JPH0145577B2 - - Google Patents
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- JPH0145577B2 JPH0145577B2 JP56088189A JP8818981A JPH0145577B2 JP H0145577 B2 JPH0145577 B2 JP H0145577B2 JP 56088189 A JP56088189 A JP 56088189A JP 8818981 A JP8818981 A JP 8818981A JP H0145577 B2 JPH0145577 B2 JP H0145577B2
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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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電磁超音波探傷装置に係り、更に具体
的には被検材に縦波の超音波を発生させ、その反
射波を測定することにより被検材内部に存在する
欠陥を探傷する電磁超音波探傷装置に関する。
的には被検材に縦波の超音波を発生させ、その反
射波を測定することにより被検材内部に存在する
欠陥を探傷する電磁超音波探傷装置に関する。
従来、金属材料の厚み測定、探傷等の計測には
圧電素子を用いた超音波厚み計、超音波探傷器な
どが使用されているが、かかる装置は超音波を被
検材中に効率良く伝える為に音源（探触子）と被
検材との間に接触媒質（通常は水）を必要とす
る。この為、高温材やスケールあるいは表面の凹
凸の著しい材料の計測は因難であつた。
圧電素子を用いた超音波厚み計、超音波探傷器な
どが使用されているが、かかる装置は超音波を被
検材中に効率良く伝える為に音源（探触子）と被
検材との間に接触媒質（通常は水）を必要とす
る。この為、高温材やスケールあるいは表面の凹
凸の著しい材料の計測は因難であつた。
従つて被検材の温度や表面状態などに影響され
ることなく超音波の送受信を行うことが強く要求
されている。かかる要求を満足すべく前記媒質を
不要にする方法として磁界と電流の相互作用によ
るローレンツ力を利用した電磁超音波探傷装置が
特公昭44−24867号などで提案されている。
ることなく超音波の送受信を行うことが強く要求
されている。かかる要求を満足すべく前記媒質を
不要にする方法として磁界と電流の相互作用によ
るローレンツ力を利用した電磁超音波探傷装置が
特公昭44−24867号などで提案されている。
電磁超音波探傷に最も一般的に用いられる超音
波の波動モードには縦波と横波の二種類がある。
いずれのモードの波動を用いるかは被検材との組
合せで決まり、当然、探傷効率の良い方を採用す
ることになる。
波の波動モードには縦波と横波の二種類がある。
いずれのモードの波動を用いるかは被検材との組
合せで決まり、当然、探傷効率の良い方を採用す
ることになる。
ところで縦波と横波は以下の如く相異なる。
即ち縦波は圧縮波とも云われ、波の進行方向と
同一方向に振動し、気体、液体、固体中で存在す
る。
同一方向に振動し、気体、液体、固体中で存在す
る。
これに対し、横波は剪断波とも云われ、波の進
行方向と垂直な方向に振動し、固体中でのみ存在
する。なお、横波は被検材が高温（鉄では約800
℃以上）になると材料中での減衰が大きくなる。
行方向と垂直な方向に振動し、固体中でのみ存在
する。なお、横波は被検材が高温（鉄では約800
℃以上）になると材料中での減衰が大きくなる。
本発明は特に高温状態にある被検材の探傷に有
効な縦波の超音波を用いる電磁超音波探傷装置に
関するものである。
効な縦波の超音波を用いる電磁超音波探傷装置に
関するものである。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
る。
縦波の超音波を用いる電磁超音波探傷装置の構
造は電磁石磁極の外周部に送受信コイルを設けた
ものが一般的である。
造は電磁石磁極の外周部に送受信コイルを設けた
ものが一般的である。
第１図には電磁超音波探傷装置の従来例の構成
が示されており、第２図はその電磁石部分の底面
（被検材は省略してある。）これらの図において直
流励磁コイル２と断面Ｅ字状の鉄心３により構成
される直流電磁石４が配置され、該鉄心３の中央
磁極５の外周部には超音波送受信コイル６が取付
られている。また７は前記直流励磁コイル２に直
流電圧を印加するための直流電源、８は送受信コ
イル６にパルス電圧を印加するためのパルス発生
器、９は該送受信コイルより検出された信号を増
幅する増幅器、１０は表示器である。
が示されており、第２図はその電磁石部分の底面
（被検材は省略してある。）これらの図において直
流励磁コイル２と断面Ｅ字状の鉄心３により構成
される直流電磁石４が配置され、該鉄心３の中央
磁極５の外周部には超音波送受信コイル６が取付
られている。また７は前記直流励磁コイル２に直
流電圧を印加するための直流電源、８は送受信コ
イル６にパルス電圧を印加するためのパルス発生
器、９は該送受信コイルより検出された信号を増
幅する増幅器、１０は表示器である。
上記構成において、直流励磁コイル２を直流電
