JPH06102255A - 非破壊検査装置ならびに位相関係および振幅情報演算装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高精度化、小型化および低廉化
が図れる非破壊検査装置を提供することを目的とする。 【構成】 非破壊検査装置において、被検査体に渦電流
を発生させることにより被検査体の状態を検出する検知
部、検知部に駆動信号を供給する駆動手段、検知部の出
力を所定期間ごとに所定の複数のタイミングでデジタル
値として取り出すサンプリング手段、ならびにサンプリ
ング手段によってサンプリングされたデータに基づい
て、検知部の出力信号と駆動信号との位相関係および検
知部の出力信号の振幅に関する情報を算出する演算手段
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、管、線、棒、板等の
被検査体の欠陥を検出するための非破壊検査装置ならび
に位相関係および振幅情報演算装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】管、線、棒、板等の被検査体の欠陥を検
出するための非破壊検査装置として、交流を流したコイ
ルを被検査体に近接させ、コイルの電圧又は電流変化を
検出して被検査体の欠陥を検出する非破壊検査装置がす
でに知られている。交流を流したコイルを被検査体に近
接させると、被検査体にうず電流が発生し、コイルのイ
ンピーダンスが変化する。被検査体に傷があると、うず
電流が傷の部分を遠回りするのでうず電流に変化が起こ
り、これによりコイルのインピーダンスが変化する。こ
の変化を検出することにより、被検査体の傷が検出され
る。

【０００３】この種の非破壊検査装置の一例が図３に示
されている（「非破壊検査技術シリーズ 渦流探傷試験
Ｂ」 昭和５９年１０月１５日 社団法人日本非破壊検
査協会発行 参照）。発振回路１により、所要周波数の
交流信号が発生される。この交流信号は、２つの検出コ
イル２が組み込まれたブリッジ回路３に送られる。ブリ
ッジ回路３からは２つの検出コイル２の発生電圧の差分
に応じた信号（被検査体状態信号）が出力される。ブリ
ッジ回路３の出力は、増幅回路４で増幅された後、第１
および第２同期検波回路６、７に送られる。

【０００４】第１同期検波回路６には、さらに移相器５
からの第１基準信号Ｖｘが送られる。移相器５としては
SIN ・COS ポテンショメータが用いられており、発振回
路１の出力の位相が任意の角度回転された信号であって
かつ互いに９０°の位相差をもつ制御信号Ｖｘ、Ｖｙが
出力される。同期検波回路６は、増幅回路４の出力に含
まれる不要信号成分と被検査体状態信号のうち、不要信
号成分の影響を減少させるため、ならびに位相情報のｘ
成分を得るために、増幅回路４の出力を第１基準信号Ｖ
ｘで検波する。

【０００５】第２同期検波回路７には、第１基準信号Ｖ
ｘと位相が９０°異なる第２制御信号Ｖｙが移相器５か
ら送られる。同期検波回路７は、被検査体状態信号のう
ち、位相情報のｙ成分を得るために、増幅回路４の出力
を第２基準信号Ｖｙで検波する。各同期検波回路６、７
は、たとえばアナログ乗算器およびローパスフィルタか
ら、またはスイッチング回路およびローパスフィルタか
ら構成される。各同期検波回路６、７の出力は、ブラウ
ン管等の表示器８に送られ、被検査体状態信号が振幅位
相平面上に２次元的に表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の非破壊検査
装置では、ブリッジ回路３からの信号を連続的に処理し
ており、またアナログ信号処理を行っているため、次の
ような欠点がある。

【０００７】（１） 同期検波回路６、７を、アナログ
乗算器およびローパスフィルタで構成した場合には、ア
ナログ乗算器は能動素子の非直線性を利用せざるをえな
いため、２つの入力信号のスペクトラムを四則演算した
高調波を必然的に発生し、計測誤差が生じる。

【０００８】（２） 同期検波回路６、７を、スイッチ
ング回路およびローパスフィルタで構成した場合には、
スイッチングノイズが発生し、計測誤差が生じる。

【０００９】（３） 表皮効果がコイルに印加される信
号の周波数によって異なるため、ブリッジ回路３に複数
の周波数信号が重畳された多重周波数信号を入力する装
置も開発されているが、その場合には、多重する周波数
の数に応じて同期検波回路６、７を増加させなければな
らず、コストが高くなるととともに消費電力が多くな
る。

