JPS6111654A - カラー帯形表示形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、事象を表わすいくつかの互いに関連性はある
が独自に変化するパラメータの単一複合表示を形成する
方法及び装置に係わる。

本発明は渦電流検知器によって提供され、被験体に対す
る検知器の位置、検知出力信号の振幅、及び検知器出力
信号と位相基準信号との間の位相ずれを表わす情報を含
む試験データの評価に応用して特に有効である。

公知の渦電流検知器はブリッジの隣接アームに取付けた
２つのコイルを含む。ブリッジに交流を通して電磁界を
発生させ、この電磁界によって金属被験体内に渦電流を
発生させる。この渦電流が、初期電磁界とは逆に作用す
る電磁界を発生させて一方または双方のコイルのインピ
ーダンスを変化させることにより両コイルの電圧差に相
当する不平衡電圧をブリッジ内に発生させる。従って、
不平衡電圧の波形は両コイルのインピーダンス変化によ
って生ずる不平衡電圧で変調された交流周波数の搬送波
から成る。

従来、渦電流試験データの評価に際しては、ブリッジ不
平衡電圧の振幅が縦軸に沿って示され、金属被験体の表
面に沿った渦電流検知器の移動量が横軸に沿って示され
る帯形表示を形成した。

この評価には波形が異常な形状を呈する奇形表示部分に
関して、供給される交流と不平衡ブリッジ電圧との間の
位相ずれ分析も含まれる。この分析はブリッジに供給さ
れる交流と同相関係及び直角関係、即ち、９０°だけ゛
位相のずれた不平衡電圧成分の表示値を得ることによっ
て達成される。次いで同相振幅と直角位相振幅の関係を
示すリサジューの図形を形成することにより、連携の波
形セグメントの原因となった欠陥のより詳細な分析が可
能となる。例えば、リサージュの図形は亀裂の深さまた
は欠陥の種類の検知を可能にする。

しかし、リサージュの図形は被験体表面に沿った検知器
の位置に関する情報を全く含まない。この一般的な方法
は例えば米国特許第３．８９５，２９０号に記載されて
いる。

即ち、従来の欠陥チェック技術は、いずれも検知器の位
置、不平衡電圧振幅及び不平衡電圧位相変化に関する情
報を全く含まない少なくとも２つの独立表示装置を必要
とする。

本発明の主要目的は事象を反映するいくつかの独立パラ
メータの同時変化を表わす任意の周波数の装置出力信号
の単一複合表示を提供することにある。本発明、はこの
目的を、被験体に対する移動に伴ってその振幅及び位相
が基準信号に対して変化する渦電流検知器からの信号を
カラー帯形表示する方法であって、検知器の相対移動量
を表わす信号、検知器信号の振幅を表わす信号、及び基
準信号に対する検知器信号の相対位相ずれを表わす信号
が形成され、前記内容を表わす信号を処理することによ
り任意の試験周波数から成る単一複合信号を形成すると
共にカラー表示ユニッ）・に伝送することにより各周波
数ごとに、被験体内の検知器の相対移動量、複合信号の
振幅によって示唆される検知されたきずの種類、及び複
合曲線のピーク値のカラーによって示唆される検知され
たきずの深さを表わす帯形表示を形成することを特徴と
するカラー帯形表示の形成方法によって達成する６ 即ち、本発明は出力信号がいくつかの周波数が複合され
たものであり、被験体に対する移動に伴って振幅及び位
相が基準信号に対して変化することを特徴とする、渦電
流検知器からの出力信号のカラー帯形表示を提供する。

この場合、出力信号は復調され、各試験周波数ごとのカ
ラー帯形表示を形成して、各周波数における信号変化が
被験体中の欠陥を反映する少なくとも３つの独立パラメ
ータの変化を表わす。本発明の好ましい実施例では、任
意の周波数に対応する渦電流検知器出力信号のカラー帯
形表示は、被験体の軸線に対応する軸線に沿って広がる
変調正弦波形である。従って、波形に沿った各点は被験
体の軸線に沿った位置を表わし、波形の振幅は検知器の
両コイル間不平衡電圧の振幅に対応して検知されたきず
の種類を反映し、波形のカラーが、色の変化が被験体中
の検知されたきずの深さを示すように試験信号に対する
不平衡電圧信号の位相ずれに対応する。

