JPH04506865A - 非破壊検査のための方法と装置 - 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】 非破壊検査のための方法と装置 本発明は、電気伝導性材料中の傷の存在に関する非破壊検査の方法とその検査の ための装置とに係わる。この方法と装置の両方が、円対称の場所の材料と構造と の検査に適用可能であり、航空機外板又は類似の構造物の中のリベットのような 締結具の中の又は周囲の傷の検出を、原則的にしかし非排他的に意図されている 。

リベット締結具等の取り付けのために航空機外皮とその類似物の中に備えられる 穴は、応力が集中され易い場所をもたらし、その結果として、これらの穴は疲れ 亀裂の発生に対して脆弱な区域である。典型的には航空機構造物は多数の取り付 けられた締結具を組み入れている。それで疲れ亀裂が安全性に対する障害を与え るか又は修理が困難になる大きさに達する前に、締結具位置で生じる小さな疲れ 亀裂を容易且つ確実に検出するために、これらの構造物を検査することが可能で あることが必要とされている。

伝導性材料内の表面下の傷の調査のための確立した技術の１つは、経時変化する 磁界を与えることによって検査下の構造物内に誘導された渦電流の電磁作用に基 づく。この技術は表面塗料があっても対処することが可能であり、航空機構造物 の締結具位置における傷の調査に既に適用されている。本発明者の先行の英国特 許ＧＢ　２［１２８５ＧＩＢ号と同じ＜　ＧＢ　２０７８９６５８号は、そうし た傷を検出する装置の２つの変形例を開示し、変換器コイルが締結具の周囲で段 階的に動かされる時に、その構造物内に誘導される反応磁界との相互作用のため にその変換器コイルによって示されるインピーダンスの変化を検出することによ る。この変換器コイルのインピーダンスは、検査構造物中の渦電流から生じる反 応磁界に応じて部分的に決定され、締結具を囲む材料中に誘導される渦電流の正 常な分布が傷の存在によって擾乱される時に、この成分が変化することが期待で きる。別の英国特許ＧＢ　１．１１３．００７号は、反応磁界とそれに対する変 化とを検出するための、締結具位置の周囲を回転させられるプローブ中に１つの ポットコア（ｐｏｔ　ｃｏｒｓ）と２つのホール効果デバイスを組み入れた装置 を開示する。上記の特許明細書に開示される装置全ては、シヌソイド励磁又はそ の類似のものによって誘導される渦電流の定態安定特性に基づいている。

本発明者自身のシステムのような従来技術のシステムの問題点の１つは、コイル 変換器が常に検査構造物表面の大きな面積を取り扱うが故に、コイル変換器が貧 弱な空間分解能しかもたらさないということである。更に、こうしたコイルは、 取り巻かれた磁束の時間導関数に比例した、非常に周波数従属的な応答を与える 。このことは、深さにおける傷の検出の視点から見た最適周波数を使用する可能 性を制限する。渦電流に基づくシステムの視点から見て最悪の問題は、鉄系締結 具を有する非鉄材料を含む構造物によってもたらされる。そうした構造物は、現 在の航空機では、支配的ではないとしても珍しいものではなその締結具を囲む材 料内の傷からの渦電流信号をマスクする傾向がある。更に、その締結具が鉄であ り且つ接合された構造物が非鉄である時には、普通の凹みや窪みや識別刻印のよ うな締結具の表面特徴はいずれも、その擾乱から傷信号を識別することが困難な 大きな擾乱を与える。本発明者に知られている現行の市販の渦電流検査装置は、 この問題に適切に対処することが不可能であり、上記の従来技術の特許明細書に 開示されて０る装置も、この問題に適切に対処することが不可能である。

本発明は、鉄系締結具を有する非鉄構造物上で使用される時に深さと空間的方向 との両方における感度と識別力とを与えることが可能な、締結具位置において構 造物を検査する使い易く且つ効果的な方法を与えることを意図されている。これ は、新規性があり且つ独創的である特徴を育するパルスエコーの形のｍａｗ　ｏ 使用によって達成される。

パルスエコー渦流探傷検査技術は従来から知られている。

ＧＢ　１１９７８４９号では、この原理を使用する装置の１つの変形例が開示さ れている。この装置では、狭い磁界パルスを標本の中に伝搬するためにコイルが 使用されている。別のコイルが、反射して戻された磁界を測定するために使用さ れている。初期パルスは可変的な量だけ遅延されることが可能であり、任意の時 間遅延において反射された磁界を標本化する回路を起動させるために使用される ことが可能である。コイルアセンブリは標本表面上を（恐らくは手動で）動かさ れ、その出力は、直接的に目視されるトレースの形である。この方法は、締結具 位置における傷の検出に関しては開示されておらず、その開示された方法又は装 置も、そうした使用に適していない。

関連の米国特許ＵＳ　４２７Ｎ９３号と［１５４３８３０８号では、そうした使 用を意図されたパルスエコー渦流探傷装置が開示される。この装置は、長い立上 がり時間を有する電流パルスを加えて、例えばストレージオシロスコープ上に反 射磁界信号を表示する。

