JPS6259261B2 - - Google Patents
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- JPS6259261B2 JPS6259261B2 JP53004341A JP434178A JPS6259261B2 JP S6259261 B2 JPS6259261 B2 JP S6259261B2 JP 53004341 A JP53004341 A JP 53004341A JP 434178 A JP434178 A JP 434178A JP S6259261 B2 JPS6259261 B2 JP S6259261B2
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- magnetic field
- ultrasonic
- coil
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 22
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 16
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 6
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- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 3
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- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、電気ならびに磁気の相互作用により
発生する電磁超音波を応用した導電性材料の内部
欠陥、厚み測定などのために用いられる装置に関
するものである。
発生する電磁超音波を応用した導電性材料の内部
欠陥、厚み測定などのために用いられる装置に関
するものである。
従来、水晶・チタン酸バリウムなどの超音波振
動子を利用した超音波計測装置は、測定材料の表
面が平滑であることを要し、かつ超音波を入射さ
せるために水・油などを要するのでさびなどを生
じて表面状態が悪くなつたり、高温の場合には使
用不能であり、著しくその利用が制限されてい
た。
動子を利用した超音波計測装置は、測定材料の表
面が平滑であることを要し、かつ超音波を入射さ
せるために水・油などを要するのでさびなどを生
じて表面状態が悪くなつたり、高温の場合には使
用不能であり、著しくその利用が制限されてい
た。
従来、超音波発生用コイルと検出用コイルとは
その構造上近接して設置する必要があり、また超
音波発生用コイルに大高周波パルス電流を流すた
め、両コイルの電磁誘導により検出コイルに大き
なノズルを生じ、大高周波パルス電流発生初期に
は検出コイルに大きなノイズ電流が生じていわゆ
る大きなデツドゾーンが生じ、その使用が制限さ
れていた。
その構造上近接して設置する必要があり、また超
音波発生用コイルに大高周波パルス電流を流すた
め、両コイルの電磁誘導により検出コイルに大き
なノズルを生じ、大高周波パルス電流発生初期に
は検出コイルに大きなノイズ電流が生じていわゆ
る大きなデツドゾーンが生じ、その使用が制限さ
れていた。
本発明の目的は、超音波発生用コイルに高周波
パルス電流を流し、該超音波発生用コイルに対面
する導電性材料の表面近傍に渦電流を誘起せし
め、該渦電流と磁界との相互作用によつて前記導
電性材料に超音波を発生させ、該超音波の導電性
材料の他面または内部欠陥からの反射波と磁界発
生装置による磁界との相互作用によつて導電性材
料に渦電流を発生させ、該渦電流を検出用コイル
によつて検出する電磁超音波発生検出装置におい
て、超音波発生用磁界として、磁界発生装置（外
部磁界）を設けることなしに、上記超音波発生用
コイルに流される高周波パルス電流によつて生じ
る高周波パルス磁界を用いるとともに、超音波発
生用コイルに流された電流の周波数近傍の信号の
透過を阻止するためのフイルターを、渦電流検出
回路中に設けたことを特徴とする電磁超音波発生
検出装置を提供することにより、超音波発生検出
装置のデツドゾーンの減ならびにＳ／Ｎ比の増大
を計ることを目的とするものである。
パルス電流を流し、該超音波発生用コイルに対面
する導電性材料の表面近傍に渦電流を誘起せし
め、該渦電流と磁界との相互作用によつて前記導
電性材料に超音波を発生させ、該超音波の導電性
材料の他面または内部欠陥からの反射波と磁界発
生装置による磁界との相互作用によつて導電性材
