JPS6128300B2 - - Google Patents
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- JPS6128300B2 JPS6128300B2 JP54037553A JP3755379A JPS6128300B2 JP S6128300 B2 JPS6128300 B2 JP S6128300B2 JP 54037553 A JP54037553 A JP 54037553A JP 3755379 A JP3755379 A JP 3755379A JP S6128300 B2 JPS6128300 B2 JP S6128300B2
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- sensitivity
- lift
- electromagnetic ultrasonic
- ultrasonic probe
- transmitting
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Classifications
-
- 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
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
- G01N27/9053—Compensating for probe to workpiece spacing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、鋼材等の金属材料を被検材とする電
磁超音波探傷（被検材の表面及び内部に存在する
欠陥の探傷又は被検材の厚さの測定）に用いられ
る電磁超音波探触子の感度補正方法に関し、特に
被検材が搬送中であるような相対的移動状態及
び／／又は熱間状態にあるような場合に、優れた
効果のある探触子の感度補正方法に関するもので
ある。
磁超音波探傷（被検材の表面及び内部に存在する
欠陥の探傷又は被検材の厚さの測定）に用いられ
る電磁超音波探触子の感度補正方法に関し、特に
被検材が搬送中であるような相対的移動状態及
び／／又は熱間状態にあるような場合に、優れた
効果のある探触子の感度補正方法に関するもので
ある。
超音波探傷は、その取扱いが簡単で信頼性が高
いことから、近時の非破壊検査において多用され
るようになつた。
いことから、近時の非破壊検査において多用され
るようになつた。
従来、超音波探傷は、被検材が冷間状態にある
ときに実施されるのが普通であるが、最近は品質
管理の向上を目的として被検鋼材が熱間状態にあ
るときにも適用されるようになり、それが実用化
されるに至つている。
ときに実施されるのが普通であるが、最近は品質
管理の向上を目的として被検鋼材が熱間状態にあ
るときにも適用されるようになり、それが実用化
されるに至つている。
前記熱間鋼材の超音波探傷方法として、
(1) レーザー等の熱照射により超音波を発生させ
電磁超音波探飾子で受信する方法。
電磁超音波探飾子で受信する方法。
(2) 電磁超音波音波探触子で超音波探触子で超音
波を発生させ、受信用も電磁超音波探触子を使
用する方法等が考えられる。
波を発生させ、受信用も電磁超音波探触子を使
用する方法等が考えられる。
電磁超音波探触子は、被検材と直接接触せず
0.5〜２mmの間隔（以下リフトオフと呼ぶ）を保
つており、第１図に示すごとく磁石１により静磁
場をかけた被検材４の上面にコイル３による高周
波電流を流すと被検材４の表面に渦電流が発生す
る。そして静磁場と渦電流によるローレンツ力で
被検材表面に振動力５が起こり高周波数をもつ超
音波６が発生する。該超音波６は、被検材４の内
部に伝幡し、反射源より反射されて受信用の電磁
超音波探触子により電気信号として受信される。
0.5〜２mmの間隔（以下リフトオフと呼ぶ）を保
つており、第１図に示すごとく磁石１により静磁
場をかけた被検材４の上面にコイル３による高周
波電流を流すと被検材４の表面に渦電流が発生す
る。そして静磁場と渦電流によるローレンツ力で
被検材表面に振動力５が起こり高周波数をもつ超
