JP6871185B2 - 渦電流探傷装置および渦電流探傷方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、被検査体に存在する欠陥を非破壊で検出する渦電流探傷装置および渦電流探傷方法に関する。

渦電流探傷は、被検査体の表面に渦電流を誘起し、この渦電流が作る反作用磁場を検出している。仮に、被検査体表面に割れ等の欠陥が存在すると、そこで渦電流の流れが変化し、これに伴い反作用磁場の分布も変化する。渦電流探傷は、この反作用磁場の変化を検出することで欠陥の有無を検知する表面検査技術として広く用いられている。

代表的な表面欠陥である、長さを有する表面開口割れの検出手段として、被検査面の法線方向に対しコイル軸が平行関係を有するように配置される検出コイルが公知となっている。また、被検査面の法線方向に対しコイル軸が垂直関係を有るように配置される二つの検出コイルが公知となっている。

長さを有する表面開口割れに渦電流の流れが遮られると、主に割れの下部、すなわち深さ方向に、この渦電流は迂回して流れる。上述した公知例に示される検出コイルは、主に、この一方向に迂回した渦電流が作る反作用磁場を検出している。

一方で、このような長さを有する表面開口割れ以外に、近年、ホール状の表面開口欠陥や、ボイド／ポロシティなどの内在欠陥を、渦電流探傷で検出対象とする要求が高まっている。これら表面開口欠陥や内在欠陥に渦電流の流れが遮られると、この欠陥の下部の他に、その上部や側面にも渦電流が迂回するようになる。

このために、表面開口欠陥や内在欠陥に流れが遮られた渦電流が作る反作用磁場の方向は、三次元的に多方向に変化する。特に、球状の内在欠陥のポロシティの場合はその傾向が顕著である。このため、上述した公知例に示されるような、一方向の磁場成分のみを検出するコイルでは、欠陥検出感度が低下する課題がある。

特許第５０３２４３８号公報 特許第６１８０８３１号公報

このように、渦電流探傷でホール状の表面開口欠陥や、ボイド／ポロシティなどの内在欠陥を検出する場合、欠陥により渦電流が多方向に分散して流れるため、渦電流が作る反作用磁場の変化も三次元的に多方向に分散する。そのため、一方向の磁場を検出するコイルでは欠陥の検出感度が低下してしまう。

また、欠陥の形状により、分散した反作用磁場の分布が任意の方向に集中することもあり、被検査面の法線方向と平行な磁場成分又は垂直な磁場成分のみを検出するコイルでは欠陥の検出感度が低下してしまう。

本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、渦電流の反作用磁場を三次元的に多方向に分散させる内在欠陥が検出対象である場合であっても、高感度検出が実現される渦電流探傷装置および渦電流探傷方法を提供することを目的とする。

実施形態に係る渦電流探傷装置は、被検査体の表面に渦電流を励起する励磁コイルに入力させる励磁電流を発生する励磁電流発生部と、前記被検査体の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸の周りに素線が巻回してなる第１検出コイルと、前記第１検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第１検出回路と、前記第１中心軸に直交する第２中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第２検出コイルと、前記第２検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第２検出回路と、前記第１中心軸及び前記第２中心軸の少なくともいずれかに直交する第３中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第３検出コイルと、前記第３検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第３検出回路と、を備えることを特徴とする。

実施形態に係る渦電流探傷方法は、被検査体の表面に渦電流を励起する励磁コイルに入力させる励磁電流を発生する励磁電流発生ステップと、前記被検査体の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸の周りに素線が巻回してなる第１検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第１検出ステップと、前記第１中心軸に直交する第２中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第２検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第２検出ステップと、前記第１中心軸及び前記第２中心軸の少なくともいずれかに直交する第３中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第３検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第３検出ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態により、内在欠陥の高感度な検出が実現される。