【００１０】（４） 同期検波回路６、７では、カット
オフ周波数の低い（例えば、１ＫＨｚ以下）のローパス
フィルタによって、センサー駆動信号（発振回路１の出
力）および乗算器またはスイッチング回路により発生す
るノイズ成分を除去している。しかしながら、このよう
なフィルタを実現するためには、物理的に大きなインダ
クタが必要となり、装置が大型化する。特に、多重周波
数信号を用いる場合には、多数のフィルタが必要とな
り、物理的に、またインダクタの相互影響等により、実
装が困難になる。そこで、通常は、ローパスフィルタと
してアクティブフィルタが使用されているが、アクティ
ブフィルタを用いた場合には、使用するアンプの速度以
上の周波数が素通りしてしまい、ノイズを十分に減衰さ
せることが困難である。

【００１１】（５） 被検査体状態信号は、傷の種類
（ＤＥＮＴ、ＯＵＴＥＲ ＤＥＦＥＣＴ、ＩＮＮＥＲ
ＤＥＦＥＣＴ、貫通孔等）によって位相が異なるが、従
来からの慣習としてＤＥＮＴに対応する被検査体状態信
号が水平となるように被検査体状態信号を２次元的に表
示している。アナログ処理のみによって、この位相回転
を行うには、センサー信号（増幅回路４の出力）と乗算
を行う制御信号Ｖｘ、Ｖｙを９０°の位相差に保持した
ままセンサー信号との位相を連続的に変化させる必要が
あり、そのためにSIN ・COS ポテンショメータという特
殊な可変抵抗器を使用している。しかし、この可変抵抗
器は、どの位置でも常に正確に９０°の位相差を保持し
ているとは限らず、表示器８に表示される図形を回転さ
せると図形自体が変化することがある。また、この可変
抵抗器は高価であり、特殊な技術で作られているため、
入手しにくいとともに個々の特性のばらつきが大きいと
いう問題がある。

【００１２】この発明は、高精度化、高速化、小型化お
よび低廉化が図れる非破壊検査装置を提供することを目
的とする。

【００１３】また、この発明は、リアクタンスを含む回
路の入力信号と出力信号との位相関係および上記出力信
号の振幅に関する情報を非常に簡単に求めることができ
る位相関係および振幅情報演算装置を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明による第１の非
破壊検査装置は、被検査体に渦電流を発生させることに
より被検査体の状態を検出する検知部、上記検知部に駆
動信号を供給する駆動手段、上記検知部の出力を所定期
間ごとに所定の複数のタイミングでディジタル値として
取り出すサンプリング手段、ならびに、サンプリング手
段によってサンプリングされたデータに基づいて、上記
検知部の出力信号と上記駆動信号との位相関係および上
記検知部の出力信号の振幅に関する情報を算出する演算
手段を備えていることを特徴とする。

【００１５】上記検知部としては、たとえば、２つのコ
イルと、これらのコイルの出力電圧の差電圧を検出する
回路とを備えたものが用いられる。上記駆動信号として
は、正弦波交流等の交流信号の他、脈流信号を用いるこ
とができる。上記駆動手段としては、たとえば、駆動信
号の波形データを記憶する記憶手段および記憶手段に記
憶されている波形データをＤ／Ａ変換する手段を備えた
ものが用いられる。上記サンプリング手段としては、た
とえば、検知部の出力をＡ／Ｄ変換し、上記検知部の出
力の所定区間ごとに上記検知部の出力の互いに９０°＋
ｍ×１８０°（但し、ｍは整数）の時間差をもった２点
でのＡ／Ｄ変換データをラッチするサンプリング回路が
用いられる。上記演算手段としては、ディジタルシグナ
ルプロセッサ( Digital Signal Processor )を用いるこ
とが好ましい。演算手段によって算出された情報、すな
わち検知部の出力信号と駆動信号との位相関係および検
知部の出力信号の振幅に関する情報を表示する表示装置
を設けることが好ましい。

【００１６】この発明による第２の非破壊検査装置は、
被検査体に渦電流を発生させることにより被検査体の状
態を検出する検知部、上記検知部に複数の周波数の信号
が重畳された多重周波数駆動信号を供給する駆動手段、
上記検知部の出力を上記多重周波数駆動信号の各周波数
ごとに分離して抽出する複数のフィルタ、上記各フィル
タごとに設けられかつ対応する上記フィルタの出力信号
を所定区間ごとに所定の複数のタイミングでディジタル
値として取り出す複数のサンプリング手段、ならびに、
上記各サンプリング手段によってサンプリングされたデ
ータに基づいて、上記各フィルタの出力信号と上記多重
周波数駆動信号に含まれている複数の周波数の駆動信号
のうち上記各フィルタの出力信号に対応する周波数の駆
動信号との位相関係および上記各フィルタの出力信号の
振幅に関する情報を算出する演算手段を備えていること
を特徴とする。

