JPS6250780B2 - - Google Patents

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JPS6250780B2
JPS6250780B2 JP54107192A JP10719279A JPS6250780B2 JP S6250780 B2 JPS6250780 B2 JP S6250780B2 JP 54107192 A JP54107192 A JP 54107192A JP 10719279 A JP10719279 A JP 10719279A JP S6250780 B2 JPS6250780 B2 JP S6250780B2
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JP
Japan
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air gap
levitation
transmitting
test material
electromagnet
Prior art date
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Expired
Application number
JP54107192A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5631639A (en
Inventor
Takashi Kadowaki
Yukito Sasaki
Koji Kawamura
Shuichi Sato
Akira Matsunami
Susumu Ito
Minoru Fujimoto
Jun Kubota
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Nippon Steel Corp filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5631639A publication Critical patent/JPS5631639A/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は鋼板などの導電性被検材中に電磁的な
方法で超音波を発生させ、被検材中の到来超音波
を電磁的な方法で検出することにより被検材中の
傷を検出する超音波探傷装置に関する。 一般に、鋼板などの導電性被検材中の傷を検出
するのに超音波探傷装置が用いられている。 従来、かかる超音波探傷を行うために超音波を
送受信するには圧電振動子などの変換器と被検材
表面を水などの媒体を介して有効に接触せしめ、
被検材中に変換器よりの超音波を入射し、その反
射波を同様な方法で受信するようにしている。 しかし、この方法は常に変換器と被検材表面と
を有効に接触させる為の媒体を必要とする。この
ため、被検材の形状によつては有効な接触が困難
となり、また、被検材が高温であると媒体の耐温
の問題や媒体によつて被検材が急冷されることに
よる材料表面素成変化など実用上多くの問題点を
有している。 このため、被検材の形状や温度などに影響され
ることなく非接触にて超音波の送受信を行い探傷
することが強く要求されている。 かかる要求を満足するため非接触にて探傷を行
うようにした特公昭44−24867号が提案されてい
る。即ち特公昭44−24867号、この特公昭44−
24867号は直流磁化されている被検材に送信コイ
ルで変化磁界を与えて渦電流を発生せしめる。す
ると、渦電流と変化磁界の相互作用および直流磁
界との相互作用により被検材中に変化歪が発生す
る。この変化歪が超音波として被検材中を伝播す
る。そして、被検材中の欠陥および底面よりの超
音波反射波による変化歪と直流磁界との相互作用
により渦電流を発生せしめ、この渦電流による変
化磁界を受信コイルで検出するものである。 このようにして探傷を行う電磁超音波探傷装置
として従来第1図、第2図に示す如き装置が考え
られている。第1図は平面図であり、第2図はそ
のA−A′断面図である。 第1図、第2図において、被検材1は図示しな
いテーブルローラー上に載置され第1図の矢印B
の方向に搬送される。被検材1の上に直流コイル
2と鉄心3により構成される直流電磁石は鉄心3
に取付られたローラー4、ローラー軸5及びベア
リングケース6を介して被検材1の上に配置さ
れ、直流電磁石鉄心3の中央脚端には複数の超音
波送受信コイル7が被検材1の上に数ミリの空隙
を介して取付られている。 この構成において、直流コイル2を図示しない
直流電源で励磁し被検材1に直流磁界を与える。
次に超音波送受信コイル7にパルス発生器8でパ
ルス電流を印加すると前述した理由により被検材
1に非接触で超音波が送信される。そして、被検
