JPS61145456A - 電磁超音波計測装置 - Google Patents
電磁超音波計測装置Info
- Publication number
- JPS61145456A JPS61145456A JP59266476A JP26647684A JPS61145456A JP S61145456 A JPS61145456 A JP S61145456A JP 59266476 A JP59266476 A JP 59266476A JP 26647684 A JP26647684 A JP 26647684A JP S61145456 A JPS61145456 A JP S61145456A
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- JP
- Japan
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- capacitor
- current
- coil
- transformer
- transmitting
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02854—Length, thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電磁超音波計測装置に係り、特に、高温下にあ
る被検材を非接触で熱間計測を行な矛も最適゛な電磁超
音波計測装置に関する。
る被検材を非接触で熱間計測を行な矛も最適゛な電磁超
音波計測装置に関する。
圧延工場等においては、製造工程中にある高温状態下の
鋼材の厚み測定、探傷等が要求されている。これは、圧
延条件等を最適にし、生産性および品質を大幅に向上さ
せるために欠かせない情報である。特に、鋼管の場合に
は、油井管の需要増大に伴なって高品質化が大きな問題
となっており。
鋼材の厚み測定、探傷等が要求されている。これは、圧
延条件等を最適にし、生産性および品質を大幅に向上さ
せるために欠かせない情報である。特に、鋼管の場合に
は、油井管の需要増大に伴なって高品質化が大きな問題
となっており。
熱間計測は不可欠なものとなっている。
ところで、金属材料の厚み測定、探傷等の用途に対して
は、波形表示等の利点から超音波計測装置が用いられる
。しかし、超音波計測装置は超音波を被検材中に効率良
く伝えるために音源（探触子）と被検材との間に接触媒
質（例えば水または油）を必要とする。このため高温材
料の計測に適用することは困難であった。
は、波形表示等の利点から超音波計測装置が用いられる
。しかし、超音波計測装置は超音波を被検材中に効率良
く伝えるために音源（探触子）と被検材との間に接触媒
質（例えば水または油）を必要とする。このため高温材
料の計測に適用することは困難であった。
従って、被検材の温度に影響されることなく超音波の送
受信を行うことが強く要求されている。
受信を行うことが強く要求されている。
かかる要求を満足すべく前記媒質を不用にする方法とし
て磁界と渦電流の相互作用によるローレンツ力を利用し
た電磁超音波計測装置が特公昭４４−２４８６７号や特
願昭７−１１１６９１号などで提案されている。
て磁界と渦電流の相互作用によるローレンツ力を利用し
た電磁超音波計測装置が特公昭４４−２４８６７号や特
願昭７−１１１６９１号などで提案されている。
第３図は従来の電磁超音波計測装置の一例を示す構成図
である１図示する様に、被検材１を包囲する如くに鉄心
３内に直流励磁コイル２を巻回すると共に、該直流コイ
ル２の中央部でかつ被検材１と対向する位置に超音波の
送受信コイル４が配置される。超音波の送受信コイル４
は被検材１の直径に応じて複数個が直流励磁コイル２の
内周部に配設される。直流励磁コイル２は直流電源５よ
り直流電流の供給を受けて励磁され、直流磁界を発生す
る。超音波送受信コイル４にはパルス発生器６よりパル
ス電流が印加され、送信パルスを出力し、被検材１で反
射する底面エコーが送受信コイル４より検出され、この
検出信号は増幅器７で増幅されたのち、ＣＲＴを用いた
表示器８に表示される０表示器式としてはＡスコープが
用いられる場合が多い０表示器８に表示された波形内容
から被検材１の厚み、探傷等の超音波計測を行なうこと
ができる。
である１図示する様に、被検材１を包囲する如くに鉄心
３内に直流励磁コイル２を巻回すると共に、該直流コイ
ル２の中央部でかつ被検材１と対向する位置に超音波の
送受信コイル４が配置される。超音波の送受信コイル４
