JPS62239050A - 渦流探傷装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は渦流法にＪ：り金属表面の疵の有無を検知す
る渦流探傷装置に関づる。

（従来の技術とその問題点） 第５図は、金属表面の疵の有無の検知に利用される渦流
法の原理を模式図で示したものである。

同図において、交流電流を流した］イル１を金属表面２
に近付けると金属表面２に渦電流３が流れ、このとき金
属表面２に疵４が存在して渦電流３が乱れたり、コイル
１と金属表面２間の距離（以下リフトオフという）が変
化して渦電流３が変化するど、この湿電流３に誘起され
る誘導磁場によって］イル１のインピーダンスも変化す
る。渦流探傷装置は、このコイル１のインピーダンス変
化を測定することによって金属表面２の疵の有無を検知
するものである。」１配コイル１のインピーダンス変化
には、抵抗成分とりアクタンス成分が含まれるから、渦
流探傷装置による探傷の場合、インピーダンス平面の実
軸および虚軸を探傷装置の画面の横軸および縦軸に対応
させることによって、表示画面上にコイルのインピーダ
ンス変化が表示される。

また、金属表面に近接配置するコイルとしては、一般に
プローブ型コイルが使用され、このコイルの方式として
配置条ｆ１を異ならｔ！！ご検知コイルと標準コイルの
組合せからなる標準比較形（絶対値形）の方式と、自己
比較形（差動プローブ）の方式とがある。」−記差動プ
ローブの方式は、第６図に示すように２つの゛検知コイ
ル５ａ、５ｂを同じ条件下に並設し、それぞれの出ツノ
の差分から被検体表面６の疵の検知を行うものである。

この差動プローブを用いて探傷する場合、実際の検知作
業に入る前に、一方の検知コイル５ａが被検体表面６に
近づき、他方の検知コイル５ｂが被検体表面６から遠ざ
かると、渦流探傷装置の出力である表示画面上の輝光が
横軸方向へ移動するように予め調整する。すなわち上記
調整は、リフトオフ変化による輝点の移動方向と疵によ
る輝点の移動方向が異なるという特性を利用して、予め
リフトオフ変化による輝点の移動方向を表示画面の横軸
に揃え、検知目的である疵に相当する輝点の移動を縦軸
方向への変化として表示しようとするものである。上記
調整の行われたあとの表示画面での輝点の動きを第７図
に示す。同図において、一方の検知コイル５ａが被検体
表面６に近づくと輝点はＱからＱ＋へ動き、他方の検知
コイル５ｂが被検体表面６に近づくと輝点はＱからＱ”
へ移動Ｊる。

また被検体の移動に伴（７い被検体表面６の疵が一方の
検知コイル５ａの下を通ると輝点はＱからＤへど移動し
、他方の検知コイル５ｂの下を疵が通ると輝点はＱから
Ｄ′へと移動する。

ところで金属表面の疵を上記差動ブロー１を用いて幌流
探傷する場合、疵に相当する検知コイル５ａ、５ｂのイ
ンピーダンス変化が微小であるため、２つの検知コイル
５ａ、　５ｂの平時の出力が正しく一致していないと、
上記インピーダンス変化を正確に検知できない。しかし
ながら上記差動プローブの２つの検知コイル５ａ、５ｂ
の間では、その分布容量、直流抵抗、リアクタンスなど
について実際−［どうしても若干の差巽はまぬかれず、
したがって両者のインピーダンスを完全に一致させるこ
とは困難である。そこで、前記した表示画面での出力と
軸方向の関係の調整のはかに、２つの検知コイル５ａ、
５ｂの平時の出力の位相および振幅が一致するように調
整することが従来より行われている。そのための調整方
式として例えば、第８図に示１ように両検知コイルを組
込んだブリッジ回路においてＲ１またはＲ２および、Ｒ
ｅ１またはＲｅ２を変化させて調整する方式や、第９図
に示すように位相調整器９ａ、９ｂおよび振幅調整器１
０ａ、１０ｂを用いて調整する方式などがある。前者は
例えば雑誌「インターフェース」１９８１年４月号、Ｉ
）１７０〜１７６に開示されており、後者は特開昭５９
−１０８４６号公報に開示されている。

ところが、上記した２つの検知コイル５ａ、５ｂの間に
は、インピーダンスに差があるだけでなく、リフトオフ
変化に対するインピーダンスの変化特性も異なる。その
ことを第９図に示した方式による調整の手順に合わせて
、第１０図で説明する。同図の横軸は交流電源の出力と
同相の成分を、また縦軸は、交流電源の出力に位相が９
０°おくれだ成分を示す。

