JPH0142375B2 - - Google Patents
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- JPH0142375B2 JPH0142375B2 JP57015075A JP1507582A JPH0142375B2 JP H0142375 B2 JPH0142375 B2 JP H0142375B2 JP 57015075 A JP57015075 A JP 57015075A JP 1507582 A JP1507582 A JP 1507582A JP H0142375 B2 JPH0142375 B2 JP H0142375B2
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- JP
- Japan
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- emat
- coil
- receiver
- transmitter
- excitation current
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 230000001934 delay Effects 0.000 claims 1
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 description 13
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 7
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- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/042—Wave modes
- G01N2291/0427—Flexural waves, plate waves, e.g. Lamb waves, tuning fork, cantilever
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は細管用電磁超音波探傷装置に関する。
本出願人は細管内に挿入して超音波探傷を行な
う電磁音響トランスデユーサ（以下EMATと略
す）を既に提案した（特願昭56−149792号）。こ
のEMATを第１図〜第３図を参照して説明する。
う電磁音響トランスデユーサ（以下EMATと略
す）を既に提案した（特願昭56−149792号）。こ
のEMATを第１図〜第３図を参照して説明する。
図中の１１は電磁音響トランスデユーサ
（EMAT）であり、このEMATは第３図に示す
如く円柱状の支持体１２ａ，１２ｂと、これら支
持体１２ａ，１２ｂ間に交互に配列して挾持され
たフエライトコア１３…、永久磁石１４…とを備
えている。前記永久磁石１４…はフエライトコア
１３…を挾んで互に極性が同じになるように配列
されている。また、フエライトコア１３，１３と
永久磁石１４，１４との配列周期Tpは発生超音
波の波長λに等しい。そして、フエライトコア１
３…と永久磁石１４…の外周には第１図及び第２
図に示す如くコイル１５が巻装されている。な
お、互に隣り合うコイル巻部の中心の間隔tpは
Tp／４（＝２／４）であり、各コイルは直列に接
続されている。
（EMAT）であり、このEMATは第３図に示す
如く円柱状の支持体１２ａ，１２ｂと、これら支
持体１２ａ，１２ｂ間に交互に配列して挾持され
たフエライトコア１３…、永久磁石１４…とを備
えている。前記永久磁石１４…はフエライトコア
１３…を挾んで互に極性が同じになるように配列
されている。また、フエライトコア１３，１３と
永久磁石１４，１４との配列周期Tpは発生超音
波の波長λに等しい。そして、フエライトコア１
３…と永久磁石１４…の外周には第１図及び第２
図に示す如くコイル１５が巻装されている。な
お、互に隣り合うコイル巻部の中心の間隔tpは
Tp／４（＝２／４）であり、各コイルは直列に接
続されている。
次に、上述した構造のEMAT１１を細管４内
に挿入した場合の動作を第４図を参照して説明す
る。EMAT１１を細管４に挿入すると、フエラ
イトコア１３…の部分では細管４内面に対して垂
直方向の磁束B1が生じ、永久磁石１４…の中央
部分では細管４の軸に平行な磁束B2が生じる。
この時、コア１３…と永久磁石１４…の外周に巻
装したコイル１５に高周波電流を流すと、電磁誘
導により細管４内にその接続方向と平行な渦電流
Ｉが発生する。しかるに、この渦電流Ｉと上記の
