JP6373472B1

JP6373472B1 - 欠陥検査方法及び欠陥検査装置

Info

Publication number: JP6373472B1
Application number: JP2017246025A
Authority: JP
Inventors: 吉克合田; 修治豊田
Original assignee: Non Destructive Inspection Co Ltd
Current assignee: Non Destructive Inspection Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2037-08-07
Also published as: JP2019032294A

Abstract

【課題】効率よく且つ高精度に検査することの可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供すること。
【解決手段】検査対象物１０１は、その軸方向Ａに導電性を有する材料よりなる。素線２ａは、コイル２の中心軸が検査対象物１００の周方向Ｃに沿うように巻回されてある。コイル２は、検査対象物１０１の外周面１０１ｘの一部を覆う扇状を呈する。扇状コイル２を外周面１０１ｘに対し所定の間隙をおいて配置した際に、扇状コイル２の一端から検査対象物１００を通過して扇状コイル２の他端へ向かう磁束が外周面近傍で密となるように扇状コイル２の中心角を調整する。扇状コイル２を外周面１０１ｘに対し所定の間隙をおいて配置し、外周面１０１ｘに検査対象物１０１の軸方向Ａに沿う渦電流を生じさせる。渦電流に起因する値を扇状コイル２で測定し、測定結果に基づいて外周面１０１の欠陥の有無を検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。さらに詳しくは、素線を巻回してなるコイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関する。

従来より、検査対象物の欠陥の有無を検査する方法として、上述の如き渦電流探傷試験が知られている。この試験では、コイル（プローブ）と検査対象物との距離（リフトオフ）が大きくなると、電磁誘導によって生じる渦電流が小さくなるため、検出感度が著しく低下する。よって、例えば被覆材で覆われた検査対象物の検査等では、欠陥を精度よく検出することは困難である。

また、例えば特許文献１に記載の如きケーブルの検査方法が知られている。この検査方法では、隣り合うストランドを組としてストランドに直接交流電圧を印加し、ストランド間の静電容量に関連する値を測定している。そのため、ストランド間に絶縁不良（短絡）があると、ストランド間で静電容量が生じず、検査精度が低下するおそれがあった。また、損傷が大きい場合、その損傷箇所より下流に電流が流れないため、下流側の検査が困難となる場合もあった。さらに、ケーブル全体の損傷結果を得るために、ストランドの組み合わせを変えて何度も測定しなければならず、作業性の向上が望まれていた。しかも、ストランドが被覆されていると、ストランドを露出する作業が必要となり、さらに作業性が低下していた。

特開２０１３−１６７６０２号公報

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、効率よく且つ高精度に検査することの可能な欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る欠陥検査方法の特徴は、素線を巻回してなるコイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する構成において、前記検査対象物は、その軸方向に導電性を有する材料よりなり、前記素線は、前記コイルの中心軸が前記検査対象物の周方向に沿うように巻回されてあり、前記コイルは、前記検査対象物の外周面の一部を覆う扇状を呈し、この扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置した際に、前記扇状コイルの一端から前記検査対象物を通過して前記扇状コイルの他端へ向かう磁束が前記外周面近傍で密となるように前記扇状コイルの中心角を調整し、前記扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置し、前記扇状コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記外周面に前記検査対象物の軸方向に沿う渦電流を生じさせ、前記渦電流に起因する値を前記扇状コイルで測定し、その測定結果に基づいて前記外周面の欠陥の有無を検査することにある。

上記構成によれば、素線をコイルの中心軸が検査対象物の周方向に沿うように巻回してあるので、軸方向に導電性を有する材料よりなる検査対象物に対しその軸方向に沿う渦電流を生じさせることができる。そして、コイルは、検査対象物の外周面の一部を覆う扇状を呈し、この扇状コイルを検査対象物の外周面に対し所定の間隙をおいて配置した際に、扇状コイルの一端から検査対象物を通過して扇状コイルの他端へ向かう磁束が外周面近傍で密となるように扇状コイルの中心角を調整する。これにより、検査対象物の外周面に対し所定の間隙（リフトオフ）をおいても、検査対象となる部位近傍の磁束密度を向上させることで、検査対象物の外周面にその軸方向に沿う渦電流を増加させて、検出精度を向上させることができる。しかも、検査対象物の外周面に対し所定の間隙（リフトオフ）をおいて渦電流に起因する値を測定するので、高速に検査でき検査効率が高い。

