JP7450305B1 - Inspection equipment and inspection method - Google Patents

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JP7450305B1 JP2023090814A JP2023090814A JP7450305B1 JP 7450305 B1 JP7450305 B1 JP 7450305B1 JP 2023090814 A JP2023090814 A JP 2023090814A JP 2023090814 A JP2023090814 A JP 2023090814A JP 7450305 B1 JP7450305 B1 JP 7450305B1
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Abstract

【課題】表面が保護部材で覆われている配管、タンク等、磁性材料の検査対象に直接接触することが難しい場合であっても、精度よく、検査対象の損傷の検査を行うことができる検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】検査装置1は、送信ユニット11と受信ユニット12とを備える。送信ユニット11は、両磁極間にバイアス磁場を生じさせる送信バイアス用電磁石と、両磁極間の磁束を変化させ、磁歪効果により検査対象にガイド波を発生させる励振用電磁石と、を有し、送信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、励振用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置される。受信ユニット12は、両磁極間にバイアス磁場を生じさせる受信バイアス用電磁石と、ガイド波によって生じる誘導電流を検出するガイド波検出用電磁石と、を有し、受信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置される。【選択図】図1[Problem] An inspection that can accurately inspect for damage to the inspection target even when it is difficult to directly contact the inspection target made of magnetic material, such as piping or tanks whose surfaces are covered with a protective member. Provides equipment and testing methods. An inspection device (1) includes a transmitting unit (11) and a receiving unit (12). The transmitting unit 11 includes a transmitting bias electromagnet that generates a bias magnetic field between both magnetic poles, and an excitation electromagnet that changes the magnetic flux between both magnetic poles and generates a guided wave in the inspection target due to the magnetostrictive effect. The bias electromagnet is arranged so that the direction in which both magnetic poles are connected is orthogonal to the direction in which both magnetic poles of the excitation electromagnet are connected. The receiving unit 12 includes a receiving bias electromagnet that generates a bias magnetic field between both magnetic poles, and a guided wave detection electromagnet that detects an induced current generated by a guided wave, and has a direction that connects both magnetic poles of the receiving bias electromagnet. and the direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet are arranged so as to be orthogonal to each other. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関し、より詳細には磁性材料の検査対象の損傷を検査する検査装置及び検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method, and more particularly to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting a magnetic material to be inspected for damage.

従来、板材、配管等、磁性材料を用いた部材について、損傷の有無を非破壊検査する方法が開発されている。例えば、配管の長い区間について腐食、亀裂等の損傷を容易に検査する非破壊検査方法として、超音波ガイド波を用いた検査方法が開発されている。超音波ガイド波を用いた検査方法としては、特許文献1、特許文献2のように、磁性材料である配管の磁歪効果を利用してガイド波を発生させ、配管の損傷部で反射されたガイド波を測定する方法が知られている。 BACKGROUND ART Conventionally, methods have been developed for non-destructively inspecting members made of magnetic materials, such as plates and piping, for the presence or absence of damage. For example, an inspection method using ultrasonic guided waves has been developed as a nondestructive inspection method for easily inspecting long sections of piping for damage such as corrosion and cracks. As an inspection method using ultrasonic guided waves, as in Patent Document 1 and Patent Document 2, guided waves are generated using the magnetostrictive effect of piping, which is a magnetic material, and guided waves reflected from damaged parts of the piping are detected. Methods of measuring waves are known.

特開2008-76296号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-76296 特開2020-79790号公報JP2020-79790A

特許文献1の超音波探傷装置では、金属製の配管の断熱材を除去し、ローレンツ力を駆動力とするガイド波の送信センサと、ガイド波を受信する受信センサとを、直接配管に接触させて、探傷することとしている。しかしながら、ビル、工場等の配管は断熱材等で保護されている場合が多く、断熱材を除去して送信センサ、受信センサを配管に取り付ける場合、検査にかかる手間が大きい。また、配管等の検査対象の保護部材を取り外すことができない場合、検査対象がコーティングされている場合等においては、検査対象に直接送信センサ、受信センサを接触させることができないため、検査対象を検査することは難しい。 In the ultrasonic flaw detection device of Patent Document 1, the heat insulating material of the metal pipe is removed, and a guided wave transmitting sensor using Lorentz force as a driving force and a receiving sensor that receives the guided wave are brought into direct contact with the pipe. We are planning to conduct a flaw detection. However, piping in buildings, factories, etc. is often protected with heat insulating material, etc., and when removing the heat insulating material and attaching transmitting sensors and receiving sensors to the pipes, it takes a lot of effort to inspect. In addition, if the protective member of the inspection target such as piping cannot be removed, or if the inspection target is coated, it is not possible to directly contact the transmitting sensor or the receiving sensor with the inspection target, so the inspection target cannot be inspected. It's difficult to do.

また、特許文献2では、配管が保護部材で覆われている場合であっても、配管を均一に磁化した上で配管にガイド波を発生させて、配管検査を行うこととしている。これにより、ガイド波の強度を高めて精度よくガイド波の反射波を検出することが可能となっている。しかしながら、ガイド波信号強度は残留磁化による磁界の強さに依存するところ、残留磁化による磁界の強さは飽和磁場の6~7割程度にとどまると考えられる。したがって、残留磁化を増強してガイド波の検出精度を高めることが難しい場合がある。 Further, in Patent Document 2, even if the piping is covered with a protective member, the piping is inspected by uniformly magnetizing the piping and generating guided waves in the piping. This makes it possible to increase the intensity of the guided wave and detect the reflected wave of the guided wave with high accuracy. However, the guided wave signal strength depends on the strength of the magnetic field due to residual magnetization, and it is thought that the strength of the magnetic field due to residual magnetization is only about 60 to 70% of the saturation magnetic field. Therefore, it may be difficult to increase the guided wave detection accuracy by increasing the residual magnetization.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、表面が保護部材で覆われている配管、コーティングが施されたタンク等、磁性材料の検査対象に直接接触することが難しい場合であっても、精度よく、検査対象の損傷の検査を行うことができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and is applicable to cases where it is difficult to directly contact the magnetic material to be inspected, such as piping whose surface is covered with a protective member, or a tank with a coating. It is an object of the present invention to provide an inspection device and an inspection method that can accurately inspect damage on an inspection target even when the inspection target is damaged.

上記目的を達成するために、この発明の第1の観点に係る検査装置は、
磁性体の検査対象にガイド波を発生させる送信ユニットと、
前記送信ユニットから送信され、前記検査対象の損傷部で反射された前記ガイド波を受信する受信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
コイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせる送信バイアス用電磁石と、
コイルに交流電流を印加して前記検査対象に対向する両磁極間の磁束を変化させ、前記送信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された前記検査対象の領域に、磁歪効果により前記ガイド波を発生させる励振用電磁石と、を有し、
前記送信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記励振用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されており、
前記受信ユニットは、
コイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせる受信バイアス用電磁石と、
両磁極が前記検査対象に対向し、前記受信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された領域を通過する前記ガイド波によって生じる誘導電流を検出するガイド波検出用電磁石と、を有し、
前記受信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されている。
In order to achieve the above object, an inspection device according to a first aspect of the present invention includes:
A transmitting unit that generates guided waves on a magnetic object to be inspected;
a receiving unit that receives the guided wave transmitted from the transmitting unit and reflected by the damaged part of the inspection target,
The transmitting unit is
a transmission bias electromagnet that generates a bias magnetic field between two magnetic poles facing the inspection target by applying a direct current to a coil;
Applying an alternating current to the coil to change the magnetic flux between the two magnetic poles facing the test object, and generate the guided wave by the magnetostrictive effect in the region of the test object to which a bias magnetic field is applied by the transmission bias electromagnet. an excitation electromagnet,
arranged so that a direction connecting both magnetic poles of the transmission bias electromagnet and a direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet are perpendicular to each other,
The receiving unit includes:
a receiving bias electromagnet that generates a bias magnetic field between both magnetic poles facing the inspection target by applying a direct current to a coil;
a guided wave detection electromagnet with both magnetic poles facing the inspection target and detecting an induced current generated by the guided wave passing through a region to which a bias magnetic field is applied by the reception bias electromagnet;
The receiving bias electromagnet is arranged so that the direction in which both magnetic poles are connected is orthogonal to the direction in which both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet are connected.

また、前記送信ユニットは、
前記送信バイアス用電磁石によるバイアス磁場の方向が、前記送信ユニット又は前記受信ユニットから前記損傷部までの距離を測定する測距方向であり、
前記励振用電磁石による励振方向が、前記測距方向と直交する方向となるように配置される、
こととしてもよい。
Further, the transmitting unit includes:
The direction of the bias magnetic field by the transmission bias electromagnet is a distance measurement direction for measuring the distance from the transmission unit or the reception unit to the damaged part,
arranged so that the excitation direction by the excitation electromagnet is perpendicular to the ranging direction;
It may also be a thing.

また、前記受信ユニットは、
前記受信バイアス用電磁石によるバイアス磁場の方向が、前記測距方向であり、
前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向が前記測距方向と直交する方向となるように配置される、
こととしてもよい。
Further, the receiving unit includes:
The direction of the bias magnetic field by the reception bias electromagnet is the distance measurement direction,
arranged so that the direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet is perpendicular to the ranging direction;
It may also be a thing.

また、前記検査対象は配管であり、
前記測距方向は前記配管の軸心方向であり、
前記測距方向と直交する方向は前記配管の周方向である、
こととしてもよい。
Further, the inspection target is piping,
The distance measurement direction is an axial direction of the piping,
A direction perpendicular to the ranging direction is a circumferential direction of the piping,
It may also be a thing.

また、前記検査対象の前記測距方向と直交する方向に配置される複数の前記送信ユニット及び複数の前記受信ユニットを備える、
こととしてもよい。
Further, it includes a plurality of the transmitting units and a plurality of the receiving units arranged in a direction orthogonal to the ranging direction of the inspection target,
It may also be a thing.

また、前記送信バイアス用電磁石及び前記励振用電磁石のコアは略U字形状であり、
前記励振用電磁石は、前記送信バイアス用電磁石のコアの脚部である両磁極の間に配置される、
こととしてもよい。
Further, the cores of the transmission bias electromagnet and the excitation electromagnet are approximately U-shaped,
The excitation electromagnet is arranged between two magnetic poles that are legs of the core of the transmission bias electromagnet.
It may also be a thing.

また、前記受信バイアス用電磁石及び前記ガイド波検出用電磁石のコアは略U字形状であり、
前記ガイド波検出用電磁石は、前記受信バイアス用電磁石のコアの脚部である両磁極の間に配置される、
こととしてもよい。
Further, the cores of the reception bias electromagnet and the guided wave detection electromagnet are approximately U-shaped,
The guided wave detection electromagnet is disposed between both magnetic poles that are the legs of the core of the reception bias electromagnet.
It may also be a thing.

