JP6688687B2 - Nondestructive inspection device and nondestructive inspection method - Google Patents

Nondestructive inspection device and nondestructive inspection method Download PDF

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本発明は、電磁誘導を利用して被検体の非破壊検査を行う非破壊検査装置および非破壊検査方法に関する。   The present invention relates to a nondestructive inspection device and a nondestructive inspection method for performing a nondestructive inspection of a subject using electromagnetic induction.

特許文献1〜6に示すように、電磁誘導を利用した渦流探傷装置において、正弦波発生器、励磁コイルを駆動する駆動回路、励磁コイルおよび検出コイルからなるセンサ、検出コイルの出力を増幅する増幅回路および同期検波回路を含む解析回路等で較正された装置が提案され、使用されている。   As described in Patent Documents 1 to 6, in an eddy current flaw detector using electromagnetic induction, a sine wave generator, a drive circuit for driving an exciting coil, a sensor including an exciting coil and a detecting coil, and amplification for amplifying the output of the detecting coil. A device calibrated with an analysis circuit including a circuit and a synchronous detection circuit has been proposed and used.

図22は、従来のセンサの一例を示す図である。
図22に示すようにセンサは、被検体に強力な磁場を印加することを目的として、珪素鋼板、フェライト等の磁性体からなる励磁コア102に励磁コイル101を巻回してなる励磁器を被検体2に対向させ、その励磁コイル101を一定電圧の正弦波で励磁する。励磁コイル101の内側には、検出コイル104を配置している。
このような構成のセンサにおいて、検出コイル104の出力に基づき、同期検波等の手段により被検体深部に生ずる渦電流の変化を検出し、減肉、傷等の検出を管の外部から行うことができる。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a conventional sensor.
As shown in FIG. 22, the sensor is an exciter formed by winding an exciting coil 101 around an exciting core 102 made of a magnetic material such as silicon steel plate or ferrite for the purpose of applying a strong magnetic field to the subject. 2, the exciting coil 101 is excited by a sine wave having a constant voltage. The detection coil 104 is arranged inside the excitation coil 101.
In the sensor having such a configuration, based on the output of the detection coil 104, the change of the eddy current generated in the deep portion of the subject can be detected by means of the synchronous detection or the like, and the detection of the wall thinning or the scratch can be performed from the outside of the tube. it can.

特許第3753499号公報Japanese Patent No. 3753499 特許第3266128号公報Japanese Patent No. 3266128 特開2010−48552号公報JP, 2010-48552, A 特許第3896489号公報Japanese Patent No. 3896489 特開2010−54352号公報JP, 2010-54352, A 特許第4756409号公報Patent No. 4756409

しかしながら、実際の被検体2は、磁性と導電性をともに有する管本体2aである場合が多い。このような管本体2aは、グラスウール、珪酸カルシウム等の保温材2bで覆われ、更にその外側は、アルミ、亜鉛メッキ鉄板または錫メッキ鉄板、ステンレス等の導電性または磁性、または導電性および磁性、の両者をともに有する金属体からなる防露材2cで覆われている場合が多い。   However, the actual subject 2 is often a tube body 2a having both magnetism and conductivity. Such a tube body 2a is covered with a heat insulating material 2b such as glass wool and calcium silicate, and the outside thereof is made of aluminum, zinc-plated iron plate or tin-plated iron plate, conductive or magnetic such as stainless steel, or conductive and magnetic, It is often covered with a dew-proofing material 2c made of a metal body having both of the above.

管本体2aが、磁性と導電性をともに有する金属管等である場合、渦電流効果のため励磁交番磁界が被検体2の内部に浸透しにくい。特に管本体2aに磁性がある場合は、周波数の影響を強く受け、周波数が高くなるにつれ減衰が極めて大きくなる。その結果、被検体2の内部に励磁交番磁界が極端に浸透しにくくなる。   When the tube body 2a is a metal tube or the like having both magnetism and conductivity, the exciting alternating magnetic field hardly penetrates into the subject 2 due to the eddy current effect. In particular, when the tube body 2a is magnetic, it is strongly influenced by the frequency, and the attenuation becomes extremely large as the frequency becomes higher. As a result, the exciting alternating magnetic field is extremely unlikely to penetrate into the inside of the subject 2.

さらに、被検体2となる管本体2aが厚い保温材2bで覆われているために、被検体2である管本体2aとセンサ間の距離、即ちリフトオフが大きくならざるを得ない。これにより、検出信号の出力が極端に小さくなる。   Further, since the tube body 2a serving as the subject 2 is covered with the thick heat insulating material 2b, the distance between the tube body 2a serving as the subject 2 and the sensor, that is, the lift-off must be increased. As a result, the output of the detection signal becomes extremely small.

更に、防露材2cは、結果的にセンサの直近に配置されることとなり、その渦電流の影響を強く受けることとなる。この場合、防露材2cが、磁性と導電性をともに有する金属体である場合は、その影響が極めて大きくなる。   Further, the dew-proofing material 2c is consequently arranged in the immediate vicinity of the sensor and is strongly affected by the eddy current. In this case, when the dew-proofing material 2c is a metal body having both magnetism and conductivity, the influence becomes extremely large.

さらに、実際の被検体2にあっては、その管軸方向でその形状が一様ではなく、長さが有限であり、端部にフランジ等が付属している場合が多い。
また、保温材2bも長年の間には変形し、その厚さが異なっている場合が多い。さらに、珪酸カルシウム等の保温材は半割で2体化されたものを、磁性および導電性のある錫メッキ鉄線等で緊縛されている場合が多く、その位置も外部からは特定出来ない場合が多い。また、防露材2cも板状のものを合わせてカシメている場合が多く、このカシメ部は防露材が重なり合う構造となるので、渦電流の影響が大きくなる。また、防露材2cは有限長のものを管軸方向で合わせ結合され、その部分はビード化されている場合が多い。また、防露材2cは機械的に変形している場合が多い。
Further, in the actual subject 2, the shape is not uniform in the tube axis direction, the length is finite, and a flange or the like is attached to the end in many cases.
Also, the heat insulating material 2b is often deformed over the years, and its thickness is often different. In addition, the heat insulating material such as calcium silicate is often halved and bound with a magnetic and conductive tin-plated iron wire, etc., and its position may not be specified from the outside. Many. Further, in many cases, the dew-proofing material 2c is also caulked together with a plate-like material, and the caulking portion has a structure in which the dew-proofing materials overlap each other, so that the influence of the eddy current becomes large. In addition, the dew-proofing material 2c having a finite length is aligned and coupled in the pipe axis direction, and that portion is often beaded. Further, the dew-proof material 2c is often mechanically deformed.

その結果、これらの影響によって被検体2の管本体2aの厚さ、減肉、傷等の検出の精度を確保することが困難となる。   As a result, due to these influences, it becomes difficult to ensure the accuracy of detection of the thickness, thickness reduction, scratches, etc. of the tube body 2a of the subject 2.

そこでなされた本発明の目的は、被検体本体が磁性と導電性をともに有する防露材や保温材等によって覆われ、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことのできる非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention made is that even if the subject body is covered with a dew-proofing material or a heat insulating material having both magnetism and conductivity and the distance between the sensor and the subject body, that is, the lift-off is large, An object of the present invention is to provide a non-destructive inspection device and a non-destructive inspection method capable of accurately inspecting a sample body.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の非破壊検査装置は、被検体本体に対向する励磁コイルと、前記被検体本体に対向する検出コイルと、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅および位相を検出する信号処理部と、を備え、交番信号を前記励磁コイルに印加することにより前記被検体本体を励磁し、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化を前記検出コイルにより検出する非破壊検査装置であって、前記励磁コイルは、前記励磁コイルの中心軸が、前記検出コイルの中心軸に対して傾斜し、かつ前記検出コイルの前記中心軸に交差するよう設けられるとともに、前記検出コイルに近い側の第一端部が、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも、前記被検体本体から離れた位置に配置されていることを特徴とする。
このような構成により、励磁コイルの第一端部が検出センサ端部よりも被検体本体に近い位置にあると、励磁コイルから出た磁力線のうち被検体本体から離れる方向に向かう磁力線が、より多く検出コイルに鎖交するため、感度が低下する。これに対し、励磁コイルの第一端部を検出センサ端部よりも被検体本体から離すことで、励磁コイルの磁力線のうち被検体本体側に向かう磁力線を、より多く検出コイルに鎖交させ、被検体本体から離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。
The present invention adopts the following means in order to solve the above problems.
That is, the nondestructive inspection device of the present invention, an exciting coil facing the subject body, a detection coil facing the subject body, a signal processing unit for detecting the amplitude and phase of the voltage generated in the detection coil, A non-destructive inspection device that excites the subject body by applying an alternating signal to the excitation coil, and detects a magnetic field change including a magnetic flux due to an eddy current generated in the subject body by the detection coil. The exciting coil is provided such that the central axis of the exciting coil is inclined with respect to the central axis of the detecting coil and intersects the central axis of the detecting coil, and the exciting coil is provided on the side close to the detecting coil. The first end portion is arranged at a position farther from the subject body than the detection sensor end portion on the side closer to the subject body in the detection coil.
With such a configuration, when the first end portion of the exciting coil is located closer to the subject body than the detection sensor end portion, among the magnetic force lines emitted from the exciting coil, the magnetic force lines extending in the direction away from the subject body are more Since many of them interlink with the detection coil, the sensitivity decreases. On the other hand, by separating the first end of the exciting coil from the body of the subject rather than the end of the detection sensor, more magnetic lines of force of the magnetic field of the exciting coil toward the body of the subject are interlinked with the detection coil. It is possible to cancel the magnetic flux heading in the direction away from the main body of the subject and suppress the decrease in sensitivity.

また、前記励磁コイルは、前記検出コイルから遠い側の第二端部が、前記検出コイルの前記検出センサ端部よりも前記被検体本体側に突出して配置されているようにしてもよい。
このような構成により、励磁器で発生する励磁磁束が、被検体本体側で集中することとなり、検出感度が向上する。
Further, the exciting coil may be arranged such that a second end of the exciting coil farther from the detection coil protrudes toward the subject body side than the detection sensor end of the detection coil.
With such a configuration, the exciting magnetic flux generated by the exciter is concentrated on the subject body side, and the detection sensitivity is improved.

また、前記検出コイルが中央部に配置され、前記励磁コイルは、前記検出コイルの外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、複数の前記励磁コイルの中心軸が前記検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられているようにしてもよい。
このような構成により、励磁磁束を集中させる位置が唯一となる。
ここで、図22に示したような構成において、励磁コイル101の磁束を強めるための逆U字型コア102の内側に、検出コイル104に鎖交する磁束を強めるための同じく逆U字型コアが配置されている。このような構成において、例えば図22においてセンサ1を左から右に走査した場合、被検体2の特定点Pxが、励磁コイル101および検出コイル104の外周側から内周側に向かうときと、励磁コイル101および検出コイル104の内周側から外周側に向かうときとで、励磁コイル101と検出コイル104の間を2回通過することになる。即ち、図23に示すように、被検体2の傷等を示す検出コイル104の出力波形Wに、山Wmまたは谷が2回生ずることになり、傷等の誤判定に至る可能性があるという欠点がある。
これに対し、上記のように、複数の励磁コイルの中心軸が検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられることで、励磁磁束を集中させる位置が唯一となるため、減肉部、傷等の位置を誤って判定してしまうのを抑えることができる。
Further, the detection coil is arranged in a central portion, the excitation coil is provided in a plurality in the outer peripheral portion of the detection coil at intervals in the circumferential direction, and the central axis of the plurality of excitation coils is the central axis of the detection coil. May be provided so as to concentrate and intersect at the same position.
With such a configuration, only one position concentrates the exciting magnetic flux.
Here, in the structure as shown in FIG. 22, inside the reverse U-shaped core 102 for strengthening the magnetic flux of the exciting coil 101, the same reverse U-shaped core for strengthening the magnetic flux interlinking with the detection coil 104 is also provided. Are arranged. In such a configuration, for example, when the sensor 1 is scanned from left to right in FIG. 22, when the specific point Px of the subject 2 goes from the outer peripheral side of the exciting coil 101 and the detecting coil 104 to the inner peripheral side, When the coil 101 and the detection coil 104 move from the inner circumference side to the outer circumference side, the exciting coil 101 and the detection coil 104 are passed twice. That is, as shown in FIG. 23, the output waveform W of the detection coil 104 indicating a flaw or the like of the subject 2 has two peaks Wm or valleys, which may lead to an erroneous determination of the flaw or the like. There are drawbacks.
On the other hand, as described above, since the central axes of the plurality of exciting coils are provided so as to concentrate and intersect at the same position of the central axes of the detecting coils, only one position concentrates the exciting magnetic flux. It is possible to prevent erroneous determination of the position of a meat portion, a scratch, or the like.

また、複数の前記励磁コイルの中心軸と前記検出コイルの中心軸との交差位置は、前記被検体本体よりも外周側となるように設定されているようにしてもよい。
このように、励磁コイルの中心軸と検出コイルの中心軸との交差位置が、被検体本体よりも外周側となるようにすることで、複数の励磁コイルからの磁力線が、被検体本体の外周側で出会い、そこから被検体の法線方向に向かって被検体本体に入射する。このようにして、被検体本体に対して磁力線が垂直に入射する成分が多くなる。これにより、被検体本体近傍に磁界が集中し、被検体本体の表面に沿う方向に生じる渦電流が大きくなるので、検出感度が高まる。
Further, the intersecting position of the central axes of the plurality of exciting coils and the central axes of the detecting coils may be set to be on the outer peripheral side of the subject body.
In this way, the crossing position of the central axis of the exciting coil and the central axis of the detecting coil is set to be on the outer peripheral side of the subject main body, so that the magnetic force lines from the plurality of exciting coils are directed to the outer periphery of the subject main body. They meet on the side, and from there they enter the body of the subject in the direction normal to the subject. In this way, there are many components in which the magnetic force lines are perpendicularly incident on the subject body. As a result, the magnetic field concentrates in the vicinity of the body of the subject, and the eddy current generated in the direction along the surface of the body of the subject increases, so that the detection sensitivity is enhanced.

また、前記被検体本体が円筒状、円柱状、球状のいずれか一つであり、前記励磁コイルは、前記第二端部側のコイル軸方向が、前記被検体本体の表面に沿うよう、前記検出コイルに近接する内周側から外周側に向かって、前記被検体本体側に漸次近づくように傾斜して設けられているようにしてもよい。
このように、被検体本体が円筒状、円柱状、球状のいずれか一つである場合、励磁コイルを被検体本体の表面に沿うように配置することで、励磁磁束を被検体本体の内部に深く浸透させることができる。
Further, the subject body is cylindrical, columnar, any one of spherical, the excitation coil, the coil axis direction of the second end side, along the surface of the subject body, It may be provided so as to be inclined so as to gradually approach the subject body side from the inner circumference side close to the detection coil toward the outer circumference side.
In this way, when the subject body is cylindrical, columnar, or spherical, by placing the exciting coil along the surface of the subject body, the exciting magnetic flux inside the subject body Can penetrate deeply.

また、前記励磁コイルと電磁的に結合された参照コイルをさらに備え、前記信号処理部は、前記磁界を前記検出コイルの交番信号電圧として検出し、前記交番信号電圧の振幅および位相を、前記参照コイルに発生する電圧の振幅および位相を基準として検出するようにしてもよい。
このような構成により、センサと被検体本体との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を抑えることができる。
The signal processing unit further includes a reference coil electromagnetically coupled to the exciting coil, the signal processing unit detects the magnetic field as an alternating signal voltage of the detection coil, and an amplitude and a phase of the alternating signal voltage are referred to as the reference signal. You may make it detect on the basis of the amplitude and phase of the voltage which generate | occur | produces in a coil.
With such a configuration, it is possible to suppress the effects of lift-off, which is the distance between the sensor and the subject body, and temperature changes.

