして、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向またはｙ０（ｙ１）方向に測定領域１個分だけ移動させることによって、複数の不連続部が存在する場合についても区別することがより望ましい。なお、このような細かい移動を検査対象物９全体に対して行う必要はなく、基本検査工程において測定磁界データＨｒないしＨｕの複数が０でなかった測定箇所に対してのみ、追加的に行えば十分である。したがって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。以下、このような測定領域１個分だけ移動させる検査工程を、追加検査工程と称する。 In this manner, it is more desirable to distinguish even when there are a plurality of discontinuous portions by moving the measurement location by one measurement region in the x0 (x1) direction or the y0 (y1) direction. In addition, it is not necessary to perform such a fine movement on the entire inspection object 9, and if it is additionally performed only on measurement points where a plurality of measurement magnetic field data Hr to Hu are not 0 in the basic inspection process. It is enough. Therefore, the inspection time of the entire inspection object 9 is not significantly increased. Hereinafter, such an inspection process for moving by one measurement region is referred to as an additional inspection process.
＜第６実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図１０を参照して、本発明の第６の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第２実施形態と同様に、図３および図４に示されている。また、図１０は、非破壊検査装置のうち、特に交流電流供給部３および励磁コイル３１の構成の詳細を示す平面図であり、集束磁性体４のうち、検査対象物９表面と対向する側の形状のみを示している。
<Sixth Embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
The configuration of the nondestructive inspection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the outline of the structure of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment is shown by FIG. 3 and FIG. 4 similarly to 2nd Embodiment. FIG. 10 is a plan view showing the details of the configuration of the AC
図１０に示されているように、本実施形態の非破壊検査装置において、励磁コイル３１は、９個の励磁コイル３１ａないし３１ｉからなる励磁コイル群（以下、励磁コイル群３１と称する）となっている。
As shown in FIG. 10, in the nondestructive inspection apparatus of this embodiment, the
交流電流供給部３は、例えば交流発生部３２、ＤＥＭＵＸ（デマルチプレクサ）３３、およびカウンタ３４を含んで構成されている。交流発生部３２から出力される交流電流Ｉ１は、ＤＥＭＵＸ３３のデータ入力に入力されている。また、カウンタ３４から出力されるカウント値ＣＮは、ＤＥＭＵＸ３３の選択制御入力に入力されるとともに、データ処理部２にも入力されている。さらに、ＤＥＭＵＸ３３の選択制御入力の値に対応する９つの出力には、それぞれ励磁コイル３１ａないし３１ｉが接続されている。そして、励磁コイル３１ａないし３１ｉは、略同一の矩形コイルであり、３行３列の行列状に隣接して平面的に配置され、それぞれ略同一の矩形領域ＡないしＩを形成している。
The AC
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第２実施形態と同様に、本実施形態においても、センサ部１は、ＳＱＵＩＤを用いて渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定するものとする。
第２実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル１１側のいずれを走査してもよい。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. Similar to the second embodiment, in this embodiment, the
Similar to the second embodiment, the nondestructive inspection apparatus of the present embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
交流電流供給部３のカウンタ３４は、順次カウントアップまたは順次カウントダウンし、カウント値ＣＮを出力する。本実施形態では、カウンタ３４は、例えば４ビットのバイナリカウンタであり、カウント値ＣＮが０から８まで（２進数で００００から１０００まで）順次増加、または８から０まで順次減少する。また、ＤＥＭＵＸ３３は、カウント値ＣＮに応じて励磁コイル３１ａないし３１ｉのうちの何れか１つを順次選択し、当該選択されている励磁コイルに、交流発生部３２が発生する交流電流Ｉ１を供給する。したがって、交流電流供給部３は、励磁コイル３１ａないし３１ｉに交流電流Ｉ１を順次供給して、それぞれ矩形領域ＡないしＩに交流磁界を順次発生させ、検査対象物９に渦電流を誘導する。
The
第２実施形態の非破壊検査装置と同様に、検出コイル１１は、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出する。また、センサ部１は、検出コイル１１の位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｑを出力する。さらに、センサ部１は、集束磁性体４を用いて、検出コイル１１の面積より広い範囲の渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定することができる。したがって、測定磁界データＨｑは、渦電流によって矩形領域ＡないしＩに順次発生する磁界Ｈ２の強さまたは磁束密度に応じて出力される。