音波６が発生する。該超音波６は、被検材４の内
部に伝幡し、反射源より反射されて受信用の電磁
超音波探触子により電気信号として受信される。
該電磁超音波探触子は、静磁場方向を変えるこ
とで波の振動様式が異なる音波を発生し、欠陥の
形状や方向に合わせて選択することができる。
とで波の振動様式が異なる音波を発生し、欠陥の
形状や方向に合わせて選択することができる。
前記電磁超音波探触子を使用して欠陥検出が行
なわれる超音波探傷は、最初に設定した基準感度
を一定に保持したままで終了時まで実施されるこ
とが肝要であり、そのためにはリフトオフを終始
一定に保つことが必要である。しかしながら、熱
間状態の被検材表面は肌が粗くかつスケール等の
付着もあり、また搬送ラインにはがたつきがある
のが普通であるから、リフトオフを一定に保つこ
とは望むべくして殆んど不可能に近い。従つて感
度を一定に保つて電磁超音波探傷を実施すること
は極めて困難である。
なわれる超音波探傷は、最初に設定した基準感度
を一定に保持したままで終了時まで実施されるこ
とが肝要であり、そのためにはリフトオフを終始
一定に保つことが必要である。しかしながら、熱
間状態の被検材表面は肌が粗くかつスケール等の
付着もあり、また搬送ラインにはがたつきがある
のが普通であるから、リフトオフを一定に保つこ
とは望むべくして殆んど不可能に近い。従つて感
度を一定に保つて電磁超音波探傷を実施すること
は極めて困難である。
本発明者らは、この問題を解決するために研究
を行なつた結果、リフトオフが大きく変化して感
度が低下する傾向にある場合に、最初に設定した
基準感度を保つように補正され、常に一定感度で
探傷を実施することのできる本発明方法を開発す
ることができた。本発明方法の内容を詳述すると
以下の如くである。
を行なつた結果、リフトオフが大きく変化して感
度が低下する傾向にある場合に、最初に設定した
基準感度を保つように補正され、常に一定感度で
探傷を実施することのできる本発明方法を開発す
ることができた。本発明方法の内容を詳述すると
以下の如くである。
第２図は送信側、第３図は受信側の電磁超音波
探触子回路を示した概略図である。先第３図にお
いて、C1は高周波電流源用としてのコンデンサ
７の容量（フアラツド）、L1は送信コイル８のイ
ンダクタンス（ヘンリー）、L2は被検材に誘起さ
れた渦電流９によるインダクタンス（ヘンリ
ー）、K1.2はL1，L2間の結合係数である。は共
振周波数（Hz）とすると、 という式が成り立つ。この式により結合係数K1.2
が大きくなるほど共振周波数は大きくなる。こ
こで結合係数K1.2は、L1とL2が電磁的に完全に結
合していれば１となり、従つてリフトオフが０に
近づくほどK1.2は１に近づく。すなわち、リフト
が大きくなれば結合係数K1.2は小さくなり、従つ
て共振周波数は小さくなる。逆にリフトオフが
小さくなれば結合係数K1.2は大きくなり、従つて
共振周波数は大きくなる。この結合係数K1.2と
リフトオフの関係を表わすと一般的に第４図に示
すようになる。
探触子回路を示した概略図である。先第３図にお
いて、C1は高周波電流源用としてのコンデンサ
７の容量（フアラツド）、L1は送信コイル８のイ
ンダクタンス（ヘンリー）、L2は被検材に誘起さ
れた渦電流９によるインダクタンス（ヘンリ
ー）、K1.2はL1，L2間の結合係数である。は共
振周波数（Hz）とすると、 という式が成り立つ。この式により結合係数K1.2
が大きくなるほど共振周波数は大きくなる。こ
こで結合係数K1.2は、L1とL2が電磁的に完全に結
合していれば１となり、従つてリフトオフが０に
近づくほどK1.2は１に近づく。すなわち、リフト
が大きくなれば結合係数K1.2は小さくなり、従つ
て共振周波数は小さくなる。逆にリフトオフが
小さくなれば結合係数K1.2は大きくなり、従つて
共振周波数は大きくなる。この結合係数K1.2と
リフトオフの関係を表わすと一般的に第４図に示
すようになる。
次に第３図に示す受信回路においても前記送信
用と同作用でL3を受信コイル１１のインタクタ
ンス（ヘンリー）、C2を受信回路のコンデンサ１
２の容量（フアラツド）、K2.3をL2，L3間の結合
