JPH0143907B2 - - Google Patents
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- JPH0143907B2 JPH0143907B2 JP57056874A JP5687482A JPH0143907B2 JP H0143907 B2 JPH0143907 B2 JP H0143907B2 JP 57056874 A JP57056874 A JP 57056874A JP 5687482 A JP5687482 A JP 5687482A JP H0143907 B2 JPH0143907 B2 JP H0143907B2
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- JP
- Japan
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- emat
- plate wave
- pipe
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- wave
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- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 9
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 9
- BLRBOMBBUUGKFU-SREVYHEPSA-N (z)-4-[[4-(4-chlorophenyl)-5-(2-methoxy-2-oxoethyl)-1,3-thiazol-2-yl]amino]-4-oxobut-2-enoic acid Chemical compound S1C(NC(=O)\C=C/C(O)=O)=NC(C=2C=CC(Cl)=CC=2)=C1CC(=O)OC BLRBOMBBUUGKFU-SREVYHEPSA-N 0.000 description 33
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 235000019687 Lamb Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
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- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
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]
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は配管等の管状被検体の欠陥検出に用い
られる電磁音響トランスデユーサの板波増幅装置
に関する。
られる電磁音響トランスデユーサの板波増幅装置
に関する。
近年、配管等の管状被検体の軸方向に発生する
欠陥の検出方法としては、電磁音響トランスデユ
ーサ（以下EMATと称す）を用いて配管の円周
方向に伝播する板波を発生させ、該配管からの反
射エコーを同様にEMATを用いる検出する方法
が採用されている。
欠陥の検出方法としては、電磁音響トランスデユ
ーサ（以下EMATと称す）を用いて配管の円周
方向に伝播する板波を発生させ、該配管からの反
射エコーを同様にEMATを用いる検出する方法
が採用されている。
上述した管状被検体の欠陥検出に用いられる
EMATとしては、従来、第１図に示す如く断面
コ字型の磁極１にコイル２を巻装した磁気回路３
と、前記磁極１のコ字型の開口側に蛇行して配置
した励磁コイル４とからなる構造のものが知られ
ている。かかるEMATの動作原理を第２図を参
照して説明する。まず、EMATを被検体として
の配管５内に該EMATの励磁コイル４側が配管
５内壁に対向するように配置し、励磁コイル４に
高周波電流を流すと、配管５の軸方向に渦電流Ｉ
が発生する。この渦電流Ｉは周期T0で方向が反
転する。他方、磁極１にコイル２を巻装した磁気
回路３により配管５の接線方向と平行な磁束成分
Ｂが生じ、この磁束成分Ｂと前記渦電流Ｉの相互
作用により配管の半径方向と平行なローレンツ力
Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆは周期T0で
方向が反転しており、高周波電流の周波数で時
間的に変化している。しかるに、前記ローレンツ
力Ｆにより第２図中の破線で示す如き周波数、
波長λ＝T0の板波の一種であるラム波（超音波）
が発生し、配管５の管壁に円周方向に伝播する。
この超音波の配管５を伝播し、そ配管５の欠陥箇
所で反射して帰つてくる。しかして、これを上記
と逆プロセスで電気信号に変換することにより、
配管５の欠陥を検出できる。
EMATとしては、従来、第１図に示す如く断面
