JPH01272959A

JPH01272959A - パルス渦電流による物体制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH01272959A
Application number: JP1043399A
Authority: JP
Inventors: Francois Champonnois; フランソワ　シャンポノワ; Bernard David; ベルナール　デイビッド; Francis Joffre; フランシス　ジョフル
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1989-10-31
Also published as: FR2627862A1; FR2627862B1; EP0335757B1; DE68901570D1; EP0335757A1; US4954778A

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）本発明はパルス渦電流制御方法及びその装置に関する。

これら方法及び装置を応用したものは、金属部品、特に
厚くて強磁性を持つか、或はその何れかの金属部品の非
破壊試験、検査若しくは管理に適用される。

（従来の技術）渦電流制御または検査装置は通常特定の周波数の正弦波
励起信号を使用する。このような装置は米国特許３，２
２９，１９８号「金属試料の多重パラメータ変数測定用
渦電流非破壊試験装置Ｊ　（１９６６年１月１１日特許
、Ｈ，Ｌ、　ＬＩＢＢＹ）に開示されている。

フランス特許２．３２４．００３号「多周波励起により
あるパラメータを除去した渦電流非破壊検査方法及び装
置」に開示されている、ある改良した装置では、異なる
周波数を持つ数種類の正弦波信号を使用している。

ある多周波電流の変形例では、周期Ｔの約数である周期
を持つＮ個の方形波信号を重畳することによって幅Ｔ／
Ｎの方形波パルスの反復列と反復周期Ｔとを得、この重
畳によりプローブを励起している。多周波装置の場合の
ように、反復周期の約数である周期の成分を検出するた
めに、Ｎ個の方形波信号を使って反１’ｊ！測定信号を
解析する。

正弦波信号の代わりに方形波信号を使用すると信号のデ
ジタル処理は容易になる。この場合は、ウオルシュ変換
として知られる種々の線形変換によって複数のサンプル
を組合せることができる。これらの複雑な変換の結果は
表示され、解釈される。この方法はリビイらの米国特許
第４、０８４．１３６号に記述されている。

しかし周期的信号を使用することが望ましいとは限らな
い。被検査部品が厚く、強磁性を持つ場合がそうである
。このような場合は、高い透磁率のため表皮効果が著し
く、部品の深い部分にはアクセスできない。そこで、パ
ルス信号を優先的に使用する。これによって強磁性材料
を飽和できる瞬間的大パワーが得られ、透磁率は非常に
減少し、電流の浸透度は向上する。

このような方法は米国特許第３．２２９．１９７号に開
示されており、ここでは長、類２種類のパルスを使用し
ている。プローブから長いパルスと短いパルスとが交互
に供給されてこの２種類のパルスが交替する。被検査部
品に不良個所がないときは測定信号はゼロであるが、何
らかの欠陥或は不良個所があると、信号のバランスが崩
れて、欠陥或は不良個所があることが明らかになる。

パルス渦電流を使用する、本発明に最も近い非破壊検査
方法は、Ｇ、ウイッテイ及びＨ，Ｍ。

トーマス（Ｇ、Ｗｉｔｔｙ　ａｎｄ　Ｈ，Ｍ、Ｔｈｏｍ
ａｓ）の「デジタル信号解析とパルス渦電流試験装置の
設計」なる論文（書籍「材料及び構造の渦電流の特性」
、ＡＳＴＭＳＴＰ　７２２　、ジョージ・バーンバウム
及びジョージ°フリー（Ｇｅｏｒｇｅ　Ｂｉｒｎｂａｕ
ｍ　＆　Ｇｅｏｒｇｅ　Ｆｒｅｅ）編、アメリカ材料試
験協会列、３８７〜３９７頁）及びその参考文献に記載
されている。

第１図はこの原理によって作動する、従来技術による装
置の構成を示す。この装置は、例えばＩ　ＭＨｚで作動
する安定発振器１０と、電流パルスを供給するパルス発
生器１２とを具備し、この電流パルスの持続時間は回路
のインダクタンスと容量とによって決まり、およそ５〜
７５μｓである。電流の強さは約１０アンペアでよい。

プローブは励起コイル１４と測定コイル１６とを具備す
る。プローブは図示しない手段を使って被検査部品１７
に沿って移動する。コイル１６の端子の電圧は増幅器２
０が接続された低雑音前置増幅器１８に印加される。

図の実施例では、この装置はまた４つのチャンネル３０
／１．３０／２．３０／３．３０／４をも具備している
。これらチャンネルの機能は、測定信号をサンプルホー
ルドする。最終的に４つのチャンネルから供給される電
圧をそれぞれ０１．０２．　Ｕ３．　Ｕ４とする。

第２図は上記装置の動作を示す。カーブ（ａ）は回路１
０から送られるパルスＴ、（ｂ）はパルス発生器１２か
ら送られてプローブの励起コイルに印加されるパルス■
、（ｃ）は、プローブ測定コイル１６の端子に集まる信
号Ｕｍの経路、（ｄ）はサンプリングのタイムラグｔ１
及び第１チヤンネル３０／ｌの保持時間ｔＨ１（ｅ）は
サンプリングのタイムラグｔ３及び第３チヤンネル３０
／３の保持時間ｔＨ１（ｆ）は、時間ｔ１でサンプリン
グされた測定信号のサンプル値の開方、即ちＵｍ（ｔ２
）の大きさと符号とを表わす、チャンネル３０／ｌから
供給される電圧旧、（ｇ）は、時間ｔ３でサンプリング
された測定信号のサンプリング値の開方、即ち１ｍ（ｔ
３）の大きさと符号とを表わす、チャンネル３０／３か
ら供給される電圧Ｕ３を示す。