【００１７】上記検知部としては、たとえば、２つのコ
イルと、これらのコイルの出力電圧の差電圧を検出する
回路とを備えたものが用いられる。上記駆動手段として
は、たとえば、多重周波数駆動信号波形データを記憶す
る記憶手段および記憶手段に記憶されている波形データ
をＤ／Ａ変換する手段を備えたものが用いられる。上記
各サンプリング手段としては、たとえば、対応するフィ
ルタの出力をＡ／Ｄ変換し、対応するフィルタの出力の
所定区間ごとに対応するフィルタの出力の互いに９０°
＋ｍ×１８０°（但し、ｍは整数）の時間差をもった２
点でのＡ／Ｄ変換データをラッチするサンプリング回路
が用いられる。上記演算手段としては、ディジタルシグ
ナルプロセッサ( Digital Signal Processor )を用いる
ことが好ましい。

【００１８】また、演算手段によって算出された情報、
すなわち各フィルタの出力信号と多重周波数駆動信号に
含まれている複数の周波数の信号のうち各フィルタの出
力信号に対応する周波数の信号との位相関係および各フ
ィルタの出力信号の振幅に関する情報を表示する表示装
置を設けることが好ましい。

【００１９】この発明による第３の非破壊検査装置は、
被検査体に渦電流を発生させるためのコイルを含む検知
部、上記検知部に複数の周波数の信号が重畳された多重
周波数駆動信号を供給する駆動手段、上記検知部の出力
をサンプリングするＡ／Ｄ変換手段、上記Ａ／Ｄ変換手
段の出力を上記多重周波数駆動信号の各周波数ごとに分
離して抽出するディジタルフィルタ、ならびに上記ディ
ジタルフィルタによって分離抽出された各周波数のデジ
タル信号における所定区間ごとの所定の複数のタイミン
グでの値に基づいて、上記ディジタルフィルタによって
分離抽出された各周波数のディジタル信号と、上記多重
周波数駆動信号に含まれている複数の周波数の駆動信号
のうち上記ディジタル信号に対応する周波数の駆動信号
との位相関係および上記各周波数のディジタル信号の振
幅に関する情報を算出する演算手段を備えていることを
特徴とする。

【００２０】上記検知部としては、たとえば、２つのコ
イルと、これらのコイルの出力電圧の差電圧を検出する
回路とを備えたものが用いられる。上記駆動手段として
は、たとえば、多重周波数駆動信号波形データを記憶す
る記憶手段および記憶手段に記憶されている波形データ
をＤ／Ａ変換する手段を備えたものが用いられる。上記
演算手段は、たとえば、ディジタルフィルタによって分
離抽出された各周波数のデジタル信号における所定区間
ごとの互いに９０°＋ｍ×１８０°（但し、ｍは整数）
の時間差をもった２点での値に基づいて、位相関係およ
び振幅に関する情報を演算する。上記演算手段として
は、ディジタルシグナルプロセッサ( Digital Signal P
rocessor )を用いることが好ましい。

【００２１】また、演算手段によって算出された情報、
すなわち上記ディジタルフィルタによって分離抽出され
た各周波数のディジタル信号と、上記多重周波数駆動信
号に含まれている複数の周波数の駆動信号のうち上記デ
ィジタル信号に対応する周波数の駆動信号との位相関係
および上記各周波数のディジタル信号の振幅に関する情
報を表示する表示装置を設けることが好ましい。上記第
１〜第３の非破壊検査装置により演算された傷信号の情
報は、不揮発性のディジタル信号記録装置に記録される
場合が多い。

【００２２】この発明による位相関係および振幅情報演
算装置は、リアクタンスを含む回路の入力信号と出力信
号との位相関係および上記出力信号の振幅に関する情報
を求める装置であって、上記出力信号を所定区間ごとに
所定の複数点のタイミングでディジタル値として取り出
すサンプリング手段ならびに上記サンプリング手段によ
ってサンプリングされたデータに基づいて、上記出力信
号と上記入力信号との位相関係および上記出力信号の振
幅に関する情報を算出する演算手段を備えていることを
特徴とする。

【００２３】

【作用】この発明による第１の非破壊検査装置では、検
知部に駆動信号が供給されることにより検知部が駆動さ
れ、検知部から被検査体の状態に応じた信号が出力され
る。検知部の出力は、所定の区間ごとに所定の複数のタ
イミングでディジタル値として取り出される。そして、
取り出されたデータに基づいて、検知部の出力信号と駆
動信号との位相関係および検知部の出力信号の振幅に関
する情報が算出される。