以下、添付図面に沿って本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１及び２図には、被験体のきずを通過する渦電流検知
器によって得られる試験データを示した。それぞれの電
圧曲線２５．２６は渦電流検知器の移動方向において互
いに離れているから゛時間がずれている。図示の曲線に
よって表わされるのは搬送波の変調包絡線であって搬送
波に起こる位相変化ではない。

各曲線２５．２６の持続時間は検知器移動方向に見たき
すの長さに依存するのに対し、各曲線のピーク振幅はき
すの程度に依存する。コイル電圧の搬送波シフトは、き
すの性質、特に深さに応じて異なる。

渦電流試験を行う場合、渦電流検知器のブリッジに供給
される交流信号は単一基本周波数の正弦波電流信号でも
基本周波数及びいくつかの調波周波数から成る複合信号
でもよい。例えば正弦波搬送周波数ｆ、及び３つの調波
試験周波数４００ｋＨｚ、１００　ｋＨｚ　、　１０ｋ
ｌ（ｚ　テ交流を構成することにより、それぞれが搬送
周波数の変調信号である３つの信号から成るブリッジ不
平衡電圧を得ることができる。周波数は被験体中に検知
されるきすの深さに関連するから、いくつかの異なる周
波数を利用する方が単一周波数を利用するよりも有利で
ある。

各試験周波数ｆごとに、対応の不平衡電圧信号は連携の
試験周波数の同相分Ｅｘｆと、連携の試験周波数の直角
分Ｅｙｆとに分けられるまた、不要の信号を無くすため
、いくつかの搬送周波数と連携する成分の混合に基づい
て信号の同相及び直角分を計算する。例えば、ある種の
きすを観察するためには、下記の成分信号の周波数を計
算して表示するのが普通である。

ＥＸｗａｘ　＝　ａ”　ＥＸａｏｏ　”ｂ　”　Ｅｘｌ
ｏａ”　Ｃ”Ｅｆｆｓｏ　”　ｄｅＥｙ。

Ｅｌｒｘ　＝　ｅ”　ＥＴａｍ　”　ｆ＠ＥＴ、Ｏｏ”
　ｇ”ＥＫａｏ　”　ｈ”　ＥＸ＋ｏ。

ただし、ＥＸａ及びＥｌｌｌｍは４００ｋＨｚ及び１０
０ｋＨｚ不平衡電圧信号の同相分、Ｅｆｆａｏ及びＥｙ
ｌｌ）。は４００ｋＨｚ及び１００ｋＨｚ不平衡電圧信
号の直角分、などである。係数ａ−ｈは特定の被験体、
観察すべききすの種類及び排除すべき信号を考慮し、公
知の原理に従って統計的に求められる。

本発明の一実施例では１対ずつの値”ａ、Ｅ　Ｔ　＠ａ
、またはＥｘＩＯ，、Ｅｆｆａ＋、またはＥｘｌｌｌ、
Ｅ４ｍ、またはＥｘＩＩＩＸ、　Ｅｆｆｗｕｘから表示
を形成し、それぞれが１対の値に基く４つの表示を同時
に形成する。

欠陥表示情報を不平衡電圧成分の振幅から得る公知技術
と異なり、本発明による表示の信号値は不平衡電圧成分
の変化率に基づく。

第３図は変化率の絶対値、即ち、第２図の曲線２８の一
次時間導関数を表わす曲線３０を示す。曲線３０は不平
衡電圧曲線２８の原因となったきすに関する本発明の表
示包絡線に近似であり、概念的にはこの包絡線と一致す
る。本発明の表示においては、曲線３０のピーク部分域
３２が関連のきずの深さに対応する色のトレース・カラ
ーを呈する。

変化率値を利用することにより、電圧変動から生ずるお
それのあるデータ誤表示が回避されるという利点が得ら
れる。例えば、第２図の曲線２８がその電圧基準レベル
からずれることがあっても、対応の変化率値には影響し
ない。

