JPH01254857A - 渦流探傷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非破壊検査装置の中の渦流探傷器に係り、特に
試験周波数の自動選定に好適な渦流探傷器に関する。

〔従来の技術〕

渦流探傷器は今まで一般に非磁性体の傑出に用いられて
いるが、近年、探傷が困難とされていた強磁性体の渦流
探傷試験に、リモートフィールド式渦流探傷法による渦
流探傷器を用いることが提案されている。この強磁性体
のリモートフィールド弐過流探傷法による渦流探傷器は
、例えば、（社）日本非破壊検査協会第３分科会資料Ｎ
ｏ３８７６ＦリモートフイールドＥＴの検出性に関する
実験的検討」図５、及び同資料８０３８７７　ｒリモー
トフィールド渦電流法によるガス導管検査システムの開
発」図４に記載のように、試験コイルと、この試験コイ
ルを励起する発振器と、試験コイルからの出力信号を増
幅する増幅器と、発振器の出力の位相を推移させて制御
信号を作る移相器と、制御信号に同期させて増幅器の出
力信号を検波する同期検波器と、検波した信号を表示す
る表示器とを有し、試験周波数は発振器の周波数を段階
的に変化させ、この中で最も欠陥検出性の良い周波数を
実験的に求め決定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の渦流探傷器は、試験周波数の選定に際して、
周波数を段階的に変化させて欠陥検出感度の良い周波数
を実験的に求めて決定していたため、周波数選定作業が
大変であり、かつ精度の良い周波数選定が困難であると
いう問題があった。

特に、強磁性体の渦流探傷法は後述する第３図に示すよ
うに、コイルの巻数が多ければ多い程、欠陥検出感度が
良くなり、かつコイル巻数により最も欠陥検出感度の良
い周波数も変化する。このため、コイル巻数が種々変化
すれば、その都度試験周波数の選定を実験的に行う必要
がある。

本発明の目的は、コイルの巻数が種々変化してら轟も欠
陥検出感度の良い試験周波数を自動的に選定することの
できる渦流探傷器を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、リモートフィールド式渦流探傷法による渦
流探傷器の場合は、試験コイルの共振周波数を自動的に
求める手段を設けることによって達成される。

試験コイルの共振周波数を自動的に求める手段は、好ま
しくは、発振器に複数の周波数を選定させ、それぞれの
周波数に対応する増幅器の出力信号の大小を判断して共
振周波数を決定する自動同調器とすることができる。

また同手段は、試験コイルのインピーダンスをａ１定す
る手段と、この測定されたインピーダンスから共振周波
数を演算する手段とから構成することもできる。

（また上記目的は、非磁性体の渦流探傷器においては、
試験片の基準となる欠陥に対する増幅器の出力信号を入
力し、その出力信号が最大となる周波数を自動的に求め
る自動周波数調整器を設けることによって達成される。

〔作用〕

リモートフィールド式渦流探傷法による渦流探傷器にお
いては、上記手段は、試験コイルの共振現象を利用して
、試験コイルの共振周波数を自動的に求める。共振現象
とは、あるインピーダンスを持った回路に交流を流した
場合、特定の周波数において振動電流が流れ、出力電圧
が大きくなる現象を言う、このため、この共振周波数を
自動的に求め、試験周波数とすることにより、コイルの
出力電圧は増大し、欠陥検出感度が向上する。

非磁性体の渦流探傷器においては、自動周波数調整器は
、共振現象は利用していないが、試験片の基準となる欠
陥に対する増幅器の出力信号が最大となる周波数を自動
的に求め、その最大周波数を試験周波数とすることによ
り、欠陥検出感度が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の好適実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明をリモートフィールド式渦流探傷法によ
る渦流探傷器に適用した場合の実施例を示す、リモート
フィールド式渦流探満法による渦流探傷器は、試験コイ
ルを構成するトランスミツタコイル１及びレシーバコイ
ル２．１〜ランスミツタコイル１に交流を送る発振器３
、レシーバコイル２からの出力電圧を増幅する増幅器４
、発振器３からの制御信号の移相を任意に推移させて出
力する移相器５、移相器５からの制御信号により増幅器
４からの出力信号を検波する同期検波器６、同１１１１
検波器６からの検波信号を表示する表示器７より成り、
本実施例の渦流探傷器は、これに、増幅器４の出力信号
を入力し発振器３に指令信号を出力する、共振周波数を
自動的に求める自動同調器８を設置したものである。

自動同調Ｒ８の内容を説明する前に、第２図を参照して
強磁性体の渦流探出法であるリモートフーイルド式渦流
探１法の原理を説明する。リモートフィールド用探６５
試験コイルは、トランスミツタコイル１とレシーバコイ
ル２により構成されている。トランスミツタコイル１の
直接磁界１３によって発生した渦電流１４は導体１７中
を遠くまで流れ、直接磁界１３の影響を受けない領域、
すなわちリモートフィールド領域１５に達する。このリ
モートフィールド領域１５にレシーバコイル２を設置す
ることにより、渦電流１４で発生した誘導磁界１６をレ
シーバコイル２で検出する。仮に、欠陥１２があった場
合、渦電流１４は変化し、誘導磁界１６も変化する。こ
の変化を測定することにより欠陥１２が検出できる。