料に渦電流を発生させ、該渦電流を検出用コイル
によつて検出する電磁超音波発生検出装置におい
て、超音波発生用磁界として、磁界発生装置（外
部磁界）を設けることなしに、上記超音波発生用
コイルに流される高周波パルス電流によつて生じ
る高周波パルス磁界を用いるとともに、超音波発
生用コイルに流された電流の周波数近傍の信号の
透過を阻止するためのフイルターを、渦電流検出
回路中に設けたことを特徴とする電磁超音波発生
検出装置を提供することにより、超音波発生検出
装置のデツドゾーンの減ならびにＳ／Ｎ比の増大
を計ることを目的とするものである。
本発明は、発生した超音波の周波数が高周波パ
ルス電流の周波数の２倍になることに着目し、検
出回路中に高周波パルス電流と同じ周波数の信号
電流の通過を阻止するフイルターを設けることに
より、デツドゾーンを大巾に減少させ、Ｓ／Ｎ比
を向上させたものである。
ルス電流の周波数の２倍になることに着目し、検
出回路中に高周波パルス電流と同じ周波数の信号
電流の通過を阻止するフイルターを設けることに
より、デツドゾーンを大巾に減少させ、Ｓ／Ｎ比
を向上させたものである。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に基づ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
図は、本発明による電磁超音波発生検出装置の
概略図である。導電性材料１の近傍に回転対称軸
２を有する強磁性体マグネツト３が設けられ、さ
らに該強磁性体マグネツト３の周辺磁極４の外側
に超音波発生用コイル５が、そして周辺磁極４と
中心磁極６の間に検出用コイル７がそれぞれ取り
付けられている。電源８により磁界用コイル９に
電圧を印加すると、導電性材料１内に水平方向か
つ放射状の矢印で示されるような磁界１０が生ず
る。
概略図である。導電性材料１の近傍に回転対称軸
２を有する強磁性体マグネツト３が設けられ、さ
らに該強磁性体マグネツト３の周辺磁極４の外側
に超音波発生用コイル５が、そして周辺磁極４と
中心磁極６の間に検出用コイル７がそれぞれ取り
付けられている。電源８により磁界用コイル９に
電圧を印加すると、導電性材料１内に水平方向か
つ放射状の矢印で示されるような磁界１０が生ず
る。
一方、超音波発生用コイル５に高周波パルス電
源１１によりパルス状電流を流すと、導電性材料
１内に誘導により表面と平行に円形状のパルス渦
電流１２が生ずると共に点線矢印で示されるよう
なパルス磁界１３が発生し、このパルス渦電流１
２とパルス磁界１３の相互作用すなわちフレミン
グの左手の法則により矢印で示されるような垂直
方向の振動力１４が発生する。
源１１によりパルス状電流を流すと、導電性材料
１内に誘導により表面と平行に円形状のパルス渦
電流１２が生ずると共に点線矢印で示されるよう
なパルス磁界１３が発生し、このパルス渦電流１
２とパルス磁界１３の相互作用すなわちフレミン
グの左手の法則により矢印で示されるような垂直
方向の振動力１４が発生する。
超音波発生用コイル５に流すパルス状電流の中
心周波数をf0とすると、該パルス状電流が持続し
ている短時間内では、該パルス状電流は、I0を振
巾とすると近似的に、 Ｉ＝I0cos（２πf0t＋１） とあらわされる。また、パルス渦電流１２は ＩE＝ＫEI0cos（２πf0t＋２） とあらわされ、パルス磁界１３は Ｂ＝ＫBI0cos（２πf0t＋３） とあらわされる。ここで、ＫE、ＫBは係数、
１、２、３はそれぞれ位相をあらわしてい
る。振動力１４はローレンツの方程式より、 Ｆ＝ＩE×Ｂ ＝ＫEＫBＩ２ ０cos（２πf0t ＋２）cos（２πf0t＋３） ＝１／２ＫEＫBＩ２ ０｛cos（２π（2f0）ｔ ＋２＋３）＋cos（２＋３）｝ であらわされる。これより振動力１４の大きさ
は、超音波発生用コイル５に流されるパルス状電
流の２乗に比例し、その周波数は２倍になること
がわかる。この振動力１４は、以后、電磁超音波
として矢印１５の方向に伝搬していく。
心周波数をf0とすると、該パルス状電流が持続し
ている短時間内では、該パルス状電流は、I0を振
巾とすると近似的に、 Ｉ＝I0cos（２πf0t＋１） とあらわされる。また、パルス渦電流１２は ＩE＝ＫEI0cos（２πf0t＋２） とあらわされ、パルス磁界１３は Ｂ＝ＫBI0cos（２πf0t＋３） とあらわされる。ここで、ＫE、ＫBは係数、
１、２、３はそれぞれ位相をあらわしてい
る。振動力１４はローレンツの方程式より、 Ｆ＝ＩE×Ｂ ＝ＫEＫBＩ２ ０cos（２πf0t ＋２）cos（２πf0t＋３） ＝１／２ＫEＫBＩ２ ０｛cos（２π（2f0）ｔ ＋２＋３）＋cos（２＋３）｝ であらわされる。これより振動力１４の大きさ