上記構成において、前記扇状コイルは、磁性材料よりなる扇状のコアに巻回されてあるとよい。これにより、コイルからの磁束の漏洩を抑制して、扇状コイルの一端から検査対象物を通過して扇状コイルの他端へ向かう磁束を増加（集中）させることができるので、検査部位に生じる渦電流がさらに増加し、検査精度を向上させることができる。

また、前記扇状コイルを前記検査対象物の軸方向に適宜間隔をおいて一対備え、一対の扇状コイルを前記軸方向に相対移動させると共に前記一対の扇状コイルの出力差により前記欠陥の有無を検査するとよい。これにより、コイルと検査対象物との間隙（リフトオフ）の変化により発生するノイズ（ガタ雑音）を抑制でき、さらに検査精度を向上させることができる。

前記扇状コイルを前記検査対象物の周方向に沿って複数配置してあっても構わない。これにより、例えば検査対象物の全周を一度の走査で精度よく検査することが可能となり、さらに検査効率が向上する。

上記いずれかの構成において、前記検査対象物は、導電性を有する繊維強化複合材よりなる１本のストランドであってもよく、前記検査対象物は、導電性を有する繊維強化複合材よりなる複数本のストランドで構成されていてもよい。係る場合、前記１本のストランドは被覆材により覆われてなり、前記間隙は前記被覆材の肉厚を含んでいてもよい。また、前記複数のストランドは被覆材により覆われてなり、前記間隙は前記被覆材の肉厚を含んでいてもよい。

上記目的を達成するため、本発明に係る欠陥検査装置の特徴は、素線を巻回してなるコイルを備え、前記コイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する構成において、前記検査対象物は、その軸方向に導電性を有する材料よりなり、前記素線は、前記コイルの中心軸が前記検査対象物の周方向に沿うように巻回されてあり、前記コイルは、前記検査対象物の外周面の一部を覆う扇状を呈し、この扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置した際に、前記扇状コイルの一端から前記検査対象物を通過して前記扇状コイルの他端へ向かう磁束が前記外周面近傍で密となるように前記扇状コイルの中心角が調整され、前記一端と前記他端とを結ぶ最短距離の磁路が前記検査対象物を通過するように前記扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置する治具と、前記扇状コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記検査対象物の軸方向に沿う渦電流を前記外周面に生じさせる交流印加手段と、前記渦電流に起因する値を前記扇状コイルで測定し、その測定結果に基づいて前記外周面の欠陥の有無を判定する判定手段とを有することにある。

上記構成において、前記扇状コイルは、磁性材料よりなる扇状のコアに巻回されてあるとよい。

また、前記扇状コイルは、前記検査対象物の軸方向に沿って適宜間隔をおいて一対設けられ、前記判定手段は、前記一対の扇状コイルの出力差により前記欠陥の有無を検査するとよい。

前記治具は、前記扇状コイルを前記検査対象物の中心に対し所定の位置に保持するとよい。係る場合、前記治具は、複数の前記扇状コイルを前記検査対象物の周方向に沿って保持するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明に係る欠陥検査方法の他の特徴は、素線を巻回してなるコイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する方法において、前記検査対象物は、一定の方向に導電性を有する材料よりなり、前記素線は、前記検査対象物の表面に前記一定の方向に沿う渦電流を生じさせるために前記コイルの一端から他端へ向かう磁束が前記検査対象物を通過するように巻回されてあり、前記磁束が前記表面近傍で密となるように前記コイルを前記表面に対し所定の間隙をおいて配置し、前記コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記表面に前記一定の方向に沿う渦電流を生じさせ、前記渦電流に起因する値を前記コイルで測定し、その測定結果に基づいて前記表面の欠陥の有無を検査することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る欠陥検査装置の他の特徴は、素線を巻回してなるコイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する構成において、前記検査対象物は、一定の方向に導電性を有する材料よりなり、前記素線は、前記検査対象物の表面に前記一定の方向に沿う渦電流を生じさせるために前記コイルの一端から他端へ向かう磁束が前記検査対象物を通過するように巻回されてあり、前記コイルは、前記磁束が前記表面近傍で密となるように前記表面に対し所定の間隙をおいて配置され、前記コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記一定の方向に渦電流を前記表面に生じさせる交流印加手段と、前記渦電流に起因する値を前記コイルで測定し、その測定結果に基づいて前記表面の欠陥の有無を判定する判定手段とを有することにある。