また、前記参照コイルの振幅値を予め定めた基準値と比較し、前記基準値に近づけるよう負帰還処理を行うようにしてもよい。
このような構成により、センサと被検体本体との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を、より安定して抑えることができる。
Further, the amplitude value of the reference coil may be compared with a predetermined reference value, and negative feedback processing may be performed so as to approach the reference value.
With such a configuration, it is possible to more stably suppress the lift-off, which is the distance between the sensor and the subject body, and the influence of temperature change.

また、前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
Further, the exciting coil is excited by an alternating signal of a plurality of frequencies, the signal processing unit, the amplitude of the voltage generated in the detection coil obtained for each of the plurality of frequencies, the simultaneous equations taking in the phase difference as a variable It may be used to estimate the thickness of the subject body.
With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proof material and the heat insulating material that cover the subject body can be eliminated, and the thickness of the subject body can be estimated.

また、前記信号処理部は、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
ここで、測定点の座標値としては、XY座標値、極座標値、距離と角度の組み合わせによる座標値でもよく、また、距離は空間距離だけでなく、物体の沿面に沿った沿面距離でもよく、測定位置を一意的に特定できるものであればよい。
In addition, the signal processing unit uses the simultaneous equations in which the amplitude of the voltage generated in the detection coil, the phase difference, and the higher-order value higher than the square of the coordinate value of the measurement position are taken as variables, and the thickness of the subject. May be estimated.
With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proof material and the heat insulating material that cover the subject body can be eliminated, and the thickness of the subject body can be estimated.
Here, the coordinate value of the measurement point may be an XY coordinate value, a polar coordinate value, a coordinate value obtained by combining a distance and an angle, and the distance may be not only a spatial distance but also a creeping distance along the creeping surface of the object, It is sufficient if the measurement position can be uniquely specified.

また、前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを、より高精度に推定することができる。
Further, the excitation coil is excited by an alternating signal of a plurality of frequencies, the signal processing unit, for each of the plurality of frequencies, the amplitude of the voltage generated in the detection coil, the phase difference, and the coordinate value of the measurement position. The thickness of the subject body may be estimated by using a simultaneous equation in which higher-order values higher than the square are taken as variables.
With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material and the heat insulating material covering the subject body can be eliminated, and the thickness of the subject body can be estimated with higher accuracy.

また、前記座標値として複数の座標軸値を使用し、前記複数の座標値の積、または前記積の自乗以上の高次の項を変数として含む連立方程式を使用するようにしてもよい。
このような構成により、被検体本体を覆う防露材や保温材などの厚さなどの外乱要因を排除し、被検体本体の厚さを推定することができる。
Further, a plurality of coordinate axis values may be used as the coordinate values, and a simultaneous equation including a product of the plurality of coordinate values or a higher-order term equal to or more than the square of the product may be used.
With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proof material and the heat insulating material that cover the subject body can be eliminated, and the thickness of the subject body can be estimated.

また、前記信号処理部は、較正対象となる部位を含む領域に設定する第一の値と、測定対象となる部位を含む領域に設定する第二の値とを、変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定するようにしてもよい。   Further, the signal processing unit, the first value to be set in the region including the site to be calibrated, and the second value to be set in the region including the site to be measured, the simultaneous equations captured as variables. It may be used to estimate the thickness of the subject body.

また、前記振幅および位相を検出する手段として高速フーリエ変換(FFT)を使用するようにしてもよい。   A fast Fourier transform (FFT) may be used as the means for detecting the amplitude and phase.

また、前記励磁コイルを励磁する前記交番信号として、指数関数的に立ち上がり、かつ指数関数的に立ち下がるバースト信号を使用するようにしてもよい。   Further, a burst signal that rises exponentially and falls exponentially may be used as the alternating signal for exciting the exciting coil.

また、前記励磁コイルを励振する前記交番信号の周波数または周波数の組み合わせとして、予め定めた基準周波数の素数倍の周波数列から選択するようにしてもよい。   The frequency or combination of frequencies of the alternating signal that excites the exciting coil may be selected from a frequency sequence that is a prime multiple of a predetermined reference frequency.

また、本発明は、上記したような非破壊検査装置における非破壊検査方法であって、前記励磁コイルを前記被検体本体に対向させた状態で、交番信号を前記励磁コイルに印加して前記被検体本体を励磁することによって、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化に応じて前記検出コイルから出力される電圧を測定処理部に入力し、前記信号処理部で、入力された前記電圧の振幅および位相を検出することによって、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする。   Further, the present invention is a nondestructive inspection method in a nondestructive inspection apparatus as described above, wherein an alternating signal is applied to the exciting coil while the exciting coil is opposed to the subject body. By exciting the sample body, the voltage output from the detection coil is input to the measurement processing unit according to the magnetic field change including the magnetic flux due to the eddy current generated in the object body, and is input by the signal processing unit. The thickness of the subject body is estimated by detecting the amplitude and phase of the voltage.

このような構成により、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことができる。   With such a configuration, even if the distance between the sensor and the subject body, that is, the lift-off state is large, the subject body can be inspected accurately.

本発明によれば、被検体本体が磁性と導電性をともに有する防露材や保温材等によって覆われ、センサと被検体本体間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、被検体本体の検査を精度よく行うことが可能となる。   According to the present invention, the subject body is covered with a dew-proofing material or a heat insulating material having both magnetism and conductivity, and even if the distance between the sensor and the subject body, that is, the lift-off is large, The inspection can be performed with high accuracy.

本発明の第1の実施形態に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the nondestructive inspection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 上記非破壊検査装置を構成するセンサを示す図である。It is a figure which shows the sensor which comprises the said nondestructive inspection apparatus. 上記センサにおける励磁器の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the exciter in the said sensor. 本発明の実施例における、被験体とセンサの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a subject and a sensor in the Example of this invention. 本発明の第3の実施例で、5周波数の正弦波を合成した励磁コイルの入力波形を示す。In the 3rd Example of this invention, the input waveform of the exciting coil which synthesize | combined the sine wave of 5 frequencies is shown. 本発明の第3の実施例で、上記5周波数で励磁コイルを励振した場合の検出コイル出力波形を示す。In the 3rd Example of this invention, the detection coil output waveform at the time of exciting an exciting coil by said 5 frequencies is shown. 従来技術による、単一周波数、3元連立方程式による測定例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of measurement by a single frequency, simultaneous three-dimensional equation, according to a conventional technique. 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、2周波数(55,95Hz)を使用した場合のグラフである。It is a graph at the time of using 2 frequencies (55,95Hz) in the Example of using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、3周波数(55,95,115Hz)を使用した場合のグラフである。It is a graph at the time of using 3 frequencies (55,95,115Hz) in the Example of using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、4周波数(55,95,115,355Hz)を使用した場合のグラフである。It is a graph at the time of using 4 frequencies (55,95,115,355Hz) in the Example of using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、4周波数(55,95,115,355Hz)を使用した場合と、従来技術による場合とを管軸方向で比較したグラフである。It is the graph which compared the case where four frequencies (55,95,115,355Hz) were used, and the case by the prior art in the pipe axial direction in the Example of using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、4周波数(55,95,115,355Hz)を使用した場合と、従来技術による場合とを、円周方向で比較したグラフである。It is the graph which compared the case where four frequencies (55,95,115,355Hz) were used, and the case by a prior art in the Example using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention in the circumferential direction. . 本発明の第2の実施形態における複数周波数使用の実施例で、4周波数(55,95,115,355Hz)を使用した場合の三次元表示グラフである。It is a three-dimensional display graph at the time of using 4 frequencies (55,95,115,355Hz) in the Example of using multiple frequencies in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the coordinate value in the 3rd Embodiment of this invention, and the measurement result of the Example which took in more than the square value as an element variable. 本発明の第3の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果と、従来技術とを、管軸方向で比較したグラフである。It is a graph which compared the measurement result of the Example which took in the coordinate value in the 3rd Embodiment of this invention, and its square or more as an element variable, and the prior art in the pipe axis direction. 本発明の第3の実施形態における座標値、およびその自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果と、従来技術とを、円周角方向で比較したグラフである。It is a graph which compared the measurement result of the Example which took in the coordinate value in the 3rd Embodiment of this invention, and its square or more as an element variable, and the prior art in the circumferential angle direction. 本発明の第3の実施形態における座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を3次元表示したグラフである。It is the graph which carried out the three-dimensional display of the coordinate value in the 3rd Embodiment of this invention, and the measurement result of the Example which took in more than the square value as an element variable. 本発明の第4の実施形態における,複数周波数の使用と座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the Example which used the multiple frequency and coordinate value in the 4th Embodiment of this invention, and took in more than the square of it as an element variable. 本発明の第4の実施形態における、複数周波数の使用と座標値、および、その自乗以上を要素変数として取り込んだ実施例の測定結果を3次元表示したグラフである。In the 4th Embodiment of this invention, it is the graph which carried out the three-dimensional display of the measurement result of the Example which took in the use and coordinate value of multiple frequencies, and its square or more as an element variable. 本発明の第5の実施形態における、被検体となるパイプの円周方向をY軸としたときの角度Y=0°、120°を変数とした場合の実施例の測定結果を示すグラフである。In the 5th Embodiment of this invention, it is a graph which shows the measurement result of the Example at the time of making the angle Y = 0 degree and 120 degrees when making the circumferential direction of the pipe used as a test object the Y-axis a variable. . 本発明の第5の実施形態における、領域変数W=0、1を変数とした場合の実施例の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the Example in case the area variable W = 0 and 1 is made into the variable in the 5th Embodiment of this invention. 従来技術によるセンサを示す図である。FIG. 3 shows a sensor according to the prior art. 従来のセンサにおける出力波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the output waveform in the conventional sensor.

以下、添付図面を参照して、本発明による非破壊検査装置および非破壊検査方法を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。 Embodiments for carrying out a nondestructive inspection device and a nondestructive inspection method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。図2は、上記非破壊検査装置を構成するセンサを示す図である。図3は、上記センサにおける励磁器の詳細を示す図である。
図1に示すように、非破壊検査装置は、センサ1と、測定装置(信号処理部)4と、を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a nondestructive inspection device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a sensor that constitutes the nondestructive inspection device. FIG. 3 is a diagram showing details of the exciter in the sensor.
As shown in FIG. 1, the nondestructive inspection device includes a sensor 1 and a measuring device (signal processing unit) 4.

ここで、検査対象となる被検体2は、筒状の管本体(被検体本体)2aと、管本体2aの外周部を覆う保温材2bと、保温材2bの外周側を覆う防露材2cと、を備えている。なお、図1、図2において、被検体2は、断面図の中心軸線より上の部分の一部のみを示している。   Here, the subject 2 to be inspected is a tubular tube body (subject body) 2a, a heat insulating material 2b that covers the outer peripheral portion of the tube body 2a, and a dew-proof material 2c that covers the outer peripheral side of the heat insulating material 2b. And are equipped with. 1 and 2, the subject 2 shows only a part of the portion above the central axis of the cross-sectional views.

管本体2aは、磁性と導電性をともに有する金属製である。
保温材2bは、珪酸カルシウム、グラスウール等の非磁性、非導電性を有した材料により、所定の厚さで形成されている。
防露材2cは、導電性および磁性の少なくとも一方の特性を有する、アルミ、亜鉛メッキ鉄板(いわゆるトタン)または錫メッキ鉄板、ステンレス等の金属材料から形成されている。
The tube body 2a is made of metal having both magnetism and conductivity.
The heat insulating material 2b is made of a material having a non-magnetic property and a non-conductive property such as calcium silicate and glass wool, and has a predetermined thickness.
The dew-proof material 2c is made of a metal material having at least one of conductivity and magnetism, such as aluminum, a zinc-plated iron plate (so-called galvanized iron) or a tin-plated iron plate, and stainless steel.

図2に示すように、センサ1は、励磁器12と、検出器11と、を備えている。
センサ1は、中央部に検出器11を備え、検出器11の外周部に複数の励磁器12を備えている。
As shown in FIG. 2, the sensor 1 includes an exciter 12 and a detector 11.
The sensor 1 is provided with a detector 11 in the central portion and a plurality of exciters 12 on the outer peripheral portion of the detector 11.

検出器11は、検出コイル112を備えている。検出コイル112は、空芯コイルであり、センサ1の中央部に配置されている。
ここで、検出コイル112は、フェライト等の磁性体からなるコア材を中心部に備えても良いが、励磁磁束が上記コア材に直接誘引されるため、磁界が乱れる。リフトオフ(被検体2とセンサ間の距離)を大きく取らざるを得ない場合はこの影響が大きい。したがって、このような場合は、コア材を備えず、検出コイル112を空芯コイルとするのが好ましい。
The detector 11 includes a detection coil 112. The detection coil 112 is an air-core coil and is arranged in the central portion of the sensor 1.
Here, the detection coil 112 may be provided with a core material made of a magnetic material such as ferrite in the central portion, but since the exciting magnetic flux is directly attracted to the core material, the magnetic field is disturbed. This effect is great when the lift-off (distance between the subject 2 and the sensor) must be large. Therefore, in such a case, it is preferable that the core coil is not provided and the detection coil 112 is an air-core coil.

このような検出器11は、検出コイル112の中心軸Ckを被検体2の法線に一致させた状態で、検出コイル112を被検体2に対向させて配置される。   Such a detector 11 is arranged with the detection coil 112 facing the subject 2 with the central axis Ck of the detection coil 112 aligned with the normal line of the subject 2.

図2、図3に示すように、各励磁器12は、励磁コア121と、励磁コイル122と、参照コイル123と、を備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, each exciter 12 includes an exciting core 121, an exciting coil 122, and a reference coil 123.

励磁コア121は、フェライト等磁性体からなる。励磁コア121は、第一コア部121aと、第一コア部121aの一端から直交して延びる第二コア部121bと、を有し、略L字状をなしている。
ここで、励磁コア121においては、第二コア部121bが第一コア部121aより長く形成されている。そして、励磁コア121は、第一コア部121aを内周側の検出器11側に向け、第二コア部121bを外周側に向けて配置されている。
さらに、励磁コア121においては、第二コア部121bが、管状をなした被検体2の外周に沿うよう、内周側の第一コア部121aの一端から外周側に向かって被検体2側に漸次近づくように形成されている。
The exciting core 121 is made of a magnetic material such as ferrite. The exciting core 121 has a first core portion 121a and a second core portion 121b extending orthogonally from one end of the first core portion 121a, and has a substantially L shape.
Here, in the exciting core 121, the second core portion 121b is formed longer than the first core portion 121a. The exciting core 121 is arranged so that the first core portion 121a faces the inner peripheral side of the detector 11 and the second core portion 121b faces the outer peripheral side.
Further, in the exciting core 121, the second core portion 121b is directed from the one end of the first core portion 121a on the inner peripheral side toward the outer peripheral side toward the subject 2 side along the outer periphery of the tubular subject 2. It is formed to gradually approach.

また、励磁コイル122は、検出コイル112の被検体2に近い第一コア部121a側の内周側端部(第一端部)122aに対し、検出コイル112から遠い第二コア部121b側の外周側端部(第二端部)122bが、検出コイル112の中心軸Ckに沿って被検体2側に突出するよう設けられている。さらに、励磁コイル1222の外周側端部122bは、検出器11の被検体2に対向する端面(検出センサ端部)11fよりも、被検体2により近くなるよう設けられている。   Further, the exciting coil 122 is provided on the side of the second core portion 121b far from the detection coil 112 with respect to the inner peripheral side end portion (first end portion) 122a of the detection coil 112 on the side of the first core portion 121a close to the subject 2. An outer peripheral side end (second end) 122b is provided so as to protrude toward the subject 2 side along the central axis Ck of the detection coil 112. Further, the outer peripheral side end portion 122b of the exciting coil 1222 is provided closer to the subject 2 than the end surface (detection sensor end portion) 11f of the detector 11 facing the subject 2 is.