また、前記検査対象に渦電流を発生させ、前記渦電流の前記損傷部の迂回によって生じる磁界の変化を検出する渦電流ユニットを備え、
前記渦電流ユニットは、
コイルに交流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極周辺の前記検査対象に前記渦電流を生じさせる励磁用電磁石と、
前記渦電流によって生じる磁界を検出する渦電流検出用電磁石と、を有し、
前記励磁用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記渦電流検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されている、
こととしてもよい。
The invention also includes an eddy current unit that generates an eddy current in the inspection target and detects a change in a magnetic field caused by the eddy current detouring around the damaged part,
The eddy current unit is
an excitation electromagnet that generates the eddy current in the test object around both magnetic poles facing the test object by applying an alternating current to a coil;
an eddy current detection electromagnet that detects a magnetic field generated by the eddy current,
arranged so that a direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet and a direction connecting both magnetic poles of the eddy current detection electromagnet are orthogonal;
It may also be a thing.

また、前記検査対象は配管であり、
前記励磁用電磁石の両磁極を結ぶ方向は前記配管の軸心方向であり、
前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向は前記配管の周方向である、
こととしてもよい。
Further, the inspection target is piping,
A direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet is an axial direction of the piping,
A direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet is a circumferential direction of the piping,
It may also be a thing.

また、前記渦電流ユニットは、
前記送信ユニット又は前記受信ユニットを兼ねる、
こととしてもよい。
Further, the eddy current unit is
serving as the transmitting unit or the receiving unit;
It may also be a thing.

また、前記渦電流検出用電磁石で検出される磁界の強度を測定する磁気センサを備える、
こととしてもよい。
The invention also includes a magnetic sensor that measures the strength of the magnetic field detected by the eddy current detection electromagnet.
It may also be a thing.

この発明の第2の観点に係る検査方法では、
送信バイアス用電磁石のコイルに直流電流を印加することにより、磁性体の検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせ、
両磁極を結ぶ方向が前記送信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と直交するように配置される励振用電磁石のコイルに、交流電流を印加して、前記検査対象に対向する両磁極間の磁束を変化させ、前記送信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された前記検査対象の領域に、磁歪効果によりガイド波を発生させ、
受信バイアス用電磁石のコイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせ、
前記検査対象に対向する両磁極を結ぶ方向が前記受信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と直交するように配置されるガイド波検出用電磁石で、前記検査対象の損傷部で反射され、前記受信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された領域を通過する前記ガイド波によって生じる誘導電流を検出する。
In the inspection method according to the second aspect of the invention,
By applying a direct current to the coil of the transmission bias electromagnet, a bias magnetic field is generated between the two magnetic poles facing the magnetic object to be inspected.
An alternating current is applied to the coil of the excitation electromagnet, which is arranged so that the direction connecting both magnetic poles is perpendicular to the direction connecting both magnetic poles of the transmission bias electromagnet, and magnetic flux between the two magnetic poles facing the inspection target is generated. and generating a guided wave by a magnetostrictive effect in the region to be inspected to which a bias magnetic field is applied by the transmission bias electromagnet,
By applying a direct current to the coil of the receiving bias electromagnet, a bias magnetic field is generated between the two magnetic poles facing the inspection target,
A guided wave detection electromagnet is arranged such that a direction connecting both magnetic poles facing the inspection target is orthogonal to a direction connecting both magnetic poles of the receiving bias electromagnet, and the guided wave detection electromagnet is reflected at the damaged part of the inspection target and the receiving bias An induced current generated by the guided wave passing through a region to which a bias magnetic field is applied by a bias electromagnet is detected.

本発明の検査装置及び検査方法によれば、バイアス磁場が印加された検査対象を、バイアス磁場と直交する方向に、磁歪効果により励振してガイド波を発生させ、損傷部で反射したガイド波を、印加されたバイアス磁場と直交するように配置された電磁石で検出するので、ガイド波の発生、検出時のS/N比を高め、検査対象が保護部材、コーティング等を有する場合であっても、精度よく検査対象の損傷の検査を行うことが可能である。 According to the inspection apparatus and inspection method of the present invention, a guided wave is generated by exciting an inspection object to which a bias magnetic field is applied in a direction orthogonal to the bias magnetic field by the magnetostrictive effect, and the guided wave reflected at the damaged part is generated. Since detection is performed using an electromagnet placed perpendicular to the applied bias magnetic field, the S/N ratio during generation of guided waves and detection is increased, even when the inspection target has protective members, coatings, etc. , it is possible to inspect the damage to the inspection target with high accuracy.

本発明の実施の形態に係る検査装置の構成を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing the configuration of an inspection device according to an embodiment of the present invention. 実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an inspection device concerning an embodiment. 実施の形態に係る送信ユニットの構造を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA-A’断面図、(C)は正面図である。1A and 1B are diagrams showing the structure of a transmitting unit according to an embodiment, in which (A) is a plan view, (B) is a sectional view taken along line A-A' in (A), and (C) is a front view. 実施の形態に係る受信ユニットの構造を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA-A’断面図、(C)は正面図である。2A and 2B are diagrams showing the structure of a receiving unit according to an embodiment, in which (A) is a plan view, (B) is a sectional view taken along line A-A' in (A), and (C) is a front view. 送信ユニットで生じる磁場を模式的に表す図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。FIG. 2 is a diagram schematically representing a magnetic field generated in a transmitting unit, in which (A) is a front view and (B) is a side view. 実施の形態に係る渦電流ユニットの構造を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)のA-A’断面図、(C)は正面図である。2A and 2B are diagrams showing the structure of an eddy current unit according to an embodiment, in which (A) is a plan view, (B) is a sectional view taken along line A-A' in (A), and (C) is a front view. 渦電流による磁気信号測定の原理を示す概念図であり、(A)は配管に損傷がない場合、(B)は配管に損傷がある場合の図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the principle of magnetic signal measurement using eddy current, in which (A) is a diagram when there is no damage to the piping, and (B) is a diagram when the piping is damaged. 実施の形態に係る検査処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of inspection processing concerning an embodiment. 平板を用いて渦電流による磁気信号を検出した場合の実験装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an experimental device in which a flat plate is used to detect magnetic signals caused by eddy currents. 平板を用いて渦電流による磁気信号を検出した場合の実験に係る検出位置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the detection position based on an experiment when the magnetic signal by an eddy current was detected using a flat plate. 平板を用いて渦電流による磁気信号を検出した場合の実験結果の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of experimental results when a magnetic signal due to eddy current is detected using a flat plate.

以下、図を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る検査装置及び検査方法について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An inspection apparatus and inspection method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態では、図1及び図2に示す検査装置1を用いて、磁性材料で形成され、断熱材等の保護部材に外部を覆われた配管50を検査対象として探傷する場合を例として説明する。 In this embodiment, an example will be described in which a pipe 50 made of a magnetic material and covered with a protective member such as a heat insulating material is inspected using the inspection apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2. explain.

検査装置1は、配管50にガイド波を発生させる送信ユニット11、配管50の損傷部で反射されたガイド波を受信する受信ユニット12、損傷部の位置を特定するための渦電流ユニット13、検査装置1の動作を制御する制御ユニット20、直流電源31、ファンクションジェネレータ32、低ノイズアンプ33、ロックインアンプ34を備える。また、検査装置1は、送信ユニット11、受信ユニット12及び渦電流ユニット13等を配管50に固定する固定部材40を備える。 The inspection device 1 includes a transmitting unit 11 that generates a guided wave in the piping 50, a receiving unit 12 that receives the guided wave reflected by the damaged part of the piping 50, an eddy current unit 13 that identifies the position of the damaged part, and an inspection It includes a control unit 20 that controls the operation of the device 1, a DC power supply 31, a function generator 32, a low noise amplifier 33, and a lock-in amplifier 34. The inspection device 1 also includes a fixing member 40 that fixes the transmitting unit 11, the receiving unit 12, the eddy current unit 13, etc. to the piping 50.

送信ユニット11は、図3(A)~(C)に示すように、送信バイアス用電磁石111、励振用電磁石112を備える。送信バイアス用電磁石111は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア111aとコイル111bとを備え、磁極となるコア111aの両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル111bは、略U字形状のフェライトコアであるコア111aの中央部に巻かれている。 The transmission unit 11 includes a transmission bias electromagnet 111 and an excitation electromagnet 112, as shown in FIGS. 3A to 3C. The transmission bias electromagnet 111 includes a core 111a and a coil 111b, each of which is a substantially U-shaped magnetic body consisting of a center portion and both legs. will be placed in In this embodiment, the coil 111b is wound around the center of the core 111a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

励振用電磁石112は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア112aとコイル112bとを備え、磁極となるコア112aの両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル112bは、略U字形状のフェライトコアであるコア112aの両脚部に直列に接続されて巻かれている。 The excitation electromagnet 112 includes a core 112a and a coil 112b, each of which is a substantially U-shaped magnetic body consisting of a center portion and both legs. Placed. In this embodiment, the coil 112b is connected in series and wound around both legs of the core 112a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

上述のように、コイル111bは、略U字形状のコア111aの中央部に巻かれ、コイル112bは、略U字形状のコア112aの両脚部に直列に接続されて巻かれていることとしている。これにより、コイル111bとコイル112bとの干渉を回避しつつ、送信ユニット11を小型化することができる。コイル111b及びコイル112bの巻付け位置はこれに限られず、例えば、コイル111bは、コア111aの中央部とともに、両脚部に巻かれていてもよいし、コイル112bは、コア112aの両脚部とともに中央部に巻かれていてもよい。これにより、コイル111b,112bで効率よく高い磁束密度を確保できるので、検査対象である配管50の励振を効率よく行うことができる。 As described above, the coil 111b is wound around the center of the substantially U-shaped core 111a, and the coil 112b is connected and wound in series to both legs of the substantially U-shaped core 112a. . Thereby, it is possible to reduce the size of the transmitting unit 11 while avoiding interference between the coil 111b and the coil 112b. The winding positions of the coil 111b and the coil 112b are not limited to this. For example, the coil 111b may be wound around both legs of the core 111a, or the coil 112b may be wound around both legs of the core 112a at the center. It may be wrapped around the body. Thereby, a high magnetic flux density can be efficiently ensured in the coils 111b and 112b, so that the piping 50 to be inspected can be excited efficiently.

