JPH0149899B2

JPH0149899B2 -

Info

Publication number: JPH0149899B2
Application number: JP56028489A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fujimoto; Takashi Kadowaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-03-02
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1989-10-26
Also published as: JPS57144456A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は被検材の表面欠陥と内部欠陥を検出す
る非破壊検査装置に関する。

近年、導電性被検材の欠陥を被検材と非接触で
行う方法が種々検討され、実用化への開発が行わ
れている。

導電性被検材の欠陥を非接触で検出する方法と
して、渦電流探傷方法と電磁超音波探傷方法とが
ある。渦電流探傷方法は被検材に高周波の変化磁
界を加えて被検材中に渦電流を発生させ、欠陥に
よつてその流れが乱されるのをインピーダンスの
変化として検出するものである。また、電磁超音
波探傷方法は被検材に変化磁界を加えてうず電流
を発生させて磁界との相互作用により変化歪が被
検材中に超音波を伝播させ欠陥からの欠陥反射波
あるいは底面から反射する底面反射波の減衰量に
よつて欠陥を検出するものである。

ところで、渦電流探傷方法は被検材中への渦電
流の浸透深さに限度があり、被検材の表面欠陥を
検出するのに適しているが、内部欠陥を検出する
ことは原理的に不可能である。一方、電磁超音波
探傷方法は変化磁界を加えるときの送信波（洩れ
磁束）があるため表面近くの欠陥を検出すること
はできない。電磁超音波探傷方法において送受信
コイルを２個並置し、両送受信コイルの検出信号
（底面反射波）の差をとるようにすれば表面近く
にある欠陥を検出できるけれども、底面に凹凸が
あつた場合には表面欠陥を検出できなくなる。

このように、渦電流探傷方法では被検材の表面
欠陥を検出でき、また電磁超音波探傷方法では内
部欠陥を検出できる。

従来、被検材の欠陥検査を行うには渦電流探傷
装置と電磁超音波探傷装置をそれぞれ用意し、渦
電流探傷装置で表面欠陥の検査を行い、電磁超音
波探傷装置で内部欠陥の検査を行うようにしてい
る。このため、検査員は被検材の表面欠陥と内部
欠陥の検出を行う毎に探傷装置を取換えなければ
ならず、検査能率が低下し検査時間が長くなると
いう問題点を有する。また、探傷装置を２組必要
とするので装置が大型、高価となる。

以上のように、従来は被検材の表面欠陥を内部
欠陥を検出するのに別々の探傷装置で行つている
ため検査の作業能率が著しく低下し、検査時間を
長く要し、かつ探傷装置も大型、高価となる欠点
を有する。

本発明は上記点に対処して成されたもので、そ
の目的とするところは１つの探傷装置で表面欠陥
と内部欠陥の検査を行える非破壊検査装置を提供
することにある。

本発明の特徴とするところは被検材に対向配置
される１個の探触子に被検材の表面欠陥と内部欠
陥を検出する欠陥検出手段を設け、この欠陥検出
された表面欠陥信号と内部欠陥信号をそれぞれ表
示手段に識別できるよう表示するようにしたこと
にある。

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、被検材１の上に直流コイル２
と断面Ｅ字状の鉄心３とで構成される直流電磁石
が配置され、鉄心３の中央脚の被検材対向面に一
対の励振コイル４Ａ，４Ｂと一対の検出コイル５
Ａ，５Ｂが並置して取付けられている。励振コイ
ル４Ａ，４Ｂは和動接続され、また検出コイル５
Ａ，５Ａは差動接続されている。直流コイル２、
鉄心３、励振コイル４Ａ，４Ｂおよび検出コイル
５Ａ，５Ｂとで探触子６を構成する。直流コイル
２は直流電源７により励磁される。励振コイル４
Ａ，４Ｂは切換スイツチ１０を介してパルス発生
回路８または発振回路１２に接続される。パルス
発生回路８は例えば1ms周期でパルス電流を発生
し、また、発振回路１２は例えば1MHzの発振信
号（正弦波信号）を生じる。検出コイル５Ａ，５
Ｂは上述したように差動接続され、その差動出力
が切換スイツチ１１を介して増幅器９またはバラ
ンス回路１４に加えられる。増幅器９の出力は表
示装置１８に加えられる。移相回路１３は発振回
路１２の発振出力を90゜移相するもので、最も簡
単なものとしては周知の遅延線が用いられる。バ
ランス回路１４は被検材１に欠陥がないときに検
出コイル５Ａ，５Ｂの差動出力が零となるように
平衡させるもので、差動方式とブリツジ方式とが
ある。バランス回路１４の信号（欠陥信号）は増
幅器１５を介して位相検波回路１６，１７に加え
られる。また、位相検波回路１６には発振回路１
２の発振信号を移相回路１３で90゜位相されて加
えられ、位相検波回路１７には発振信号が加えら
れる。両位相検波回路１６，１７の検波出力は表
示装置１８に加えられる。