表示された信号波形を校正データと比較することによって傷が検出される。バッ クグラウンド信号レベルを確立するために校正データに依存する装置においては 、容易には排除されることが不可能な他の信号変動源が数多くあるが故に、そう した装置に小さな傷を確実に識別することを期待することはできなかった。

本発明は、反復的な広帯域の励磁信号と可動形磁気竺出器を使用し、検査の深さ に関する識別を与えるために、励磁信号サイクルの各々の反復の中からの１つの スライスである、加えられたスライスに同期させられた時間間隔においてその反 射磁界信号はゲートされ、一方、傷反射信号は、走査経路上の位置変化に対応す る個々のスライスシーケンス内における信号レベルの変化を単離することによっ て検出される。

電気伝導性物品中の傷の存在に対する非破壊検査の特許請求される方法は、その 物品の上に置かれ且つ磁界の円形トラックを有するか又は円形トラックを提供す るために回転させられるように構成されるコイルに対して、反復励磁信号を加え ることと、走査経路上の位置変化の結果として生じる磁界信号の変化に関して磁 界信号を検査しながら、その物品の表面上の円形の走査経路に沿って且つ磁界の トラック内でポイント磁気検出器を動かすこととを含み、前記磁気検出器は、低 い周波数まで応答するホール効果デバイス又はその類似デバイスであり、この方 法は、前記励磁コイルに加えられる信号が前記磁気検出器の動きに同期された方 形波であることと、その磁界信号が次の方法によって解析される。

１、その励磁信号と同期された時間間隔でその励磁信号をゲートすることによっ て、その励磁信号の各々の反復の中からの１つのスライスである、連続する同様 のスライスの少なくとも１つのシーケンスを、その磁界信号内に画定し、前記連 続スライスシーケンスが、前記磁気検出器の走査経路に沿った位置におけるその 検査の特有の深さ区域からの反射磁界信号を図表配置し、 口、走査経路上の点における検査下の深さ区域からの傷からのパルス反射の捕捉 の結果として生じる、そのシーケンス内の支配的なバックグラウンドレベルから のいずれのレベル変化をも識別するために、前記シーケンスの各々のスライス内 の信号レベルを測定し、且つ前記スライスシーケンスに沿った測定された信号レ ベルを比較し、それによって、前記区域内の傷の存在がそうしたレベル内変化の 発生によって示され、その傷の方位位置が、前記シーケンス内でのレベル内変化 の位置によって示される。

こうしたスライスは請求められる任意の厚さ又はめられる任意の深さの検査区域 の範囲を限定するように、励磁信号の反復に関して境界画定される。

表面擾乱が問題をもたらす可能性がある時には、その検査区域は、この問題を克 服するために十分なだけ、近接した表面区域を除外するだろう。これを実現する ために、ゲート制御動作は、励磁方形波の連続的なレベル変化の間の間隔の最初 の部分を除外するように時間調整される。

本方法は、区域毎の時間スライスの適切な境界画定によって、（適切な深さ識別 のために必要とされる任意の数までの）一連の積み重ねられた層として、物品の 表面下の構造を検査するために使用されることが可能である。

本方法が締結具位置における非破壊検査に適用される時には、ある程度のそうし たアライメント誤差は適切な信号処理によって順応させられることが可能である けれども、締結具頭部の中心と走査経路の中心点との適切なアライメントを確保 することが重要である。そうしたミスアライメントを示し且ついずれの表面下の 傷からのパルス反射によっても擾乱されない信号が、その中では各々の時間スラ イスが励磁方形波の連続的なレベル変化の間の間隔の前部部分だけから成るタイ ムスライスの１つのシーケンスを、解析のために選択することによって得られる 。

特許請求される装置は、上記で定義された通りの方法で使用されるためのもので あり、この装置は、励磁コイルとポイント磁気検出器と回転駆動手段とを含む。

検査下の物品の上に位置し且つその物品の付近に位置する円形の走査経路に沿っ てその回転駆動手段によってその磁気検出器が駆動されるように組み立てられた 前記物品の上に置かれるべきプローブの中に、これらの励磁コイルとポイント磁 気検出器と回転駆動手段とが全て配置され、この磁気検出器が、低周波数まで応 答するホール効果デバイス又はその類似のデバイスであり、この装置は、ｉ、前 記磁気検出器の移動に同期された反復方形波信号で前記励磁コイルを励起する働 きをする励磁信号発生器と、ｌ」、磁界信号プロセッサであっての１つのシーケ ンスの連続的な同様の時間−境界画定スライスを、励磁電流の１つの反復毎に１ つのそうしたスライスという形で通過させるように、励磁信号に同期された間隔 において磁気検出器によって受け取られる磁界信号を時間ゲートする働きをする デバイスを、その各々が備える少なくとも１つのチャネルをその中に有する該磁 界信号プロセッサと、前記シーケンスの通過させられた各スライス内の信号を積 分する働きをする積分回路と、ｉｉｉ　、磁界信号プロセッサの前記チャネルの 各々又はいずれか１つからの、そのシーケンス内の各スライスに対応する積分信 号のレベルを測定する働きをする手段と、１マ、バックグラウンドレベルからレ ベル変動が識別されるように、その各シーケンス内のスライスからスライスへの 積分レベルの間の比較を可能にする働きをする手段とを含むことを特徴とする。

