JPS607226B2 - 電磁気的非破壊探傷方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は金属材料の傷を電磁気現象を応用して非破壊
的に検出する非破壊探傷装置に関するものである。

一般に金属材料に発生する傷を、電磁気現象を応用して
探傷する方法としては、電流を被検査材である金属材料
中に流し傷の存在によって生じる電流の乱れを検出コイ
ルのインピーダンスの変化として検出する渦流深傷法、
または被検査材である金属材料（ただし、磁性体に限ら
れる）に磁界を印加し傷の存在によって生じる傷部分か
らの磁束のろうえし、を検出する磁気的探傷法、とくに
自動的に探傷する方法として感磁性素子により、傷部分
からのろうえし、磁束を直接電気信号に変換する方法等
があり、それぞれ被検査材の形状や製造工程等に相応し
て応用され、広く利用されているところである。

しかるに最近の傷検出能力ならびに探傷能率（速度）の
向上に対する要望は各種金属材料において品質ならびに
信頼性向上のため全数精密検査の立場から益々高度なも
のへと移行しつつあり、一方、これに呼応して傷検出能
力の向上に対しては検出端の小形化や深傷信号処理回路
の高速化や安定化の努力がそれぞれ目的に応じて個別に
行なわれている。

しかしながら検出端の小形化と深傷能率とは通常相反す
る条件となりこれを解決するには検出端の被検査材への
より正確でかつ高速の追随走査または探傷信号処理回路
のより高速化によって対処されなければならない。

この発明は以上にかんがみなされたもので、基本原理は
渦流探傷法と磁気的探傷法とを兼ね備えるとともに「傷
検出能力と探傷能率との向上を同時に解決するまったく
新しい電磁気的深傷方法およびその装置を提供しようと
するものである。

すなわち、検出コイルの近傍において、等磁位線上の１
点または多点に磁芯を配備し、それらの磁芯を含む検出
コイルに高周波電流を通じつつこれらを一体にして被検
査材と相対的に近接走査させるようにしておき、それぞ
れの磁芯の直下における被検査材中に生じる渦電流の状
態および被検査材の傷部からの磁束のろうえし、状態を
それぞれの磁芯によって検出コイルのインピーダンスの
変化として効率的に変換させるとともに、この検出コイ
ルのインピーダンス変化を検出することにより深傷動作
を行なわせることができる。つぎにこの発明の探傷方法
およびその装置について図面に示される実施例によりそ
の動作および効果を説明する。

第１図はこの発明の要部である検出コイルの中、円形状
検出コイルの平面図、第２図は同じく側面図（第１図ロ
ー０′面図）を示す。

第１図および第２図において１は円形状の検出コイル、
２１，２２，２３〜２８は検出コイル１の内壁の近傍に
おいて、検出コイル１の中心と同心円上に配置された複
数個の円柱状磁芯、３は被検査材である平面状金属体を
それぞれ表わす。

検出コィルーと磁芯２により検出機構が構成されている
。第１図および第２図において検出コィルーに高周波電
流を流すときこの検出コィルーの近傍には高周波磁界が
発生する。磁芯２，，２２，２３〜２８はそれぞれその
磁界の影響下に存在し、おのおのの磁芯内の磁束密度は
磁芯の透磁率に相応して増加するから被検査材３におい
てそれぞれの磁芯の直下の部分だけ局部的に磁束密度が
高くなった状態になっている。被検査材３の表面におけ
るこれらの磁束の方向は磁心２，，２２ 〜２８の位置
や形状によって左右され、第１図および第２図に示す実
施例の場合は被検査材３の表面に垂直な方向が王となる
が、磁芯２，，２２ 〜２８ の位置が検出コイルの中
心でないため、検出コイル１の外部へ向う水平方向の成
分も合わせ有している。

これらの磁束のうち垂直成分の磁束は被検査材３の磁芯
２の直下の部分に局部的な渦電流を誘起させ、この検出
コイル１と磁芯２が一体となってこの両者からなる検出
機構と被検査材３との相対的な移動走査により、その部
分にキズが到来すると磁芯２の直下の渦電流は乱れ、渦
電流が誘発している２次的な磁界も変化して、磁芯２内
の磁束に変化をおよぼすことになる。