コ字型の磁極１にコイル２を巻装した磁気回路３
と、前記磁極１のコ字型の開口側に蛇行して配置
した励磁コイル４とからなる構造のものが知られ
ている。かかるEMATの動作原理を第２図を参
照して説明する。まず、EMATを被検体として
の配管５内に該EMATの励磁コイル４側が配管
５内壁に対向するように配置し、励磁コイル４に
高周波電流を流すと、配管５の軸方向に渦電流Ｉ
が発生する。この渦電流Ｉは周期T0で方向が反
転する。他方、磁極１にコイル２を巻装した磁気
回路３により配管５の接線方向と平行な磁束成分
Ｂが生じ、この磁束成分Ｂと前記渦電流Ｉの相互
作用により配管の半径方向と平行なローレンツ力
Ｆが発生する。このローレンツ力Ｆは周期T0で
方向が反転しており、高周波電流の周波数で時
間的に変化している。しかるに、前記ローレンツ
力Ｆにより第２図中の破線で示す如き周波数、
波長λ＝T0の板波の一種であるラム波（超音波）
が発生し、配管５の管壁に円周方向に伝播する。
この超音波の配管５を伝播し、そ配管５の欠陥箇
所で反射して帰つてくる。しかして、これを上記
と逆プロセスで電気信号に変換することにより、
配管５の欠陥を検出できる。
また、別のEMATとしては、従来、第３図に
示す如く磁石６…をその極性が反対となるように
並設し、これら磁石６群に励磁コイル４をそれら
の磁束発生面を含むように巻装した構造のものが
知られている。かかるEMATの動作原理を第４
図を参照して説明する。まず、EMATを配管５
内に磁石６…のＮ，Ｓ極が該配管５内壁面に近接
して対向するように配置し、励磁コイル３に高周
波電流を流すと、配管５の接線方向と平行な渦電
流Ｉが発生する。他方、磁石６…はＮ，Ｓ極が反
対となるように並設されているため、これら磁石
６…により配管５の半径方向と平行で方向の異な
る磁束成分B1，B2が生じ、この磁束成分B1，B2
と前記渦電流Ｉの相互作用により、配管５の軸方
向と平行するローレンツ力Ｆが発生する。このロ
ーレンツ力Ｆは各磁石６…の配列周期で方向が反
転し、このローレンツ力Ｆにより第４図中破線に
示す如く振幅方向が配管５の軸方向の板波の一種
であるSH波が発生し、配管５の管壁の円周方向
に伝播する。このようなEMATを用いれば、前
述した第１図図示のEMATと同様、配管の欠陥
等を検出できる。
示す如く磁石６…をその極性が反対となるように
並設し、これら磁石６群に励磁コイル４をそれら
の磁束発生面を含むように巻装した構造のものが
知られている。かかるEMATの動作原理を第４
図を参照して説明する。まず、EMATを配管５
内に磁石６…のＮ，Ｓ極が該配管５内壁面に近接
して対向するように配置し、励磁コイル３に高周
波電流を流すと、配管５の接線方向と平行な渦電
流Ｉが発生する。他方、磁石６…はＮ，Ｓ極が反
対となるように並設されているため、これら磁石
６…により配管５の半径方向と平行で方向の異な
る磁束成分B1，B2が生じ、この磁束成分B1，B2
と前記渦電流Ｉの相互作用により、配管５の軸方
向と平行するローレンツ力Ｆが発生する。このロ
ーレンツ力Ｆは各磁石６…の配列周期で方向が反
転し、このローレンツ力Ｆにより第４図中破線に
示す如く振幅方向が配管５の軸方向の板波の一種
であるSH波が発生し、配管５の管壁の円周方向
に伝播する。このようなEMATを用いれば、前
述した第１図図示のEMATと同様、配管の欠陥
等を検出できる。
しかしながら、上述した第１図或いは第３図に
示す構造のEMATは電気エネルギーから超音波
のエネルギーへの変換効率が相当低く、高レベル
の板波を発生することが困難であつた。その結
果、配管等の被検体の欠陥探傷に用いた場合、検
出性能が劣るという問題があつた。
示す構造のEMATは電気エネルギーから超音波
のエネルギーへの変換効率が相当低く、高レベル
の板波を発生することが困難であつた。その結
果、配管等の被検体の欠陥探傷に用いた場合、検
出性能が劣るという問題があつた。
本発明は上記問題が解消するためになされたも
ので、管状被検体の円周方向に伝播する板波はそ
の壁部を廻つて再度EMATの設置箇所へ帰還す
ることに注目し、板波の帰還毎に新たに同位相で
板波を発生させることにより、板波を音響的に増
幅して高レベルの板波を発生でき、ひいては高性
能の欠陥検出を行なうことができる電磁音響トラ
ンスデユーサの板波増幅装置を提供しようとする
ものである。
ので、管状被検体の円周方向に伝播する板波はそ
の壁部を廻つて再度EMATの設置箇所へ帰還す
ることに注目し、板波の帰還毎に新たに同位相で
板波を発生させることにより、板波を音響的に増
幅して高レベルの板波を発生でき、ひいては高性
能の欠陥検出を行なうことができる電磁音響トラ
ンスデユーサの板波増幅装置を提供しようとする
ものである。
以下、本発明を第５図図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
図中の１１は図示しない管状被検体、例えば配
管内に配置される第１図図示の構造のEMATで
ある。また、図中の１２は前記EMAT１１から