積分されたスライスの１つのシーケンスの中の信号変動の時間的位置が、それに 関連した傷の方位位置を決める。深さ情報は、反射パルス信号を捕捉しているチ ャネル毎のスライスを画定する時間境界から得られることが可能である。

磁界信号プロセッサは、任意の数のチャネルを有してよい。

例えば、通過帯域を決める時間境界を調節する手段を有する１つのチャネルだけ しかなくてもよく、又ｌヨ、事前設定されたＩｌｌ々の時間境界を有する２つ以 上のチャネルがあってもよ（鳥。

好ましくは、この装置は、プロセッサユニットとメモリユニットとを有するコン ピュータを組み入れ、このコンピュータは、励磁信号発生器と、信号プロセッサ の各チャンネル内のスイッチングデバイスの調和された動作との間の同期を維持 するように、構成されプログラムされる。

これに加えて、好ましくは、このコンピュータは、励磁信号と同期された時間上 の点において各スライス毎に少なくとも１度の割合で測定手段に積分信号の信号 レベルを標本化させるように、更には、各々の積分されたスライス毎に１つの値 又は１つの平均値を相互比較のためにこの測定手段に生じさせるように、構成さ れプログラムされる。この同期標本化は、この同期標本化が行われない場合には 励磁信号又１！その高調波の周期性で磁界信号に周期的現象が出現する結果とし て生じる可能性がある、比較における誤りのどんな可能性をも克服する。

磁気検出器からの磁界信号は交番極性の半波信号を含んでもよく、積分された信 号レベルが非ゼロ値を持つように、その磁界信号を整流するための何らかの手段 が、発生させられる磁界信号の中に組み込まれてもよい。本発明の１つの実施例 では、信号プロセッサの各チャネル内に位相反転デノ（イスがあり、各々のスイ ッチングデバイスが、半波から半波へ交互シーケンスにおいて本来の信号と位相 反転信号とをゲート通過させるように、前記コンピュータの制御下で動作させら れる０この装置は視覚ディスプレイユニットを含むことが好ましいが、その代わ りに、印字された記録のような出力データを与える幾つかの他の手段が備えられ てもよい。

締結具位置における使用のために適合化された本発明の実施例の場合には、プロ ーブと締結具との間のどんなアライメント誤差をも表示するディスプレイが備え られてもよい。表示を生じさせるためのデータを供給するために、信号プロセッ サの各チャネル（又はそれに従って動作するように制御されるチャネル）が、励 磁信号の連続反復の間の磁界信号の各セクシ１ンの最初の部分だけをスイッチン グデバイスがゲート通過させ、且つ上記のようにシーケンス内でスライスからス ライスへと比較を行うためにこのスライスされた信号が積分され標本化されるよ うに制御される。アライメント誤差信号のノ々ターンは、ミスアライメントの度 合いに伴って変化するが・その時間的位置が補正ベクトルの角度を決めるレベル 上のピークによって特徴付けられる。上記のようにスライスされる時の信号（よ 、表面下の反射からの歪みから全く自由であり、これは補正ベクトルの角度を決 定する上で重要である。ミスアライメントの度合いは信号シーケンス連鎖のピー ク値から推定され、再アライメントが反復的に行われる。

本発明の説明が、次のような添付図面を参照して、例示の形で以下で示される。

図１は、電磁ユニットの断面図である。

図２は、図１に示される線ＡＡ上における電磁ユニット全体の下側図である。

図３は、ワークピースプローブ（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ　ｐｒｏｂｅ）の断面図で ある。

図４は、電気システムの構成要素を図解するブロック図である。

図５は、アナログ回路を表す回路図である。

図６は、アナログ回路内の様々な点にお番する信号を示す波形図である。

図７は、典型的な出力表示の図解である。

特許請求される傷検出装置を構成する装置の１つの典型的な形と特許請求される 方法の仕方でのその動作との説明が、鉄系材料を含む締結具（例えばリベット） の付近に非鉄のアルミニウムベースの合金を有する航空機外皮材料又はその類似 物の中の亀裂の検出に対するその適用に関して与えられる。図１では、検査構造 物が、照合番号１と２で示される２つのアルミニウム合金層で表され、これらの アルミニウム合金層は、図示されていない支持構造物に層１と層２を接合する平 取付は皿頭形のリベット締結具３によって互いに接合される。この装置の１つの 構成要素はプローブ（図３ではアイテム１０）であり、このプローブは図１と図 ２に示されるような電磁ユニット４を含む。この電磁ユニット４は、フェライト 材料のポットコア５と、円形に巻かれた励磁コイル６と、磁界検出器７とを有す る。これらの要素全ては、図示された構成の単位アセンブリを形成するように互 いに固着させられている。