源７で励磁し被検材１に直流磁界（図中点線で示
す）を与え、次に送受信コイル６にパルス発生器
８よりパルス電流を加えると変化磁束が発生し、
該変化磁束により被検材１の表面に渦電流ｉが発
生する。該渦電流と予め与えておいた前記直流磁
界の被検材表面と平行方向の磁界成分の磁束密度
Byとが相互作用し、被検材１表面と垂直な方向
（Ｚ方向）に変化歪FZ（フレミングの左手の法則）
が発生し、該変化歪FZは被検材１の表面と垂直
な方向（Ｚ方向）に伝播する。即ち縦波が発生す
る。変化歪FZは磁束密度Byと渦電流ｉとの積に
比例し、 FZ∝By・ｉ ……(1) と表わされる。そしてこの超音波は被検材１内部
を伝播し、被検材１中の欠陥及び底面からの反射
超音波は前述と逆の過程（フレミングの右手の法
則）により送受信コイルで渦電流により発生する
起電力として検出され、その検出信号レベルVR
は次式に示す如くByの自乗に比例する。
源７で励磁し被検材１に直流磁界（図中点線で示
す）を与え、次に送受信コイル６にパルス発生器
８よりパルス電流を加えると変化磁束が発生し、
該変化磁束により被検材１の表面に渦電流ｉが発
生する。該渦電流と予め与えておいた前記直流磁
界の被検材表面と平行方向の磁界成分の磁束密度
Byとが相互作用し、被検材１表面と垂直な方向
（Ｚ方向）に変化歪FZ（フレミングの左手の法則）
が発生し、該変化歪FZは被検材１の表面と垂直
な方向（Ｚ方向）に伝播する。即ち縦波が発生す
る。変化歪FZは磁束密度Byと渦電流ｉとの積に
比例し、 FZ∝By・ｉ ……(1) と表わされる。そしてこの超音波は被検材１内部
を伝播し、被検材１中の欠陥及び底面からの反射
超音波は前述と逆の過程（フレミングの右手の法
則）により送受信コイルで渦電流により発生する
起電力として検出され、その検出信号レベルVR
は次式に示す如くByの自乗に比例する。
VR∝（By）2i ……(2)
尚、渦電流ｉと直流磁界の他の方向成分BZと
が相互作用すると横波が発生するが、これは本発
明とは直接、関係ないのでその説明は省略する。
が相互作用すると横波が発生するが、これは本発
明とは直接、関係ないのでその説明は省略する。
上記した従来の電磁超音波探傷装置において最
大の欠点は超音波検出信号レベルVRが小さいこ
とにある。VRを向上しようとするには式(2)より
明らかな如く、直流磁界の被検材１表面と平行方
向の磁場Byを増大すれば良い。しかし、従来の
電磁石の磁極の構造では中央磁極５（Ｎ極）より
発生した磁束の大半は被検材中を通過、又は貫通
して被検材表面に集中しない。その為、縦波超音
波を送受信する被検材表面に平行な磁界の磁束密
度Byは高々、3000Gauss程度が限度となる。次に
渦電流ｉを増大させることが考えられるが、電流
の増大は必然的に印加パルス電流、電圧の増大を
きたし、安全上の問題が生じる。
大の欠点は超音波検出信号レベルVRが小さいこ
とにある。VRを向上しようとするには式(2)より
明らかな如く、直流磁界の被検材１表面と平行方
向の磁場Byを増大すれば良い。しかし、従来の
電磁石の磁極の構造では中央磁極５（Ｎ極）より
発生した磁束の大半は被検材中を通過、又は貫通
して被検材表面に集中しない。その為、縦波超音
波を送受信する被検材表面に平行な磁界の磁束密
度Byは高々、3000Gauss程度が限度となる。次に
渦電流ｉを増大させることが考えられるが、電流
の増大は必然的に印加パルス電流、電圧の増大を
きたし、安全上の問題が生じる。
以上の理由で縦波電磁超音波探傷装置の探傷感
度は低く、実用化上の最大の問題となつていた。
度は低く、実用化上の最大の問題となつていた。
本発明の目的は上記した従来技術の欠点を解消
し、探傷感度の向上を図つた電磁超音波探傷装置
を提供することにある。
し、探傷感度の向上を図つた電磁超音波探傷装置
を提供することにある。
本発明の特徴は電磁超音波探傷装置において、
鉄心が被検材を包囲するように配置し、鉄心内に
配置された２個の直流励磁コイルを各々被検材を
包囲する如く巻回し、２個の直流励磁コイルの間
の空間内にパルス磁場を発生する送受信コイルを
配置した点にある。
鉄心が被検材を包囲するように配置し、鉄心内に
配置された２個の直流励磁コイルを各々被検材を
包囲する如く巻回し、２個の直流励磁コイルの間
の空間内にパルス磁場を発生する送受信コイルを
配置した点にある。
第３図に本発明に係る電磁超音波探傷装置の一
実施例の要部の構成を斜視図及び断面図で示す。
尚、第１図から第３図において同一部材には同一
の参照符号が付されている。
実施例の要部の構成を斜視図及び断面図で示す。
尚、第１図から第３図において同一部材には同一
の参照符号が付されている。
同図において、鉄心１４が被検材１を包囲する
ように配置し、鉄心内に配置された２個の直流コ
イル１１，１２は各々が独立して被検材１を包囲
する如く巻回されており、２個の直流コイル１
１，１２から発生する直流磁束（図中点線で示
す）は加え合されるように励磁される。２個の直
流励磁コイル１１，１２の間の空間に被株材１と
対向して送受信コイル１３が配置されている。
ように配置し、鉄心内に配置された２個の直流コ
イル１１，１２は各々が独立して被検材１を包囲
する如く巻回されており、２個の直流コイル１
１，１２から発生する直流磁束（図中点線で示