材1の欠陥及び底面よりの超音波反射波も同様に
非接触で送受信コイル7を経由して受信回路9で
受信される。 第2図に実線で示す如く被検材1の表面が平坦
で空隙が一定の場合には材料欠陥の大きさと欠陥
信号とが第3図に実線l1に実線l1で示す如く比例
するようになる。しかしながら、第2図で点線で
示すように被検材1に表面凹凸、反り、曲り等が
ある場合には被検材1と送受信コイル7及び直流
電磁石鉄心3の中央脚との間の空隙は変動する。 この空隙が例えば1mm増大すると、まず送信時
において、送受信コイル7により発生されたパル
ス状変化磁束と被検材1との磁束鎖交数が減少
し、被検材1の渦電流が減少する。次に、直流電
磁石と被検材間の空隙が増大する為、直流磁界の
磁束密度も数千ガウス低下する。超音波の発生は
渦電流と直流磁界との相互作用であるので、発生
超音波は空隙変動のない場合よりも約十デシベル
(約10dB)低下する。また、受信時に於いても同
上理由により約10dB低下する。したがつて、空
隙が1mm変動すると受信信号は約20dB変動する
ことになる。この関係を第3図に空隙1mm増加時
を点線l2で示し、減少時を二点鎖線l3で示す。 第3図は空隙変動が生じると欠陥信号は点線l1
から二点鎖線l3間で変動し材料欠陥と欠陥信号と
の対応付けが不可能となるのみならず、最悪の場
合には欠陥信号が雑音の中にうもれてしまい欠陥
の検出も出来なくなることを示している。 本発明は上記点に対処して成されたもので、そ
の目的とするところは精度良く探傷可能な電磁超
音波探傷装置を提供することにある。 本発明の特徴とするところは送受信コイルが取
付けられている直流電磁石鉄心磁極の被検材対向
面と被検材との間の空隙を測定し、この空隙が一
定となるように直流電磁石鉄心の磁極を移動させ
るようにしたことにある。 第4図に本発明の一実施例を示す。第4図は超
音波を反射法にて受信する場合である。 なお、第4図において、パルス発生器と受信回
路は省略してある。 第4図において、第1及び第2図と同一符号を
付したものは同一でありその説明を省略する。 被検材1に直流磁界を与える直流電磁石は直流
コイル2と直流電磁石鉄心10及び鉄心10の中
央脚内に設けられた穴11の中を上下動可能に取
付られた磁極12より構成される。尚、鉄心11
の中央脚穴12にはベアリング等により磁極12
の上下動を滑らかにするようになつている。磁極
12の下端には送受信コイル7と被検材1の間の
空隙を測定する第1空隙測定器13が取付られて
いる。また、磁極12の上端にはコイル14と鉄
心15より構成される磁極12を浮上させる浮上
用電磁石と、この浮上用電磁石鉄心15に取付け
られ、浮上用架台16と浮上用電磁石間の空隙を
測定する第2空隙測定器17が取付られている。
磁極12の上下動の駆動制御回路は基準空隙設定
器18、該空隙設定器出力信号と前記空隙測定器
13及び17の出力信号と各々差動する第1及び
第2差動増幅器19及び20、差動増幅器出力信
号により動作する自動パルス移相器21より構成
される。一方、磁極12の上下動の駆動回路は配
線用しや断器22、変圧器23、自動パルス移相
器21により浮上用電磁石の励磁電流を制御する
サイリスタ24より構成される。 かかる構成において、まず、被検材1の表面が
第4図の実線で示す如く平坦であると、第1及び
第2差動増幅器19,20の出力は基準空隙設定
器18の出力をGS、第1及び第2空隙測定器出
力を各々G1,G2第1及び第2差動増幅器増幅
度をK1,K2とすると次式のようになる。 第1差動増幅器19の出力は −K1(GS−G1) 第2差動増幅器出力は −K2{−K1(GS−G1)+G2} =K1K2(GS−G1)−K2G2 第2差動増幅器出力に比例した励磁電流で浮上
用電磁石は励磁され、浮上用架台16を吸引す
る。浮上用電磁石吸引力と磁極12及び浮上用電
磁石の自重とが平衝し、浮上用電磁石と浮上用架
台16との空隙G2及び磁極12に取付られた送
受信コイル7と被検材1との空隙G1を一定、即
ち、基準空隙に保持する。 次に、被検材1の表面が第4図の点線で示す如
く下方に湾曲すると、第1及び第2空隙測定器出
力は被検材湾曲量をΔGとするとG1+ΔG,G
2となり、第一差動増幅器出力は −K1(GS−G1−ΔG) 又、第2差動増幅器出力は −K2{−K1(GS−G1−ΔG)+G2} =K1K2(GS−G1) −K2G2−K1K2ΔG となり、浮上用電磁石励磁電流は被検材表面が平
坦である場合に比較してK1K2〓Gだけ減少す
る。浮上用電磁石電流が減少する為、浮上用電磁
石は下方に移動し、又、前記磁極12は直流電磁
石鉄心10の穴11内を移動すると、送受信コイ
ル7も下方に移動すると共に、下方に移動した磁
極には浮上用電磁石鉄心15と浮上用架台16等
の磁束循環通路を流れる電磁力により保持され、