本発明の第１実施形態に係る渦電流探傷装置の構成図。 （Ａ）第１実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図、（Ｂ）その変形例を示す回路図。 （Ａ）欠陥が存在しない位置における渦電流の挙動の説明図、（Ｂ）欠陥が存在する位置における渦電流の挙動の説明図。 （Ａ）き裂等の開口欠陥が存在する位置における上面視による渦電流の挙動の説明図、（Ｂ）断面視による渦電流の挙動の説明図。 （Ａ）ボイド／ポロシティ等の内在欠陥が存在する位置における上面視による渦電流の挙動の説明図、（Ｂ）断面視による渦電流の挙動の説明図。 本発明の第２実施形態に係る渦電流探傷装置の構成図。 （Ａ）第２実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図、（Ｂ）その変形例を示す回路図。 本発明の第３実施形態に係る渦電流探傷装置の構成図。 （Ａ）第３実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図、（Ｂ）その変形例を示す回路図。 本発明の第４実施形態に係る渦電流探傷装置の構成図。 （Ａ）第４実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図、（Ｂ）その変形例を示す回路図。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように第１実施形態の渦電流探傷装置５０は、被検査体１６の表面に渦電流５６（図３参照）を励起する励磁コイル１５に入力させる励磁電流５５を発生する励磁電流発生部２５と、被検査体１６の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸Ｚの周りに素線が巻回してなる第１検出コイル１１と、この第１検出コイル１１に作用する渦電流５６の反作用磁場の変化を検出する第１検出回路２１と、この第１中心軸Ｚに直交する第２中心軸Ｘの周りに素線が巻回するよう形成された第２検出コイル１２と、この第２検出コイル１２に作用する渦電流５６の反作用磁場の変化を検出する第２検出回路２２と、を備えている。この場合、第１中心軸Ｚと第２中心軸Ｘは１点で互いに垂直に交わり、第１中心軸Ｚと第２中心軸Ｘにより仮想的なＸ−Ｚ平面が形成される。

発振器２６は、連続波の交流信号を生成し、励磁電流発生部２５に出力する。励磁電流発生部２５は、この交流信号に基づき生成した交流電流を適切に増幅させた励磁電流５５を発生し、励磁コイル１５に入力させる。

励磁コイル１５は、被検査体１６の表面の法線方向に対し平行な第４中心軸Ｗの周りに素線が巻回して構成されている。この励磁コイル１５に、所定周波数の励磁電流５５が入力すると、この第４中心軸Ｗに沿いつつコイル断面を周回する励磁磁場が生じる。そしてこの励磁コイル１５から発生した励磁磁場により、被検査体１６の表面近傍に、同じ周波数の渦電流５６（図３参照）が励起される。

励磁コイル１５は、外形が円形のものを例示しているが、矩形やその他の形状を有する者であっても良い。また図示を省略するが、励磁コイル１５は、第４中心軸Ｗが、被検査体１６の表面の法線方向に対し直交するように配置してもよい。この場合、第２検出コイル１２の第２中心軸Ｘに対し、第４中心軸Ｗが平行となるよう励磁コイル１５を配置するとよい。これにより、欠陥の影響を受けない渦電流の反作用磁場の方向は、大部分が第２検出コイル１２の素線の方向に対し直角を成し、第２検出コイル１２によるこの反作用磁場の変化の検出感度を向上させることができる。

第１実施形態における検出コイル１０は、第１検出コイル１１と第２検出コイル１２から構成されている。第１検出コイル１１と第２検出コイル１２の各々に反作用磁場が作用する場合、各々の中心軸に平行な磁場成分の強度に比例した電圧信号が、各々のコイルから出力される。

第１検出回路２１は、この第１検出コイル１１から出力される電圧信号を入力し、第１検出信号５１を出力する。この第１検出信号５１は、走行中の第１検出コイル１１の直下に欠陥が存在するか否かによって影響を受ける第１検出コイル１１のインピーダンスの変化を検出したものである。このように第１検出回路２１は、第１検出コイル１１のインピーダンスの変化を検出することにより、第１検出コイル１１に作用する渦電流５６の反作用磁場の変化を検出する。