磁芯２内のこれらの変化はすべて検出コイル１の近傍で
行なわれているのであるから結局キズの存在は、検出コ
イルｉのインピーダンスの変化に変換されるのである。
これらの状態による欠陥検出メカニズムは渦流深傷の原
理に相似である。他方、被検査材３の表面と平行な水平
成分の磁束は、キズの存在によりろうえい磁束を生じ、
磁芯２がこのろうえい磁束と鎖交することにより磁芯２
内の磁束が変化し、前述のとおりこの変化も検出コイル
ーのインピーダンス変化に変換される。この場合の欠陥
検出メカニズムはキズからのろうえし、磁気を検出する
磁気的探傷法である。以上の現象は等磁位線上に配置し
たどの磁芯についても同一感度で成立つ。したがってこ
の発明の第１の目的とするところは被検査材３に近接し
て設置した検出コイルの幾可学的中心を除く点に磁芯を
配置した検出端によりその検出コイルのインピーダンス
変化を検出することにより欠陥検出を行なわせるように
した探傷方法を提供することにあるが、１つの検出コイ
ルの近傍の等磁位線上に複数個の滋芯を配備することに
より、欠陥検出感度を全く低下させず、かつ同一感度で
、同時的に広範囲の深傷を行なわせることができること
を最大の特徴とするものである。この特徴は従来的手法
のように、感度を向上させるために小形化された検出端
を複数個配列し、複数個の探傷器で深傷処理していたの
を、探傷感度を全く低下させず、かつ同一感度で１個の
検出端ならびに１個の深傷器で処理できることを意味す
る。

また、この発明の具体的実施態様としては１つの検出コ
イルにおいて複数の磁芯を有するとともに、磁芯の先端
形状を各種類の検出すべき欠陥に相応して複数種類で構
成し、欠陥検出を行なわせるようにした探傷方法を提供
する。そしてこの発明の第２の目的とするところは、検
出コイルを円形状とし、その中心以外の１点またはその
１点を含む同じ円上に複数個の滋芯を配備し、欠陥検出
を行なわせるようにした深傷装置を提供しようとするも
のである。さらにこの発明の第３の目的は、前述の磁芯
を含む検出コイル２個とそれらを差動的に検出する差動
検出回路と、この差動検出回路からの深傷信号を位相弁
別または周波数弁別もしくは前記位相弁別と周波数弁別
の併用により信号解析を行なわせる信号解析回路を備え
有し、欠陥検出を行なわせる装置を提供するものである
。

この装置の実施例を構成するブロック図は第３図に示さ
れている。

第３図においてＩＡ，１Ｂ‘ま２個の検出コイル、２Ａ
，，２ん・・…・および２Ｂ，２Ｂ２……は、検出コイ
ルＩＡ，ＩＢ内部の等磁位線上に配置した複数個の滋芯
、３は被検査材である平面状金属体、４は差敷検出回路
、５は増幅器、６は位相弁別回路、７は周波数弁別回路
をそれぞれ表わす。２つの検出コイルＩＡおよびＩＢは
、被検査材３とは相対的にかつそれぞれが同時的に移動
走査するとともに、両コイルはその形状大きさ等インピ
ーダンス的に同一にしておくことが望ましく、これを交
流ブリッジ等の差動的に検出する差動検出回路により被
検査材の状態が一様（すなわちキズのない健全な状態）
のとき、その探傷出力信号は零になるようにしておく。

ただしそれぞれの検出コイルには高周波電流を流すため
発振器が必要であるが図示を省略している。さて、上記
の検出コイルＩＡ，ＩＢおよび磁芯２Ａ，〜２ん，２Ｂ
，〜２＆からなる両検出機構を一体にしてこの両者と被
検査材３との相対的な走査による探傷を行なった場合、
検出コイルの直下にキズが到来すると、前述の欠陥検出
メカニズムによって差動検出回路４のバランスがくずれ
、キズによる深傷出力信号が現われる。この出力信号は
前述の通り磁界の垂直成分と水平成分とに起因する深傷
信号が重畳されているが、いずれも検出コイルに供給し
た高周波電流に呼応して高周波電圧信号となっている。
したがってこの探傷信号は位相弁別による信号解析を行
なうことが可能となり、さらに周波数弁別によりＳ／Ｎ
良好な欠陥検出を行なわせることができる。以上の実施
例では検出コイルの形状として製作容易にして実用的な
円形状の例を挙げたが円形に限定されるものではなく被
検査材の形状や探傷の目的に応じてその形状は適当に設
計されるべきである。