は、超音波発生用コイル５に流されるパルス状電
流の２乗に比例し、その周波数は２倍になること
がわかる。この振動力１４は、以后、電磁超音波
として矢印１５の方向に伝搬していく。
発生した電磁超音波が導電性材料１の他面また
は内部欠陥１６に到達すると、反射されて矢印１
７の方向に戻つてくる。反射された該電磁超音波
が導電性材料１の表面近くに到達すると振動力１
８を生じ、これが磁界１０との相互作用の結果、
フレミングの右手の法則により渦電流１９が生ず
る。渦電流１９は検出用コイル７によつて検出さ
れ、バンドパスフイルター２０を通過した後、増
巾器２１により増巾され、シンクロスコープなど
の表示器２２にその波形が表示される。表示器２
２には、まず超音波発生用コイル５に流されたパ
ルス状電流により検出用コイル７に直接誘導され
た電流にもとづく初期パルス波形２３が現われ、
次に内部欠陥１６がある場合には欠陥波形２４が
現われ、次いで底面からの底面波形２５が現われ
る。
は内部欠陥１６に到達すると、反射されて矢印１
７の方向に戻つてくる。反射された該電磁超音波
が導電性材料１の表面近くに到達すると振動力１
８を生じ、これが磁界１０との相互作用の結果、
フレミングの右手の法則により渦電流１９が生ず
る。渦電流１９は検出用コイル７によつて検出さ
れ、バンドパスフイルター２０を通過した後、増
巾器２１により増巾され、シンクロスコープなど
の表示器２２にその波形が表示される。表示器２
２には、まず超音波発生用コイル５に流されたパ
ルス状電流により検出用コイル７に直接誘導され
た電流にもとづく初期パルス波形２３が現われ、
次に内部欠陥１６がある場合には欠陥波形２４が
現われ、次いで底面からの底面波形２５が現われ
る。
初期パルス波形２３の巾が大きいと、すなわち
超音波探傷で所謂デツドゾーンが大きいと、欠陥
波形２４や底面波形２５が隠されて不都合である
が、前述のように、欠陥波形２４ならびに底面波
形２５の周波数が、初期パルス波形２３の２倍に
なつていることを利用して、初期パルス波形２３
の周波数の信号の通過を選択的に阻止するバンド
パスフイルター２０を設けることにより、初期パ
ルス波形２３を大巾に減少させることが出来、デ
ツドゾーンを大巾に減少させると共にＳ／Ｎ比の
向上に大きな効果がある。
超音波探傷で所謂デツドゾーンが大きいと、欠陥
波形２４や底面波形２５が隠されて不都合である
が、前述のように、欠陥波形２４ならびに底面波
形２５の周波数が、初期パルス波形２３の２倍に
なつていることを利用して、初期パルス波形２３
の周波数の信号の通過を選択的に阻止するバンド
パスフイルター２０を設けることにより、初期パ
ルス波形２３を大巾に減少させることが出来、デ
ツドゾーンを大巾に減少させると共にＳ／Ｎ比の
向上に大きな効果がある。
高周波パルス電源１１として電圧20KV、容量
300VAを用い、これにコンデンサー0.01μＦ、セ
ラミツク中に封じ込められた一対の放電電極とト
リガー用電極を備えたトリガー式放電電極および
超音波発生用コイル５を直列に接続して放電させ
たところ、超音波発生用コイル５に周波数が2M
Hz、振巾2KAのパルス状電流が生じ、これによ
り周波数4MHzの電磁超音波が発生し、実用上充
分な強度の超音波を得ることが出来た。検出用磁
界としてコイルの起磁力を1500アンペアターンに
したところ、高温鋼材近傍に2KGの磁界が得ら
れ、バンドパスフイルターとして2MHzの周波数
近傍の信号の通過を阻止するものを用いたとこ
ろ、デツドゾーンが約１／３に減少し、表面温度
約1000℃の鋼材の厚さを±0.5mmの精度で、また
深さ40mm、直径約３mmの内部欠陥を検出すること
が可能となつた。
300VAを用い、これにコンデンサー0.01μＦ、セ
ラミツク中に封じ込められた一対の放電電極とト
リガー用電極を備えたトリガー式放電電極および
超音波発生用コイル５を直列に接続して放電させ
たところ、超音波発生用コイル５に周波数が2M
Hz、振巾2KAのパルス状電流が生じ、これによ
り周波数4MHzの電磁超音波が発生し、実用上充
分な強度の超音波を得ることが出来た。検出用磁
界としてコイルの起磁力を1500アンペアターンに
したところ、高温鋼材近傍に2KGの磁界が得ら
れ、バンドパスフイルターとして2MHzの周波数
近傍の信号の通過を阻止するものを用いたとこ
ろ、デツドゾーンが約１／３に減少し、表面温度
約1000℃の鋼材の厚さを±0.5mmの精度で、また
深さ40mm、直径約３mmの内部欠陥を検出すること
が可能となつた。
上記実施例では、初期パルス波形２３の周波数