この欠陥検出に影響を及ぼす要因の１つにレシーバコイ
ル２の巻数がある。コイル巻数が変化すればコイルのイ
ンピーダンスも変化する。このコイル巻数は、被検査体
の寸法、形状等に応じて最適のものが選択される。

第３図にレシーバコイル２の巻数を変化させた時の欠陥
振幅レベルの周波数特性を示す。

コイル巻数６２０７（Ｔは巻数を表わす）の場合、その
特性１８は一種の共振現象を示しており、周波数３００
Ｈｚ付近で最も欠陥検出感度が良い。

また、コイル巻数が３８０Ｔ、２５０Ｔの場合、特性１
９及び２０は２０ＯＨ２位が最も欠陥検出感度が良い。

このように、レシーバコイル２のインピーダンスによっ
て最も欠陥検出感度の良い周波数、すなわち共振周波数
は変化する。

通常コイルのインピーダンスは第４図に示すような等価
回路に置き換えられるが、コイル巻数により、リアクタ
ンス２１、抵抗２２、コイル巻線間のキャパシタンス２
３は変化する。また、コイルと測定器を結ぶケーブルの
キャパシタンス２４も考慮しなければならない。

上述した自動同調器８は、このようなコイル構成の共振
周波数を自動的に求めるものであり、概略的に言えば、
発振器３に複数の周波数を選定させ、それぞれの周波数
に対応する増幅器４の出力信号の大小を判断して共振周
波数を決定するように構成されている。

ここで、自動同調器８の動作の詳細を第５図に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。

まず、発振器３に任意の周波数ｆ１を選定するよう指示
する（ステップ２５）０周波数ｆ１におけるレシーバコ
イル２の出力電圧Ｖｆ１は増幅器３を通じ自動同調器８
に入り記憶される（ステップ２６）。

次に、発振器３に周波数ｆ２を選定するよう指示する。

ただし、ｆｌ　＜ｆ２とする（ステップ゛２７）０周波
数で２におけるレシーバコイル２の出力電圧Ｖｆ２は同
様に増幅器３を通じ自動同調器８に入り記憶される（ス
テップ２８）、ここで、ＶｆｌとＶｆ２を比較する（ス
テップ２９）。もしＶｆ２　＜Ｖｆｌであれば共振周波
数はｆｌに決定される（ステップ３０）、Ｖｆ２　＞Ｖ
ｆｌ　であれば発振器に周波数で３を選定するよう指示
する。

ただし、ｆ２　＜ｆ３である（ステップ３１）９周波数
ｆ３におけるレシーバコイル２の出力電圧Ｖｆ３は同様
に増幅器３を通じ自動同調器８に入り記憶される（ステ
ップ３２）、ここで再度Ｖｆ２とＶｆ３を比較する（ス
テップ３３）、もしＶｆ３＜Ｖｆ２であれば共振周波数
はｆ２に決定される（ステップ３４）　、Ｖｆ３　＞Ｖ
ｆ２　でｊ’＋れ！ｆ以下同様にして断続的に周波数を
上げて行き、ＶｆｎとＶ　ｆ　ｎ＋１を比較しくステッ
プ３５）、Ｖｆｎ＋１＜Ｆｆｎになった時、共振周波数
はｆｎに決定される（ステップ３６）。

ここで、周波数の初期設定値ｆ１は１１−Ｉ　Ｚとする
が、ある程度試験周波数が推定可能であればそれに近い
値に変更しても良い、また、周波数の断続的変化の割合
はＩＨ２とするが、周波数の選定精度により変更しても
良い。

このように本実施例では、自動同調器８により、試験コ
イル２の巻数が種々変化しても最も欠陥検出感度の良い
最適の試験周波数を自動的に選定することができる。

第６図に本発明の他の実施例を示す０図中第１図に示す
部材と同等の部材には同じ符号を付している。この実施
例は試験コイルの共振周波数を自動的に求める手段とし
て自動同調器８の代わりに、インピーダンス測定器４０
及び演算器４１を用いた例である。

即ち、インピーダンス測定器４０は公知の手法によりレ
シーバコイル２のインピーダンスを測定し、演算器４１
は、インピーダンス測定器４０で求めたインピーダンス
をもとに、 ｆＯ＝１／２πＦτπ の計算を行い、共振周波数ｆＯを演算する。ここで演算
された結果は発振器３に指示され、発振器３は自動的に
共振周波数ｆＯに設定される。

この結果を発振器３に戻し、発振′８３は自動的に共振
周波数ｆＯに選定される。

以上は強磁性体のリモートフィールド式渦流傑出器の実
施例であるが、これを現在市販されている非磁性体の渦
流探傷器にも応用可能である。第７図はこのような実施
例を示し、図中第１図に示す部材と同等の部材には同じ
符号を付している。