この装置の使用時には、電磁ユニット４が、励起された励磁コイル６と磁気検出 器７と共に、プローブ１０内で回転させられる。このプローブは、そのプローブ が特定の締結具の上に位置するように検査構造物上に置かれ、後述の位置表示シ ステムを参照して、その締結真上で手動でセンタリングされる。

励磁コイル６を通って流れる電流は、検査構造物を透過する磁界を形成する。コ イル６と締結具３との間にミスアライメントが全く無く且つその区域内に亀裂等 が存在しない時には、この磁界は、８に示される一般パターンを有する磁界線を 伴って、締結具の周りに円周対称であるだろう。実際上は、その磁界内において 電磁ユニット４の中心に対して非対称を引き起こす、ある程度の残留ミスアライ メントが存在する可能性が常にあり、これはアライメント誤差の磁気検出器出力 内の存在によって表され、この誤差は電磁ユニットの回転角度と共にシヌソイド 的に変化する。信号のこのアライメント誤差成分は、信号処理によって識別され 除去され得る。

鉄系材料の場合の締結具３は、周囲のアルミニウム合金材料よりも高い磁気透過 性を有し、その結果として、検査構造物内に生じさせられた磁束に対して検査構 造物内の導管として働く傾向がある。締結具頭部に比べて著しく大きい又は小さ い直径を有する中心リムを冑する磁気コア５を使用することによっては、性能の 有益な向上は何ら得られないことが見出されている。

この中心リムは、その磁気コアがその上で使用されるだろう典型的な締結具の頭 部よりも僅かに小さい直径を持つような大きさにされる。コア５の総直径と、励 磁コイル６によって与えられる起磁力とが、トラックの面積と透過の深さとを制 御する。

磁気検出器７は、検査構造物の表面に対して垂直な入射磁界の成分に対して敏感 であるように配置され、これは、その検出器の円形の走査におけるレベル変動と して、傷のような磁界変更特徴物の存在が検出されることを可能にする。ここで 説明される装置では、ホール効果デバイスが（良好な空間分解能を与える）小さ な物理的面積と直流に至るまでの良好な低周波数レスポンスとを有するが故に、 使用される磁気検出器７はホール効果デバイスである。

図３は、一般的に１０で示されるワークピースプローブを有する装置を示す。電 磁ユニット４はステップモータ１１によって駆動され、これらの２つは駆動シャ フト１２によって連結され、非鉄材料の枠体１３上に取り付けられている。枠体 １３は、その枠体１３がそれを介して検査構造物（図３には図示されていない） 上に載せられる脚部分１４を含む。駆動シャフト１２は軸受１５によって支持さ れ、このシャフト上にスリップリング１６とリング要素１７とが取り付けられて いる。駆動シャフト１２は中空であり、電気接続（図示されていない）が電磁ユ ニツトから駆動シャフト１２を通って更にはスリップリング１６を経由してコネ クタ１８に通じている。リング要素１７は、同中心に取り付けられた磁石を中に 組み入れている。枠体１３上に取り付けられた磁気ピックアップ１９が所定の位 置に配置されており、その磁気ピックアップ１９が、リング要素１７の回転に反 応して電磁ユニツト４の１つの回転毎に電気データパルスを１回発生させるよう になって０る。

図４は、この装置の機能単位全てとその相互関係とを示すブロック図である。こ の装置は、照合番号３１で示される８ビツトデータ／アドレス母線を経由してそ のディジタルシステムの他の要素と通信するマイクロプロセッサ３０によって制 御される。

マイクロプロセッサ３０内のクロックが３００マイクロ秒の間隔でインターラブ ドを生じさせる。これらは母線３１を経由して配送され、様々な調和した動作を 同期化するために特に働く。ステップモータ１１はラッチ３２を経由して母線３ １からのディジタル指令によって駆動される。この駆動指令は、ステップモータ を１回転当たり２００個のステップの進行の形で且つ毎秒約４回転の回転速度で ステップモータを回転させるように、４つのインク−ラブド毎に初期化される。

マイクロプロセッサ３ｏは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡｌｌ）３３　と読出 し専用メモリ（ＲＯＭ１３４　とに対するアクセスを有する。ＲＡＭ３６に対し て独立したアクセスを有するグラフィックプロセッサ３５が、視覚ディスプレイ ユニット（Ｖ［１Ｕ）３７を制御する。アナログ回路板３８が、そのディジタル システムと電磁ユニット４との間のインターフェースを与える。

この回路板３８内には、後述されるように幾つかのチャネルがあり、この図では ２つのチャネルが示されている。ＤＡ変換器（ＤＡＣ）３９は、電磁ユニット４ の励磁信号を制御するために働く、母線３１からの入力を与える。別のＤＡＣ４ ０、４１は、アナログ回路板３８内の信号処理回路構成要素の各チャネルと接続 する。これらのチャネルの出力は、マルチプレクサ４２を通ってＡＤ変換器（Ａ ＤＣ）　４３に送られ、更にシステム母線３１に送られる。