は被検材１の直径に応じて複数個が直流励磁コイル２の
内周部に配設される。直流励磁コイル２は直流電源５よ
り直流電流の供給を受けて励磁され、直流磁界を発生す
る。超音波送受信コイル４にはパルス発生器６よりパル
ス電流が印加され、送信パルスを出力し、被検材１で反
射する底面エコーが送受信コイル４より検出され、この
検出信号は増幅器７で増幅されたのち、ＣＲＴを用いた
表示器８に表示される０表示器式としてはＡスコープが
用いられる場合が多い０表示器８に表示された波形内容
から被検材１の厚み、探傷等の超音波計測を行なうこと
ができる。
上記構成において、直流励磁コイル２を直流電源５で励
磁し、被検材１に直流磁界（図中点線で示す）を与え１
次に送受信コイル４にパルス発生器６よりパルス電流を
印加すると変化磁束が発生し、該変化磁束により被検材
１の表面に渦電流が発生する。該渦電流と予め与えてお
いた前記直流磁界とが相互作用し、被検材１の表面に変
化歪（ローレンツ力）が発生し、該変化歪は超音波とし
て被検材中を伝播する。被検材１の底面又は被検材中の
欠陥からの反射超音波は前述と逆の過程により送受信コ
イル４で検出され、増幅器７を介して、表示器８により
被検材の厚み、探傷等の超音波計測結果が表示される。
磁し、被検材１に直流磁界（図中点線で示す）を与え１
次に送受信コイル４にパルス発生器６よりパルス電流を
印加すると変化磁束が発生し、該変化磁束により被検材
１の表面に渦電流が発生する。該渦電流と予め与えてお
いた前記直流磁界とが相互作用し、被検材１の表面に変
化歪（ローレンツ力）が発生し、該変化歪は超音波とし
て被検材中を伝播する。被検材１の底面又は被検材中の
欠陥からの反射超音波は前述と逆の過程により送受信コ
イル４で検出され、増幅器７を介して、表示器８により
被検材の厚み、探傷等の超音波計測結果が表示される。
尚１反射超音波の受信後の超音波計測及び表示について
は従来の超音波計測装置と同様であり、その説明は省略
する。
は従来の超音波計測装置と同様であり、その説明は省略
する。
第４図は第３図に示すパルス発生器６の従来例を示す構
成図である。同図において、パルス発生器６は、高電圧
発生器６１より出力される高電圧を抵抗６２を介して充
電コンデンサ６５と抵抗６６が並列接続された送受信コ
イル４の直列回路に印加し、充電コンデンサ６５を充電
する。しかるのち成るタイミングでサイリスタ６３をオ
ンにすると、充電コンデンサ６５の電荷は放電し、この
放電電流により送受信コイル４にパルス電流が流れる。
成図である。同図において、パルス発生器６は、高電圧
発生器６１より出力される高電圧を抵抗６２を介して充
電コンデンサ６５と抵抗６６が並列接続された送受信コ
イル４の直列回路に印加し、充電コンデンサ６５を充電
する。しかるのち成るタイミングでサイリスタ６３をオ
ンにすると、充電コンデンサ６５の電荷は放電し、この
放電電流により送受信コイル４にパルス電流が流れる。
そしてサイリスタ６３の転流はダイオード６４によって
行なわれる。
行なわれる。
このとき発生するパルス電流ｉと周波数ｆは。
次式で表わされる。
２ π
α＝□ ・・・
（３） Ｌ ここでＶ：高電圧発生器６１の出力電圧（Ｖ）Ｃ：充電
コンデンサ６５の容量（Ｆ） Ｌ：送受信コイル４のインダクタンス （Ｈ） Ｒ：サイリスタ６３のオン抵抗（Ω） またこの時の出力電流の最大値は下式となる。
（３） Ｌ ここでＶ：高電圧発生器６１の出力電圧（Ｖ）Ｃ：充電
コンデンサ６５の容量（Ｆ） Ｌ：送受信コイル４のインダクタンス （Ｈ） Ｒ：サイリスタ６３のオン抵抗（Ω） またこの時の出力電流の最大値は下式となる。
しかし、上記した従来の電磁超音波計測装置には１次の
様な問題点がある。即ち、サイリスタ６３は、逆阻止状
態においては抵抗は無限大であるが、ターンオンしてか
ら数百ｎ秒は数百Ωの抵抗があり、約１μ秒後に数十Ω
の抵抗に低下する。
様な問題点がある。即ち、サイリスタ６３は、逆阻止状
態においては抵抗は無限大であるが、ターンオンしてか
ら数百ｎ秒は数百Ωの抵抗があり、約１μ秒後に数十Ω
の抵抗に低下する。
第４図に示す高電圧発生器６１の出力電圧Ｖを２０００
（Ｖ） 、送受信コイル４のインダクタンスＬを５（
μＨ）とし、ＩＭＨｚの周波数のパルス電流ｉを出力す
るときは充電コンデンサ６５の容量Ｃを２５００ （Ｐ
Ｆ） 、サイリスタ６３のオン抵抗Ｒを５０（Ω）と
し、２ Ｍ Ｈｚの周波数のパルス電流ｉを出力すると
きには充電コンデンサ６５の容量Ｃを３３０ （ＰＦ）
、サイリスタ６３のオン抵抗Ｒを２００（Ω）とする、