例えば、板バネの表面を検査する場合等は長方形の検出
コイルの内部にその長蛇にそって磁芯を並べる方法が有
効であろう。

また磁芯は必ずしもコイル内方に配備することには限定
されず外方近傍でもよい。また被検査材の形状として平
面状金属体の例を説明したが、曲面を有する被検査材に
も有効である。

この場合は検出コイルをその曲面に沿わせるようにすれ
ばよい。図面には検出コイルと磁芯の関係および被検査
材との位置関係を維持する機構が省略されて示されてい
るが実際には設けられるのは当然である。被検査材はそ
の深傷原理から金属体に限定されるが、材質としては磁
性体でも非磁性体でも適用可能である。

ただし、非磁性体の場合は前述の水平成分の磁界による
磁気的深傷法は、その効果を発せず、もっぱら垂直成分
による渦電流の乱れを検出することになる。この発明は
以上のように検出コイルの近傍に磁芯を特別な条件のも
とに配備することにより、前記２つの探湯原理を具備す
るとともに、１つの検出コイルと１つの探傷器だけで、
従来的にこの種電磁気的探傷方法と比較して欠陥検出感
度を全く低下させず、かつ同一感度で、また同時的に広
範囲の探傷が可能となり、とくに平面を有する金属材料
の探傷に著しい効果を奏する。

特に深傷技術を画期的に向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の要部である検出機構の実施例を示す
図で円形状検出コイルと滋芯の配置関係を示す平面図、
第２図は第１図検出機構と被検査材との位置関係を示す
側面図、また第３図はこの発明による実施例装置のブロ
ック図をそれぞれ示す。 １，ＩＡ，ＩＢ・・・…検出コイル、２１，２２〜２８
・・・・・・磁芯、２Ａ，，２Ａ２〜２Ａ８，２Ｂ，２
Ｂ２〜２Ｂ８・・・・・・磁芯、３・・・・・・被検査
材、４…・・・差動検出回路、５・・…・増幅器、６・
・・・・・位相弁別回路、７・・・・・・周波数弁別回
路。 髪７図 弟２図 弟３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検査材に近接して設置された検出コイルの近傍に
   おいていの幾可学的中心を除く１点、またはその１点を
   含む等磁位線上の多点に磁芯を配備するとともに、この
   検出コイルと磁芯を一体にしこの両者と被検査材とを相
   対的に移動走査させ、前記検出コイルのインピーダンス
   の変化を検知することにより被検査材の欠陥を検出する
   ようにしたことを特徴とする電磁気的非破壊探傷方法。 ２ 検出コイルの等磁位線上の多点に配備された磁芯の
   それぞれの先端が複数種類の形状により構成され複数種
   類の欠陥を探傷することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電磁気的非破壊探傷方法。３ 円形状検出コ
   イルと、その中心を除く１点またはその１点を含む同心
   円上の多点に配備された磁芯とからなる検出機構を備え
   有し、この検出機構と被検査材とを相対的に移動走査さ
   せるようにして検出コイルのインピーダンス変化より被
   検査材の欠陥検出を行なわせるようにしたことを特徴と
   する電磁気的非破壊探傷装置。 ４ 検出コイルとその幾可学的中心を除く１点またはそ
   の１点を含む等磁位線上の多点に配備された磁芯とから
   なる検出機構を２個設置するとともに、それらを差動的
   に検出する差動検出回路と、この差動検出回路からの探
   傷信号を解析する位相検波回路と、位相検波回路の出力
   信号を周波数成分別に分類弁別する周波数弁別回路とを
   備え有し、前記両検出機構を一体にしてこの両者と被検
   査材とを相対的に移動走査させたときにおける検出コイ
   ルのインピーダンス変化による差動検出回路からの電圧
   信号を位相弁別または周波数弁別もしくは前記位相弁別
   と周波数弁別によって解析し、欠陥検出を行なわせるよ
   うにしたことを特徴とする電磁気的非破壊探傷装置。