また、図3(B)、(C)に示すように、励振用電磁石112は、送信バイアス用電磁石111のコア111aの脚部である両磁極の間に配置される。また、送信バイアス用電磁石111の両磁極を結ぶ方向と励振用電磁石112の両磁極を結ぶ方向とが直交するように、送信バイアス用電磁石111及び励振用電磁石112は配置されている。 Further, as shown in FIGS. 3B and 3C, the excitation electromagnet 112 is arranged between the two magnetic poles that are the legs of the core 111a of the transmission bias electromagnet 111. Furthermore, the transmission bias electromagnet 111 and the excitation electromagnet 112 are arranged so that the direction in which the two magnetic poles of the transmission bias electromagnet 111 are connected is perpendicular to the direction in which the two magnetic poles of the excitation electromagnet 112 are connected.

送信バイアス用電磁石111のコイル111bは、直流電源31に接続されており、コイル111bに電流が印加されることにより、コア111aの両脚部間に磁界(バイアス磁場)が生じる。送信バイアス用電磁石111によって生じるバイアス磁場の強度は、直流電源31によって印加される電流の大きさによって調整することができる。 The coil 111b of the transmission bias electromagnet 111 is connected to the DC power supply 31, and when a current is applied to the coil 111b, a magnetic field (bias magnetic field) is generated between the legs of the core 111a. The strength of the bias magnetic field generated by the transmission bias electromagnet 111 can be adjusted by the magnitude of the current applied by the DC power supply 31.

励振用電磁石112のコイル112bは、ファンクションジェネレータ32に接続されている。ファンクションジェネレータ32からコイル112bに交流電流が印加されることにより、配管50に磁歪効果が生じる。これにより、配管50にガイド波が発生する。 The coil 112b of the excitation electromagnet 112 is connected to the function generator 32. By applying an alternating current from the function generator 32 to the coil 112b, a magnetostrictive effect is produced in the piping 50. As a result, guided waves are generated in the pipe 50.

磁歪を用いてガイド波を発生させる際、通常、磁性体である検査対象の磁区の向きはランダムになっている。したがって、励振磁場を印加すると、個々の磁区において磁歪が生じ、全体として位相の揃ったノイズの少ないガイド波を発生させることは難しい。本実施の形態に係る検査装置1では、バイアス磁場を加えることにより、強い磁歪を発現させる。具体的には、検査対象である配管50にバイアス磁場を加えることにより、配管50の磁区を揃えることができる。したがって、送信バイアス用電磁石111の内側に配置された励振用電磁石112を用いて、バイアス磁場が印加された領域を励振することにより、位相の揃った強い磁歪(振動)を生じさせることができる。 When a guided wave is generated using magnetostriction, the orientation of the magnetic domains of the test object, which is a magnetic material, is usually random. Therefore, when an excitation magnetic field is applied, magnetostriction occurs in each magnetic domain, and it is difficult to generate guided waves that are in phase as a whole and have little noise. In the inspection device 1 according to this embodiment, strong magnetostriction is caused by applying a bias magnetic field. Specifically, by applying a bias magnetic field to the pipe 50 to be inspected, the magnetic domains of the pipe 50 can be aligned. Therefore, by exciting the region to which the bias magnetic field is applied using the excitation electromagnet 112 disposed inside the transmission bias electromagnet 111, strong magnetostriction (vibration) with uniform phase can be generated.

検査対象に生じるガイド波の強さ(大きさ)は、磁歪効果が生じる領域にかけられているバイアス磁場の強度によって調整することが可能であり、バイアス磁場が強いほど磁歪は大きくなり、強いガイド波が発生する。本実施の形態では、励振用電磁石112の外部に送信バイアス用電磁石111を配置して、励振用電磁石112で磁歪効果を生じさせる領域のバイアス磁場を調整することとしている。したがって、検査対象である配管50の外部が断熱材等の保護部材に覆われており、励振用電磁石112を直接配管50に接触させることができない場合であっても、簡単な構成の送信ユニット11でノイズが少なくS/N比の高いガイド波を発生させることが可能となる。 The strength (size) of the guided wave generated in the inspection object can be adjusted by the strength of the bias magnetic field applied to the area where the magnetostrictive effect occurs; the stronger the bias magnetic field, the greater the magnetostriction, and the stronger the guided wave. occurs. In this embodiment, a transmission bias electromagnet 111 is arranged outside the excitation electromagnet 112, and the bias magnetic field in the region where the magnetostrictive effect is caused by the excitation electromagnet 112 is adjusted. Therefore, even if the outside of the piping 50 to be inspected is covered with a protective member such as a heat insulating material and the excitation electromagnet 112 cannot be brought into direct contact with the piping 50, the transmitting unit 11 with a simple configuration This makes it possible to generate guided waves with little noise and a high S/N ratio.

受信ユニット12は、図4(A)~(C)に示すように、受信バイアス用電磁石121、ガイド波検出用電磁石122を備える。受信バイアス用電磁石121は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア121aとコイル121bとを備え、磁極となるコア121aの両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル121bは、略U字形状のフェライトコアであるコア121aの中央部に巻かれている。 The receiving unit 12 includes a receiving bias electromagnet 121 and a guided wave detection electromagnet 122, as shown in FIGS. 4(A) to 4(C). The reception bias electromagnet 121 includes a core 121a and a coil 121b, each of which is a substantially U-shaped magnetic body consisting of a center portion and both legs. will be placed in In this embodiment, the coil 121b is wound around the center of the core 121a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

ガイド波検出用電磁石122は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア122aとコイル122bとを備え、磁極となるコア122aの両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル122bは、略U字形状のフェライトコアであるコア122aの両脚部に直列に接続されて巻かれている。 The guided wave detection electromagnet 122 includes a core 122a and a coil 122b, which are approximately U-shaped magnetic bodies consisting of a center portion and both legs, and the end surfaces of both legs of the core 122a, which serve as magnetic poles, face the piping 50. It is arranged like this. In this embodiment, the coil 122b is connected in series and wound around both legs of the core 122a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

上述のように、コイル121bは、略U字形状のコア121aの中央部に巻かれ、コイル122bは、略U字形状のコア122aの両脚部に直列に接続されて巻かれていることとしている。これにより、コイル121bとコイル122bとの干渉を回避しつつ、受信ユニット12を小型化することができる。コイル121b及びコイル122bの巻付け位置はこれに限られず、例えば、コイル121bは、コア121aの中央部とともに、両脚部に巻かれていてもよいし、コイル122bは、コア122aの両脚部とともに中央部に巻かれていてもよい。これにより、コイル121b,122bで効率よく高い磁束密度を確保できるので、ガイド波の反射波の検出感度を向上させることができる。 As described above, the coil 121b is wound around the center of the substantially U-shaped core 121a, and the coil 122b is connected and wound in series to both legs of the substantially U-shaped core 122a. . Thereby, it is possible to reduce the size of the receiving unit 12 while avoiding interference between the coil 121b and the coil 122b. The winding positions of the coil 121b and the coil 122b are not limited to this. For example, the coil 121b may be wound around both legs of the core 121a, or the coil 122b may be wound around both legs of the core 122a at the center. It may be wrapped around the body. Thereby, a high magnetic flux density can be efficiently ensured in the coils 121b and 122b, so that the detection sensitivity of the reflected wave of the guided wave can be improved.

また、図4(B)、(C)に示すように、ガイド波検出用電磁石122は、受信バイアス用電磁石121のコア121aの脚部である両磁極の間に配置される。また、受信バイアス用電磁石121の両磁極を結ぶ方向とガイド波検出用電磁石122の両磁極を結ぶ方向とが直交するように、受信バイアス用電磁石121及びガイド波検出用電磁石122は配置されている。 Further, as shown in FIGS. 4(B) and 4(C), the guided wave detection electromagnet 122 is arranged between both magnetic poles, which are the legs of the core 121a of the reception bias electromagnet 121. Further, the reception bias electromagnet 121 and the guided wave detection electromagnet 122 are arranged so that the direction in which the two magnetic poles of the reception bias electromagnet 121 are connected is orthogonal to the direction in which the two magnetic poles of the guided wave detection electromagnet 122 are connected. .

受信バイアス用電磁石121のコイル121bは、直流電源31に接続されており、コイル121bに電流が印加されることにより、コア121aの両脚部間に磁界(バイアス磁場)が生じる。受信バイアス用電磁石121によって生じるバイアス磁場の強度は、直流電源31によって印加される電流の大きさによって調整することができる。 The coil 121b of the receiving bias electromagnet 121 is connected to the DC power supply 31, and when a current is applied to the coil 121b, a magnetic field (bias magnetic field) is generated between the legs of the core 121a. The strength of the bias magnetic field generated by the reception bias electromagnet 121 can be adjusted by the magnitude of the current applied by the DC power supply 31.

ガイド波検出用電磁石122のコイル122bは、低ノイズアンプ33を介して制御ユニット20に接続されており、ガイド波の反射波によって生じる誘導電流を検出する。受信ユニット12は、送信ユニット11の磁歪効果の逆効果を用いるので、ガイド波検出用電磁石122のガイド波検出領域にバイアス磁場を印加することにより、位相の揃った磁気信号を誘導電流として検出することができる。これにより、検査対象の検査の精度を向上させることが可能となる。 The coil 122b of the guided wave detection electromagnet 122 is connected to the control unit 20 via the low noise amplifier 33, and detects the induced current generated by the reflected wave of the guided wave. The receiving unit 12 uses the opposite effect of the magnetostrictive effect of the transmitting unit 11, so by applying a bias magnetic field to the guided wave detection region of the guided wave detection electromagnet 122, it detects magnetic signals with the same phase as an induced current. be able to. Thereby, it becomes possible to improve the accuracy of the inspection of the inspection target.

上述のように、送信ユニット11及び受信ユニット12は、それぞれ2つの電磁石を備える電磁石ユニットであり、同様の構造となっている。したがって、いずれをファンクションジェネレータ32に接続して送信ユニット11として用いてもよく、いずれを制御ユニット20に接続して受信ユニット12として用いてもよいので、部品交換等の装置のメンテナンス性を高めることができる。 As described above, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are electromagnet units each including two electromagnets, and have the same structure. Therefore, either one may be connected to the function generator 32 and used as the transmitting unit 11, and either one may be connected to the control unit 20 and used as the receiving unit 12, so that maintenance of the device such as parts replacement can be improved. I can do it.