第１検出コイル１１は、被検査体１６の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸Ｚの周りに素線が巻回して構成されている。このように構成されることにより、第１検出コイル１１は、被検査体１６の表面の法線方向（Ｚ方向）における反作用磁場の成分を検出することができる。

第２検出回路２２は、この第２検出コイル１２から出力される電圧信号を入力し、第２検出信号５２を出力する。この第２検出信号５２は、走行中の第２検出コイル１２の直下に欠陥が存在するか否かによって影響を受ける第２検出コイル１２のインピーダンスの変化を検出したものである。このように第２検出回路２２は、第２検出コイル１２のインピーダンスの変化を検出することにより、第２検出コイル１２に作用する渦電流５６の反作用磁場の変化を検出する。

第２検出コイル１２は、この第１中心軸Ｚに直交する第２中心軸Ｘの周りに素線が巻回しこの素線が第１中心軸Ｚと二点で交差するよう形成されている。このように構成されることにより、第２検出コイル１２は、その第２中心軸Ｘの方向における反作用磁場の成分を検出することができる。

このように、第１実施形態の検出コイル１０では、互いに直交する二方向において、反作用磁場の成分を検出することができる。これにより、表面開口欠陥や内在欠陥により渦電流の流れが遮られたため三次元的に多方向に分散する反作用磁場を、高感度で検出することが可能になる。

さらに渦電流探傷装置５０は、同期検波回路３０をさらに備えている。この同期検波回路３０は、第１検出回路２１及び第２検出回路２２の各々から出力される検出信号５１，５２を励磁電流５５と同じ周波数の第１参照信号５６に同期させて検波するＲ同期検波回路３１_R，３２_Rと、検出信号５１，５２を第１参照信号５６と同じ周波数で位相が９０°ずれた第２参照信号５７に同期させて検波するＩ同期検波回路３１_I，３２_Iと、第１検出回路２１及び第２検出回路２２の各々に接続されるＲ同期検波回路３１_R，３２_R及びＩ同期検波回路３１_I，３２_Iの各々から出力される検波値３５（３５_1R，３５_1I，３５_2R，３５_2I）を所定の演算式で演算するデータ演算部３７と、から構成される。

第１検出回路２１から出力される第１検出信号５１は、第１Ｒ同期検波回路３１_R及び第１Ｉ同期検波回路３１_Iの各々に入力される。さらに第１Ｒ同期検波回路３１_Rには、発振器２６から励磁電流５５と同じ周波数の第１参照信号５６が入力される。そして、第１Ｉ同期検波回路３１_Iには、第１参照信号５６と同じ周波数で位相が９０°ずれた第２参照信号５７が、位相シフト器２７を介して入力される。

そして、第１Ｒ同期検波回路３１_Rからは、複素数平面に拡張された第１検出信号５１の実部に対応する第１検波値３５_1Rが出力される。さらに、第１Ｉ同期検波回路３１_Iからは、複素数平面に拡張された第１検出信号５１の虚部に対応する第１検波値３５_1Iが出力される。

同様に、第２検出回路２２から出力される第２検出信号５２は、第２Ｒ同期検波回路３２_R及び第２Ｉ同期検波回路３２_Iの各々に入力される。さらに第２Ｒ同期検波回路３２_Rには、発振器２６から励磁電流５５と同じ周波数の第１参照信号５６が入力される。そして、第２Ｉ同期検波回路３２_Iには、第１参照信号５６と同じ周波数で位相が９０°ずれた第２参照信号５７が、位相シフト器２７を介して入力される。