同図において、 Ａ：検知コイル５ａの出力 Ｂ：検知コイル５ｂの出力 ａ：リフトオフ変化によるＡの変化方向ｂ：リフトオフ
変化によるＢの変化方向ｒ：検知］イル５ａの出力Ａの
振幅 ｒ′　：検知コイル５ｂの出力Ｂの振幅θ：交流電源の
出力と検知コイル５ａの出力との位相差 θ′　：交流電源の出力と検知コイル５ｂの出力どの位
相差 ｅ：位相調整器による５ａの出力への変化方向ｆ：位相
調整器による５ｂの出力Ｂの変化方向ｑ：振幅調整器に
よる５ａの出力の変化方向ｈ：振幅調整器による５ｂの
出力の変化方向ａ″：調整後のリフトオフ変化にょる５
ａの出力の変化方向 ｂ″：調整後のリフトオフ変化にょる５ｂの出力の変化
方向 Ｃ：リフトオフ変化による差動出力（リフトオフノイズ
） 交流電源の出力を Ｖ＝　Ｉ　Ｖ　ｌ　ｃｏｓ（１）ｔ ０）：交流電源の角周ｉ数 ＩＶＩ　：交流電源の振幅 とすると、コイル５ａの出力Ａ１コイル５ｂの出力Ｂは
それぞれ ｒｃＯｓ　（ωを十〇） ｒ’ｃｏｓ（ωｔ＋θ′） となる。

また位相調整器による変化方向は原点のまわりの回転方
向と、振幅調整器による変化方向は、原点からの放射方
向となる。リフトオフ変化に対するそれぞれのコイルの
出力の変化方向（表示画面上では横軸方向に揃えられて
る）は、調整後も、矢符号ａ”、ｂ”で示すように若干
界なる。そのため、差動プローブの差動出力には、リフ
トオフ変化に対して第１０図に矢符号Ｃで示すような出
力（リフトオフノイズ）が生じることになり、このリフ
トオフノイズは、渦流探傷装置の表示画面上では縦軸方
向に生じて疵による信号と見分けがつかなくなる。この
ことは、第８図に示したブリッジ回路による調整方式の
場合でも同様である。

（発明の目的） この発明は、−に記問題を解決するためになされたもの
で、差動プローブの２つの検知コイルの出力の位相、振
幅だｌ−１でなく、リフトオフ変化に対する出力変化方
向をも一致させることができ、リフトオフノイズを含ま
ない出力を得ることのできる渦流探傷装置を提供（るこ
とを目的とする。

（目的を達成するための手段） 上記目的を達成するため、この発明の渦流探傷装置は、
差動プローブの２つのコイルのインピーダンスを出力と
して得て、これら出力の差分から被検体表面の疵を検出
するものであって、上記２つのコイルの出力の位相を一
致させる位相調整手段および上記２つのコイルの出力の
振幅を一致させる振幅調整手段の他に、上記２つのコイ
ルのリフトオフ変化に対応する出力変化方向を一致させ
る出力変化方向調整手段を備え、平時におＧＪる２つの
コイルの出力を一致させると共に、リフトオフ変化に起
因するノイズが差動出力に生じないようにして、疵検用
精度を向上させるようにしたことを特徴とするものであ
る。

（実施例） 第１図は、この発明の一実施例である渦流探傷装置の差
動プローブから差動出力を得るまでの部分の回路構成を
ブロック図で示したものである。

同図において、差動プローブの２つの検知コイル１２ａ
、１２ｂには可変抵抗１３ａ、１３ｂがそれぞれ並列に
接続されており、これら可変抵抗１３ａ、１３ｂの抵抗
値を適当に調節することによりリフトオフ変化による検
知コイル１２ａ、１２ｂの出力変化方向を回転させて、
両者を一致させることができるようにしである。各検知
コイル１２ａ、１２ｂの次段には、それぞれプリアンプ
１４ａ、１４ｂを介して位相調整器１５ａ、１５ｂが接
続されており、プリアンプ１４ａ、１４ｂで増幅された
各検知コイル１２ａ、１２ｂの出力の位相は、これら位
相調整器１５ａ、１５ｂの調整により互いに一致させる
ことができる。また、各位相調整器１５ａ、１５ｂの次
段には、それぞれ振幅調整器１６ａ、１６ｂが接続され
ており、各検知コイル１２ａ、１２ｂの出力の振幅は、
これら振幅調整器１６ａ、１６ｂの調整によりｎいに一
致させることができる。そして、各振幅調整器１６ａ、
１６ｂより得られる出力、すイにねちりフトオフ変化に
対する出力変化方向や、位相および振幅が互いに一致し
た各検知コイル１２ａ、１２ｂの出力を、差動アンプ１
７の肉入力に導き、差動アンプ１７からこれら２つの入
力信号の差分が得られるように構成しである。差動アン
プの差分出力は、図示しない渦流探傷装置本体の信号処
理部に送られる。

