JPH04221757A - 欠陥検出装置及び方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検査体の亀裂等の欠
陥を非破壊的に検出する欠陥検出装置に係り、特に、電
車，自動車，宇宙機器，航空機などに使用されるアルミ
ニウムやチタンなどの非磁性材料に発生する欠陥等を高
精度に検出するのに好適な欠陥検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検査体の欠陥を非破壊的に検出する方
法として、被検査体に印加する磁界を変化させて被検査
体に渦電流を生じさせ、渦電流の流れが欠陥に邪魔され
ているか否かにより、欠陥の有無を検出するものがある
。この渦電流探傷のための探傷コイルとして、従来は、
例えば、特開昭５０−１２９０９０号公報や、ノンディ
ストラクティブ，テスティング，ハンドブック：レオナ
ルド，プレス，カンパニー（１９６３年）第３６−１項
から第３６−２１項（ＮＯＮＤＥＳＴＲＵＣＴＩＶＥＴ
ＥＳＴＩＮＧ　ＨＡＮＤＢＯＯＫ：ＴＨＥ　ＲＯＮＡＬ
Ｄ　ＰＲＥＳＳ　ＣＯＭＰＡＮＹ（１９６３）　ＰＰ３
６−１〜３６−２１）に記載されているように、自己誘
導型コイルでは検知コイルのみの構造が、相互誘導型コ
イルでは検知コイルと励磁コイルのみからなる構造が知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、励
磁コイルによる印加磁界を変化させることで被検査体に
渦電流を発生させ、渦電流が亀裂等によって乱された場
合、この渦電流に起因する磁界に変動が生じ、この変動
を検出コイルで測定し、亀裂等の有無を判定するもので
ある。この種の装置では、励磁コイルと検出コイルを被
検査体に接触させるか、または十分に近接させなくては
、亀裂が検出できず、感度が低いものである。このため
、離れた位置からでは被検査体の欠陥等を高精度に検出
できないという問題がある。本発明の目的は、離れた位
置から被検査体の欠陥等を高感度に検出することができ
、更に、その離れた距離の大きさ（リフトオフ）や被検
査体の材質に検出結果が影響されない欠陥検出装置を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、検出コイル
として磁界の直流成分まで測定できるピックアップコイ
ルを有するＳＱＵＩＤを用い、また被検査体までリフト
オフや被検査体の材質の違いの影響を受けないように励
磁コイルとしてキャンセル型コイルを採用することで、
達成される。

【０００５】

【作用】上記ＳＱＵＩＤのピックアップコイルは、キャ
ンセル型の２つの励磁コイルの近傍で磁界が零のキャン
セル領域に配置するので、リフトオフに無関係に磁気的
なバランスが保持される。しかし、被検査体に亀裂等の
欠陥が存在する場合、誘導される２つの渦電流の一方が
亀裂等により乱されて両渦電流は不平衡状態となって磁
界の零点が移動し、ＳＱＵＩＤは亀裂が存在するときの
み特有の信号を高感度に検出する。さらにＳＱＵＩＤの
ピックアップコイルを微分型とすることで、周辺ノイズ
をキャンセルししかも指向性を高め、更に一層、欠陥等
の位置を高精度で検出することが可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る欠陥検出装置
の構成図である。この欠陥検出装置は、被検査体１０で
ある金属構造部材に発生した疲労などによる亀裂１２を
検出するものである。励磁コイル２０は、２つの励磁コ
イル２０ａ，２０ｂから成り、励磁コイル２０ａ，２０
ｂは互いに極性が逆になっている。励磁コイル２０ａ，
２０ｂはＳＱＵＩＤセンサのクライオスタット３０の下
部に取り付けてあり、センサのピックアップコイル３２
は、励磁コイル２０ａ，２０ｂで発生する磁界の零点領
域に配置してある。従って、励磁電流により励磁コイル
２０ａ，２０ｂの磁界の大きさが変化しても、両磁界の
大きさの絶対値が同じで極性が逆のため、ピックアップ
コイル３２には信号が発生しない。ピックアップコイル
３２とＳＱＵＩＤ３１は、クライオスタット３０中に納
められており、冷媒３３で動作温度まで冷却されている
。ＳＱＵＩＤ３１の出力は、アンプ３４を介してＳＱＵ
ＩＤコントローラ３５に接続されている。励磁コイル２
０ａ，２０ｂへ流す電流は、励磁コントローラ２１によ
り制御される。ＳＱＵＩＤコントローラ３５と励磁コン
トローラ２１はデータ処理装置５０に接続されており、
ＳＱＵＩＤ３１の検出した信号の大きさとそのとき励磁
コイル２０ａ，２０ｂに流された電流の大きさにより、
データ処理装置５０は亀裂１２の位置寸法を演算して求
める。尚、図１に示す実施例は１チャネル用の検査装置
であり、ハンディータイプ型の実施例である。