信号Ｕ１、Ｕ３を、サンプリングされたカーブを滑らか
にする低域フィルタを通すことによって、信号Ｕ１、Ｕ
３の連続性が得られる。

プローブを被検査部品に沿って移動すると、サンプルホ
ールドチャンネルから供給される各電圧は、部品の品質
の関数として変化する。この変化によって品質を管理す
ることができる。

このことを第３図に示す。第３図では、４つのチャンネ
ルから供給される電圧０１．　Ｕ２．０３．０４の変化
にそれぞれ対応する４つのカーブ（ａ）　、　（ｂ）　
、　（ｃ）　。

（ｄ）を示す。これらの電圧は、発振器パルスＴからカ
ウントした４つの遅れｔｌ、　ｔ２．　ｔ３．　ｔ４で
定義される４つの異なったサンプリング時間に対応する
。第３図で、これらの遅れはそれぞれ３０．４０゜５０
、６０μｓである。

第３図（ｅ）は、表面からそれぞれ０．５．１．１．２
．２゜３、３．４．５ｍｍの深さにそれぞれ５個の欠陥
Ｄ１〜Ｄ５があると仮定した部品１７に対向するプロー
ブ１４−１６を示す。

プローブが欠陥の上を通過すると、サンプリングされる
電圧は上昇し始め、最大値をとり減少してゼロになり、
符号が変わって最小値をとった後再び上昇し、最後には
消失する。

（従来技術の問題点）これらの従来技術の装置は、いくつか満足すべき点もあ
るが、まだまだ欠点がある。まず第一に、この第３図の
各カーブのようなカーブ（或は第２図（ｃ）のようなカ
ーブ）を調べることは極めて難しく、操作者がこれらの
部品の欠陥について正確な情報を得ることは困難である
。飽和強磁性部品の場合は渦流の理論は極めて複雑なの
で（非線形現象のため）、この理論の助けを期待するの
は無理である。

第二に、従来技術の装置では、溶接部品、溶接部、接合
板材、或は被検査部品の形状、寸法または構造に固有の
あらゆる変形部の近くに表われる、ある数種類の信号（
暗騒音、遷移等）を全くなくすことは不可能である。こ
れらの信号は不良個所または欠陥の存在を明らかにする
ものではなくて、実際には、かえって真の欠陥を明らか
にする低い方の振幅の信号を隠してしまう。

第三に、これらの装置は、作動がパルス型で、速い変化
を伴う測定では補正を行なうのが難しいというバランス
取りの問題で困っている。正弦波電流による制御の場合
は、プローブのアンバランスを補償するために、励起信
号の周波数を持った補正信号を発生させて、この励起信
号の位相と振幅を調整することは可能である。しかしパ
ルス動作で補正すべき信号が広い範囲に亘っているので
、このようなやり方は適当でない。プローブのアンバラ
ンスは周波数毎に異なり、補正された信号を正弦波信号
に変えることはできない。

（発明の目的と概要）本発明はこれらの欠点を解消することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明はサンプリングした
信号の解析を容易にする方法を提供することを第１の目
的とする。本発明は、それぞれ短いサンプリング遅れ、
多少長いサンプリング遅れでサンプルホールドされた第
１、第２の振幅にそれぞれ等しい第１の座標、第２の座
標をそれぞれ第１の軸、第２の軸上に持つ点の表示面に
表示が行なわれることを特徴とする方法を提供する。こ
の点はプローブに対向する部品の状態についての情報を
持っている。

故に、本発明ではただ１つのパルスしか必要としない。

しかし、前記の米国特許４，０８４．１３６号にあるよ
うに、情報を得るには方形波の反復列が必要である。そ
の上、これら全てのパルスの波形と持続時間とは反復列
から必然的に導かれる（例えば、もしＴを反復周期とす
ると、時間はＴ／８となる）。本発明では、本質的に単
一パルスが形成され、その波形と持続時間とは所定のも
のである。

勿論、部品の広大な領域を管理または検査するのが問題
ならば、プローブ或は部品を移動させ、パルスを繰り返
し出すなどの方法がある。しかし、出力される種々のパ
ルス間の時間間隔は決して励起パルスの波形と持続時間
とには影響を及ぼさない。

励起パルスの変位と繰り返しの場合、プローブが１つの
欠陥の上を通過すると表示点は動いて、その表示点の画
（カーブを表示面上で追従することが出来る。このカー
ブの振幅と位相とは、被検査領域に亘る部品の欠陥の情
報を与える。

このような方法で、差動プローブが被検査部品に沿って
動き、欠陥の上を通過すると、表示された点は、後に明
らかにする理由で、数字の８を画（。これの形状の解析
は非常に簡単である。

この形状は、前記の正弦波電流の方法で得られるカーブ
とある相似性を持っている。しかし、この全く形の上で
の相似性が得られる２つのやり方の間には重要な違いが
あることは注意しなければならない。正弦波電流法にお
いては、測定電圧はインピーダンス面上に表わされる。

この目的のため、プローブのインピーダンスの抵抗分（
即ち、励起電圧と同じ位相を持つ測定電圧部分）は１軸
上にプロットされ、インピーダンスの無効分（即ち、励
起電圧に対し直角位相の測定電圧部分）は垂直軸上にプ
ロットされる。本発明ではインピーダンス面或は抵抗分
または無効分の問題はない。

