JPH01274058A - 金属壁の傷の検出方法及び渦電流プローブ装置 - 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】 九豐血ユ遣 本発明は一般に、渦電流プローブ装置及び方法に関し、
特に、例えば、インコネル製の管の壁内の異なった深さ
における異なった種類の傷もしくは不連続部を同時に検
出するために同心的に配置された複数個のコイルを備え
た改良型渦電流プローブ装置に関するものである。尚、
“インコネル°′とは、インターナショナル・ニッケル
　カンパニーインコーホレイテッド（Ｉｎｔｅｒｎａｔ
ｉｏｎａｌ　　旧ｃｋｅｌＣｏ＋ｎｐａｎｙ、　Ｉｎｃ
、　）社所有の米国登録商標である。

金属製の管の壁を検査するための渦電流プローブは当該
技術分野において知られている。この種の１０−ブは、
ｌＫ食やフレッチング摩耗により生じた傷に関して、原
子力蒸気発生器において熱交換器として用いられている
インコネル製管分検査する上に特に有用である。一般に
、このようなぜ＾電流プローブは、検査すべき管の内部
に摺動可能に配置される１０−ブヘツド内に取り付けら
れて、プローブヘッドの移動に伴い、へＣ電流を発生す
る電流発生器に電気的に接続されているコイルを備えて
いる。電流発生器は、典型的には、１０　ｋ　ｔｌ　ｚ
とｌ　ＭＨ２との間の周波数を有するＡＣ電流を発生す
ることができる。誘導形ブリッジの形態をとることがで
きるインピーダンス検出回路がコイルのリード線間に接
続されている。動作に当たって、コイルに流されるへＣ
電流は、電流の周波数に依存して大きさ及び極性が変化
する脈動磁場を発生するように該コイルを励起する。コ
イルが、導電性の壁の近傍に位置すると、コイルから発
生される変動磁束で、壁の一部分に渦電流が誘起される
。このようにして発生される渦電流の特定の電圧、アン
ペア数及び方向は、部分的に、渦電流を導通する壁の部
分の固有インピーダンスに依存する。コイルによって発
生される渦電流の流れの方向は、コイルを流れる電流の
方向とは反対であるので、渦電流によって発生される磁
場は、コイルにインピーダンスを生ぜしぬる。一方、こ
の渦電流によるインピーダンスは、該渦電流が壁を介し
て循環する際に受ける抵抗に依存する。金属壁の傷（例
えば、割れ、穴或は局部的に薄肉化した領域）は、これ
等の傷箇所において高い抵抗を示す領域を形成するので
、管壁に沿いプローブコイルを移動しつつ該コイルのイ
ンピーダンスを常時監視することにより傷を探知するの
に渦電流プローブを使用することができる。局所的な領
域上におけるインピーダンスの急激な変化は、割れ、穴
或は池の比較的小面積の傷の存在を表し、他方、導管の
広い領域におけるインピーダンスの漸進的変化は、金属
の結晶粒変化、材料クリープ領域或は薄肉化された壁領
域のような大面積の傷を示す。

典型的には、このような従来の渦電流プローブでは、検
査すべき管の縦軸線と平行な回転軸線を有する（゛絶対
゛モードで動作される）単一ボビン型コイルか、又は互
いに離間して設けられて同じ半径を有しく“作動″モー
ドで動作される）一対のボビンコイルの何れかが利用さ
れている。いずれの場合にも、単一のコイルか又は二重
のコイルを収容しているプローブヘッドは、縦軸線に沿
って管の内部で移動される。最近、゛平形゛°プローブ
コイル形態が使用されるに至っている。この形態におい
ては、比較的に偏平なコイルの巻線の回転軸線は、導管
の半径に沿って配置され、そしてコイルを半径方向及び
長手方向に移動して該コイルに螺旋運動を付与すること
により、該コイルを導管の内壁の走査に用いている。こ
のような平形コイルは、導管壁内に何らかの種類の傷が
存在する正確な点もしくは箇所をより正確に探知するこ
とが可能である。上述のような２種類の形態のコイルも
しくはプローブヘッドは、原子力蒸気発生器の熱交換器
として用いられる全長的６４Ｋｍ（４０マイル）ものイ
ン・コネル製管の壁のような管の直接的検査が不可能な
ような悪環境において成功裡に用いられている。