係数として、共振周波数（Hz）を求める式は下
式のようになり、結合係数K2.3と共振周波数の関
係は、前記送信側回路における関係と同様第４図
にに示すようになる。
用と同作用でL3を受信コイル１１のインタクタ
ンス（ヘンリー）、C2を受信回路のコンデンサ１
２の容量（フアラツド）、K2.3をL2，L3間の結合
係数として、共振周波数（Hz）を求める式は下
式のようになり、結合係数K2.3と共振周波数の関
係は、前記送信側回路における関係と同様第４図
にに示すようになる。
次にリフトオフがl1，l0，l2（l1＞l0＞l2）のとき
の共振周波数をそれぞれ１，０，２とする
と、(1)式の関係より１＜０＜２となり送信
側における共振周波数と送信感度の関係は、一般
的に第５図に示すようになる。同様に受信側も含
めた共振周波数と送受信度の関係は第６図に示す
曲線ａのようになる。この第５図、第６図から送
受信感度は、リフトオフに大きく影響されること
がわかる。こここで前記図中における送受信感度
の高低を表わす単位のdB（デジベル）とは、
20logＳ／Ｓｏ（So：基準感度、Ｓ：比較感度）で定義 され、感度の高低の比較は通常dBの大きさによ
つて行なわれる。
の共振周波数をそれぞれ１，０，２とする
と、(1)式の関係より１＜０＜２となり送信
側における共振周波数と送信感度の関係は、一般
的に第５図に示すようになる。同様に受信側も含
めた共振周波数と送受信度の関係は第６図に示す
曲線ａのようになる。この第５図、第６図から送
受信感度は、リフトオフに大きく影響されること
がわかる。こここで前記図中における送受信感度
の高低を表わす単位のdB（デジベル）とは、
20logＳ／Ｓｏ（So：基準感度、Ｓ：比較感度）で定義 され、感度の高低の比較は通常dBの大きさによ
つて行なわれる。
以下に、リフトオフが変化するに伴つて変動す
る送受信感度を一定に保つように手段を講じた本
発明方法について具体的に述べる。今送受信感度
と共振周波数の相関関係が第６図で示される曲線
ａとする。そして、探傷中の最大リフトオフを
l1、最小リフトオフをl2とし、そのときの共振周
波数をそれぞれ１，２とする。ここで、探傷
中の基準感度を一定に保つためには、リフトオフ
の変化による感度低下分を補なう必要があり、そ
の方法は曲線ａに逆比例する曲線ｂすなわち共振
周波数が高くなつていくほど送受信感度が低くな
る特性をもつ曲線を加えてやればよい。そこで、
前記２曲線ａ，ｂを加えると基準感度は直線Ｃの
ようになり、リフトオフl1，l2間すなわち共振周
波数が１，２間では、どの地点においても一
定感度で探傷を行なうことが可能となる。
る送受信感度を一定に保つように手段を講じた本
発明方法について具体的に述べる。今送受信感度
と共振周波数の相関関係が第６図で示される曲線
ａとする。そして、探傷中の最大リフトオフを
l1、最小リフトオフをl2とし、そのときの共振周
波数をそれぞれ１，２とする。ここで、探傷
中の基準感度を一定に保つためには、リフトオフ
の変化による感度低下分を補なう必要があり、そ
の方法は曲線ａに逆比例する曲線ｂすなわち共振
周波数が高くなつていくほど送受信感度が低くな
る特性をもつ曲線を加えてやればよい。そこで、
前記２曲線ａ，ｂを加えると基準感度は直線Ｃの
ようになり、リフトオフl1，l2間すなわち共振周
波数が１，２間では、どの地点においても一
定感度で探傷を行なうことが可能となる。
前記曲線ｂを与える具体的方法の１例として
は、第７図に示すように受信探触子側の回路に周
波数フイルタ１４、第２増巾器１５を設けること
である。この方法について詳述すると、先ずあら
かじめ探傷中における最大リフトオフl1、最小リ
フトオフl2を定め、l1，l2の共振周波数１，
２を測定して求めておく。そして探傷を開始する
に先だち第６図に示す曲線ａにおいてリフトオフ
が最大値のl2のときすなわち周波数が２のとき
の送受信感度を初期設定基準感度として設定す
る。このときの設定基準感度をS2（dB）とす
る。探傷中にリフトオフは、l1，l2間を変化しリ
フトオフが大きくなるほど感度低下は大きくな
る。この感度低下に対し感度差をなくし一定基準
感度のS2（dB）に保つためには、曲線ａに逆比