そして、第２Ｒ同期検波回路３２_Rからは、複素数平面に拡張された第２検出信号５２の実部に対応する第２検波値３５_2Rが出力される。さらに、第２Ｉ同期検波回路３２_Iからは、複素数平面に拡張された第２検出信号５２の虚部に対応する第２検波値３５_2Iが出力される。

データ演算部３７は、Ｒ同期検波回路３１_R，３２_R及びＩ同期検波回路３１_I，３２_Iの各々から出力される検波値３５（３５_1R，３５_1I，３５_2R，３５_2I）を入力する。そしてデータ演算部３７は、検出コイル１０及び励磁コイル１５の走行に伴って、逐次入力されるこれら検波値３５（３５_1R，３５_1I，３５_2R，３５_2I）を、所定の演算式でリアルタイムに演算し、表示部３８に波形表示する。

ここでデータ演算部３７における演算式は種々のものが挙げられるが、検波値３５（３５_1R，３５_1I，３５_2R，３５_2I）のうち二つの信号の差分を取ることで、雑音を相殺して信号対雑音比を向上させることができる。
また、検波値３５（３５_1R，３５_1I，３５_2R，３５_2I）を空間的にベクトル合成することにより信号レベルを向上させることができ、ポロシティ等の内在欠陥を高感度で検出することが可能となる。

また、第１検出信号５１及び第２検出信号５２の各々を実部と虚部に分けることで、空間的に分布が変化する反作用磁場を位相弁別して解析することができ、被検査体１６の表面近傍における欠陥の存在の有無のみならず、表面開口欠陥か内在欠陥かに関する欠陥の種類についても判定することが可能となる。

なお渦電流探傷装置５０において、同期検波回路３０は必須の構成要素ではない。この同期検波回路３０は、単に検出コイル１０のインピーダンス変化を捉えた検出信号５１，５２を、欠陥評価に適した情報信号に変換することができるものに、適宜置き換えることができる。

図２（Ａ）は、第１実施形態に係る渦電流探傷装置５０の回路図である。なお、図２（Ａ）において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように第１実施形態に係る渦電流探傷装置５０は、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２とは別個に励磁コイル１５が設けられる相互誘導方式の構成が採用さている。

図２（Ｂ）は第１実施形態の回路図の変形例である。なお、図２（Ｂ）において図１に対応する構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように変形例に係る渦電流探傷装置５０では、接点１７，１８の切り替え動作により、上述した第１検出回路２１及び第２検出回路２２を、単一の検出回路２０で形成させる接点回路２４を備えている。

この接点回路２４を高速で切り替えながら検出コイル１０及び励磁コイル１５を走行させることにより、単一の検出回路２０で、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２のインピーダンスの変化を、実質的に同時に検出することができる。
このように検出回路２０が単一で構成されることにより、同期検波回路３０（図１参照）も一組のＲ同期とＩ同期のみで構成されることとなり、部品点数の削減や装置の小型化に寄与する。

図３（Ａ）は、欠陥が存在しない位置における渦電流の挙動の説明図である。
励磁コイル１５に励磁電流５５が供給されると、この励磁コイル１５を中心として、被検査体１６の表面近傍に渦電流５６が誘起される。そして、この励磁コイル１５が発生する磁場と渦電流５６が発生する反作用磁場とが合成されて空間内に磁場分布が形成される。

励磁コイル１５の近傍に配置されている検出コイル１０に着目すると、欠陥が不存在な被検査体１６の表面を走行中は、平衡状態にある空間内の磁場分布のうち、図面に直交する方向の反作用磁場の成分により、第１検出コイル１１において一定振幅の交流電圧が誘起される。

図３（Ｂ）は、欠陥２９が存在する位置における渦電流の挙動の説明図である。
このように被検査体１６の表面に存在する欠陥２９の近傍において、渦電流５６は、この欠陥２９を迂回するようにして流れる。その結果、迂回した渦電流５６により反作用磁場の分布が変化する。このため、欠陥が不存在のときに平衡状態にあった空間内の磁場分布が変化する。