この説明の次の段階は、図５、図６、図７を参照して与えられる。図５は、この 装置の１つのチャネルに関係するアナログ回路板３Ｂの諸要素と、磁気ユニット ４との相互接続とを示している。図６は、回路板３８上の様々な箇所における信 号波形を図解する。この図では、波形は共通の時間スケールで示されているが、 共通の振幅スケールでは示されていないということに留意されたい。図７は典型 的なＶＤＵディスプレイを示している。

電磁ユニット４のコイル６に加えられる励磁電圧は、十レベル５ｖとレベル−５ ｖとの間で交番する方形波である（図６の掃引線１を参照）。これは、ＤＡＣ３ ９の出方によって起動される方形波発生器５０によって発生させられる。レベル の交番は、各１０番目のインターラブドを０ＡＣ３９で受け取る毎に生じさせら れ、従って、これらの交番は、３ミリセカンドの間隔で且つ他のシステム動作と 同期して起こる。検査構造物の材料を透過する磁束内に変化がある時には何時で も、誘導によって励磁コイル６からその検査構造物にエネルギが移される。掃引 線１における方形波の各々の交番は、前記磁束の階段状の変化を生じさせ、その 結果として、外に向かって且つ下に向かって有限速度で伝搬する急激な電磁パル スをその検査構造物に与える。この伝搬速度は、アルミニウム中の１ＫＨｔ電磁 波の場合には約３ｈ／秒である。

その材料中に不連続性が全く無い場合には、そのパルスは、検査構造物の表面に おける磁界を変更し従って磁気検出器７の信号に影響を与えるであろう渦電流を 生じさせながら、その材料内に分散されるだろう。検査構造物に与えられるステ ップパルスは異なった周波数の一連の成分を含むものと見なされ、それでより低 い周波数成分は、その他の周波数成分よりも深く検査構造物内に入り込むだろう 。電磁ユニット４のトラック内にある検査構造物中のいずれの不連続性（例えば 亀裂や境界表面）も、入射磁気パルスの幾分かの反射を引き起こし、この反射は 、磁気検出器７が当該の領域又は表面の上を通過する時に磁気検出器７によって 測定される表面磁界を幾分か変更するだろう、図６の掃引線２は磁気検出器出力 の一般的な形を示す。その波形は励磁用方形波と同期した交流信号を有する。各 々の交番は概ね指数関数的な形であり、／２つの主要成分で、即ち励磁電流によ って生じさせられる方形波の一次磁界と、電磁誘導によってワークピースに移さ れたエネルギーによって生じさせられる反対の二次磁界とで占められる。電磁ユ ニット４が回転しながらこの宿号の変動を検査することによって、締結具に対す るプローブ１０の位置決めに関する（センタリングを補助するための）情報と、 検査構造物内の亀裂等の存在と位置とに関する情報とが得られることが可能であ る。印加された電磁パルスが有限な速度で検査構造物を通って移動するが故に、 様々な深さからの反射が異なった時間に表面に到着するだろう。ワークピースの 他の磁界変更特徴物からの傷の識別を助け、且つ傷検出の深さに関する情報を得 る目的のために、磁気検出器７によって発生させられる信号が、（アナログ回路 板３８のチャネル１つ毎に１つのスライスの形で）方形波励磁信号に対して同期 された様々な時間スライスに分断される。

電磁ユニット４への電気接続は、コネクタ１８とスリップリング１６とによって 作られる。ホール効果磁気検出器７への給電として、一定の直流レベルｖｓ２が 供給される。電磁検出器７からの信号はアナログ回路板内の別々のチャネルの各 々に向けられる。その装置にめられる深さ識別の程度に従って、任意の数のこう したチャネルが備えられることが可能である。図４には２つのチャネルが示され ているが、これらのチャネルはその回路構成要素に関して同一であるが故に、Ｃ １で示されるその一方だけが詳細に説明される。これらのチャネルは、その個々 のスイッチング手順とその結果としての解析帯域との点で相違しているにすぎな い。

このチャネルへの入力段は、地球磁界の捕捉によって引き起こされる走査におけ る信号レベルの変動を全て取り除くために働く高域フィルタ５１（カットオフ周 波数的３０１１りを含む。この炉渡された信号は増幅器５２によって増幅され、 こめ増幅された信号はスイッチング集積回路ｆｌｃｌ　５４の端子Ｓｌに供給さ れる。１つの並列の分岐が、フィルタ出力から「１」利得反転増幅器（ｕｎｉｔ ７　ｇｘｉｎ　１ｎｖｅｒ＋ｉＢ　ｔ＋１ｐｌｉｆｉｅｒ）５３を経由してスイ ッチングＩＣの端子Ｓ２へと進む。スイッチングＩｃの端子Ｓ３が接地されてい る。このスイッチングＩｃは、アナログマルチプレクサデバイスにラッチされた ＣｕＯ２であり、端子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のいずれか１つを必要に応じて出力端子 Ｓ４に接続するように、そのチャネル毎に予定のスイッチング手順に従って、マ イクロプロセッサ３Ｇによに行われ、各チャネル内において、方形波励磁信号と 同期した所定時点に行われる。全てのチャネルにおいて、スイッチ出力における 信号が入力信号の整流された変形であることを確実なものにする、接続Ｓｔ／Ｓ ４と接続Ｓ２／Ｓ４との間の交番が行われる。