本発明を実施するためのシステムの一実施例を第４図に
示した。公知の態様で構成することができ、ブリッジ回
路中に接続された２つのコイルを含む渦電流検知器１を
被験体である管２内に、管軸に沿って移動自在に取付け
る゛。

検知器１から導線１３．１４を介して信号処理回路３に
信号が伝送される。一方の導線はブリッジ不平衡電圧信
号を搬送し、他方の導線は交流に対応し、かつ各試験周
波数と連携゛するブリッジ不平衡電圧信号の同相分及び
直角分を誘導するための位相基準を構成する信号を搬送
する。

公知原理に従って構成することのできる回路３において
、不平衡電圧信号が周波数に従って分離され、各信号が
例えば相関または混合により回路３の出力に図示したよ
うにＥｘ分とＥ、分に分けられる。

周波数４００及び１００ｋＨｚと連携する成分を、これ
も公知の原理に従って構成できる結合回路５に伝送し、
この回路において成分ＫＸＷＸ及びＥ、窮Ｘを形成する
。

すべてのＥｘ及びＥｙ酸成分サンプリング回路７に伝送
すると、サンプリング回路は各成分を、これに含まれて
いる情報を維持するのに充分な高速度でサンプリングし
、各成分の連続サンプル値を差分回路８に供給し、差分
回路は各成分の連続サンプル値間の差を形成する。ブロ
ック７及び８内の破線は各成分が依然として別々の信号
処理チャンネルに存在することを示している０回路７及
び９は公知の原理に従って構成することができる。

各成分対ごとに得られた連続する差値ΔＥｘ及びΔＥＶ
をそれぞれの位相関数回路１１及び振幅関数回路１２に
供給する。わかり易くするためΔＥＸ、ｘ及び６１４ｍ
と連携する関数回路だけを図示した。完全なシステムに
あっては各周波数成分対ごとに同様の関数回路を設ける
ことになる。

回路１１は回路９の出力に同時に現われる各差値対ごと
に の関数である連続的な信号値を形成する。これらの信号
値はΔＩＪｍ及びΔＥＩＩＩＸを連携する波形を構成す
る連携トレース１８の色を制御するためのスクリーン１
７を含むカラーグラフィック表示ユニッ）１５のカラー
制御入力に供給される。

回路１１によって形成される信号は、例えばイエロー舎
クリーンからイエロー及びオレンジを経てレッドに至る
範囲にわたって連携トレースの各ピーク域において表示
のカラー内容を変化させ、前記範囲のイエロー・グリー
ン端が最小位相値、例えば、管壁厚の２０％以下の亀裂
深度に対応し、レッド端が最大φ値、例えば、管壁を完
全に貫通する亀裂に対応するように設定する。一般に、
φは例えば亀裂のようなきずの深さに応じて変化する。

回路１２は混合信号の振幅の関数である信号値を形成す
る。具体的には、回路１２によって形成される信号値は に比例する。これらの信号値はトレニスの、軸線または
ベースラインから一方向に見た水平ふれを制御するため
のユニット１５のふれ入力に供給される。一般に、回路
１２によって形成される振幅値は例えば亀裂のようなき
ずの広がりを表わす。

図示の構成では、各トレース１８の軸線またはベースラ
インが垂直であり、軸線沿いの各点は管２の軸線に沿っ
た検知器１の位置に対応する。各トレース１８の垂直軸
沿いの変位を制御するため、入力接点２１と接続する導
線２０を介してユニット１５に垂直ふれ信号を供給する
。この信号は検知器１の移動と相関する。

回路１１及び１２は公知の原理に従って構成することが
できる。

ユニット１５はカラー制御入力及び水平ふれ入力をそれ
ぞれ１つだけ具備するようなユニットでもよい。この場
合、完全なシステムにそれぞれ４つづつ設けられる回路
１１及び回路１２をそれぞれマルチプレキサに接続し、
各マルチプレキサが各回路から連携の端子入力に信号値
を供給するために構成すればよい。連続する個々の振幅
信号に増分水平ふれを加算することによ、す、その結果
書られる信号を対応のトレースと連携させる。