如く分布した磁束B1，B2の相互作用によりロー
レンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆは磁
束分布の周期Tpと同じ周期で方向が回転してい
る。その結果、上記ローレンツ力Ｆにより細管４
内面に対してラム波と呼ばれる板波を伝播する超
音波（第４図中の一点鎖線で示す）が、細管４円
周上で発生される。この超音波は細管４を伝播
し、その細管４の欠陥等で反射して帰つてくる。
しかしてこれを上記と逆プロセス電気信号に変換
することにより、細管４の欠陥箇所を検出でき
る。
に挿入した場合の動作を第４図を参照して説明す
る。EMAT１１を細管４に挿入すると、フエラ
イトコア１３…の部分では細管４内面に対して垂
直方向の磁束B1が生じ、永久磁石１４…の中央
部分では細管４の軸に平行な磁束B2が生じる。
この時、コア１３…と永久磁石１４…の外周に巻
装したコイル１５に高周波電流を流すと、電磁誘
導により細管４内にその接続方向と平行な渦電流
Ｉが発生する。しかるに、この渦電流Ｉと上記の
如く分布した磁束B1，B2の相互作用によりロー
レンツ力Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆは磁
束分布の周期Tpと同じ周期で方向が回転してい
る。その結果、上記ローレンツ力Ｆにより細管４
内面に対してラム波と呼ばれる板波を伝播する超
音波（第４図中の一点鎖線で示す）が、細管４円
周上で発生される。この超音波は細管４を伝播
し、その細管４の欠陥等で反射して帰つてくる。
しかしてこれを上記と逆プロセス電気信号に変換
することにより、細管４の欠陥箇所を検出でき
る。
ところで、上記構造のEMATは感度が低く、
これを上げるためにはコア１３、永久磁石１４を
多く接続し、かつコイル１５の巻線数も多くして
励振電流を上げ、励振時間を長くする必要があ
る。しかしながらセンサ部であるEMATを長く
すると、コイル１５のインダクタンスが上り、励
振電流を流すことが困難となると共に、発生した
超音波の持続時間（パルス幅と呼ぶ）が長くな
る。このため、細管に欠陥が密集して存在する場
合、各欠陥からの反射信号が重なり合つて分解能
が低下する欠点があつた。
これを上げるためにはコア１３、永久磁石１４を
多く接続し、かつコイル１５の巻線数も多くして
励振電流を上げ、励振時間を長くする必要があ
る。しかしながらセンサ部であるEMATを長く
すると、コイル１５のインダクタンスが上り、励
振電流を流すことが困難となると共に、発生した
超音波の持続時間（パルス幅と呼ぶ）が長くな
る。このため、細管に欠陥が密集して存在する場
合、各欠陥からの反射信号が重なり合つて分解能
が低下する欠点があつた。
本発明は上記欠点を解消するためになされたも
ので、感度向上と分解能向上を同時に達成した細
管用電磁超音波探傷装置を提供しようとするもの
である。
ので、感度向上と分解能向上を同時に達成した細
管用電磁超音波探傷装置を提供しようとするもの
である。
すなわち、本発明の細管用電磁超音波探傷装置
は、 上述のEMATにおいて、コイルを全部直列
に接続せず、分割して複数のコイル詳とした構
造にすることにより、インダクタンスを低げ励
振電流を流しやすくし、後述の装置と共に、感
度向上、分解能向上が可能となる点。
は、 上述のEMATにおいて、コイルを全部直列
に接続せず、分割して複数のコイル詳とした構
造にすることにより、インダクタンスを低げ励
振電流を流しやすくし、後述の装置と共に、感
度向上、分解能向上が可能となる点。
上述のEMATに励振電流を流すための装置
として、各コイル群に流す電流のタイミングを
調整でき、これにより各コイル群により発生す
る超音波を合成することができる点及び、受信
器として各コイル群で検出した信号を時間を遅
らせて合成することにより、高感度、低雑音で
検出できる点。
として、各コイル群に流す電流のタイミングを
調整でき、これにより各コイル群により発生す
る超音波を合成することができる点及び、受信
器として各コイル群で検出した信号を時間を遅
らせて合成することにより、高感度、低雑音で
検出できる点。
上記EMAT、送・受信装置とその他の表示
器を組合せることにより高感度、高分解能で欠
陥信号を直読できる点。
器を組合せることにより高感度、高分解能で欠
陥信号を直読できる点。
を骨子とするものである。
以下、本発明の一実施例を第５図〜第９図を参
照して説明する。
照して説明する。
図中の１１はEMATであり、このEMAT１１
は第７図に示す如く円柱状の支持体１２ａ，１２
ｂと、これら支持体１２ａ，１２ｂ間に交互に配
