JPH0534319A - 渦流探傷用検出ヘツド - Google Patents

渦流探傷用検出ヘツド

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JPH0534319A
JPH0534319A JP3276045A JP27604591A JPH0534319A JP H0534319 A JPH0534319 A JP H0534319A JP 3276045 A JP3276045 A JP 3276045A JP 27604591 A JP27604591 A JP 27604591A JP H0534319 A JPH0534319 A JP H0534319A
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eddy current
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JP3276045A
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Yoshihiro Murakami
美廣 村上
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】本発明は、渦流探傷法における検出感度及びS
/Nを向上させ、微小欠陥の検出性能を飛躍的にアップ
させることを目的とする。 【構成】被検査材2を渦流探傷法にて検査するとき、被
検査材2の局部的に渦電流を発生するための1対の1次
コイルC1,C2を配置し、前記1対の1次コイルC
1,C2の中央に前記被検査材2に存在する欠陥Iを検
出するための2次コイルSを1個設置する。次に前記し
た1対の1次コイルC1,C2を相互に逆位相に結線
(直列又は並列結線)して交流電流を供給し、前記した
2次コイルSに誘起した電圧を抽出するための渦流探傷
用検出ヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電磁誘導法を適用した渦
流探傷法に関する技術である。この渦流探傷法に用いる
検出ヘッドを改良することにより、微小欠陥の検出性能
を飛躍的に向上する新しい技術を提供する。
【0002】
【従来の技術】各種パイプや、棒材を検査する公知技術
としては、超音波探傷法、X線法、渦電流法が存在す
る。
【0003】超音波探傷法は微小欠陥に対する検出感度
が高く精密探傷には適しているが、検査時接触媒質を必
要としオンライン検査に適さない。また、X線法は微小
欠陥に対する検出感度は極めて高い、しかし装置が大型
でかつ複雑である。渦流探傷法は他の探傷法と比較して
検出感度はそこそこであるが、非接触で探傷でき、オン
ラインでの高速検査に適している。
【0004】図8渦流法を用いた探傷装置の基本構成を
示す。図8において1は発振器、2は被検査用パイプ、
3は信号増幅器、4は移相器、5は同期検波器、CはA
Cブリッジ、C1,C2はACブリッジに結線された1
対のコイル。
【0005】以下、図8を用いて公知技術を簡単に説明
する。図8に示す如く、被検査パイプ2の外側に1対の
貫通型コイルC1,C2を配置し、この1対のコイルに
1対のインピーダンスZ1,Z2を結線して交流ブリッ
ジを構成する。この交流ブリッジCに発振器1から交流
電流を供給すると、1対の貫通型コイルから交流磁界が
発生し、被検査パイプ2の局部に渦電流を発生させる。
【0006】この条件下で、1対のインピーダンスZ
1,Z2の値を調整して交流ブリッジCを平衡させる
と、ブリッジの出力電圧は零ボルトになる。次に被検査
パイプが矢印方向に移動し、被検査パイプの欠陥部、I
がC1およびC2のコイルを通過するとき、欠陥Iによ
って被検査パイプに発生する渦電流の値が変化する。
【0007】この反作用として1対のコイルC1,C2
のインピーダンスZc,Zcが時間差を得て変化す
る。この結果ブリッジの出力には欠陥Iに対応したアン
バランス電圧Vsが発生する。このアンバランス電圧V
sは、信号増幅器3で所期値に増幅された後、同期検波
器5に加えられる。又、同期検波器5には発振器1から
移相器4を介して基準電圧が印加される。
【0008】前記したアンバランス電圧Vsは基準電圧
によって検波され直流電圧に変換され、同期検波器
の出力端子から得られる。この出力電圧を測定すること
により間接的に非検査パイプに存在する欠陥Iを検出す
ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】渦流探傷法は被検査材
を非接触で探傷できる特徴を有しているが下記に示す欠
点が存在し、その改良技術が強く要望されている。
【0010】図9に示す如く人工欠陥(貫通孔の孔径に
対して、非線形特性の出力電圧である。このため、微小
欠陥(0.3mmΦ以下)の検出感度が急に減少する。
【0011】図に示す如く、実用上のS/NをS/N≧
3に設定すると、人工欠陥の検出限界は0.3mmΦと
なり高性能探傷の目的を達することができない。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願技術は、従来技術の
問題点を解決し微小欠陥に対する検出感度及びS/Nの
向上を目的として発明された技術である。
【0013】