Similar to the nondestructive inspection apparatus of the second embodiment, the
データ処理部２は、測定磁界データＨｑと、ＤＥＭＵＸ３３において選択されている励磁コイルを示すカウント値ＣＮとに基づいて、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の矩形領域ＡないしＩごとの分布を算出する。
Based on the measured magnetic field data Hq and the count value CN indicating the excitation coil selected in the
このようにして、各測定箇所において、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の矩形領域ＡないしＩごとの分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。したがって、ＳＱＵＩＤを備える１個のセンサ部を用いて、９個の矩形領域ごとの磁界分布を算出することができる。
In this way, the
また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。したがって、測定範囲全体のサイズ、すなわち、励磁コイル群３１全体のサイズごとに走査する基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。
Moreover, since the nondestructive inspection apparatus of this embodiment can measure the range wider than the area of the
＜第７実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図１１を参照して、本発明の第７の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第６実施形態と同様に、図３および図４に示されている。また、図１１は、非破壊検査装置のうち、特に交流電流供給部３および励磁コイル群３１の構成の詳細を示す平面図であり、集束磁性体４のうち、検査対象物９表面と対向する側の形状のみを示している。
<Seventh embodiment>
=== Configuration of Nondestructive Inspection Apparatus ===
The configuration of the nondestructive inspection apparatus according to the seventh embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In addition, the outline of the structure of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment is shown by FIG. 3 and FIG. 4 similarly to 6th Embodiment. FIG. 11 is a plan view showing details of the configuration of the AC
本実施形態の非破壊検査装置では、図１１に示されているように、励磁コイル群３１は、４個の励磁コイル３１ｒないし３１ｕを含んでいる。
In the nondestructive inspection apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 11, the
第６実施形態の非破壊検査装置と同様に、交流電流供給部３は、例えば交流発生部３２、ＤＥＭＵＸ３３、およびカウンタ３４を含んで構成されている。交流発生部３２から出力される交流電流Ｉ１は、ＤＥＭＵＸ３３のデータ入力に入力されている。また、カウンタ３４から出力されるカウント値ＣＮは、ＤＥＭＵＸ３３の選択制御入力に入力されるとともに、データ処理部２にも入力されている。さらに、ＤＥＭＵＸ３３の選択制御入力の値に対応する４つの出力には、それぞれ励磁コイル３１ｒないし３１ｕが接続されている。
Similar to the nondestructive inspection apparatus of the sixth embodiment, the AC
励磁コイル３１ｒないし３１ｕは、略同一の矩形コイルであり、隣接する２つの励磁コイル同士、すなわち、励磁コイル３１ｒと３１ｓ、３１ｒと３１ｔ、３１ｓと３１ｕ、および３１ｔと３１ｕは、互いに略２分の１ずつ重なって配置されている。ここで、図１１に示すように、各励磁コイルを２ｂ×２ｂのサイズの矩形（正方形）コイルとすると、励磁コイル３１ｒないし３１ｕは、略ｂ×ｂのサイズの矩形（正方形）領域ＡないしＩを形成する。したがって、略同一の４個の矩形コイルによって、当該矩形コイルの略４分の１の面積を有する９個の矩形領域が形成され、１個の励磁コイル当たり平均（９÷４＝）２．２５個の領域が形成されている。
The
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第６実施形態と同様に、本実施形態においても、センサ部１は、ＳＱＵＩＤを用いて渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定するものとする。
第６実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル１１側のいずれを走査してもよい。
=== Operation of Non-Destructive Inspection Apparatus ===
Next, the operation of the nondestructive inspection apparatus in this embodiment will be described. Note that, similarly to the sixth embodiment, in this embodiment, the
Similarly to the sixth embodiment, the nondestructive inspection apparatus of this embodiment may scan either the inspection object 9 side or the
交流電流供給部３のカウンタ３４は、順次カウントアップまたは順次カウントダウンし、カウント値ＣＮを出力する。本実施形態では、カウンタ３４は、例えば２ビットのバイナリカウンタであり、カウント値ＣＮが０から３まで（２進数で００から１１まで）順次増加、または３から０まで順次減少する。また、ＤＥＭＵＸ３３は、カウント値ＣＮに応じて励磁コイル３１ｒないし３１ｕのうちの何れか１つを順次選択し、当該選択されている励磁コイルに、交流発生部３２が発生する交流電流Ｉ１を供給する。
The