励磁コイル１５の近傍に配置されている検出コイル１０に着目すると、欠陥が存在する被検査体１６の表面を走行したときは、渦電流５６が欠陥２９を迂回したことにより、空間内の磁場分布の平衡状態は崩れる。そして、図面に直交する方向の反作用磁場の成分により、第１検出コイル１１において振幅変化を伴う交流電圧が誘起される。そして図面の縦方向の反作用磁場の成分により、第２検出コイル１２において振幅変化を伴う交流電圧が誘起される。

このように、第１実施形態では、検出コイル１０が欠陥２９の存在する被検査体１６の表面を通過すると、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２の各々が、独立に渦電流の反作用磁場の成分を検出する。これにより、欠陥２９を高感度で検出することが可能になる。

図４（Ａ）はき裂等２９ａの開口欠陥が存在する位置における上面視による渦電流の挙動の説明図であり、図４（Ｂ）は断面視による渦電流の挙動の説明図である。
このように欠陥２９の種類がき裂２９ａ等の開口欠陥である場合、このき裂２９ａに渦電流５６が流れ込むと、図４（Ａ）に示すように、き裂２９ａの側面に沿って迂回するように渦電流５６ａ，５６ｂが流れる。これと同時に、図４（Ｂ）に示すように、き裂２９ａの下部に沿っても渦電流５６ｃが流れる。

ここで、図４（Ａ）に示されるき裂２９ａの長さが長く、図４（Ｂ）に示されるき裂２９ａの深さが浅い場合、き裂２９ａの下部に沿う渦電流５６ｃの迂回路の方が、き裂２９ａの側面に沿う渦電流５６ａ，５６ｂの迂回路より短くなる。この場合、渦電流５６は、き裂２９ａの側面に沿って迂回する流れよりも、き裂２９ａの下部に沿って迂回する流れ方が優勢になる。

図５（Ａ）はボイド／ポロシティ等の内在欠陥２９ｂが存在する位置における上面視による渦電流の挙動の説明図であり、図５（Ｂ）は断面視による渦電流の挙動の説明図である。
このように欠陥２９の種類がポロシティ等の内在欠陥２９ｂである場合、この内在欠陥２９ｂに渦電流５６が流れ込むと、図５（Ａ）に示すように、内在欠陥２９ｂの側面に沿って迂回するように渦電流５６ａ，５６ｂが流れる。これと同時に、図５（Ｂ）に示すように、内在欠陥２９ｂの下部に沿って渦電流５６ｃが流れることに加え、上部に沿っても渦電流５６ｄが流れる。

ここで、内在欠陥２９ｂの形状が球状であると、内在欠陥２９ｂの側面、下部、上部に存在する迂回路の長さはほぼ同等である。したがって、内在欠陥２９ｂの周囲には三次元的にほぼ同等な大きさの渦電流５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄが流れる。このように、欠陥が内在欠陥２９ｂの場合は、欠陥を迂回して流れる渦電流５６が三次元的に分散して流れるため、渦電流が発生する磁場も三次元的に分散する。

このように、第１実施形態では、検出コイル１０が欠陥２９の存在する被検査体１６の表面を通過すると、欠陥の種類によって迂回の仕方が異なる渦電流５６の反作用磁場の成分を、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２の各々が、独立に検出する。これにより、検出された欠陥２９が表面開口欠陥及び内在欠陥のいずれに該当するかといった、欠陥の種類についても判定することが可能となる。

（第２実施形態）
次に図６を参照して本発明における第２実施形態について説明する。また図７（Ａ）は第２実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図である。なお、図６及び図７において図１及び図２と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。図６及び図７（Ａ）に示すように第２実施形態に係る渦電流探傷装置５０は、専用の励磁コイル１５（図１参照）を設けずに、第２検出コイル１２に励磁電流５５を入力して励磁コイルの機能を担わせている。