【作用】本願の基本構成を第1図に示す。図においてC
1,C2は1対の1次コイル、Sは2次コイル、S1,
S2は2次コイルSの等価コイル、2は被検査パイプ、
4は移相器、1は発振器、6は差動増幅器、5は同期検
波器以下、図1を用いて本願技術とその作業について説
明する。
【0014】図1に示す如く、1対の1次コイルC1,
C2を逆接続に結線して、発振器1から交流電流を供給
して1対の1次コイルC1,C2から被検査パイプの軸
方向の局部的に相互に逆位相の渦電流を発生させる。
【0015】今図1に示す如く、被検査パイプの健全部
が1対の1次コイルC1,C2に存在するときは、1対
の1次コイルC1,C2の中央に配置された2次コイル
Sは2次コイルの巻幅の中心を堺にして相互に逆位相の
磁束Φ1,Φ2が交差するので、2次コイルSには電圧
が誘起されるが総和が零ボルトになる。
【0016】このことは図1にしめす如く、1個の2次
コイルが等価的に2個の2次コイル、として動作してい
る。2次コイルSに誘起される電圧は(1)式で表示さ
れる。 es=ec/Zc・K−ec/Zc・K・・・(1) (1)式において母材健全部では ec=ec Zc=Zc=Kが成
立する。 (1)式において ec,ec:1対の1次コイルの電圧 Zc,Zc:1対の1次コイルのインピーダンス K,Kは1対の1次コイルC1,C2と、2次コイ
ルSの等価な2個の2次コイルS1,S2との各結合係
数。
【0017】次に図1に示す如く、被検査パイプが矢印
方向に移動して欠陥部が各1次コイル下を通過すると欠
陥Iによって、被検査パイプへの渦電流の発生が変化す
る。この反作業として1対の1次コイルと2次コイルS
の等価1対の2次コイルS1,S2との結合係数K
に差が発生しK≠Kとなり|K−K|に対
応した出力電圧が2次コイルSに誘起される。
【0018】この出力電圧を差動増幅器6に印加して所
期に増幅した後、同期検波器5に加え従来技術と同様に
基準電圧で検波して直流電圧に変換する。この出力電圧
を計測することで、被検査パイプに存在する欠陥を間接
的に検出することができる。
【0019】
【発明の実施例】図2は、本願技術の1実施例を示す渦
流探傷用検出ヘッドの概略寸法を示す。
【0020】図2において、CBはコイルボビン、C
1,C2は1対の1次コイル、Sは1対の1次コイルの
中央に配置した2次コイル、以下図2と本願の基本構成
図1とを用いて動作を説明する。図1に示す検出ヘッド
(C1,C2及びS、とで構成)に図2に示す検出ヘッ
ドを結線する。被検査パイプとしては、銅パイプで外径
14mmを用いた。
【0021】この条件下で、発振器1から1対の1次コ
イルC1,C2(相互に逆接続)に交流電流を供給する
と被検査パイプ(銅パイプ)に局部的に渦電流が発生す
る。銅パイプの母材健全部では1対の1次コイルC1,
C2による渦電流の発生は、相等しいので2次コイルS
は図1で説明した如く、コイル巻幅が0,5mmの2個
の2次コイルとして動作し、2次コイルSの両端子には
電圧が誘起されない。
【0022】この条件下で被検査材が移動し、欠陥部I
が1対の1次コイルを通過すると、欠陥による微小な渦
電流の変化の反作用として、前記した2次コイルに欠陥
による欠陥信号が誘起される。この電圧は差動増幅期6
で所期値に増幅後同期検波器5で基準電圧によりDC電
圧に変換する。この出力電圧を計測することにより、微
小欠陥を高感度で、かつ高S/Nで検出することができ
る。
【0023】図3は本願技術を用い微小欠陥に対する検
出感度およびS/N特性を示す。図3に示すごとく、欠
陥の孔径に対して、ほぼ線形の出力特性が得られる。ま
た、微小欠陥に対するS/N特性も向上し、0.2Φの
貫通孔で約5のS/Nが得られる。
【0024】図4は本願技術による実測結果の1例で、
人工欠陥の孔径が0,2mmΦで2次コイルの幅を人工
欠陥の径dと対比して変化したときのS/Nを示す。
【0025】図4に示す如く、0,2mmΦの人工欠陥
に対して2次コイルの巻幅が人工欠陥と対比してW/d
が4〜6近辺で最大値が得られる。なお図4でW/dが
2に設定するとコイル巻幅が0,4mmと縮小し、欠陥
の検出感度が極端に減少し、外部電気ノイズの混入によ
りS/Nも低下する。
【0026】図5は本願技術の渦流検出ヘッドを各種ボ
イラパイプの探傷に応用した例について説明する。図5
において、Nm,Smは強磁性パイプを磁気飽和するた
めの磁石、Np,Spは1対の磁化ポール、C1,C2
は1対の1次コイル、Sは1対の1次コイルの中央に配
置した2次コイル、Pは被強磁性パイプ、Iは欠陥。
【0027】以下図5を用いて、本願の応用例について
説明する。本検出ヘッドの結線方法は、本願の基本構成
図1と相等しい。図5に示す渦流検出ヘッドを強磁性パ
イプ内に挿入し、強磁性パイプの軸方向を局部的に磁化
する。
【0028】次に、図1に示す発振器1から1対の1次
コイル(C1,C2相互に逆相に結線)に交流電流を供
給して、被強磁性体パイプの内側から交流磁束を発生さ
せてパイプに渦電流を発生させる。この反作用として、
1対の1次コイルC1,C2の中央に配置した2次コイ
ルに欠陥に対応した欠陥信号が誘起される。この欠陥信
号を、図1に示す基本構成の差動増幅器6を介して、同
期検波器5で直流電圧に変換する。この直流電圧を計測
することにより、強磁性パイプに存在する欠陥Iを検出