上記本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置の特徴によれば、効率よく且つ高精度に検査することが可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明の第一実施形態に係る欠陥検査方法を示す概略図である。第一実施形態における検査対象となる高強度繊維複合材ケーブルの断面図である。本発明に係る欠陥検査装置のブロック図である。ブリッジ回路図である。検査状態を模式的に示すコイル及びケーブルの縦断面図である。磁束分布を模式的に示す図である。検査方法の一例を説明する図である。治具の一例を示す図である。コアありのコイルによる磁束分布のシミュレーション結果を示すグラフである。シミュレーション実験の条件を示す図である。正常品に対応する基準試験体の測定信号の一例を示す図である。損傷品に対応する基準試験体の測定信号の一例を示す図である。本発明の第二実施形態におけるコイルの一例を示す図である。本発明の第二実施形態における他のコイルの一例を示す図である。本発明の他の実施形態におけるコイルの一例を示す図である。本発明の他の実施形態におけるコイルの他の一例を示す図である。コアなしのコイルによる磁束分布のシミュレーション結果を示す図９相当図である。図１１Ａに対応するリサージュ波形の一例を示す図である。図１１Ｂに対応するリサージュ波形の一例を示す図である。本発明の他の検査対象物の一例を示す図である。

次に、図１〜１１を参照しながら、本発明の第一実施形態についてさらに詳しく説明する。
本発明の第一実施形態における検査対象は、軸方向に導電性を有する繊維強化複合材よりなるストランド１０１を含んでなる繊維強化複合材ケーブル（以下、単に「ケーブル」と称する。）である。例えば、本実施形態のケーブル１００は、図２に示すように、中心のストランド１０１の周囲に６本のストランド１０１を略点対称に配置して撚り合わせて撚り線として構成され、その撚り線の外周を塩化ビニル等の樹脂材料よりなる被覆材１０２で覆ってなる。

このストランド１０１は、１本が数μ程度のカーボンファイバー１０１ａを数万本程度まとめて熱可塑性等の樹脂１０１ｂで固めて（含浸させて）構成されている。被覆材１０２の厚み（肉厚）は、例えば外径φ８ｍｍのケーブル１００で約１ｍｍ、外径φ１２ｍｍのケーブル１００で約２〜３ｍｍとしてある。この厚みが、検査対象物としてのストランド１０１の外周面１０１ｘと後述するコイル２との間隙Ｇの一部Ｇ１となる。また、繊維強化複合材としては、例えば炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が挙げられる。なお、本実施形態において、ケーブルとは、ワイヤーやロープ等の若干の可撓性のあるものを含む。

本発明の第一実施形態に係るケーブル１００の欠陥検査装置１は、大略、図１に示すように、素線２ａを巻回してなるコイル２と、コイル２に交流電圧を印加して電磁誘導によってストランド１０１の軸方向Ａに沿う渦電流Ｅをその外周面１０１ｘに生じさせる交流印加手段としての発振器３１を有し、渦電流Ｅに起因する値をコイル２で測定する渦電流探傷装置３と、渦電流探傷装置３の測定結果に基づいてストランド１０１の折れ等の損傷Ｄの有無を判定する判定手段としての信号処理装置４を備える。

図１に示すように、コイル２は、ケーブル１００の外周面（複数本のストランド１０１の外周面１０１ｘ）の一部を覆う扇状を呈する扇状コイルであり、扇状コイル２の中心軸がケーブル１００（複数本のストランド１０１）の周方向に沿うように巻回される素線２ａ（巻き線）よりなる自己誘導型コイルである。このコイルは、交流により交流磁界（磁場）を発生させる励磁と、渦電流（誘導電流）の変化の検出とを同一のコイルで行う。

本実施形態における扇状コイル２は、ストランド１０１（ケーブル１００）の軸方向Ａに適宜間隔をおいて配置される一対の第一、第二コイル２１，２２を備える。この第一、第二コイル２１，２２に交流電圧を印加すると、図５に示す如く、ストランド１０１の外周面１０１ｘに生じる渦電流Ｅの電流の向きが互いに逆向きとなるように素線２ａを巻回することで、出力差を検出し、その出力差によりストランド１０１の折れ（損傷）Ｄの有無を検査する。このように、対をなす第一、第二コイル２１，２２を用いる差動方式を採用することで、ストランド１０１の折れＤなどの局所的な変化を高精度に検出することができる。しかも、本実施形態の如き撚り線の撚りのような緩やかな変化を相殺することも可能であり、扇状コイル２のガタ信号も相殺できるので、さらに検出精度が向上する。