次にその動作を第２図に示すタイムチヤートを
参照して説明する。

まず、内部欠陥を検出する場合には切換スイツ
チ１０，１１をａ側に閉路する。と同時に、図示
しない給電制御回路によつて直流電源７を制御し
て直流コイル２を励磁し被検材１に直流磁界を加
える。直流コイル２を励磁している状態でパルス
発生回路８から励振コイル４Ａ，４Ｂにパルス電
流を加えると変化磁界を発生する。被検材１の表
面には変化磁界によつて渦電流が発生する。この
渦電流と直流磁界との相互作用によつて被検材１
中に変化歪が発生し、この変化歪が超音波として
被検材１中を底面に向けてほぼ垂直に伝播する。
被検材１中に欠陥がないと、超音波は被検材１の
底面で反射し表面に到達する。底面反射波と直流
磁界の相互作用によつて被検材表面に渦電流が発
生する。この渦電流による変化磁界によつて検出
コイル５Ａ，５Ｂに電圧が誘起される。検出コイ
ル５Ａ，５Ｂは差動接続されており、差動出力は
零となる。このため表示装置１８には欠陥信号が
加えられず表示されない。

一方、検出コイル５Ａの下の被検材中に欠陥が
あると、超音波は欠陥により著しく減少する。そ
のため、被検材１の検出コイル５Ａの対面する表
面には底面反射が到達しないか極めて小レベルで
到達する。検出コイル５Ｂのみに電圧が誘起さ
れ、検出コイル５Ａには実質的に電圧が誘起され
ないので、検出コイル５Ｂの誘起電圧が増幅器９
を介して表示装置１８に加えられる。この検出コ
イル５Ｂの誘起電圧が欠陥信号として表示され
る。

このような探傷はパルス発生回路８がパルス信
号を発生する毎に繰返し行われる。被検材１中に
欠陥があると表示装置に表示される。

次に、被検材１の表面欠陥を検出する場合には
切換スイツチ１０，１１をｂ側に閉路し、直流電
源７が直流コイル２を励磁するのを停止させると
共に発振回路１２に発振を開始させる。発振回路
１２の発振信号によつて励振コイル４Ａ，４Ｂを
励振するので被検材１には高周波磁界が加えられ
渦電流を発生する。この渦電流により発生する磁
束は励振コイル４Ａ，４Ｂの発生磁束を打消す方
向に発生し、両磁束の差の変化に応じた電圧が検
出コイル５Ａ，５Ｂに誘起される。欠陥があると
渦電流が流れにくくなり、渦電流により発生する
磁束は低下し検出コイルに誘起される電圧は大き
くなる。このように、インピーダンス変化として
表面欠陥を検出する。検出コイル５Ａ，５Ｂは差
動に接続されており、その差電圧がバランス回路
１４から出力され位相検波回路１６，１７に加え
られる。位相検波回路１６，１７は位相検波を、
バランス回路１４の出力があるときに欠陥信号を
出力する。これらの詳細な動作は良く知られてい
ることである。

表面欠陥の探傷を行つた後に再度切換スイツチ
１０，１１を切換え上述したようにして内部欠陥
の探傷を行う。このように、内部欠陥と表面欠陥
の探傷が第２図に示す如く時分割で行われる。

このように探傷を行つた結果、表示装置１８に
は第３図のような表示がなされる。

第３図ａは表面欠陥と内部欠陥があり、両者を
識別してその大きさをアナログ量として表示した
例であり、同図ｂは内部欠陥の位置も表示した例
である。このような表示は表示装置１８にメモリ
機能を持たせることにより容易に成し得ることで
ある。

なお、表示装置１８はアナログ表示でなくデイ
ジタル表示で行うようにすることもできる。

なお、第１図の実施例で表面欠陥の探傷を行う
際に第２図に点線で示す如く直流電源７で直流コ
イル２を励磁しておくと、被検材１の各個所の透
磁率の違いによる探傷精度の低下を防止できる。
何故ならば、被検材１に強磁界を加えると飽和状
態になり比透磁率が１になるからである。特に、
被検材１が鉄などのように強磁性体の場合に有効
である。