す）は加え合されるように励磁される。２個の直
流励磁コイル１１，１２の間の空間に被株材１と
対向して送受信コイル１３が配置されている。
尚、第５図に２個の直流励磁コイルの励磁電流
の流れる方向を図中矢印で示す。
の流れる方向を図中矢印で示す。
上記構成において、２つの直流コイル１１，１
２により発生する直流磁束は、鉄心１４に引き寄
せられて、その大半が被検材１の内部を通り、し
かもその方向は被検材１の表面と平行となる。即
ち、縦波電磁超音波を送受信するのに必要な被検
材１の表面と平行な成分の磁場Byとなる。直流
励磁コイル１１，１２の励磁量を増大すればほぼ
比例的に磁場Byは増大し、この磁場Byは
10000Gauss以上の値を得ることは容易である。
その結果、本実施例によれば縦波電磁超音波の検
出信号レベルVRは従来法に比べて(2)式より約11
倍〔＝（10000／3000）2〕の感度向上が図れ、その
効果は非常に大きい。
２により発生する直流磁束は、鉄心１４に引き寄
せられて、その大半が被検材１の内部を通り、し
かもその方向は被検材１の表面と平行となる。即
ち、縦波電磁超音波を送受信するのに必要な被検
材１の表面と平行な成分の磁場Byとなる。直流
励磁コイル１１，１２の励磁量を増大すればほぼ
比例的に磁場Byは増大し、この磁場Byは
10000Gauss以上の値を得ることは容易である。
その結果、本実施例によれば縦波電磁超音波の検
出信号レベルVRは従来法に比べて(2)式より約11
倍〔＝（10000／3000）2〕の感度向上が図れ、その
効果は非常に大きい。
また、２つの直流コイル１１と１２としてその
間の空間に送受信コイル１３を配置して、直流コ
イル１１，１２の悪影響たとえば直流コイルに流
れる電流によつて、直流コイルが脈動し、それに
応じて電圧が誘起されると、送受信コイル１３の
雑音となり、送受信コイル１３の感度が損なわれ
るが、本発明では空間に送受信コイル１３を設置
しているので、上述の欠点を生じない。更に、送
受信コイル１３は被検材１と対応しない反対側空
間を広く取れるので、送受信コイル１３を大きく
する時の設計変更が容易に出来る。
間の空間に送受信コイル１３を配置して、直流コ
イル１１，１２の悪影響たとえば直流コイルに流
れる電流によつて、直流コイルが脈動し、それに
応じて電圧が誘起されると、送受信コイル１３の
雑音となり、送受信コイル１３の感度が損なわれ
るが、本発明では空間に送受信コイル１３を設置
しているので、上述の欠点を生じない。更に、送
受信コイル１３は被検材１と対応しない反対側空
間を広く取れるので、送受信コイル１３を大きく
する時の設計変更が容易に出来る。
更に、従来法では一個の送受信コイルに対して
必ず１個の直流電磁石が必要であつたが、本発明
によれば送受信コイルは直流励磁コイル間の空間
内であれば、被検材の表面、側面、裏面のとの位
置でも長く、又、単一の送受信コイルのみなら
ず、複数の送受信コイルは被検材に対向配置する
ことも可能である。たとえば、長尺丈の巾広の被
検材１に対しても１個の励磁コイルを用いて、被
検材の巾方向に複数の送受信コイル１３を配置す
れば、全巾を探傷する場合、一台の電磁超音波探
傷装置を移動することなく、固定したままで、一
回の測定で巾方向の超音波を均一に測定できる。
必ず１個の直流電磁石が必要であつたが、本発明
によれば送受信コイルは直流励磁コイル間の空間
内であれば、被検材の表面、側面、裏面のとの位
置でも長く、又、単一の送受信コイルのみなら
ず、複数の送受信コイルは被検材に対向配置する
ことも可能である。たとえば、長尺丈の巾広の被
検材１に対しても１個の励磁コイルを用いて、被
検材の巾方向に複数の送受信コイル１３を配置す
れば、全巾を探傷する場合、一台の電磁超音波探
傷装置を移動することなく、固定したままで、一
回の測定で巾方向の超音波を均一に測定できる。
以上のように本発明の電磁超音波探傷装置は、
検出信号レベルの感度を大幅に向上できると共
に、送受信コイルを大きくする時に容易に空間に
収納できるので、設計変更が容易である。更に、
巾広の被検材の巾方向に対しても一台の電磁超音
波探傷装置を固定したままで、１回の測定で巾方
向の超音波を均一に測定できる。
検出信号レベルの感度を大幅に向上できると共
に、送受信コイルを大きくする時に容易に空間に
収納できるので、設計変更が容易である。更に、
巾広の被検材の巾方向に対しても一台の電磁超音
波探傷装置を固定したままで、１回の測定で巾方
向の超音波を均一に測定できる。
第１図は従来の電磁超音波探傷装置の構成を示
すブロツク図、第２図は第１図の電磁超音波探傷
装置の電磁石の底面図、第３図は本発明に係る電
磁超音波探傷装置の実施例を示す一部を断面した
斜視図である。 １……被検材、１１，１２……直流励磁コイ
ル、１３……送受信コイル、１４……鉄心。
すブロツク図、第２図は第１図の電磁超音波探傷
装置の電磁石の底面図、第３図は本発明に係る電
磁超音波探傷装置の実施例を示す一部を断面した
斜視図である。 １……被検材、１１，１２……直流励磁コイ
ル、１３……送受信コイル、１４……鉄心。
Claims (1)
- １ 直流電源により励磁される直流励磁コイル
と、パルス発生器出力により励磁される送受信コ
イルとを有し、前記直流励磁コイルにより発生す
