JPH11133003A - Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサとｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた探傷装置及び探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型のトランスジューサを用いながらも、単
なる欠陥検出だけではなく、欠陥サイズも評価可能な電
磁超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】 超音波を被探傷物内に励起送信するとと
もに戻ってきた超音波を受信するリング状ＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサ１と、前記受信した超音波の音圧
を決定する音圧決定手段１０２とを備え、リング状ＰＰ
Ｍ電磁超音波トランスジューサ１に周波数を掃引しなが
ら励起信号を送る発振器８を備え、周波数掃引を伴った
励起・受信・音圧決定操作を経て、前記周波数の関数と
して得られる音圧分布から音圧が極大となる周波数を、
共鳴周波数として検出する共鳴周波数決定手段１０３
と、共鳴周波数決定手段１０３により決定される共鳴周
波数に従って欠陥の有無もしくは欠陥サイズを決定する
欠陥状況決定手段１０４とを備えて探傷装置を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁超音波を利用
して管の状態を検査する非破壊検査技術に関するもので
あり、さらに詳細には、例えばガス管等の外表面に生じ
た腐食減肉欠陥の有無の検査及び減肉量の測定等をおこ
なう検査技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような管の減肉測定にあって
超音波の使用が試みられていた。しかしながら、超音波
トランスジューサとしては、これが圧電材料（ＰＺＴを
使ったもの）を使用するものであったため、測定のため
には、超音波トランスジューサを直接被測定物に接触さ
せるか、カップラントとして水などを使用する必要があ
った。このような手法を使用して、小口径管（ＳＧＰ１
５Ａ〜２５Ａ程度のもの）の検査を行おうとすると、管
内を水で充たし、それをカップラントとして使用する必
要があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の手法にあって
は、測定が非効率であり、ガス管を対象とする場合、ガ
スの供給を停止する必要がある等の問題がある。一方、
金属表面上に磁石とコイルを配置し、コイルに電流を流
すことにより金属内に誘起される渦電流と磁界との相互
作用により、つまりローレンツ力が音源となって金属内
に超音波を発生することができる。超音波の受信はその
逆の現象を利用する。このような原理で動作する電磁超
音波探傷装置は、被探傷物に対して非接触で探傷が可能
なので、高温材や表面の粗いもの、塗膜のあるものなど
に用いられる。また、超音波トランスジューサを被探傷
物に対して移動させながら探傷する場合でも、磨耗が生
じないし、カップラントとしての水等の供給も不要とな
る。従って、この技術は適応しやすいが、従来の電磁超
音波探傷装置では、強い超音波信号を得るためには、強
い磁界と高い電流が必要であり、トランスジューサが大
型となる。さらに、本願のように、比較的小径の管の外
表面等に発生する腐食減肉を対象とする場合は、このよ
うな目的に適合したトランスジューサを得ておくことが
好ましいが、現状では、この目的に適合したものは得ら
れていない。

【０００４】一方、音弾性原理を用いた残留応力測定な
どでは正確な音速測定が必要であるが、この音速測定に
ＰＰＭ（Periodic Permanent Magnet）電磁超音波トラ
ンスジューサが用いられている。これは、磁石を特定の
配置構成とした磁石ユニット（交番磁界形成用磁石列）
と、この磁石ユニットの下面にスパイラルコイルを配置
し、ＳＨ波（境界面に対して平行な方向に偏波した横
波）を発生させ、このＳＨ波の伝播速度から応力を算定
する装置が、例えば米国特許4,522,071号に開示されて
いる。このＰＰＭ電磁超音波トランスジューサにあって
は、先に説明した磁石ユニットは、発生するＳＨ波の伝
播方向に直交するトランスジューサ上下方向でＳ極とＮ
極が交番になるように複数の永久磁石を各列内に並設し
て備えた交番磁界形成用磁石列が一対備えられ、これら
一対の交番磁界形成用磁石列が、前記ＳＨ波の伝播方向
及びトランスジューサ上下方向の両方向に対して直交す
るトランスジューサ左右方向（トランスジューサの幅方
向）に２列に並べて備えられている。そして、この左右
方向においても、対応する位置にある磁石の極性が逆転
する（位相が１８０度ずれる）配置とされている。ま
た、先に説明したスパイラルコイルの一方の軸は、２列
配置とされる交番磁界形成用磁石列の中間位置に上下方
向で対応した位置とされている。