また、図1に示すように、送信ユニット11と受信ユニット12とは、損傷部までの距離を測定する測距方向、すなわち配管50の軸心方向(長手方向)に離間して配置される。図5(A)、(B)に示すように、送信ユニット11は、送信バイアス用電磁石111の脚部である両磁極を結ぶ方向が配管50の軸心方向(図5中のY軸方向)、励振用電磁石112の脚部である両磁極を結ぶ方向が配管50の軸心方向と直交する方向(周方向、図5中のX軸方向)となるように、配管50の保護部材に接触するように配置される。これにより、励振用電磁石112による励振方向が配管50の周方向となり、配管50にT(0,1)モードのSH波であるガイド波を発生させることができる。また、配管50が保護部材を有しない場合、送信ユニット11が配管50に接触するように配置される。 Further, as shown in FIG. 1, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are arranged apart from each other in the distance measuring direction in which the distance to the damaged part is measured, that is, in the axial direction (longitudinal direction) of the pipe 50. As shown in FIGS. 5A and 5B, in the transmission unit 11, the direction connecting both magnetic poles, which are the legs of the transmission bias electromagnet 111, is the axial direction of the piping 50 (Y-axis direction in FIG. 5). , contacts the protective member of the pipe 50 so that the direction connecting both magnetic poles, which are the legs of the excitation electromagnet 112, is perpendicular to the axial direction of the pipe 50 (circumferential direction, X-axis direction in FIG. 5). It is arranged so that Thereby, the excitation direction by the excitation electromagnet 112 becomes the circumferential direction of the pipe 50, and a guided wave, which is a T(0,1) mode SH wave, can be generated in the pipe 50. Moreover, when the piping 50 does not have a protection member, the transmitting unit 11 is arranged so as to be in contact with the piping 50.

送信ユニット11及び受信ユニット12の各電磁石の脚部は、検査精度向上のため、配管50又は保護部材に接触するように配置されることが好ましい。しかしながら、配管50の径によっては直接接触させることが難しい場合もある。この場合、バイアス磁場を発生させるための入力電流の大きさの調整等によって検査精度を確保可能な範囲(例えば5mm以下程度の範囲)で配管50又は保護部材と脚部との間に隙間があってもよい。 The legs of each electromagnet of the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are preferably arranged so as to contact the piping 50 or the protective member in order to improve inspection accuracy. However, depending on the diameter of the pipe 50, it may be difficult to bring them into direct contact. In this case, there is a gap between the piping 50 or the protective member and the leg within a range where inspection accuracy can be ensured by adjusting the magnitude of the input current to generate the bias magnetic field (for example, within a range of about 5 mm or less). You can.

受信ユニット12は、図5(A)、(B)に示す送信ユニット11と同様に、受信バイアス用電磁石121のコア121aの脚部である両磁極を結ぶ方向が配管50の軸心方向、ガイド波検出用電磁石122のコア122aの脚部である両磁極を結ぶ方向が配管50の軸心方向と直交する方向(周方向)となるように、配管50の保護部材に接触するように配置される。これにより、T(0,1)モードのSH波であるガイド波をガイド波検出用電磁石122で精度よく検出することができる。また、配管50が保護部材を有しない場合、受信ユニット12が配管50に接触するように配置される。 Similar to the transmitting unit 11 shown in FIGS. 5A and 5B, in the receiving unit 12, the direction connecting both magnetic poles, which are the legs of the core 121a of the receiving bias electromagnet 121, is the axial direction of the piping 50, and the guide The core 122a of the wave detection electromagnet 122 is arranged so as to be in contact with the protective member of the pipe 50 so that the direction connecting the two magnetic poles, which are the legs, is perpendicular to the axial direction of the pipe 50 (circumferential direction). Ru. Thereby, the guided wave, which is a T(0,1) mode SH wave, can be accurately detected by the guided wave detection electromagnet 122. Moreover, when the piping 50 does not have a protection member, the receiving unit 12 is arranged so that it may contact the piping 50.

また、図1に示すように、本実施の形態に係る検査装置1では、配管50の周方向に略等間隔に複数の送信ユニット11、受信ユニット12が配置されている。送信ユニット11及び受信ユニット12の配置数は特に限定されないが、例えば配管50の全周に渡って8個ずつ配置される。また、送信ユニット11と受信ユニット12とは、配管50の軸心方向の位置が重なるように配置されている。これにより、配管50の周方向全体にガイド波を送信することができるので、各受信ユニット12で受信された反射波を解析することにより、配管50の損傷部の周方向の位置を大凡特定することができる。尚、損傷部の軸心方向の位置は、ガイド波の発生から反射波の受信までの時間と、ガイド波の伝搬速度とに基づいて算出することができる。 Further, as shown in FIG. 1, in the inspection apparatus 1 according to the present embodiment, a plurality of transmitting units 11 and receiving units 12 are arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction of the pipe 50. Although the number of transmitting units 11 and receiving units 12 is not particularly limited, for example, eight transmitting units 11 and receiving units 12 are disposed around the entire circumference of the pipe 50. Furthermore, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are arranged so that their positions in the axial direction of the piping 50 overlap. As a result, the guided wave can be transmitted to the entire circumferential direction of the pipe 50, and by analyzing the reflected waves received by each receiving unit 12, the circumferential position of the damaged part of the pipe 50 can be roughly identified. be able to. Note that the position of the damaged part in the axial direction can be calculated based on the time from generation of the guided wave to reception of the reflected wave and the propagation speed of the guided wave.

渦電流ユニット13は、図6(A)~(C)に示すように、励磁用電磁石131、渦電流検出用電磁石132を備える。励磁用電磁石131は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア131aとコイル131bとを備え、コア131aの磁極となる両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル131bは、略U字形状のフェライトコアであるコア131aの中央部に巻かれている。 The eddy current unit 13 includes an excitation electromagnet 131 and an eddy current detection electromagnet 132, as shown in FIGS. 6(A) to 6(C). The excitation electromagnet 131 includes a core 131a and a coil 131b, each of which is a substantially U-shaped magnetic body consisting of a center portion and both legs. Placed. In this embodiment, the coil 131b is wound around the center of the core 131a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

渦電流検出用電磁石132は、中央部と両脚部とからなる略U字形状の磁性体であるコア132aとコイル132bとを備え、コア132aの磁極となる両脚部の端面が配管50に対向するように配置される。本実施の形態では、コイル132bは、略U字形状のフェライトコアであるコア132aの両脚部に直列に接続されて巻かれている。 The eddy current detection electromagnet 132 includes a core 132a and a coil 132b, which are substantially U-shaped magnetic bodies consisting of a center portion and both legs, and the end surfaces of the legs, which serve as magnetic poles of the core 132a, face the piping 50. It is arranged like this. In this embodiment, the coil 132b is connected in series and wound around both legs of a core 132a, which is a substantially U-shaped ferrite core.

上述のように、コイル131bは、略U字形状のコア131aの中央部に巻かれ、コイル132bは、略U字形状のコア132aの両脚部に直列に接続されて巻かれていることとしている。これにより、コイル131bとコイル132bとの干渉を回避しつつ、渦電流ユニット13を小型化することができる。コイル131b及びコイル132bの巻付け位置はこれに限られず、例えば、コイル131bは、コア131aの中央部とともに、両脚部に巻かれていてもよいし、コイル132bは、コア132aの両脚部とともに中央部に巻かれていてもよい。これにより、コイル131b,132bで効率よく高い磁束密度を確保できるので、後述する渦電流の発生を効率よく行うとともに、渦電流由来の磁気信号の検出感度を向上させることができる。 As described above, the coil 131b is wound around the center of the substantially U-shaped core 131a, and the coil 132b is connected in series to both legs of the substantially U-shaped core 132a. . Thereby, it is possible to reduce the size of the eddy current unit 13 while avoiding interference between the coil 131b and the coil 132b. The winding positions of the coil 131b and the coil 132b are not limited to this. For example, the coil 131b may be wound around both legs of the core 131a, or the coil 132b may be wound around both legs of the core 132a at the center. It may be wrapped around the body. Thereby, a high magnetic flux density can be efficiently ensured in the coils 131b and 132b, so that eddy currents, which will be described later, can be efficiently generated and the detection sensitivity of magnetic signals derived from eddy currents can be improved.

また、図6(B)、(C)に示すように、渦電流検出用電磁石132は、励磁用電磁石131のコア131aの脚部である両磁極の間に配置される。また、励磁用電磁石131の両磁極を結ぶ方向と渦電流検出用電磁石132の両磁極を結ぶ方向とが直交するように、励磁用電磁石131及び渦電流検出用電磁石132は配置されている。 Further, as shown in FIGS. 6(B) and 6(C), the eddy current detection electromagnet 132 is arranged between both magnetic poles that are the legs of the core 131a of the excitation electromagnet 131. Furthermore, the excitation electromagnet 131 and the eddy current detection electromagnet 132 are arranged so that the direction in which the two magnetic poles of the excitation electromagnet 131 are connected is perpendicular to the direction in which the two magnetic poles of the eddy current detection electromagnet 132 are connected.

励磁用電磁石131のコイル131bは、ファンクションジェネレータ32に接続されており、コイル131bに交流電流が印加されることにより、コア131aの両脚部に磁界が生じ、配管50に鎖交する。これにより、コア131aの脚部である両磁極周辺の配管50に渦電流が発生する。 The coil 131b of the excitation electromagnet 131 is connected to the function generator 32, and by applying an alternating current to the coil 131b, a magnetic field is generated in both legs of the core 131a, which interlinks with the piping 50. As a result, eddy currents are generated in the piping 50 around both magnetic poles, which are the legs of the core 131a.

渦電流検出用電磁石132のコイル132bは、ロックインアンプ34を介して制御ユニット20に接続されている。また、ロックインアンプ34は、ファンクションジェネレータ32と接続され、参照信号を受信する。 The coil 132b of the eddy current detection electromagnet 132 is connected to the control unit 20 via the lock-in amplifier 34. Further, the lock-in amplifier 34 is connected to the function generator 32 and receives a reference signal.