励磁コイル122は、励磁コア121の第一コア部121a,第二コア部121bの外周側にそれぞれ巻回され、互いに直列に接続されている。   The exciting coil 122 is wound around the outer peripheral sides of the first core portion 121a and the second core portion 121b of the exciting core 121, and is connected to each other in series.

ここで、図1においては、2個の励磁器12を、検出器11を中心として左右に配置している。これに限らず、励磁器12は、3個以上を、検出コイル112を中心として放射状に配置してもよい。   Here, in FIG. 1, two exciters 12 are arranged on the left and right with the detector 11 as the center. Not limited to this, three or more exciters 12 may be arranged radially around the detection coil 112.

参照コイル123は、第一コア部121aの先端部において、励磁コイル122の内側に巻回されている。なお、この参照コイル123は、励磁コイル122の外側に巻回してもよい。   The reference coil 123 is wound inside the exciting coil 122 at the tip of the first core portion 121a. The reference coil 123 may be wound outside the exciting coil 122.

これら励磁コイル122,参照コイル123は、それぞれ励磁コア121に電磁的に接続されている。また、複数の励磁器12間において、複数の励磁コア121に巻回された励磁コイル122および参照コイル123は、それぞれ直列に接続されている。
また、全ての励磁コイル122は磁力線の向きが検出器11の位置で同相になるよう励磁されている。これにより、ある瞬間の磁力線の向きは、例えば、検出コイル112の中心軸Ckと重なって図2の下向きになるごとく、励磁コイル122は巻き方向、巻き始め、巻き終わり等が選択して配索されている。
The exciting coil 122 and the reference coil 123 are electromagnetically connected to the exciting core 121, respectively. Further, between the plurality of exciters 12, the excitation coil 122 and the reference coil 123 wound around the plurality of excitation cores 121 are connected in series.
Further, all the exciting coils 122 are excited so that the directions of the magnetic force lines are in phase at the position of the detector 11. As a result, the direction of the magnetic force line at a certain moment becomes, for example, downward as shown in FIG. 2 by overlapping with the central axis Ck of the detection coil 112, and the exciting coil 122 is arranged by selecting the winding direction, winding start, winding end, or the like. Has been done.

このように励磁コイル122および参照コイル123を備えた励磁コア121は、第一コア部121aの中心軸Crが、検出器11の中心軸Ckと、被検体2側で交差するよう配置されている。複数の励磁器12間で、励磁コア121の中心軸Crは、検出器11の中心軸Ckに対して同一位置で交差するよう、励磁コア121が配置されている。さらに、複数の励磁器12の励磁コア121の中心軸Crと、検出器11の中心軸Ckとの交差位置は、最終的に肉厚、傷等を検出する対象である被検体2において、被検体2の表面よりも内周側、かつ管本体2aの外表面2fよりも外周側に位置するよう設定するのが好ましい。   In this way, the exciting core 121 including the exciting coil 122 and the reference coil 123 is arranged such that the central axis Cr of the first core portion 121a intersects with the central axis Ck of the detector 11 on the subject 2 side. . The exciting core 121 is arranged such that the central axis Cr of the exciting core 121 intersects with the central axis Ck of the detector 11 at the same position between the plurality of exciters 12. Furthermore, the crossing position of the central axis Cr of the exciting core 121 of the plurality of exciters 12 and the central axis Ck of the detector 11 is the target object 2 for which the thickness, scratch, etc. are finally detected. It is preferable to set it so as to be located on the inner peripheral side of the surface of the sample 2 and on the outer peripheral side of the outer surface 2f of the tube body 2a.

更に、励磁コイル122は、検出コイル112から遠い外周側端部122bが、内周側端部122aよりも被検体2側に突出し、検出器11の被検体2に対向する端面11fより被検体2により近くなるよう配置されている。このようにして、複数の励磁器12で発生する励磁磁束が、センサ1において被検体2に対向する側の端面に対して被検体2側で集中するようになっている。そして、複数の励磁器12の励磁コア121による磁力線は、円弧状に湾曲しているので、励磁コア121の中心軸Crと検出器11の中心軸Ckとが幾何学的に交差する位置よりも、被検体2の内周側で、被検体2の外表面に直交する方向(中心軸Ck方向)を向く。さらに、励磁器12の第二コア部121bが被検体2の外周に沿って配置されているので、励磁磁束が管本体2aの内部に深く浸透するごとく作用する。このようにして、被検体2に垂直な励磁磁束を生成することが可能なので、感度のよいセンサ1を構成することができる。このようなセンサ1は、被検体2が円筒形、円柱形、あるいは球形の場合に特に有効である。   Further, in the exciting coil 122, the outer peripheral side end 122b far from the detection coil 112 projects toward the subject 2 side more than the inner peripheral side end 122a, and the subject 2 from the end face 11f of the detector 11 facing the subject 2 is detected. It is located closer to. In this way, the exciting magnetic flux generated by the plurality of exciters 12 is concentrated on the subject 2 side with respect to the end surface of the sensor 1 facing the subject 2. The lines of magnetic force generated by the exciting cores 121 of the plurality of exciters 12 are curved in an arc shape, so that the magnetic field lines of the central axis Cr of the exciting core 121 and the central axis Ck of the detector 11 are geometrically intersected with each other. At the inner peripheral side of the subject 2, the direction (center axis Ck direction) orthogonal to the outer surface of the subject 2 is faced. Further, since the second core portion 121b of the exciter 12 is arranged along the outer periphery of the subject 2, the exciting magnetic flux acts as if it penetrates deeply into the tube body 2a. In this way, the exciting magnetic flux perpendicular to the subject 2 can be generated, so that the sensor 1 with high sensitivity can be configured. Such a sensor 1 is particularly effective when the subject 2 has a cylindrical shape, a cylindrical shape, or a spherical shape.

また、検出器11において被検体2に近い端面11fよりも、励磁器12の内周側端部122aの方が、被検体2から離れた位置に配置されている。励磁器12の内周側端部122aが、検出器11の端面11fよりも被検体2に近い位置にあると、励磁コイル122から出た磁力線のうち被検体2から離れる方向(図2の上方)に向かう磁力線Msが、より多く検出コイル112に鎖交し、感度が低下する。そこで、励磁器12の端面12fを検出器11よりも被検体2から離すことで、励磁コイル122の磁力線のうち被検体2側に向かう磁力線Mrをより多く検出器11に鎖交させ、被検体2の影響を受けずに、感度を低下させる原因となる、被検体2から離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。   Further, in the detector 11, the inner peripheral side end portion 122 a of the exciter 12 is arranged at a position farther from the subject 2 than the end face 11 f closer to the subject 2. When the inner peripheral side end portion 122a of the exciter 12 is located closer to the subject 2 than the end surface 11f of the detector 11, the direction of the magnetic force lines emitted from the exciting coil 122 away from the subject 2 (upward in FIG. 2). The magnetic field lines Ms toward () are interlinked more with the detection coil 112, and the sensitivity is lowered. Therefore, by separating the end face 12f of the exciter 12 from the subject 2 rather than the detector 11, more magnetic force lines Mr toward the subject 2 side of the magnetic force lines of the exciting coil 122 are interlinked with the detector 11 and the subject 11 is detected. It is possible to suppress the decrease in sensitivity by canceling out the magnetic flux in the direction away from the subject 2 that causes the decrease in sensitivity without being affected by 2.

図1に示すように、測定装置4は、コンピュータ405、表示・記録器406、デジタル・アナログ変換器(DAC)401、電力増幅器402、マルチプレクサ403、アナログ・デジタル変換器(ADC)404から構成されている。   As shown in FIG. 1, the measuring device 4 includes a computer 405, a display / recorder 406, a digital / analog converter (DAC) 401, a power amplifier 402, a multiplexer 403, and an analog / digital converter (ADC) 404. ing.

この測定装置4は、コンピュータ405で発生させた複数周波数の正弦波を合成したデジタル信号または単一周波数の正弦波デジタル信号を、デジタル・アナログ変換器401でアナログ信号に変換する。変換されたアナログ信号は、電力増幅器402で増幅され、励磁コイル122を励振する。   The measuring device 4 converts a digital signal generated by the computer 405 that combines sine waves having a plurality of frequencies or a sine wave digital signal having a single frequency into an analog signal by a digital-analog converter 401. The converted analog signal is amplified by the power amplifier 402 and excites the exciting coil 122.

この測定装置4は、励磁コイル122を交番電圧で励振し、参照コイル123に発生する電圧と検出コイル112に発生する電圧とを測定信号として受け取る。
検出コイル112の出力は、マルチプレクサ403を介してアナログ・デジタル変換器404によりデジタル信号に変換され、コンピュータ405に供給される。
また、参照コイル123の出力は、マルチプレクサ403を介してアナログ・デジタル変換器404に入力されてデジタル信号に変換され、コンピュータ405に入力される。
The measuring device 4 excites the exciting coil 122 with an alternating voltage and receives the voltage generated in the reference coil 123 and the voltage generated in the detection coil 112 as a measurement signal.
The output of the detection coil 112 is converted into a digital signal by the analog / digital converter 404 via the multiplexer 403 and supplied to the computer 405.
Further, the output of the reference coil 123 is input to the analog / digital converter 404 via the multiplexer 403, converted into a digital signal, and input to the computer 405.

コンピュータ405においては、デジタル信号に変換された前記参照コイル123の出力信号と、検出コイル112の出力信号とを、高速フーリエ変換(FFT)により振幅と位相を算定する。   The computer 405 calculates the amplitude and phase of the output signal of the reference coil 123 and the output signal of the detection coil 112, which have been converted into digital signals, by Fast Fourier Transform (FFT).

一般的に正弦波信号は、その周波数、振幅と位相の組み合わせで一意的に表現することが可能である。検出コイル112の出力は、その値そのものは温度や電圧変動等の変動要因で変動する場合が多い。そこで、検出コイル112とともに温度や電圧変動等の変動を受ける参照コイル123の出力と、検出コイル112の出力を対比することで、精度の高いデータ集録が可能である。
より具体的には、検出コイル112の出力の振幅は、参照コイル123の出力を分母とする振幅比として表す。また、検出コイル112の出力の位相は、参照コイル123の出力の位相を基準とした位相差として表す。これにより、精度の良い測定出力を得られる。
Generally, a sine wave signal can be uniquely expressed by a combination of its frequency, amplitude and phase. The output value of the detection coil 112 often changes due to fluctuation factors such as temperature and voltage fluctuations. Therefore, by comparing the output of the reference coil 123, which is subject to fluctuations such as temperature and voltage fluctuations, with the detection coil 112, and the output of the detection coil 112, highly accurate data acquisition is possible.
More specifically, the amplitude of the output of the detection coil 112 is represented as an amplitude ratio with the output of the reference coil 123 as the denominator. Further, the output phase of the detection coil 112 is represented as a phase difference based on the output phase of the reference coil 123. As a result, an accurate measurement output can be obtained.

また、励磁器12における励磁磁束は、励磁コイル122の直流抵抗値の温度変化、励磁コア121の透磁率の温度変化に影響される。そこで、励磁磁束そのものを参照コイル123で検出し、高速フーリエ変換して取得された振幅の絶対値を予め設定された基準値と比較し、その差が限りなく零に近くなるよう前記励磁信号をコンピュータ405により制御する。即ち、コンピュータ405では、デジタル的に負帰還を施すようにしてもよい。
一般的に、励磁コイル122のごときインダクティブ負荷にアナログ負帰還を施すことは、位相回転が大きいために発振し易く、非常に困難である。しかし、デジタル的負帰還を施せば、マルチプレクサ403は一種の高速サンプリングであるので、サンプリング制御による安定な負帰還が可能である。
Further, the exciting magnetic flux in the exciter 12 is affected by the temperature change of the DC resistance value of the exciting coil 122 and the temperature change of the magnetic permeability of the exciting core 121. Therefore, the excitation magnetic flux itself is detected by the reference coil 123, the absolute value of the amplitude obtained by the fast Fourier transform is compared with a preset reference value, and the excitation signal is set so that the difference becomes as close to zero as possible. It is controlled by the computer 405. That is, the computer 405 may digitally perform negative feedback.
In general, it is very difficult to apply an analog negative feedback to an inductive load such as the exciting coil 122 because it easily oscillates due to a large phase rotation. However, if digital negative feedback is applied, the multiplexer 403 is a kind of high-speed sampling, and stable negative feedback is possible by sampling control.

上述したような非破壊検査装置、非破壊検査方法によれば、励磁コイル122は、励磁コイル122の中心軸Crが、検出コイル112の中心軸Ckに対して傾斜し、かつ検出コイル112の中心軸Ckに交差するよう設けられている。さらに、励磁器12の励磁コイル122の中心軸Crと、検出器11の検出コイル112の中心軸Ckとの交差位置が、管本体2aの表面よりも外周側であるセンサ1に近い位置となるように設定されている。このようにして、複数の励磁コイル122からの磁力線Mrが、管本体2aの外周側で出会い、そこから管本体2aの法線方向に向かって管本体2aに入射する。これにより、管本体2aに対して磁力線Mrが垂直に入射する成分が多くなり、管本体2a近傍に磁界が集中する。その結果、管本体2aの表面に沿う方向に生じる渦電流が大きくなるので、検出感度が高まる。
また、検出コイル112に近い側の内周側端部122aが、検出コイル112において管本体2aに近い側の検出センサ端部11fよりも、管本体2aから離れた位置に配置されている。これにより、励磁コイル122の磁力線のうち管本体2a側に向かう磁力線Mrを、より多く検出コイル112に鎖交させ、管本体2aから離れる方向へ向かう磁束を相殺して、感度の低下を抑えることができる。
さらに、励磁コイル122は、検出コイル112から遠い側の外周側端部122bが、検出コイル112の端部よりも管本体2a側に突出して配置されている。このような構成により、励磁器12で発生する励磁磁束が、管本体2a側で集中することとなり、検出感度が向上する。
したがって、管本体2aが、磁性と導電性をともに有する防露材2cや保温材2b等によって覆われ、センサ1と管本体2a間の距離即ちリフトオフの大きな状態であっても、管本体2aの検査を精度よく行うことが可能となる。
According to the above-described nondestructive inspection device and nondestructive inspection method, the exciting coil 122 has the center axis Cr of the exciting coil 122 inclined with respect to the center axis Ck of the detecting coil 112 and the center of the detecting coil 112. It is provided so as to intersect the axis Ck. Further, the intersecting position of the central axis Cr of the exciting coil 122 of the exciter 12 and the central axis Ck of the detecting coil 112 of the detector 11 is closer to the sensor 1 on the outer peripheral side than the surface of the tube body 2a. Is set. In this way, the magnetic force lines Mr from the plurality of exciting coils 122 meet on the outer peripheral side of the tube body 2a and then enter the tube body 2a in the normal direction of the tube body 2a. As a result, the component in which the magnetic force lines Mr are perpendicularly incident on the tube body 2a increases, and the magnetic field concentrates near the tube body 2a. As a result, the eddy current generated in the direction along the surface of the tube body 2a becomes large, so that the detection sensitivity is improved.
Further, the inner peripheral side end 122a near the detection coil 112 is arranged at a position farther from the pipe body 2a than the detection sensor end 11f on the side closer to the pipe body 2a in the detection coil 112. As a result, among the magnetic force lines of the exciting coil 122, more magnetic force lines Mr toward the tube body 2a side are interlinked with the detection coil 112, and the magnetic flux toward the direction away from the tube body 2a is offset to suppress the decrease in sensitivity. You can
Further, the exciting coil 122 is arranged such that the outer peripheral side end portion 122b on the side far from the detection coil 112 projects toward the tube body 2a side more than the end portion of the detection coil 112. With such a configuration, the exciting magnetic flux generated by the exciter 12 is concentrated on the tube body 2a side, and the detection sensitivity is improved.
Therefore, even if the pipe body 2a is covered with the dewproof material 2c and the heat insulating material 2b having both magnetism and conductivity, and the distance between the sensor 1 and the pipe body 2a, that is, the lift-off is large, The inspection can be performed with high accuracy.