特別な電気的な重要性はないが、結果を利用するという
点からは意外な特性を持つ面の問題である。これらの特
性は、２つのサンプリング動作の１つが測定パルスのス
タート時に行なわれ、他の１つがその終わりに行なわれ
ることによるものである（即ち、サンプリングの遅わけ
長、短２つある）。

或は、正弦波渦電流法の場合の様に、ベクトル端の軌跡
を追随する前に、軸のシステムの回転が生じて、サンプ
リングされた２つの信号が持っていない特性、特に１軸
上の「暗騒音」の射出、を持った新しい成分を生じさせ
ることができるようになる。その上、ある特別な場合に
は、非直交座標軸を使うことにより、２つの直交軸によ
る表現で得られるよりももつと重要な信号特性を明らか
にすることができる。

この発明的な方法の有利な変形例によると、数対の振幅
をサンプルホールドするために、数対の瞬間に測定パル
スをサンプリングし、サンプルホールドしたこれら数対
の振幅はそれぞれ同数の面に表示されて、同数のカーブ
を得る。

この複数の面内の処理によって、異なる各面上の異なっ
たレスポンスを比較することにより解釈の正当性を実証
することができる。異なった面に基づく解釈の間には相
関がなければならない。もしなければ、仮定の誤りが検
出される（例えば、解釈法では１回に１つの欠陥しか見
られないと仮定しているのに、複数の欠陥が存在するこ
となど）。その上、この複数の面内の処理によって、望
ましくないパラメータの存在に関する前述の欠点を避け
ることができる。この目的のために、本発明はまた、第
１の対の振幅に相当する第１のカーブの振幅及び位相の
双方或はその一方を修正すること、及び第２の対の振幅
に相当する第２のカーブの振幅及び位相の双方またはそ
の一方を修正し、望ましくないパラメータに対応する領
域内の、位相、振幅が同じ２本のカーブを得ることの双
方またはその一方と、第２の対を修正した振幅から第１
の対を修正した振幅を減算することから成る、望ましく
ないパラメータの除去処理法を提供して、望ましくない
パラメータのない、新しい成分と新しい１本のカーブを
得る。

本発明のもう１つの目的は、前に定義したように、バラ
ンスをとる作用も行なう方法を提供することにある。こ
の目的のために、欠陥がないとみなされる領域に対向し
て位置するプローブから供給される測定パルスを一度だ
け記録し、このバルスは基準パルスとなって、プローブ
が被検査領域に対向するときに得られる測定パルスと同
期して取り出され、取り出された基準パルスは測定パル
スから減算される。

好ましくは、基準パルスはＡ／Ｄ変換によりデジタル的
に記録されてメモリ内に読み込まれ、基準パルスはメモ
リから読み出されてＤ／Ａ変換されることによって取り
出される。

本発明の更にもう１つの目的は、前に定義したように、
サンプリングされたサンプルを補償する方法を提供する
ことである。この目的のために、プローブが欠陥がない
と考えられる領域に対向するときに得られ補償振幅とな
る、サンプルホールドされた振幅を一度だけ記録し、被
検査領域と対向するプローブから得られる測定信号から
、記録した補償振幅を減算する。

本発明の更にもう１つの目的は、前記の方法を実施する
パルス渦電流制御装置を提供することにある。

最も一般的な構成のこの装置は、短いサンプリング遅れ
でサンプルホールドされた第１の振幅に等しい第１の座
標を平面の第１軸上に持ち、やや長いサンプリング遅れ
サンプルホールドされた第２の振幅に等しい第２の座標
を同じ平面の第２軸上に持つ点を同平面上に表示する手
段を具備する。

好ましくは、プローブと部品とは互いに相対的に変位し
、パルス発生器は周期的に励起パルスを繰り返し射出し
、これによって表示面上の点の位置変化を示すカーブを
得る。

また好ましくは、表示手段は陰極線オシロスコープから
構成され、そのスクリーンは第１水平軸と第２垂直軸と
を有する表示面となる。

本発明の実施例で、装置は望ましくないパラメータを除
く手段及び、またはプローブのバランス手段及び、また
は補償手段を具備する。

（実施例）以下に非限定的実施例と、既に説明した第１〜３図に続
く添付の図面を参照しながら、本発明を更に詳しく説明
する。第４図は本発明の原理、第５図はプローブが不良
個所または欠陥の上を通過するとき、本発明によって得
られるカーブ、第６図は、３個所の欠陥がそれぞれ異な
る深さに存在する場合に従来技術で得られる２つの信号
の波形、第７図は、本発明によって得られる、第６図の
場合に相当するカーブの形状、第８図は、望ましくない
パラメータを除去するため、２つの異なった表示面で得
られる結果を組み合わせる原理、第９図はこの組合せを
行なうための手段の１例、第１０図は被検査部品に欠陥
がない場合プローブから供給される信号の波形、第１１
図は信号のバランス手段、第１２図はサンプリングされ
た電圧を補償する手段、第１３図は二重サンプルホール
ド回路をそれぞれ示す。

以下の説明においては、プローブは固定した部品に対し
て移動すると仮定する。しかしこれは、プローブが固定
され、被検査部品が移動するのと全く同じであることは
自明である。この点は発明の範囲を限定するものではな
い。