【０００５】本願の目的は、例えば、比較的小径の管の
減肉検査を、水などのカップラントを必要とすることな
く、非接触測定で、簡便且つ効率的におこなうことがで
きる電磁超音波を使用した探傷方法を得ること、さらに
は、このような方法に使用することができる探傷装置あ
るいは電磁超音波トランスジューサを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による電磁超音波トランスジューサの特徴構
成は、径方向の大径側に一方の極を小径側に他方の極を
有する永久磁石部材を複数、周方向で交互に極性を逆転
させて、ドーナツ状に配設して構成されるリング状交番
磁界形成用磁石列を備えるとともに、前記リング状交番
磁界形成用磁石列の外周部位に、前記磁石列の軸を中心
軸とする送信用スパイラルコイルと受信用スパイラルコ
イルとを備えて、これが構成されることにある。このリ
ング状ＰＰＭトランスジューサにあっては、ドーナツ状
のリング状交番磁界形成用磁石列により、極性が逆転し
た永久磁石のそれぞれの境界面に対応した管部位で、こ
の磁石列周りに極性が逆転した磁界（交番磁界）が形成
される。そして、送信用スパイラルコイルに交流を与え
てやると、このトランスジューサが挿入されている管の
周方向面（外周表面もしくは内周表面）に沿って、図１
に示すような軸対称ＳＨ波を発生させることができる。
このような軸対称ＳＨ波にあっては、そのノードは、先
に説明した交番磁界の磁界が逆転している部位となる。
そして、このようにして発生される軸対称ＳＨ波の音圧
は、受信用スパイルラルコイルに発生される電流の電圧
を計測することにより、確認することができる。

【０００７】このようにして発生される周方向で所定の
箇所にノードを有する軸対称ＳＨ波は、検査対象となる
管の状態によって変化するが、特定の周波数において共
鳴を発生する。従って、このような共鳴周波数を求める
ことにより、管の状態を検査することができる。即ち、
この構成では、本願独特の構成のリング状ＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサを使用して、管周方向に定在波を
形成するのであるが、この定在波を発生するような共鳴
周波数は、管の欠陥情報を内在している。従って、この
ような共鳴周波数と欠陥サイズの大きさとの関係を予め
求めておき、このように前もって作成されたルックアッ
プテーブルを用いて欠陥サイズ等を評価することができ
る。一方、予め管の状態が判明しているものを対象とす
る場合、この管における共鳴周波数が予め判っているた
め、この周波数の波を管に励起することを継続的におこ
ないながら、管内での位置を変えていくと、管に異常
（例えば減肉腐食）がある場合は、この周波数の音圧は
急激に減少する。従って、このような状況から、管に何
らかの異常があることを見出すことができる。

【０００８】このような作業に、本願のリング状ＰＰＭ
トランスジューサは利用できる。ここで、この方法にあ
っては、電磁超音波を利用するため、非接触、カップラ
ント無しの状態で作業をおこなうことができる。さら
に、装置系は、簡略化でき、簡便、容易に作業を進める
ことができる。