したがって、交流電流供給部３は、励磁コイル３１ｒないし３１ｕに交流電流Ｉ１を順次供給して、交流磁界を順次発生させ、検査対象物９に渦電流を誘導する。なお、励磁コイル３１ｒに交流電流Ｉ１が供給されている間、交流磁界は矩形領域Ａ、Ｂ、Ｄ、およびＥに発生する。また、励磁コイル３１ｓに交流電流Ｉ１が供給されている間、交流磁界は矩形領域Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦに発生する。さらに、励磁コイル３１ｔに交流電流Ｉ１が供給されている間、交流磁界は矩形領域Ｄ、Ｅ、Ｇ、およびＨに発生する。そして、励磁コイル３１ｕに交流電流Ｉ１が供給されている間、交流磁界は矩形領域Ｅ、Ｆ、Ｈ、およびＩに発生する。
Therefore, the alternating
第６実施形態の非破壊検査装置と同様に、検出コイル１１は、渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出する。また、センサ部１は、検出コイル１１の位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｑを出力する。さらに、センサ部１は、集束磁性体４を用いて、検出コイル１１の面積より広い範囲の渦電流によって発生する磁界Ｈ２を測定することができる。
Similar to the nondestructive inspection apparatus of the sixth embodiment, the
データ処理部２は、測定磁界データＨｑと、ＤＥＭＵＸ３３において選択されている励磁コイルを示すカウント値ＣＮとに基づいて、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の矩形領域ＡないしＩごとの分布を算出する。なお、本実施形態における磁界分布の算出方法についての詳細な説明は後述する。
Based on the measured magnetic field data Hq and the count value CN indicating the excitation coil selected in the
このようにして、各測定箇所において、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の矩形領域ＡないしＩごとの分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。したがって、ＳＱＵＩＤを備える１個のセンサ部を用いて、９個の矩形領域ごとの磁界分布を算出することができる。
In this way, the
また、本実施形態の非破壊検査装置は、各測定箇所において、検出コイル１１の面積より広い範囲を測定することができるため、走査回数を減らし、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
Moreover, since the nondestructive inspection apparatus of this embodiment can measure the range wider than the area of the
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図１１および図１２を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
=== Calculation Method of Magnetic Field Distribution ===
Hereinafter, with reference to FIG. 11 and FIG. 12, the calculation method of the magnetic field distribution in this embodiment will be described.
前述したように、本実施形態の非破壊検査装置は、センサ部１がＳＱＵＩＤを備えているため、渦電流によって発生する微弱な磁界Ｈ２も測定することができる。したがって、本実施形態の非破壊検査装置は、初期段階の小さな不連続部を、検査対象物９に対する悪影響が顕在化する前に検出することができ、交換や修理などの対策を適宜実施している場合には、１回の検査において検出される不連続部の個数は通常少ない。そこで、まず、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。
As described above, in the nondestructive inspection apparatus according to the present embodiment, since the
図１２は、不連続部が矩形領域ＡないしＩのいずれにも存在しない場合（図１２において、「なし」と記載）、または何れか１つに１個存在する場合において、各励磁コイルに交流電流Ｉ１が流れている間の測定磁界データＨｑの値およびその減少分を示している。なお、図１２においては、説明の便宜上、渦電流によって測定磁界データＨｑの値が４（矩形領域当たり１）となるような磁界Ｈ２が発生し、不連続部が存在する矩形領域にはまったく渦電流が流れないものとしている。また、図１２の各上段の（括弧が付いていない）値は、不連続部による測定磁界データＨｑの値の減少分を示しており、この場合の測定磁界データＨｑの値は、図１２の各下段の（括弧が付いている）式のように求めることができる。 FIG. 12 shows the case where the discontinuous portion does not exist in any of the rectangular regions A to I (indicated as “none” in FIG. 12) or one of them exists in any one of the excitation coils. The value of the measured magnetic field data Hq while the current I1 is flowing and the decrease thereof are shown. In FIG. 12, for convenience of explanation, the magnetic field H2 is generated by the eddy current so that the value of the measured magnetic field data Hq is 4 (1 per rectangular area), and no eddy is generated in the rectangular area where the discontinuity exists. It is assumed that no current flows. In addition, the values (without parentheses) at each upper stage in FIG. 12 indicate a decrease in the value of the measured magnetic field data Hq due to the discontinuous portion. In this case, the value of the measured magnetic field data Hq is as shown in FIG. It can be obtained as shown in the lower formula (with parentheses).