の２倍の周波数ならびにその近傍を選択的に通過
するバンドパスフイルター２０を利用している
が、そのかわりに初期パルス波形２３の周波数な
らびにその近傍の周波数の通過を阻止するバンド
リジエクトフイルターでもよいし、また初期パル
ス波形２３の周波数の２倍の周波数以上の周波数
をすべて通過させるようなハイパスフイルターで
もよいことは当然である。
の２倍の周波数ならびにその近傍を選択的に通過
するバンドパスフイルター２０を利用している
が、そのかわりに初期パルス波形２３の周波数な
らびにその近傍の周波数の通過を阻止するバンド
リジエクトフイルターでもよいし、また初期パル
ス波形２３の周波数の２倍の周波数以上の周波数
をすべて通過させるようなハイパスフイルターで
もよいことは当然である。
図面は本発明による電磁超音波発生検出装置の
概略図を示す。 １：導電性材料、３：マグネツト、４：周辺磁
極、５：超音波発生用コイル、６：中心磁極、
７：検出用コイル、９：磁界用コイル、１２：パ
ルス渦電流、１３：パルス磁界、１４，１８：振
動力、１９：渦電流、２０：バンドパスフイルタ
ー。
概略図を示す。 １：導電性材料、３：マグネツト、４：周辺磁
極、５：超音波発生用コイル、６：中心磁極、
７：検出用コイル、９：磁界用コイル、１２：パ
ルス渦電流、１３：パルス磁界、１４，１８：振
動力、１９：渦電流、２０：バンドパスフイルタ
ー。
Claims (1)
- １ 超音波発生用コイルに高周波パルス電流を流
し、該超音波発生用コイルに対面する導電性材料
の表面近傍に渦電流を誘起せしめ、該渦電流と磁
界との相互作用によつて前記導電性材料に超音波
を発生させ、該超音波の導電性材料の他面または
内部欠陥からの反射波と磁界発生装置による磁界
との相互作用によつて導電性材料に渦電流を発生
させ、該渦電流を検出用コイルによつて検出する
電磁超音波発生検出装置において、超音波発生用
磁界として、磁界発生装置（外部磁界）を設ける
ことなしに、上記超音波発生用コイルに流される
高周波パルス電流によつて生じる高周波パルス磁
界を用いるとともに、超音波発生用コイルに流さ
れた電流の周波数近傍の信号の透過を阻止するた
めのフイルターを、渦電流検出回路中に設けたこ
とを特徴とする電磁超音波発生検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434178A JPS5498290A (en) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | Electromagnetic ultrasonic wave generating detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP434178A JPS5498290A (en) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | Electromagnetic ultrasonic wave generating detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5498290A JPS5498290A (en) | 1979-08-03 |
| JPS6259261B2 true JPS6259261B2 (ja) | 1987-12-10 |
Family
ID=11581724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP434178A Granted JPS5498290A (en) | 1978-01-20 | 1978-01-20 | Electromagnetic ultrasonic wave generating detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5498290A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60122309A (ja) * | 1983-12-06 | 1985-06-29 | Hitachi Ltd | 電磁超音波厚み計 |
-
1978
- 1978-01-20 JP JP434178A patent/JPS5498290A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5498290A (en) | 1979-08-03 |
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