JPS6285858A - 渦流探傷装置の位相設定方法 - 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〕 本発明は、プローブ探傷法に使用する渦流探傷装置の位
相設定方法に関するものである。

〔発明の背景〕

プローブ探傷法は、管状素材（鋼管等のパイプ及びビレ
ット等の棒材を含む、以下同じ）をスパイラル搬送させ
、その円周に近接して固定配置したプローブでｆ′ｊｃ
（１１５シている。またプローブを回転させ、管状素材
を直進搬送して同様に探傷している。従って、いずれの
場合も管状素材の探（ｙｉ軌跡はスパイラル状となる。

管状素材とプローブの間隔は通常１　ａｍ以下に保たれ
、絶えず検査面に追従するようになされているが、管状
素材の表面状況、曲がり、真円度等により厳密には相当
変化しているのが実情である。この管状素材とプローブ
の相対的な間隔の変化により、管状素材に発生する渦電
流が変化し、リフトオフ信号という探傷に最も有害な雑
音成分を発生する。このため、一般の位相／振幅法の渦
流探傷では、人工欠陥を設けた対比試験片（ＲＢ）を用
いて位相検波後のリフトオフ信号ど欠陥信号とを弁別で
きるようにリフトオフ信号と欠陥信号との位相を設定し
てその後の実際の探傷をしている。ところが、この位相
設定は管状素材の材質や探傷周波数、検出しようとする
疵の大きさ・形状等によっても変化するので、その都度
設定する必要がある。またこの種渦流探傷法で得られる
探傷信号には、前記リフトオフ信号、欠陥信号の他に管
状素材の表面凹凸によるノイズ信号があり、これらの信
号が合成された波形を有している。もちろん目的とする
信号は欠陥信号である。

〔従来の技術〕

前記各種信号が合成された状態の探傷信号そのままでは
、外乱要素が多いので正確な疵評価をすることは不可能
である。そのため従来では帯域フィルターを用いて欠陥
信号の周波数に近い周波数のみを取り出してＳ／Ｎ比を
増加させる手段を用いる一方、位相検波後のリフトオフ
信号、ノイズ信号、欠陥信号を含む探傷信号の位相を、
作業者が人間の感によって調整し、Ｓ／Ｎ比を大きくす
る工夫をした上でこれらの各信号の弁別を行っている。

ただし、リフトオフ信号とノイズ信号とは比較的同位相
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、ランダムなノイズ信号及びリフトオフ信号か
ら探傷信号全体の位相を人間の感によって設定すること
は極めて大きな誤差を生しることになり、ノイズ信号と
欠陥信号の弁別が悪く、正確な疵評価を行えなかった。

その理由は、ノイズ信号はランダムなものであって、欠
陥信号と同振幅の場合があり、どれが欠陥信号でどれが
ノイズ信号かの判別が人間の感では行い雌いからである
。

またランダムに発生するノイズ信号を基準として位相設
定を自動化することは、その基準因子の検出が困難であ
るために不可能であった。

本発明は従来の上記欠点に鑑みてこれを改良除去したも
のであって、リフトオフ信号が他の欠陥信号やノイズ信
号に比べて極めて低周波であることに着目し、リフトオ
フ信号を低域フィルターでもってピックアップして探傷
信号の位相設定を自動的に行えるようになし、これによ
りＳ／Ｎ比を増加させんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本発明の手段は、プローブ
探傷法に使用する渦流探傷装置の位相設定方法であって
、プローブコイルに発生する探傷信号をブリッジ回路で
検出し、該検出された探傷信号の位相を位相検波回路で
検波し、これを増幅して得られた探傷信号の中から低域
フィルターを用いてリフトオフ信号のみを取り出し、こ
のリフトオフ信号のＹ軸値とＹ軸値とからその位相角を
演算し、該位相角に基づいて前記位相検波回路に入力さ
れる探傷信号の位相角を所定の角度にフィードバック補
正し、補正後の増幅された探傷信号のうちの欠陥信号の
周波数に近い帯域の周波数のみを取り出して疵判定部へ
出力すると共にＣＲＴ等の所定の表示器で表示するよう
にしている。

〔作　用〕

第１図のブロック図及び第５図のフローチャートで明ら
かな如く、探傷に最も支障を来すリフトオフ信号Ｃは低
周波であり、検波・増１陥された出力信号の中から低域
フィルター５を用いることによりピックアップすること
ができる。ピックアップされたリフトオフ信号Ｃは、演
算値ｖ！１Ｇにおいて第３図に示す如くに振幅最大時の
Ｘ軸の値ＸｍａｘとＹ軸の値Ｙｍａｘとが読み取られ、
それぞれの値からリフトオフ信号Ｃの位相角θが演算さ
れる。そして、この位相角θの分だけ位相器７ヘリフト
オフ信号Ｃの位相設定指示Δθがなされ、これによって
位相検波回路３ａ、　３ｂに入力される探傷信号ａはリ
フトオフ信号Ｃの位相θがｘＩ）′Ｉｌｌと一致すべく
調整される。このため、帯域フィルター８ａ、　８ｂで
リフトオフ信号Ｃの除去された探傷信号ａのうちのノイ
ズ信号ｄの利得は最小値となり、Ｓ／Ｎ比を大きくする
ことができる。また実際の探傷において自動的な位相設
定が可能である。