この場合、パルス発生器６の出力は、第１表に示す様に
なる。
（Ｖ） 、送受信コイル４のインダクタンスＬを５（
μＨ）とし、ＩＭＨｚの周波数のパルス電流ｉを出力す
るときは充電コンデンサ６５の容量Ｃを２５００ （Ｐ
Ｆ） 、サイリスタ６３のオン抵抗Ｒを５０（Ω）と
し、２ Ｍ Ｈｚの周波数のパルス電流ｉを出力すると
きには充電コンデンサ６５の容量Ｃを３３０ （ＰＦ）
、サイリスタ６３のオン抵抗Ｒを２００（Ω）とする、
この場合、パルス発生器６の出力は、第１表に示す様に
なる。
第１表
第１表から明らかな様に、２ＭＨｚの周波数発生時には
、その出力はＩＭＨｚの周波数発生時の約３０％になっ
てしまう。
、その出力はＩＭＨｚの周波数発生時の約３０％になっ
てしまう。
また、高周波のパルス電流ｉを発生するため。
送受信コイル４のインダクタンスＬを小さくすると（３
，３μＨ以下）、その出力は振動しなくなってしまう。
，３μＨ以下）、その出力は振動しなくなってしまう。
従って、従来のパルス発生器６では、サイリスタ６３の
オン抵抗のため、出力するパルス電流の周波数は、約２
Ｍ Ｈｚが限界であり、それより高周波のパルス電流
を出力することは困難であった。
オン抵抗のため、出力するパルス電流の周波数は、約２
Ｍ Ｈｚが限界であり、それより高周波のパルス電流
を出力することは困難であった。
そのため、従来の電磁超音波計測装置では、被検材が薄
肉材の場合、厚み測定や探傷ができないという問題点が
あった。
肉材の場合、厚み測定や探傷ができないという問題点が
あった。
本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、高周波のパルス電流を出力することが可能なパルス
発生器を備え、被検材が薄肉材であっても、厚み測定や
探傷を行なうことが可能な電磁超音波計測装置を提供す
ることを目的としている。
で、高周波のパルス電流を出力することが可能なパルス
発生器を備え、被検材が薄肉材であっても、厚み測定や
探傷を行なうことが可能な電磁超音波計測装置を提供す
ることを目的としている。
本発明の電磁超音波計測装置は１次の様なものである。
即ち、パルス発生器が、一次側が第１のコンデンサとコ
イルとスイッチング素子の直列接続回路に接続され、二
次側が第２のコンデンサと送受信コイルの直列接続回路
に接続された可飽和トランスと、可飽和トランスの一次
側に電流を供給して第１のコンデンサを充電する高電圧
発生回路とからなり、第１のコンデンサの充電後上記ス
イッチング素子を導通状態にして第１のコンデンサを放
電させ、第２のコンデンサと送受信コイルによる直列共
振によって、可飽和トランスの二次側に高周波パルス電
流を出力させることを特徴としている。
イルとスイッチング素子の直列接続回路に接続され、二
次側が第２のコンデンサと送受信コイルの直列接続回路
に接続された可飽和トランスと、可飽和トランスの一次
側に電流を供給して第１のコンデンサを充電する高電圧
発生回路とからなり、第１のコンデンサの充電後上記ス
イッチング素子を導通状態にして第１のコンデンサを放
電させ、第２のコンデンサと送受信コイルによる直列共
振によって、可飽和トランスの二次側に高周波パルス電
流を出力させることを特徴としている。
以下、添付の図面に示す実施例により、更に詳細に本発
明について説明する。
明について説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図であり、第２図
は第１図に示す回路中を流れる電流Ｉ、 １工、を示す
図である。第１図において、高電圧発生器６の出力電流
は、抵抗６０２とコイル６０４とコンデンサ６０５を介
して、可飽和トランス６０６の一次側に流れ、結果とし
てコンデンサ６０５を充電する。その後、成るタイミン
グでサイリスタ６０３をターンオンすると、コンデンサ
６０５に充電された電荷が電流工、となって放電される
。この電流１．は、コイル６０４を介して放電されるた
め、第２図に示す様に数μ秒で零になる。このとき、放
電開始から約１μ秒間は電流工、の値が小さいため、可
飽和トランス６０６は飽和せず、第２図に示す様に、二
次側に出力電流１、を発生し、コンデンサ６０７を充電
する。約１μ秒の時間が経過して、電流Ｘ１の値が大き
くなり、可飽和トランス６０６が飽和すると、二次側巻
線のインダクタンスはほとんど零になる。従って、この
状態において、可飽和トランス６０６の二次側はコンデ
ンサ６０７と送受信コイル４のインダクタンスによる直