例えば、不連続部が矩形領域Ａに１個存在する場合には、励磁コイル３１ｒに交流電流Ｉ１が流れている間のみ、測定磁界データＨｑの値が１個の矩形領域に相当する１だけ減少（図１２において、「−１」と記載）し、Ｈｑ＝４−１＝３となる。また、例えば、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合には、いずれも、測定磁界データＨｑの値が１だけ減少し、Ｈｑ＝４−１＝３となる。さらに、例えば、不連続部が矩形領域Ｆに１個存在する場合には、励磁コイル３１ｓまたは３１ｕに交流電流Ｉ１が流れている間のみ、測定磁界データＨｑの値が１だけ減少し、Ｈｑ＝４−１＝３となる。
For example, when there is one discontinuous portion in the rectangular area A, the value of the measured magnetic field data Hq is decreased by 1 corresponding to one rectangular area only while the alternating current I1 flows through the
図１２から明らかなように、測定磁界データＨｑと、交流電流Ｉ１が流れている励磁コイルを示すカウント値ＣＮとに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。また、測定範囲全体のサイズ、すなわち、励磁コイル群３１全体のサイズ（略３ｂ×３ｂ）ごとに走査する基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。なお、本実施形態の非破壊検査装置は、用いる励磁コイルの個数（４個）が矩形領域の個数（９個）より少なくなっているため、交流電流供給部３および励磁コイル群３１間を容易に配線することができる。
As is apparent from FIG. 12, the rectangular area where the discontinuity exists can be identified based on the measured magnetic field data Hq and the count value CN indicating the exciting coil through which the alternating current I1 flows. Further, in the basic inspection process of scanning every size of the entire measuring range, that is, every size of the exciting coil group 31 (approximately 3b × 3b), the spatial resolution is improved without increasing the inspection time of the entire inspection object 9. Can be made. In the nondestructive inspection apparatus according to the present embodiment, the number of exciting coils to be used (4) is smaller than the number of rectangular areas (9), so that the AC
次に、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。 Next, a case where the number of discontinuous portions that cause turbulence in eddy current is two or more at one measurement location will be described.
複数の不連続部が存在する場合における、不連続部による各測定磁界データの値の減少分は、図１２の各矩形領域における値（０または−１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。
例えば、不連続部が矩形領域ＤおよびＥに１個ずつ存在する場合、励磁コイル３１ｒまたは３１ｔに交流電流Ｉ１が流れている間には、測定磁界データＨｑの値が２だけ減少し、Ｈｑ＝４−２＝２となる。また、励磁コイル３１ｓまたは３１ｕに交流電流Ｉ１が流れている間には、測定磁界データＨｑの値が１だけ減少し、Ｈｑ＝４−１＝３となる。
In the case where there are a plurality of discontinuous portions, the decrease in the value of each measured magnetic field data due to the discontinuous portions is obtained by adding the value (0 or −1) in each rectangular area in FIG. 12 by the number of discontinuous portions. That's fine.