また、図１，５に示すように、本実施形態において、第一、第二コイル２１，２２の素線２ａは、例えばフェライト等の磁性材料よりなる扇状（馬蹄形、Ｕ字状とも称する）のコア２ｂに巻回されてある。例えば、フェライトコアの場合、その比透磁率（μｒ）は空気（μｒ≒１）と比べ１０００倍以上と大きいので、コア中間部からの漏洩を抑制し、扇状コイル２の一端２ｘからストランド１０１を通過して扇状コイル２の他端２ｙへ向かう磁束を増加（集中）させることができる。また、磁性材料よりなるコア２ｂを用いることで全磁束を増加するので、発生する渦電流も増大して検出信号も大きくなり、検査精度が向上する。なお、本実施形態において、コイル２（コア２ｂ）の中心角は１８０°としてある。

第一、第二コイル２１，２２は、例えば図７，８に示す如き治具１０により、ケーブル１００の中心に対し所定の位置に保持される。この治具１０は、第一、第二コイル２１，２２が埋め込まれた開閉可能な本体部１１と、この本体部１１中央にケーブル１００を嵌入させて保持（挟持）する凹部１２とを有する。これにより、第一、第二コイル２１，２２とストランド１０１とのリフトオフの極端な変動を抑制し、相対位置関係（周方向及び径方向）を一定にする。この治具１０は、第一、第二コイル２１，２２をストランド１０１の軸方向Ａにケーブル１００に対し相対移動可能に保持する走査手段としても機能する。なお、本実施形態における所定の間隙Ｇとは、被覆材１０２の厚み（肉厚）Ｇ１とコイル２とケーブル１００との間の隙間Ｇ２よりなり、これがリフトオフ距離となる。

図３に示すように、渦電流探傷装置３は、大略、交流印加手段としての発振器３１、電力増幅器３２、ブリッジ回路３３、増幅器３４、同期検波器３５、移相器３６及びフィルタ３７を備える。ブリッジ回路３３は、図４に示すように、固定抵抗器３３ａ（抵抗Ｚ₁）、可変抵抗器３３ｂ（抵抗Ｚ₂）、第一コイル２１（インピーダンスＺ₃）及び第二コイル２３（インピーダンスＺ₄）により構成される。

発振器３１からの交流出力は、電力増幅器３２を介してブリッジ回路３３の固定抵抗器３３ａ、可変抵抗器３３ｂ及び自己誘導型の第一、第二コイル２１，２２に印加される。そして、第一、第二コイル２１，２２のインピーダンス差ΔＺ（Ｚ３−Ｚ４）を電圧変化ΔＶとして出力する。

そして、第一、第二コイル２１，２２間の不平衡出力は増幅器３４で増幅され、同期検波器３５ａ，３５ｂに送られて、移相器３６ａ，３６ｂの出力とあいまって検波される。そして、渦電流信号をフィルタ３７ａ，３７ｂや図示省略するＡ／Ｄ変換器を介して信号処理装置４に取り込み、測定結果等を表示器５に表示する。信号処理装置４としては、例えば渦電流探傷装置３に接続されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）で構成される。また、本実施形態では、渦電流探傷装置３には、リジェクション手段６を介して記録計７が接続されている。

ところで、コイル２（第一、第二コイル２１，２２）のインピーダンスＺは、複素数表示では下記の式で表される。

ω＝２πｆのため、周波数ｆが高いと１／ωＣは極めて小さくなり、対象物が金属材料のような導電体の場合には無視できる。ここで、本実施形態の検査対象物であるストランド１０１を構成するカーボンファイバー１０１ａは、金属に比べ、その素線方向（軸方向）への導電率が１／１０⁴と小さいが、電磁誘導現象により軸方向Ａに誘導電流（渦電流）が生じる。一方、軸方向Ａに直交する方向（周方向Ｃ）の導電率は金属と比べ、１／１０⁸と極めて小さく、周方向Ｃに誘導電流（渦電流）はほとんど流れない。すなわち、ストランド１０１は、軸方向Ａに導電性を有する導体である。従って、本発明において、インピーダンス変化は、上記数１における素線（巻き線）２ａの抵抗ＲとリアクタンスωＬのみを考慮すればよい。