【００２４】この発明による第２の非破壊検査装置で
は、複数の周波数の信号が重畳された多重周波数駆動信
号が検知部に供給されることにより検知部が駆動され、
検知部から被検査体の状態に応じた信号が出力される。
検知部の出力は、多重周波数駆動信号の各周波数ごとに
設けられたフィルタによって、多重周波数駆動信号の各
周波数ごとに分離されて抽出される。各フィルタの出力
信号は、所定区間ごとに所定の複数のタイミングでディ
ジタル値として取り出される。そして、取り出されたデ
ータに基づいて、各フィルタの出力信号と多重周波数駆
動信号に含まれている複数の周波数の駆動信号のうち各
フィルタの出力信号に対応する周波数の駆動信号との位
相関係および各フィルタの出力信号の振幅に関する情報
が算出される。

【００２５】この発明による第３の非破壊検査装置で
は、複数の周波数の信号が重畳された多重周波数駆動信
号が検知部に供給されることにより検知部が駆動され、
検知部から被検査体の状態に応じた信号が出力される。
検知部の出力は、Ａ／Ｄ変換手段によってディジタル信
号に変換される。Ａ／Ｄ変換手段の出力は、ディジタル
フィルタによって多重周波数駆動信号の各周波数ごとに
分離して抽出される。そして、ディジタルフィルタによ
って分離抽出された各周波数のデジタル信号における所
定区間ごとの所定の複数のタイミングでの値に基づい
て、ディジタルフィルタによって分離抽出された各周波
数のディジタル信号と、多重周波数駆動信号に含まれて
いる複数の周波数の駆動信号のうちディジタル信号に対
応する周波数の駆動信号との位相関係および各周波数の
ディジタル信号の振幅に関する情報が算出される。

【００２６】この発明による位相関係および振幅情報演
算装置では、リアクタンスを含む回路の入力信号と出力
信号との位相関係および上記出力信号の振幅に関する情
報が次のようにして求められる。すなわち、リアクタン
スを含む回路の出力信号が所定区間ごとに所定の複数点
のタイミングでディジタル値として取り出される。そし
て、取り出されたデータに基づいて、リアクタンスを含
む回路の出力信号と入力信号との位相関係および出力信
号の振幅に関する情報が算出される。

【００２７】

【実施例】以下、図１を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。

【００２８】図１は、非破壊検査装置の構成を示してい
る。

【００２９】非破壊検査装置は、ＤＳＰ（ Digital Sig
nal Processor ) ２０によって制御される。ＤＳＰ２０
は、パーソナルコンピュータ等のホスト制御装置１０に
接続されている。ホスト制御装置１０は必要なデータお
よびシステム制御プログラムを記憶するＲＡＭ１１、被
検査体状態信号を２次元的に表示する表示装置１２、必
要なデータを入力するための入力装置（図示略）等を備
えている。ＤＳＰ２０は、そのプログラムを記憶するプ
ログラムＲＡＭ２１、コイル駆動信号の波形データ、サ
ンプルタイミングデータ等を記憶するためのＲＡＭ２２
およびＲＡＭ２２からのデータの読出を制御するための
カウンタ２３を備えている。カウンタ２３にはクロック
信号ＣＫが入力しており、クロック信号ＣＫが入力され
るごとにカウンタ２３からデータ読出アドレス指定信号
Ｓａｄｒが出力される。

【００３０】ＤＳＰ２０には、信号処理ユニット３０が
接続されている。信号処理ユニット３０には、プローブ
（ＰＲＯＢＥ）４０が接続されている。この例では、プ
ローブ４０は、試験コイルと比較コイルとを有する自己
誘導自己比較型コイルを備えたものが使用されている。
信号処理ユニット３０は、ＲＡＭ２２に記憶されたコイ
ル駆動信号の波形データ（通常は多重周波数信号波形デ
ータ）をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換回路３１、Ｄ／Ａ変
換回路３１の出力から折返し歪を除去するローパスフィ
ルタ３２、ローパスフィルタ３２を通過した信号を増幅
してプローブ４０の駆動信号として出力する増幅回路３
３、プローブ４０の２つのコイルの出力信号の差信号を
被検査体状態信号として抽出するための差動増幅回路３
４、差動増幅回路３４の出力が入力され多重周波数信号
の周波数ごとに被検査体状態信号を抽出する複数のバン
ドパスフィルタ３５、各バンドパスフィルタ３５の出力
をＡ／Ｄ変換する複数のＡ／Ｄ変換回路３６を備えてい
る。なお、アナログ電圧をサンプロホールドし、その出
力をマルチプレクスすることにより、Ａ／Ｄ変換器の個
数を減らすこともできる。この例では、プローブ４０の
駆動信号としてｎ個の周波数ｆ₁ 、ｆ₂ …ｆ_n の信号が
重畳された多重信号が用いられる。