For example, when one discontinuous portion exists in each of the rectangular regions D and E, the value of the measured magnetic field data Hq decreases by 2 while the alternating current I1 flows through the
また、例えば、不連続部が矩形領域ＢおよびＨに１個ずつ存在する場合には、いずれも、測定磁界データＨｑの値が１だけ減少し、Ｈｑ＝４−１＝３となる。この場合、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合と区別することができないが、測定箇所をｙ０（ｙ１）方向に距離ｂだけ、すなわち、矩形領域１個分だけ移動させることによって、両者を区別することが可能となる。当該移動によって、移動前に不連続部が矩形領域ＢおよびＨに１個ずつ存在した場合には、移動後には不連続部が矩形領域Ｅに１個存在することとなる。一方、移動前に不連続部が矩形領域Ｅに１個存在した場合には、移動後には不連続部が矩形領域Ｂに１個存在することとなる。 For example, when one discontinuous part exists in each of the rectangular regions B and H, the value of the measured magnetic field data Hq is decreased by 1, and Hq = 4-1 = 3. In this case, it cannot be distinguished from the case where there is one discontinuous portion in the rectangular area E, but by moving the measurement location by a distance b in the y0 (y1) direction, that is, by one rectangular area, It is possible to distinguish between the two. When one discontinuous part exists in the rectangular areas B and H before the movement by the movement, one discontinuous part exists in the rectangular area E after the movement. On the other hand, when one discontinuous part exists in the rectangular area E before the movement, one discontinuous part exists in the rectangular area B after the movement.
さらに、同様に、不連続部が矩形領域ＤおよびＦに１個ずつ存在する場合と、矩形領域Ｅに１個存在する場合とは、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向に矩形領域１個分だけ移動させることによって、両者を区別することができる。 Similarly, when one discontinuous portion is present in each of the rectangular regions D and F and when one discontinuous portion is present in the rectangular region E, only one rectangular region is measured in the x0 (x1) direction. The two can be distinguished by moving them.
このようにして、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向またはｙ０（ｙ１）方向に矩形領域１個分だけ移動させる追加検査工程によって、複数の不連続部が存在する場合についても区別することがより望ましい。なお、当該追加検査工程は、基本検査工程において測定磁界データＨｑの値の減少分が複数の励磁コイルについて０でなかった測定箇所に対してのみ、追加的に行えば十分である。したがって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。 In this way, it is more desirable to distinguish even when there are a plurality of discontinuous portions by the additional inspection process in which the measurement location is moved by one rectangular area in the x0 (x1) direction or the y0 (y1) direction. . Note that it is sufficient that the additional inspection process is additionally performed only on measurement points where the decrease in the value of the measured magnetic field data Hq in the basic inspection process is not 0 for a plurality of exciting coils. Therefore, the inspection time of the entire inspection object 9 is not significantly increased.
前述したように、検査対象物９表面の、検出コイル１１より面積が大きい領域からの磁界を、磁界集束部を用いて検出コイル１１に集束することによって、非破壊検査装置は、検出コイル１１の面積を大きくすることなく、より広い範囲の磁界を測定することができ、検査対象物９全体の検査時間を短縮することができる。
As described above, the nondestructive inspection apparatus uses the magnetic field converging unit to focus the magnetic field from the region having a larger area than the
また、図７に示したように、検出コイルをそれぞれ含む複数の磁気センサを用いて、検査対象物９表面からの磁界の、検出コイルによって形成される領域ごとの分布を算出することによって、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 7, by using a plurality of magnetic sensors each including a detection coil, the distribution of the magnetic field from the surface of the inspection object 9 for each region formed by the detection coil is calculated. Spatial resolution can be improved without increasing the inspection time of the entire object 9.