各チャネル毎に、各々の半波の周期内には、入ってくる信号が接続Ｓ　ｌ／Ｓ　 ４又は接続５２／Ｓ４の遮断と接続Ｓ３／Ｓ４の形成とによって抑制される帯域 がある。この帯域は以下では「拒否される帯域」と呼ばれ、それ以外の帯域は「 ゲートされる帯域」と呼ばれる。１つのチャネル、例えばチャネルＣＩは、各半 波の前部部分（典型的には、開始とその後の最初のインターラブドとの間の１７ １０部分）がゲートされ、残り部分が拒否されるように制御される。その他のチ ャネルは、各半波の前部部分を拒否し、残り部分の任意の個別部分（１／１０ず つ）又は残り部分全体をゲートするように制御される。図６の掃引線３と掃引線 ４は、２つの異なったチャネルでの３４における信号波形を示す。掃引線３はチ ャネルＣ１内の前部ゲートされた信号を表し、掃引線４は、その前部１７１０が 拒否されて残りのｇ／１０がゲートされる別のチャネル（例えばＣ２）内の信号 を表している。掃引線４においては、より深所の起源の反射パルス信号を受け取 るために十分な時間を、ゲートされた時間間隔が与えないが故に、半波から半波 へのレベル変動が、表面付近の事象によって支配される。このことは、このチャ ネルにおける亀裂の影響の免除を可能にし、信号処理されてプローブのミスアラ イメントの良好な表示を与えることが可能な信号をもたらす。前部が拒否される チャンネル内での半波から半波へのレベル変動は表面事象の作用を比較的受けに ＜＜、刻印凹みや窪みのような表面特徴物が締結具頭部上にある時にも擾乱され ることがない。拒否される前部部分の後ろの部分の中からのゲートされる部分の 幅の更なる縮小は、パルス／反射の遷移時間の点からより一層狭い通過帯域を与 え、従って、亀裂深さ評価のためのより大きな識別力をもたらす。

各チャネル内のゲートされる信号が、第１位の低域フィルタ５５の入力に送られ る。この段階での信号は、必要に応じて±４０Ｈ１の情報帯域を有する１６０Ｈ ！の周波数に集中させられる。フィルタ５５によるが波は、ホール効果磁気検出 器７から生じる広帯域ノイズの大部分を除去することによって著しくＳＮ比を向 上させる。フィルタ５５への入力においては、発生された直流基準レベルｖＤ２ を低下させるために、入ってくる信号が、その直流基準レベルＶＤ２に対して均 衡させられる。このことは、回路構成要素を飽和させるすることなしに直流レベ ルで信号が増幅されることを、且つ改善されたダイナミックレンジが得られるこ とを可能にする。基準信号ｖＤ２は、マイクロプロセッサ３０の制御下でＤＡＣ ４Ｇによって発生させられ”　［１２の値は、そのフィルタの出力を適切な範囲 内に維持するために、モータ１回転当たり３回更新される。フィルタ５５は、半 波から半波へのレベル変動を検出するために、標本化のためにゲートされた信号 を積分する。装置は、３つの異なった信号利得設定を与えるように機器構成され ている。ｖ０２として示される中間利得レベルは、フィルタ５５の非変調の出力 によって与えられる。増幅器５６は、ｖｏｌとして示される高利得出力を与える 。分圧器５７は、ｖｏ３として示される低利得出力を与える。掃引線５と掃引線 ６は、前部がゲートされるチャネル（掃引線３）の場合のフィルタ５５の出力に おける典型的な信号波形と、後部がゲートされるチャネル（掃引線４）の場合の フィルタ５５の出力における典型的な信号波形とを各々に与える。この出力信号 が、励磁方形波（掃引線１）と同期した大きなりプルがその上に重ねられた直流 レベルを有するということが見てとれるだろう。各半波の周期毎に半波から半波 へ同期された時間間隔で一連の標本を採取し、これらの標本を平均することによ って、これらのりプルの影響が克服される。各チャネルからの３つの出力信号（ ｖｏ１〜ｖｏ３）は、母線３１から駆動されるアナログマルチプレクサ４２の各 々の入力端子へと送られる。各々のインターラブドが生じる時に、マルチプレク サ４２が標本化シーケンスを行う。一方では、（マイクロプロセッサ３０によっ て決定されたレベルｖＯｆ〜ｖ０３における）各チャネルからのアナログ信号が 、マルチプレクサ４２内の１つのシーケンスのスイッチング動作によって、予定 標本化周期毎にＡＤＣ４３に送られる。こうして、各々のインターラブド毎に、 各々のチャネル毎に、対応するデータ値が発生させられる。励磁力形波の交番の 間の各々の３ミリセカンドの間にチャネル当たり１０個のデータ値があり、電磁 ユニット４の１回転当たり８０個の交番がある。この装置のディジタル回路内に は、励磁方形波の連続交番の間の各周期毎に１０個のデータ値が合計されて平均 され、その後でこの平均値がその次の平均値と平均され、その２つの間の平均値 を生じさせる。これは、その装置のチャネル１つ当たり、電磁ユニット４の１回 転当たり８０個の処理済みデータ値を与え、これらの値の各々は、電磁ユニット ４の回転における各々の角度位置で得られる測定値に相当する。電磁ユニット４ の１回転当たり８０個のこれらの処理されたデータ値が、ＶＩ）Ｕ３７上に視覚 的表示を生じさせるために使用される。図７は、２つのチャネルの装置の場合の 典型的な表示を表す。表示１は、前部端部がゲートされるチャネルＣ１の場合の 、８０個の処理データ値を示している。表示２は、締結具頭部の中心に対するプ ローブ位置に係わり、この表示はプローブ１０の手動式センタリングのために使 用される。表示２は、磁気ピックアップ１９によって生じさせられるデータパル スに対してミスアライメントのシヌソイドの位相と振幅とを決めることによって 、表示１を発生させるために使用されるデータからマイクロプロセッサ３０を介 して発生させられる。表示３は、各半波の最初の１／１０だけを除く全てをゲー トするチャネルＣ２の場合の８０個の処理されたデータ値を示す。表示３は、ミ スアライメントの結果として生じる、大きな回転周波数のシヌソイド成分を示す 。これは、反復的な手動のセンタリングによって、除去されはしないが減少させ られる。その残留要素は、表示４に示される強調された亀裂信号表示を与えるた めの別のデータ処理によって取り除かれる。その使用技術は、（上記のようにし て得られた）第１番目の処理されたデータ値を第４０番目の処理されたデータ値 に加え、第２番目の処理されたデータ値を第４１番目の処理されたデータ値に加 え、こうして８０個のそうした処理されたデータ値の全てに亙って演算する。回 転の間のこれらの加算値の変動は、亀裂のゴースト信号の発生という代償を払い ながらも、基本周波数シヌソイド全てが除去されている。真の亀裂信号は、推定 値の第２の導関数に基づいてゴースト信号から識別される。ゴースト信号は表示 ４を与えるために抑制される。プローブ方向に対する亀裂の方位位置に関連する 表示５は、表示４に示される任意の亀裂信号の位相を磁気ピックアップ１９のデ ータパルスに対して比較することによって得られる。