【０００９】上記のようなリング状ＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサを使用する場合における探傷装置の基本
的な構造は、以下のようなものとなる。先ず、共鳴周波
数を利用して、欠陥の有無、欠陥サイズの決定をおこな
う構成のものから説明する。即ち、管周方向で均等に分
布するノードを有する軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って
励起可能で、前記励起された軸対称ＳＨ波を受信可能な
リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサと、前記受
信した軸対称ＳＨ波の音圧を決定する音圧決定手段とを
備え、前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
に周波数を掃引しながら励起信号を送る発振器を備え、
周波数掃引を伴った励起・受信・音圧決定操作を経て前
記周波数の関数として得られる音圧分布から音圧が極大
となる周波数を、共鳴周波数として検出する共鳴周波数
決定手段と、前記共鳴周波数決定手段により検出される
共鳴周波数に従って欠陥の有無もしくは欠陥サイズを決
定する欠陥状況決定手段とを備えるのである。リング状
ＰＰＭトランスジューサの役割は、先に説明したものと
ほぼ同様であり、これは、管周方向で均等に分布するノ
ードを有する軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起する
とともに、検査対象管内に励起される軸対称ＳＨ波に対
応した信号を受信する。この受信信号から、音圧決定手
段は、その信号の強さである音圧を検出、決定する。さ
らに、上記のようにして、リング状ＰＰＭトランスジュ
ーサを使用しながら、管内に軸対称ＳＨ波を励起してい
く状態にあって、発振器により、これに送られる駆動交
流信号の周波数が掃引される。従って、音圧決定手段に
おいては、周波数掃引に伴って、周波数に対応した音圧
の決定が行われ、周波数と音圧との関係データを得るこ
とができる。そして、このデータを基にして、共鳴周波
数導出手段により、音圧が極大となる周波数を共鳴周波
数として検出する。さらに、欠陥状況決定手段により、
検出される共鳴周波数に従って欠陥の有無、欠陥サイズ
が決定される。先にも説明したように、管の状況に従っ
て、本願にいう共鳴周波数は異なるが、管に減肉等があ
る部位と、正常な部位とでは共鳴周波数が異なる。さら
に、予め特定の径、肉厚の管を対象とする場合は、この
ような共鳴周波数が判明するとともに、減肉の量に従っ
て、その共鳴周波数を対応つけることができる。従っ
て、欠陥状況決定手段により、検出される共鳴周波数か
ら、簡単・容易に欠陥の有無及びそのサイズを決定する
ことができる。

【００１０】同じく、上記のようなリング状ＰＰＭ電磁
超音波トランスジューサを使用する場合における探傷装
置にあって、欠陥の有無の検出を目的とするものに関し
て説明する。この場合は、基本的な構造は、以下のよう
なものとなる。即ち、管周方向で均等に分布するノード
を有する軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、
前記励起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰ
Ｍ電磁超音波トランスジューサと、前記受信した軸対称
ＳＨ波の音圧を決定する音圧決定手段とを備え、前記リ
ング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサに励起信号を
送る発振器を備え、前記音圧決定手段によって決定され
た音圧に従って欠陥の有無を決定する欠陥状況決定手段
とを備えるのである。リング状ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサと、音圧決定手段との働きは、先に説明した
ものと同様である。さて、この装置の場合は、周波数掃
引を必ずしも必要とするものではない。即ち、例えば、
正常な管に於ける共鳴周波数が判明している場合は、こ
の周波数の駆動交流信号を発振器からＰＰＭトランスジ
ューサに与える。すると、管が正常な場合は、音圧決定
手段は正常な場合に対応して、比較的強い音圧を決定す
る。これに対して、別な管部位において、例えば管外表
面に減肉が発生している場合は、先に説明した原理から
共鳴周波数がシフトしているため、結果的に、同一の周
波数の波を送っている場合は、比較的弱い音圧が検出さ
れる。この原理を利用して、欠陥状況決定手段は音圧決
定手段によって決定された音圧に従って欠陥の有無を決
定することができる。

