JPH04130266A - 電磁超音波探傷方法及び装置 - 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】 本発明は、電磁超音波探傷方法及び装置、特に電磁超音
波の発生及び受信に工夫をした電磁超音波探傷方法及び
装置に関する。

［従来の技術］ 電磁超音波に関する従来例には、「非破壊検査」（第２
９巻１２号、８３７頁〜８４５頁、用島著）がある。電
磁超音波とは、磁界と被検査材表面に発生させた電磁誘
導電流（渦電流）との相互作用によって発生させた力（
ローレンツ力。フレミングの左手の法則に従う方向に発
生する力）を原因とする超音波のことである。発生する
電磁超音波の大きさと方向とは、磁界と電流と両者の角
度によって定まる。発生した電磁超音波は被検査材を伝
播し反射部を介して反射電磁超音波として返ってくる。

この反射電磁超音波は、磁界を印加しておけば、フレミ
ングの右手の法則に従って電流す。被検査材１は金属等
の磁性材、磁石部２は磁界Ｈを発生する磁石であり、こ
の磁石部２は磁化コイル３に電流を流して磁化させた電
磁石、又は磁化コイル３を不要とする永久磁石のいずれ
かでよい。コイル４は、被検査材１に渦電流Ｊを発生さ
せるコイルであると共に、反射電磁波による電磁誘導電
流を検出するコイルでもある。電磁超音波は磁界Ｈによ
る磁束Ｂと電流Ｊと両者の角度とによって定まる、大き
さと方向のローレンツ力Ｆによって得られる。磁束Ｂと
電流Ｊとは直角であることが望ましい。第６図には、電
磁超音波が縦波及び横波の例を併せて示しである。

第７図（イ）、（ロ）には、かかる縦波、横波を発生さ
せる場合の、磁界Ｂと電流Ｊとの関係を示した。印加す
る方法によって縦波か横波かを選電磁超音波探傷装置は
、以下の問題がある。

（１）、被検査材には、電磁誘導作用によって渦電流が
発生する。従って、被検査材は、磁性材であることが不
可欠である。

（２）、コイル４は、渦電流を発生させるための誘導コ
イルである。このコイル４と被検査材１との間のギャッ
プが検査感度に大きく影響する。従って、このギャップ
管理が重要であるが、実際上はその管理は容易でない。

本発明の目的は、誘導コイルが不要であり、磁性体であ
ることも不要である電磁超音波探傷方法及び装置を提供
するものである。

更に本発明の目的は、探傷位置を自在に選択可能にした
電磁超音波探傷装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電磁超音波探傷方法は導電性被検材の子に電流
を流し、この電流の方向と平行でない方向に磁界を印加
し、この磁界と、その両者の角度とで定まる方向に電磁
超音波を発生させ、この超音波が導電性被検材を伝播し
反射した際の反射超音波を磁界を利用して上記任意の２
点から電流として検出することとした（請求項１）。

更に本発明の電磁超音波探傷装置は、導電性被検材の任
意の二点に接触させた２つの端子と、該端子に電流を流
すべく、両端子に電圧を印加する手段と、上記二点間を
流れる電流の方向と平行でない方向に磁界を印加する手
段と、この磁界と電流とその両者の角度とで定まる方向
に発生した電磁超音波の反射波を、磁界を利用して上記
２つの端子から電流として検出する手段と、より成る（
請求項２）。

更に本発明の電磁超音波探傷装置は、導電性被検材に多
数点で接触する接触端子群と、該接触端子群の二点を選
択し、一方の端子から他方の端子に電流を流すべく、両
端子に電圧を印加する手段その角度とで定まる方向に発
生した電磁超音波の反射波を、磁界を利用して上記２つ
の端子から電流として検出する手段と、より成る（請求
項３）。