例する特性曲線ｂを曲線ｂに加えることである。
は、第７図に示すように受信探触子側の回路に周
波数フイルタ１４、第２増巾器１５を設けること
である。この方法について詳述すると、先ずあら
かじめ探傷中における最大リフトオフl1、最小リ
フトオフl2を定め、l1，l2の共振周波数１，
２を測定して求めておく。そして探傷を開始する
に先だち第６図に示す曲線ａにおいてリフトオフ
が最大値のl2のときすなわち周波数が２のとき
の送受信感度を初期設定基準感度として設定す
る。このときの設定基準感度をS2（dB）とす
る。探傷中にリフトオフは、l1，l2間を変化しリ
フトオフが大きくなるほど感度低下は大きくな
る。この感度低下に対し感度差をなくし一定基準
感度のS2（dB）に保つためには、曲線ａに逆比
例する特性曲線ｂを曲線ｂに加えることである。
前記曲線ｂを与えるためには、送受信感度を各
周波数により増減させるべく周波数フイルタ１４
により第２増巾器１５からの増巾度が各々の共振
周波数によつて異なるようになつている。例え
ば、最大リフトオフがl2のときには、共振周波数
は１であるのでフイルタ１４で１が取り出さ
れ第２増巾器１５によりS3（dB）分だけが増巾
される。その結果初期設定基準感度のS2（dB）
に保つことが可能となる。このようにしてl1，l2
間の感度変化を周波数フイルタ１４及び増巾器１
５によつて感度を補正し一定にすることが可能と
なつた。
周波数により増減させるべく周波数フイルタ１４
により第２増巾器１５からの増巾度が各々の共振
周波数によつて異なるようになつている。例え
ば、最大リフトオフがl2のときには、共振周波数
は１であるのでフイルタ１４で１が取り出さ
れ第２増巾器１５によりS3（dB）分だけが増巾
される。その結果初期設定基準感度のS2（dB）
に保つことが可能となる。このようにしてl1，l2
間の感度変化を周波数フイルタ１４及び増巾器１
５によつて感度を補正し一定にすることが可能と
なつた。
次に、上述した本発明方法の実施例について説
明する。板厚200mmの炭素鋼板を被検材とし、こ
れを600〜1000℃に加熱した後、その表面から垂
直探傷を実施した。探触子は、送受信とも周波数
０＝1MHz（１×106Hz）の電磁探触子を使用し
た。この場合の最大リフトオフ1.5mm、最小リフ
トオフ0.5mmであり、その共振周波数は、それぞ
れ0.9MHz（0.9×106Hz）、1.1MHz（1.1×106Hz）
である。この最大、最小リフトオフ間における共
振周波数と送受信感度の関係は、第８図に示す曲
線Ａのようになつた。第８図によると最大リフト
オフと最小リフトオフでの送受信感度差は10dB
となる。この感度差は、最小リフトオフの送受信
感度を１とすると最大リフトオフの送受信感度は
0.33となる。
明する。板厚200mmの炭素鋼板を被検材とし、こ
れを600〜1000℃に加熱した後、その表面から垂
直探傷を実施した。探触子は、送受信とも周波数
０＝1MHz（１×106Hz）の電磁探触子を使用し
た。この場合の最大リフトオフ1.5mm、最小リフ
トオフ0.5mmであり、その共振周波数は、それぞ
れ0.9MHz（0.9×106Hz）、1.1MHz（1.1×106Hz）
である。この最大、最小リフトオフ間における共
振周波数と送受信感度の関係は、第８図に示す曲
線Ａのようになつた。第８図によると最大リフト
オフと最小リフトオフでの送受信感度差は10dB
となる。この感度差は、最小リフトオフの送受信
感度を１とすると最大リフトオフの送受信感度は
0.33となる。
上述の実施例は、0.5〜1.5mmのリフトオフに伴
なう感度差をなくすべく、第７図に示す受信側の
探触子回路に周波数フイルタ１４を付設した第２
増巾器１５を設け、初期設定基準感度が常に一定
に保持されるように、第８図に示す曲線Ｂに沿わ
せせて増巾した結果、前記の感度差は殆んどなく
なつた。
なう感度差をなくすべく、第７図に示す受信側の
探触子回路に周波数フイルタ１４を付設した第２
増巾器１５を設け、初期設定基準感度が常に一定
に保持されるように、第８図に示す曲線Ｂに沿わ
せせて増巾した結果、前記の感度差は殆んどなく
なつた。
以上述べた如く、本発明の実施により、探傷中