上記で説明され図解された装置は、プローブユニット内の磁気検出器と共に回転 する円形プラットホームコイル／コアを組み入れているが、円形トラックを有す る対称的な磁界を生じさせるためには、そうしたコアの回転は必要とされない。

別のプローブは、磁気検出器と同調してプローブの中心の周りを回転する形で揺 動する扇形コア又は直線コアを組み入れてもよい。

前述の仕方での信号処理を可能にする他の手段であることも可能な、駆動モータ とプローブ構造の他の形態が採用されてもよい。そのゲートされた信号は、低域 フィルタの形の積分器よりむしろスイッチング積分器に送られることが可能であ る。上記の通りのこれらの任意の多くの他の本発明の変形例が、当業者には明ら かだろうし、添付された特許請求の範囲内にある。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法事１８４条の８）、５４工０．□７８歳

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電気伝導性物品物品の上に置かれ且つ磁界の円形トラックを有するように又 は円形トラックを物品に提供するために回転させられるように構成されるコイル に対して反復励磁信号を加えることと、走査経路上の位置変化の結果として生じ る磁界信号の変化に関して磁界信号を検査しながら、前記物品の表面上の角形の 走査経路に沿って且つ磁界のトラック内でポイント磁気検出器を動かすこととを 含む、前記物品中の傷の存在のための非破壊検査の方法であって、前記磁気検出 器が、低い周波数まで応答するホール効果デバイス又はその類似デバイスであり 、更に前記励磁コイルに印加される信号が前記磁気検出器の動きに同期された方 形波であることと、その磁界信号が、ｉ．励磁信号と同期化された時間間隔で磁 界信号をゲートすることによって、その励磁信号の各々の反復の中からの１つの スライスである、連続する同様のスライスの少なくとも１つのシーケンスを、そ の磁界信号内に画定し、前記連続スライスのシーケンスが、磁気検出器の走査経 路に沿った位置における検査の特有の深さ区域からの反射磁界信号を図表配置し 、ｉｉ．走査経路上の点における検査下の深さ区域からの傷からのパルス反射の 捕捉の結果として生じる、そのシーケンス内で支配的なバックグラウンドレベル からのいずれのレベル変化をも識別するために、前記シーケンスの各スライス内 の信号レベルを測定し、且つ前記スライスシーケンスに沿った測定された信号レ ベルを比較し、それによって、前記区域内の傷の存在がそうしたレベル内変化の 発生によって示され、その傷の方位位置が前記シーケンス内での前記レベル内変 化の位置によって示される という方法によって解析されることとを特徴とする方法。
2. ２．励磁方形波における連続的なレベル炭化の間の周期の内の磁界信号の最初の 部分がそれから取り除かれる少なくとも１つのシーケンスの連続スライスが生じ させられるように、ゲート動作が時間調整され、この取り除かれた周期が、前記 スライス内の捕捉から表面区域反射を除去するのに十分な大きさであることを特 徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．各スライスシーケンス内の信号レベルが、そのスライスの各々毎に複数の測 定値を生じさせるために、励磁信号に同期された設定間附で測定され、その後で その各スライスの各々毎の測定値が平均され、それによって、これらの同期され た測定によって得られた平均値が、励磁信号の周期性において擾乱の影響を受け ないスライスからスライスヘの比較を可能にすることを特徴とする請求項１又は ２に記載の方法。