【０００７】次に、図１に示す実施例の各部の動作を図
２〜図５を参照して説明する。図２は、亀裂等の欠陥が
ない被検査体１０を検査したときの励磁コイル２０ａ，
２０ｂによる磁界分布を示す図である。図２に示すよう
に、欠陥がない場合には、励磁コイル２０ａ，２０ｂが
被検査体１０に印加する磁界は、大きさが同じで逆向き
の磁界であり、この印加磁界を変化させたときに生じる
各々の過電流ｉｅ，ｉｅ´も大きさが同じである。この
ため、励磁コイル２０ａ，２０ｂの中間に配置されたピ
ックアップコイル３２は零磁界領域にあり、励磁コイル
２０ａ，２０ｂと被検査体１０との距離（リフトオフ）
が変動しても、センサ３には出力は生じない。

【０００８】図３は、被検査体１０に亀裂１２がある場
合の、励磁コイル２０ａ，２０ｂによる磁界分布を示す
図である。図３に示すように、励磁コイル２０ｂの正面
に亀裂１２が存在する場合、図２の場合とは異なり、励
磁コイル２０ｂの印加磁界の変化により生じる過電流ｉ
ｅ´はその流れが乱され、励磁コイル２０ａの印加磁界
の変化により生じる渦電流ｉｅとは異なってくる。つま
り、ｉｅ≠ｉｅ´となる。これにより、励磁コイル２０
ａ，２０ｂの磁界にも違いが生じ、センサ３に亀裂１２
による信号が得らえる。

【０００９】図４は、亀裂１２を有する被検査体１０上
を走査して測定した時のＳＱＵＩＤセンサの信号出力例
図である。図４（ａ）は、１回の走査つまり一次元走査
で得られた信号出力波形であり、亀裂１２上を通過した
時のみ正と負の信号波形が得られる。図４（ｂ）は、ｘ
，ｙ方向に２次元走査した時に得られた信号出力波形で
ある。データ処理装置５０は、この信号出力波形のデー
タから、亀裂１２の長さや深さを決定する。

【００１０】図５は、亀裂１２の深さとＳＱＵＩＤセン
サ出力の関係を示すグラフである。図５に示すように、
予め、上記と同様の測定により被検査体１０の亀裂１２
の深さｌとＳＱＵＩＤセンサの信号出力との関係を求め
ておき、この関係を用いて図４（ａ），（ｂ）の測定デ
ータから亀裂１２の長さや深さを決定することができる
。

【００１１】上述した実施例によれば、ＳＱＵＩＤを採
用することで、励磁磁界の直流成分まで検出できるので
、励磁電流の周波数を低周波にして被検査体への磁界の
浸透深さを大きくとることが可能となり、これにより深
い箇所にある亀裂まで検出することができる。

【００１２】図６は、本発明による欠陥検出装置を電車
や自動車の車両，航空機の機体等の検査に応用したとこ
ろを示す図である。図６において、車両や機体のＡｌ板
表面にはリベット穴１１が多数あいており、これらのリ
ベット穴１１に疲労で亀裂１２が発生することがある。 そこで、この亀裂１２を高速で精度良く測定するため、
ＳＱＵＩＤを用いた欠陥検出装置により非接触で検査す
る。今、図６の測定体１０表面にリベット穴１１が多数
あり、そのうちのあるリベット穴１１には亀裂１２が存
在する。この亀裂１２を検出するために、交流磁界で測
定体１０に渦電流を発生させる励磁コイル対２０がクラ
イオスタット３０の表面に複数個設けてある。クライオ
スタット３０の内部には、励磁コイル対２０対応にピッ
クアップコイル３２が設けられている。これらの複数の
ピックアップコイル３２は、マルチ型ＳＱＵＩＤ３１に
接続されており、ＳＱＵＩＤ３１は多チャネルアンプ３
４を介してＳＱＵＩＤコントローラ３５に接続されてい
る。測定体１０表面に吸盤４０で固定された走査用バー
４２上に市販のモータギヤからなる駆動ギヤボックス４
３が備えてあり、これが駆動制御装置４４で制御され、
欠陥検出装置全体が走査移動されるようになっている。 吸盤４０は、吸盤脱着レバー４１で測定体１０に脱着可
能であり、測定したい範囲へ自由に移動できる。励磁コ
イル対２０は、励磁コントローラ２１で制御され、励磁
コントローラ２１とＳＱＵＩＤコントローラ３５と駆動
制御装置４４は、データ処理装置５０に接続される。斯
かる構成により、電車や自動車の車体や航空機の機体の
検査を行う場合、測定体表面に吸盤４０で固定した駆動
機構の駆動制御装置４４によって特定の範囲内で欠陥検
出装置を走査し、測定体表面のリベット穴１１の亀裂１
２等が、前述した実施例と同様に判定される。本実施例
によれば、車両や機体におけるＡｌ系合金材等の非磁性
材料であっても、その亀裂等の欠陥を非接触でしかも高
速，高感度に検出できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、被検査体の亀裂等の欠
陥を離れた位置からでもその離間距離に影響されること
なく高感度にしかも検査体材質に依存せずに検出するこ
とが可能になる。しかも、励磁電流の直流成分まで検出
することが可能なため、被検査体の深い所にある欠陥ま
でも高感度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る欠陥検出装置の構成図
である。