ここで、素線２ａは、コイル２（第一、第二コイル２１，２２）の中心軸がケーブル１００の周方向Ｃに沿うようにコア２ｂに巻回されているので、図５，６に示すように、コア２ｂに巻回された素線２ａのケーブル１００側に位置する部分２ａ１は、ストランド１０１の軸方向Ａに沿って配設される。これにより、渦電流Ｅをストランド１０１の外周面１０１ｘにその軸方向Ａに沿って発生させることができる。

また、カーボンファイバー１０１ａにより構成されるストランド１０１を含むケーブル１００にコイル２を配置して交流電流を流すと、磁束Ｆ（図中、破線で示す）はコア２ｂ（コイル２）の他端２ｙから一端２ｘの間（コア中間部）で漏洩せずに、コア２ｂの内部に集中して流れる。そして、その磁束Ｆは、コア２ｂの一端２ｘから空間へ漏洩するが、コア２ｂの一端２ｘから他端２ｙまでの最短距離の磁路Ｍに集中する。よって、この磁路Ｍで磁界が大きくなるが、見かけ上の磁気抵抗が大きくなるので、一部の磁束は湾曲して広がることとなり、ケーブル１００の全体に磁束（磁界）が作用する。

磁束Ｆにより発生した渦電流Ｅは、その磁束Ｆの変化を打ち消す方向に磁束を発生させる。従って、例えば最短距離の磁路Ｍがケーブル１００の中心のストランド１０１を通過（横切る）するように位置させたとしても、外周面１０１ｘで発生する渦電流Ｅによって生じた磁束によってケーブル１００の中心での磁束（磁界）は打ち消されて小さくなると推測される。

そこで、発明者らは、コイル２（コア２ｂ）の形状と磁束Ｆの拡がりとの関係について、磁束密度分布のシミュレーション実験を行った。その結果を図９に示す。なお、このシミュレーションでは、図１０に示すように、ケーブル１００の直径ｄ＝φ１２ｍｍのものを対象とし、コイル２（コア２ｂ）の軸方向中央部２ｎを基準としてケーブル１００側へ離隔した距離をコイル表面からの距離（ｍｍ）とした。

図９に示すように、コイル２の中心角θ１＝１８０°の場合（コア２ｂ１）、磁束密度はコイル表面からの距離Ｌが約４．９ｍｍ（強さ）の地点が大きくなった。また、中心角θ２＝１２０°の場合（コア２ｂ２）は同距離Ｌが約０．９ｍｍ（強さ）の地点、中心角θ３＝９０°の場合（コア２ｂ３）は同距離Ｌが約０ｍｍ（強さ）の地点でそれぞれ大きくなった。このように、コイル２の中心角θを調整することで、被覆材１０２の厚み等の間隙Ｇ（リフトオフ距離）に応じてコイル２の一端２ｘからストランド１０１を通過して他端２ｙへ向かう磁束Ｆがストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍で磁束を密にする（磁界を強くする）ことが可能である。

特に、本実施形態の検査対象である繊維強化複合材よりなるストランド１０１の場合、ストランド１０１の折れＤは、まず、外側に位置するストランド１０１の外周面１０１ｘで発生する。上述したように、ストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍で磁束を密とする（磁場を強くする）ことができるので、ケーブル径や被覆材１０２の肉厚等（間隙Ｇ）に応じてコイル２の中心角θを調整することで、ストランド１０１の折れＤの初期状態を検出できる。しかも、金属と比べて導電率が低いストランド１０１において、ストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍の磁束を密とするので、渦電流Ｅを増大させることができ、検査精度がよい。

ここで、本発明に係るケーブル１００の検査方法について説明する。
まず、検査対象のケーブル１００の被覆材１０２の厚み（肉厚）Ｇ１及びコイル２とケーブル１００との隙間Ｇ２（接触状態）を含む間隙Ｇを考慮し、コイル２の一端２ｘからストランド１０１を通過してコイル２の他端２ｙへ向かう磁束Ｆがストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍で密となるようにコイル２（コア２ｂ）の中心角θを決定（調整）する。次に、ケーブル１００と同種のものを基準試験体として正常品（健全部のみ）及び損傷品（損傷部Ｄあり）を用意し、その基準試験体を用いて試験周波数、位相、ゲイン、フィルタ、探傷速度等の検査条件を決定する。なお、位相については、ガタ信号及びきず信号がＸ方向又はＹ方向に表れるように調整する。また、損傷品とは、ケーブル１００内のストランド１０１の一部又は全部が折れたものである。