このようなプローブは、上記のような熱交換器の管の満
足な検査を行うことができるが、本発明者等は、これ等
のプローブと関連し、現在に至るまで、その有用性を制
限している数多くの問題を見付けた。例えば、特定の脈
動磁場の浸透深さはその周波数に依存するので、固定周
波数のＡＣ電流を導通しているコイルが同時に且つ信頼
性良く、導管壁の全ての深さにおける傷を分析すること
は困難であるか或は不可能である。第２の問題として、
特定の傷の場所を正確に指示する能力に関しては、小径
のコイルが最良であるが、このようなコイルは、コイル
径が過度に小さい場き、導管壁を完全に貫通するのに充
分に低い周波数を有する脈動磁場を発生することは不可
能である８本発明者等は、このような制約条件から、管
壁内の全ての傷を正確に且つ信頼性良く探知しようとす
る場合、異なった周波数で動作する異なった直径のコイ
ルを用いて該管壁を多重に走査する必要性があることを
知るに至った。しかし、異なった電流の周波数で動作す
る異なったプローブコイルを用いて特定の管壁を多重に
走査する場合には、試験を行うのに必要な時間が非常に
長くなり、そのため、検査すべき蒸気発生器の運転停止
時間が増大する。

このような蒸気発生器の運転停止時間に伴う収益損失は
、典型的な場合、屡々約１千２５０万円／日（１００，
０００ドル７日）を超えるので、尼・要とされる多重回
の走査に１ｆう費用は非常に大きくなる６更に、このよ
うな多重回の走査で検査員が潜在的に危険な放射線の照
射を受ける時間も増加し、渦電流試験のコストと更に高
めている。

上に述べた情況に鑑みて、本発明者等は、単一回の高速
走査で、小径金属管の壁内のあらゆる異なった深さにお
ける全種類の傷を正確且つ信頼性良く検出しブロワＩ・
することができる渦電流プローブ装置に対する必要性が
存在すると言う結論に達した。理想的には、このような
渦電流プローブ装置は、従来の渦電流プローブ装置或は
それ等の組み合わせよりも良好な分解能を有するべきで
ある。最後に、渦電流１０−ブ装置は、極めて汎用性が
高く、且つ広範囲に亙る条件下で最大分解能をもつよう
に、検出された像領域との最大結合状態にするためその
脈動磁場を直ちに調整することができるようにすべきで
ある。

九岨立皇１ 本発明は、異なった深さにおける異なった種類の傷を同
時に検出するように改良された渦電流プローブ装置と提
供するものである。この改良された渦電流プローブ装置
は、実質的に異なった周波数のＡＣ電流を発生するため
の電流発生器（電流発生手段）と、それぞれが個別に電
流発生器に結合され、金属壁内の異なった深さの異なっ
た種類の傷を検出するために実質的に異なった周波数の
ＡＣ電流を導通する複数個の同心的に配設されたコイル
とを備える。各コイル間並びに隣接するコイルによって
発生される脈動磁場間における混線を阻止するために、
隣接するコイルの縁部間には、磁気遮蔽材ｆ′４（混線
阻止手段）が配置される。渦電流プローブ装置は更に、
各コイルの相対インピーダンスを表す電気出力を発生す
るためのインピーダンス検出回路（検出器手段）を備え
ている。電流発生手段及びインピーダンス検出回路は、
双方共に、市販品として入手可能な渦電流試験装置の一
部分とすることができる。

最小直径を有するコイルには、最高周波数のＡＣ電流を
通し、最大直径を有するコイルには最低周波数のＡＣ電
流を通すのが、以下に述べる２つの理由から有利である
。第１に、最大直径のコイルに相対的に低い周波数のＡ
Ｃ電流を印加することにより、これ等のコイルにより発
生される脈動磁場の内の少なくとも１つの磁場が管壁内
に充分に深く浸透して管外表面に位置する傷、例えば、
結晶粒変化領域、クリープ及び（腐食、フレッチング中
耗或は機械的引っ掻きに起因する）壁の薄肉化のような
傷の解析が保証される。第２に、最小直径のコイルに相
対的に高い周波数のＡｃＩＨ流を印加することにより、
該コイルによって、割れや穴のような小面積の傷を検出
し、その位置を指定することができるばかりではなく、
渦電流プローブ装置のオペレータが、常に、プローブヘ
ッド内の他の全てのコイルの位置を推定するのに用いる
ことができる良く画定された小さい基準点を創成するこ
とが可能となる。好適な実施例のプローブヘッドは、１
．０ＭＩＩｚのような高い周波数及び３０ｋｌｌｚのよ
うな低い周波数の電流を通すことができる直径を徐々に
大きくして同心的に配置された３つのコイルを備える。

初期状態においては、内側コイルには、約５００　ｋ　
Ｉｔ　ｚのＡＣ電流を通し、中間コイルには約２５０ｋ
Ｈｚの電流を通し、外側コイルには約５０ｋＨｚの電流
を通すのが好ましい。

最後に、本発明の渦電流プローブ装置は、金属壁の選択
された部分に沿ってプローブヘッドが移動されつつある
間、該１０−ブヘツドのコイルに通されるＡＣ電流の周
波数を調整し且つ多重化して、各コイルのインピーダン
スを最小にし、それによりプローブヘッドの傷検出分解
能を最大にするべく、検出されるコイルインピータンス
の合成値と比較する目的で、インピーダンス検出回路及
び電流発生器双方に接続されたコンピュータを備えるこ
とができる。