更に本発明の電磁超音波探傷装置では導電性被検材の表
面上部に設けられた接触端子群と、該接触端子群の任意
の２点を選択して導電性被検材の表面に接触させる手段
と、該接触した一方の端子から他方の端子に電流を流す
べく、両端子に電圧を印加する手段と、上記二点間を流
れる電流の方向と平行でない方向に磁界を印加する手段
と、この磁界と電流とその両者の角度とで定まる方向に
発生した電磁超音波の反射波を磁界を、利用して上記２
つの端子から電流として検出する手段と、より成る（請
求項４）。

更に本発明の電磁超音波探傷装置では、上記接触端子群
は、同心円状に配置された円形端子群、又はマトリック
ス形に配置された端子群とする（請求項５，６）。更に
本発明の電磁超音波探傷装置では、上記接触端子群の選
択のためにスキャニング装置を備えた（請求項７）。

更に本発明の電磁超音波探傷方法及び装置では上記反射
超音波を検出する２点は、電流を印加した２点と異なる
２点とする（請求項８，９）。

更に本発明の超音波探傷装置では、上記反射超音波を検
出する２端子は、電流を印加した２端子と異なる２端子
とする（請求項１０）。

更に本発明の超音波探傷装置では、上記電流印加の２端
子、及び反射超音波検出のための２端子に代わって、３
以上の端子としたく請求項１１）。

［作用コ 本発明によれば、導電性被検材の任意の２点に端子を接
触させて一方の端子から他方の端子に電流を流し、この
電流の方向と平行でない方向に磁界を印加し、この磁界
と電流と、その両者の角度とで定まる方向に電磁超音波
を発生させ、この超音波が導電性被検材を伝播し反射し
た際の反射超音波を磁界を利用して上記任意の２点から
電流として検出する（請求項１，２）。これにより、誘
導コイルは不要となり、被検材は磁性体である必要はな
くなる。

更に、本発明によれば、導電性被検材に多数点で接触す
る接触子群を設け、この中の任意の２点を選択して電流
を流すことができ、探傷位置のスキャニングを達成でき
る（請求項３，５，６．７）更に本発明によれば、導電
性被検材の上部に設けられた接触端子群と、該接触端子
群の任意の２点を選択して導電性被検材の表面に接触さ
せる手段とを有して、探傷装置のスキャニングを達成で
きる（請求項４〜７）。

更に、本発明によれば、電磁超音波の発生位置と検出位
置とを別々の位置に設定できる（請求項８〜１０）。

更に、本発明によれば、２端子以上の多端子で電磁超音
波の発生及び受診を特徴とする請求項１１）。

［実施例］ 第１図は本発明の探傷装置の実施例図である。

被検査材１０は金属等の導電材であり、磁性体である必
要はない。接触端子群２０は導電性接触端子１１とガイ
ド１６とスプリング１２、リード線１３とより成る。各
端子１１は同一の長さの端子であり、各端子１１の先端
部は突起又は凸状をなし、この全端子の先端部が被検材
の表面に一様に接触する。ガイド１６は、全端子１１を
、スプリング１２と共に支持する。スプリング１２は、
被検査材の表面の凹凸の吸収及び、表面の傾斜の吸収の
ためであり、このスプリング１２の動きにより、すべて
の端子１１の先端は常に一様で且つ無理のない状態で被
検材１０の表面に接触する。

端子１１の他端にはリード線１３を接続し、このリード
線］３はスキャニング装置（図示せず）に接続される。

スキャニング装置は、全端子１１印加し、２点中の一方
から他方へ被検査材に電流Ｊを流す。

この選択した２点以外の各点は、それにつながるリード
線１３の他端が開放されているため、電流の流入はない
。

磁化コイル（誘導コイル）１４は、電流を流すことによ
り、被検査材１０に磁界Ｈを発生する。

この磁界Ｈによって得られる磁束Ｂと前記２点間を結ぶ
電流Ｊとは直角をなしており、ローレンツ力による電磁
超音波がＢとＪどの方向に互いに直角な方向（フレミン
グの左手の法則）に発生し、伝播する。この電磁超音波
は反射点から反射されて、再び発生した２点に戻るが今
度は磁束Ｂとこの電磁超音波による力との働きにより、
この２点間に電圧が得られ、２点を介して電流として検
出される。この電流は、スキャニング装置に取り込まれ
、反射信号となる。第３図には、深さ方向にめのもので
あり、永久磁石であってもよい。ケーシング１５は第２
図にその底面部の一部を示すように、二重円形状をなす
。この二重円形の中央部に接触端子群１６を設置しであ
る。