【図２】欠陥を持たない被検査体の磁界分布を示す図で
ある。

【図３】欠陥を有する被検査体の磁界分布を示す図であ
る。

【図４】欠陥の１次元走査時の信号出力波形図（ａ）と
２次元走査時の信号出力波形図（ｂ）である。

【図５】欠陥深さとＳＱＵＩＤ出力の関係を示すグラフ
である。

【図６】電車や自動車の車両，航空機の機体等の検査に
用いた欠陥検出装置の構成図である。

【符号の説明】

３…センサ、１０…検査体、１１…リベット穴、１２…
亀裂、２０…励磁コイル対、２０ａ，２０ｂ…励磁コイ
ル、２１…励磁コントローラ、３０…クライオスタット
、３１…ＳＱＵＩＤ、３２…ピックアップコイル、３３
…冷媒。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被検査体の欠陥を非破壊的に検出する
   欠陥検出装置において、並列に配置される２つの励磁コ
   イルであって被検査体への印加磁界の大きさが同じで極
   性が反対の２つの励磁コイルと、２つの励磁コイルの零
   磁界領域にピックアップコイルを有するＳＱＵＩＤとを
   備えてなることを特徴とする欠陥検出装置。
2. 【請求項２】　　被検査体の欠陥を非破壊的に検出する
   欠陥検出装置において、微分型のピックアップコイルを
   備えるＳＱＵＩＤと、前記ピックアップコイルの中心軸
   に対し対称位置に並列に配置され被検査体への印加磁界
   の大きさが同じで極性が反対の２つの励磁コイルとを備
   えることを特徴とする欠陥検出装置。
3. 【請求項３】　　請求項１または請求項２に記載の欠陥
   検出装置を用いて被検査体の欠陥の有無を検出する方法
   において、２つの励磁コイルに電流を流して各励磁コイ
   ルに磁界を発生させ、この磁界を時間的に変化させるこ
   とにより被検査体に生じる励磁コイル対応の渦電流間に
   差異が生じるか否かをピックアップコイルにて検出し、
   差異が生じたとき欠陥有りとする欠陥検出方法。
4. 【請求項４】　　請求項３において、被検査体に対し励
   磁コイルを二次元的に走査しピックアップコイルの検出
   した信号波形の変化から欠陥の長さ，深さを判定するこ
   とを特徴とする欠陥検出方法。
5. 【請求項５】　　鉄道や自動車の車両，航空機の機体等
   の被検査体に発生した亀裂や欠陥を非破壊的に検査する
   装置において、被検査体表面に吸盤で固定した駆動装置
   により所要の範囲内で走査され、被検査体に渦電流を生
   じさせる励磁コイルであって印加磁界の大きさが同じで
   極性が反対の２つの励磁コイルと、被検査体の亀裂や欠
   陥によって前記渦電流が乱されたか否かを検出する微分
   型のピックアップコイルを持つＳＱＵＩＤとを備えるこ
   とを特徴とする欠陥検出装置。
6. 【請求項６】　　導電体でなる被検査体上を走査する２
   つの励磁コイルであって印加磁界の大きさが同じで極性
   が逆の励磁コイルと、両励磁コイルからの印加磁界の変
   化により被検査体中に生じる２つの渦電流が不平衡状態
   になるか否かをピックアップコイルにて検出するＳＱＵ
   ＩＤとを備えることを特徴とする欠陥検出装置。