設定した検査条件で基準試験体にて信号を測定し、その測定データから閾値（絶対値又はｐ−ｐ値）を設定する。例えば、図１１Ａに例示する正常品の測定データの最大値よりも大で且つ図１１Ｂに例示する損傷品（ストランド１０１が７本破損）のきず信号より小さい信号レベルを閾値（例えば、１Ｖ）として設定する。そして、例えば図７に示すように、第一、第二コイル２１，２２を治具１０によりストランド１０１の外周面１０１ｘに対し間隙Ｇをおいてケーブル１００を挿通（挟持）させ、まず健全部で第一、第二コイル２１，２２のブリッジバランスをとる。そして、扇状コイル２に交流電圧を印加して電磁誘導によってストランド１０１の外周面１０１ｘにその軸方向Ａに沿う渦電流Ｅを生じさせ、治具１０を軸方向Ａに移動（走査）させることで信号を測定し、閾値を超えた場合に折れＤが存在すると判定する。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記第一実施形態と同様の部材等には同一の符号を付してある。
上記第一実施形態において、コイル２にはストランド１０１の外周面１０１ｘ（ケーブル１００）の一部を覆う扇状を呈する扇状コイルを用いた。しかし、ストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍（検査対象物の表面近傍）で磁束Ｆが密となるようにコイル２を所定の間隙Ｇをおいて配置し得る態様であれば、扇状コイルに限られない。

図１２に示す例では、コア２ｂ’が断面視略コの字状を呈し、端部２ｘ’，２ｙ’がケーブル１００側へ突出して対向させてある。素線２ａは、ストランド１０１（検査対象物）の外周面１０１ｘ（表面）にその軸方向（一定の方向）に沿う渦電流Ｅを生じさせるために、コイルの一端２ｘ’から他端２ｙ’へ向かう磁束Ｆがストランド１０１を通過するように巻回されてある。そして、磁束Ｆが外周面１０１ｘ近傍で密となるようにコイル２’をストランド１０１の外周面１０１ｘに対し所定の間隙Ｇ（被覆材１０２の肉厚Ｇ１及び空間Ｇ３）をおいて配置する。これにより、コイル２ｂ’に交流電圧を印加することで上記実施形態と同様にストランド１０１の折れＤの検出が可能となる。

さらに、断面視略コの字形状に限られず、例えば図１３に示す如き、矩形のコイル２’’でも同様に検査可能であり、図９に示すシミュレーション結果によればコイル表面からの距離Ｌが約０ｍｍ（強さ）の地点で磁束密度が大きくなった。なお、本第二実施形態によれば、ケーブル１００の如き検査対象に限らず、一定の方向に導電性を有する材料よりなる例えば平板状や管状のものでも検査可能である。そして、素線２ａは、検査対象物１０１の外周面１０１ｘに一定の方向に沿う渦電流Ｅを生じさせるために、コイル２の一端２ｘから他端２ｙへ向かう磁束Ｆが検査対象物１０１を通過するように巻回されているとよい。

最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について言及する。
上記第一実施形態において、コイル２（第一、第二コイル２１，２２）は、その中心角θが１８０°の自己誘導型コイルを１つ配置した。しかし、コイル２（第一、第二コイル２１，２２）は１つに限られず、２つ以上（複数）用いることも可能である。例えば、図１４に示すように、その中心角θが１８０°の自己誘導型コイル２，２をケーブル１００に対し隙間をおいて対称に配置してもよい。これにより、各々のコイル２，２が自身に近接するケーブル１００部分（リフトオフが小さい箇所）のストランド１０１を検査でき、一度の走査でケーブル１００全周の検査が可能となり、検査効率が向上する。もちろん、一対の場合に限られず、例えば中心角θが９０°の自己誘導型コイル２をケーブル１００の中心に対し略点対称に４つ配置することも可能である。

さらに、図１４の例では、同一周方向Ｃにコイル２を一対配置したが、これに限らず、軸方向Ａの異なる位置で周方向位置をずらして各コイル２を配置することも可能である。例えば、図１５に示すように、中心角θが１２０°のコイル２をケーブル１００の軸方向Ａの異なる位置で周方向Ｃにずらして配置しても構わない。この例においても、３つのコイル２でケーブル１００の全周をカバーできるので、一度の走査で各ストランド１０１の折れＤを検出可能となる。