【００３１】次に、上記回路による傷の検出原理につい
て説明する。傷の検出に必要な情報は、プローブ４０に
供給される多重周波数信号の各周波数信号について、被
検査体状態信号の振幅と、被検査体状態信号のプローブ
駆動信号に対する位相差である。これらの情報は、被検
査体状態信号の所要周期範囲内において、２点の瞬時値
をサンプリングすることにより得られる。いま、あるフ
イルタ３５から抽出された信号の周波数をｆ、２点のサ
ンプリング間隔をΔとして、２点のサンプリングデータ
をｄ１（ｔ）およびｄ２（ｔ）とすると、ｄ１（ｔ）お
よびｄ２（ｔ）は、次の数式１および数式２で表され
る。

【００３２】

【数１】 ｄ１（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ＋ψ（ｔ））

【００３３】

【数２】ｄ２（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｓｉｎ（２πｆｔ＋ψ
（ｔ）＋Δ）

【００３４】上記数式１および数式２におけるψ（ｔ）
は、プローブ４０の駆動信号に対して被検査体状態信号
の位相が変化した位相角である。各サンプリングデータ
ｄ１（ｔ）およびｄ２（ｔ）とサンプリング間隔Δと、
数式１および２とに基づいて、被検査体状態信号の振幅
Ａ（ｔ）と、被検査体状態信号のプローブ４０の駆動信
号に対する位相差ψ（ｔ）が求められる。

【００３５】実際には、被検査体状態信号の振幅位相平
面でのＸ座標成分（Ａ（ｔ）ｃｏｓψ（ｔ））およびＹ
座標成分（Ａ（ｔ）ｓｉｎψ（ｔ））を得るために、サ
ンプリング間隔Δとしては（ｍ×１８０°）（但し、ｍ
は整数）以外の所定の角度が設定される。具体的には、
サンプリング間隔Δとしては、たとえば、（９０°＋ｍ
×１８０°）（但し、ｍは整数）に近似した値が設定さ
れる。そして、次の数式３の行列により、被検査体状態
信号の振幅位相平面での（Ａ（ｔ）ｃｏｓψ（ｔ））お
よびＹ座標成分（Ａ（ｔ）ｓｉｎψ（ｔ））が求められ
る。

【００３６】

【数３】

【００３７】次に、図１の回路の動作について説明す
る。まず、ホスト制御装置１０の入力装置、例えば、フ
ロッピーディスク、ハードディスク等に記憶されている
ＤＳＰ２０のプログラムが、プログラムＲＡＭ２１に入
力される。この際、プローブ４０の駆動信号として用い
るべき信号の周波数データ、各周波数ごとのサンプルタ
イミングに関するデータ（たとえば、所定周期間隔にお
ける位相が互いにΔ異なる２点の位相角）等が入力され
る。これらのデータは、プログラムＲＡＭ２１に送られ
て記憶される。

【００３８】そして、測定開始信号が入力されると、Ｄ
ＳＰ２０による処理が開始される。この処理において
は、まず、プローブ４０の駆動信号として用いるべき信
号の波形データＤａが周波数データにより演算されてＲ
ＡＭ２２に書き込まれる。また、各周波数ごとのサンプ
ルタイミングに関するデータＤｓが波形データと関連し
てＲＡＭ２２に書き込まれる。

【００３９】ＲＡＭ２２への波形データＤａおよびサン
プルタイミングデータＤｓの書込みの具体例について説
明する。ここでは、説明の便宜上、プローブ４０の駆動
信号として用いるべき信号が、単一周波数の正弦波交流
信号（Ａｓｉｎθ）であり、交流駆動信号のサンプルタ
イミングに対応する角度θが、（０°＋ｎ×３６０°）
（但し、ｎは整数）と（９０°＋ｎ×３６０°）（但
し、ｎは整数）であるとする。駆動信号の交流波形の瞬
時値のデータＤａ（θ）が、所定角度、たとえば１°ご
とにＲＡＭ２２内の記憶エリアのアドレスの低いものか
ら順に記憶される。また、サンプリングタイミングに対
応する瞬時値データＤａ（０°＋ｎ×３６０°）および
Ｄａ（９０°＋ｎ×３６０°）がそれぞれ記憶されてい
るＲＡＭ２２のエリアにサンプリングタイミングである
ことを示すデータＤｓが記憶される。

【００４０】このように、瞬時値のデータＤａ（θ）と
サンプリングタイミングであることを示すデータＤｓと
をＲＡＭ２２内の同一アドレスに書き込むには、たとえ
ば、ＲＡＭ２２の１つのアドレスエリアに記憶されうる
１語のビット数うちの上位数ビットをサンプリングタイ
ミングであることを示すデータＤｓに割当て、それより
も下位の数ビットを瞬時値のデータＤａ（θ）に割り当
てることが考えられる。このようにした場合のＲＡＭ２
２の内容を図２に示す。