以下に本発明の位相設定方法を図面に示す実施例に基づ
いて説明すると次の通りである。

〔実施例〕

第１図は本発明方法を通用してなる渦流探傷装置の全体
構成を示すブロック図である。同図に示す如く、実際の
探傷においてプローブコイル１に発生する探傷信号ａは
、ブリッジ回路２を経て位相検波回路３ａ、　３ｂに送
られる。ブリッジ回路２は、平衡が得られるようになっ
ており、プローブコイル１が管状素材の欠陥部に至ると
渦電流が変化するのでブリッジ回路２の平衡状態が崩れ
、欠陥信号すを出力する。位相検波回路３ａは探傷信号
ａのうちのＸ軸成分のみを取り出して検波し、また位相
検波回路３ｂは探傷信号ａのうちのＹ軸成分のみを取り
出して検波するのでその出力は第２図に示す如＜９０度
位相の異なった平面ベクトルとなる。

この検波出力は増幅器４ａ、　４ｂにより増幅された後
、低域フィルター５により同期検波出力Ｘ−Ｙベクトル
信号に含まれるリフトオフ信号Ｃが取り出される（第３
図参照）。これはリフトオフ信号Ｃが管状素材の回転に
伴って発生し、遅い変化の信号（例えば、Ｉｎ２の低周
波信号）として得られるからである。なお、探傷（Ａ号
ａには他にも前記欠陥信号すと２４１１３号ｄが含まれ
ており、これらの周波数関係は、例えば２００■璽りの
ビレット材を＋ＡＭ周速３０ｍ／Ｉａｉｎで回転させ、
５　ｌ、ｅのプローブコイルで探傷した場合、 欠陥信号：約１００Ｈ２（コイル中底の通過時間）ノイ
ズ信号：５０〜１５０Ｈｚ リフトオフ信号：約１）ＩＺ である。

前記ピックアップされたリフトオフ信号Ｃは、演算装置
６に出力される。この演算装置６は、第５図のフローチ
ャートに示す如く、先ず入力された信号からリフトオフ
信号Ｃの最大値を取り込むために、材料が必ず１回転以
上した時間中低域フィルターのＸ軸、Ｙ軸のデータを取
り込む。次に演算装置６は、リフトオフ信号Ｃの位相角
θ及びＸ軸とのズレ量Δθを演算し、これを補正すべく
位相器７に信号出力する。位相角θ及びズレ量Δθは、
次の要領で求めることが可能である。

すなわち、リフトオフ信号ＣのＸ軸信号とＹ軸信号とを
演算し、先ずリフトオフ信号Ｃの振［２を下記の（１１
式により求める。

ｚ＝、／ｉミコ弓　　・・・・・・・・・（１１そして
、振幅Ｚを連続して求めることにより、Ｚｍａｘ値にお
けるＸ軸信号の値ｘＩｌｌａｘＣ！：Ｙ軸信号の値Ｙｍ
ａｘとを知ることができ、ＺｍａｘＯ値を三角関数式に
あてはめることでリフトオフ信号Ｃの位相角θが求めら
れる。この位相角θが許容範囲り内であれば、位相角θ
の調整は不要であり、演算装置６の作業は終了する。位
相角θが許容範囲りの外であれば、現在の位相角θがＸ
−Ｙ軸表の第１又は第２象限にあるかどうかを θ≧９０°　・・・・・・・・・（２）式により求め、
第１象限にある場合はこれを右方向へ位相調整すべく、
また第２象限にある場合はこれを左方向へ位相調整すべ
く判断する。そして、現在のリフトオフ信号Ｃの位相角
θから第１象限又は第２象限におけるＸ軸とのズレ量Δ
θを求める。今ズレ量をΔθとするとΔθは Δθ＝　ｊａｎ−’　　（Ｙｍａｘ／Ｘｍａｘ）　−−
ｆ３１の式により求めることがａＪ能である。従って、
現在の位相角設定値を前述の如くθとすると、補正後の
位相角θＳは、 θＳ＝θ＋Δθ　　・・・・・・・・・（４）となる。

前記位相角のズレ量Δθは、第１図のブロック図に示す
位相器７に出力される。位相器Ｔは、位相検波回路３ａ
、　３ｂから出力された探傷信号す、　　ｄ全体を前記
位相角のズレ量Δθの分だけ位相調整するため、つまり
リフトオフ信号Ｃの位相角がＸ軸と一致すべく、設定信
号α、βを位相検波回路３ａ、　３ｂへ出力し、探傷信
号す、ｄのいわゆるフィードバンク補正をする（第４図
参照）。尚、ノイズ信号ｄはリフトオフ信号Ｃとほぼ同
位相である。