本発明の方法においては、コンピュータは、管壁の内周
に沿いプローブヘッドが螺旋状に移動される間、各コイ
ルのインピーダンス値を受けて記憶する。インピーダン
ス変化が検出されると、コンピュータは、これ等の電流
の周波数を上向き又は下向きの何れかの方向に増分的に
調整し、元の周波数及び新しく増分的に調整された周波
数とそれぞれ関連する各コイルのインピーダンスの値を
比較する。次いで、コンピュータは、コイルで達成可能
な最小インピーダンス値を求めるために、比較結果に基
づいて、ＡＣ電流の周波数に対し増分的調整を行う、上
記の最大インピーダンスが得られた時に、プローブヘッ
ドの分解能は、全体として最大になる。

本発明の渦電流プローブ装置は、検査中の管壁の多重走
査の必要性を回避するものである。コイルの同心配列に
よれば、このようなコイルの共線的その他の多重配列と
比較し、鮮鋭に集束された高周波数の脈動磁場を好適に
発生する中心位置の小径コイルにより与えられる明確な
基準点により、傷その他の不連続部をより迅速でしかも
正確に探知するこ仁ができる。最後に、各種直径のコイ
ルに流されるＡＣ電流の周波数の準瞬時的なインピーダ
ンス最小化調整により、走査時間をさほど犠牲にするこ
となく各検査点でプローブヘッドの分解能が最大になる
ことが保証される。

ゝｔ　　　のヶ　ｆ舌日 ０の　　　び　２−に　　る　　　ラロ以下、図面を参
照して説明する。尚、全図面を通し同じ参照数字は同じ
要素と表すものとする。

第１図を参照するに、本発明の渦電流プローブ装置１は
、特に、原子力蒸気発生器で使用されるインコネル管３
の金属壁２を、（軸方向及び半径方向の）割れ４及び穴
５のような壁２内の異なった深さにある種々の傷や、ク
リープ或は結晶粒変化を受けたり、腐食、フレッチング
摩耗或は機械的摩耗により薄肉化されたもっと広い管壁
部分６（傷）に関して検査するのに特に適応している。

このグローブ装置１は、それぞれ異なった周波数の交流
を通す多数の同心的に配設されたコイルによって発生さ
れる磁場９を発射するプローブヘッド８を備えている。

プローブヘッド８は、光学的エンコーダ（符合化器）に
結合された駆動電動機を備えている駆動装置８．５によ
り螺旋状軌跡に沿って移動されるプローブ本体く図示せ
ず）に機械的に取り付けられている。駆動装置８．５は
、電源（図示せず）に接続されているスイッチング回路
９．５により選択的に作動される。

プローブヘッド８は、ケーブルを介して、参照数７１０
で全体的に示しである渦電流回路に電気的に接続されて
いる。この渦電流回路１０は、コンピュータ・コンパチ
ブルな周波数多重化回路１１を備えている。尚、本発明
の好適な実施例においては、この周波数多重化回路１１
は、米国ワシントン州イサクー（Ｉ　ｓ　ａ、ｑ　ｕ　
ａ　ｈ　）所在のゼテック・インコーポレーション（Ｚ
ｅｔｅｃ、　　Ｉｎｃ、）社により製作されている型式
旧Ｚ　１８のものとすることができる。周波数多重化回
路１１は、コンピュータ１２に接続されており、このコ
ンピュータ１２は、傷その他の不連続部を表すインピー
ダンス変化が検出される都度、分解能を最適化すべくプ
ローブヘッド８のコイルを通る電流の周波数を調整する
ようにプログラムされている。好適な実施例においては
、このコンピュータ１２は、米国力リホルニア州パロ・
アルド（Ｐａｌ。

Ａ目０）所在のヒユーレット・パラカード（Ｉｌｅｗｌ
ｅｔｉＰａｃｋａｒｄ）社により製作されている型式＋
１Ｐ　９８３６及びＩＥＥＥ　４８８のインターフェー
ス回路に上述のゼテツク社の型式ＤＤ＾−４の処理パッ
ケージを付加したものとするのが有利である。