列して挾持されたフエライトコア１３…、永久磁
石１４…とを備えている。前記永久磁石１４…は
フエライトコア１３…を挾んで互に極性が同じに
なるように配列されている。また、フエライトコ
ア１３，１３と永久磁石１４，１４との配列周期
Tpは発生超音波の波長λに等しい。前記コア１
３と永久磁石１４の外周には第５図及び第６図に
示すようにコイル１５が巻装され、例えば隣り合
う４個の巻線部を直列接続したコイル群１５1，
１５2，１５3，１５4を形成していると共にそれ
らコイル群の線端を外部に延出している。なお、
互に隣り合うコイルの巻線部の中心の間隔tpは
Tp／４である。
は第７図に示す如く円柱状の支持体１２ａ，１２
ｂと、これら支持体１２ａ，１２ｂ間に交互に配
列して挾持されたフエライトコア１３…、永久磁
石１４…とを備えている。前記永久磁石１４…は
フエライトコア１３…を挾んで互に極性が同じに
なるように配列されている。また、フエライトコ
ア１３，１３と永久磁石１４，１４との配列周期
Tpは発生超音波の波長λに等しい。前記コア１
３と永久磁石１４の外周には第５図及び第６図に
示すようにコイル１５が巻装され、例えば隣り合
う４個の巻線部を直列接続したコイル群１５1，
１５2，１５3，１５4を形成していると共にそれ
らコイル群の線端を外部に延出している。なお、
互に隣り合うコイルの巻線部の中心の間隔tpは
Tp／４である。
また、上述したEMAT１１には第８図に示す
如く送信器にパルス発生器１６から繰り返しパル
スが入力される送・受信装置１７が接続されてい
る。この送・受信装置１７の受信器には表示器１
８が接続されている。
如く送信器にパルス発生器１６から繰り返しパル
スが入力される送・受信装置１７が接続されてい
る。この送・受信装置１７の受信器には表示器１
８が接続されている。
前記送・受信装置１７は第９図に示す如く前記
EMAT１１に励振電流を流し超音波を発生させ
るための送信器１９とEMAT１１により検出さ
れた信号を順次遅延して合成するための受信器２
０とから構成されている。また前記送信器１９は
前記パルス発生器１６からのパルスが入力され、
予め設定した時間遅らせてパルスを発生するタイ
ミング回路２１と、この回路２１のパルスにより
短時間高周波電流を前記EMAT１１の各コイル
群１５1〜１５4に流す複数の励振電流発生回路２
２…とからなる。更に前記受信器２０は前記
EMAT１１の各コイル群１５1〜１５4からの信
号を増幅する複数の第１の増幅器２３…と、これ
ら増幅器２３…からの増幅信号を所定時間だけ遅
延させる複数の遅延回路２４…と、これら遅延回
路２４…からの信号を加算する加算器２５と、こ
の加算器２５からの信号を増幅し、前記表示器１
８に増幅信号を出力する第２の増幅器２６とから
なる。
EMAT１１に励振電流を流し超音波を発生させ
るための送信器１９とEMAT１１により検出さ
れた信号を順次遅延して合成するための受信器２
０とから構成されている。また前記送信器１９は
前記パルス発生器１６からのパルスが入力され、
予め設定した時間遅らせてパルスを発生するタイ
ミング回路２１と、この回路２１のパルスにより
短時間高周波電流を前記EMAT１１の各コイル
群１５1〜１５4に流す複数の励振電流発生回路２
２…とからなる。更に前記受信器２０は前記
EMAT１１の各コイル群１５1〜１５4からの信
号を増幅する複数の第１の増幅器２３…と、これ
ら増幅器２３…からの増幅信号を所定時間だけ遅
延させる複数の遅延回路２４…と、これら遅延回
路２４…からの信号を加算する加算器２５と、こ
の加算器２５からの信号を増幅し、前記表示器１
８に増幅信号を出力する第２の増幅器２６とから
なる。
次に、本発明の細管用電磁超音波探傷装置の動
作を第１０図及び第１１図を参照して説明する。
作を第１０図及び第１１図を参照して説明する。
第１０図に示す如くEMAT１１を細管４内に
挿入し、パルス発生器１６から送信器１９のタイ
ミング回路２１に繰り返しパルスを入力すること
により、送信器１９の励振電流発生回路２２…か
ら４個の巻線部を直列接続して一組としたコイル
群１５1，１５2，１５3に第１１ａ〜ｃのタイミ
ング波形図に示す如く時間をずらして順次励振電
流を流す。即ち、まず一番端の４個の巻線部から
なるコイル群１５1に第１１図ａに示すタイミン
グで励振電流を流すと、前述の第４図を用いて説
明したコイル１５と永久磁石１４…とコア１３…
の組合せによる超音波発生メカニズムの通り超音
波（ラム波）が発生する。このラム波は細管４の
壁内を軸方向に伝播する。また、このラム波はt1
時間後には隣りの４個の巻線部からなるコイル群
