JPS5811571B2 - 渦電流探傷法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、４〜１６倍の比となる２種類の周波数の信
号を用いて被探傷物体の欠陥を検出して、その検出され
た信号から欠陥の深さを推定する渦電流探傷法に関する
。

従来、渦電流探傷によって検出した被探傷物体の欠陥は
欠陥の深さを定量的に推測することは極めて困難とされ
ている。

このため、定性的検査法が採られていた。

これを解決するだめの方法として、複素表示された信号
で欠陥を評価する位相法が開発され、実用されている。

しかしながらこの方法をもってしても、たとえば、内挿
式探傷子を用いて伝熱管などの検査をした吻合、管の外
表面に存在する比較的浅い欠陥の定量性が低く問題とな
っている。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、周波数の比が１／４〜１／１６になるような２
種類の周波数の異なる信号を探傷子に加えて被探傷物体
に生ずる渦電流に応じた信号を取り出し、この信号を上
記探傷子に加えた信号と同期検波し、この同期検波の結
果の比をとって上記被探傷物体の浅い減肉の深さを求め
ることを要旨とすることにより、被探傷物体の欠陥の長
さまたは巾などの寸法に左右されずに浅い欠陥の検出を
正確に行ない得る渦電流探傷法を提供することを目的と
する。

以下、この発明の渦電流探傷法の実施例について図面に
基づき説明する。

第１図はその一実施例に適用される渦電流探傷装置の構
成を示すブロック図である。

この第１図の渦電流探傷装置は内挿式渦電流探傷に好適
なものであって、図中の１は被探傷物体を示し、管が示
されている。

そして、１ａ、１ｂは被探傷物体１の外表面に存在する
欠陥であり、また、１ｃは内表面に存在する欠陥を示す
。

この被探傷物体１内には探傷子２が挿入されるようにな
っており、この探傷子２は１次コイル２ｐと２次コイル
２ｓで構成され、１次コイル２ｐに試験周波数信号ｆ１
．ｆ２が加えられ、２次コイル２ｓより検出信号を取り
出して、ブリッジ３に加えられるようになっている。

すなわち、２次コイル２Ｓは被探傷物体１に生ずる渦電
流に応じて誘起される信号を検出信号として検出するも
のである。

ブリッジ３は探傷器本体４内の１構成要素であって、２
種類の周波数信号を発振する発振器５゜６を電源として
いる。

発振器５は試験周波数信号ｆ１（高い周波数）を発振し
、また、発振器６は試験周波数信号ｆ２（低い周波数）
を発振するものである。

これらの発振器５，６から出力される試験周波数信号ｆ
１．ｆ２を上記ブリッジ３に加えるほかに、移相器７，
８にも出力するようになっている。

移相器７，８の出力は同期検波器９，１０に送出するよ
うになっている。

この移相器７，８の出力はそれぞれ試験周波数周信号ｆ
１．ｆ２を移相させて、同期検波器９，１０の基準信号
を得るためのものである。

一方、上記ブリッジ３の出力は同調増幅器１１゜１２の
入力端に送出するようになっている。

同調増幅器１１は発振器５から出力される試験周波数信
号ｆ１の中心周波数と同一の中心周波数を選択して増幅
するようになっている。

同様にして、同調増幅器１２は発振器６から出力される
試験周波数信号ｆ２の中心周波数と同一の中心周波数を
選択して増幅するようになっている。

両同調増幅器１１．１２の出力は上記同期検波器９，１
０に送出されるようになっている。

この同期検波器９゜１０の出力９ａ、１０ａは割算器１
３に送出するようになっている。

割算器１３はこの出力９ａ。１０ａの比を求めて指示計
１４に指示するようになっている。

次に、この第１図で示す渦電流探傷装置によりこの発明
の渦電流探傷法について説明する。

まず、発振器５，６から試験周波数信号ｆ１．ｆ２がブ
リッジ３を通して探傷子２の１次コイル２ｐに加えられ
る。

これにより、探傷子２の１次コイル２ｐの表側、すなわ
ち、被探傷物体１の内周面に渦電流が集中する。

この渦電流に応じた信号か探傷子２の２次コイル２ａで
検出されブリッジ３から同調増幅器１１．１２に導入さ
れる同調増幅器１１゜１２ではそれぞれ試験周波数信号
ｆ１、ｆ２と同一の中心周波数を選定して増幅し、その
出力を同期検波器９，１０にそれぞれ送出する。

この同期検波器９，１０にはそれぞれ移相器７，８から
試験周波数信号ｆ１、ｆ２を移相した基準信号が加わつ
おり、したがって、同期検波器９，１０ではこの基準信
号と同調増幅器１１，１２の出力との同期検波を行なっ
て、直流の出力９ａ、１０ａを割算器１３に送出する。