また、図８に示したように、検出コイル群１１に含まれる複数の検出コイルの一部を重ねて配置することによって、略同一面積の領域を検出コイルの個数より多く形成でき、より少ない個数の磁気センサで空間分解能を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 8, by arranging a part of the plurality of detection coils included in the
また、励磁コイル３１に交流電流Ｉ１を供給して、検査対象物９に渦電流を誘導する交流磁界を発生させ、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出することによって、渦電流法を用いる非破壊検査装置を構成することができる。
Further, an AC current I1 is supplied to the
また、図１０に示したように、励磁コイル群３１に含まれる複数の励磁コイルのうちの何れか１つを順次選択し、当該選択されている励磁コイルに交流電流Ｉ１を供給して、検査対象物９に渦電流を誘導する交流磁界を発生させ、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２の、励磁コイルによって形成される領域ごとの分布を算出することによって、磁気センサの個数を増加させることなく、空間分解能を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 10, any one of a plurality of excitation coils included in the
また、図１１に示したように、励磁コイル群３１に含まれる複数の励磁コイルの一部を重ねて配置することによって、用いる励磁コイルの個数が領域の個数より少なくなり、交流電流供給部３および励磁コイル群３１間を容易に配線することができる。
Further, as shown in FIG. 11, by arranging a part of the plurality of exciting coils included in the
また、磁界集束部として、軟磁性材料を成形した集束磁性体４を用いることによって、検査対象物９表面からの磁界を検出コイル１１に集束することができる。
Further, the magnetic field from the surface of the inspection object 9 can be focused on the
また、集束磁性体４は、検査対象物９表面と対向する側の周長を検出コイル１１と対向する側の周長より長くすることによって、検査対象物９表面の、検出コイル１１より面積が大きい領域からの磁界を検出コイル１１に集束することができる。
Further, the focusing
また、集束磁性体４は、円錐台の外形を有することによって、磁界集束部として好適な形状とすることができる。
Moreover, the focusing
また、磁界集束部として、交流電流Ｉ１に同期する交流電流Ｉ２が供給される集束コイル３９を用いることによって、渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出コイル１１に集束することができる。
Further, the magnetic field H2 generated by the eddy current can be focused on the
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 In addition, the said embodiment is for making an understanding of this invention easy, and is not for limiting and interpreting this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
上記実施形態では、センサ部がＳＱＵＩＤを備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。センサ部は、ＳＱＵＩＤ以外にＦＧセンサやＭＩセンサを備えていてもよい。 In the above embodiment, the case where the sensor unit includes the SQUID has been described. However, the present invention is not limited to this. The sensor unit may include an FG sensor and an MI sensor in addition to the SQUID.
上記第４および第５実施形態では、第１実施形態の非破壊検査装置に対して、複数の検出コイルを有する構成となっているが、これに限定されるものではない。第２および第３実施形態の非破壊検査装置に対しても同様に、複数の検出コイルを有する構成とすることができる。 In the said 4th and 5th embodiment, although it has the structure which has a some detection coil with respect to the nondestructive inspection apparatus of 1st Embodiment, it is not limited to this. Similarly, the nondestructive inspection apparatuses of the second and third embodiments can have a plurality of detection coils.
上記第５実施形態では、検出コイル群１１全体のサイズと、各検出コイルによって形成される略同一面積の領域の合計サイズとが等しくなっているが、これに限定されるものではない。検出コイル群１１は、略同一面積の領域以外の不使用領域を含むように各検出コイルを配置してもよい。
In the fifth embodiment, the size of the entire
上記第６および第７実施形態では、第２実施形態の非破壊検査装置に対して、複数の励磁コイルを有する構成となっているが、これに限定されるものではない。第３実施形態の非破壊検査装置に対しても同様に、複数の励磁コイルを有する構成とすることができる。 In the sixth and seventh embodiments, the non-destructive inspection apparatus of the second embodiment has a plurality of exciting coils. However, the present invention is not limited to this. Similarly, the non-destructive inspection apparatus of the third embodiment can be configured to have a plurality of exciting coils.