コンピュータ１２の出力は、陰極線管（ＣＲＴ）１３に
接続されており、この陰極線管１３は、選択されたコン
ピュータ・グラフィックスで、上記プローブヘッド８内
のコイルが、インコネル管３の壁２の内面を螺旋状に移
動される際に該コイルが受けるインピーダンス変化を表
示する。周波数多重化回路１１は、多数のＡＣ電流を発
生するための電流発生器（電流発生手段）１４を備えて
いる。プローブへラド８内に同心的に配設されたコイル
のリード線は、スイッチング回路１５を介して電流発生
器１４に接続されている。このスイッチング回路１５は
、渦電流プローブ装置１の総合分解能を高めたい場合に
、プローブヘッド８内に同心的に配設されたコイルの１
つ又は２つ以上のコイルに選択的に同じ電流を導通する
働きをする。また、電流発生器１４は、周波数調整・タ
イミング回路１６に接続されており、該回路１６によっ
て制御される。この回路１６は、プローブヘッド８の同
心的に配設されたコイルの各々を流される電流の周波数
を変えることができるばかりでなく、コイルの各々を流
れる一連の異なった周波数の電流を多重化することがで
きる。！＆後に、周波数多重化回路１１は、インピーダ
ンス測定もしくは検出回路（検出器手段）１７を備えて
おり、この回路１７は、１０−ブヘツド８内に同心的に
配設されたコイルが管３に沿い螺旋状に移動される際に
該コイルが受けるインピーダンス変化を測定するために
上記電流発生器１４に接続された誘導性ブリッジ回路と
することができる。

動作に当たって、プローブヘッド８は、本出願人の特願
昭６３−１８３７５４号明細書に記載しである超音波／
渦電流併用式の渦電流プローブ装置の商品名　デルリン
（Ｄｅｌｒｉｎ）製プローブ支持体のようなプローブ支
持体内に取り付けられている。上述のプローブ装πのプ
ローブ支持体は、インコネル管３の壁２の内面と掃引係
合関係でプローブヘッド８を螺旋状に移動させて該壁２
の内面を走査する。

第１図に示しであるように、この螺旋状運動には、管３
の縦軸線Ｙに沿う軸方向成分及び管３の半径ｒに沿う角
度成分Ｗを含む。追って詳細に説明するように、プロー
ブヘッド８が、管壁２の内面を走査しながら移動するに
伴い、異なったプローブコイル分食して異なった周波数
のＡＣ電流が流され、それにより、複数の異なった形状
の脈動磁場が発生される。これ等のコイルの内の少なく
とも１つのコイルは、管３の薄肉化した管壁部分６のよ
うな外部表面傷を検出することができるように、管３の
壁２を完全に貫通もしくは浸透する磁場を発生する。ま
た、上記コイルの内の少なくとも１つのコイルは、主に
、壁２の内側部分に存在する穴５のような内部表面傷を
検出することができるように、実質的に管３の壁２の内
面と相互作用する磁場を発生する。最後に、プローブヘ
ッド８内のコイルの内の少なくとも１つのコイルは、管
３の壁２を完全に貫通している割れ４のような傷を分析
するために、壁２の内側部分と主に相互作用する磁束線
からなる脈動磁場を発生する。

走査の結果は、コンピュータ・グラフィックスによりＣ
ＲＴ　＋３上に表示することができる。この場合、縦軸
線は、コイルの各々が受けたインピーダンス変化を表し
、斜視軸線は、管３の縦軸線Ｙを表し、水平軸線は、管
３の半径に対するプローブヘッド８の角度位置を表す。

この場合、ＣＲＴ　＋３のスクリーン上に表示される１
０個の走査の各々は、プローブヘッド８内の各コイル毎
に異なった色の走査出力とするのが好ましい。本発明の
好適な実施例においては、プローブヘッド８内には３個
のコイルが使用されている。しかし、所望ならば、もっ
と多いコイルの使用も可能である。ＣＲＴ　１３のスク
リーン上に表示されるグラフにおいて、高周波数のコイ
ルの出力は短破線で表され、他方、中間及び低周波数の
コイルの出力はそれぞれ、長破線及び実線で表される。

本発明の好適な実施例において、小径、中径及び大径の
コイルは最初、それぞれ５００ｋＨｚ、２５０ｋＨｚ及
び５０　ｋ　Ｉｆ　ｚで動作され、傷を表すインピーダ
ンス変化が検出された時にプローブ装置１の分解能を最
大にするように調整が行われる。