第４図に本発明における信号の表示と利用との原理を示
す。２つのチャンネル３０／ｌ、　３０／２の入力端子
はプローブの測定コイル１６に接続され、出力端子は測
定信号のサンプリングに対応する信号を出力する。サン
プリングの瞬間または時間は短いタイムラグ即ち遅れ及
び長いタイムラグ即ち遅れで定義される（既に説明した
第２図では、これらタイムラグは、短い方はｔｌ、長い
方はｔ３とした）。長い、短いの概念は非常に相対的で
あって、電流パルスの波形と検出しようとする欠陥の深
さによって決まる。このように−船釣なルールを決めて
おかないと、「短い」は第１０図に示す信号の第１の交
番波形（ａｌｔｅｒｎａｔｉｏｎ）に対応し、「長い」
は次の交番波形に対応するということにもなりかねない
。

電圧Ｕｌ、Ｕ２はそれぞれ２本の軸ＯＸＩ、ＯＸ２で決
まる面Ｐ上に示され、信号［１，Ｕ２はそれぞれ軸ＯＸ
Ｉ。

ＯＸ２上にプロットされる。

これで、点Ｍは定義され、軸ＯＸＩ　、　ＯＸＺ上の座
標値はそれぞれ量［１，Ｕ２であって、成分がＯＵＩ、
ＯＵ２であるベクトルＯＭということになる。

実際に平面Ｐはレコーダの面、オシロスコープのスクリ
ーンである。後者、即ちオシロスコープのスクリーンの
場合を第５図に示す。ここでＥはスクリーンである。陰
極線管ＴＲＣは水平偏向板に接続する端子Ｈで電圧肌な
、垂直偏向板に接続する端子■で電圧Ｕ２を受ける。

被検査部品に沿ってプローブが移動すると、もし部品に
不良個所がなくて、点Ｍが面上に静止していると、電圧
［１，Ｕ２は一定のままである。プローブが不良領域を
スイープすると、点Ｍ　（Ｕ１、Ｕ２）はスクリーンＥ
上を移動し、もし使用するプローブ或はセンサが異なっ
た性質であると、点Ｍは殆ど対称的な槽内部を持った数
字の８をスクリーンにプロットする。この数字の８につ
いて振幅Ａ、位相φを定義することができる。振幅は数
字８の「サイズ」を、位相は水平軸に対する方位を変化
させる。

数字の８が得られる理由は、従来の正弦波励起法の場合
のように使われる成分が抵抗分及び無効分とは関係がな
いという事実にかんがみ、第６．７図により次のように
説明できる。

第６図で、プローブ１．４−１６は表面に近い欠陥Ｄ１
、やや深い欠陥Ｄ２、深い欠陥Ｄ３の３つの欠陥を持っ
た部品１７に沿って移動する。

プローブが移動すると、短い遅れでサンプリングされた
サンプルを表わす電圧Ｕ１は（ｂ）の波形、長い遅れで
サンプリングされたサンプルを表わす電圧Ｕ２は（ｃ）
の波形を示す。これらのカーブは、第２図に示したよう
に、従来技術によるものである。しかし、本発明による
表示面では、得られるカーブは、異なる位相、振幅を持
つ３つの槽内部Ｌｌ、Ｌ２．Ｌ３を示す。１つの槽内部
Ｌ１は水平軸上にあって欠陥Ｄ）に対応する。この欠陥
Ｄｌは表面に非常に近いので、Ｄｌは特に電流パルスの
スタートをより多く乱し、その電流パルスの端は僅かし
か乱さない。故に「水平」成分Ｌｌｌは他より大きく、
「垂直」成分はＵ２は弱いままである。槽内部Ｌ１は結
局弱い位相を表わす。

深い欠陥Ｄ３の場合は逆になる。この場合は、パルスの
端が乱され、パルスのスタートは僅かしか影響を受けな
い。故に、他より大きいのは垂直成分Ｕ２である。槽内
部Ｌ３は９０°に近い位相を持つ。

欠陥Ｄ２の場合はその中間である。電流パルスのスター
トと終りはこの欠陥Ｄ２で乱され、成分［１１゜Ｕ２は
同じ程度の大きさであり、槽内部Ｌ２は４５°に近い位
相で傾斜する。

このように、本発明では、欠陥の深さの情報は即座に読
み取り、得られる数字の位相を観察する必要があるだけ
である。槽内部の振幅はまた、欠陥の大きさを非常に明
瞭に示す。

得られる結果が読み取りやすいという利点の外に、本発
明は更にもう１つの利点がある。本発明において、表示
されるカーブの形状は、正弦波渦電流による管理または
検査の場合に得られるカーブの形状と全く同じであるこ
とが判っている。であるから、この検査の場合の望まし
くないバラメークの除去方法が利用できる。この方法は
フランス特許２，３２４，００３号に開示されている。

これを第８図のブロック図に示す。ここで、２つのサン
プルホールド回路３０／１．３０／２からそれぞれ供給
される信号Ｕｌ、［２を利用するための面Ｐ１−２と、
２つのサンプルホールド回路３０／３．３０／４からそ
れぞれ供給される信号０３．　Ｕ４を利用するための面
Ｐ３−４とがある。面ＰＬ−２，Ｐ３−４に示される量
は振幅及び位相が組み合わされて、面Ｐ１−２−３−４
上に新しく表示される。この面上で、新しい量Ｕ’ｌ、
Ｕ’２が得られ、これらには望ましくないパラメータは
全くない。