ここにおいて、位相角の補正量（ズレ量）であるΔθが
Δθ〉４５°である場合には、（２）式におけるｔａｎ
’θがｌを越えるので位相器７の調整が精度的に困難と
なる。これは、ｔａｎθの（′Ａ算において９０°近傍
でｔａｎθが無限大となり、設定精度が悪くなるからで
ある。そこで、演算装置６は、第５図のフローチャート
に示す如（、ＸｍａｘとＹｍａｘとの比Ａを求め、 Ａ＝Ｙｍａｘ／Ｘｍａｘ　　＋＋−・＋＋・＋ｔｓｌＡ
の絶対値が１より大きいかどうかを判断する。

当然にＡ＞１であればｊａｎ−’θは４５°以上であり
、Ａ＜１であればｊａｎ−’θは４５°以下である。演
算装置６は、Ａ＜１であれば前記位相角Δθの補正でも
って位相角設定が完了していることを確認する。Ａｌｌ
であれば、一旦Δθ−４５°となるようにこれを位相器
７へ出力して探傷信号ａ全体の第１回目の位相角を設定
し、然る後に再度（２）乃至（５）式の演算を行い、設
定（＆のリフトオフ信号Ｃの位相角から再度探傷信号ａ
全体の位相角補正量Δθを求めてこれを位相器７へ指示
し、探傷信号ａの第２回目の位相設定を繰り返して行う
。第２回目の位相設定で探傷信号ａの位相角は、そのリ
フトオフ信号Ｃの位相角がＸ軸と一致するようになる。

演算装置６は、上述の位相設定を随時行い、リフトオフ
信号Ｃの位相角θから探傷信号ａ全体の位相設定を連続
して行う。

これにより、補正後の位相検波回路３ａ、　３ｂより出
力される信号は、疵評価に最も支障を来すリフトオフ信
号Ｃとこれとほぼ同位相のノイズ信号ｄのＹ軸上の値が
最小となり、欠陥信号すと、その他のノイズ信号ｄ及び
リフトオフ信号Ｃとの比であるＳ／Ｎ比が増大する。す
なわち、探傷信号ａの位相設定が自動的に且つ正確に行
え、疵評価の精度及び信頼性が向上する。

補正後の出力信号は帯域フィルター８ａ、　８ｂに入力
され、ここで欠陥信号すの周波数に近い周波数のみが取
り出され、更にＳ／Ｎ比の増大が図られる。このように
して位相設定のなされた探傷信号ｄ、ｅは、ＣＲＴ表示
器９等によりｘ−ｙ表示されると共に疵判定部１０へ送
られ、欠陥の弁別がなされる。

ところで、本発明の方法は上述の実施例に限定されるも
のではなく、例えば検査中における材料中若しくは材料
間のリフトオフ信号の位相変化や、対比試験片（ＲＢ）
と被検査材のリフトオフ信号の位相変化の自動位相追従
にも簡単に応用でき、材料間での位相差及び材料中での
位相差についても補正が可能であるため、常に同一位相
条件下での疵評価ができる。つまり、欠陥検出精度の向
上が図れる。また上述の実施例では、位相器による位相
制御についてのみ説明したが、増＃Ａ器４ａ、　４ｂの
出力に位相回転器を設けて位相設定をしても同様の制御
が可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明にあっては、プローブによる
実際の渦流探傷において、欠陥検出に最も障害となるリ
フトオフ信号とＸ軸との位相差を自動的に演算して探傷
信号全体の位相設定を正確に行うことができるので著し
いＳ／Ｎ比の向上が図れ、欠陥の分解能が向上する。ま
た自動位相設定であるので、複雑な設定作業が不要であ
り、更には作業者の感にたよる不安定な位相設定を一掃
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に係るものであり、第１図は本発
明方法を適用してなる渦流探傷装置の全体構成を示すブ
ロック図、第２図は探傷信号のベクトル図、第３図は位
相設定前のリフトオフ信号のベクトル図、第４図は位相
設定後のリフトオフ信号のベクトル図、第５図は演算装
置における位相設定のフローチャート図である。 １・・・プローブコイル　ａ・・・探傷信号３ａ、　３
ｂ・・・位相検波回路 ５・・・低域フィルター　Ｃ・・・リフトオフ信号θ・
・・位相角　　　　　７・・・位相器８ａ、　８ｂ・・
・帯域フィルター １０・・・疵判定部 特許出願人　　　住友金属工業株式会社同　　　　　　
　特殊塗料株式会社 代　理　人　　　弁理士　内田敏彦 第２図 第３図　　　　　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、プローブ探傷法に使用する渦流探傷装置の位相設定
   方法であって、プローブコイルに発生する探傷信号をブ
   リッジ回路で検出し、該検出された探傷信号の位相を位
   相検波回路で検波し、これを増幅して得られた探傷信号
   の中から低域フィルターを用いてリフトオフ信号のみを
   取り出し、このリフトオフ信号のＸ軸値とＹ軸値とから
   その位相角を演算し、該位相角に基づいて前記位相検波
   回路に入力される探傷信号の位相角を所定の角度にフィ
   ードバック補正し、補正後の増幅された探傷信号のうち
   の欠陥信号の周波数に近い帯域の周波数のみを取り出し
   て疵判定部へ出力すると共にＣＲＴ等の所定の表示器で
   表示するようにしたことを特徴とする渦流探傷装置の位
   相設定方法。