さらに、励磁器12の外周側端部122b側の第二コア部121bのコイル軸方向が、被検体2の外周部に沿っているので、リフトオフが大きい場合であっても励磁磁束を被検体2の深層部に浸透させることが可能である。
したがって、管本体2aが円筒状、円柱状、球状であっても、センサ1における、被検体2の測定・検査の感度および精度を高めることが可能となる。
Further, since the coil axis direction of the second core portion 121b on the outer peripheral side end portion 122b side of the exciter 12 is along the outer peripheral portion of the subject 2, the exciting magnetic flux is applied to the subject 2 even when the lift-off is large. It is possible to penetrate into the deep layer.
Therefore, even if the tube body 2a has a cylindrical shape, a cylindrical shape, or a spherical shape, it is possible to enhance the sensitivity and accuracy of the measurement / inspection of the subject 2 in the sensor 1.

また、センサ1は、検出コイル112が中央部に配置され、励磁コイル122は、検出コイル112の外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、複数の励磁コイル122の中心軸Crが検出コイル112の中心軸Ckの同一位置に集中して交差するよう設けている。このようにして複数の励磁コイル122で同一位置を集中的に励磁することで、被検体2の管本体2aの厚さtを、より高精度に検出することが可能となる。
このような構成により、励磁器12を構成する複数の励磁コイル122で発生する励磁磁束が、管本体2a側の一点に集中することとなり、減肉部、傷等の位置を誤って判定してしまうのを抑えることができる。
Further, in the sensor 1, the detection coil 112 is arranged in the central portion, and the excitation coils 122 are provided in the outer peripheral portion of the detection coil 112 with a plurality of intervals in the circumferential direction, and the central axes Cr of the plurality of excitation coils 122 are detected. The coils 112 are provided so as to concentrate and intersect at the same position on the central axis Ck of the coil 112. By thus exciting the same position in a concentrated manner by the plurality of exciting coils 122, the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 can be detected with higher accuracy.
With such a configuration, the exciting magnetic flux generated by the plurality of exciting coils 122 configuring the exciter 12 is concentrated at one point on the tube body 2a side, and the position of the thinned portion, scratch, etc. is erroneously determined. You can suppress it.

また、励磁コイル122と電磁的に結合された参照コイル123をさらに備え、コンピュータ405は、励磁コイル122を励磁することによって検出コイル112に発生する電圧の振幅および位相を、参照コイル123に発生する電圧の振幅および位相を基準として検出するようにした。これにより、センサ1と被検体2との距離であるリフトオフや、温度変化の影響を抑えることができる。   Further, the computer 405 further includes a reference coil 123 electromagnetically coupled to the exciting coil 122, and the computer 405 generates in the reference coil 123 the amplitude and phase of the voltage generated in the detection coil 112 by exciting the exciting coil 122. The voltage amplitude and phase are detected as a reference. As a result, lift-off, which is the distance between the sensor 1 and the subject 2, and the influence of temperature change can be suppressed.

なお、上記実施形態では、センサ1からの出力信号に基づき、コンピュータ405で被検体2の管本体2aの肉厚を検出する手法については、何ら限定するものではない。   In the above embodiment, the method of detecting the wall thickness of the tube body 2a of the subject 2 by the computer 405 based on the output signal from the sensor 1 is not limited at all.

(第2の実施形態)
次に、本発明にかかる非破壊検査装置および非破壊検査方法の第2の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第2の実施形態においては、上記第1の実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。
この第2の実施形態では、上記第1の実施形態に対し、センサ1および測定装置4の構造については何らの変更はない。この実施形態では、コンピュータ405で被検体2の管本体2aの肉厚を検出する具体的な手法の一例を開示する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the nondestructive inspection device and the nondestructive inspection method according to the present invention will be described. In the second embodiment described below, the same components as those in the first embodiment will be designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted.
In the second embodiment, the structures of the sensor 1 and the measuring device 4 are not changed from those of the first embodiment. In this embodiment, an example of a specific method of detecting the wall thickness of the tube body 2a of the subject 2 with the computer 405 will be disclosed.

コンピュータ405では、例えば、以下のようにして被検体2の管本体2aの厚さtを検出する。
非破壊検査装置では、被検体2の肉厚が既知の特定点で測定装置を較正し、その較正値に基づき、被検体2の外表面に沿ってセンサ1を移動させながら、複数個所で検出を行っていく。較正の方法としては、まず、振幅比、位相差等の測定要素を変数とし、これから被検体2の厚さを推定する方程式を作り、被検体2の肉厚が既知の前記較正点での測定要素値と前記既知の肉厚値を前記方程式に代入した連立方程式を解いて、各要素変数の被検体厚さに与える寄与係数や定数を求める。これにより、前記肉厚推定方程式の係数、定数を確定、即ち被検体肉厚推定方程式を確立する。各測定点での被検体肉厚は、その測定点での要素測定値を前記被検体肉厚推定方程式に代入して求める。
より具体的には、較正点における検出コイル112、参照コイル123からの出力信号に基づき、コンピュータ405は、連立方程式を立てる。コンピュータ405は、この連立方程式を解くことで、被検体2の管本体2aの厚さtを推定する推定方程式の係数、定数を確定する。この場合、コンピュータ405は、オンラインで連立方程式を解いて、厚さtを推定しても良いが、測定速度の観点より、オンラインでは、振幅比および位相差、およびその測定点を示す座標値のみのデータ集録とし、オフラインで連立方程式を解き、その点での厚さtを推定しても良い。
ここで、座標値としては、XY座標値、極座標値、距離と角度の組み合わせによる座標値でもよく、また、距離は空間距離だけでなく、物体の沿面に沿った沿面距離でもよく、測定位置を一意的に特定できるものであればよい。
The computer 405 detects the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 as follows, for example.
In the nondestructive inspection device, the measuring device is calibrated at a specific point where the thickness of the subject 2 is known, and based on the calibration value, the sensor 1 is moved along the outer surface of the subject 2 while being detected at a plurality of locations. To go. As a method of calibration, first, a measurement element such as an amplitude ratio and a phase difference is used as a variable, an equation for estimating the thickness of the subject 2 is created from this, and measurement is performed at the calibration point where the thickness of the subject 2 is known. The simultaneous equations in which the element values and the known wall thickness values are substituted into the above equations are solved to find the contribution coefficient or constant that is given to the object thickness of each element variable. As a result, the coefficients and constants of the thickness estimation equation are determined, that is, the subject thickness estimation equation is established. The object thickness at each measurement point is obtained by substituting the element measurement values at the measurement point into the object thickness estimation equation.
More specifically, the computer 405 formulates simultaneous equations based on the output signals from the detection coil 112 and the reference coil 123 at the calibration point. The computer 405 determines the coefficients and constants of the estimation equation for estimating the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 by solving the simultaneous equations. In this case, the computer 405 may solve the simultaneous equations online to estimate the thickness t. However, from the viewpoint of measurement speed, only the amplitude ratio and the phase difference and the coordinate value indicating the measurement point are online. It is also possible to take the data acquisition of 1 and solve the simultaneous equations off-line to estimate the thickness t at that point.
Here, the coordinate value may be an XY coordinate value, a polar coordinate value, a coordinate value obtained by combining a distance and an angle, and the distance may be not only the spatial distance but also the creepage distance along the creepage surface of the object, Anything that can be uniquely specified may be used.

ここで、管本体2aの厚さtを推定する方程式として、管本体2aの厚さtの推定に変動を与える要素値を含む推定方程式を用いるのが好ましい。その要素値として、互いに異なる複数の周波数で測定した振幅比および位相差を用いることが有効であることを見い出した。   Here, as the equation for estimating the thickness t of the pipe body 2a, it is preferable to use an estimation equation including an element value that gives a variation to the estimation of the thickness t of the pipe body 2a. It was found that it is effective to use the amplitude ratio and the phase difference measured at a plurality of different frequencies as the element values.

一般的に振幅比、位相差は、管本体2aの厚さt以外に、防露材2c等の厚さ、保温材2bの厚さ、末端効果等の外乱要因の変動を受けて変化する。これら、外乱要因をUとすれば、振幅比A,位相差Pは(1),(2)式で表される。

Figure 0006688687
Generally, the amplitude ratio and the phase difference change in response to fluctuations in disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material 2c and the like, the thickness of the heat insulating material 2b, and the end effect, in addition to the thickness t of the tube body 2a. If these disturbance factors are U, the amplitude ratio A and the phase difference P are expressed by equations (1) and (2).
Figure 0006688687

(1)式の両辺にeを掛け、また(2)式の両辺にbを掛け、両辺を引算して整理すれば、(3)式が得られる。

Figure 0006688687
If both sides of the equation (1) are multiplied by e, both sides of the equation (2) are multiplied by b, and both sides are subtracted and rearranged, the equation (3) is obtained.
Figure 0006688687

ここで、改めて(3)式の係数、定数をa,b,cとすると、(4)の一般式が得られる。

Figure 0006688687
Here, if the coefficients and constants of the equation (3) are a, b, and c, the general equation (4) is obtained.
Figure 0006688687

上記(4)式によれば、すなわち未知の外乱要因Uを消去して被検体2の厚さtを推定することが可能となる。防露材の厚さ、保温材の厚さ、末端効果等の影響は、測定する周波数によって異なる。ここで、周波数f1で測定された振幅比、位相差をそれぞれA1,P1,周波数f2で測定されたそれらをA2,P2とすれば、2個の外乱要因U,Vに対し、(5)〜(7)式が成立する。

Figure 0006688687
According to the above equation (4), it is possible to estimate the thickness t of the subject 2 by eliminating the unknown disturbance factor U. The influences of the thickness of the dew-proofing material, the thickness of the heat insulating material, the end effect, etc. differ depending on the frequency to be measured. Here, assuming that the amplitude ratio and the phase difference measured at the frequency f1 are A1, P1 and those measured at the frequency f2 are A2 and P2, for the two disturbance factors U and V, (5) to Expression (7) is established.
Figure 0006688687

ここで、(5)式と(6)式からVを消去した式と(5)式と(7)式からVを消去した式は上記(1),(2)式に帰結するので、改めて係数等をa,b,c,dとおけば、次式(8)が成立する。

Figure 0006688687
Here, the equations in which V is eliminated from the equations (5) and (6), and the equations in which V is eliminated from the equations (5) and (7) result in the above equations (1) and (2). If the coefficients are a, b, c, d, then the following equation (8) is established.
Figure 0006688687

上記(8)式によれば、2個の未知の外乱要因U,Vを除いて厚さtを推定することが可能となる。同様にして、周波数f1での振幅比、位相差をそれぞれA1,P1,周波数f2での振幅比、位相差をA2,P2等とすれば、4周波数を使用した場合、管肉厚tは(9)式で表せることになる。

Figure 0006688687
According to the above equation (8), the thickness t can be estimated by removing the two unknown disturbance factors U and V. Similarly, if the amplitude ratio at the frequency f1 and the phase difference are A1, P1, the amplitude ratio at the frequency f2, and the phase difference is A2, P2, etc., the pipe wall thickness t is ( It can be expressed by equation (9).
Figure 0006688687

この各係数,定数は、較正点における既知のtの値と測定値を用いて次の連立方程式を解けば求まる。   The respective coefficients and constants can be obtained by solving the following simultaneous equations using the known value of t and the measured value at the calibration point.

連立方程式を行列式により解く方法は種々あるが、コンピュータで計算する場合、桁落ちの心配が少なく、直感的なクラメールの方法が便利なので、以下に示す。
(9)式による管肉厚tの推定は、9点較正により9元連立方程式(10)を解き、(9)式の各係数a,b,c等を求め、それらを(9)式に代入し、更に、測定点での各周波数の振幅比、位相差を(9)式に代入してtを求めれば良い。

Figure 0006688687
There are various methods of solving simultaneous equations by determinant, but when calculating with a computer, there is little concern about digit cancellation, and the intuitive Cramer method is convenient, so the following is shown.
For the estimation of the pipe wall thickness t by the equation (9), the nine-element simultaneous equation (10) is solved by the nine-point calibration, the respective coefficients a, b, c of the equation (9) are obtained, and these are converted into the equation (9). Substituting it, and further substituting the amplitude ratio and phase difference of each frequency at the measurement point into the equation (9), it is sufficient to obtain t.
Figure 0006688687

クラメール法による解法は、まず分母になる行列式(11)を求める。行列式(11)は第9列を全て1にした行列式である。この行列式の値zを求める。このような行列式の値zを求めるには、例えば、Microsoft社のExcel(登録商標)等の表計算プログラムを用いることができる。このような表計算プログラムにおいて、9行×9列のセルに(11)式の左辺を打ち込み、MDETERM関数を適応すれば、行列式の値zを求めることができる。

Figure 0006688687
In the solution method by the Cramer method, the determinant (11) that becomes the denominator is first obtained. The determinant (11) is a determinant with all 9s in the ninth column. The value z of this determinant is determined. In order to obtain the value z of such a determinant, for example, a spreadsheet program such as Excel (registered trademark) of Microsoft Corporation can be used. In such a spreadsheet program, the value z of the determinant can be obtained by implanting the left side of equation (11) into cells of 9 rows × 9 columns and applying the MDETERM function.
Figure 0006688687

係数aを求めるための分子に相当する行列式は、第1列に較正点の管肉厚tを入力しmを(12)式で求める。

Figure 0006688687
For the determinant corresponding to the numerator for obtaining the coefficient a, the tube wall thickness t at the calibration point is input in the first column, and m is obtained from equation (12).
Figure 0006688687

係数bは同様にして第2列にt値を入力し、(13)〜(14)式によりnを求める。

Figure 0006688687
Similarly, for the coefficient b, the t value is input to the second column, and n is obtained from the equations (13) to (14).
Figure 0006688687

以下同様にして、各係数は下記(15)式で求められる。

Figure 0006688687
Similarly, each coefficient is obtained by the following equation (15).
Figure 0006688687

このようにして、複数の周波数を使用する上記(9)式を用いることにより、被検体2の管本体2aの厚さtを推定することができる。   In this way, the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 can be estimated by using the above equation (9) using a plurality of frequencies.

上述したように、励磁コイル122を複数の周波数の交番信号で励磁し、測定装置4は、複数の周波数ごとに取得した、検出コイル112に生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、管本体2aの厚さを推定する。このような構成により、管本体2aを覆う防露材2cや保温材2bなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体2aの厚さを推定することができる。   As described above, the exciting coil 122 is excited by the alternating signals of a plurality of frequencies, and the measuring apparatus 4 acquires simultaneous amplitudes and phase differences of the voltage generated in the detecting coil 112 for each of a plurality of frequencies as simultaneous equations. Is used to estimate the thickness of the tube body 2a. With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material 2c and the heat insulating material 2b covering the tube body 2a can be eliminated, and the thickness of the tube body 2a can be estimated.