第９図は電圧Ｕｌ、Ｕ２，０３．［４に上記のような処
理を行なう手段を示す。０１，０２はそれぞれ計測手段
Ｐ１、Ｐ２　　（実際は調節可能な減衰器）を使って係
数ｋｌ、に２により測定する。電圧ｋｉｌｌ、に２Ｕ２
は、相回転Ｑｌ、２（実際は量の形で）と全く同等な動
作によりローテータＲｏｔｌによって次のように変換さ
れる。ｋｌＵ１ｃｏｓφ１．２＋に２Ｕ２ｓｉｎ　φｌ
、　２及びｋｌＵｌｃｏｓφ＋ｋｌＵ１ｃｏｓφ もう１対の電圧Ｕ３、Ｕ４についても同じ処理を計測手
段Ｐ３．　Ｐ４とローテータＲｏｔ２を使って行なう。

修正された成分は、２つの差動加算器Ｓｌ、Ｓ２で１対
ずつ減算される。最終段ローテータＲｏｔ３は、必要な
らば最終的に得られた数字をその面内で回転できるよう
にする。

勿論、ある場合には、測定係数は等しい値を取るように
も、またある回転は避けるようにもすることができる。

このようにして、１つのカーブの振幅を変え（位相は変
えずに）、他のカーブの位相を変える（振幅は変えずに
）か、或は他のカーブは変えずに、１つのカーブのみ変
える（振幅、位相を）ことができる。

これまでに述べた処理の利点の外にも、本発明は、更に
測定信号のバランスと補償に関する構成によるその他の
利点がある。前述したように、パルス電流装置をバラン
スするのが難しいのは、信号の範囲の大きさによるもの
である。

例えば、第１０図は欠陥のない領域に対向するプローブ
から供給される信号の波形を示す。このような信号はオ
シロスコープのスクリーンで観察することができる。被
検査部品に欠陥がない場合、このような信号を与えるの
は、絶対測定プローブか、或は、殆どの場合そうだが、
バランスが十分でない構成の差動プローブである。

有利なことには、本発明による装置はバランス手段を具
備している。その１実施例を第１１図に示す。欠陥のな
い領域に対向するプローブから供給される測定信号を受
けることができる記憶手段ＭＥＭ及び、１つが記憶手段
に接続されている負入力端子３５、他が被検査領域に対
向するプローブに接続される正入力端子３６の２つの入
力端子を有する加算器３４とがあり、加算器３４は低域
フィルタ３８を介して可変利得増幅器３９に接続される
。

第１１図の実施例で、記憶手段ＭＥＭは、プローブとバ
ランス信号を受ける制御入力端子４２とに接続される信
号入力端子４１と出力端子４３とを持つサンプルホール
ド回路４０と、サンプルホールド回路出力４３に接続す
るＡ／Ｄ変換器４４と、Ａ／Ｄ変換器４４に接続するデ
ータ入力端子４７と、データ出力端子４８と、アドレス
入力端子４９とを備えたメモリ４６と、メモリ４６のア
ドレス入力端子４９に接続するデジタル出力端子を備え
たカウンタ５０と、メモリ４６のデータ出力端子に接続
するＤ／Ａ変換器５４と、サンプルホールド回路４０及
びカウンタ５０を制御するクロック５６と、クロック５
６とカウンタ５０の間に介装され、加算器３４の負入力
端子が受けた読み出し信号を、加算器３４の正入力端子
３６が受けた測定信号と同期させる回路５７とを具備す
る。カウントは、メモリ４６中にある全波形のスイープ
が終わったとき、カウンタ５０の制御信号ＸＸによりス
タートし、一方停止とリセットはカウンタの出力信号Ｙ
Ｙによって行なわれる。

クロック５６は、例えば１０ＭＨｚで作動する。バラン
ス制御は増幅器５９の入力端子に接続するコネクション
５８によって行なわれる。増幅器５９のもう１つの入力
端子は回路５７により同期するクロックパルスを受け、
増幅器５９の出力はサンプルホールド回路４０の制御入
力端子４２に入力する。

メモリ４６はＲＡＭ型で、容量は１キロバイトまでとれ
る。この場合、カウンタの最大容量は１０００である。

サンプルホールド回路４０は速く、サンプリング時間は
約５０ｎｓである。変換器４４の処理速度もまた速い（
２０〜３０ｎｓ）。

測定カーブに完全なバランスが必要でないときは、特別
な１点即ちサンプリング点、或は数点で測定信号を補正
すれば十分である。この場合は、第１１図の手段は複雑
すぎるので、第１２図のようにこの手段を使用すればよ
い。

第１２図は、各サンプルホールドチャンネル３゜（３０
／１，３０／２）に前置される補償回路６ｏを示す。回
路６０は、正負２つの入力端子（６３，６４）を備えた
加算器６２と、加算器６２の負入力端子６４に接続され
、ある電圧を記憶する手段ＭＥＭとを具備する。このあ
る電圧とは、プローブが不良のない領域に対向している
とき、チャンネル３ｏの出力電圧がゼロになるような電
圧である。

図示した変形例によると、記憶手段ＭＥＭは、チャンネ
ル３０の出力端子に接続する符号検出器７゜と、バラン
ス制御信号ＡＡによって作動するクロック７２と、カウ
ントアツプ入力端子７５と、カウントダウン入力端子７
６と、データ出力端子７７とを備えた可逆カウンタ７４
と、クロック７２に接続する人力端子７９と、それぞれ
カウンタ７４の入力端子７５．７６に接続する２つの出
力端子８１．８２と、符号検出器７０に接続する制御入
力端子８３とを有するスイッチ７８と、カウンタ７４の
データ出力端子７７に接続する入力端子と、コンパレー
タ６２の負入力端子６４に接続する出力端子８８を持っ
たＤ／Ａ変換器８６とを具備する。