の板波の周波数に等しい正弦波を発生する発振器
であり、この発振器１２はゲート回路１３に接続
されている。このゲート回路１３に板波が前記配
管の円周を一回周るのに要する時間毎に該板波と
同位相でパルスを発生するパルス発生器１４を接
続している。なお、前記ゲート回路１３は前記パ
ルス発生器１４からのパルスにより前記発生器１
２からの信号を通す構成になつている。また、前
記ゲート回路１３は増幅回路１５に接続され、該
増幅回路１５の増幅した信号は前記EMAT１１
に出力される。
管内に配置される第１図図示の構造のEMATで
ある。また、図中の１２は前記EMAT１１から
の板波の周波数に等しい正弦波を発生する発振器
であり、この発振器１２はゲート回路１３に接続
されている。このゲート回路１３に板波が前記配
管の円周を一回周るのに要する時間毎に該板波と
同位相でパルスを発生するパルス発生器１４を接
続している。なお、前記ゲート回路１３は前記パ
ルス発生器１４からのパルスにより前記発生器１
２からの信号を通す構成になつている。また、前
記ゲート回路１３は増幅回路１５に接続され、該
増幅回路１５の増幅した信号は前記EMAT１１
に出力される。
次に、上述した第５図図示のEMATの板波増
幅装置の動作を第６図図示のタイムシーケンスを
参照して説明する。
幅装置の動作を第６図図示のタイムシーケンスを
参照して説明する。
まず、EMAT１１を例えば前述の第２図のよ
うに配管内に配置する。つづいて、発振器１２か
ら第６図ａに示す波形をもつ周波数の正弦波を
発生すると共に、パルス発生器１４から前記
EMAT１１からの板波が配管の円周をｎ回（こ
こでは例えば１回）するに要する時間t0毎に第６
図ｂに示す波形のパルスをゲート回路１３に出力
すると、ゲート回路１３はパルスが入力されてい
る時間だけゲートを開いて正弦波を通し、第６図
ｃに示す波形の正弦波を増幅回路１５に出力す
る。この正弦波は増幅回路１５によつて増幅され
てEMAT１１に高電流を流す。こうした電流が
EMAT１１に流れると、前述した第２図図示の
メカニズムの通り配管の壁部に第６図ｄの波形を
もつ周波数の板波が発生する。この板波の発生
は、通常の超音波センサのようにクサビ等を持つ
ていないため、電流を与えると同時に発生し、
EMAT１１を中心にして配管の円周の時計廻り
及び反時計廻り方向に伝播し、一周して同
EMAT１１の配管箇所に帰還する。この時、周
波数を適当に選択し、波長λと板波が一周する
時の距離l0がl0＝nλ（ｎ＝整数）の式を満足する
ように設定すると、EMAT１１に帰還する板波
の位相は第６図ｅの波形に示す如く帰還時点で
EMAT１１で発生する板波と一致するので、こ
れら第６図ｄ，ｅの波形をもつ板波は重畳されて
増幅される。これらを繰り返すことにより、第６
図ｆの波形に示す如く徐々に板波を増幅すること
が可能となる。
うに配管内に配置する。つづいて、発振器１２か
ら第６図ａに示す波形をもつ周波数の正弦波を
発生すると共に、パルス発生器１４から前記
EMAT１１からの板波が配管の円周をｎ回（こ
こでは例えば１回）するに要する時間t0毎に第６
図ｂに示す波形のパルスをゲート回路１３に出力
すると、ゲート回路１３はパルスが入力されてい
る時間だけゲートを開いて正弦波を通し、第６図
ｃに示す波形の正弦波を増幅回路１５に出力す
る。この正弦波は増幅回路１５によつて増幅され
てEMAT１１に高電流を流す。こうした電流が
EMAT１１に流れると、前述した第２図図示の
メカニズムの通り配管の壁部に第６図ｄの波形を
もつ周波数の板波が発生する。この板波の発生
は、通常の超音波センサのようにクサビ等を持つ
ていないため、電流を与えると同時に発生し、
EMAT１１を中心にして配管の円周の時計廻り
及び反時計廻り方向に伝播し、一周して同
EMAT１１の配管箇所に帰還する。この時、周
波数を適当に選択し、波長λと板波が一周する
時の距離l0がl0＝nλ（ｎ＝整数）の式を満足する
ように設定すると、EMAT１１に帰還する板波
の位相は第６図ｅの波形に示す如く帰還時点で
EMAT１１で発生する板波と一致するので、こ
れら第６図ｄ，ｅの波形をもつ板波は重畳されて
増幅される。これらを繰り返すことにより、第６
図ｆの波形に示す如く徐々に板波を増幅すること
が可能となる。
したがつて、本発明のEMATの板波増幅装置
によれば高レベルの板波を発生させることができ
るため、配管の超音波探傷に適用した場合、配管
に存在する欠陥等の検出性能を著しく向上でき
る。
によれば高レベルの板波を発生させることができ
るため、配管の超音波探傷に適用した場合、配管
に存在する欠陥等の検出性能を著しく向上でき
る。
なお、上記実施例ではEMATとして第１図図
示の構造のものを用いたが、第３図図示の構造の
EMATを用いて同様な効果を期待できる。
示の構造のものを用いたが、第３図図示の構造の
EMATを用いて同様な効果を期待できる。
また、上記実施例ではパルス発生器として板波
が配管（被検体）の円周を一回周るのに要する時