【００４１】プローブ４０の駆動信号として用いるべき
信号が、複数の周波数の交流信号が重畳された多重信号
である場合には、多重信号の波形の瞬時値データがＲＡ
Ｍ２２に記憶されるとともに、多重信号に含まれる複数
の周波数ごとの交流信号についてのサンプルタイミング
に関するデータが多重信号の波形の瞬時値データに関連
して記憶される。

【００４２】ＲＡＭ２２に書き込まれたプローブ４０の
駆動信号波形データＤａ（θ）およびサンプリングタイ
ミングであることを示すデータＤｓは、カウンタ２３か
ら出力される読出アドレス指定信号ＳａｄｒがＲＡＭ２
２に入力されるごとにＲＡＭ２２の記憶エリアのアドレ
スの低いものから順に読み出される。読み出された駆動
信号波形データＤａ（θ）は、Ｄ／Ａ変換回路３１に送
られてＤ／Ａ変換される。読み出されたサンプリングタ
イミングであることを示すデータＤｓは、各Ａ／Ｄ変換
回路３６にデータラッチタイミング信号として送られ
る。

【００４３】Ｄ／Ａ変換回路３１の出力はローパスフィ
ルタ３２に送られ、折返し歪が除去される。ローパスフ
ィルタ３２の出力は、増幅回路３３によって増幅された
後、試験コイルと比較コイルとの２つのコイルを有する
プローブ４０に送られる。

【００４４】プローブ４０からの信号は、差動増幅回路
３４に送られ、２つのコイルの出力の差信号が被検査体
状態信号として抽出される。差動増幅回路３４の出力
は、多重周波数信号の各周波数ごとに設けられたバンド
パスフィルタ３５にそれぞれ送られ、多重周波数信号の
周波数ごとに被検査体状態信号が分離される。各バンド
パスフィルタ３５から出力される周波数ごとの被検査体
状態信号は、各バンドパスフィルタ３５ごとに設けられ
たＡ／Ｄ変換回路３６に送られる。

【００４５】各Ａ／Ｄ変換回路３６は、入力信号をＡ／
Ｄ変換し、ＲＡＭ２２からデータラッチタイミング信号
が送られてくるごとにＡ／Ｄ変換データをＡ／Ｄ変換回
路３６内のラッチ回路に所定のタイミングでラッチさせ
る。これにより、各Ａ／Ｄ変換回路３６の入力信号の所
要区間ごとに位相がΔ離れた２つの時点でのＡ／Ｄ変換
データがサンプリングされる。

【００４６】ＤＳＰ２０は、各Ａ／Ｄ変換回路３６ごと
に、ラッチされた位相が互いにΔ異なる２つのサンプリ
ングデータに基づいて、上記数式３を用いて、被検査体
状態信号の振幅位相平面でのＸ座標成分およびＹ座標成
分を演算し、その演算結果データをホスト制御装置１０
に送る。ホスト制御装置１０は、送られてきた被検査体
状態信号の振幅位相平面でのＸ座標成分およびＹ座標成
分のデータをＲＡＭ１１に記憶させるとともにこれらの
データに基づいて表示装置１２に被検査体状態信号を２
次元表示させる。

【００４７】上記実施例によれば、多重信号に含まれる
各周波数ごとの各被検査体状態信号の所要区間ごとに位
相がΔ離れた２つの時点での被検査体状態信号の瞬時値
をディジタル値として取り出し、取り出したこれらのサ
ンプリングデータに基づいて被検査体状態信号の振幅位
相平面でのＸ座標成分およびＹ座標成分をディジタル的
に演算しているので、従来のような同期検波回路および
移相器が不要となる。このため、従来の同期検波回路で
用いられていた乗算器またはスイッチング回路において
発生していたノイズは原理的に発生しなくなる。また、
ＤＥＮＴに対応する被検査体状態信号が水平となるよう
に被検査体状態信号を表示するための位相回転もディジ
タル的に演算処理によって行えるので、従来の移相器と
して用いられていたSIN ・COS ポテンショメータという
特殊な可変抵抗器を用いずに済み、コストの低廉化およ
び測定精度の向上化が図れる。

【００４８】また、従来の同期検波回路で用いられてい
たカットオフ周波数の低い（１ＫＨｚ以下）ローパスフ
ィルタが不要となるので、装置が大型化したり、ノイズ
を十分に減衰できないといった問題も生じない。