上３Ｃ装置にお（）る各検知コイル１２ａ、１２ｂの出
力の調整を、第２図に示す。

第２図において、Ａ、Ｒを調整前の各検知コイル１２ａ
、１２ｂの出力とすると、このときり７１〜オフ変化に
対する各出力の変化方向には矢符号ａ、ｂで示すように
若干の差異が見られる。例えば検知コイル１２ｂ側の可
変抵抗１３ｂを可変調整して出力Ｂのリフトオフ変化に
対する変化方向を矢符号ｂ′で示すよう出力Ａの出力変
化方向ａに揃える。この調整により同時に出力ＢはＢ′
に変化する。次に位相調整器１５ａ、１５ｂにＪ：り出
力Δと出力Ｂ′の位相を調整して一致さゼる。

これにより出力Ａ、Ｂ’　は、第２図中において矢符号
ｅ、ｆに示寸ように変化する。更に振幅調整器１６ａ、
１６ｂにより出力へと出力Ｂ′の振幅を調整して一致さ
せる。これにより出力△　１３　／は第２図中において
矢符号０．ｈに示すにうに変化する。

上記の調整作業を何回か繰返すことによって、２つの検
知コイル１２ａ、１２ｂの出力は、位相、振幅だけでな
く、リフ１〜オフ変化に対する出力変化方向についても
一致するように調整されるものである。なお、上記の例
では、可変抵抗１３ｂの方を調整したが、他方の可変抵
抗１３ａ＋：調整しても、両方を調整してもよい。

この装置を用いて連鋳スラブの熱間探傷を行った場合の
検知出力の波形（表示画面の縦軸方向への出力分を示す
）を、従来の装置による出力波形と比較した実験データ
を第３図に示す。

同図（ａ）に示づ゛従来の装置による出力波形では、リ
フトオフ変化によるノイズを含みＳ／Ｎが悪いのに対し
、同図（ｂ）に示すこの装置による出力波形では、リフ
１〜Ａフ変化によるノイズを含ますＳ／Ｎが向上してい
ることがこの比較ににって明らかである。すなわち、こ
の比較実験では、深さ２Ｍ、長さ２０＃の疵に対する検
知出力のＳ／Ｎは、従来の装置による場合に０．６であ
ったものが、この装置による場合には、３．５に向上し
た。

なお、リフトオフ変化に対する出力変化方向を調整する
ための抵抗としては、第４図に示づように一方の検知コ
イル１２ａに対して固定抵抗１３Ｃを接続し、他方の検
知コイル１２ｂに苅してのみ上記固定抵抗１３Ｇの抵抗
値のｌ１ｉｆ　Ｉｕの値に調整可能な可変抵抗１３ｂを
接続した構成どしてもよい。また、コイルのり７１−オ
フ変化に対応する出力変化の方向を適当に調整できる手
段であれば、上記実施例のように抵抗の並列接続に限ら
ずどの様なものであっても適用可能であり、この場合に
も上記実施例と同様の効果を奏づる。

（発明の効果） 以上のように、この発明の渦流探傷装置によれば、差動
プローブの２つの検知コイルの出力の位相、振幅だ（す
でなく、リフトオフ変化に対する出力変化方向をも一致
させることができ、リフトオフ変化に起因するノイズを
検知出力から完全に除去できるので、Ｓ／Ｎが向上し微
小な疵も容易に検出可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である渦流探傷装置の回路
構成を示すブロック図、第２図はその装置の出力調整手
順を示す説明図、第３図は実施例の装置による出力波形
図、第４図はこの発明の渦流探傷装置の変形例を示すブ
ロック図、第５図は渦流探傷法の原理を示す説明図、第
６図は差動プローブによる渦流探傷法を示す説明図、第
７図は差動プローブによる禍流探傷法にお【）る検知コ
イルの変位と装置の表示画面上での出力の変化との関係
を示す説明図、第８図は差動プローブの２つの検知コイ
ルの出力を平衡させるためのブリッジ回路の構成図、第
９図は差動プローブの２つの検知コイルの出力の位相お
よび振幅を調整する機構を備えた従来の装置の回路構成
を示すブロック図、第１０図は従来の装置の出力調整手
順を平面上に示す説明図である。 １２ａ、１２ｂ−・・検知コイル １３ａ、１３ｂ・・・可変抵抗 １３ｃ・・・固定抵抗 １５ａ、１５ｂ・・・位相調整器 １６ａ、１６ｂ・・・振幅調整器 １７・・・差動アンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）差動プローブの２つのコイルのインピーダンスを
   出力として得て、これら出力の差分から被検体表面の疵
   を検出する渦流探傷装置であつて、上記２つのコイルの
   出力の位相を一致させる位相調整手段と、上記２つのコ
   イルの出力の振幅を一致させる振幅調整手段と、上記２
   つのコイルのリフトオフ変化に対応する出力変化の方向
   を一致させる出力変化方向調整手段とを備えた渦流探傷
   装置。