この装置は非飽和リミッタ９０、増幅器９２を付は加え
れば完成する。リミッタ９０は増幅器９２に正確な動作
をさせるため、信号の偏位を制限する。

この回路は、制御信号ＡＡにより生ずるバランスモード
の間、次のように動作する。チャンネルの出力信号がゼ
ロでないときは、可逆カウンタの内容には増減がある。

加算器の負入力端子６４に印加される補正信号は同じ向
きに修正され、これは出力電圧をゼロにする効果がある
。この状態になると、チャンネル３０のサンプリング時
間の間にこのチャンネル３０からイ共糸合されるサンプ
ルはゼロである。プローブは欠陥のない領域に対向して
いるとみなされるので、この状態は補償された装置に相
当する。

制御信号ＡＡがなくなると、カウンタ７４の内容はすべ
ての次の測定のために保持される。かくして、チャンネ
ル３０に供給される信号は欠陥の影響をプローブの右に
正確に反射する。

第１２図の装置はそれぞれ処理チャンネルを備える必要
がある。各タイムラグはそれぞれ異なる電圧となって補
償される。そのような補償回路は経済的で、装置の出力
のＳ／Ｎ仕を向上させる。何故ならば、チャンネル３０
でサンプルホールド動作を行なう前に、加算器６２に供
給される信号の連続成分を除くことによって増幅器９２
で増幅が行なわれるからである。しかし、信号導関数は
出力端子３７の場合のように全くなくなることはないか
ら、この改良は、カーブの全体のバランスをとることが
必要な変形例の場合のように効果は大きくない。

パルス渦電流非破壊試験法においては、測定信号を表わ
すカーブの正確な諸点だけが重要である。これらの諸点
は、完全なカーブを修正したものを観察することによっ
て指摘できる。

理論によって、第１０図に示すような振幅−時間信号を
表わすカーブは、プローブ、部品間の距離が変化する場
合はある固定点を通るということが立証されており、こ
れらの固定点を採用することは重要なことである。

第１図におけるチャンネル３０／ｌのようなサンプリン
グステージは、結局電流パルスの出力の後の正確な遅れ
に対する値をサンプリングする。固定点を調べた結果、
この遅れを準連続的に調整することが必要となり、アナ
ログ遅延回路システムが必要となった。これは非常に高
い安定度を必要とするので、これがこの方法のデリケー
トな所以である。パルス計数による数値的な遅れは、回
路が非常に複雑になってその動作がアナログ制御信号を
乱すかもしれないほどの速度をクロックに要求するであ
ろう。サンプルホールド回路は非常に正確に制御に応答
し、また結果として非常に速くなければならない。

更にまた、記憶した値をこのサンプルホールド回路の速
度に比べて十分に長い時間保持するというように測定を
繰り返す。しかしこの特性には遅いサンプリングが必要
であろう。本発明では、第１３図の二重ザンブリングシ
ステムによってこの困難を除いている。

サアンプルホールドチャンネル３０７１等は、サンプリ
ング動作は迅速に（５０ｎｓ以下）行なうことができる
が、ある制限された時間しかサンプルを保持できない第
１サンプルホールド回路９０と、この回路９０に接続さ
れ、一定の遅れで回路９０から供給される信号を遅い速
度ではサンプリングを繰り返すことができるが、このサ
ンプリングした信号を励起パルスの周期に対応する長い
時間保持できる第２サンプルホールド回路９２とをそれ
ぞれ具備する。この周期は、反復周波数が１００　Ｈｚ
に下がった場合、１０ｍｓでよい。

パルス発生器１０からのサンプリング制御パルスＢＢは
回路１０２に入力し、この回路１０２はアナログ制御信
号１００に比例して制御パルスＢＢを遅延させ、制御パ
ルスを出力端子１０３からサンプルホールト回路９０に
供給し、出力端子１０３から出力されるパルスに比べて
一定値だけ遅れたパルスを出力端子１０４からサンプル
ホールド回路９２に送る。