なお、図示を省略するが第１検出コイル１１に励磁電流５５を入力して励磁コイルの機能を担わせてもよい。このように第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２のうちいずれか一方に、検出コイルだけでなく励磁コイルの機能も担わせる自己誘導方式の構成が採用される。この場合、図２（Ａ）で示したような、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２とは別個の励磁コイル１５を設ける必要がなく、これにより、コイル構成を簡単化でき、プローブを小型化することができる。

図７（Ｂ）は第２実施形態の回路図の変形例である。なお、図７（Ｂ）において図６に対応する構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように変形例に係る渦電流探傷装置５０では、接点１７，１８の切り替え動作により、上述した第１検出回路２１及び第２検出回路２２を、単一の検出回路２０で形成させる接点回路２４を備えている。

この接点回路２４を高速で切り替えながら検出コイル１０及び励磁コイル１５を走行させることにより、単一の検出回路２０で、第１検出コイル１１及び第２検出コイル１２のインピーダンスの変化を、自己誘導方式においても実質的に同時に検出することができる。
このように検出回路２０が単一で構成されることにより、同期検波回路３０（図１参照）も一組のＲ同期とＩ同期のみで構成されることとなり、部品点数の削減や装置の小型化に寄与する。

（第３実施形態）
次に図８を参照して本発明における第３実施形態について説明する。なお、図８において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。図８に示すように第３実施形態に係る渦電流探傷装置５０は、第１中心軸Ｚ及び第２中心軸Ｘの少なくともいずれかに直交する第３中心軸Ｙの周りに素線が巻回するよう形成された第３検出コイル１３と、この第３検出コイル１３に作用する渦電流の反作用磁場を検出する第３検出回路２３と、をさらに備えている。この場合、第１中心軸Ｚ、第２中心軸Ｘおよび第３中心軸Ｙは１点で互いに垂直に交わる。

第３実施形態における検出コイル１０は、第１検出コイル１１と第２検出コイル１２と第３検出コイル１３とから構成されている。第１検出コイル１１、第２検出コイル１２及び第３検出コイル１３の各々に反作用磁場が作用する場合、各々の中心軸に平行な磁場成分の強度に比例した電圧信号が、各々のコイルから出力される。

第３検出回路２３は、この第３検出コイル１３から出力される電圧信号を入力し、第３検出信号５３を出力する。この第３検出信号５３は、走行中の第３検出コイル１３の直下に欠陥が存在するか否かによって影響を受ける第３検出コイル１３のインピーダンスの変化を検出したものである。このように第３検出回路２３は、第３検出コイル１３のインピーダンスの変化を検出することにより、第３検出コイル１３に作用する渦電流５６の反作用磁場の変化を検出する。

第３検出コイル１３は、第１中心軸Ｚ及び第２中心軸Ｘに直交する第３中心軸Ｙの周りに素線が巻回しこの素線が第１中心軸Ｚ及び第２中心軸Ｘの各々と二点で交差するよう形成されている。このように構成されることにより、第３検出コイル１３は、その第３中心軸Ｙの方向における反作用磁場の成分を検出することができる。

このように、第３実施形態の検出コイル１０では、互いに直交する三方向において、反作用磁場の成分を検出することができる。これにより、表面開口欠陥や内在欠陥により渦電流の流れが遮られることにより、三次元的に多方向に分散する反作用磁場を、高感度で検出することが可能になる。