【００１１】上述した、本願手法の原理を説明すると、
以下のような構成となっている。即ち、第１の方法とし
ては、管周方向で均等に分布するノードを有する軸対称
ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励起された
軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサを使用して、周波数掃引をおこないなが
ら、リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサより管
内に軸対称ＳＨ波を励起させるとともに、その音圧を求
めて、共鳴周波数を求め、この共鳴周波数に従って欠陥
の有無を決定するのである。第２の方法は、管周方向で
均等に分布するノードを有する軸対称ＳＨ波を管周表面
に沿って励起可能で、励起された軸対称ＳＨ波を受信可
能なリング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを使用
して、周波数掃引をおこないながら、リング状ＰＰＭ電
磁超音波トランスジューサより管内に軸対称ＳＨ波を励
起させるとともに、その音圧を求めて、共鳴周波数を求
め、この共鳴周波数に従って欠陥のサイズを決定するの
である。第３の方法は、管周方向で均等に分布するノー
ドを有する軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能
で、励起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰ
Ｍ電磁超音波トランスジューサを使用して、このリング
状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサより管内に軸対称
ＳＨ波を励起させるとともに、その音圧を求め、この音
圧に従って欠陥の有無を決定するものである。

【００１２】結果、例えば、小口径管（ＳＧＰ１５Ａ〜
２５Ａ程度のもの）の外面腐食減肉欠陥の検出及びその
減肉量を簡便に、短時間で測定することができる。本願
の方法は、活管の状態でも使用可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本願のリング状ＰＰＭ電磁超音波
トランスジューサ１の使用状況を図１に示すとともに、
その詳細構造を図２に示した。ここで、図１は、リング
状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ１がガス管２（管
体の一例）内に挿入され、ガス管肉厚部に軸対称ＳＨ波
（管体表面に沿って形成され（この場合管内に励起され
る場合もあるが、その振幅方向は表面に平行で且つ管軸
に沿った方向である）、その形成方向は管周方向Ｖｃと
なっている）が、発生された状態を示している。本願の
場合は、トランスジューサ１の構成から、この軸対称Ｓ
Ｈ波は、周方向で、均等分割された位置に、ノードｎを
有する。

【００１４】先ず、リング状ＰＰＭ電磁超音波トランス
ジューサ１の構成に関して、図２に基づいて説明する。
同図に示すように、このトランスジューサ１は、磁石ユ
ニット３と、この磁石ユニット３の外周部位にその周方
向に巻かれた一対のスパイラルコイル４（送信用スパイ
ラルコイル４ａ及び受信用スパイラルコイル４ｂ）から
構成されている。磁石ユニット３は、径方向の大径側に
一方の極を小径側に他方の極を有する永久磁石５を複
数、周方向Ｖｃで交互に極性を逆転させてドーナツ状に
配設したものであり、このようなリング状交番磁界形成
用磁石列を備えている。ここで、永久磁石５は、その極
性を除いては、形状が全て同一とされており、組み付け
状態において、全周を均等に分割（具体的には例えば１
６分割）する構成とされている。さらに詳細に説明する
と、Ｓ極を径方向大径側にした永久磁石５ａとＮ極を大
径側にした永久磁石５ｂを交互に周方向に並べた交番磁
界形成用磁石列を備えており、管の周方向Ｖｃで極性が
逆転した交番磁界を形成する。この交番磁石列の周部に
は、被探傷物表面としての管体２周面に実質的に平行な
ローレンツ力を発生させるための渦電流を管体２内に生
じさせるように、スパイラルコイル４が巻き回されてい
る。これらのスパイラルコイル４は、送信用４ａと受信
用４ｂとが備えられているが、図２（ロ）に示すよう
に、各コイル４ａ，４ｂは磁石列の軸方向に交互に配設
される構成が採用されている。これらのコイル４の両端
は、一方の端部が増幅器６に、アースに接続される。図
１に図示するように、管体表面に沿った、所定位置に、
周方向に均等に分散されたノードｎを有する表面に沿っ
て偏波した横波、つまり軸対称ＳＨ波が励起される。こ
の軸対称ＳＨ波は、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
１の受信スパイラルコイル４ｂに電流を誘起し、この電
流の電圧を検出することにより、その音圧を知ることが
できる。