光泗μ」」Ｌ叉び　２に　する３、を−説Ａす第２図、
第３八図及び第３Ｂ図を参照するに、プローブヘッド８
の外側は、商品名・デルリンのようなプラスチック材ｔ
■から製造されたケーシング１９により形成されている
。このケーシング１９は、コイル及びプローブヘッド８
を保持するためのリング状の側壁２０及び円形の背板２
１を備えており、該背板２１は、中心に配置されて突出
している取付用突起部２２を有する。好適な実施例にお
いては、リング状の側壁２０、円形の背板２１及び収に
目■突起部２２は全て一体的に形成されている。プロー
ブヘッド８の内部には、外側、中間及び内側遮蔽壁く混
線阻止手段）２３．２５及び２７と、外側、中間及び内
側（プローブ）コイル３２．３４．３６とが設けられて
いる。遮蔽壁２３．２５及び２７の各々は、透磁率が非
常に高い材料からなるリング２９から形成されており、
該リング２９は、透磁率が該リング２９よりも若干低い
が該リング２９よりも高い飽和特性を有する材料からな
るリング３０によりしっかりと囲繞されている。好適な
実施例においては、各遮蔽壁の内側リング２９は、ネテ
ィック（ｌｅｔｉｃ）箔から形成され、外側リング３０
はコネティック（Ｃｏ−Ｎｅｔｉｃ）箔から湿成される
。尚、Ｎｅｔｉｃ及びＣｏ−Ｎｅｔｉｃは、米国イリノ
イ州ペンセンヴイレ（Ｂｅｎｓｅｎｖｉｌｌｅ）所在の
パーフエクション・マイカ社（Ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ　
Ｍｉｃａ、　ＣＯ，）所有の米国登録商標である。リン
グ状の遮蔽壁２３．２５及び２７は、該遮蔽壁により取
り囲まれているコイルからの潜在的に妨害性の磁場をそ
らす低磁気抵抗路を与えることにより、隣接のコイルに
よって発生される脈動磁場からコイル３２．３４及び３
６の各々ｔ！−遮蔽もしくは絶縁する働きをする。一方
、この遮蔽により、プローブ装置１の動作中、コイル間
の混線もしくは漏話が阻止される。第２図に明示しであ
るように、コイル３２．３４及び３６の各々は、一対の
リード線３３ａ、３３ｂ；　　３５ａ、３５ｂ及び３７
ａ、３７１１を備えており、これ等のリード線はそれぞ
れ、第１図に示すように、最終的にはケーブルを介して
周波数多重化回路１１に接続される。また、内側コイル
によって発生される脈動磁場を集束し且つ強化するため
に、内側コイル３６内の中心にフェライト製の集束コア
３９が配置されており、それにより、同コイルを囲繞す
るコイル３２及び３４の位置を推定するための基準点が
好適に生成される。尚、好適な実施例においては合計３
個のコイルが示されているが、所望ならば、それより多
くのコイルの使用も可能である。

好適な実施例においては、外側、中間及び内側プローブ
コイル３２．３４及び３６は、銅線がら約３０ターン（
巻き数）で形成されている。プローブヘッド８の外径は
、僅か約０．４７６３ｃｍ（０，１８７５ｉｎ）に過ぎ
ないので、これ等の巻線は、非常に細いワイヤから形成
される。別法として、コイル巻線は、慣用の印刷回路板
技術を用いて形成することも可能である。後者の方法で
形成されるプローブヘッドのコイルは、銅線のボビン状
の巻線がら形成されるコイルよりも扁平であって有利で
ある。このように扁平度を極めて大きくすれば、プロー
ブヘッド８の総合分解能を高める効果が達成されると考
えられる。と言うのは、コイル３２．３４及び３６によ
って発生される磁場が、プローブヘッド８の背側がらｍ
著に突出することはなく、検査中の管壁２の特定部分で
はない金属体と相互作用する可能性が阻止されるからで
ある。いずれの実施態様においても、プローブヘッド８
の前面は、繊細なコイル巻線を保護するすると共に、プ
ローブヘッド８が検査中の管壁２の内面に沿って螺旋状
に移動する際の摩擦を最小にする目的で、デルリンその
他の自己潤滑性のプラスチック材料からなる薄層で被覆
される。

次に、第３Δ図及び第３Ｂ図を参照するに、プローブヘ
ッド８のケーシング１９は、コイル３２．３４及び３６
ノリード線３３ａ、３３ｂ；　３５ａ、３５ｂ及び３７
ａ、３７ｂを通すための３対のリード線孔４１ａ、４１
ｂ；　４２ｇ、４２ｂ及び４３ａ、４３ｂを備えている
。第１図に示しであるように、これ等のリード線は、最
終的には、適当なスリッ７°リング型コネクタく図示せ
ず）を介して駆動装置８．５を貫通するケーブルにより
、周波数多重化回路１１のスイッチング回路１５に接続
されることになる。

プローブヘッド８の全体的動作は、第３Ｂ図、第４＾図
及び第４Ｂ図を参照することにより最も良く理解できる
であろう。各データ増分の始めに、コイル３２．３４及
び３６を通して流される電流の周波数を。

最大径コイル３２により発生される磁場４５は、検査中
のインコネル管３の壁２を完全に貫通し、他方４最小径
コイル３６によって発生される磁場４７は、壁２の内部
表面内に掻く浅く浸透するように選択される。中間径コ
イル３４によって発生される磁場４６は主に、管３の壁
２の内部と相互作用する。このような磁場状態により、
壁厚に沿うどの点における重大な不連続部も、プローブ
装置１によって見過ごされることはない。