上述のように、本実施の形態では励磁用電磁石131の両磁極の間を結ぶ方向と、渦電流検出用電磁石132の両磁極の間を結ぶ方向とが直交するように配置される。図7(A)に示すように、外側に励磁用電磁石131を配置して、コイル131bに交流電流を印加すると、コア131aの脚部である両磁極の周りの配管50に渦電流が発生する。渦電流によって図7(A)の紙面垂直方向に生じる磁場の影響により、渦電流検出用電磁石132のコイル132bに電流が流れる。図7(B)に示すように、配管50に損傷がある場合、渦電流が損傷部を迂回するので、渦電流検出用電磁石132が受ける磁場の状態が変化し、これによりコイル132bに生じる電流(コイル132bの両端の電位差)が変化する。本実施の形態では損傷部付近の複数の位置で、コイル132bの両端の電位差を測定することにより、損傷部の位置を検出する。 As described above, in this embodiment, the direction in which the two magnetic poles of the excitation electromagnet 131 are connected is orthogonal to the direction in which the two magnetic poles of the eddy current detection electromagnet 132 are connected. As shown in FIG. 7A, when an excitation electromagnet 131 is placed outside and an alternating current is applied to the coil 131b, eddy currents are generated in the piping 50 around both magnetic poles, which are the legs of the core 131a. . A current flows through the coil 132b of the eddy current detection electromagnet 132 due to the influence of a magnetic field generated by the eddy current in a direction perpendicular to the plane of the paper in FIG. 7(A). As shown in FIG. 7B, when the piping 50 is damaged, the eddy current bypasses the damaged part, so the state of the magnetic field that the eddy current detection electromagnet 132 receives changes, and as a result, the current generated in the coil 132b changes. (the potential difference between both ends of the coil 132b) changes. In this embodiment, the position of the damaged part is detected by measuring the potential difference between both ends of the coil 132b at a plurality of positions near the damaged part.

また、本実施の形態では励磁用電磁石131の両磁極の中心線上に、渦電流検出用電磁石132の両磁極の中心を結ぶ軸が位置するように配置される。図7(A)に示すように、外側に励磁用電磁石131を配置して、交流電流を印加すると、両磁極となるコア131aの脚部を中心に正(湧き出し)と負(吸い込み)の磁束が発生する。ここで、励磁用電磁石131の励磁磁場が渦電流検出用電磁石132に鎖交すると、測定における背景ノイズとなり測定精度が低下する。また、鎖交した磁束量が大きくなると、磁気飽和が生じて、渦電流検出用電磁石132による磁気信号の検出ができなくなる。そこで、本実施の形態に係る渦電流ユニット13では、図7(A)の紙面に垂直な方向の磁束密度が0となる、励磁用電磁石131の両磁極の中心線(図7(A)中の一点鎖線)上に渦電流検出用電磁石132を配置することとしている。これにより、渦電流検出用電磁石132に、励磁用電磁石131の励磁磁場が鎖交することなく、渦電流由来の磁気信号を精度よく測定することができる。 Further, in this embodiment, the eddy current detection electromagnet 132 is arranged so that an axis connecting the centers of both magnetic poles of the eddy current detection electromagnet 132 is located on the center line of both magnetic poles of the exciting electromagnet 131. As shown in FIG. 7(A), when an excitation electromagnet 131 is placed outside and an alternating current is applied, positive (outflow) and negative (suction) Magnetic flux is generated. Here, when the excitation magnetic field of the excitation electromagnet 131 interlinks with the eddy current detection electromagnet 132, it becomes background noise in the measurement and the measurement accuracy decreases. Furthermore, when the amount of interlinked magnetic flux increases, magnetic saturation occurs, making it impossible for the eddy current detection electromagnet 132 to detect a magnetic signal. Therefore, in the eddy current unit 13 according to the present embodiment, the center line of both magnetic poles of the excitation electromagnet 131 (in FIG. The eddy current detection electromagnet 132 is arranged on the dashed line). Thereby, the excitation magnetic field of the excitation electromagnet 131 does not interlink with the eddy current detection electromagnet 132, and the magnetic signal derived from the eddy current can be accurately measured.

本実施の形態に係る検査装置1では、送信ユニット11及び受信ユニット12を用いて損傷部の配管軸心方向の位置を特定し、特定された損傷部付近に渦電流ユニット13を配置する。そして、損傷部付近で渦電流ユニット13の位置をずらしながら電流迂回によって生じる磁場の変化を測定することにより、損傷部の正確な位置を検出する。 In the inspection device 1 according to the present embodiment, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are used to identify the position of the damaged part in the pipe axis direction, and the eddy current unit 13 is arranged near the identified damaged part. Then, by shifting the position of the eddy current unit 13 near the damaged part and measuring changes in the magnetic field caused by the current detour, the exact position of the damaged part is detected.

上述のように、渦電流ユニット13は、2つの電磁石を備える電磁石ユニットであり、送信ユニット11及び受信ユニット12と同様の構造である。 As described above, the eddy current unit 13 is an electromagnet unit including two electromagnets, and has a similar structure to the transmitting unit 11 and the receiving unit 12.

制御ユニット20は、検査装置1全体の動作を制御する。具体的には、制御ユニット20は、直流電源31、ファンクションジェネレータ32、低ノイズアンプ33、ロックインアンプ34等を介して、送信ユニット11、受信ユニット12、渦電流ユニット13に接続されており、ガイド波の送受信の制御、損傷部までの距離の演算、渦電流による損傷位置の演算等を行う。 The control unit 20 controls the operation of the inspection apparatus 1 as a whole. Specifically, the control unit 20 is connected to the transmitting unit 11, the receiving unit 12, and the eddy current unit 13 via a DC power supply 31, a function generator 32, a low noise amplifier 33, a lock-in amplifier 34, etc. It controls the transmission and reception of guided waves, calculates the distance to the damaged part, calculates the position of damage caused by eddy current, etc.

制御ユニット20は、図2の機能ブロック図に示すように、制御部21、記憶部22、表示部23、入力部24を備える。 The control unit 20 includes a control section 21, a storage section 22, a display section 23, and an input section 24, as shown in the functional block diagram of FIG.

制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等から構成されており、送信ユニット11、受信ユニット12、渦電流ユニット13等を制御する。制御部21は、制御部21のROM、記憶部22等に記憶されている各種動作プログラム及びデータをRAMに読み込んでCPUを動作させることにより、図2に示される制御部21の各機能を実現させる。これにより、制御部21は、ガイド波制御部211、距離演算部212、渦電流制御部213、損傷位置演算部214として動作する。 The control unit 21 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., and controls the transmitting unit 11, the receiving unit 12, the eddy current unit 13, etc. The control unit 21 realizes each function of the control unit 21 shown in FIG. 2 by loading various operating programs and data stored in the ROM, storage unit 22, etc. of the control unit 21 into the RAM and operating the CPU. let Thereby, the control section 21 operates as a guided wave control section 211, a distance calculation section 212, an eddy current control section 213, and a damage position calculation section 214.

ガイド波制御部211は、直流電源31を制御して、送信ユニット11の送信バイアス用電磁石111及び受信ユニット12の受信バイアス用電磁石121に、予め設定された直流電流を印加し、バイアス磁場を発生させる。また、ガイド波制御部211は、ファンクションジェネレータ32を制御して、励振用電磁石112に交流電流を印加し、配管50に磁歪効果によるガイド波を発生させる。 The guided wave control unit 211 controls the DC power supply 31 to apply a preset DC current to the transmission bias electromagnet 111 of the transmission unit 11 and the reception bias electromagnet 121 of the reception unit 12, thereby generating a bias magnetic field. let The guided wave control unit 211 also controls the function generator 32 to apply an alternating current to the excitation electromagnet 112 to generate a guided wave in the pipe 50 due to the magnetostrictive effect.

距離演算部212は、受信ユニット12のガイド波検出用電磁石122の出力電圧から、配管50の損傷部で反射されたガイド波の到達時刻を演算する。また、距離演算部212は、演算したガイド波の到達時刻、ガイド波制御部211がガイド波を発生させた時刻及び予め設定されたガイド波の伝搬速度に基づいて、送信ユニット11又は受信ユニット12から損傷部までの配管50の軸心方向(測距方向)の距離を演算する。 The distance calculating section 212 calculates the arrival time of the guided wave reflected at the damaged part of the pipe 50 from the output voltage of the guided wave detection electromagnet 122 of the receiving unit 12. Further, the distance calculation unit 212 calculates the arrival time of the guided wave from the transmitting unit 11 or the receiving unit 12 based on the calculated arrival time of the guided wave, the time when the guided wave control unit 211 generates the guided wave, and the preset propagation speed of the guided wave. The distance in the axial direction (distance measurement direction) of the pipe 50 from to the damaged part is calculated.

渦電流制御部213は、ファンクションジェネレータ32を制御して、渦電流ユニット13の励磁用電磁石131に交流電流を印加して、配管50に渦電流を発生させる。 The eddy current control unit 213 controls the function generator 32 to apply an alternating current to the excitation electromagnet 131 of the eddy current unit 13 to generate an eddy current in the pipe 50.

損傷位置演算部214は、それぞれの測定位置で渦電流ユニット13を用いて電圧変化として測定された磁気信号から損傷部の位置を演算する。 The damage position calculating section 214 calculates the position of the damaged part from the magnetic signal measured as a voltage change using the eddy current unit 13 at each measurement position.

記憶部22は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、ガイド波及び渦電流を発生させるための印加電流の設定値、受信ユニット12の受信信号に基づいて損傷部までの距離を演算するプログラム等を記憶する。 The storage unit 22 is a non-volatile memory such as a hard disk or a flash memory, and calculates the distance to the damaged part based on the set value of applied current for generating guided waves and eddy currents and the received signal of the receiving unit 12. Memorize programs, etc.

表示部23は、制御ユニット20に備えられた表示用デバイスであり、例えば液晶パネルである。表示部23は、ガイド波測定に基づいて演算された損傷部までの距離、渦電流を用いて演算された損傷部の位置等を表示する。 The display section 23 is a display device provided in the control unit 20, and is, for example, a liquid crystal panel. The display unit 23 displays the distance to the damaged part calculated based on guided wave measurement, the position of the damaged part calculated using eddy current, and the like.

入力部24は、ガイド波及び渦電流を発生させるための入力電流値等の設定パラメータ等を入力するための入力デバイスである。入力部24は、制御ユニット20に備えられたキーボード、マウス等である。 The input unit 24 is an input device for inputting setting parameters such as input current values for generating guided waves and eddy currents. The input unit 24 is a keyboard, a mouse, etc. provided in the control unit 20.

固定部材40は、送信ユニット11、受信ユニット12、渦電流ユニット13等を配管50の外周に取り付け固定する、非磁性材料で構成される部材である。固定部材40は、送信ユニット11、受信ユニット12、渦電流ユニット13の各磁極が配管50又は保護部材の外周部に対向するように固定できるものであればよく、固定部材40の形状、固定方法等は特に限定されない。 The fixing member 40 is a member made of a non-magnetic material that attaches and fixes the transmitting unit 11, receiving unit 12, eddy current unit 13, etc. to the outer periphery of the pipe 50. The fixing member 40 may be any member as long as it can be fixed so that each magnetic pole of the transmitting unit 11, receiving unit 12, and eddy current unit 13 faces the outer circumference of the piping 50 or the protection member, and the shape of the fixing member 40 and the fixing method may vary. etc. are not particularly limited.

以下、図8のフローチャートを参照しつつ、本実施の形態に係る検査処理の流れについて説明する。 The flow of the inspection process according to this embodiment will be described below with reference to the flowchart in FIG.