【００１５】上記したリング状ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサ１を用いた探傷装置の電子系のブロック図
を、図１に基づいて説明する。この電子系の中核を構成
する端末マイコン１００は、探傷装置本体に設けられて
おり、リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ１を
動作させるため、ドライバー７を介して動作信号を高周
波発振器８に送り、高周波発振器８で生成された駆動信
号が増幅器６ａで増幅された後ダイプレクサ９を通って
ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ１の送信用スパイラ
ルコイル４ａに供給され、管体２に軸対称ＳＨ波を励起
する。ここで、この駆動信号は、周波数掃引を伴ったも
のとされており、高周波発振器８からは、各周波数に関
して、例えば９６ｍｓの時間間隔で、信号が順次発生さ
れる。この掃引周波数は、別途、ドライバー７から末端
マイコン１００側に伝達される構成が採用されている。
次に、管内に励起されるとともに、周波数によって共鳴
を起こした状態の軸対称ＳＨ波はリング状ＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサ１の受信用スパイラルコイル４ｂ
によって検出され、この検出信号は増幅器６ｂ、バンド
パスフィルタ（Ｂ.Ｐ.Ｆ）１０、さらにＡ／Ｄ変換器１
１を経て端末マイコン１００に送られる。この末端マイ
コン１００には、欠陥評価部１０１が備えられている。

【００１６】欠陥評価部１０１は、Ａ／Ｄ変換器１１か
ら入力された検出信号の振幅、つまりＳＨ波の音圧レベ
ルを決定する音圧決定手段１０２と、周波数掃引を伴っ
た励起・受信・音圧決定操作を経て周波数の関数として
得られる音圧分布から音圧が極大となる周波数を、共鳴
周波数として検出する共鳴周波数決定手段１０３とを備
えるとともに、この共鳴周波数導出手段１０３により検
出される共鳴周波数に従って欠陥の有無もしくは欠陥サ
イズを決定する欠陥状況決定手段１０４を備えている。
即ち、欠陥評価部１０１には、ドライバー７から駆動信
号の周波数が、一方、Ａ／Ｄ変換器１１から受信信号が
送られてくるため、両者が関係付けられてレコードされ
るとともに、共鳴周波数決定手段１０３において、この
記録から音圧が極大となる周波数が、共鳴周波数として
決定・検出される。一方、この欠陥評価部１０１には、
前記共鳴周波数と欠陥サイズの関係をテーブル化してい
るＬＵＴ（ルックアップテーブル）１０５が備えられて
おり、先に、共鳴周波数決定手段１０３で決定された共
鳴周波数から、欠陥状況決定手段１０４によりＬＵＴ１
０５を参照しながら欠陥サイズが決定される。さらに、
後にも紹介するように、正常な管における共鳴周波数
と、減肉腐食等が発生している管における共鳴周波数は
異なるため、正常部に対応する共鳴周波数とは異なった
共鳴周波数が検出された場合には、欠陥状況決定手段１
０４は、欠陥が発生していると決定・検出するように構
成されている。図１に、主な情報の流れを示した。

【００１７】次に、周波数掃引を伴った管体内への軸対
称ＳＨ波の励起操作に伴って検出することができる音圧
レベルを図３に示した。図３の横軸は周波数（単位ＭＨ
ｚ・０．５〜１．３の範囲）を示しており、縦軸は、受
信用スパイラルコイル４ｂ内を流れる電流の電圧値（単
位Ｖ）を示している。図中、実線は受信信号の正弦成分
を示しており、破線は受信信号の余弦成分を示してい
る。同図からも判明するように、この例の場合は、０．
６ＭＨｚ付近及び１．１ＭＨｚ付近に共鳴が発生してい
ることが判る。ここで、前者のものは、基本波に対し
て、モード２のものを、後者のものはモード３のものに
対応しているものと発明者らは考えている。さらに、高
次のモードのものも、検出できる出力を有している。即
ち、このようにして共鳴周波数を決定することができ
る。