接触端子群１６の端子１１は、第２図では円形内でマト
リックス状に配置しである。マトリックスではなく、同
心円状に配置してもよい。

端子１１の配置例を第４図に示す。第４図（イ）は最小
単位である２端子１１を一対設けた例である。この場合
は、その一方から他方へ電流を流すだけでよい。また、
異なる位置をスキャンするためには、接触端子群１６を
ケーシング１６と一緒に移動させればよい。

第４図は、２端子１１を３対設けた例である。

上から１Φ２′３３の順に順次電流を流し、スキャンす
る。

をながし、スキャンする。

第４図（ニ）は３×３の９個の端子例であり、ｌ　−ｂ
　２３３３４中５０６とラスクスキャン方式に従って端
子選択をする。次に、７Φ８の如く縦方向にラスクスキ
ャンすれば、互いに直角方向の両側からの探傷が可能と
なる。

侘 以上の実施例では、前端子１１を一様に被検査材表面に
接触させておき、選択して電流を流す事例であった。接
触端子の支持機構は、ガイドとスプリングの例を示した
がこれは一例であり、要は、複数の接触子が被検査材表
面に均一に配置できるようになっていればよい。

他の実施例を説明する。全端子１１は被検査材表面から
離された位置に置き、選択した端子のみを下げて被検査
材表面に接触させるやり方である。

このやり方は、端子１１のなかから２端子を選択した場
合にそれを押し下げる機構を必要とする点で、複雑であ
る。しかし、全端子を接触させておの具合に注意が必要
である。こうした注意が不要になるとの点で、全端子非
接触方式の利点がある。

全端子非接触形の場合の２端子押し下げには、各端子毎
に押し下げ機構をつけておけばよいが、電磁石を使って
その選択２端子を押し下げるようにすれば、簡単な機構
でよい。いずれにしろ、この選択及び押し下げ機構は、
電子、機材いずれでも可能であり、一種のスキャンニン
グ装置である。

電磁コイル１４で発生する磁束Ｂは、被検査材の深さ方
向としたが、この磁束の方向を種々変更させるだけで、
縦波、横波の各モード波を発生可能である。勿論、電流
と磁束とは直角方向が望ましいが、必ずしもその必要は
ない。但し、平行であることは許されない。力が発生し
ないからである。

第５図は、スキャニング装置を含む処理部の実施例図で
ある。処理部３０は、切替器２１、パルス２２、増幅器
２３、直流電流２４、表示機２５、規則的に任意の２つ
を順次選択する。この切替指令は、ＣＰＵ２７内のシー
ケンサ（プログラム）によってなされるものであり、切
替器２１とＣＰＵ２７の一部とがスキャニング装置を構
成する。

直流電流２４は、電磁コイル１４の励磁用に供する。パ
ルサ２２は、パルス状電圧を発生するものであり、この
電圧は、選択した２点に印加されて電流源となる。

増幅器２３は、反射電磁超音波信号を切替器２１から取
り込み所定のゲインにより信号増幅する。

表示器２５は、この増幅出力をそのまま表示する。

ＡＤ変換器２９は増幅出力をＡＤ変換し、ＣＰ　Ｕ２７
は、探傷画像の作成などの各種の探傷処理プログラムを
持ち、ＡＤ変換器２９から送られてきた反射データを処
理する。表示器２８はこの処理結果を表示する。

以上の実施例では、 電流を流す端子と反射信号 以上に同時電流を流したり、３端子以上で同時反射信号
を検出させてもよい。但しいずれにおいである。

［発明の効果］ 本発明によれば、渦電流ではなく、直接に被検査材に電
流を流すやり方をとったが故に、磁性材である必要はな
く、且つ渦電流発生コイルを不要にできた（請求項１〜
１１）。