(第3の実施形態)
次に第3の実施形態について説明する。上記第2の実施形態が複数の周波数による振幅比、位相差の測定値を被検体2の肉厚推定の要素変数として用いるのに対し、本第3の実施形態は、被検体2に対向するセンサの位置座標値、および、その自乗以上の高次変数を、被検体2の肉厚推定の要素変数として用いる。これは、管本体2aの肉厚、保温材2bの厚さ、防露材の厚さ2c,末端効果等がセンサの位置座標の高次関数として表される場合が多いので、そうした場合に肉厚推定の精度を上げることが可能であることを見出した。上記(1),(2)式を変形すると(16),(17)式が得られる。

Figure 0006688687
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment will be described. While the second embodiment uses the measured values of the amplitude ratio and the phase difference at a plurality of frequencies as the element variables for estimating the wall thickness of the subject 2, the third embodiment faces the subject 2. The position coordinate value of the sensor and a higher-order variable equal to or higher than its square are used as element variables for estimating the wall thickness of the subject 2. This is because the wall thickness of the pipe main body 2a, the thickness of the heat insulating material 2b, the thickness of the dew-proofing material 2c, the end effect, etc. are often expressed as a higher-order function of the position coordinates of the sensor. We have found that it is possible to improve the accuracy of thickness estimation. By transforming the equations (1) and (2), equations (16) and (17) are obtained.
Figure 0006688687

両辺を加算して整理すれば、(18)式が得られる。

Figure 0006688687
Equation (18) is obtained by adding and organizing both sides.
Figure 0006688687

(18)式において、改めて係数をa,b,c等として書き改めれば(19)式となる。

Figure 0006688687
In equation (18), if the coefficients are rewritten as a, b, c, etc., equation (19) is obtained.
Figure 0006688687

振幅比、位相差に影響を与える、保温材の厚さ、防露材の厚さ、防露材と検出コイルとの距離、末端効果等は、外部からは測定困難または未知の場合が多い。しかしながら、それらは測定位置、即ち測定点の座標値の高次の関数と見なせる場合が多い。一方、測定点の座標値は、当然ながら、外部より測定可能である。そこで、この測定点の座標値を連立方程式中に取り込み、被検体2の厚さを推定する方法を見出した。測定点の座標値として、被検体2の管軸方向の距離をXとし、円周方向の角度をYとし、一例として、Xを4次まで、Yを2次までの関数としてUを表せば、(20)式となる。このUは、防露材の厚さ、断熱材の厚さ、末端効果等、諸々の外乱要因を総合して座標値の高次関数として表したものである。

Figure 0006688687
The thickness of the heat insulating material, the thickness of the dew-proofing material, the distance between the dew-proofing material and the detection coil, the end effect, etc., which affect the amplitude ratio and the phase difference, are often difficult or unknown to measure from the outside. However, they are often regarded as a higher-order function of the measurement position, that is, the coordinate value of the measurement point. On the other hand, the coordinate values of the measurement points can of course be measured from the outside. Then, the method of incorporating the coordinate values of the measurement points into the simultaneous equations and estimating the thickness of the subject 2 was found. As the coordinate values of the measurement points, the distance in the tube axis direction of the subject 2 is X, the angle in the circumferential direction is Y, and as an example, if X is a function up to the 4th order and Y is a function up to the 2nd order, U can be expressed. , (20) is obtained. This U is expressed as a higher-order function of coordinate values by integrating various disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material, the thickness of the heat insulating material, and the end effect.
Figure 0006688687

(20)式を(19)式に代入し、改めてa,b,c等の係数で書き改めれば(21)式が得られる。

Figure 0006688687
By substituting the expression (20) into the expression (19) and rewriting it with coefficients such as a, b, and c, the expression (21) can be obtained.
Figure 0006688687

この肉厚推定式の各係数、定数は、較正点での測定値から上記で説明した連立方程式を立てることにより求める。そして、これら用いてその点での測定値、位置座標を(21)式に代入することにより、その点の被検体2の肉厚を推定することが可能となる。
このようにして、位置座標の高次関数による上記(21)式を用いることにより、被検体2の管本体2aの厚さtを推定することができる。
The coefficients and constants of this thickness estimation formula are determined by establishing the simultaneous equations described above from the measured values at the calibration points. Then, by using these values and substituting the measured values and position coordinates at that point into the equation (21), it becomes possible to estimate the wall thickness of the subject 2 at that point.
In this way, the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 can be estimated by using the above equation (21) based on the higher-order function of the position coordinates.

上述したように、測定装置4は、検出コイル112に生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定する。このような構成により、管本体2aを覆う防露材2cや保温材2bなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体2aの厚さを推定することができる。   As described above, the measuring device 4 uses the simultaneous equations in which the amplitude and the phase difference of the voltage generated in the detection coil 112 and the higher-order value equal to or more than the square of the coordinate value of the measurement position are taken as variables, and Estimate the thickness. With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material 2c and the heat insulating material 2b covering the tube body 2a can be eliminated, and the thickness of the tube body 2a can be estimated.

(第4の実施形態)
この実施形態では、複数の周波数による振幅比と位相差を要素変数として使用する第2の実施形態を示す(9)式と、位置の高次関数を使用する第3の実施形態を示す(21)式とを組み合わせ、複数周波数による振幅比及び位相差、センサの位置座標、および、その自乗以上の高次関数の両者を要素変数として使用する。
一例として、2周波数を使用し、Xの4乗まで、Yの自乗までを使用した場合を示せば、(22)式が得られる。この肉厚推定式の各係数、定数は、較正点での測定値から上記で説明した連立方程式を立てることにより求める。これらを用いてその点での測定値、位置座標を(22)式に代入して、その点の被検体2の肉厚を推定することが可能となる。

Figure 0006688687
(Fourth Embodiment)
In this embodiment, the equation (9) showing the second embodiment in which the amplitude ratio and the phase difference by a plurality of frequencies are used as element variables and the third embodiment using the higher-order function of the position are shown (21). ) Is used in combination with the amplitude ratio and the phase difference at a plurality of frequencies, the position coordinate of the sensor, and a higher-order function higher than its square as element variables.
As an example, if two frequencies are used and up to the fourth power of X and up to the square of Y are used, Equation (22) is obtained. The coefficients and constants of this thickness estimation formula are determined by establishing the simultaneous equations described above from the measured values at the calibration points. It is possible to estimate the wall thickness of the subject 2 at that point by substituting the measured values and position coordinates at that point into the expression (22) using these.
Figure 0006688687

具体的には、式(22)を連立方程式の形で書けば、(23)式となる。

Figure 0006688687
Specifically, if equation (22) is written in the form of simultaneous equations, equation (23) is obtained.
Figure 0006688687

この連立方程式を、クラメール法により、各項の係数、定数をとくために分母となる行列式は、(24)式となる。

Figure 0006688687
The determinant used as the denominator for solving the simultaneous equations by the Cramer's method is the equation (24).
Figure 0006688687

係数aの分子となる行列式は、(25)式となる。

Figure 0006688687
The determinant that is the numerator of the coefficient a is equation (25).
Figure 0006688687

同様にして係数bの分子は、(26)式となる。

Figure 0006688687
Similarly, the numerator of the coefficient b is the equation (26).
Figure 0006688687

以下同様にして、最後の定数項kの分子は、(27)式となる。

Figure 0006688687
Similarly, the numerator of the last constant term k becomes the equation (27).
Figure 0006688687

これより、a.b,…,k等は(28)式で求まる。

Figure 0006688687
From this, a. b, ..., K, etc. are obtained by the equation (28).
Figure 0006688687

このようにして、肉厚推定式の各係数、定数を求め、これらを用いてその点での測定値、位置座標を(22)式に代入することにより、その点の被検体2の管本体2aの厚さtを推定することができる。   In this way, each coefficient and constant of the thickness estimation formula are obtained, and by using these, the measured value and position coordinate at that point are substituted into the formula (22), the tube body of the subject 2 at that point is calculated. The thickness t of 2a can be estimated.

更に、座標値が複数の座標軸の数値で表される場合、それらの交互作用が大きい場合がある。その場合、それら複数の座標軸値間の積、またはそれらの積の高次関数、前記の例で言えば、X*Y、及びX*Yの自乗以上の高次の項を変数として連立方程式に取り込むことにより、より精度の高い被検体厚を推定することが可能となる。   Furthermore, when coordinate values are represented by numerical values of a plurality of coordinate axes, their interaction may be large. In that case, a product of these coordinate axis values, or a higher-order function of those products, in the above example, X * Y, and a higher-order term equal to or greater than the square of X * Y, are used as variables in simultaneous equations. By importing it, it becomes possible to estimate the subject thickness with higher accuracy.

このようにして、複数の周波数、および位置座標の高次関数を組み合わせて用いる上記(22)式を用いることにより、被検体2の管本体2aの厚さtを高精度に推定することができる。   In this way, the thickness t of the tube body 2a of the subject 2 can be estimated with high accuracy by using the above formula (22) that uses a combination of a plurality of frequencies and higher-order functions of position coordinates. .

上述したように、励磁コイル122を複数の周波数の交番信号で励磁し、測定装置4は、複数の周波数ごとに取得した、検出コイル112に生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、管本体2aの厚さを推定する。このような構成により、管本体2aを覆う防露材2cや保温材2bなどの厚さなどの外乱要因を排除し、管本体2aの厚さを、より高精度に推定することができる。   As described above, the exciting coil 122 is excited by the alternating signals of a plurality of frequencies, and the measuring apparatus 4 acquires the amplitude and phase difference of the voltage generated in the detecting coil 112 and the coordinate value of the measuring position, which are acquired for each of the plurality of frequencies. The thickness of the tube main body 2a is estimated by using simultaneous equations in which high-order values equal to or more than the square of and are taken as variables. With such a configuration, disturbance factors such as the thickness of the dew-proofing material 2c and the heat insulating material 2b covering the tube body 2a can be eliminated, and the thickness of the tube body 2a can be estimated with higher accuracy.

(具体例)
ここで、被検体として、外管と内管とからなる二重管を例に挙げ、具体例について検討する。
測定値である振幅比Amp,位相差Phaは、内管厚t2,外管厚t1,両者の間隙Gapの関数と考えられるので、それを一次式で表わせば、(31),(32)式となる。

Figure 0006688687
(Concrete example)
Here, a double tube including an outer tube and an inner tube is taken as an example of the subject, and a specific example will be examined.
The amplitude ratio Amp and the phase difference Pha, which are measured values, are considered to be a function of the inner tube thickness t2, the outer tube thickness t1, and the gap Gap between the two. Therefore, if they are expressed by a linear expression, the equations (31) and (32) are obtained. Becomes
Figure 0006688687

これらを変形すれば、(33),(34)式が得られる。

Figure 0006688687
By transforming these, equations (33) and (34) can be obtained.
Figure 0006688687

(33)+(34)として変形、整理すれば(35)式が得られる。

Figure 0006688687
By transforming (33) + (34) and rearranging, Equation (35) is obtained.
Figure 0006688687

ここで、改めてa,b,c,等の係数を使用して書き改めれば、(36)式が得られる。

Figure 0006688687
Here, if it is rewritten by using the coefficients a, b, c, etc., the equation (36) is obtained.
Figure 0006688687

ここで、t1,Gapが既知であれば、問題はないが、内管厚t1は、内管の外面中心から外面に沿った半径Rの6次式でないと表現出来ないほど変化しているとする。内管厚t1の厚さ変化は主として内面に生じているとする。これにより、外管内面と内管外面との距離、即ち間隙Gapも6次式程度で複雑に変化していると考えられる。   Here, if t1 and Gap are known, there is no problem, but the inner tube thickness t1 changes so much that it cannot be expressed unless it is a six-dimensional expression of the radius R along the outer surface from the center of the outer surface of the inner tube. To do. It is assumed that the inner tube thickness t1 changes mainly on the inner surface. As a result, it is considered that the distance between the inner surface of the outer tube and the outer surface of the inner tube, that is, the gap Gap, also changes intricately in the order of the sixth order.

そこで、外管厚t1も、半径Rの6次式で推定したところ、良好な結果が得られた。6次式と言っても、変数として6次の項を取り込むというだけで、推定方程式としては実質的に線形一次方程式であるので、複雑ではない。   Therefore, the outer tube thickness t1 was also estimated by a sixth-order equation of the radius R, and a good result was obtained. The 6th-order equation is not complicated because it only takes in the 6th-order term as a variable and the estimation equation is substantially a linear first-order equation.

ここで、外管厚t1,間隙Gapとも半径Rの6次式で近似出来るものとすれば、(37),(38)式となる。

Figure 0006688687
Here, if the outer tube thickness t1 and the gap Gap can be approximated by a sixth-order equation of the radius R, the equations (37) and (38) are obtained.
Figure 0006688687

これら(37)、(38)式を(36)式に代入して(39)式が得られる。

Figure 0006688687
By substituting these equations (37) and (38) into the equation (36), the equation (39) is obtained.
Figure 0006688687

これより(40)式となる。

Figure 0006688687
From this, equation (40) is obtained.
Figure 0006688687

ここで各係数を改めてa,b,c等として書けば、(41)式となる。

Figure 0006688687
Here, if each coefficient is written again as a, b, c, etc., the equation (41) is obtained.
Figure 0006688687

この(41)をもとに内管厚t2を推定することとなる。   The inner tube thickness t2 will be estimated based on this (41).

(41)式による内管厚t2の推定は、9点較正により9元連立方程式を解き、(41)式の各係数a,b,c等を求め、それらを用いて測定点の振幅比、位相差、半径から(41)式に代入してt2を求めれば良い。

Figure 0006688687
The inner tube thickness t2 is estimated by the equation (41) by solving a nine-element simultaneous equation by nine-point calibration, obtaining the coefficients a, b, c, etc. of the equation (41), and using them, the amplitude ratio of the measurement points, From the phase difference and the radius, t2 may be obtained by substituting it into the equation (41).
Figure 0006688687

分母になる行列式は、(42)式において第9列を全て1にした行列式である。
半径Rだけ入力すればRの各次数の項は計算できるので、実質的にAmp,Pha,Rの3変数を入力すれば良いので簡単である。

Figure 0006688687
The determinant used as the denominator is a determinant in which all 9s in the ninth column in the equation (42) are set.
Since the terms of each degree of R can be calculated by inputting only the radius R, it is easy to substantially input three variables of Amp, Pha, and R.
Figure 0006688687

係数aを求めるための分子に相当する行列式は第1列に較正点の内管厚を入力しmを(44)式で求める。

Figure 0006688687
For the determinant corresponding to the numerator for obtaining the coefficient a, the inner tube thickness at the calibration point is input in the first column, and m is obtained by the equation (44).
Figure 0006688687

係数bは同様にして第2列にt2値を入れ、nを(45)式で求める。

Figure 0006688687
Similarly, for the coefficient b, the value t2 is entered in the second column, and n is calculated by the equation (45).
Figure 0006688687

係数c,d,e,f,g,hは同様にして求め、最後のiは第9列にt2値を入れ、uを(46)式で求める。

Figure 0006688687
The coefficients c, d, e, f, g and h are obtained in the same manner, and the last i is given the t2 value in the ninth column and u is obtained by the equation (46).
Figure 0006688687

これから各係数は下記(47)式で求められる。

Figure 0006688687
From this, each coefficient is obtained by the following equation (47).
Figure 0006688687

(第5の実施形態)
この実施形態では、実際の測定において、被検体の全領域に亘って測定することなく特定部位(領域)で較正を行い、他の特定部位(領域)を測定する場合において、変数として、実際の座標値ではなく、互いに異なる2値を入力する場合について示す。
(Fifth Embodiment)
In this embodiment, in actual measurement, calibration is performed at a specific site (region) without measuring over the entire region of the subject, and when measuring another specific site (region), the actual measurement is performed as a variable. The case where two different values are input instead of the coordinate values is shown.