１５2に到達する。この時、コイル群１５2に第１
１図ｂに示すタイミングで励振電流を流すと、同
様にラム波が発生し、前記コイル群１５1で発生
したラム波と位相が一致してラム波は増幅され
る。同様に第１１図ｃに示すタイミングでt2時間
後にコイル群１５3に励振電流を流せば、第１１
図ｄの如く更に増幅された合成ラム波を発生でき
る。このように、次々に送信器１９から遅延させ
て各コイル群１５1，１５2，１５3…に励振電流
を流すことにより、高レベルのラム波をコイル群
を励振する時間Δtだけ発生可能となる。
挿入し、パルス発生器１６から送信器１９のタイ
ミング回路２１に繰り返しパルスを入力すること
により、送信器１９の励振電流発生回路２２…か
ら４個の巻線部を直列接続して一組としたコイル
群１５1，１５2，１５3に第１１ａ〜ｃのタイミ
ング波形図に示す如く時間をずらして順次励振電
流を流す。即ち、まず一番端の４個の巻線部から
なるコイル群１５1に第１１図ａに示すタイミン
グで励振電流を流すと、前述の第４図を用いて説
明したコイル１５と永久磁石１４…とコア１３…
の組合せによる超音波発生メカニズムの通り超音
波（ラム波）が発生する。このラム波は細管４の
壁内を軸方向に伝播する。また、このラム波はt1
時間後には隣りの４個の巻線部からなるコイル群
１５2に到達する。この時、コイル群１５2に第１
１図ｂに示すタイミングで励振電流を流すと、同
様にラム波が発生し、前記コイル群１５1で発生
したラム波と位相が一致してラム波は増幅され
る。同様に第１１図ｃに示すタイミングでt2時間
後にコイル群１５3に励振電流を流せば、第１１
図ｄの如く更に増幅された合成ラム波を発生でき
る。このように、次々に送信器１９から遅延させ
て各コイル群１５1，１５2，１５3…に励振電流
を流すことにより、高レベルのラム波をコイル群
を励振する時間Δtだけ発生可能となる。
一方、検出を行なう場合には上記と逆プロセス
でｎ組のコイル群により検出された信号を受信器
２０の増幅器２３…を介して遅延回路２４…より
時間をずらして加算器２５で合成することによつ
て、信号レベルはｎ倍となり増幅器等の白色雑音
レベルは１／√と低下し、Ｓ／Ｎ比はn3/2倍を
改善される。そして細管４に欠陥があれば、反射
が生じ受信器２０で検出され、これに接続した表
示器１８によりその欠陥信号を直読できる。
でｎ組のコイル群により検出された信号を受信器
２０の増幅器２３…を介して遅延回路２４…より
時間をずらして加算器２５で合成することによつ
て、信号レベルはｎ倍となり増幅器等の白色雑音
レベルは１／√と低下し、Ｓ／Ｎ比はn3/2倍を
改善される。そして細管４に欠陥があれば、反射
が生じ受信器２０で検出され、これに接続した表
示器１８によりその欠陥信号を直読できる。
以上詳述した如く、本発明によればラム波の合
成により高レベルのラム波を発生できると共に、
検出したラム波の合成を行なうことにより高い
Ｓ／Ｎ比で検出でき、高感度でかつ高分解能を有
しPWRやFBRの蒸気発生器又はコンデンサーに
組込まれる細管等の探傷に有益な装置を提供でき
るものである。
成により高レベルのラム波を発生できると共に、
検出したラム波の合成を行なうことにより高い
Ｓ／Ｎ比で検出でき、高感度でかつ高分解能を有
しPWRやFBRの蒸気発生器又はコンデンサーに
組込まれる細管等の探傷に有益な装置を提供でき
るものである。
なお、本発明に係る細管用電磁超音波探傷装置
は一つのEMATに送受信装置を接続した形態に
限らず、送信器と受信器を別々のEMATに接続
して探傷装置を構成してもよい。
は一つのEMATに送受信装置を接続した形態に
限らず、送信器と受信器を別々のEMATに接続
して探傷装置を構成してもよい。
第１図〜第３図は本出願が既に提案した
EMATを示すもので、第１図は正面図、第２図
は第１図の右側面図、第３図はコイルを巻装する
前のEMATの正面図である。第４図は前記
EMATの動作原理を示す説明図である。第５図
〜第７図は本発明の細管用電磁超音波探傷装置に
用いられるEMATを示すもので、第５図は正面
図、第６図は第５図の右側面図、第７図はコイル
を巻装する前のEMATの正面図である。第８図
は本発明の探傷装置を示す概略図、第９図は第８
図の探傷装置における送・受信装置を示す概略
図、第１０図は本発明の探傷装置の動作原理を示
す説明図、第１１図ａ〜ｃはEMATの各コイル
群に励振電流を流す時のタイミングを示す波形
図、第１１図ｄは各コイル群に励振電流を遅延さ
せて流すことにより得られた合成ラム波を示す波
形図である。 ４……細管、１１……EMAT、１３……フエ