最大直径のコイル３２を最高周波数で動作し、最小直径
のコイル３６を最低周波数で動作させることも可能であ
るが、このような動作モードは、通常、第４Ｂ図のグラ
フに示されている制限もしくは限界からして好ましくは
ない。このグラフには、特定のコイルから発生される脈
動磁場の浸透の深さは、コイルを流れる電流の周波数に
は依存せず、コイル直径に依存することが示されている
。また、このグラフは、特定の浸透深さＰに達するため
には、コイル直径りは、当該コイルを流れる電流の周波
数が低くても、実効的な浸透が生起し得る成る最小限度
の寸法を有しなければならないことを示している。従っ
て、最小直径を有するコイル３６の直径は、インコネル
管３の壁２を完全に貫通する脈動磁場を発生するのに必
要な最小寸法の直径よりも充分に小さくすることができ
る。勿論、最小直径のコイル３６の直径は、壁２を通る
磁場を発生するのに充分な大きさにすることができる。

しかし、そのようにした場合には、プローブヘッド８の
分解能が著しく低減することになろう。と言うのは、大
きい直径のコイルは、小面積の傷の境界部を正確に探知
することができないからである。これ等の全ての理由か
ら、最小直径のコイル３６は一般に、最大周波数で動作
され、他方、最大直径のコイル３２は最低周波数で動作
せしめられる。

第５八図及び第５Ｂ図は、コンピュータ１２によって実
施される本発明の方法を特定的に表すフローチャートを
示す。プローブヘッド８を担持しているプローブ支持体
（図示せず）を、プローブヘッド８が、オペレータが検
査したい管３の領域に隣接位置するようにして特定の管
３内に活動挿入した後に、オペレータは先ず、ブロック
５２で示すように走査したい管３の正確な軸方向長さを
選択する。

次いで、コンピュータ１２はこの軸方向長さを、ブロッ
ク５４で示すように、走査回数に変換する。この変換は
、螺旋運動をプローブ本体に与えるのに用いられるねじ
（図示せず）のねしピッチを基にして決定される単純な
演算で実現可能である。

コンピュータ１２が、管３の選択された実効長に対応す
る走査回数を決定した後に、オペレータは、ブロック５
６に示すようにデータ収集のための角度増分を選択する
。オペレータが、管３の比較的迅速で粗い分解能の走査
を希望する場合には、この角度増分は１５°位に大きく
することができる。他方、オペレータが検査する軸方向
の長さに対して比較的迅速に微細分解能で走査を行いた
い場合には、上記角度増分は１°程度に小さくすること
ができる。通常は、合計３６０°の走査全体に亙り均一
な分解能を得るために、選択される角度増分は、３６０
°に均等に分割することができる度数である。

本方法の次のステップにおいては、コンピュータ１２は
、各走査における角度増分数を求めてブロック５４で計
算された走査回数を乗することにより、行うべきデータ
増分の総数ＭＬを決定する。このことが行われた後に、
プローブヘッド８を移動する駆動装置８．５が、ブロッ
ク６０に示すように作動される。これは、コンピュータ
１２により、駆動装置８．５の電動機を電源（図示せず
）に接続する電源スイツチ回路９．５を付勢することに
よって達成される。電動機が作動された後に直ちに、駆
動装置の電動機に結合されている光学的エンコーダ（符
合化器）の出力をコンピュータ１２の入力に取り込む。

コンピュータ１２が、駆動装置８．５の光学的エンコー
ダからの出力を受は始めると、該コンピュータは、質問
ブロック６２に示しであるように、エンコーダが、選択
された期間内にＯ°位置を回転通過したか否かを質問す
る。コンピュータ１２がこの確認信号を受信しない場合
には、ブロック６３に示すようにエラー状態を表示する
。この表示で、プローブ装置１のオペレータは、駆動装
置８．５が適切に、１０−ブヘツド８を回転していない
ことを知ることができる。他方、駆動装置８．５のエン
コーダが選択された期間内にＯ°位置を掃引通過したこ
とを示す信号を受は取った時には、コンピュータ処理は
、ブロック６４に進み、そこで渦電流回路１０が付勢さ
れる。