送受信コイル7と被検材1との間の空隙は、均一
に保持されるので、材料欠陥と欠陥信号との関係
は、第3図の実線l1で示す如く対応することにな
る。 また、磁極12を昇降される浮上用電磁石鉄心
15および浮上用架台16等の間を循環する磁束
循環通路は、直流コイル12等の磁束循環通路に
対して悪影響を与えない位置に配置することによ
り、直流コイル12に常に一定の直流電流を供給
でき、直流コイル12と送受信コイル7との相互
作用により生ずる被検材1から超音波は、一定の
強さの値つまり一定の感度が得られるので、超音
波を検出しやすい利点を有する。 さらに、被検材が上述と逆に上方に湾曲した場
合も同様に空隙は均一に保持される。 このように、磁極12の被検材1の対向面、送
受信コイル7と被検材1の空隙が一定となるの
で、材料欠陥と欠陥信号の関係は第3図の実線l1
で示す如く対応することになる。 次に第5図は本発明を透過法による探傷に適用
した場合の実施例である。 第5図において、第4図は同一符号のものは同
一のものを示し、10は送信用電磁石鉄心、1
0′は受信用電磁鉄心、25は磁極、26は浮上
用コイル、27は鉄心、28は浮上用架台、29
は空隙測定器、30は送信コイル、31は受信コ
イルである。 この構成においても被検材1と送信コイル30
および受信コイル31の空隙を一定にできるので
精度良い探傷が可能である。 以上述べた如く、本発明によれば被検材と送受
信コイルおよび直流電磁石鉄心との空隙を被検材
の表面凹凸等の変化があつても均一に保持できる
ので、材料欠陥と欠陥信号との関係を1対1の対
応でき精度良い材料の欠陥検査を行える。 なお、上述の説明は空隙均一保持制御の一方法
について述べたものであり、その他の制御方式例
えば油圧、空圧、電動機駆動等を使用しても同様
に行えるのは勿論である。 また、上述の実施例では直流電磁石はローラー
により被検材上に設置されたが、必ずしもその必
要はなく、浮上用架台から鎖等により懸吊されて
いてもよい。 さらに、実施例における送受信コイルは送信及
び受信の両機能を持たせたが、二個のコイルを同
心状に配置し、各々のコイルに送信、受信の別々
の機能を持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来装置の一例を示す構成
図、第3図は欠陥信号の欠陥の大きさの関係を示
す構成図、第4図は本発明の一実施例を示す構成
図、第5図は本発明の他の実施例を示す構成図で
ある。 1……被検材、2……直流コイル、4……ロー
ラー、5……ローラー軸、6……ベアリングケー
ス、7……送受信コイル、10……直流電磁石鉄
心、11……穴、12……磁極、13……第1空
隙測定器、14……コイル、15……鉄心、16
……浮上用架台、17……第2空隙測定器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 導電性被検材と空隙をもつて配置される直流
    電磁石と、直流電磁石の鉄心に対し移動自在に取
    付けられた磁極と、被検材と対応する磁極端に取
    付けられた超音波送受信コイルおよび被検材と送
    受信コイルとの間の空隙距離を検出する第1空隙
    検出器と、第1空隙検出器と反対側磁極端に取付
    けた磁極を移動させる励磁コイル付き浮上用電磁
    石鉄心と、浮上用電磁石鉄心との間に上記空隙を
    介して配置された浮上用架台とから成る磁気浮上
    機構と、浮上用磁石鉄心に設けられ、かつ上部空
    隙を測定する第2空隙検出器とを備え、前記空隙
    検出器の検出信号により前記磁気浮上機構を作動
    させ、前記送受信コイルと被検材間の空隙を一定
    に保持するようにしたことを特徴とする電磁超音
    波探傷装置。
JP10719279A 1979-08-24 1979-08-24 Electromagnetic ultrasonic wave flaw detector Granted JPS5631639A (en)

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JP10719279A JPS5631639A (en) 1979-08-24 1979-08-24 Electromagnetic ultrasonic wave flaw detector

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JPS57211062A (en) * 1981-06-22 1982-12-24 Hitachi Ltd Electromagnetic ultrasonic flaw detecting probe
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