被検査体１６の表面近傍に存在する欠陥の種類が内在欠陥２９ｂ（図５）の場合は、欠陥を迂回して流れる渦電流５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄが三次元的に分散して流れるため、渦電流が発生する磁場も三次元的に分散する。中心軸が互いに直交する三つの検出コイル１１，１２，１３を用いることにより、三次元各方向の磁場分布変化を測定することができる。これにより、ポロシティ等の内在欠陥２９ｂを高感度で検出するとともに、検出された欠陥の種類が内在欠陥２９ｂであると断定することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、第１中心軸Ｚ、第２中心軸Ｘおよび第３中心軸Ｙが１点で互いに垂直に交わるように構成しているが、これには限らず、第３中心軸Ｙについては、第１中心軸Ｚおよび第２中心軸Ｘのいずれか一方と垂直に交わるように構成しても構わない。すなわち、本実施径の形態においては、第３検出コイル１３は、第２中心軸Ｘおよび第３中心軸Ｙの少なくとも一方に垂直に交わる第３中心軸Ｙの周りに素線が巻回する。そしてこの第３検出コイル１３の素線は、第３中心軸と垂直に交わっている第１中心軸Ｚ及び第２中心軸Ｘの少なくともいずれかと二点で交差するように形成される。

図９（Ａ）は第３実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図である。なお、図９（Ａ）において図８と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように第３実施形態に係る渦電流探傷装置５０は、第１検出コイル１１、第２検出コイル１２及び第３検出コイル１３とは別個に励磁コイル１５が構成される相互誘導方式が採用さている。

図９（Ｂ）は第３実施形態の回路図の変形例である。なお、図９（Ｂ）において図８に対応する構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように変形例に係る渦電流探傷装置５０では、接点１７，１８，１９の切り替え動作により、上述した第１検出回路２１、第２検出回路２２及び第３検出回路２３を、単一の検出回路２０で形成させる接点回路２４を備えている。

この接点回路２４を高速で切り替えながら検出コイル１０及び励磁コイル１５を走行させることにより、単一の検出回路２０で、第１検出コイル１１、第２検出コイル１２及び第３検出コイル１３のインピーダンスの変化を、実質的に同時に検出することができる。
このように検出回路２０が単一で構成されることにより、同期検波回路３０（図８参照）も一組のＲ同期とＩ同期のみで構成されることとなり、部品点数の削減や装置の小型化に寄与する。

（第４実施形態）
次に図１０を参照して本発明における第４実施形態について説明する。また図１１（Ａ）は第４実施形態に係る渦電流探傷装置の回路図である。なお、図１０及び図１１において図８及び図９と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。図１０及び図１１（Ａ）に示すように第４実施形態に係る渦電流探傷装置５０は、専用の励磁コイル１５（図８参照）を設けずに、第２検出コイル１２に励磁電流５５を入力して励磁コイルの機能を担わせている。

なお、図示を省略するが第１検出コイル１１又は第３検出コイル１３に励磁電流５５を入力して励磁コイルの機能を担わせてもよい。このように第１検出コイル１１、第２検出コイル１２及び第３検出コイル１３のうちいずれか一つに、検出コイルだけでなく励磁コイルの機能も担わせる自己誘導方式が採用される。これにより、コイル構成を簡単化でき、プローブを小型化することができる。

図１１（Ｂ）は第４実施形態の回路図の変形例である。なお、図１１（Ｂ）において図１０に対応する構成又は機能を有する部分は、同一符号で示している。
このように変形例に係る渦電流探傷装置５０では、接点１７，１８，１９の切り替え動作により、上述した第１検出回路２１、第２検出回路２２及び第３検出回路２３を、単一の検出回路２０で形成させる接点回路２４を備えている。