まず、送信ユニット11及び受信ユニット12を備える検査装置1の固定部材40を配管50に設置する(ステップS1)。固定部材40は、図示しない固定手段によって配管50に固定され、図1に示すように、配管50の周方向に略等間隔で送信ユニット11、受信ユニット12が配置される。 First, the fixing member 40 of the inspection apparatus 1 including the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 is installed in the piping 50 (step S1). The fixing member 40 is fixed to the piping 50 by a fixing means (not shown), and as shown in FIG. 1, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction of the piping 50.

制御ユニット20のガイド波制御部211は、直流電源31を制御して送信ユニット11の送信バイアス用電磁石111のコイル111bに、予め設定された大きさの電圧を印加する(ステップS2)。これにより、コイル111bに直流電流が流れ、送信バイアス用電磁石111の両磁極である脚部の間にバイアス磁場が生じる。バイアス磁場が生じている領域では、配管50の磁区の方向が揃えられる。 The guided wave control section 211 of the control unit 20 controls the DC power supply 31 to apply a voltage of a preset magnitude to the coil 111b of the transmission bias electromagnet 111 of the transmission unit 11 (step S2). As a result, a direct current flows through the coil 111b, and a bias magnetic field is generated between the legs, which are both magnetic poles, of the transmission bias electromagnet 111. In the region where the bias magnetic field is generated, the directions of the magnetic domains of the piping 50 are aligned.

また、ガイド波制御部211は、直流電源31を制御して受信ユニット12の受信バイアス用電磁石121のコイル121bに、予め設定された大きさの電圧を印加する(ステップS3)。これにより、コイル121bに直流電流が流れ、受信バイアス用電磁石121の両磁極である脚部の間にバイアス磁場が生じる。バイアス磁場が生じている領域では、配管50の磁区の方向が揃えられる。 Furthermore, the guided wave control section 211 controls the DC power supply 31 to apply a voltage of a preset magnitude to the coil 121b of the reception bias electromagnet 121 of the reception unit 12 (step S3). As a result, a direct current flows through the coil 121b, and a bias magnetic field is generated between the legs, which are both magnetic poles, of the receiving bias electromagnet 121. In the region where the bias magnetic field is generated, the directions of the magnetic domains of the piping 50 are aligned.

続いて、ガイド波制御部211は、ファンクションジェネレータ32を制御して、送信ユニット11の励振用電磁石112のコイル112bに交流電流を印加して、磁歪効果により配管50にSH波であるガイド波を発生させる(ステップS4)。 Subsequently, the guided wave control unit 211 controls the function generator 32 to apply an alternating current to the coil 112b of the excitation electromagnet 112 of the transmitting unit 11, and generates a guided wave, which is an SH wave, in the pipe 50 due to the magnetostrictive effect. (Step S4).

制御ユニット20の距離演算部212は、受信ユニット12のガイド波検出用電磁石122のコイル122bに接続された低ノイズアンプ33の出力である電圧から、ガイド波の反射波の受信時刻を導出する(ステップS5)。 The distance calculating section 212 of the control unit 20 derives the reception time of the reflected wave of the guided wave from the voltage that is the output of the low noise amplifier 33 connected to the coil 122b of the guided wave detection electromagnet 122 of the receiving unit 12 ( Step S5).

距離演算部212は、ステップS5で導出したガイド波の到達時刻と、ステップS4のガイド波の発生時刻とに基づいて、ガイド波送出から反射波の検出までの時間を算出する。また、予め実測等により取得され、記憶部22に記憶されているガイド波の伝搬速度に基づいて、送信ユニット11又は受信ユニット12から配管50の損傷部までの軸心方向の距離を算出する(ステップS6)。また、これらの距離の算出を、軸心方向に重なって配置された各送信ユニット11、受信ユニット12の組み合わせで行う。これにより、損傷部の大凡の周方向の位置が把握される。 The distance calculation unit 212 calculates the time from sending out the guided wave to detecting the reflected wave based on the arrival time of the guided wave derived in step S5 and the generation time of the guided wave in step S4. In addition, the distance in the axial direction from the transmitting unit 11 or the receiving unit 12 to the damaged part of the pipe 50 is calculated based on the propagation velocity of the guided wave that has been obtained in advance through actual measurement and stored in the storage unit 22 ( Step S6). Further, calculation of these distances is performed by a combination of the respective transmitting units 11 and receiving units 12 arranged overlapping in the axial direction. As a result, the approximate circumferential position of the damaged portion can be grasped.

続いて、ステップS6で算出された距離に基づいて、渦電流ユニット13が損傷部付近に位置するように、検査装置1の固定部材40を移動させて配管50に固定する(ステップS7)。本実施の形態に係る渦電流ユニット13は、図1に示すように、配管50の周方向に等間隔で複数配置されている。複数の渦電流ユニット13で順次測定を行うことにより、効率よく検査を行うことができる。 Next, based on the distance calculated in step S6, the fixing member 40 of the inspection device 1 is moved and fixed to the pipe 50 so that the eddy current unit 13 is located near the damaged part (step S7). As shown in FIG. 1, a plurality of eddy current units 13 according to the present embodiment are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the pipe 50. By sequentially performing measurements with a plurality of eddy current units 13, inspection can be performed efficiently.

渦電流制御部213は、各渦電流ユニット13について順次交流電流を印加して、配管50に生じる渦電流に基づく磁気信号の測定を行う(ステップS8)。本実施の形態では、渦電流に基づく磁気信号として、渦電流検出用電磁石132のコイル132bに生じる電位差を測定する。 The eddy current control unit 213 sequentially applies an alternating current to each eddy current unit 13 and measures a magnetic signal based on the eddy current generated in the pipe 50 (step S8). In this embodiment, the potential difference generated in the coil 132b of the eddy current detection electromagnet 132 is measured as a magnetic signal based on eddy current.

損傷位置演算部214は、測定値と測定位置を表す測定結果を表示部23に表示するとともに記憶部22に記憶させる(ステップS9)。各渦電流ユニット13について測定を行った後、作業者は表示部23に表示された測定結果を参照し、損傷部の位置、形状等が把握できるまで、測定を継続する(ステップS10のNO)。具体的には、作業者は測定結果を参照し、検査装置1の固定部材40を移動させて、渦電流ユニット13の軸心方向の位置を変更し、変更された位置を入力部24から入力する(ステップS11)。 The damage position calculation unit 214 displays the measurement result representing the measurement value and the measurement position on the display unit 23 and stores it in the storage unit 22 (step S9). After measuring each eddy current unit 13, the operator refers to the measurement results displayed on the display unit 23 and continues the measurement until the position, shape, etc. of the damaged part can be determined (NO in step S10). . Specifically, the operator refers to the measurement results, moves the fixing member 40 of the inspection device 1 to change the position of the eddy current unit 13 in the axial direction, and inputs the changed position from the input unit 24. (Step S11).

変更された位置で、ステップS8~S9の測定を繰り返す。具体的には、各渦電流ユニット13について、交流電流を印加し、渦電流に基づく磁気信号の測定を行う。そして、損傷位置演算部214は、ステップS11で変更された位置における測定結果と以前の測定結果とを併せて、表示部23に表示するとともに記憶部22に記憶させる。 The measurements in steps S8 to S9 are repeated at the changed position. Specifically, an alternating current is applied to each eddy current unit 13, and a magnetic signal based on the eddy current is measured. Then, the damage position calculation section 214 displays the measurement result at the position changed in step S11 and the previous measurement result together on the display section 23 and stores it in the storage section 22.

損傷部の位置、形状等を把握するための測定データの取得が完了すると、作業者は検査装置1の固定部材40を配管50から取り外し、配管検査を終了する。 When the acquisition of measurement data for understanding the position, shape, etc. of the damaged part is completed, the operator removes the fixing member 40 of the inspection device 1 from the pipe 50, and finishes the pipe inspection.

図9及び図10は、検査対象として平板を用いて、渦電流による損傷部の探索を行った場合の実験装置の構成を示す図であり、図11は測定結果の例である。本例では、図9及び図10に示すように、損傷部を模して作製したスリットの周辺の36カ所の測定位置に渦電流ユニット13を順次配置し、ファンクションジェネレータ32から正弦波電圧0.1Vpp、周波数10kHz、励磁電流値40mAppを励磁用電磁石131に入力した。励磁電流値は、1Ωの抵抗の両端電圧からオシロスコープで測定した。また、ロックインアンプ34の参照信号として、ファンクションジェネレータ32から周波数10kHzのクロック信号を印加した。 9 and 10 are diagrams showing the configuration of an experimental apparatus when searching for damaged parts due to eddy current using a flat plate as an inspection object, and FIG. 11 is an example of measurement results. In this example, as shown in FIGS. 9 and 10, eddy current units 13 are sequentially placed at 36 measurement positions around a slit made to imitate a damaged area, and a sine wave voltage of 0. 1V pp , a frequency of 10 kHz, and an excitation current value of 40 mA pp were input to the excitation electromagnet 131. The excitation current value was measured using an oscilloscope from the voltage across a 1Ω resistor. Further, as a reference signal for the lock-in amplifier 34, a clock signal with a frequency of 10 kHz was applied from the function generator 32.

また、渦電流に基づく磁気信号を表す測定値として、ロックインアンプ34の出力電圧を用いた。より具体的には、ロックインアンプ34のX(実部の電圧[mV])、Y(虚部の電圧[mV])で表示された値から、以下の式に基づいて電圧、位相差を算出した。
Further, the output voltage of the lock-in amplifier 34 was used as a measurement value representing a magnetic signal based on eddy current. More specifically, from the values displayed by X (real part voltage [mV]) and Y (imaginary part voltage [mV]) of the lock-in amplifier 34, the voltage and phase difference are calculated based on the following formula. Calculated.

図11の測定電圧の大きさを表すコンターマップに示すように、損傷部を模したスリット部の位置を囲むように四重極パターンが観測されており、渦電流ユニット13を用いて損傷位置が特定できていることがわかる。 As shown in the contour map showing the magnitude of the measured voltage in FIG. It can be seen that it has been identified.