【００４９】上記実施例では、プローブ４０の交流駆動
信号として複数の周波数の交流信号が重畳された多重周
波数信号が用いられているが、単一の周波数の交流信号
を用いてもよい。この場合には、Ａ／Ｄ変換回路３６を
一つ設ければよい。また、この場合には、バンドパスフ
ィルタ３５は１つ設けてもよいし、設けなくてもよい。
さらに、複数の周波数の交流信号を時分割してプローブ
４０に供給してもよい。この場合には、バンドパスフィ
ルタ３５は不要となり、Ａ／Ｄ変換回路３６も１つで足
りる。

【００５０】また、差動増幅回路３４の出力を、まず、
折り返し誤差を防止するローパスフィルタを通した後、
直ちにＡ／Ｄ変換回路によってＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変
換回路の出力をディジタルフィルタによって多重周波数
駆動信号の各周波数ごとに分離して抽出し、ディジタル
フィルタによって分離抽出された各周波数のディジタル
信号を用いて交流信号の振幅と位相とを演算するように
してもよい。

【００５１】上記実施例では、プローブ４０の交流駆動
信号は、ＲＡＭ２２に書き込まれた交流駆動信号波形デ
ータをＤ／Ａ変換することにより発生させているが、た
とえばＰＬＬ等の発振器によってプローブ４０の交流駆
動信号を発生させるようにしてもよい。この場合には、
発振器の位相情報がＤＰＳ２０により検知されていれば
よい。

【００５２】また、上記実施例では、差動増幅回路３４
によって２つのコイルの発生電圧の差信号を得ている
が、２つのコイルの発生電圧をＡ／Ｄ変換した後に、減
算を行って２つのコイルの発生電圧の差信号を得るよう
にしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】この発明による非破壊検査装置によれ
ば、高精度化、高速化、小型化および低廉化が図れる。

【００５４】この発明による位相関係および振幅情報演
算装置によれば、リアクタンスを含む回路の入力信号と
出力信号との位相関係および上記出力信号の振幅に関す
る情報を非常に簡単に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非破壊検査装置の構成示す電気ブロック図であ
る。

【図２】ＲＡＭ２２の内容を示す模式図である。

【図３】非破壊検査装置の従来を示す電気ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１０ ホスト制御装置 １１ ＲＡＭ １２ 表示装置 ２０ ＤＳＰ ２１ プログラムＲＡＭ ２２ ＲＡＭ ３０ 信号処理ユニット ３１ Ｄ／Ａ変換回路 ３６ Ａ／Ｄ変換回路 ４０ プローブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 伸治 大阪府池田市石橋４丁目２番10号 (72)発明者 立花 直治 兵庫県神戸市北区北五葉５丁目14番７号