列共振回路となり、第２、図に示す様に、出力電流Ｉ８
が高周波パルス電流、になる。
は第１図に示す回路中を流れる電流Ｉ、 １工、を示す
図である。第１図において、高電圧発生器６の出力電流
は、抵抗６０２とコイル６０４とコンデンサ６０５を介
して、可飽和トランス６０６の一次側に流れ、結果とし
てコンデンサ６０５を充電する。その後、成るタイミン
グでサイリスタ６０３をターンオンすると、コンデンサ
６０５に充電された電荷が電流工、となって放電される
。この電流１．は、コイル６０４を介して放電されるた
め、第２図に示す様に数μ秒で零になる。このとき、放
電開始から約１μ秒間は電流工、の値が小さいため、可
飽和トランス６０６は飽和せず、第２図に示す様に、二
次側に出力電流１、を発生し、コンデンサ６０７を充電
する。約１μ秒の時間が経過して、電流Ｘ１の値が大き
くなり、可飽和トランス６０６が飽和すると、二次側巻
線のインダクタンスはほとんど零になる。従って、この
状態において、可飽和トランス６０６の二次側はコンデ
ンサ６０７と送受信コイル４のインダクタンスによる直
列共振回路となり、第２、図に示す様に、出力電流Ｉ８
が高周波パルス電流、になる。
出力電流工、が高周波パルス電流になると、可飽和トラ
ンス６０６は不飽和領域にもどろうとするが、可飽和ト
ランス６０６の１次側に流れている電流工、は、コイル
６０４があるため急激に変化できず、所定の時間飽和状
態を維持する。従つて、可飽和トランスの二次側では、
上記所定の時間だけ、出力電流Ｉｔが高周波パルス電流
になる。
ンス６０６は不飽和領域にもどろうとするが、可飽和ト
ランス６０６の１次側に流れている電流工、は、コイル
６０４があるため急激に変化できず、所定の時間飽和状
態を維持する。従つて、可飽和トランスの二次側では、
上記所定の時間だけ、出力電流Ｉｔが高周波パルス電流
になる。
尚、二次側のコンデンサ６０７に並列に挿入されている
抵抗６０８は、コンデンサ６０７の急激な充放電の為に
発生するノイズを吸収するものであり、数にΩの抵抗が
実験的に最も効果的であった。この実施例において、コ
ンデンサ６０７として４５０（ＰＦ）のものを用いた結
果、出力電流工、として３．２ ＭＨｚの高周波パルス
電流が発生した。
抵抗６０８は、コンデンサ６０７の急激な充放電の為に
発生するノイズを吸収するものであり、数にΩの抵抗が
実験的に最も効果的であった。この実施例において、コ
ンデンサ６０７として４５０（ＰＦ）のものを用いた結
果、出力電流工、として３．２ ＭＨｚの高周波パルス
電流が発生した。
また、可飽和トランス６０６の一次、二次の巻数比を変
更することにより、簡単に出力電流工。
更することにより、簡単に出力電流工。
である高周波パルス電流の出力の増減を行なうことがで
きる。
きる。
以上の説明から明らかな様に、本発明によれば。
高周波超音波計測が可能な電磁超音波計測装置が提供で
き、被検材が薄肉材であっても、厚み測定や探傷を行な
うことが可能になる効果がある。
き、被検材が薄肉材であっても、厚み測定や探傷を行な
うことが可能になる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示す実施例の動作を説明するための波形図、第３図
及び第４図は従来の電磁超音波計測装置の一例を示す構
成図である。 １・・・被検材、２・・・直流励磁コイル、３・・・鉄
心、４・・・送受信コイル、５・・・直流電源、６・・
・パルス発生器、７・・・増幅器、８・・・表示器、６
１，６０１・・・高電圧発生器、６２，６６．６０２．
６０８・・・抵抗。 ６３．６０３・・・サイリスタ、６４・・・ダイオード
。 ６５．６０５，６０７・・・コンデンサ、６０４・・・
コイル、６０５・・・可飽和トランス。
図に示す実施例の動作を説明するための波形図、第３図
及び第４図は従来の電磁超音波計測装置の一例を示す構
成図である。 １・・・被検材、２・・・直流励磁コイル、３・・・鉄
心、４・・・送受信コイル、５・・・直流電源、６・・
・パルス発生器、７・・・増幅器、８・・・表示器、６
１，６０１・・・高電圧発生器、６２，６６．６０２．
６０８・・・抵抗。 ６３．６０３・・・サイリスタ、６４・・・ダイオード
。 ６５．６０５，６０７・・・コンデンサ、６０４・・・
コイル、６０５・・・可飽和トランス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、直流電源に接続された直流励磁コイルによつて被検
材に直流磁界を与え、パルス発生器に接続された送受信