このようにして、段階的にサンプリングされたカーブ即
ち平均導関数がゼロの場合のノイズのないカーブが得ら
れる。もし適当ならば、低域フィルタ９３を入れると、
擾乱段階になってしまう過渡状態を滑らかにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一部断面図を含む、従来のパルス渦電流制御
装置のブロック図、第２図及び第３図は、一部断面図を
含む、第１図の従来の装置の動作を示す波形図、第４図
は本発明の原理を示す説明図、第５図は本発明に係るパ
ルス渦電流制御方法により得られるオシロスコープのス
クリーン上のカーブの説明図、第６図は従来のパルス渦
電流制御方法で得られるパルス信号の波形図、第７図は
本発明に係るパルス渦電流制御方法によって得られる、
第６図の場合に相当する波形図、第８図は本発明に係る
、望ましくないパラメータを除去する方法の原理を示す
ブロック図、第９図は第８図の原理を実施するための手
段を説明するブロック図、第１０図は本発明に係るプロ
ーブから供給される信号の波形図、第１１図は本発明に
係る信号バランス手段を示すブロック図、第１２図は本
発明に係る電圧補償手段を示すブロック図、第１３図は
本発明に係る二重サンプルホールド回路を示すブロック
図である。１０．１２−−−−パルス発生器、１４−１６−−−−プローブ、　１４−−−一励起コイ
ル、ＩＥＩ−−−一測定コイル、　１７−−−−被検査
部品、１８．２０，３９．５９−−−一増幅器、３０．
３０／１〜３０／４−−−−ザンブルホールドチャンネ
ル、３８．９３−−−一低域フィルタ、３４．６２−−−一加算器、４０、９０．９２−−−−サンプルホールド回路、４４
−−−−　Ａ／Ｄ変換器、４６−−−−メモリ、５０．
７４−−−一カウンタ、５４．８６−−−−Ｄ／Ａ変換器、５６．７２−−−−クロック、　５７−−−−同期回路
、５ｇ−一一一コネクション、６０−−−一補償回路、
７０−−−一符号検出器、　７８−−−−スイッチ、９
０−−−一非飽和リミッタ、Ｅ−一一一スクリーン、　　Ｌ１〜Ｌ３−−−一楕内部
、ＭＥＭ　−−−一記憶手段、Ｐ１〜Ｐ４−−−一計測手段、Ｒｏｔｌ　〜Ｒｏｔ３−−一−ＣＩ−テーク、ＳＬ、Ｓ
２−−−一減算器、　　ＴＲＣ−−−一陰極線管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特定の波形と持続時間とを持つ少なくとも１つの
励起パルスが、部品の近くに位置するプローブに供給さ
れ、採取され、サンプリングされて、対応する測定パル
スのサンプルの振幅が保持される、パルス渦電流による
部品制御方法において、測定パルスの第１のサンプルは、この測定パルスのスタ
ートから短時間遅れる第１の瞬間にサンプリングされて
、このサンプルの振幅が保持され、測定パルスの第２のサンプルは、この測定パルスのスタ
ートからやや長い時間遅れる第２の瞬間にサンプリング
され、このサンプルが保持され、平面の第１軸上に、保持された第１サンプルに等しい第
１座標と、平面の第２軸上に、保持された第２サンプル
に等しい第２座標とを持つ点が平面表示手段上に表示さ
れ、この点の位置が部品の状態を表わすことを特徴とす
るパルス渦流による部品制御方法。
（２）プローブと部品とは相対的に変位し、励起パルス
が繰り返し出力され、対応する前記の点はパルス毎に表
示されて、得られる全ての点はカーブ（線または外郭線
）を生成し、このカーブの周期と位相とは変位領域に沿
った部品の像を与えることを特徴とする請求項（１）項
記載の方法。
（３）数対の振幅をサンプルホールドするために、長、
短の遅れを持つ数対の瞬間に各測定パルスをサンプリン
グする工程を具備し、これらのサンプルホールドされた
数対の振幅のそれぞれは１つの点で表わされ、同数の点
と同数のカーブとを得ることを特徴とする請求項（１）
項及び（２）項のいずれかに記載の方法。
（４）第１の対の振幅に相当する第１のカーブの振幅及
び位相の双方、或はその一方を修正すること及び第２の
対の振幅に相当する第２のカーブの振幅及び位相の双方
、或はその一方を修正することの双方、或はその一方か
ら成り、望ましくないパラメータを除去し、その望まし
くないパラメータに対応する領域内の、位相と振幅とが
全く等しい２本のカーブを得る工程を具備し、第１の対
の振幅を修正した振幅を第２の対の振幅を修正した振幅
から減算して、前記望ましくないパラメータがない新し
い１本のカーブを得ることを特徴とする請求項（３）項
記載の方法。
（５）プローブが欠陥がないと考えられる領域に対向す
るときプローブから供給される測定パルスが一度だけ記
録されて同測定パルスは基準パルスを構成し、この基準
パルスは、プローブが被検査領域に対向するときに得ら
れる測定パルスと同期して読み出され、読み出された基
準パルスが測定パルスから減算されるバランス動作によ
って得られるバランス済みパルスに対して、サンプルホールド動作が行なわれることを特徴とす
る請求項（１）項記載の方法。
（６）基準パルスがアナログ−デジタル変換の後メモリ
に読み込まれることによって基準パルスのデジタル登録
が行なわれ、前記メモリから読み出して、デジタル−ア
ナログ変換をすることによって基準パルスが取り出され
ることを特徴とする請求項（５）項記載の方法。
（７）プローブが欠陥がないと考えられる領域に対向す
るときサンプルホールドされた振幅を一度だけ記録する
ことによって得られる補償された測定信号に対して、サ
ンプルホールドされた振幅の変形を測定する動作が行な
われ、前記振幅は補償信号を構成し、この補償信号をプ
ローブが被検査領域に対向するとき得られる測定信号か
ら減算することを特徴とする請求項（１）項記載の方法
。
（８）補償信号記録動作はデジタル的に行なわれ、この
動作は、プローブが欠陥がないと考えられる領域に対向するとき