この接点回路２４を高速で切り替えながら検出コイル１０及び励磁コイル１５を走行させることにより、単一の検出回路２０で、第１検出コイル１１、第２検出コイル１２及び第３検出コイル１３のインピーダンスの変化を、自己誘導方式においても実質的に同時に検出することができる。
このように検出回路２０が単一で構成されることにより、同期検波回路３０（図１参照）も一組のＲ同期とＩ同期のみで構成されることとなり、部品点数の削減や装置の小型化に寄与する。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の渦電流探傷装置によれば、中心軸が互いに直交する少なくとも二つの検出コイルを用いることにより、渦電流の反作用磁場を三次元的に多方向に分散させる内在欠陥が検出対象である場合であっても、高感度検出が実現される渦電流探傷装置を提供することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…検出コイル、１１…第１検出コイル、１２…第２検出コイル、１３…第３検出コイル、１５…励磁コイル、１６…被検査体、１７，１８，１９…接点、２０…検出回路、２１…第１検出回路、２２…第２検出回路、２３…第３検出回路、２４…接点回路、２５…励磁電流発生部、２６…発振器、２７…位相シフト器、２９…欠陥、２９ａ…き裂、２９ｂ…内在欠陥、３０…同期検波回路、３１_R…第１Ｒ同期検波回路（Ｒ同期検波回路）、３１_I…第１Ｉ同期検波回路（Ｉ同期検波回路）、３２_R…第２Ｒ同期検波回路（Ｒ同期検波回路）、３２_I…第２Ｉ同期検波回路（Ｉ同期検波回路）、３５…検波値、３７…データ演算部、３８…表示部、５０…渦電流探傷装置、５１…第１検出信号、５２…第１検出信号、５３…第３検出信号、５５…励磁電流、５６（５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ）…渦電流、５６…第１参照信号、５７…第２参照信号。

Claims (7)

1. 被検査体の表面に渦電流を励起する励磁コイルに入力させる励磁電流を発生する励磁電流発生部と、
   前記被検査体の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸の周りに素線が巻回してなる第１検出コイルと、
   前記第１検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第１検出回路と、
   前記第１中心軸に直交する第２中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第２検出コイルと、
   前記第２検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第２検出回路と、
   前記第１中心軸及び前記第２中心軸の少なくともいずれかに直交する第３中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第３検出コイルと、
   前記第３検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第３検出回路と、を備えることを特徴とする渦電流探傷装置。
2. 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、
   前記励磁コイルは、前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルとは別個に設けられることを特徴とする渦電流探傷装置。
3. 請求項２に記載の渦電流探傷装置において、
   前記励磁コイルは、前記第１中心軸及び前記第２中心軸のいずれか一方に対し平行な第４中心軸の周りに素線が巻回して構成されることを特徴とする渦電流探傷装置。
4. 請求項１に記載の渦電流探傷装置において、
   前記第１検出コイル及び前記第２検出コイルのうちいずれか一方が前記励磁コイルの機能を担うことを特徴とする渦電流探傷装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置において、
   少なくとも前記第１検出回路及び前記第２検出回路を単一の検出回路で形成させるような切り替え動作が可能な接点回路を、さらに備えることを特徴とする渦電流探傷装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置において、
   前記第１検出回路及び前記第２検出回路の各々から出力される検出信号を、前記励磁電流と同じ周波数の第１参照信号に同期させて検波するＲ同期検波回路と、
   前記検出信号を、前記第１参照信号と同じ周波数で位相が９０°ずれた第２参照信号に同期させて検波するＩ同期検波回路と、
   前記第１検出回路及び前記第２検出回路の各々に接続される前記Ｒ同期検波回路及び前記Ｉ同期検波回路の各々から出力される検波値を所定の演算式で演算するデータ演算部と、をさらに備えることを特徴とする渦電流探傷装置。
7. 被検査体の表面に渦電流を励起する励磁コイルに入力させる励磁電流を発生する励磁電流発生ステップと、
   前記被検査体の表面の法線方向に略一致させた第１中心軸の周りに素線が巻回してなる第１検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第１検出ステップと、
   前記第１中心軸に直交する第２中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第２検出
   コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第２検出ステップと、
   前記第１中心軸及び前記第２中心軸の少なくともいずれかに直交する第３中心軸の周りに素線が巻回するよう形成された第３検出コイルに作用する前記渦電流の反作用磁場の変化を検出する第３検出ステップと、を備えることを特徴とする渦電流探傷方法。

Images