することができる。なお図5では被検査パイプを磁化し
たが被検査材が非磁性(例は銅、ステンレス、アルミ管
等)では、磁化する必要がない。
【0029】図6は図5に示す渦流検出ヘッドでボイラ
用鋼管を検査したときのS/N特性の1例である。図6
において、同じ被検査パイプを従来技術(図8に示す)
と本願によるS/Nの比較特性で実線の特性が本願技術
によるS/N特性。点線が、従来技術のS/N特性を示
す。
【0030】また図7は本願技術により外面欠陥径と、
2次コイルSのコイル巻き幅によるS/N特性を示した
特性である。孔径が2mmΦで孔深さがパイプ肉厚50
%の欠陥に対して、S/Nが最大値を示すW/dは0,
5〜1,0(mm)である。2次コイルの巻幅が1,0
〜1,5mm時最もS/Nが良好となる。また、図7に
おいてもW/d=0,25(mm)ではS/N悪化して
いる。この原因はコイルの巻き幅が0,5(mm)と極
端に狭く、欠陥による信号振幅レベルが小さいためであ
る。
【0031】なお本願実施例では貫通型コイルについて
説明したが、本願は貫通型コイルに限定されることはな
くボイラ管の内挿型コイルや、平板試験片用のプローブ
コイルに適用することが出来る。
【0032】
【発明の効果】1個の2次コイルを電気回路の等価回路
として2等分に分割した動作をする。このため、微小欠
陥による局部的な渦電流の変化を効率よく検出すること
が可能となった。
【0033】このため、微小欠陥に対する検出感度特性
が極めて良好となった。(図3に示す)
【0034】微小欠陥に対するS/Nが向上従来の渦流
探傷法と比較して約4倍(0,2Φ貫通孔欠陥)も向上
した。
【0035】2次コイルは1個ですみ、検出ヘッド製作
時の手間を省略することが可能である。さらに等価的に
コイル巻き幅が0,5mmに製作可能となり微小欠陥に
対する検出性能を飛躍的に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願の基本構成を示すブロック図。
【図2】 本願技術1実施例の渦流探傷検出ヘッド。
【図3】 本願技術による欠陥径に対する検出感度特
性。
【図4】 人工欠陥の孔径dと2次コイルWとの比、W
/dに対するS/N特性。
【図5】 内挿型渦流探傷ヘッド。
【図6】 本願技術(図5)と従来技術による欠陥の孔
深さに対するS/N特性。
【図7】 本願技術による欠陥の孔径dと、2次コイル
の巻幅Wの比W/dによるS/N特性。
【図8】 従来技術の基本構成。
【図9】 従来技術による欠陥検出性能特性。
【符号の説明】
1は発振器、2は被検査パイプ、3は信号増幅器、4は
移相器、5は同期検波器、6は差動増幅器、CはACブ
リッジ、Iは欠陥、Sは2次コイル、C1,C2は一対
の一次コイル、S1,S2は2次コイルSの等価コイ
ル、Z1,Z2は1対のインビーダンス、Φ1,Φ2は
磁束、CBはコイルボビン、Pは被強磁性パイプ、N
m,Smは強磁性パイプを磁気飽和するための磁石、N
p,Spは1対の磁化ポール、

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検査材にコイルを設置して交流電源か
    ら交流電流を流して被検査材に渦電流を発生させ、前記
    被検査材に存在する欠陥を渦電流の差として検出する渦
    流探傷法において、渦電流を発生する為のコイルに1対
    の1次コイルを併設して配置するとともに、1対のコイ
    ルから発生する磁束が相互に逆位相になるように結線
    し、前記した1対の1次コイルの中央に一個の2次コイ
    ルを設置して、被検査材の欠陥によって2次コイルに誘
    起される電圧の変化から欠陥を検出する渦流探傷用検出
    ヘッド。
  2. 【請求項2】 「請求項1」の構成による渦流探傷用検
    出ヘッドに置いて、1対の1次コイルの中央に配置した
    2次コイルの巻幅Wを下記に示す設定にすることを特長
    とする渦流探傷用検出ヘッド。 欠陥の孔径が1,0(mm)より小さいとき 3≦W/d≦10・・・・・・・(1) 欠陥の孔径が1,0<d<2,0の時 0,3≦W/d≦1,5・・・・(2)
  3. 【請求項3】 「請求項1」の構成による渦流探傷用検
    出ヘッドに置いて、1対の1次コイルの両側に被検査材
    を磁化する為の磁化ポールを設置し、被検査パイプの内
    側に本検出ヘッドを挿入して、被検査パイプの軸方向に
    局部的に磁化することを特徴とする渦流探傷用検出ヘッ
    ド。
JP3276045A 1991-07-29 1991-07-29 渦流探傷用検出ヘツド Pending JPH0534319A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006208312A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Jfe Steel Kk 内部欠陥測定方法および装置
CN110006992A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 仓信无损检测设备苏州有限公司 穿过式涡流传感器及检测方法

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