この割算器１３は同期検波器９．１０の出力９ａ、１０
ａの比を求めて指示計１４にその比を指示する。

ところで、渦電流探傷として最も重要な要因として「渦
電流の浸透深さ」があることは衆知の通りである。

この浸透深さはｄ＝ｄ（ρ／πｆμ）１／２で定議され
ている。

この式において、ｄは渦電流の浸透の深さであって、探
傷子に近い表面の渦電流の大きさを１としたとき渦電流
の大きさが３７％に減衰する深さで定義しており、この
深さで渦電流は表面より位相が１ラジアン（５７°）遅
れる。

ｐは被探傷物体１の電気固有抵抗である。

μは被探傷物体１の透磁率である。

ｆは渦電流の周波数である。

このように定義することにより、第２図（被探傷物体１
の外表面および内表面における渦電流の減衰を示してい
る）に示すように、試験周波数信号ｆ１、ｆ２の周波数
（第２図で周波数ｆ１．ｆ２をパラメータとして示して
いる）が高くなればなるほど、被探傷物体１の内表面に
渦電流が集中するようになる。

この被探傷物体１として、たとえば、第１図に示すごと
く、管などでは、その内表面の欠陥１ｃは外表面の欠陥
１ａあるいは１ｂに比べて大なる検出信号として検出さ
れる。

しかし、これより相当低い（１／４〜１／１６程度）周
波数では渦電流の浸透深さが大きくなるため、欠陥が外
表面にあって内表面にあっても同一レベルの信号をして
検出される。

また、欠陥の深さによる信号レベルの変化がゆるやかで
なくなる。

したがって、２つの試験周波数信号ｆ１．ｆ２で検出さ
れる信号の比を割算器１３で求めれば浅い外表面の欠陥
１ａ、１ｂによる被探傷物体１の減肉量を知ることが可
能である。

ここで、周波数比が「４〜１６」であっても、高い方の
周波数の値によって効果が制限され、発明者等の実験に
よると、たとえば、上記渦電流の深さｄが２〜３ｔ（ｔ
は被探傷物体１の肉厚）となるような周波数では実用的
な効果が得られなく、ｄ＝０．４〜０．８ｔで最も効果
があった。

第３図ａないし第３図ｃはそれぞれ欠陥検出例を示すも
のである。

このうち、第３図ａはこの発明による場合であり、第３
図す、第３図ｃは従来の場合を示すものである。

そして、第３図すは様様な欠陥による探傷信号のうち欠
陥の深さく被探傷物体の全肉厚に対する比）と信号位相
との関係を示したものである。

第３図ｃは欠陥の深さと信号振幅との関係を示したもの
である。

この第３図す、第３図ｃから明らかなように、欠陥の深
さが１０％〜３０％であっても、同一の信号振幅、位相
を示す場合があり、１０％の欠陥の深さと３０％の欠陥
の深さとは識別が難しい。

一方、第３図ａに示すこの発明の場合、信号振幅と欠陥
との深さとの関係を示すものであり、条件として、ｆ１
＝４００ｋＨｚ、ｆ２＝１００ｋＨｚ。

ρ＝１０−６Ωｃｍ、μ＝１である。

この第３図ａの場合は１０％と２０％の欠陥では同一の
振幅比となることはあっても、１０％と３０％の欠陥は
同一振幅比となることはない。

すなわち、欠陥の深さを推定する場合の推定精度が向上
したことが明らかである。

以上詳述したように、この発明の渦電流探傷法によれば
、周波数の比が１／４〜１／１６になるような２種類の
周波数の異なる信号を探傷子に加えて被探傷物体に生ず
る渦電流に応じた信号を取り出し、この信号を上記探傷
子に加えた信号と同期検波し、この同期検波の結果の比
をもって上記被探傷物体の浅い減肉の深さを求めること
を要旨としているので、被探傷物体の欠陥の長さまたは
巾などの寸法に左右されずに浅い欠陥の検出を正確に行
なうことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の渦電流探傷法の一実施例に適用され
る渦電流探傷装置の構成を示すブロック図、第２図は同
上による被探傷物体の外表面と内表面における渦電流の
減衰状態を示す図、第３図ａはこの発明による欠陥深さ
と信号振幅比との関係を示す図、第３図すは従来の渦電
流探傷法における欠陥の深さと信号位相との関係を示す
図、第３図ｃは同じ〈従来の欠陥の深さと信号振幅との
関係を示す図である。 １・・・被探傷物体、１ａ〜１ｃ・・・欠陥、２・・・
探傷子、３・・・ブリッジ、４・・・探傷器本体、５，
６・・・発振器、７，８・・・移相器、９，１０・・・
同期検波器、１１．１２・・・同調増幅器、１３・・・
割算器、１４・・・指示計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 周波数の比が１／４〜１／１６になるような２種類
   の周波数の異なる信号を探傷子に加えて被探傷物体に生
   ずる渦電流に応じた信号を取り出し、この信号を上記探
   傷子に加えた信号と同期検波し、この同期検波の結果の
   比をとって上記被探傷物体の浅い減肉の深さを求めるこ
   とを特徴とする渦電流探傷法。