更に本発明によれば、多数の端子の中から任意の２点又
は３点以上を選択して電流を流すことができるようにな
ったが故に、任意の位置での探傷が可能となった（請求
項３〜１１）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の探傷装置の実施例図、第２図は接触端
子群の配置側図、第３図は本発明の実施の処理部の実施
例図、第６図は従来の電磁超音波の原理図、第７図（イ
）、（ロ）は電磁超音波の横波、縦波の発生例図である
。 １０・・・被検査材、１１・・・接触端子、１２・・・
スプリング、１３・・・リード線、１４・・・電磁コイ
ル、１５・・・ケーシング、１６・・・ガイド、２０・
・・接触端子群。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）、導電性被検材の任意の二点に端子を接触させて
   一方の端子から他方の端子に電流を流し、この電流の方
   向と平行でない方向に磁界を印加し、この磁界と電流と
   その両方の角度とで定まる方向に電磁超音波を発生させ
   、この超音波が導電性被検材を伝播し反射した際の反射
   超音波を磁界を利用して上記任意の二点から電流として
   検出する電磁超音波探傷方法。
2. （２）、導電性被検材の任意の二点に接触させた２つの
   端子と、該端子の一方の端子から他方の端子に電流を流
   すべく両端子に電圧を印加する手段と、上記二点を流れ
   る電流の方向と平行でない方向に磁界を印加する手段と
   、この磁界と電流とその両者の角度とで定まる方向に発
   生した電磁超音波の反射波を、磁界を利用して上記二つ
   の端子から電流として検出する手段と、より成る電磁超
   音波探傷装置。
3. （３）、導電性被検材に多数点で接触する接触端子群と
   、該接触端子群の任意の二点を選択し、一方の端子から
   他方の端子に電流を流すべく、両端子に電圧を印加する
   手段と、上記二点間を流れる電流の方向と平行でない方
   向に磁界を印加する手段と、この磁界を電流とその両者
   の角度とで定まる方向に発生した電磁超音波の反射波を
   、磁界を利用して上記二つの端子から電流として検出す
   る手段と、より成る電磁超音波探傷装置。
4. （４）、導電性被検材の表面上部に設けられた接触端子
   群と、該接触端子群の任意の二点を選択して導電性被検
   材の表面に接触させる手段と、該接触した一方の端子か
   ら他方の端子に電流を流すべく、両端子に電圧を印加す
   る手段と、上記二点間を流れる電流の方向と平行でない
   方向に磁界を印加する手段と、この磁界と電流とその両
   者の角度とで定まる方向に発生した電磁超音波の反射波
   を、磁界を利用して上記二つの端子から電流として検出
   する手段と、より成る電磁超音波探傷装置。
5. （５）、上記接触端子群は、同心円上に配置された円形
   端子群とする請求項３又は４の電磁超音波探傷装置。
6. （６）、上記接触端子群は、マトリックス形に配置され
   た端子群とする請求項３又は４の電磁超音波探傷装置。
7. （７）、上記接触端子群の選択のためにスキャニング装
   置を備えてなる請求項５又は６の電磁超音波探傷装置。
8. （８）、上記反射超音波を検出する二点は、電流を印加
   した二点と異なる二点とする請求項１の電磁超音波探傷
   方法。
9. （９）、上記反射超音波を検出する二点は、電流を印加
   した二点と異なる二点とする請求項２の電磁超音波間探
   傷装置。
10. （１０）、上記反射超音波を検出する２端子は、電流を
    印加した２端子と異なる端子とする請求項３〜７のいず
    れか１つの電磁超音波探傷装置。
11. （１１）、上記電流印加の２端子、及び反射超音波検出
    のための２端子に代わって、３以上の端子とした請求項
    ３〜１０のいずれか１つの電磁超音波探傷装置。