ライトコア、１４……永久磁石、１５……コイ
ル、１５1〜１５4……コイル群、１６……パルス
発生器、１７……送・受信装置、１８……表示
器、１９……送信器、２０……受信器、２２……
励振電流発生回路、２４……遅延回路、２５……
加算器。
EMATを示すもので、第１図は正面図、第２図
は第１図の右側面図、第３図はコイルを巻装する
前のEMATの正面図である。第４図は前記
EMATの動作原理を示す説明図である。第５図
〜第７図は本発明の細管用電磁超音波探傷装置に
用いられるEMATを示すもので、第５図は正面
図、第６図は第５図の右側面図、第７図はコイル
を巻装する前のEMATの正面図である。第８図
は本発明の探傷装置を示す概略図、第９図は第８
図の探傷装置における送・受信装置を示す概略
図、第１０図は本発明の探傷装置の動作原理を示
す説明図、第１１図ａ〜ｃはEMATの各コイル
群に励振電流を流す時のタイミングを示す波形
図、第１１図ｄは各コイル群に励振電流を遅延さ
せて流すことにより得られた合成ラム波を示す波
形図である。 ４……細管、１１……EMAT、１３……フエ
ライトコア、１４……永久磁石、１５……コイ
ル、１５1〜１５4……コイル群、１６……パルス
発生器、１７……送・受信装置、１８……表示
器、１９……送信器、２０……受信器、２２……
励振電流発生回路、２４……遅延回路、２５……
加算器。
Claims (1)
- １ 複数の円盤状のコアと、これらコア間に互に
極性が向き合うように順次配列された円柱状の永
久磁石と、これらコアと永久磁石に数回巻装され
たコイルからなる複数のコイル群と、これら各コ
イル群に順次励振電流を流す送信器と、この送信
器に繰り返しパルスを入力するパルス発生器と、
前記各コイル群で検出された信号を順次遅延し合
成する受信器と、この受信器からの受信信号を表
示する表示器とを具備したことを特徴とする細管
用電磁超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57015075A JPS58132657A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 細管用電磁超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57015075A JPS58132657A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 細管用電磁超音波探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58132657A JPS58132657A (ja) | 1983-08-08 |
| JPH0142375B2 true JPH0142375B2 (ja) | 1989-09-12 |
Family
ID=11878728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57015075A Granted JPS58132657A (ja) | 1982-02-02 | 1982-02-02 | 細管用電磁超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58132657A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61133857A (ja) * | 1984-12-05 | 1986-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 地下管路腐食診断方法及びその装置 |
| DE3446336A1 (de) * | 1984-12-14 | 1986-06-26 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Elektrodynamischer wandler zur erzeugung von ultraschallwellen |
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-
1982
- 1982-02-02 JP JP57015075A patent/JPS58132657A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58132657A (ja) | 1983-08-08 |
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