上記第７実施形態では、励磁コイル群３１全体のサイズと、各励磁コイルによって形成される略同一形状の領域の合計サイズとが等しくなっているが、これに限定されるものではない。励磁コイル群３１は、略同一形状の領域以外の不使用領域を含むように各励磁コイルを配置してもよい。
In the seventh embodiment, the overall size of the
上記第４ないし第７実施形態では、検出コイルや励磁コイルとして、矩形コイルが用いられているが、これに限定されるものではない。例えば三角形コイルや正六角形コイルを用いて、これらを隣接して平面的に配置することによっても、検出コイル群１１全体や励磁コイル群３１全体のコイル面を隙間なく敷き詰めることができる。また、例えば三角形コイルや正六角形コイルを用いて、これらの一部を重ねて配置することによって、検出コイル群１１や励磁コイル群３１が不使用領域を含まないように配置することもできる。
In the fourth to seventh embodiments, rectangular coils are used as detection coils and excitation coils, but the present invention is not limited to this. For example, the coil surfaces of the entire
１ センサ部（群）
１ａ〜１ｉ センサ部
１ｒ〜１ｕ センサ部
２ データ処理部
３ 交流電流供給部
４ 集束磁性体
９ 検査対象物
１１ 検出コイル（群）
１１ａ〜１１ｉ 検出コイル
１１ｒ〜１１ｕ 検出コイル
３１ 励磁コイル（群）
３１ａ〜３１ｉ 励磁コイル
３１ｒ〜１１ｕ 励磁コイル
３２ 交流発生部
３３ ＤＥＭＵＸ（デマルチプレクサ）
３４ カウンタ
３９ 集束コイル
９１ 不連続部
1 Sensor unit (group)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a-
11a to 11i Detection coil 11r to 11u
31a to
34 Counter 39 Focusing
Claims (7)
検出コイルを含み、当該検出コイルによって検出される、前記渦電流によって発生する前記検査対象物表面からの磁界に応じた測定磁界データを出力する磁気センサと、
前記検査対象物表面の、前記検出コイルより面積が大きい領域からの磁界を前記検出コイルに集束する磁界集束部と、
前記測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界を求めるデータ処理部と、
を備え、
前記磁界集束部は、前記第１の交流電流に同期する第２の交流電流が供給される集束コイルであることを特徴とする非破壊検査装置。 A magnetic field generator that includes an exciting coil and generates an alternating magnetic field that supplies a first alternating current to the exciting coil to induce an eddy current in the inspection object;
A magnetic sensor that includes a detection coil and outputs measurement magnetic field data corresponding to a magnetic field from the surface of the inspection object generated by the eddy current detected by the detection coil;
A magnetic field focusing unit for focusing of the inspection object surface, the magnetic field from the region area is larger than the detection coil to the detection coil,
A data processing unit for obtaining a magnetic field from the surface of the inspection object based on the measured magnetic field data;
Equipped with a,
Wherein the magnetic field focusing portion is non-destructive inspection device second AC current synchronized with the first alternating current and said Oh Rukoto in focusing coil supplied.
前記データ処理部は、前記磁気センサからそれぞれ出力される前記測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界を前記検出コイルによって形成される領域ごとに求めることを特徴とする請求項１に記載の非破壊検査装置。 A plurality of the magnetic sensors each including the detection coil,
The data processing unit obtains a magnetic field from the surface of the inspection object for each region formed by the detection coil based on the measurement magnetic field data output from the magnetic sensor. Non-destructive inspection equipment described in 1.
検出コイルを含み、当該検出コイルによって検出される、前記渦電流によって発生する前記検査対象物表面からの磁界に応じた測定磁界データを出力する磁気センサと、
前記検査対象物表面の、前記検出コイルより面積が大きい領域からの磁界を前記検出コイルに集束する磁界集束部と、
前記測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界を前記励磁コイルによって形成される領域ごとに求めるデータ処理部と、
を備え、
前記励磁コイルは、前記励磁コイルより多い個数の略同一形状の複数の領域を形成するように一部が重なって配置されることを特徴とする非破壊検査装置。 Includes a plurality of exciting coils, and a magnetic field generator for supplying a first alternating current by sequentially selecting any one of the exciting coil to generate an alternating magnetic field which induces eddy currents in the inspection object,
A magnetic sensor that includes a detection coil and outputs measurement magnetic field data corresponding to a magnetic field from the surface of the inspection object generated by the eddy current detected by the detection coil;
A magnetic field focusing section for focusing a magnetic field from a region having a larger area than the detection coil on the surface of the inspection object on the detection coil;
Based on the measured magnetic field data, a data processing unit for obtaining a magnetic field from the surface of the inspection object for each region formed by the exciting coil;
With
The excitation coil is non-destructive inspection device you wherein Rukoto part are arranged to overlap so as to form a plurality of areas of substantially the same shape of more number than the exciting coil.
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