上記各実施形態で示した例では、被検体(パイプ)の長手方向をX軸とした、被検体の管軸距離と、パイプの円周方向をY軸としたときの角度を変数にして、複数個所(例えば0°,105°,120°,−120°,45°等)の較正点を取っている。この測定法では、測定周波数として3周波数(55Hz,95Hz,115Hz)を取った場合、振幅比、位相差として合計6個(3x2=6)の測定値が得られる。
この場合、較正のためには、6+1=7個以上の異なる位置における測定値が必要で(全く同じ測定値の組み合わせが2つあると行列式の値がゼロとなり連立方程式は不定となり、解けないため)、実質的にX軸上で互いに異なる7個の位置での測定値が必要(座標値)となる。
また、Y軸の角度の影響としてYの2次式として表されるとすれば、Y,Y,定数項と、2+1=3個以上の異なる角度での測定値(座標値)が較正のために必要となる。
したがって、結果として、6+2+1(定数項)=9の9元連立方程式を解く必要がある。
In the examples shown in the above embodiments, the longitudinal direction of the subject (pipe) is the X axis, the tube axial distance of the subject and the angle when the circumferential direction of the pipe is the Y axis are variables, Calibration points are taken at a plurality of points (for example, 0 °, 105 °, 120 °, −120 °, 45 °, etc.). In this measuring method, when 3 frequencies (55 Hz, 95 Hz, 115 Hz) are taken as the measurement frequencies, a total of 6 (3 × 2 = 6) measured values are obtained as the amplitude ratio and the phase difference.
In this case, 6 + 1 = 7 or more measurement values at different positions are necessary for calibration (when there are two combinations of exactly the same measurement values, the value of the determinant becomes zero and the simultaneous equations become indefinite and cannot be solved. Therefore, the measured values at seven positions substantially different from each other on the X axis are necessary (coordinate values).
Further, if it is expressed as a quadratic expression of Y as an influence of the angle of the Y axis, Y 2 , Y, a constant term and 2 + 1 = measurement values (coordinate values) at 3 or more different angles are used for calibration. It is necessary for.
Therefore, as a result, it is necessary to solve a 9-element simultaneous equation of 6 + 2 + 1 (constant term) = 9.

このような較正を行う測定法は、広範囲の測定、例えばY=0°〜120°までの範囲で測定したい場合には良いが、実際の測定では、0°方向で較正し、被検体のパイプを形成する外皮鉄板のかしめ部の影響が大きそうなY軸方向の位置(例えば120°方向)のみを測定する場合がある。
本実施形態では、このように、特定部位で較正し、他の特定部位を測定する場合において、変数として、実際の座標値ではなく、互いに異なる2値を入力して連立方程式を立てる。この場合、Y軸として、Yの1乗のみをとり、Y=0°、Y=120°といった角度を入力しても良いが、較正を行う部位(較正部位)が含まれる較正領域を0(W=0)とし、測定を行う部位(測定部位)が含まれる領域を1(W=1)とする変数(以下、この変数を領域変数Wと称する)を入力することができる。
The measurement method for performing such calibration is good when it is desired to measure in a wide range of measurement, for example, in the range of Y = 0 ° to 120 °, but in the actual measurement, calibration is performed in the 0 ° direction and the pipe of the subject is calibrated. In some cases, only the position in the Y-axis direction (for example, 120 ° direction) where the influence of the caulking portion of the outer cover iron plate that forms the area is likely to be large is measured.
In the present embodiment, in this way, when calibrating at a specific site and measuring other specific sites, not the actual coordinate values but two different values are input as variables, and simultaneous equations are established. In this case, as the Y axis, only the 1st power of Y may be taken and the angles such as Y = 0 ° and Y = 120 ° may be input, but the calibration region including the portion to be calibrated (calibration portion) is set to 0 ( It is possible to input a variable (hereinafter, referred to as a region variable W) in which W = 0) and a region including a site (measurement site) to be measured is 1 (W = 1).

ここで、変数を、Y=0°、120°といった角度単位ではなく、W=0、1といった値としてもよいことは、以下のような理由に基づく。
すなわち、連立方程式において、各変数の単位は、較正点として連立方程式に取り込む場合と、連立方程式を解いて得られた係数値を用いて目的の肉厚等の数値の推定計算(測定)を行う場合とで、これらの変数の単位が同一であれば、単位は、何であっても良い。例えば、一次の座標値の変数の場合、寸法としてmm単位の変数値を連立方程式に入力して較正して得られた係数と、m単位の変数値を入力して得られた係数とを比較すると、後者(m単位の変数値)は前者(mm単位の変数値)の1000倍になるが、係数値と変数値を乗算して得られる結果は同じである。したがって、較正の場合と、目的の数値の推定計算(測定)の場合とで、使用する変数値の単位が同じならば、最終的な推定計算(測定)の結果は同一となる。
ただし、連立方程式を解くための行列式の計算の際、乗算及び加減算を伴うため、コンピュータ計算においては桁落ちの心配がないよう、なるべく同じような数値になるよう各変数の単位を選択することが実計算においては望ましい。
The reason why the variable may be a value such as W = 0 or 1 instead of the angle unit such as Y = 0 ° or 120 ° is as follows.
That is, in the simultaneous equations, the unit of each variable is to incorporate (calculate) into the simultaneous equations as a calibration point, and to estimate (measure) the numerical value such as the target wall thickness using the coefficient value obtained by solving the simultaneous equations. If the units of these variables are the same, the unit may be any unit. For example, in the case of a primary coordinate value variable, a coefficient obtained by calibrating by inputting a variable value in mm as a dimension into a simultaneous equation is compared with a coefficient obtained by inputting a variable value in m. Then, the latter (variable value in m unit) is 1000 times the former (variable value in mm unit), but the result obtained by multiplying the coefficient value and the variable value is the same. Therefore, if the unit of the variable value to be used is the same in the case of calibration and the estimation calculation (measurement) of the target numerical value, the result of the final estimation calculation (measurement) will be the same.
However, when calculating the determinant for solving simultaneous equations, multiplication and addition / subtraction are involved, so select the unit of each variable as much as possible so that there is no fear of precision loss in computer calculations. Is desirable in actual calculation.

領域変数を使用せず、Y=0°、120°といった角度を変数として取り込むと、前記したように、例えば、Y=120°の方向に、被検体のパイプを形成する外皮鉄板のかしめ部等があり、その影響によって、測定値(振幅比、位相差)が極端に異なってしまうことがある。例えば、Y=0°の角度で測定した場合、この位置では較正を行っているので、被検体の測定値が正確に得られるが、例えば、Y=10°付近では、Y=0°の位置よりも、Y=120°の位置の影響を受けて、被検体の測定値が厚く出ることがある。同様に、Y=110°付近では、Y=0°の位置の影響を受けて、被検体の測定値が低く出ることがある。
これに対し、変数として、較正部位の座標変数を例えば領域変数W=0とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数W=1とすると、前記の影響を受けずに済む。
具体的には、例えば、被検体が長さ10mのパイプである場合、一端からの管軸距離が2m付近の部位を較正領域としてW=0とし、一端からの管軸距離が8m付近の部位を測定領域としてW=1として測定する。
また、例えば、被検体として、2本のパイプがあるとして、一方のパイプAを較正領域としてW=0とし、他方のパイプBを測定領域としてW=1とし、測定することもできる。
When the angles such as Y = 0 ° and 120 ° are taken in as variables without using the region variable, as described above, for example, the caulked portion of the outer cover iron plate that forms the pipe of the subject in the direction of Y = 120 °. However, due to the influence, the measured values (amplitude ratio, phase difference) may be extremely different. For example, when measuring at an angle of Y = 0 °, calibration is performed at this position, so the measured value of the subject can be accurately obtained. For example, near Y = 10 °, the position of Y = 0 ° is obtained. Rather than being affected by the position of Y = 120 °, the measured value of the subject may appear thicker. Similarly, in the vicinity of Y = 110 °, the measured value of the subject may be low due to the influence of the position of Y = 0 °.
On the other hand, if the coordinate variable of the calibration site is, for example, the region variable W = 0 and the coordinate variable of the measurement site is, for example, the region variable W = 1 as variables, the above influence is not required.
Specifically, for example, when the subject is a pipe having a length of 10 m, the region where the tube axis distance from one end is around 2 m is W = 0 as a calibration region, and the tube axis distance from one end is around 8 m. Is measured as W = 1.
Further, for example, assuming that there are two pipes as the subject, one pipe A can be set as a calibration region with W = 0, and the other pipe B can be set as a measurement region with W = 1 for measurement.

ここで、被検体となるパイプの円周方向をY軸としたときの角度を変数とする場合、Y軸として、Yの2乗までをとるとすると、最低でも3点の角度、例えば0°,90°,120°を入力する必要がある。したがって、Y=0°,120°以外に、Y=90°という中間値(必ずしもY=0°,120°の中央値の60°である必要はない)を入力する必要がある。
これに対し、変数として、領域変数を用いる場合、W=0とW=1の2値だけで済み、例えば0.6といった中間値は必要ない。
Here, in the case where the angle when the circumferential direction of the pipe to be inspected is the Y axis is a variable, if the Y axis is up to the square of Y, at least three angles, for example, 0 ° , 90 °, 120 ° must be input. Therefore, in addition to Y = 0 ° and 120 °, it is necessary to input an intermediate value of Y = 90 ° (not necessarily 60 ° which is the median of Y = 0 ° and 120 °).
On the other hand, when the area variable is used as the variable, only two values of W = 0 and W = 1 are required, and an intermediate value such as 0.6 is not necessary.

ここで、上記では、較正部位の座標変数を例えば領域変数=0とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数=1としているが、較正部位の座標変数を例えば領域変数=1とし、測定部位の座標変数を例えば領域変数=0としてもよい。
ただし、前者の、較正部位の座標変数を領域変数W=0とし、測定部位の座標変数を領域変数W=1とした方が、取り込んだ測定領域の測定値(振幅比、位相差)にかかわらず、振幅比、位相差等に対する連立方程式の解である係数値が変わらないので便利である。
Here, in the above, the coordinate variable of the calibration site is, for example, area variable = 0, and the coordinate variable of the measurement site is, for example, area variable = 1. However, the coordinate variable of the calibration site is, for example, area variable = 1, and the measurement site The coordinate variable may be, for example, area variable = 0.
However, in the former case, the coordinate variable of the calibration site is set to the region variable W = 0, and the coordinate variable of the measurement site is set to the region variable W = 1 regardless of the measurement value (amplitude ratio, phase difference) of the captured measurement region. This is convenient because the coefficient values, which are the solutions of simultaneous equations for the amplitude ratio, the phase difference, etc., do not change.

以下、図面を用いて実施例を説明する。図4は、本発明の第1の実施形態の実施例における構成を示すもので、これまでに説明した構成と同一の構成については、同一を付している。
被検体2としては、30年以上使用され、防露材2cが劣化して穴があき、雨水が沁みこんで管本体2aの外表面が腐食、減肉した実腐食サンプルを使用して測定した例を示す。
本サンプルの管本体2aは図4のY=0°方向とその周辺で腐食が大きい。また、保温材2bは、厚さ50mmの新品の珪酸カルシウム、防露材2cは厚さ0.3mmの新品の錫メッキ鉄板を使用し、その4枚重ねカシメ部2dは、Y=180°方向になるようにして測定した。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 4 shows a configuration in an example of the first exemplary embodiment of the present invention, and the same configurations as the configurations described so far are designated by the same reference numerals.
As the test object 2, it was used for 30 years or more, and the dewproof material 2c deteriorated and had holes, and rainwater penetrated into the tube body 2a, and the outer surface of the pipe body 2a was corroded and thinned. Here is an example:
The tube main body 2a of this sample is largely corroded in the Y = 0 ° direction of FIG. 4 and its periphery. Further, the heat insulating material 2b is a new calcium silicate having a thickness of 50 mm, the dew proofing material 2c is a new tin-plated iron plate having a thickness of 0.3 mm, and the four-layer crimped portion 2d is in the Y = 180 ° direction. Was measured.

本実施例のセンサ1の諸元は以下の通りである。
励磁コア121としてフェライトコアを使用し、断面積170平方mm,L字型の励磁コア121の第一コア部121aの中心長さ95mm,励磁コア121の第二コア部121bの中心長さ145mmとした。また、参照コイル123として直径0.3mmフォルマル線を120回巻回し、励磁コイル122は直径1mmのフォルマル線を長短両脚全長にわたり210回巻回した。
The specifications of the sensor 1 of this embodiment are as follows.
A ferrite core is used as the exciting core 121, the cross-sectional area is 170 square mm, the central length of the first core portion 121a of the L-shaped exciting core 121 is 95 mm, and the central length of the second core portion 121b of the exciting core 121 is 145 mm. did. Further, as the reference coil 123, a formal wire having a diameter of 0.3 mm was wound 120 times, and as the exciting coil 122, a formal wire having a diameter of 1 mm was wound 210 times over the entire lengths of both long and short legs.

検出器11は、直径48mm,高さ35mmの空芯コイルで直径0.2mmのフォルマル線を5400回巻回した。この検出器11を中心とし、2個の励磁器12の先端部分(内周側端部122a)が半径30mmに位置するよう配設した。また2個の励磁コイル122の検出器11より遠い側の外周側端部122bの中心距離は265mmで、その被検体2に近い外周側端部122bは、検出器11の被検体2に近い端面11fより30mmだけ被検体2に近くなるよう、ほぼ逆V字形になるよう配置した。   The detector 11 is an air-core coil having a diameter of 48 mm and a height of 35 mm, and a formal wire having a diameter of 0.2 mm is wound 5400 times. With the detector 11 as the center, the two exciters 12 were arranged so that the tip portions (inner peripheral side end portions 122a) were located at a radius of 30 mm. The center distance of the outer peripheral side end 122b of the two exciting coils 122 farther from the detector 11 is 265 mm, and the outer peripheral side end 122b close to the subject 2 is the end face of the detector 11 closer to the subject 2. It was arranged in a substantially inverted V shape so that it was closer to the subject 2 by 30 mm than 11f.

また、較正、測定においては、2本の励磁コイル122を直列接続し、35,55,95,115,355Hzの正弦波を合成した波高値3Vの合成波で、検出コイル112付近の磁界が上記2本の励磁コイル122で同相になるよう励振した。この周波数の選定は、5Hzを基数としてその素数倍となるようにし、高調波が他の周波数領域に落ち込む確率を極力減らすように配慮した。また検出コイル112の軸線と励磁コイル122の軸線との角度は50°を採用した。この独立した5周波数の合成波形を8192ポイントでサンプリングし、高速フーリエ変換(FFT)で各周波数ごとの振幅比、位相差を検出・集録した。   Further, in the calibration and measurement, two exciting coils 122 are connected in series, and a synthetic wave having a peak value of 3 V, which is a synthetic wave of sine waves of 35, 55, 95, 115, and 355 Hz, and the magnetic field near the detection coil 112 is the above-mentioned. The two exciting coils 122 were excited so as to have the same phase. The selection of this frequency was made to be a prime multiple of 5 Hz as a radix, and consideration was given to reduce the probability that harmonics fall into other frequency regions as much as possible. The angle between the axis of the detection coil 112 and the axis of the exciting coil 122 is 50 °. This independent composite waveform of 5 frequencies was sampled at 8192 points, and the amplitude ratio and phase difference for each frequency were detected and recorded by fast Fourier transform (FFT).