渦電流回路１０が付勢された後に、コンピュータ１２は
質問ブロック６６に進み、駆動装置８．５が、プローブ
ヘッド８を、第１のデータ増分の始点にまで移動したか
否かを質問する。プローブヘッド８が、１°の増分で、
１．５９ｃｍ（５／８　ｉ口）の直径の管を検査するの
に用いられる場合には、データ増分は僅か４ミル（０，
１０１８Ｉ）　Ｌか離れていないので、質問ブロック６
６における質問に対し肯定応答をなすのにコンピュータ
１２が要する時間量は、通常、１秒の小さい分数値に過
ぎない、コンピュータ１２によって、第１のデータ増分
の始点に達したことが検出されると直ちに、コンピュー
タは、ブロック６８で示すように、各コイル３２．３４
及び３６と関連するインピーダンスを記憶し始める。は
ぼ同時に、コンピュータ１２は、周波数多重化回路１１
に対して、＝１イル３２．３４及び３６に初期周波数「
１、「２及びｆ、の電流を通すように指令する。約１．
２７ｍｍ（０，０５ｉｎ）の壁Ｊ７を有するインコネル
管の場合、周波数ｆ１、「２、ｒ、は、コイル３２の外
径が約０．４７６２５ｃｍ（０，１８７５ｉｎ）で、内
側コイル３６の外径が約１．５８７５ｍｍ（０，０６２
５ｉｎ）である場合には、それぞれ、５０　ｋ　ＩＩ　
ｚ、２５０ｋｌｌｚ及び５００　ｋ　ＩＩ　ｚに対応す
る。本発明者等は、このような周波数の電流を上記のよ
うな直径のコイルに導通した場合に、このような厚さの
管壁と第３Ｂ図に示すような仕方で相互作用する磁界が
発生することを観察した。第３Ｂ図を参照するに、最大
直径のコイル３２によって発生される磁場もしくは磁力
線４５は、管３の壁２を完全に貫通し、そして中間直径
及び最小直径のコイル３４及び３６の磁場もしくは磁力
線４６及び４７は１図示のように壁２の内部及び内面に
浸透する。

第１のデータ増分の開始で直ちにコンピュータは貫間ブ
ロック７２に進み、ミリ秒単位で渦電流回路１０が、何
れかのコイルにおけるインピーダンス変化を検出してい
るか否かを質問する。この質問に対する答えが肯定であ
る（例えば、プローブヘッド８が管壁２の傷に隣接して
掃引された場合に肯定）となる場合には、コンピュータ
１２はブロック７４におけるステップを実行し、直ちに
、分解能を最適化するために、コイル３２．３４及び３
６を流れる電流の周波数の切り換えを開始する。新しい
周波数の電流がコイルの１つに流される都度、コンピュ
ータは質問ブロック７６に進み、導通電流の周波数変化
の結果として、コイル３２．３４及び３６の内の何れか
のコイルのインピーダンスが減少したか否かを質問する
。勿論、ブロック７４及び７６に示したステップの実際
的効果は、コンピュータ１２が、コイルインピーダンス
を最小にするコイル３２．３４及び３６の電流の周波数
を探索し且つ該周波数を検出して、それにより管壁２に
おける傷の分解能を最大にすることにある。

このような最適周波数が見い出されたら、質問ブロック
７６における質問に対する答えは否定となり、コンピュ
ータ１２は、ブロック７８及び８０で示すように、コイ
ル３２．３４及び３６を流れるＡＣ電流の位相角を最適
化し、次いで得られる信号の振幅を最適化することによ
り分解能を最適化する処理を行う。

全ての最適化ブロック７４〜８０のステップが完了する
と、直ちに、コンピュータは質問ブロック８４に進み、
次のデータ増分Ｎ＋１に達したか否かを質問する。答え
が否定である場合には、コンピュータ１２は、ブロック
７０に示したステップを再実行し、再び各種コイルに、
最初に泗択された周波数の電流を流す。そして、再び、
ブロック７２〜８０に示したステップを近似的に繰り返
し実行する。しかし、上記質問に対する答えが肯定であ
る場合には、コンピュータは、ブロック８６で示すよう
に、データ増分段階Ｎ＋１と関連の円筒座標値分計算す
る。そこで直ちに、コンピュータは、ブロック８８に示
すように増分内でのコイル３２．３４及び３６の各々と
関連する最小インピーダンス値を表示する。

インピーダンス値が低下している場合には、それにより
、第１図に示すように、ＣＲＴ　１３上のグラフィック
表示には丘状部が発生される。

次いで、貫間ブロック９０で示すように、コンピュータ
１２は、直前に実施されたデータ増分がデータ増分総数
Ｎｔに達しているか否かの質問を行う。

この質問に対する答えが否定である場合には、コンピュ
ータ１２はブロック７０〜９０のステップを再開する。

しかし、この質問に対する答えが肯定である場合には、
コンピュータ１２は、ブロック９２に示すように、プロ
ーブ装置１の動作を停止する。

勿論、コンピュータ１２が、特定のデータ増分内で、管
壁２内に不連続部を検出しない場合には、質問ブロック
７２の質問に対する答えは否定となり、コンピュータ１
２は、当該データ増分の終わりまで、初期に選択された
周波数でコイル３２．３４及び３６に電流を流し続ける
。それに続いて、コンピュータ１２は、傷不在増分と関
連する円筒座標におけるインピーダンス値を表示する。

インピーダンス値が、このようなデータ増分中、変わら
ない場合には、その結果発生される表示は直線分である
。全走査中インピーダンス変化が禁止されない場合には
、その結果発生される表示は、全走査に対して直線分と
なる（第１図参照）。