こうして得られる表示において、各トレース１８の軸線
沿い各点の振幅は連携の不平衡電圧信号の変化率を表わ
し、トレースの各ピーク域のカラーは不平衡電圧信号の
直角分における増分変化と同相分における増分変化との
比を表わす。

トレースは管２の軸線に沿った検知器１の位置と相関す
る軸°線に沿って延びているから、トレース１８は検知
されるきすの位置、長さ及び種類に関する情報をも提供
する。

回路１１及び１２によって形成された試験データ値は後
刻これを検討するため記録されるのが普通である。この
ためにはｆ（φ）及びｆ（Δ）の連続値をデジタル型式
で記録すればよい。このような記録信号から本発明の表
示を形成するのに使用したシステムの１つとして、デー
タ会ゼネラルＭＶシリーズ・コンピュータ、操作キーボ
ードとモニターを含むデータ・ゼネラルーダッシャー０
２００端末装置、及びラスター・テクノロジー・モデル
１２０または１２５カラー・グラフィック表示システム
で構成されたものがある。

この装置によって得られる表示は適当なカラーで塗りつ
ぶされた包絡線、即ち、カラー〇フィールドは振幅曲線
からベース・ラインにまで達する。この方式はカラー情
報の読取りを容易にする。

本発明の表示はカラー・プリントの形で発生させること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被験体中のきずを通過する時に渦電流検知器の
２つのコイルに現われる電圧を示すグラフ、第２図は第
１図の曲線２５．２８間の差として得られるブリッジ不
平衡電圧を表わす曲線３０を示すグラフ、第３図は、本
発明による表示の新規原理を図解する波形図、第４図は
、本発明を実施するための装置のブロックダイヤグラム
である。 １・・・・渦電流検知器 ３・・・・信号処理回路 ５・・・・結合回路 ７・・・・サンプリング回路 ９・・・・差分回路 １１・・・・位相関数回路 １２・・・・振幅関数回路 １７・・・・スクリーン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被験体に対する移動に伴ってその振幅及び位相が基
   準信号に対して変化する渦電流検知器からの信号をカラ
   ー帯形表示するに際して検知器の相対移動量を表わす信
   号、検知器信号の振幅を表わす信号、及び基準信号に対
   する検知器信号の相対位相ずれを表わす信号が形成され
   る、カラー帯形表示形成方法において、前記内容を表わ
   す信号を処理することにより任意の試験周波数から成る
   単一複合信号を形成すると共にカラー表示ユニットに伝
   送することにより各周波数ごとに、被験体内の検知器の
   相対移動量、複合信号に振幅によって示唆される検知さ
   れたきずの種類、及び複合曲線のピーク値のカラーによ
   って示唆される検知されたきずの深さを表わす帯形表示
   を形成することを特徴とするカラー帯形表示形成方法。 ２、検知されたきずの深さが検知器信号中に位相ずれを
   発生させ、この位相ずれによって表示の色が表示の全振
   幅に広がることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ３、検知器信号振幅を表わす信号がきず検知と同時に検
   知器から発生する不平衡電圧の変化率に比例することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   方法。 ４、検知器信号の相対位相を表わす信号が基準信号に対
   する検知器信号直角分の振幅増分変化と基準信号に対す
   る検知器信号同相分の振幅との比に相当するタンジェン
   トを有する角度に比例することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項または第３項に記載の方法。 ５、帯形表示の振幅が検知器によって検知される各きず
   を表わすピーク値を含み、表示の色が各振幅ピークによ
   って囲まれ、かつ関連のきずの深さを表わす色を帯びる
   カラー域を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれかに記載の方法。 ６、帯形表示が通路を表わす基準線を有し、カラー域が
   基準線から広がり、帯形表示の振幅と同じ広がりを有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の方法
   。 ７、検知器が複数の信号を形成する特許請求の範囲第１
   項から第６項までのいずれかに記載の方法において、前
   記信号のそれぞれをそれぞれ異なる周波数を有する基準
   信号と連携させ、それぞれが関連の検知器信号に基づく
   複数の帯形表示を形成するように前記信号の表示を行う
   ことを特徴とする方法。