コイルによつて形成される変化磁界により、被検材の表
面にうず電流を生じさせ、上記直流磁界とうず電流との
相互作用によつて超音波を発生させ、被検材の厚み等を
超音波計測する電磁調音波計測装置において、上記パル
ス発生器が、一次側が第１のコンデンサとコイルとスイ
ツチング素子の直列接続回路に接続され、二次側が第２
のコンデンサと送受信コイルの直列接続回路に接続され
た可飽和トランスと、可飽和トランスの一次側に電流を
供給して第１のコンデンサを充電する高電圧発生回路と
から成り、第１のコンデンサの充電後上記スイツチング
素子を導通状態にして、第１のコンデンサを放電させ、
第２のコンデンサと送受信コイルによる直列共振によつ
て、可飽和トランスの二次側に高周波パルス電流を出力
させることを特徴とする電磁超音波計測装置。 ２、前記第２のコンデンサと並列に抵抗を設けたことを
特徴とする電磁超音波計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266476A JPS61145456A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 電磁超音波計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266476A JPS61145456A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 電磁超音波計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61145456A true JPS61145456A (ja) | 1986-07-03 |
Family
ID=17431455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59266476A Pending JPS61145456A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 電磁超音波計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61145456A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250911A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Osaka Univ | 電磁超音波探触子 |
| JP2020169965A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | 株式会社Ｉｆｇ | 多連発パルス電磁力音響診断装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5433154A (en) * | 1977-08-15 | 1979-03-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Hair drier |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP59266476A patent/JPS61145456A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5433154A (en) * | 1977-08-15 | 1979-03-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Hair drier |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006250911A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Osaka Univ | 電磁超音波探触子 |
| JP4734522B2 (ja) * | 2005-03-14 | 2011-07-27 | 国立大学法人大阪大学 | 電磁超音波探触子 |
| JP2020169965A (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-15 | 株式会社Ｉｆｇ | 多連発パルス電磁力音響診断装置 |
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