【００１８】次に、管体に人工的に設けた深さの異なる
３つの穴（減肉部）に対して、上述したリング状ＰＰＭ
電磁超音波トランスジューサ１用いて、共鳴周波数を求
めた実験結果が図５に示されている。図４に減肉部の位
置及び形状を示した。図５は、基準点Ｏから軸方向に１
５ｃｍ離れた位置に残肉厚１ｍｍ（同図（イ）に対
応）、１．５ｍｍ（同図（ロ）に対応）、２ｍｍ（同図
（ハ）に対応）の穴（軸方向長さ１０ｍｍ、周方向長さ
約５ｍｍ）が、設けられたテスト管（ガス管：ＳＧＰ２
５Ａ）に対して、基準点Ｏよりリング状ＰＰＭ電磁超音
波トランスジューサ１を、軸方向で２７．５ｃｍまで移
動させた際に得られた共鳴周波数を示すグラフ（横軸は
管軸方向のトランスジューサ位置、縦軸は、残肉厚（左
軸）、共鳴周波数（右軸））である。このグラフから、
残肉厚（穴の深さ）と共鳴周波数には、一定の関係があ
ることが判る。即ち、残肉厚が小さい程、共鳴周波数
は、高い側に移動する（図４（ハ）（ロ）（イ）の順
に、共鳴周波数は上昇している）。従って、このような
実験データを数多く収集し、残肉厚（穴の深さ）と共鳴
周波数の関係を種々の音波特性を有する材料毎にテーブ
ル化又は数式化することにより、欠陥サイズ、この実験
では残肉厚を評価することが可能となる。さらに、共鳴
周波数が移動することにより、管に、何らかの問題があ
ると判断することができることが判る。このような判断
をおこなうのが、本願の欠陥状況決定手段１０４の働き
である。

【００１９】〔別実施の形態例〕本願の別実施の形態例
に関して、以下説明する。 （イ） 上記の例にあっては、周波数掃引を伴って、掃
引範囲内で共鳴周波数を検出し、検出される共鳴周波数
に応じて、減肉腐食の有る無し、さらにその量まで検出
するものとしたが、腐食の有無のみを検出したい場合に
あっては、図６に示すような装置構成を採用し、この装
置を使用して、管の探傷検査をおこなうこともできる。
この構成の特徴は、図１の構成のものと比較して、高周
波発振器８が特定の周波数の駆動信号を発生するように
構成されていることに特徴がある。即ち、正常な管で、
この管の材料、形状等が確定している場合にあっては、
その基本となる共鳴周波数が確定している。しがって、
この共鳴周波数の励起信号を送るようにしておく場合
は、正常部では強い信号が、減肉等が発生している異常
部では、弱い信号が（共鳴周波数が外れるため、同一周
波数において検出を継続していると、当然、弱い信号し
か得られなくなる）得られることとなる。従って、ルッ
クアップテイブル（ＬＵＴ）に、このような基準となる
共鳴周波数を記憶させておくとともに、この共鳴周波数
における、欠陥の有無の判断基準となる閾値を記憶させ
ておき、欠陥状況決定手段１０４が、検出される音圧
が、先の閾値より大きい場合は、管が正常な状態にあ
り、閾値より小さい場合に管に異常があると判断するよ
うに構成する。このようにすることにより、欠陥の有無
を判断することができる。 （ロ） さて、通常、ガス管等の検査をおこなう場合に
あっては、本願が提案するようなＰＰＭ電磁超音波トラ
ンスジューサを、管軸方向に移動させながら、対応部位
の検査を管軸方向に沿っておこなうこととなる。このよ
うな場合にあって、先の（イ）で説明した手法により、
正常部に対応する共鳴周波数のみで、管軸方向に沿った
検査を連続しておこない、異常が検出された場合のみ、
本願の図１、図３に対応する例のように、周波数掃引を
伴って、管の減肉状態まで検査する手法を取ることもで
きる。このような、作業手順を採用する場合は、迅速な
検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリング状ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサの使用状況を示す図