図5は励磁コイルの励磁電圧波形を、図6は検出コイルの出力電圧波形を示す。8192ポイントのサンプリング・ポイントの全てを示すと波形としては見難くなるので、最初の2000ポイントのみ示している。励磁信号は、図5に示す如く、デジタル的に発生させているので、エクスポンネンシャルに立ち上がり、エクスポンネンシャルに立ち下がるバースト信号にすることが可能で、連続波をサンプリングして高速フーリエ変換(FFT)をする場合、エリアシングを防ぐために通常必要とするフイルターを省略することを可能にしている。   FIG. 5 shows the excitation voltage waveform of the excitation coil, and FIG. 6 shows the output voltage waveform of the detection coil. If all the 8192 sampling points are shown, it becomes difficult to see the waveform, so only the first 2000 points are shown. Since the excitation signal is generated digitally as shown in FIG. 5, it is possible to form a burst signal that rises exponentially and falls exponentially, and a continuous wave is sampled to perform fast Fourier transform ( When performing FFT, it is possible to omit the filter that is normally required to prevent aliasing.

実際の測定は、被検体2の管軸方向をX軸とし、ステッピング・モーターで2.84mm/ステップで自動スキャンし、被検体2の円周方向は15°おきに+120°から−120°まで手動で変化させ、17本のデータを取得した。   In the actual measurement, the tube axis direction of the subject 2 is set as the X axis, and the stepping motor automatically scans at 2.84 mm / step, and the circumferential direction of the subject 2 is from + 120 ° to −120 ° every 15 °. It was changed manually, and 17 data were acquired.

図7は、従来技術である単一周波数の55Hzで測定した一例で、表1は、表形式で表した3元連立方程式とそれを解いて求めた各係数および定数、較正点の位置座標、その点での振幅比、位相差の測定値を示す。
被検体2の管肉厚としては、外部からは不明の状態であることを想定し、公称値5.8mmを基準値を除く全ての較正点で使用した。基準値としては、外直径が同一の115mmで、厚さ4.4mmの同材質で、腐食等のない炭素鋼管を使用した。この較正条件は、以下の実施例に共通して同一条件とした。また、この3元連立方程式を解いて求めたa,b,cの各係数、定数は表1の上部に示す。各測定点での厚さ推定値は、その点での振幅比、位相差の測定値にこの係数を掛けて厚さを推定した。
図7のグラフにその結果を示す。このグラフは、+120°から−120°まで15°おきにX軸方向に走査した17本のデータを示しており、公称値5.8mmに拘らず、3mmから10mmというバラつきの大きな、精度の悪い測定結果しか得られない。その主因は、円周角が+/−90°を超えると、防露材の合わせ目、即ち図4の2dが、励磁コイル122のL字型コアの外側、即ち121bに近づくために、管肉厚が厚く観測されること、及び、管本体2aの長さが有限であるため、末端効果のために、末端になると管肉厚が薄く観測されるためである。

Figure 0006688687
FIG. 7 shows an example of measurement at a single frequency of 55 Hz, which is a conventional technique, and Table 1 shows a three-dimensional simultaneous equation expressed in a tabular form, coefficients and constants obtained by solving the simultaneous equation, position coordinates of calibration points, The measured values of the amplitude ratio and the phase difference at that point are shown.
As the tube wall thickness of the subject 2, assuming that it is unknown from the outside, a nominal value of 5.8 mm was used at all calibration points except the reference value. As a reference value, a carbon steel pipe having the same outer diameter of 115 mm and a thickness of 4.4 mm made of the same material and free from corrosion or the like was used. The calibration conditions were the same in all the following examples. The coefficients and constants of a, b, and c obtained by solving this simultaneous equation of three elements are shown in the upper part of Table 1. The estimated thickness at each measurement point was obtained by multiplying the measured values of the amplitude ratio and phase difference at that point by this coefficient.
The results are shown in the graph of FIG. This graph shows data of 17 lines scanned in the X-axis direction at intervals of 15 ° from + 120 ° to −120 °. Regardless of the nominal value of 5.8 mm, there is a large variation of 3 mm to 10 mm and poor accuracy. Only the measurement result can be obtained. The main reason for this is that when the circumferential angle exceeds +/− 90 °, the seam of the dew-proofing material, that is, 2d in FIG. 4, approaches the outside of the L-shaped core of the exciting coil 122, that is, 121b. This is because the wall thickness is observed to be large, and because the length of the pipe body 2a is finite, the pipe wall thickness is observed to be thin at the end because of the end effect.
Figure 0006688687

図8は、本発明の第2の実施形態の実施例で、複数の周波数として、55Hzと95Hzの2周波数を使用し、2組の振幅比と位相差の組み合わせを使用し、5点の較正点を使用した5元連立方程式による実施例を示したものである。この図8に示すように、管肉厚のバラつきは3.5mm〜7.5mmに改善されている。   FIG. 8 shows an example of the second embodiment of the present invention, in which two frequencies of 55 Hz and 95 Hz are used as a plurality of frequencies, two combinations of amplitude ratios and phase differences are used, and five points of calibration are performed. Fig. 7 shows an example of a 5-element simultaneous equation using points. As shown in FIG. 8, the variation in the wall thickness of the tube is improved to 3.5 mm to 7.5 mm.

図9は、本発明の第2の実施形態の他の実施例で、複数周波数として、55,95,115Hzの3周波数を使用し、7元連立方程式を使用して実施例である。この図9に示すように、管肉厚の推定結果は、5〜6.8mmに改善されている。   FIG. 9 is another example of the second embodiment of the present invention, in which three frequencies of 55, 95, and 115 Hz are used as a plurality of frequencies, and a 7-element simultaneous equation is used. As shown in FIG. 9, the estimation result of the pipe wall thickness is improved to 5 to 6.8 mm.

図10は、本発明の第2の実施形態の他の実施例で、複数周波数として55,95,115,355Hzの4周波数を使用し、9点の較正点、9元連立方程式を使用した実施例である。この図10に示すように、最大でも5〜6.3mmで、十分な精度にすることが可能である。表2は、この場合の表形式で表した9元連立方程式、それを解いて求めた各係数、定数、および、較正点を示す。

Figure 0006688687
FIG. 10 is another example of the second embodiment of the present invention, in which four frequencies of 55, 95, 115 and 355 Hz are used as a plurality of frequencies, nine calibration points, and a nine-element simultaneous equation is used. Here is an example. As shown in FIG. 10, a maximum accuracy of 5 to 6.3 mm can be achieved with sufficient accuracy. Table 2 shows the 9-element simultaneous equations expressed in a tabular form in this case, each coefficient obtained by solving the simultaneous equations, constants, and calibration points.
Figure 0006688687

図11は、管軸方向について、従来技術である単一周波数55Hzの場合と、本発明の第2の実施形態の実施例である4周波数55,95,115,355Hzの場合を、円周角0°方向について比較したものである。この図11に示すように、主として末端効果が著しく補正され、改善されていることが明らかである。   FIG. 11 shows the circumferential angle in the tube axis direction at a single frequency of 55 Hz, which is a conventional technique, and at four frequencies of 55, 95, 115, and 355 Hz, which is an example of the second embodiment of the present invention. This is a comparison in the 0 ° direction. As shown in FIG. 11, it is apparent that the end effect is largely corrected and improved.

図12は、管軸中央のX=500mmで、円周方向の肉厚変化について、従来技術による単一周波数55Hzの場合と本発明の第2の実施形態の実施例である4周波数の場合を比較したものである。この図12に示すように、主として防露材の合わせ目、図4の2dの影響が著しく改善されていることが明らかである。   FIG. 12 shows a case where the central axis of the tube is X = 500 mm and the thickness variation in the circumferential direction is a single frequency of 55 Hz according to the related art and a case of four frequencies which is an example of the second embodiment of the present invention. It is a comparison. As shown in FIG. 12, it is clear that the influence of the seam of the dew-proof material, 2d in FIG. 4, is remarkably improved.

図13は、本発明の第2の実施形態の実施例である4周波数,55,95,115,355Hz,9元連立方程式較正による場合を、管軸方向をX軸、円周各をY軸、管肉厚をZ軸とし、等高線で表した3Dグラフである。この図13に示すように、管本体2aの腐食状態が的確に表現されている。   FIG. 13 shows the case of 4-frequency, 55, 95, 115, 355 Hz, 9-element simultaneous equation calibration that is an example of the second embodiment of the present invention, in which the tube axis direction is the X axis and each circumference is the Y axis. 3 is a 3D graph represented by contour lines with the tube wall thickness as the Z axis. As shown in FIG. 13, the corrosion state of the pipe body 2a is accurately represented.

表2の9元連立方程式で、較正点の管肉厚を全て公称値の5.8mmとして較正したが、結果的に、本来5.8mmでない所を5.8mmとして較正してしまっている可能性があるので、図9のグラフまたは図13の結果に基づき、改めて、もとの較正点以外の管肉厚値の違う点を、求められた値を使用して、較正しなおすことを繰り返すことにより、やがて収斂して的確な腐食の姿を描出することが可能となる。   In the 9-element simultaneous equations in Table 2, all the wall thicknesses at the calibration points were calibrated at the nominal value of 5.8 mm, but as a result, it is possible that the location that was not originally 5.8 mm was calibrated as 5.8 mm. Therefore, based on the graph of FIG. 9 or the result of FIG. 13, the points of different pipe wall thickness values other than the original calibration points are again calibrated again using the obtained values. As a result, it becomes possible to depict the exact form of corrosion that converges.

表3は、本発明の第3の実施形態の実施例の連立方程式と較正点を表形式で表したもので、要素値として測定点の座標値として管軸距離Xの4乗まで、および円周角の2乗までを取り込んだ場合の9元連立方程式を示している。

Figure 0006688687
Table 3 shows the simultaneous equations and the calibration points of the example of the third embodiment of the present invention in a tabular form. The element values are up to the fourth power of the tube axis distance X as the coordinate values of the measurement points, and the circles. The figure shows a 9-element simultaneous equation in the case of capturing up to the square of the circumference angle.
Figure 0006688687

図14は、この9元連立方程式により較正した測定例を管軸方向の管肉厚変化で示したものである。この図14に示すように、管肉厚が2.6mmから7.2mmと測定されており、従来技術である3元連立方程式による測定例である図7より改善されている。   FIG. 14 shows a measurement example calibrated by the simultaneous equations of nine elements by a change in pipe wall thickness in the pipe axis direction. As shown in FIG. 14, the pipe wall thickness is measured from 2.6 mm to 7.2 mm, which is an improvement over FIG. 7, which is an example of measurement by the three-dimensional simultaneous equations of the related art.

図15は、Y=0°での管軸距離X方向の管肉厚値を従来技術である単一周波数の3元連立方程式と、本発明の実施例である座標値の2次以上の高次多項式を含む9元連立方程式の場合を比較したものである。この図15に示すように、末端効果が緩和されている。
図16は、X=500mmで、円周角方向の変化を同様に比較したものである。この図16に示すように、防露材の4枚重ね合わせ目2dの影響が緩和されている。
図17は、3次元グラフで表現したものである。この図17に示すように、腐食部を明瞭に検知することが可能である。
FIG. 15 is a graph showing the wall thickness value in the X direction of the tube axis distance at Y = 0 °, and the three-dimensional simultaneous equation of a single frequency, which is a conventional technique, and the second or higher order coordinate values, which are the embodiments of the present invention. This is a comparison of cases of simultaneous equations with 9 elements including polynomials of degree. As shown in FIG. 15, the end effect is alleviated.
FIG. 16 is a comparison of changes in the circumferential angle direction when X = 500 mm. As shown in FIG. 16, the influence of the four-layer overlapping portion 2d of the dew-proofing material is reduced.
FIG. 17 is a three-dimensional graph. As shown in FIG. 17, it is possible to clearly detect the corroded portion.

表4は、本発明の第4の実施形態の実施例を示したもので、複数周波数使用と座標値の2乗以上の変数取り込みを組み合わせた実施例を示す。即ち、複数の周波数55Hzと95Hz、それぞれでの振幅比および位相差に、座標値およびその自乗次以上の変数として管軸距離Xの4乗まで、円周角Yの2乗までを取り込んだ11元連立方程式の場合を示している。図18は、この11元連立方程式により較正した測定例を管軸方向の管肉厚変化で示したものである。この図18に示すように、図14より更に改善されている。図19は、その3次元グラフ表示である。この図19に示すように、明瞭に管本体2aの腐食の様相が検知されている。

Figure 0006688687
Table 4 shows an example of the fourth embodiment of the present invention, and shows an example in which the use of multiple frequencies and the variable capture of the square of coordinate values or more are combined. That is, the amplitude value and the phase difference at a plurality of frequencies of 55 Hz and 95 Hz respectively incorporate the coordinate value and the square of the square axis and up to the fourth power of the tube axis distance X and up to the second power of the circumferential angle Y11. The case of the simultaneous equations is shown. FIG. 18 shows a measurement example calibrated by this 11-element simultaneous equation by the change in the wall thickness in the pipe axis direction. As shown in FIG. 18, it is further improved as compared with FIG. FIG. 19 is the three-dimensional graph display. As shown in FIG. 19, the appearance of corrosion of the pipe body 2a is clearly detected.
Figure 0006688687

次に、本発明の第5の実施形態の実施例を示す。
ここで、被検体のパイプは、Y=120°の部位にパイプを較正する亜鉛引き鉄板の合わせ目があるものとする。
Next, an example of the fifth exemplary embodiment of the present invention will be described.
Here, it is assumed that the pipe of the subject has a seam of a zinc-plated iron plate for calibrating the pipe at a site of Y = 120 °.

このような被検体に対し、実際の座標値を取り込まず、Y=0°の方向のみで、被検体の端部からの長さである管軸距離Xを異ならせて7元連立方程式による較正を行った。そして、亜鉛引き鉄板の合わせ目による外被体の影響があるY=120°の方向で、3周波数(55Hz,95Hz,115Hz)で振幅比と位相差とを取り込むことで、測定を行った。   For such an object, the actual coordinate values are not taken in, and the tube axis distance X, which is the length from the end of the object, is changed only in the direction of Y = 0 ° and the calibration is performed by the simultaneous equation of seven elements. I went. Then, the measurement was performed by taking in the amplitude ratio and the phase difference at three frequencies (55 Hz, 95 Hz, 115 Hz) in the Y = 120 ° direction in which there is an influence of the outer cover due to the joint of the zinc-plated iron plate.

その結果を、表5および図20に示す。

Figure 0006688687
The results are shown in Table 5 and FIG.
Figure 0006688687

図20において、太線は、較正を行ったY=0°の方向における被検体の測定値であり、細線は、外被体の影響があるY=120°の方向における被検体の測定値である。
図20に示すように、外被体の影響があるY=120°の方向における被検体の測定値は、外被体の影響を受けず、較正を行ったY=0°の方向における被検体の測定値(5.8mm)と大きく異なっている。
In FIG. 20, the thick line is the measured value of the subject in the calibrated Y = 0 ° direction, and the thin line is the measured value of the subject in the Y = 120 ° direction where there is an influence of the external body. .
As shown in FIG. 20, the measured value of the subject in the Y = 120 ° direction, which is affected by the outer body, is not influenced by the outer body, and the calibrated object in the Y = 0 ° direction is measured. The measured value (5.8 mm) is significantly different.

一方、同じ被検体に対し、領域変数としてWをとり、較正部位(Y=0°)をW=0とし、測定部位(Y=120°)としてW=1として較正を行った。そして、X=500mmの1点で3周波数(55Hz,95Hz,115Hz)の振幅比、位相差を取り込んで測定を行った。   On the other hand, with respect to the same subject, W was taken as a region variable, the calibration site (Y = 0 °) was set to W = 0, and the measurement site (Y = 120 °) was set to W = 1 for calibration. Then, the amplitude ratio and the phase difference of three frequencies (55 Hz, 95 Hz, 115 Hz) were captured at one point of X = 500 mm, and the measurement was performed.