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査体に渦電流を発生させることによ
   り被検査体の状態を検出する検知部、 上記検知部に駆動信号を供給する駆動手段、 上記検知部の出力を所定期間ごとに所定の複数のタイミ
   ングでデジタル値として取り出すサンプリング手段、な
   らびに、 サンプリング手段によってサンプリングされたデータに
   基づいて、上記検知部の出力信号と上記駆動信号との位
   相関係および上記検知部の出力信号の振幅に関する情報
   を算出する演算手段、 を備えている非破壊検査装置。
2. 【請求項２】 上記検知部が２つのコイルと、これらの
   コイルの出力電圧の差電圧を検出する回路とを備えてい
   ることを特徴とする請求項１記載の非破壊検査装置。
3. 【請求項３】 上記駆動手段が上記駆動信号の波形デー
   タを記憶する記憶手段および上記記憶手段に記憶されて
   いる上記波形データを駆動信号に変換する手段を備えて
   いることを特徴とする請求項１記載の非破壊検査装置。
4. 【請求項４】 上記サンプリング手段は、上記検知部の
   出力をＡ／Ｄ変換し、上記検知部の出力の所定区間ごと
   に上記検知部の出力の互いに９０°＋ｍ×１８０°（但
   し、ｍは整数）の時間差をもった２点でのＡ／Ｄ変換デ
   ータをラッチするサンプリング回路であることを特徴と
   する請求項１記載の非破壊検査装置。
5. 【請求項５】 上記演算手段が、ディジタルシグナルプ
   ロセッサであることを特徴とする請求項１記載の非破壊
   検査装置。
6. 【請求項６】 上記演算手段によって算出された情報を
   表示する表示装置を備えている請求項１記載の非破壊検
   査装置。
7. 【請求項７】 被検査体に渦電流を発生させることによ
   り被検査体の状態を検出する検知部、 上記検知部に複数の周波数の信号が重畳された多重周波
   数駆動信号を供給する駆動手段、 上記検知部の出力を上記多重周波数駆動信号の各周波数
   ごとに分離して抽出する複数のフィルタ、 上記各フィルタごとに設けられかつ対応する上記フィル
   タの出力信号を所定区間ごとに所定の複数のタイミング
   でデジタル値として取り出す複数のサンプリング手段、
   ならびに、 上記各サンプリング手段によってサンプリングされたデ
   ータに基づいて、上記各フィルタの出力信号と上記多重
   周波数駆動信号に含まれている複数の周波数の駆動信号
   のうち上記フィルタの出力信号に対応する周波数の駆動
   信号との位相関係および上記各フィルタの出力信号の振
   幅に関する情報を算出する演算手段、 を備えている非破壊検査装置。
8. 【請求項８】 上記検知部が２つのコイルと、これらの
   コイルの出力電圧の差電圧を検出する回路とを備えてい
   ることを特徴とする請求項７記載の非破壊検査装置。
9. 【請求項９】 上記駆動手段が上記多重周波数駆動信号
   の波形データを記憶する記憶手段および上記記憶手段に
   記憶されている上記波形データを駆動信号に変換する手
   段を備えていることを特徴とする請求項７記載の非破壊
   検査装置。
10. 【請求項１０】 上記各サンプリング手段は、対応する
    上記フィルタの出力をＡ／Ｄ変換し、上記フィルタの出
    力の所定区間ごとに上記フィルタの出力の互いに９０°
    ＋ｍ×１８０°（但し、ｍは整数）の時間差をもった２
    点でのＡ／Ｄ変換データをラッチするサンプリング回路
    であることを特徴とする請求項７記載の非破壊検査装
    置。
11. 【請求項１１】 上記演算手段が、ディジタルシグナル
    プロセッサであることを特徴とする請求項７記載の非破
    壊検査装置。
12. 【請求項１２】 上記演算手段によって算出された情報
    を表示する表示装置を備えている請求項７記載の非破壊
    検査装置。
13. 【請求項１３】 被検査体に渦電流を発生させるための
    コイルを含む検知部、 上記検知部に複数の周波数の信号が重畳された多重周波
    数駆動信号を供給する駆動手段、 上記検知部の出力をサンプリングするＡ／Ｄ変換手段、 上記Ａ／Ｄ変換手段の出力を上記多重周波数駆動信号の
    各周波数ごとに分離して抽出するディジタルフィルタ、
    ならびに、 上記ディジタルフィルタによって分離抽出された各周波
    数のデジタル信号における所定区間ごとの所定の複数の
    タイミングでの値に基づいて、上記ディジタルフィルタ
    によって分離抽出された各周波数のディジタル信号と、
    上記多重周波数駆動信号に含まれている複数の周波数の
    駆動信号のうち上記ディジタル信号に対応する周波数の
    駆動信号との位相関係および上記各周波数のディジタル
    信号の振幅に関する情報を算出する演算手段、 を備えている非破壊検査装置。
14. 【請求項１４】 上記検知部が２つのコイルと、これら
    のコイルの出力電圧の差電圧を検出する回路とを備えて
    いることを特徴とする請求項１３記載の非破壊検査装
    置。
15. 【請求項１５】 上記駆動手段が上記多重周波数駆動信
    号の波形データを記憶する記憶手段および上記記憶手段
    に記憶されている上記波形データを駆動信号に変換する
    手段を備えていることを特徴とする請求項１３記載の非
    破壊検査装置。
16. 【請求項１６】 上記演算手段は、上記ディジタルフィ
    ルタによって分離抽出された各周波数のデジタル信号に
    おける所定区間ごとの互いに９０°＋ｍ×１８０°（但
    し、ｍは整数）の時間差をもった２点での値に基づい
    て、上記位相関係および振幅に関する情報を演算するも
    のであることを特徴とする請求項１３記載の非破壊検査
    装置。
17. 【請求項１７】 上記演算手段が、ディジタルシグナル
    プロセッサであることを特徴とする請求項１３記載の非
    破壊検査装置。
18. 【請求項１８】 上記演算手段によって算出された情報
    を表示する表示装置を備えている請求項１３記載の非破
    壊検査装置。
19. 【請求項１９】 リアクタンスを含む回路の入力信号と
    出力信号との位相関係および上記出力信号の振幅に関す
    る情報を求める装置であって、上記出力信号を所定区間
    ごとに所定の複数点のタイミングでディジタル値として
    取り出すサンプリング手段ならびに上記サンプリング手
    段によってサンプリングされたデータに基づいて、上記
    出力信号と上記入力信号との位相関係および上記出力信
    号の振幅に関する情報を算出する演算手段を備えている
    位相関係および振幅情報演算装置。