以上、説明したように、本発明の検査装置及び検査方法によれば、バイアス磁場が印加された検査対象の領域を、バイアス磁場と直交する方向に、磁歪効果により励振してガイド波を発生させる。また、損傷部で反射し、バイアス磁場が印加された領域を通過するガイド波を、印加されたバイアス磁場と直交するように配置された電磁石で検出する。したがって、ガイド波の発生、検出時のS/N比を高め、検査対象が保護部材、コーティング等を有する場合であっても、精度よく磁性材料の検査対象の検査を行うことができる。 As described above, according to the inspection apparatus and inspection method of the present invention, a region to be inspected to which a bias magnetic field is applied is excited by the magnetostrictive effect in a direction perpendicular to the bias magnetic field to generate guided waves. . Furthermore, a guided wave that is reflected at the damaged area and passes through the area to which the bias magnetic field is applied is detected by an electromagnet placed perpendicular to the applied bias magnetic field. Therefore, the S/N ratio at the time of generation and detection of guided waves is increased, and even when the test object has a protective member, coating, etc., it is possible to accurately test the test object made of magnetic material.

また、本実施の形態に係る検査装置1では、送信ユニット11及び受信ユニット12のバイアス磁場の方向を測距方向とし、送信ユニット11の励振方向及び受信ユニット12のガイド波検出用電磁石122の両磁極を結ぶ方向を測距方向と直交する方向としている。これにより、他のモードのガイド波と分離し易く、周波数による伝搬速度の変化が小さいT(0,1)モードのガイド波を高いS/N比で効率よく発生、検出することができるので、検査精度が向上する。 Furthermore, in the inspection device 1 according to the present embodiment, the direction of the bias magnetic fields of the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 is set as the ranging direction, and both the excitation direction of the transmitting unit 11 and the guided wave detection electromagnet 122 of the receiving unit 12 are set as the ranging direction. The direction in which the magnetic poles are connected is perpendicular to the ranging direction. This makes it possible to efficiently generate and detect T(0,1) mode guided waves, which are easy to separate from other modes of guided waves and whose propagation speed changes little with frequency, with a high S/N ratio. Inspection accuracy improves.

また、本実施の形態に係る検査装置1では、送信ユニット11又は受信ユニット12から損傷部までの距離を算出し、算出された距離に基づいて損傷部付近に渦電流ユニット13を配置して、損傷部の詳細な位置を特定するための測定を行うこととしている。渦電流ユニット13は、渦電流を発生させる励磁用電磁石131の磁極を結ぶ方向と、渦電流によって生じる磁界を検出する渦電流検出用電磁石132の磁極を結ぶ方向とが直交するように構成されている。これにより、簡素な構成で精度よく、渦電流に基づく磁気信号を検出し、損傷部の位置を特定することができる。 Furthermore, in the inspection device 1 according to the present embodiment, the distance from the transmitting unit 11 or the receiving unit 12 to the damaged part is calculated, and the eddy current unit 13 is arranged near the damaged part based on the calculated distance. Measurements will be taken to pinpoint the detailed location of the damaged area. The eddy current unit 13 is configured such that the direction in which the magnetic poles of the excitation electromagnet 131 that generates eddy currents are connected is orthogonal to the direction in which the magnetic poles of the eddy current detection electromagnet 132 that detects the magnetic field generated by the eddy current are connected. There is. Thereby, a magnetic signal based on eddy current can be detected with high accuracy with a simple configuration, and the position of the damaged part can be specified.

上述の実施の形態では、磁性材料の配管を検査対象とした検査装置1について説明したが、検査対象は配管に限られない。例えば、磁性材料の検査対象として断熱塗装等のコーティングが施されたタンク、高速道路の鋼床版等に用いられる板材、コンテナ等を検査する場合であっても、本発明に係る検査装置、検査方法を用いることができる。この場合、検査対象の長手方向を測距方向として送信ユニット11、受信ユニット12を配置して、損傷部までの距離を算出し、算出された距離に基づいて損傷部付近に渦電流ユニット13を配置して、損傷部の詳細な位置を検出することにより、効率よく検査を行うことができる。 In the above-described embodiment, the inspection apparatus 1 was described that inspected piping made of magnetic material, but the inspection subject is not limited to piping. For example, even when inspecting tanks coated with heat insulating paint or other coatings for magnetic materials, plates used for highway steel decks, containers, etc., the inspection apparatus according to the present invention can be used for inspection. A method can be used. In this case, the transmitting unit 11 and the receiving unit 12 are arranged with the longitudinal direction of the inspection object as the ranging direction, the distance to the damaged part is calculated, and the eddy current unit 13 is placed near the damaged part based on the calculated distance. By positioning and detecting the detailed position of the damaged part, inspection can be carried out efficiently.

また、本実施の形態に係る検査装置1では、送信ユニット11、受信ユニット12、渦電流ユニット13を同様の構造を有する、2つの電磁石を備える電磁石ユニットとしている。これにより、部品交換等の装置のメンテナンス性を高めることができる。 Further, in the inspection device 1 according to the present embodiment, the transmitting unit 11, the receiving unit 12, and the eddy current unit 13 are electromagnet units having the same structure and including two electromagnets. Thereby, maintenance of the device such as parts replacement can be improved.

本実施の形態では、渦電流ユニット13を送信ユニット11、受信ユニット12と別に設けることとしたがこれに限られない。例えば、受信ユニット12と渦電流ユニット13とを共用することとしてもよい。これにより、検査装置1の構造を簡素化し、製造コストを低減させることができる。この場合、送信ユニット11又は受信ユニット12と、直流電源31、ファンクションジェネレータ32、低ノイズアンプ33又はロックインアンプ34との間にスイッチを設け、接続先を切り替えることにより、送信バイアス用電磁石111又は受信バイアス用電磁石121を励磁用電磁石131として、励振用電磁石112又はガイド波検出用電磁石122を渦電流検出用電磁石132として動作させることとすればよい。 In this embodiment, the eddy current unit 13 is provided separately from the transmitting unit 11 and the receiving unit 12, but the present invention is not limited to this. For example, the receiving unit 12 and the eddy current unit 13 may be used in common. Thereby, the structure of the inspection device 1 can be simplified and manufacturing costs can be reduced. In this case, a switch is provided between the transmitting unit 11 or the receiving unit 12 and the DC power supply 31, the function generator 32, the low noise amplifier 33, or the lock-in amplifier 34, and by switching the connection destination, the transmitting bias electromagnet 111 or The reception bias electromagnet 121 may be operated as the excitation electromagnet 131, and the excitation electromagnet 112 or the guided wave detection electromagnet 122 may be operated as the eddy current detection electromagnet 132.

本実施の形態では、送信ユニット11、受信ユニット12及び渦電流ユニット13の各電磁石はフェライトコアを有することとしたが、これに限られない。例えば、検査対象の磁歪効果が小さく、より強い磁場を印加したい場合には、各電磁石のコアの材料をパーマロイ、パーメンジュール等のより大きな飽和磁束密度を有する磁性体とすればよい。 In this embodiment, each electromagnet of the transmitting unit 11, the receiving unit 12, and the eddy current unit 13 has a ferrite core, but the present invention is not limited to this. For example, if the magnetostriction effect of the object to be inspected is small and a stronger magnetic field is desired to be applied, the material of the core of each electromagnet may be a magnetic material having a higher saturation magnetic flux density, such as permalloy or permendur.

本実施の形態に係る検査装置1では、作業者が配管50に検査装置1の固定部材40を取り付け、移動させながら、配管検査を行うこととしたがこれに限られない。例えば、固定部材40に配管50の軸心方向の移動機構を備えることとしてもよい。これにより、ガイド波送受信による測定と渦電流による測定との切り替え、損傷部付近における渦電流による測定を効率よく行うことができる。 In the inspection apparatus 1 according to the present embodiment, the operator attaches the fixing member 40 of the inspection apparatus 1 to the pipe 50 and performs the pipe inspection while moving it, but the invention is not limited to this. For example, the fixing member 40 may be provided with a mechanism for moving the pipe 50 in the axial direction. Thereby, it is possible to efficiently switch between measurement using guided wave transmission and reception and measurement using eddy current, and measurement using eddy current near the damaged part.

本実施の形態に係る渦電流ユニット13は、渦電流検出用電磁石132の両磁極の間を結ぶ方向が配管50の軸心方向となるように、配置することとしたが、これに限られない。例えば、図7(A)において、配管50の軸心方向(紙面左右方向)にスリット状の損傷部があり、渦電流検出用電磁石132の両磁極の間を結ぶ方向が直交するように渦電流ユニット13を配置した場合、渦電流は、検出用電磁石近傍で図7(A)の上下方向に流れる。この場合、渦電流の方向に直交する損傷は電流の流れを乱すので検出されやすくなる。一方、図7(A)において、スリット状の損傷部が上下方向である場合、渦電流の乱れは小さくなる。したがって、渦電流ユニット13による損傷位置測定においては、渦電流ユニット13を所定の角度で配置して検査を行った後、渦電流ユニット13を90°回転させて検査することが好ましい。これにより、配管50の損傷の見逃しの可能性を低減することができる。 Although the eddy current unit 13 according to the present embodiment is arranged so that the direction connecting both magnetic poles of the eddy current detection electromagnet 132 is the axial direction of the piping 50, the present invention is not limited to this. . For example, in FIG. 7A, there is a slit-shaped damaged part in the axial direction of the piping 50 (in the left-right direction in the paper), and the eddy current is When the unit 13 is arranged, the eddy current flows in the vertical direction in FIG. 7(A) near the detection electromagnet. In this case, damage perpendicular to the direction of the eddy current will disrupt the current flow and will be easier to detect. On the other hand, in FIG. 7A, when the slit-shaped damaged portion is in the vertical direction, the disturbance of the eddy current becomes small. Therefore, in measuring the damage position using the eddy current unit 13, it is preferable to arrange the eddy current unit 13 at a predetermined angle and perform the inspection, and then rotate the eddy current unit 13 by 90 degrees and perform the inspection. Thereby, the possibility of overlooking damage to the piping 50 can be reduced.

また、本実施の形態に係る検査装置1は、受信ユニット12の出力及び渦電流ユニット13の出力を、アンプを介して制御ユニット20で検出することとしたが、これに限られない。例えば、ガイド波検出用電磁石122及び渦電流検出用電磁石132の近傍に配置した磁気センサに信号を伝達して、測定を行うこととしてもよい。この場合、磁気センサは、検出する磁気信号の強度に応じて選択することとすればよい。具体的には、検出する磁気信号の強度が1×10-9T(=1nT)以下のオーダーとなる場合には、磁気センサとして、微小な磁界変化を検出可能なSQUID(superconducting quantum interference device)、フラックスゲート等の高感度磁気センサを用いることとすればよい。これにより、精度よく配管検査を行うことが可能となる。 Furthermore, although the inspection device 1 according to the present embodiment detects the output of the receiving unit 12 and the output of the eddy current unit 13 by the control unit 20 via the amplifier, the present invention is not limited to this. For example, the measurement may be performed by transmitting a signal to a magnetic sensor placed near the guided wave detection electromagnet 122 and the eddy current detection electromagnet 132. In this case, the magnetic sensor may be selected depending on the strength of the magnetic signal to be detected. Specifically, when the intensity of the magnetic signal to be detected is on the order of 1×10 −9 T (=1 nT) or less, SQUID (superconducting quantum interference device), which can detect minute changes in magnetic field, is used as a magnetic sensor. , a high-sensitivity magnetic sensor such as a flux gate may be used. This makes it possible to perform piping inspections with high accuracy.