以上、本発明の方法を、フローチャートを用いて、最大
分解能という所望の結果を達成するためにコイル３２．
３４及び３６に流される電流の周波数を切り換えること
と関連してのみ説明したが、この汎用プログラムには、
プローブヘッド８の分解能を更に高めるような１つ又は
複数のサブルーチンを設けることができよう１例えば、
最小直径のコイル３６が５管壁２の内面に傷を検出した
場合、同心的に配置されている中間及び外側コイル３４
及び３６を１秒の非常に小さい分数値に相当する期間、
同じ高さの周波数で動作させることも可能である。

その場合、これ等の大径のコイルの１つ又は２つ以上の
ものが同時にこの内面傷と相互作用した場合には、その
結果得られる情報を、傷の面積を求めるのに利用するこ
とが可能であろう。と言うのは、プローブヘッド８のコ
イルの面積が既知であるからである。更に汎用プログラ
ムに加えることができる別のサブルーチンとして、３つ
の全てのコイルの絶対モードにおける動作とは対照的に
、３つのコイルの内の２つのコイルを差動モードで動作
させることが考えられる。

以上、３個のコイルの使用と関連して本発明の詳細な説
明したが、本発明の方法はまた、４個以上のコイルを有
するプローブヘッド８を使用する場合にも適応可能であ
る。４個以上のコイルが使用される場合には、最初に選
択される周波数量には大きな間隔をあけて使用するのが
有利であり、このようにすれば、プローブ装置ｌの総合
分解能が更に高められると言う効果が得られるであろう
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の渦電流１０一ブ装置全体を簡略に示
す図であって、プローブヘッドが管を走査する仕方、プ
ローブの出力の表示及び本発明の方法を実施する渦電流
回路の構成要素の配列を図解する図、第２図は、本発明
のプローブヘッドの展開側面図、第３八図は、コイルを
点線で示した第２図のプローブヘッドの平面図、第３Ｂ
図は、第３＾図に示したプローブヘッドの開立断面図、
第４八図及び第４Ｂ図は、それぞれ、平形渦電流プロー
ブコイルの略図並びにプローブの直径の関数及び印加さ
れるＡＣ電流の周波数の関数として特定のプローブコイ
ルにより発生される脈動磁場の浸透深さと該ＡＣ電流の
周波数との間の関係を表すグラフを示す図、第５＾図及
び第５Ｂ図は、組み合わされて、第１図に示した回路に
より実施される本発明の好適な方法を図解するフローチ
ャートである。 １・・・渦電流１０−ブ装置 ２・・・金属壁　　　　　４・・・傷（割れ）５・・傷
（穴）　　　　６・・・傷（広い管壁部分）８・・・プ
ローブヘッド　９・・・磁場１４・・電流発生手段（を
流発生器） １７・・・検出器手段（インピーダンス測定回路）２３
．２５．２７・・・混線阻止手段（外側、中間、内側遮
蔽壁） ３２．３４．３６・・・外側、中間、内側コイル４５．
４６．４７・・・磁場 ＦＩＧ、３Ｂ −ＩＤＩ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）異なった周波数のＡＣ電流を発生するための電流発
   生手段と、互いに同心的に配設されると共に、それぞれ
   別個に前記電流発生手段に接続されている直径が異なる
   複数の異なったコイルを有するプローブヘッドとを備え
   た渦電流プローブ装置により、金属壁における異なった
   種類の傷を同時に検出するための方法であって、 ａ、前記金属壁の一部分を横切るように前記プローブヘ
   ッドを移動しつつ前記コイルに異なった周波数のＡＣ電
   流を導通し、１つのコイルに導通される電流の周波数を
   、前記プローブヘッドに対面する金属壁の表面上の傷を
   検出するのに充分な高さとし、他のコイルに導通される
   電流の周波数は、前記対面する金属壁の表面を越える前
   記金属壁内の傷を検出するように充分に低くし、 ｂ、前記プローブヘッドが移動される間、前記コイルの
   インピーダンスを監視し、 ｃ、前記コイルのインピーダンス変化が最大となるよう
   に前記コイルに導通される前記ＡＣ電流の周波数を調整
   する、 諸ステップからなる金属壁の傷の検出方法。 ２）金属壁内の異なった深さにおける異なった種類の傷
   を同時に検出するための渦電流プローブ装置であつて、 ａ、実質的に異なった周波数のＡＣ電流を発生するため
   の電流発生手段と、 ｂ、前記金属壁内の異なった深さにおける異なつた種類
   の傷を検出するために前記異なつた周波数のＡＣ電流と
   個別に接続される第１及び第２のコイルを備え、一方の
   コイルの巻線が他方のコイルの巻線を囲繞しているプロ
   ーブヘッドと、 ｃ、前記第１及び第２のコイル間における混線を阻止す
   るための混線阻止手段と、 ｄ、前記各コイルの相対インピーダンスを表す電気出力
   を発生する検出器手段と、 を含む渦電流プローブ装置。