このように内部欠陥の表面欠陥の有無を検査
し、探傷を行うのであるが、１個の探触子６で表
面欠陥と内部欠陥の探傷を行えるので検査が簡単
になり、作業時間を短縮することができる。ま
た、１個の探触子で表面欠陥と内部欠陥の探傷を
行うことができるので探傷装置を小型、安価にで
きる。

第４図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、励振コイルをパルス発生回路でパルス励磁し
たことによる発生する高調波成分を利用して渦流
探傷を行うようにしたものである。

第４図において第１図と同一記号のものは相当
物を示し、切換スイツチ１１をｂ側に閉路した際
に検出コイル５Ａ，５Ｂの差動出力はバンドパス
フイルタ２０を介して信号処理回路２１に加えら
れるようになつている。信号処理回路２１は第１
図に示す発振回路、バランス回路、位相検波回路
などから構成される。

この構成において切換スイツチ１１をａ側に閉
路し内部欠陥の探傷を行う場合の動作は第１図の
場合と同様である。次に表面欠陥を検出するには
切換スイツチ１１をｂ側に閉路する。励振コイル
４Ａ，４Ｂはパルス発生回路８でパルス励磁され
ている。励振コイル４Ａ，４Ｂのパルスには周知
のように高調波成分が存在する。この高調波成分
によつて被検材１には渦電流が発生する。この渦
電流の変化を検出コイル５Ａ，５Ｂで検出し、こ
の検出信号はパルス状でフイルター２０で特定の
周波数信号のみが信号処理回路２１に加えられ
る。信号処理回路２１にはフイルター２０の中心
周波数に合つた正弦波信号が加えられる。信号処
理回路２２は検出信号により第１図の実施例と同
様な処理を行い欠陥を表示装置１８に表示させ
る。

このように、第４図の実施例においても１個の
探触子で表面欠陥と内部欠陥の探傷を行うことが
できる。

次に、第５図は本発明の他の実施例を示すもの
で、表面欠陥検出用の検出コイル５Ｃ，５Ｄと内
部欠陥検出用の送受信コイル５Ｅを別個に設けた
ものである。なお、第５図の実施例は内部欠陥検
出用のコイル５Ｅは１個のコイル送受信機能を持
たせた例を示し、また、バランス回路１４は抵抗
１４R₁，１４R₂からなるブリツジ方式の場合を
示している。

第６図は探触子３に表面欠陥検出するために１
個の検出コイル５Ｃを取付け、外部に基準コイル
５Ｆを設けた場合の実施例である。

以上の実施例は本発明を反射法の採用した例で
あるが、第７図に示すように被検材１の両面に探
触子６Ａ，６Ｂを対向配置し透過法でも本発明は
同様に行い得る。

以上説明したように、本発明は１個の探触子に
被検材の表面欠陥と内部欠陥を検出する欠陥検出
手段を設けているので、検査を短時間で行え作業
能率を著しく向上させることができる。また、表
面欠陥と内部欠陥をそれぞれ探傷する設備を設け
る必要がなく装置を小型、安価にできる。

なお、上述の説明では表面欠陥を内部欠陥の探
傷の切換えをスイツチを用いて行つているが、タ
イミング制御手段などを用いても行えるのは明ら
かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図はその動作説明用のタイムチヤート、第３図は
欠陥表示の一例を示す表示状態図、第４図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第５図、第６図は
それぞれ本発明の他の実施例の要部を示す構成
図、第７図は本発明の他の適用例を示す構成図で
ある。１…被検材、２…励磁コイル、３…鉄心、５…
コイル、６…探触子、７…直流電源、８…パルス
発生回路、１２…発振回路、１８…表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】１被検材に向け発信し、かつ被検材から反射し
て来た超音波を送受信する探触子で被検材の表面
欠陥と内部欠陥とを検出する装置において、被検材に対向配置された鉄心と、鉄心に巻回さ
れた直流コイルと、鉄心と被検材との間に配置さ
れた被検材表面に渦電流を発生させるコイルおよ
び差動接続した検出コイルとから成る探触子と、上記直流コイルに接続し、かつ内部欠陥を検出
する時のみ直流コイルを励磁する直流電源と、上
記渦電流発生コイルに接続したパルス発生回路
と、上記検出コイルに接続した切換スイツチと、
切換スイツチを内部欠陥側又は表面欠陥側に切換
える接点と、各接点に接続し、かつ内部欠陥又は
表示欠陥を上記検出コイルで差電圧として検出表
示する表示装置とを備えた非破壊検査装置。