この実施例による渦流傑出器は、ブリッジ回路４２に接
続された試験コイル４３、発Ｍ器３、増幅器４、移相１
１！ｉ５、同期検波器６、表示器７より構成される非磁
性体の渦流探傷器に、増幅器４の出力信号を入力し、発
振器３に指令信号を出力する自動周波数調整器４４を追
加したものである。

非磁性体の渦流探傷法は、強磁性体のリモートフィール
ド式渦流探傷法とは異なり、第１図に示したとトランス
ミツタコイル１とレシーバコイル２を分けることなく、
第７図に示すように、試験コイル４３の中で、渦電流の
発生、検出を兼ねるもので、ブリッジ回路４２と組み合
わせて使用する場合が多い、ブリッジ回路４２は、試験
片の健全部に試験コイル４３が作用するとき、ブリッジ
回路４２内の可変抵抗を調整して出力信号が現れないよ
うに調整するものである。

この探傷器を用いて試験周波数を選定する場合、導体内
に発生する渦電流の表皮効果を考慮しなければならない
２表皮効果とは、周波数が低ければ低いほど、渦電流が
導体内部にまで浸透する現象を言う０通常、試験周波数
の選定は、表皮効果を導体の厚さ分と仮定し、まず計算
により周波数を求め、この周波数と前後何点かで試験片
の欠陥からの出力電圧を測定し、その中で一番高い出力
電圧の周波数を試験周波数としている場合が多い。

この渦流傑出器に第７図に示した自動周波数調整器４４
を追加することにより、今まで実験的に求めていた試験
周波数を自動的に求めることができる。

自動周波数調整器４４の動作原理は第５図に示した自動
同調器８と基本的に同じであり、異なるところは、自動
同調器８の場合、入力電圧をコイルの共振による電圧と
しているのに対し、自動周波数調整器４４は、試験片の
基準となる欠陥からの出力電圧としていることである。

本実施例においても、試験周波数を自動的に求め、欠陥
の検出感度が最も好い周波数を提供することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、最も欠陥検出感度の良い周波数が自動
的に選定可１ｍであり、欠陥検出性か向上する効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をリモートフィールド式渦流傑出器に適
用した実施例を示す概略図であり、第２図はリモートフ
ィールド式探傷法の動作原理を示す図であり、第３図は
レシーバコイルの巻数を変化させたときの欠陥検出レベ
ルを示す周波数特性図であり、第４図は試験コイルの等
価回路図であり、第５図は第１図に示した渦流傑出器の
自動同調器の動作内容を示すフローチャートであり、第
６図は本発明の池の実施例による渦流探傷器の概略図で
あり、第７図は本発明を非磁性本の渦流探傷器に適用し
た実施例を示す概略図である。 符号の説明 １・・・トランスミツタコイル（試験コイル）２・・・
レシーバコイル（試験コイル）３・・・発振器　　　　
　　４・・・増幅器５・・・移相器　　　　　　６・・
・同期検波器７・・・表示器　　　　　　８・・・自動
同調器（手段）４０・・・インピーダンス測定器 ４Ｊ・・・演算器　　　　　４２・・・ブリッジ回路・
１３・・・試験コイル　　　４４・・・自動周波数調整
器出願人　　株式会社　日立製作所 同　　　日立エンジニアリング株式会社代理人　　弁理
士　春　日　　譲 第１図 ４４・・・目勤處１むｊ調整器 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）試験コイルと、この試験コイルを励起する発振器
   と、試験コイルからの出力信号を増幅する増幅器と、発
   振器の出力の位相を推移させて制御信号を作る移相器と
   、制御信号に同期させて増幅器の出力信号を検波する同
   期検波器と、検波した信号を表示する表示器とを有する
   渦流探傷器において、 試験コイルの共振周波数を自動的に求める手段を設けた
   ことを特徴とする渦流探傷器。
2. （２）試験コイルの共振周波数を自動的に求める手段が
   、発振器に複数の周波数を選定させ、それぞれの周波数
   に対応する増幅器の出力信号の大小を判断して共振周波
   数を決定する自動同調器であることを特徴とする請求項
   １記載の渦流探傷器。
3. （３）試験コイルの共振周波数を自動的に求める手段が
   、試験コイルのインピーダンスを測定する手段と、この
   測定されたインピーダンスから共振周波数を演算する手
   段とからなることを特徴とする請求項１記載の渦流探傷
   器。
4. （４）試験コイルと、試験コイルの出力信号を調子する
   ブリッジ回路と、試験コイルを励起する発振器と、試験
   コイルからの出力信号を増幅する増幅器と、発振器の出
   力の位相を推移させて制御信号を作る移相器と、制御信
   号に同期させて増幅器の出力信号を検波する同期検波器
   と、検波した信号を表示する表示器とを有する渦流探傷
   器において、 試験片の基準となる欠陥に対する増幅器の出力信号を入
   力し、その出力信号が最大となる周波数を自動的に求め
   る自動周波数調整器を設けたことを特徴とする渦流探傷
   器。