その結果を、表6及び図21に示す。図21において、太線は、較正を行ったY=0°の方向における被検体の測定値であり、細線は、外被体の影響があるY=120°の方向における被検体の測定値である。

Figure 0006688687
The results are shown in Table 6 and FIG. In FIG. 21, the thick line is the measured value of the subject in the calibrated Y = 0 ° direction, and the thin line is the measured value of the subject in the Y = 120 ° direction where the external body influences. .
Figure 0006688687

図21に示すように、合わせ目による外被体の影響があるY=120°方向でも、測定値は、外被体の影響を受けることなく、実際値5.8mmに近い値を示している。
この場合、測定部位としてY=120°,X=500mm,W=1の1点のみを連立方程式に取り込んだが、複数点の値、例えばX=300mmの値もW=1として追加して取り込んでも良い。その場合は、W=0として取り込む方の点がそれだけ少なくなる。
As shown in FIG. 21, the measured value shows a value close to the actual value of 5.8 mm without being affected by the outer jacket even in the Y = 120 ° direction where the outer shell is influenced by the seams. .
In this case, only one point of Y = 120 °, X = 500 mm, and W = 1 is taken into the simultaneous equation as the measurement site, but even if the values of a plurality of points, for example, the value of X = 300 mm is additionally taken as W = 1, good. In that case, the number of points taken in with W = 0 is reduced accordingly.

表7は、被検体となるパイプの円周方向をY軸としたときの角度Y=0°、120°を変数とした場合と、領域変数W=0、1を変数とした場合とで、それぞれ連立方程式を解くことにより得られた係数を比較したものである。

Figure 0006688687
Table 7 shows the case where the angles Y = 0 ° and 120 ° when the circumferential direction of the pipe to be inspected is the Y axis are variables and the region variables W = 0 and 1 are variables. The coefficients obtained by solving the simultaneous equations are compared with each other.
Figure 0006688687

この表7に示すように、被検体となるパイプの円周方向をY軸としたときの角度Y=0°、120°を変数とした場合と、領域変数W=0、1を変数とした場合とで、係数、定数a〜f,hは、両者とも同一で、領域変数W=0、1を用いた場合は、係数gが追加されている。
このことから、測定部位のY=120°で領域変数W=1を取り込んでも、較正点の係数値は不変であることを示しており、的確な測定を行うことが可能となる。
さらに、領域変数Wを使用せず、Y=120°の点の変数値を較正に取り込むと、外被体の影響のある変数値を較正に取り込むことになるため、較正そのものの妥当性を損ないかねないが、本測定法は、かかる欠点を克服することができる。
As shown in Table 7, when the Y direction is the circumferential direction of the pipe to be inspected, the angles Y = 0 ° and 120 ° are variables, and the region variables W = 0 and 1 are variables. In the case, the coefficients and the constants a to f and h are the same in both cases, and when the area variable W = 0 or 1 is used, the coefficient g is added.
From this, it is shown that the coefficient value of the calibration point remains unchanged even if the area variable W = 1 is taken in at Y = 120 ° of the measurement site, and accurate measurement can be performed.
Furthermore, if the variable value at the point of Y = 120 ° is taken into the calibration without using the region variable W, the variable value having the influence of the outer body will be taken into the calibration, and the validity of the calibration itself is impaired. However, this measurement method can overcome such drawbacks.

ここで、上記では、測定部位として、Y=120°の方向で、X=500mmの管軸距離で、領域変数W=1の1点のみを連立方程式に取り込んだが、複数点の値、例えばX=300mmの管軸距離でも、領域変数W=1として追加して取り込んでも良い。
この場合、X=300mmの管軸距離で、領域変数W=0として取り込む較正点を減らすことができる。
Here, in the above description, only one point of the region variable W = 1 was taken into the simultaneous equation as the measurement site in the direction of Y = 120 ° and the tube axis distance of X = 500 mm. Even if the tube axis distance is 300 mm, the area variable W may be additionally taken in as W = 1.
In this case, with the tube axis distance of X = 300 mm, it is possible to reduce the number of calibration points taken as the area variable W = 0.

本発明は、本発明の実施例に示すとおり、磁性と導電性をともに有する炭素鋼等からなる被検体本体が、リフトオフを大きくする厚い保温材を介して、同じく磁性と導電性をともに有する外被材であるトタン等の防露材で覆われている場合であっても、それら大きなリフトオフ、外被材の影響を除去するか緩和して、外被材の外側から被検体本体の肉厚、腐食、傷等を測定、検出することを可能とすることができ、特に、設備、機器の保安・保守、予防保守等に有効に用いることができる。   According to the present invention, as shown in the embodiments of the present invention, a subject body made of carbon steel or the like having both magnetism and conductivity is also provided with both magnetism and conductivity through a thick heat insulating material for increasing lift-off. Even if it is covered with a dew-proofing material such as galvanized iron, the large lift-off and removal or mitigation of the effect of the outer covering material, and the thickness of the subject body from the outside of the outer covering material It is possible to measure and detect corrosion, scratches, etc., and in particular, it can be effectively used for safety / maintenance of facilities and equipment, preventive maintenance and the like.

1 センサ
2 被検体
2a 管本体(被検体本体)
2b 保温材
2c 防露材
2d カシメ部
4 測定装置(信号処理部)
11 検出器
11f 端面(検出センサ端部)
12 励磁器
112 検出コイル
121 励磁コア
122 励磁コイル
122a 内周側端部(第一端部)
122b 外周側端部(第二端部)
123 参照コイル
Ck 中心軸
Cr 中心軸
1 Sensor 2 Subject 2a Tube Main Body (Subject Main Body)
2b Heat insulating material 2c Dewproof material 2d Caulking section 4 Measuring device (signal processing section)
11 Detector 11f End face (end of detection sensor)
12 Exciter 112 Detection coil 121 Excitation core 122 Excitation coil 122a Inner peripheral side end (first end)
122b Outer peripheral side end (second end)
123 reference coil Ck central axis Cr central axis

Claims (15)

円筒状、円柱状、球状のいずれか一つである被検体本体に対向する励磁コイルと、
前記被検体本体に対向する検出コイルと、
前記検出コイルに生ずる電圧の振幅および位相を検出する信号処理部と、を備え、
交番信号を前記励磁コイルに印加することにより前記被検体本体を励磁し、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化を前記検出コイルにより検出する非破壊検査装置であって、
前記励磁コイルは、前記励磁コイルの中心軸が、前記検出コイルの中心軸に対して傾斜し、かつ前記検出コイルの前記中心軸に交差するよう設けられるとともに、前記検出コイルに近い側の第一端部が、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも、前記被検体本体から離れた位置に配置され
さらに、前記励磁コイルは、前記検出コイルから遠い側の第二端部が、前記検出コイルの前記検出センサ端部よりも前記被検体本体側に突出し、前記検出コイルにおいて前記被検体本体に近い側の検出センサ端部よりも前記被検体本体により近くなるように配置されていることを特徴とする非破壊検査装置。
An exciting coil facing the subject body that is one of a cylindrical shape, a cylindrical shape, and a spherical shape ,
A detection coil facing the subject body,
A signal processing unit that detects the amplitude and phase of the voltage generated in the detection coil,
A non-destructive inspection apparatus for exciting the body of the subject by applying an alternating signal to the exciting coil, and detecting a change of a magnetic field including a magnetic flux due to an eddy current generated in the body of the subject by the detection coil,
The exciting coil is provided such that the central axis of the exciting coil is inclined with respect to the central axis of the detecting coil and intersects the central axis of the detecting coil, and the exciting coil has a first side close to the detecting coil. The end portion is arranged at a position farther from the subject body than the detection sensor end portion on the side closer to the subject body in the detection coil ,
Further, in the exciting coil, a second end portion on the side far from the detection coil projects toward the subject body side from the detection sensor end portion of the detection coil, and the detection coil side is closer to the subject body. The nondestructive inspection device is arranged so as to be closer to the subject body than the end portion of the detection sensor .
前記検出コイルが中央部に配置され、
前記励磁コイルは、前記検出コイルの外周部に周方向に間隔をあけて複数設けられ、
複数の前記励磁コイルの中心軸が前記検出コイルの中心軸の同一位置に集中して交差するよう設けられていることを特徴とする請求項に記載の非破壊検査装置。
The detection coil is arranged in the central portion,
A plurality of the exciting coils are provided on the outer peripheral portion of the detection coil at intervals in the circumferential direction,
The non-destructive inspection device according to claim 1 , wherein the central axes of the plurality of exciting coils are provided so as to concentrate and intersect at the same position of the central axes of the detection coils.
複数の前記励磁コイルの中心軸と前記検出コイルの中心軸との交差位置は、前記被検体本体よりも外周側となるように設定されていることを特徴とする請求項に記載の非破壊検査装置。 The non-destructive structure according to claim 2 , wherein the intersecting positions of the central axes of the plurality of excitation coils and the central axes of the detection coils are set to be on the outer peripheral side of the subject body. Inspection device. 前記励磁コイルは、前記第二端部側のコイル軸方向が、前記被検体本体の表面に沿うよう、前記検出コイルに近接する内周側から外周側に向かって、前記被検体本体側に漸次近づくように傾斜して設けられていることを特徴とする請求項またはに記載の非破壊検査装置。 The exciting coil has a coil axial direction on the side of the second end that gradually moves toward the subject body from the inner circumference side close to the detection coil toward the outer circumference side so as to follow the surface of the subject body. The nondestructive inspection device according to claim 2 or 3 , wherein the nondestructive inspection device is provided so as to be inclined so as to approach. 前記励磁コイルと電磁的に結合された参照コイルをさらに備え、
前記信号処理部は、前記磁界を前記検出コイルの交番信号電圧として検出し、前記交番信号電圧の振幅および位相を、前記参照コイルに発生する電圧の振幅および位相を基準として検出することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
Further comprising a reference coil electromagnetically coupled to the exciting coil,
The signal processing unit detects the magnetic field as an alternating signal voltage of the detection coil, and detects an amplitude and a phase of the alternating signal voltage with reference to an amplitude and a phase of a voltage generated in the reference coil. The nondestructive inspection device according to any one of claims 1 to 4 .
前記参照コイルの振幅値を予め定めた基準値と比較し、前記基準値に近づけるよう負帰還処理を行うことを特徴とする請求項に記載の非破壊検査装置。 The non-destructive inspection device according to claim 5 , wherein the amplitude value of the reference coil is compared with a predetermined reference value, and negative feedback processing is performed so as to approach the reference value. 前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、
前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差を変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
Exciting the exciting coil with an alternating signal of a plurality of frequencies,
The signal processing unit estimates the thickness of the subject body by using a simultaneous equation obtained by acquiring the amplitude and phase difference of the voltage generated in the detection coil for each of the plurality of frequencies as variables. The nondestructive inspection device according to any one of claims 1 to 6 .
前記信号処理部は、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と測定位置の座標値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、被験体の厚さを推定することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の非破壊検査装置。 The signal processing unit estimates the thickness of the subject by using the simultaneous equations in which the amplitude, the phase difference of the voltage generated in the detection coil and the higher-order value of the square value of the coordinate value of the measurement position or more are taken as variables. nondestructive inspection apparatus according to any one of claims 1 6, characterized by. 前記励磁コイルを複数の周波数の交番信号で励磁し、
前記信号処理部は、複数の前記周波数ごとに取得した、前記検出コイルに生ずる電圧の振幅、位相差と、測定位置の値の自乗以上の高次の値とを変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
Exciting the exciting coil with an alternating signal of a plurality of frequencies,
The signal processing unit uses a simultaneous equation acquired for each of the plurality of frequencies, the amplitude and phase difference of the voltage generated in the detection coil, and a higher-order value higher than the square of the value of the measurement position as variables. The non-destructive inspection device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the thickness of the subject body is estimated.
前記座標値として複数の座標軸値を使用し、複数の前記座標値の積、または前記積の自乗以上の高次の項を変数として含む連立方程式を使用することを特徴とする請求項に記載の非破壊検査装置。 According to claim 8, wherein using the plurality of coordinate axes values as a coordinate value, using the simultaneous equations comprising the product of the plurality of the coordinate values, or higher-order terms of the above square of the product as a variable Non-destructive inspection equipment. 前記信号処理部は、較正対象となる部位を含む領域に設定する第一の値と、測定対象となる部位を含む領域に設定する第二の値とを、変数として取り込んだ連立方程式を使用し、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の非破壊検査装置。 The signal processing unit uses a simultaneous equation in which a first value set in a region including a part to be calibrated and a second value set in a region including a part to be measured are taken as variables. the nondestructive inspection apparatus according to any one of claims 1, wherein the estimating the thickness of the subject body 6. 前記振幅および位相を検出する手段として高速フーリエ変換(FFT)を使用することを特徴とする請求項から11のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。 The nondestructive inspection device according to any one of claims 7 to 11 , wherein a fast Fourier transform (FFT) is used as the means for detecting the amplitude and the phase. 前記励磁コイルを励磁する前記交番信号として、指数関数的に立ち上がり、かつ指数関数的に立ち下がるバースト信号を使用することを特徴とする請求項から11のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。 As the alternating signal to excite the exciting coil, nondestructive inspection according to any one of claims 7 to 11, characterized by using a burst signal rises exponentially, and falls exponentially apparatus. 前記励磁コイルを励振する前記交番信号の周波数または周波数の組み合わせとして、予め定めた基準周波数の素数倍の周波数列から選択することを特徴とする請求項から11のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。 As a combination of frequency or the frequency of the alternating signal to excite the exciting coil, non according to claims 7 and selects from a predetermined reference number times the frequency column element of the frequency in any one of the 11 Destruction inspection device. 請求項1から14のいずれか一項に記載の非破壊検査装置における非破壊検査方法であって、
前記励磁コイルを前記被検体本体に対向させた状態で、交番信号を前記励磁コイルに印加して前記被検体本体を励磁することによって、前記被検体本体に生じた渦電流による磁束を含む磁界変化に応じて前記検出コイルから出力される電圧を測定処理部に入力し、
前記信号処理部で、入力された前記電圧の振幅および位相を検出することによって、前記被検体本体の厚さを推定することを特徴とする非破壊検査方法。
A nondestructive inspection method in non-destructive inspection apparatus according to any one of claims 1 to 14,
A magnetic field change including a magnetic flux due to an eddy current generated in the subject body by applying an alternating signal to the exciting coil to excite the subject body in a state where the exciting coil faces the subject body. Input the voltage output from the detection coil to the measurement processing unit according to
The nondestructive inspection method, wherein the signal processing unit estimates the thickness of the subject body by detecting the amplitude and phase of the input voltage.
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US5541510A (en) * 1995-04-06 1996-07-30 Kaman Instrumentation Corporation Multi-Parameter eddy current measuring system with parameter compensation technical field
JP3648713B2 (en) * 2002-02-08 2005-05-18 マークテック株式会社 Eddy current flaw detector
JP2013205024A (en) * 2012-03-27 2013-10-07 Dainichi Kikai Kogyo Kk Detector for non-destructive examination employing alternating field
JP2014077770A (en) * 2012-10-09 2014-05-01 Dainichi Kikai Kogyo Kk Nondestructive inspection device using ac magnetic field and inspection method therefor
JP2014219205A (en) * 2013-05-01 2014-11-20 大日機械工業株式会社 Method or device for nondestructive inspection using alternating magnetic field
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