【図２】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジュー
サの詳細構成を示す図

【図３】周波数掃引に伴う共鳴状態を示す図

【図４】欠陥の位置及び形状の関係を示す図

【図５】欠陥サイズ（減肉厚）と共鳴周波数との関係を
示す図

【図６】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジュー
サの別構成例を示す図

【符号の説明】

１ リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ １０２ 音圧決定手段 １０３ 共鳴周波数決定手段 １０４ 欠陥状況決定手段 ＬＵＴ ルックアップテイブル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径方向の大径側に一方の極を小径側に他
   方の極を有する永久磁石部材を複数、周方向で交互に極
   性を逆転させてドーナツ状に配設して構成されるリング
   状交番磁界形成用磁石列を備えるとともに、 前記リング状交番磁界形成用磁石列の外周部位に、前記
   磁石列の軸を中心軸とする送信用スパイラルコイルと受
   信用スパイラルコイルとを備えたリング状ＰＰＭ電磁超
   音波トランスジューサ。
2. 【請求項２】 管周方向で均等に分布するノードを有す
   る軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励
   起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁
   超音波トランスジューサと、受信した前記軸対称ＳＨ波
   の音圧を決定する音圧決定手段とを備え、 前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサに周波
   数を掃引しながら励起信号を送る発振器を備え、周波数
   掃引を伴った励起・受信・音圧決定操作を経て、前記周
   波数の関数として得られる音圧分布から音圧が極大とな
   る周波数を、共鳴周波数として検出する共鳴周波数決定
   手段と、前記共鳴周波数決定手段により決定される共鳴
   周波数に従って欠陥の有無もしくは欠陥サイズを決定す
   る欠陥状況決定手段とを備えたリング状ＰＰＭ電磁超音
   波トランスジューサを用いた探傷装置。
3. 【請求項３】 管周方向で均等に分布するノードを有す
   る軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励
   起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁
   超音波トランスジューサと、前記受信した軸対称ＳＨ波
   の音圧を決定する音圧決定手段とを備え、 前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサに励起
   信号を送る発振器を備え、前記音圧決定手段によって決
   定された音圧に従って欠陥の有無を決定する欠陥状況決
   定手段を備えるリング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジュ
   ーサを用いた探傷装置。
4. 【請求項４】 前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランス
   ジューサが、請求項１記載のリング状ＰＰＭ電磁超音波
   トランスジューサである請求項２または３記載の探傷装
   置。
5. 【請求項５】 管周方向で均等に分布するノードを有す
   る軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励
   起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁
   超音波トランスジューサを使用して、周波数掃引をおこ
   ないながら、前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
   ューサより管内に軸対称ＳＨ波を励起させるとともに、
   その音圧を求めて、共鳴周波数を求め、 前記共鳴周波数に基づいて欠陥の有無を決定する管の探
   傷方法。
6. 【請求項６】 管周方向で均等に分布するノードを有す
   る軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励
   起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁
   超音波トランスジューサを使用して、周波数掃引をおこ
   ないながら、前記リング状ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
   ューサより管内に軸対称ＳＨ波を励起させるとともに、
   その音圧を求めて、共鳴周波数を求め、 前記共鳴周波数に基づいて欠陥のサイズを決定する管の
   探傷方法。
7. 【請求項７】 管周方向で均等に分布するノードを有す
   る軸対称ＳＨ波を管周表面に沿って励起可能で、前記励
   起された軸対称ＳＨ波を受信可能なリング状ＰＰＭ電磁
   超音波トランスジューサを使用して、前記リング状ＰＰ
   Ｍ電磁超音波トランスジューサより管内に軸対称ＳＨ波
   を励起させるとともに、その音圧を求め、前記音圧に基
   づいて欠陥の有無を決定する管の探傷方法。