間毎にパルスを発生する構造のものを用いたが、
２回、３回…と複数回周るに要する時間毎にパル
スを板波と同位相で発生するパルス発生器を用い
てもよい。
が配管（被検体）の円周を一回周るのに要する時
間毎にパルスを発生する構造のものを用いたが、
２回、３回…と複数回周るに要する時間毎にパル
スを板波と同位相で発生するパルス発生器を用い
てもよい。
第１図は従来のEMATを示す概略図、第２図
は第１図のEMATの動作原理を示す説明図、第
３図は従来の別のEMATを示す概略図、第４図
は第３図のEMATの動作原理を示す説明図、第
５図は本発明の一実施例を示すEMATの板波増
幅装置の概略図、第６図ａ〜ｆは本発明の板波増
幅装置のタイムシーケンスを示すもので、同図ａ
は発振器の出力波形図、同図ｂはパルス発生器の
出力波形図、同図ｃはゲート回路（又は増幅回
路）の出力波形図、同図ｄはEMATにより発生
した板波の波形図、同図ｅはEMATに帰還した
板波の波形図、同図ｆは合成された板波の波形図
である。 １……磁極、２……コイル、３……磁気回路、
４……励磁コイル、５……配管、６……磁石、１
１……EMAT、１２……発振器、１３……ゲー
ト回路、１４……パルス発生器、１５……増幅回
路。
は第１図のEMATの動作原理を示す説明図、第
３図は従来の別のEMATを示す概略図、第４図
は第３図のEMATの動作原理を示す説明図、第
５図は本発明の一実施例を示すEMATの板波増
幅装置の概略図、第６図ａ〜ｆは本発明の板波増
幅装置のタイムシーケンスを示すもので、同図ａ
は発振器の出力波形図、同図ｂはパルス発生器の
出力波形図、同図ｃはゲート回路（又は増幅回
路）の出力波形図、同図ｄはEMATにより発生
した板波の波形図、同図ｅはEMATに帰還した
板波の波形図、同図ｆは合成された板波の波形図
である。 １……磁極、２……コイル、３……磁気回路、
４……励磁コイル、５……配管、６……磁石、１
１……EMAT、１２……発振器、１３……ゲー
ト回路、１４……パルス発生器、１５……増幅回
路。
Claims (1)
- １ 管状被検体の円周方向に板波を発生させる電
磁音響トランスデユーサと、このトランスデユー
サからの板波の周波数に等しい正弦波を発生する
発振器と、板波が前記管状被検体の円周をｎ回
（ｎは整数）周るのに要する時間毎に該板波と同
位相でパルスを発生するパルス発生器と、このパ
ルス発生器からのパルスにより前記発振器からの
信号を通すゲート回路と、このゲート回路の信号
が入力され、増幅した信号を前記トランスデユー
サに出力する増幅回路とを具備したことを特徴と
する電磁音響トランスデユーサの板波増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056874A JPS58173461A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 電磁音響トランスデューサの板波増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57056874A JPS58173461A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 電磁音響トランスデューサの板波増幅装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173461A JPS58173461A (ja) | 1983-10-12 |
| JPH0143907B2 true JPH0143907B2 (ja) | 1989-09-25 |
Family
ID=13039564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57056874A Granted JPS58173461A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | 電磁音響トランスデューサの板波増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173461A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4685334A (en) * | 1986-01-27 | 1987-08-11 | The Babcock & Wilcox Company | Method for ultrasonic detection of hydrogen damage in boiler tubes |
-
1982
- 1982-04-06 JP JP57056874A patent/JPS58173461A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58173461A (ja) | 1983-10-12 |
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