また、コイル２をケーブル１００（ストランド１０１）の軸方向Ａに相対移動可能に保持でき且つコイル２とストランド１０１とのリフトオフの極端な変動を抑制し得る態様であれば、治具１０の態様は上記第一実施形態にものに限られない。上記第一実施形態の治具１０であれば、装置にケーブル１００が組み込まれているような場合であっても、装置からケーブル１００を取り外すことなく測定（保守検査）できる。一方、例えばケーブル１００の製造時に検査するのであれば、コイル２（治具１０）を固定しケーブル１００を挿通させた状態でケーブル１００を移動させることも可能であり、例えば、ケーブル１００の全周を覆うドーナツ状のコイル２を用いることが考えられる。しかし、ドーナツ状コイルでは、無端ソレノイドとなり磁束Ｆがコイル外部にほとんど漏洩しないので、渦電流Ｅが極端に減少し検査が困難となる。すなわち、コイル２には、一端２ｘと他端２ｙとの間に少なくとも隙間（ギャップ）を設ける必要がある。

上記各実施形態において、コイル２は、フェライトよりなるコア２ｂに素線２ａを巻回して構成した。しかし、コア２ｂはフェライトコアに限らず他の磁性材料であってもよい。発明者らの実験によれば、コア２ｂを省略した場合においても、図１６に示すように、コイル２の一端２ｘからストランド１０１を通過してコイル２の他端２ｙへ向かう磁束Ｆがストランド１０１の外周面１０１ｘ近傍で密となるようにコイル２の中心角θを調整すれば、検査可能であることが判明している。しかし、これら結果を比較すると、コア２ｂを有する方が磁束密度が大きく且つ距離Ｌが大きくなっても磁束密度の減少がゆるやかである。この点からもコア２ｂを用いる方が、磁束が増大して渦電流が大きくなるので、精度の点で上記第一実施形態が優れている。

上記各実施形態において、きず信号とノイズ信号とを分離して（Ｘ方向及びＹ方向）検査した。しかし、ストランド１０１（検査対象物）の軸方向（一定の方向）に渦電流Ｅを発生させてあるので、きず信号Ｓ１とノイズ信号Ｓ２とは方向が異なるので、図１７に示す如きリサージュ波形を用いて欠陥の有無を検出（判定）することも可能である。

上記各実施形態において、ケーブル１００は、中心のストランド１０１の周囲に６本のストランド１０１を略点対称に配置して撚り合わせて撚り線として構成され、その撚り線の外周を塩化ビニル等の樹脂材料よりなる被覆材１０２で覆って構成されていた。しかし、検査対象はこれに限られるものではない。例えば、図１８（ａ）（ｃ）に示す如く、１本のストランド１０１や１９本のストランド１０１よりなるケーブル１００であっても検査可能である。

また、図１８に示すように、被覆材１０２のないものであってもよい。上述したように、ストランド１０１の外周面１０１ｘとコイル２との間に間隙Ｇがあれば検査可能である。常にコイル２とストランド１０１の外周面１０１ｘとを密着させておく必要はなく、非接触状態で高速に検査可能である。なお、上記実施形態において、繊維強化複合材として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を例に説明したが、これに限られるものではなく、例えば炭化ケイ素繊維等、上述の電気的特性を有する繊維強化複合材料（繊維素材）であればよい。

上記各実施形態において、検査装置１を渦電流探傷装置３、判定手段としての信号処置装置４（パーソナルコンピュータ）及び表示器５より構成した。しかし、この態様に限られるものではなく、例えば、判定手段４及び表示手段５等を含む渦電流探傷装置により検査装置１を構成することも可能である。また、上記各実施形態において、自己誘導型の差動方式を採用したがこれに限られない。但し、差動方式が検出精度の点で優れている。なお、上記各実施形態において、インピーダンス差として電圧変化を出力したが、渦電流に関連する値はこれに限られるものではない。