4. ４．走査円の中心点と締結具の中心との間のいずれのミスアライメントにも相当 する信号が、捕捉から表面下の反射を除外するために、励磁方形波の連続的なレ ベル変化の間の間隔の最初の部分だけから成る磁界信号のスライスの１つのシー ケンスを画定するように、ゲート動作を時間調整することによって得られること と、このシーケンス内のピーク信号レベルの位置を決め且つその大きさを決める ために、このシーケンスの各スライス内の信号レベルが測定され且つ同一シーケ ンス内の他の信号レベルと比較されることと特徴とする、電気伝導性物品内の締 結具における非破壊検査に適用される時の請求項１から３のいずれか一項に記載 の方法。
5. ５．検査下の物品の上に位置し、且つこの物品の付近に位置する円形の走査経路 に沿ってその回転駆動手段によってその磁気検出器が駆動されるように組み立て られた前記プローブの中に全て配置される、励磁コイルとポイント磁気検出器と 回転駆動手段とを含み、前記磁気検出器が、低周波数まで応答するホール効果デ バイス又はその類似のデバイスであり、前記装置が、ｉ．前記磁気検出器の移動 に同期された反復方形波信号で前記励磁コイルを励起する働きをする励磁信号発 生器と、ｉｉ．磁界信号プロセッサであって、１つのシーケンスの連続的な同様 の時間−境界画定スライスを、励磁電流の１つの反復毎に１つのそうしたスライ スという形で通過させるように、励磁信号に同期された間隔において前記磁気検 出器によって受け取られた磁界信号を時間ゲートする働きをするデバイスを、そ の各々が備える少なくとも１つのチャネルを有する前記磁界信号プロセッサと、 前記シーケンスの通過させられた各スライス内の信号を積分する働きをする積分 回路と、ｉｉｉ．前記磁界信号プロセッサのチャネルの各々又はいずれか１つか らの、そのシーケンス内の各スライスに対応する積分信号のレベルを測定する働 きをする手段と、ｉｖ．バックグラウンドレベルからレベル変動が識別されるよ うに、その各シーケンス内のスライスからスライスヘの積分レベルの間の比較を 可能にする働きをする手段とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか 一項に記載の方法における使用のための装置。
6. ６．前記磁界信号プロセッサが、対応する個々のスライスシーケンスをその各々 が画定する少なくとも２つの前記チャネルを有する請求項５に記載の装置。
7. ７．励磁方形波の連続的なレベル変化の間の各間隔の前部部分を含むスライスシ ーケンスを与えるために配置された前記磁界信号プロセッサの１つのチャネルと 、前記間隔の残り部分又はその少なくとも１つの小部分を含むスライスシーケン スを与えるために配置された前記磁界信号プロセッサの少なくとも１つの他のチ ャネルとを有する請求項６に記載の装置。
8. ８．前記装置がプロセッサユニットとメモリユニットとを有するコンピュータを 組み入れており、前記コンピュータが、励磁信号発生器と信号プロセッサの各チ ャネル内のスイッチングデバイスの調和した動作との間の同期を維持するように 構成されプログラムされている請求項５から７のいずれか一項に記載の装置。
9. ９．各スライス毎に少なくとも１回ずつ且つ励磁信号と同月された時間上の点に おいて、測定手段が積分信号の信号レベルを標本化することを引き起こすように 、且つ各々の積分されたスライス毎の値又は平均値を相互比較のために生じさせ るように、前記コンピュータが構成されプログラムされている請求項８に記載の 装置。
10. １０．少なくとも前記装置のセンタリングモードにおいて、前記磁界信号プロセ ッサの１つのチャネルは、励磁方形波の連続的なレベル変化の間の各間隔の前部 部分を含むスライスシーケンスを与えるために配置され、前記コンピュータは、 前記シーケンス中の各スライス内の前記信号のレベルを測定し且つこれらのレベ ルを比較し、前記シーケンス内のピークレベルの位置とその大きさを見い出すこ とによって、前記プローブと締結具との間のアライメント誤差の表示、又は必要 とされるアライメント補正の表示が視覚ディスプレイユニット上に与えられるよ うに、構成されプログラムされている、締結具位置での使用に適合化され且つ視 覚ディスプレイユニットを備える請求項８又は９に記載の装置。