、測定信号をサンプリングすることと、得られるサンプルの符号を検出することと、カウンタの
クロックパルスのカウントダウン及びカウントアップを
前記符号の関数として制御することと、カウント結果をアナログ変換することと、変換されたアナログ信号を測定信号から減算することと
、減算後に得られる信号がゼロになったとき、カウントア
ップ及びカウントダウンを止めることより成り、得られ
たカウントの最終結果が、記録された補償信号のデジタ
ル値を構成することを特徴とする請求項（７）項記載の
方法。
（９）被検査部品（１７）に対向して置かれたプローブ
（１４、１６）と、プローブ（１４、１６）に印加される少なくとも１つの
、特定の波形と持続時間とを持ったパルスを出力するこ
とができる発生器（１２）と、プローブ（１６）に接続
され、プローブから供給される測定パルスのスタートか
らカウントされるタイムラグによって決まる種々異なっ
た瞬間に測定パルスをサンプルホールドすることができ
る、少なくとも２つのサンプルホールドチャンネル（３
０／１、３０／２）と、第１の軸（ＯＸ１）上の第１の座標として、短いサンプ
リング遅れ（ｔ１）で得られる、サンプルホールドされ
た振幅の１つ（Ｕ１）と、第２軸の（ＯＸ２）上の第２
の座標として、長いサンプリング遅れ（ｔ２）で得られ
る、サンプルホールドされた第２の振幅（Ｕ２）とを持
つ点を表示する手段とを具備する請求項（１）項記載の
方法を行なう渦電流制御装置。
（１０）更に、プローブと部品とを相対的に変位させる
手段を具備し、前記発生器（１２）は変位速度によって
決まる反復周期を持つ反復パルス列を出力し、表示され
た点は表示面上にカーブを画き、このカーブの振幅（Ａ
）及び位相（φ）が変位領域に沿った部品の欠陥の情報
を与えることを特徴とする請求項（９）項記載の装置。
（１１）更に、サンプルホールドされた第１の対の振幅
（Ｕ１、Ｕ２）に対応する第１のカーブの振幅及び位相
の双方、或はその一方を修正する計測手段（Ｐ１、Ｐ２
）及びローテータ（Ｒｏｔ１）の双方、或はその一方と
、望ましくないパラメータに対して、振幅と位相とが全く
等しい２本のカーブを得るための、サンプルホールドさ
れた第２の対の振幅（Ｕ３、Ｕ４）に対応する第２のカ
ーブの振幅及び位相の双方、或はその一方を修正する計
測手段（Ｐ３、Ｐ４）及びローテータ（Ｒｏｔ２）の双
方、或はその一方と、２つのベクトルの修正された成分を段階的に減算して、
前記望ましくないパラメータがない新しい１本のカーブ
を得るための減算器（Ｓ１、Ｓ２）とを具備する請求項
（１０）項記載の装置。
（１２）更に、プローブが欠陥がないと考えられる領域
に対向するとき、プローブから供給される測定信号を記
録する装置と、記録装置の出力端子に接続できる負入力
端子（３５）と、被検査領域に対向するプローブに接続
される正入力端子（３６）との２個の端子を有する加算
器（３４）とを備えるバランス手段と、測定パルスに同期して測定装置を制御する手段とを具備
する請求項（９）項記載の装置。
（１３）記録装置が、プローブに接続する信号入力端子（４１）と、バランス
制御信号を受ける制御入力端子（４２）と、出力端子（
４３）とを有するサンプルホールド回路（４０）と、サンプルホールド回路（４０）の出力端子（４３）に接
続するアナログ−デジタル変換器（４４）と、アナログ
−デジタル変換器（４４）に接続するデータ入力端子（
４７）と、データ出力端子（４８）と、アドレス入力端
子（４９）とを有するメモリ（４６）と、メモリ（４６）のアドレス入力端子（４９）に接続する
デジタル出力端子（５１）を有するカウンタ（５０）と
、メモリ（４６）のデータ出力端子（４８）に接続するデ
ジタル−アナログ変換器（５４）と、サンプルホールド回路（４０）とカウンタ（５０）とを
制御するクロック（５６）と、クロック（５６）とカウンタ（５０）の間に介装され、
加算器（３４）の負入力端子（３５）が受ける読み出し
信号と、加算器（３４）の正入力端子（３６）が受ける
測定パルスとを同期させる回路（５７）とを具備する請
求項（１２）項記載の装置。
（１４）各サンプルホールドチャンネル（３０）に前置
され、正入力端子（６３）と負入力端子（６４）との２
つの入力端子を有する加算器（６２）と、負入力端子（
６４）に接続する、電圧を記憶する手段ＭＥＭを組み入
れた補償回路（６０）とを具備し、プローブが欠陥がな
いとみなされる領域に対向するとき、手段ＭＥＭに記憶される前記電圧がチャンネル（３
０）の出力電圧をゼロにすることを特徴とする請求項（
９）項記載の装置。
（１５）記憶手段が、符号検出器（７０）と、クロック（７２）と、カウントアップ入力端子（７５）と、カウントダウン入
力端子（７６）と、データ出力端子（７７）とを有する
可逆カウンタ（７４）と、クロック（７２）に接続する入力端子（７９）と、可逆
カウンタ（７４）の入力端子（７５、７６）に接続する
２つの出力端子（８１、８２）と、符号検出器（７０）
に接続する制御入力端子（８３）とを有するスイッチ（
７８）と、カウンタ（７４）のデータ出力端子（７７）に接続する
入力端子と、コンパレータ（６２）の負入力端子（６４
）に接続する出力端子（８８）とを有するデジタル−ア
ナログ変換器（８６）とを具備する請求項（１４）項記
載の装置。
（１６）各サンプルホールドチャンネル（３０／１、３
０／２・・・）が、サンプリングは迅速に行なえるが、短い時間しか保持で
きない第１サンプルホールド回路（９０）と、第１サンプルホールド回路（９０）に接続され、第１サ
ンプルホールド回路（９０）から供給される信号を一定
の遅れと遅い速度で繰り返しサンプリングするが、その
繰り返しサンプリングされた信号を長い時間保持できる
第２サンプルホールド回路（９２）とを具備する請求項
（９）項記載の装置。