１：欠陥検査装置、２：コイル、２ａ：素線、２ｂ：コア、２ｘ：一端、２ｙ：他端、３：渦電流探傷装置、４：信号処置装置（判定手段）、５：表示手段、６：リジェクション手段、７：記録計、１０：治具、２１：第一コイル、２２：第二コイル、３１：発振器（交流印加手段）、３２：電力増幅器、３３：ブリッジ回路、３３ａ：固定抵抗器、３３ｂ：可変抵抗器、３４：増幅器、３５：同期検波器、３６：移相器、３７：フィルタ、１００：高強度繊維複合材ケーブル、１０１：ストランド、１０１ａ：カーボンファイバー、１０１ｂ：樹脂、１０１ｘ：外周面、１０２：被覆材、Ａ：軸方向、Ｃ：周方向、Ｄ：損傷（折れ）、Ｅ：渦電流、Ｆ：磁束、Ｇ：間隙、Ｍ：最短磁路

Claims

素線を巻回してなるコイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する欠陥検査方法であって、
前記検査対象物は、その軸方向に導電性を有する材料よりなり、
前記素線は、前記コイルの中心軸が前記検査対象物の周方向に沿うように巻回されてあり、
前記コイルは、前記検査対象物の外周面の一部を覆う扇状を呈し、
この扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置した際に、前記扇状コイルの一端から前記検査対象物を通過して前記扇状コイルの他端へ向かう磁束が前記外周面近傍で密となるように前記扇状コイルの中心角を調整し、
前記扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置し、
前記扇状コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記外周面に前記検査対象物の軸方向に沿う渦電流を生じさせ、
前記渦電流に起因する値を前記扇状コイルで測定し、
その測定結果に基づいて前記外周面の欠陥の有無を検査する欠陥検査方法。
前記扇状コイルは、磁性材料よりなる扇状のコアに巻回されてある請求項１記載の欠陥検査方法。
前記扇状コイルを前記検査対象物の軸方向に適宜間隔をおいて一対備え、一対の扇状コイルを前記軸方向に相対移動させると共に前記一対の扇状コイルの出力差により前記欠陥の有無を検査する請求項１又は２記載の欠陥検査方法。
前記扇状コイルを前記検査対象物の周方向に沿って複数配置してある請求項１〜３のいずれかに記載の欠陥検査方法。
前記検査対象物は、導電性を有する繊維強化複合材よりなる１本のストランドである請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査方法。
前記検査対象物は、導電性を有する繊維強化複合材よりなる複数本のストランドである請求項１〜４のいずれかに記載の欠陥検査方法。
前記１本のストランドは被覆材により覆われてなり、前記間隙は前記被覆材の肉厚を含む請求項５記載の欠陥検査方法。
前記複数本のストランドは被覆材により覆われてなり、前記間隙は前記被覆材の肉厚を含む請求項６記載の欠陥検査方法。
素線を巻回してなるコイルを備え、前記コイルに交流電圧を印加して電磁誘導によって検査対象物に生じる渦電流に起因する値を測定することで前記検査対象物の欠陥の有無を検査する欠陥検査装置であって、
前記検査対象物は、その軸方向に導電性を有する材料よりなり、
前記素線は、前記コイルの中心軸が前記検査対象物の周方向に沿うように巻回されてあり、
前記コイルは、前記検査対象物の外周面の一部を覆う扇状を呈し、この扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置した際に、前記扇状コイルの一端から前記検査対象物を通過して前記扇状コイルの他端へ向かう磁束が前記外周面近傍で密となるように前記扇状コイルの中心角が調整され、
前記一端と前記他端とを結ぶ最短距離の磁路が前記検査対象物を通過するように前記扇状コイルを前記外周面に対し所定の間隙をおいて配置する治具と、
前記扇状コイルに前記交流電圧を印加して前記電磁誘導によって前記検査対象物の軸方向に沿う渦電流を前記外周面に生じさせる交流印加手段と、
前記渦電流に起因する値を前記扇状コイルで測定し、その測定結果に基づいて前記外周面の欠陥の有無を判定する判定手段とを有する欠陥検査装置。
前記扇状コイルは、磁性材料よりなる扇状のコアに巻回されてある請求項９記載の欠陥検査装置。
前記扇状コイルは、前記検査対象物の軸方向に沿って適宜間隔をおいて一対設けられ、前記判定手段は、前記一対の扇状コイルの出力差により前記欠陥の有無を検査する請求項９又は１０記載の欠陥検査装置。
前記治具は、前記扇状コイルを前記検査対象物の中心に対し所定の位置に保持する請求項９〜１１のいずれかに記載の欠陥検査装置。
前記治具は、複数の前記扇状コイルを前記検査対象物の周方向に沿って保持する請求項１２記載の欠陥検査装置。