にリフトオフが変化しても、最初に設定した感度
を一定に保持したままで探傷ができるので、熱間
状態の搬送中に被検材を電磁超音波探傷する場合
の欠陥の評価を適正に行なうことが可能となつ
た。
にリフトオフが変化しても、最初に設定した感度
を一定に保持したままで探傷ができるので、熱間
状態の搬送中に被検材を電磁超音波探傷する場合
の欠陥の評価を適正に行なうことが可能となつ
た。
なお実施例においては送受信とも電磁超音波探
触子を使用したが、受信のみに使用する場合にお
いても本発明法による実施にてリフトオフによる
感度差をなくすることができる。
触子を使用したが、受信のみに使用する場合にお
いても本発明法による実施にてリフトオフによる
感度差をなくすることができる。
第１図は、電磁超音波探触子についての原理
図、第２図は、送信側の電磁超音波探触子回路を
示した概略図、第３図は受信側の電磁超音波探触
子回路を示した概略図、第４図は結合係数と共振
周波数の関係を示す図、第５図は送信側の各リフ
トオフ間隔における送信感度と共振周波数との関
係を示した図、第６図は各リフトオフ間隔におけ
る送受信感度と共振周波数との関係を示した図、
第７図は本発明法の具体的方法を示した回路図、
第８図は本発明法による実施例の送受信感度と共
振周波数の関係を示した図である。 １…磁石、３…コイル、４…被検材、５…振動
力、６…超音波、７…コンデンサ、８…送信コイ
ル、１１…受信コイル、１２…コンデンサ、１３
…初段増巾器、１４…周波数フイルタ、１５…第
２増巾器、１６…ブラウン管、１７…掃引回路、
１８…トリガ。
図、第２図は、送信側の電磁超音波探触子回路を
示した概略図、第３図は受信側の電磁超音波探触
子回路を示した概略図、第４図は結合係数と共振
周波数の関係を示す図、第５図は送信側の各リフ
トオフ間隔における送信感度と共振周波数との関
係を示した図、第６図は各リフトオフ間隔におけ
る送受信感度と共振周波数との関係を示した図、
第７図は本発明法の具体的方法を示した回路図、
第８図は本発明法による実施例の送受信感度と共
振周波数の関係を示した図である。 １…磁石、３…コイル、４…被検材、５…振動
力、６…超音波、７…コンデンサ、８…送信コイ
ル、１１…受信コイル、１２…コンデンサ、１３
…初段増巾器、１４…周波数フイルタ、１５…第
２増巾器、１６…ブラウン管、１７…掃引回路、
１８…トリガ。
Claims (1)
- １ 被検体が熱間状態の金属材料であり、送受信
用又は受信用に電磁超音波探触子が使用され、か
つ前記被検材と前記電磁超音波探触子とが相対移
動状態にあつて両者の間のリフトオフが変化する
電磁超音波探傷において、前記リフトオフが最大
値と最小値にあるときの共振周波数を測定して該
共振周波数と前記リフトオフ値とを相関関係を求
め、該相関関係と逆比例特性の周波数フイルタが
付設された第２増巾器を前記電磁超音波探触子が
使用されている受信回路側に設け、前記リフトオ
フの最大値と最小値との間の変化に伴なう前記電
磁超音波探触子の感度の変動分量を補正すること
を特徴とする電磁超音波探触子の感度補正方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3755379A JPS55129749A (en) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Sensitivity correction method for electromagnetic ultrasonic wave probe |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3755379A JPS55129749A (en) | 1979-03-28 | 1979-03-28 | Sensitivity correction method for electromagnetic ultrasonic wave probe |
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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