1 検査装置、11 送信ユニット、111 送信バイアス用電磁石、112 励振用電磁石、111a,112a コア、111b,112b コイル、12 受信ユニット、121 受信バイアス用電磁石、122 ガイド波検出用電磁石、121a,122a コア、121b,122b コイル、13 渦電流ユニット、131 励磁用電磁石、132 渦電流検出用電磁石、131a,132a コア、131b,132b コイル、20 制御ユニット、21 制御部、211 ガイド波制御部、212 距離演算部、213 渦電流制御部、214 損傷位置演算部、22 記憶部、23 表示部、24 入力部、31 直流電源、32 ファンクションジェネレータ、33 低ノイズアンプ、34 ロックインアンプ、40 固定部材、50 配管 1 inspection device, 11 transmission unit, 111 electromagnet for transmission bias, 112 electromagnet for excitation, 111a, 112a core, 111b, 112b coil, 12 reception unit, 121 electromagnet for reception bias, 122 electromagnet for guided wave detection, 121a, 122a core , 121b, 122b coil, 13 eddy current unit, 131 exciting electromagnet, 132 eddy current detection electromagnet, 131a, 132a core, 131b, 132b coil, 20 control unit, 21 control section, 211 guided wave control section, 212 distance calculation part, 213 eddy current control part, 214 damage position calculation part, 22 storage part, 23 display part, 24 input part, 31 DC power supply, 32 function generator, 33 low noise amplifier, 34 lock-in amplifier, 40 fixing member, 50 piping

Claims (12)

磁性体の検査対象にガイド波を発生させる送信ユニットと、
前記送信ユニットから送信され、前記検査対象の損傷部で反射された前記ガイド波を受信する受信ユニットと、を備え、
前記送信ユニットは、
コイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせる送信バイアス用電磁石と、
コイルに交流電流を印加して前記検査対象に対向する両磁極間の磁束を変化させ、前記送信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された前記検査対象の領域に、磁歪効果により前記ガイド波を発生させる励振用電磁石と、を有し、
前記送信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記励振用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されており、
前記受信ユニットは、
コイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせる受信バイアス用電磁石と、
両磁極が前記検査対象に対向し、前記受信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された領域を通過する前記ガイド波によって生じる誘導電流を検出するガイド波検出用電磁石と、を有し、
前記受信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されている、
ことを特徴とする検査装置。
A transmitting unit that generates guided waves on a magnetic object to be inspected;
a receiving unit that receives the guided wave transmitted from the transmitting unit and reflected by the damaged part of the inspection target,
The transmitting unit is
a transmission bias electromagnet that generates a bias magnetic field between two magnetic poles facing the inspection target by applying a direct current to a coil;
Applying an alternating current to the coil to change the magnetic flux between the two magnetic poles facing the test object, and generate the guided wave by the magnetostrictive effect in the region of the test object to which a bias magnetic field is applied by the transmission bias electromagnet. an excitation electromagnet,
arranged so that a direction connecting both magnetic poles of the transmission bias electromagnet and a direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet are perpendicular to each other,
The receiving unit includes:
a receiving bias electromagnet that generates a bias magnetic field between both magnetic poles facing the inspection target by applying a direct current to a coil;
a guided wave detection electromagnet with both magnetic poles facing the inspection target and detecting an induced current generated by the guided wave passing through a region to which a bias magnetic field is applied by the reception bias electromagnet;
arranged so that a direction connecting both magnetic poles of the receiving bias electromagnet and a direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet are perpendicular to each other;
An inspection device characterized by:
前記送信ユニットは、
前記送信バイアス用電磁石によるバイアス磁場の方向が、前記送信ユニット又は前記受信ユニットから前記損傷部までの距離を測定する測距方向であり、
前記励振用電磁石による励振方向が、前記測距方向と直交する方向となるように配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
The transmitting unit is
The direction of the bias magnetic field by the transmission bias electromagnet is a distance measurement direction for measuring the distance from the transmission unit or the reception unit to the damaged part,
arranged so that the excitation direction by the excitation electromagnet is perpendicular to the distance measurement direction;
The inspection device according to claim 1, characterized in that:
前記受信ユニットは、
前記受信バイアス用電磁石によるバイアス磁場の方向が、前記測距方向であり、
前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向が前記測距方向と直交する方向となるように配置される、
ことを特徴とする請求項2に記載の検査装置。
The receiving unit includes:
The direction of the bias magnetic field by the reception bias electromagnet is the distance measurement direction,
arranged so that the direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet is perpendicular to the ranging direction;
The inspection device according to claim 2, characterized in that:
前記検査対象は配管であり、
前記測距方向は前記配管の軸心方向であり、
前記測距方向と直交する方向は前記配管の周方向である、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の検査装置。
The inspection target is piping,
The distance measurement direction is an axial direction of the piping,
A direction perpendicular to the ranging direction is a circumferential direction of the piping,
The inspection device according to claim 2 or 3, characterized in that:
前記検査対象の前記測距方向と直交する方向に配置される複数の前記送信ユニット及び複数の前記受信ユニットを備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の検査装置。
comprising a plurality of the transmitting units and a plurality of the receiving units arranged in a direction orthogonal to the ranging direction of the inspection target;
The inspection device according to claim 3, characterized in that:
前記送信バイアス用電磁石及び前記励振用電磁石のコアは略U字形状であり、
前記励振用電磁石は、前記送信バイアス用電磁石のコアの脚部である両磁極の間に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
The cores of the transmission bias electromagnet and the excitation electromagnet are approximately U-shaped;
The excitation electromagnet is arranged between two magnetic poles that are legs of the core of the transmission bias electromagnet.
The inspection device according to claim 1, characterized in that:
前記受信バイアス用電磁石及び前記ガイド波検出用電磁石のコアは略U字形状であり、
前記ガイド波検出用電磁石は、前記受信バイアス用電磁石のコアの脚部である両磁極の間に配置される、
ことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
The cores of the reception bias electromagnet and the guided wave detection electromagnet are approximately U-shaped;
The guided wave detection electromagnet is disposed between both magnetic poles that are the legs of the core of the reception bias electromagnet.
The inspection device according to claim 1, characterized in that:
前記検査対象に渦電流を発生させ、前記渦電流の前記損傷部の迂回によって生じる磁界の変化を検出する渦電流ユニットを備え、
前記渦電流ユニットは、
コイルに交流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極周辺の前記検査対象に前記渦電流を生じさせる励磁用電磁石と、
前記渦電流によって生じる磁界を検出する渦電流検出用電磁石と、を有し、
前記励磁用電磁石の両磁極を結ぶ方向と、前記渦電流検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向とが直交するように配置されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の検査装置。
an eddy current unit that generates an eddy current in the inspection target and detects a change in the magnetic field caused by the eddy current bypassing the damaged part,
The eddy current unit is
an excitation electromagnet that generates the eddy current in the test object around both magnetic poles facing the test object by applying an alternating current to a coil;
an eddy current detection electromagnet that detects a magnetic field generated by the eddy current,
arranged so that a direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet and a direction connecting both magnetic poles of the eddy current detection electromagnet are orthogonal;
The inspection device according to claim 1, characterized in that:
前記検査対象は配管であり、
前記励磁用電磁石の両磁極を結ぶ方向は前記配管の軸心方向であり、
前記ガイド波検出用電磁石の両磁極を結ぶ方向は前記配管の周方向である、
ことを特徴とする請求項8に記載の検査装置。
The inspection target is piping,
A direction connecting both magnetic poles of the excitation electromagnet is an axial direction of the piping,
A direction connecting both magnetic poles of the guided wave detection electromagnet is a circumferential direction of the piping,
The inspection device according to claim 8, characterized in that:
前記渦電流ユニットは、
前記送信ユニット又は前記受信ユニットを兼ねる、
ことを特徴とする請求項8に記載の検査装置。
The eddy current unit is
serving as the transmitting unit or the receiving unit;
The inspection device according to claim 8, characterized in that:
前記渦電流検出用電磁石で検出される磁界の強度を測定する磁気センサを備える、
ことを特徴とする請求項8に記載の検査装置。
comprising a magnetic sensor that measures the strength of the magnetic field detected by the eddy current detection electromagnet;
The inspection device according to claim 8, characterized in that:
送信バイアス用電磁石のコイルに直流電流を印加することにより、磁性体の検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせ、
両磁極を結ぶ方向が前記送信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と直交するように配置される励振用電磁石のコイルに、交流電流を印加して、前記検査対象に対向する両磁極間の磁束を変化させ、前記送信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された前記検査対象の領域に、磁歪効果によりガイド波を発生させ、
受信バイアス用電磁石のコイルに直流電流を印加することにより、前記検査対象に対向する両磁極間にバイアス磁場を生じさせ、
前記検査対象に対向する両磁極を結ぶ方向が前記受信バイアス用電磁石の両磁極を結ぶ方向と直交するように配置されるガイド波検出用電磁石で、前記検査対象の損傷部で反射され、前記受信バイアス用電磁石でバイアス磁場が印加された領域を通過する前記ガイド波によって生じる誘導電流を検出する、
ことを特徴とする検査方法。
By applying a direct current to the coil of the transmission bias electromagnet, a bias magnetic field is generated between the two magnetic poles facing the magnetic object to be inspected.
An alternating current is applied to the coil of the excitation electromagnet, which is arranged so that the direction connecting both magnetic poles is perpendicular to the direction connecting both magnetic poles of the transmission bias electromagnet, and magnetic flux between the two magnetic poles facing the inspection target is generated. and generating a guided wave by a magnetostrictive effect in the region to be inspected to which a bias magnetic field is applied by the transmission bias electromagnet,
By applying a direct current to the coil of the receiving bias electromagnet, a bias magnetic field is generated between the two magnetic poles facing the inspection target,
A guided wave detection electromagnet is arranged such that a direction connecting both magnetic poles facing the inspection target is orthogonal to a direction connecting both magnetic poles of the receiving bias electromagnet, and the guided wave detection electromagnet is reflected at the damaged part of the inspection target and the receiving bias detecting an induced current generated by the guided wave passing through a region to which a bias magnetic field is applied by a bias electromagnet;
An inspection method characterized by:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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