る磁場と、送受信コイルを励磁することにより被
検材表面に発生する渦電流との相互作用により被
検材に超音波を発生させ、その反射波を測定する
ことにより被検材内部に存在する欠陥を探傷する
電磁超音波探傷装置において、上記被検材は、長
尺丈の広巾であつて、被検材の巾方向を鉄心で包
囲し、鉄心内に配置された２個の直流励磁コイル
を被検材の巾方向を包囲する如く巻回し、上記２
個の直流励磁コイルは、被至材の長手方向に空間
を介して配置し、空間内に送受信コイルを配置す
ることを特徴さする電磁超音波探傷装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56088189A JPS57203950A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Electromagnetic ultrasonic flaw detector |
| DE8282302944T DE3275315D1 (en) | 1981-06-10 | 1982-06-08 | Electromagnetic-acoustic measuring apparatus |
| EP82302944A EP0067065B1 (en) | 1981-06-10 | 1982-06-08 | Electromagnetic-acoustic measuring apparatus |
| US06/386,445 US4450725A (en) | 1981-06-10 | 1982-06-09 | Electromagnetic-acoustic measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56088189A JPS57203950A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Electromagnetic ultrasonic flaw detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57203950A JPS57203950A (en) | 1982-12-14 |
| JPH0145577B2 true JPH0145577B2 (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13935948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56088189A Granted JPS57203950A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Electromagnetic ultrasonic flaw detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57203950A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61228345A (ja) * | 1985-04-02 | 1986-10-11 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 超音波による固体の表面開口欠陥の深さ測定方法 |
| JPH03248006A (ja) * | 1990-02-27 | 1991-11-06 | Nkk Corp | 電磁超音波肉厚計の信号処理方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105282A (en) * | 1977-02-25 | 1978-09-13 | Nippon Steel Corp | Electromagnetic type ultrasonic transmitter-receiver |
| JPS5655851A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Flaw-detecting method by surface wave |
-
1981
- 1981-06-10 JP JP56088189A patent/JPS57203950A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105282A (en) * | 1977-02-25 | 1978-09-13 | Nippon Steel Corp | Electromagnetic type ultrasonic transmitter-receiver |
| JPS5655851A (en) * | 1979-10-12 | 1981-05-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Flaw-detecting method by surface wave |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57203950A (en) | 1982-12-14 |
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