JPS6314904B2 - - Google Patents

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JPS6314904B2
JPS6314904B2 JP56062615A JP6261581A JPS6314904B2 JP S6314904 B2 JPS6314904 B2 JP S6314904B2 JP 56062615 A JP56062615 A JP 56062615A JP 6261581 A JP6261581 A JP 6261581A JP S6314904 B2 JPS6314904 B2 JP S6314904B2
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JP
Japan
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signal
gap
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circuit
lift
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JP56062615A
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JPS57178155A (en
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Masaaki Nakajima
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating 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
    • G01N27/9046Investigating 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
    • G01N27/9053Compensating for probe to workpiece spacing

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、渦流探傷装置に係り、特に被検材と
探傷装置のセンサー部との間のギヤツプを一定に
保つに好適な渦流探傷装置に関する。
渦流探傷装置は、鋼板等の探傷に広く応用され
ており、特に表面の傷を感度良く検出しうる特徴
を有している。しかし、製鋼、圧延ライン等にオ
ンラインのの探傷装置として使用されている例は
少ない。この原因は数多く考えられるが、その1
つとしては探傷装置のセンサー部と被検材の間の
ギヤツプの変動がその探傷精度に悪影響を与え、
満足すべき探傷ができないことが挙げられる。ま
た、ギヤツプの変動を補償するにしても、そのギ
ヤツプの変動を検出する特別なキヤツプセンサー
(例えば、水流方式、ローラー接触方式のギヤツ
プセンサー等が考えられている。)が必要である
が、現状ではそのギヤツプ検出の精度、応答性が
共に優れたものが存在しないということもその原
因と考えられる。
本発明は、上記した問題点を解決するためにな
されたもので、オンラインの探傷においても安定
に動作しうる探傷装置を提供することを目的とす
る。
本発明は、センサー部のインピーダンス変化に
伴なう電気信号の変化において、傷による変化と
リフトオフ方向の変化(ギヤツプの変化)とでは
そのインピーダンス変化の時間変化率および変化
量が大幅に異なる点を実験により見い出したこと
をその基本とする。すなわち、本発明は、インピ
ーダンス変化の時間変化率および変化量が両者で
大幅に異なる現象を利用し、傷検出信号の中から
リフトオフ方向の信号(ギヤツプ変動に対応する
信号)を取出すことにより、ギヤツプの変動を検
出し、もつて予定値との差がなくなるようにギヤ
ツプ調整を行なうよう構成したものである。
以下、本発明を具体的実施例に基づき詳細に説
明する。
まず、第1図は、本発明の実施例を示す渦流探
傷装置である。この図において、1は発振器、2
はマルチ信号の切換回路、3は探傷のためのセン
サー部を示す。5は増幅器であり、センサー部3
によつて検出された生の傷信号(電気信号)を所
定の値に増幅する。6はよく知られているように
生の傷信号をX―Y方向にそれぞれ検波する探傷
用の検波回路を示す。8はオペレータに傷の発生
を知らしめるための表示回路であり、例えば入力
される傷信号によりリサージユ図形を描く。7
は、生の傷信号からリフトオフ方向の信号を取出
すギヤツプ信号出力用の検波回路を示す。10は
自動的にある時定数で信号をバランスさせるバラ
ンス回路である。70はギヤツプ制御回路であ
り、リフトオフ方向の信号成分(ギヤツプ信号)
を入力し、この信号の低周波成分と予め設定され
ている適正ギヤツプに対応する信号との差を演算
して、その差を零にするための制御信号を出力す
る。9はギヤツプ調整装置であり、上述の制御信
号によりギヤツプ(被検材とセンサー部との間の
空隙)を調整する。この装置9としては、ギヤツ
プを高応答で調整し得るものであれば何でも良
い。モータを用いた電気的な上下動装置や、油圧
を用いた機械的なものが考えられるが、実用上は
どちらでも良い。11は被検材である。は、被
検材の進行方向を示す。
まず、発振器1により交流電流を発生させ、こ
の交流信号を切替回路2を介して、時分割的にセ
ンサー部3に印加する。このセンサー部3と被検
材11の間は、約5〜10mm程度のギヤツプとなる
よう配置されている。センサー部3に配された検
出コイルにより発生された交番磁界は、被検材1
1中に渦電流を発生させる。この量の変化が、イ
ンピーダンスの変化として検知される。この変化
は、電気信号として増幅器5の入力となる。そし
て、この増幅器5で信号を増幅し、さらにそれを
傷検出用の検波回路6に導き、傷信号を得る。検
波回路6の出力信号は、表示回路8に与えられる
と共に、バランス回路10に入力される。この回
路10は、その入力によりインピーダンス変化の
零点を常に変化させ、ダイナミツクレンジを一定
とするよう制御する。これらの動作が安定になさ
れるのは、ギヤツプの変動がないことを前提とし
ており、実際問題としてギヤツプ変動を補償する
何等かの措置が必要であることは上述した通りで
ある。被検材11とセンサー部3との間のギヤツ
プが大きくなると、検知される電気信号は急激な
感度低下となる。そこで、電気信号(生の傷検出
信号)から、傷発生に伴なうインピーダンス変
化成分と、ギヤツプ変動によるインピーダンス
変化成分とに分ける。これらは、検波回路6,7
により夫々実現される。つまり、については回
路6により、については回路7により行なう。
上記、の成分の分離の原理と、具体的な方法
については後述する。さて、上記のギヤツプ変
動によるインピーダンス変化成分は、明らかにギ
ヤツプに対応した信号(つまりギヤツプ検知信
号)に該当する。したがつて、この信号を予定の
ギヤツプに対応した信号(基準信号)と比較し、
その差信号を零にするようギヤツプを調整すれ
ば、ギヤツプ変動を防止できる。このため、検波
回路7の出力であるギヤツプ検出信号は、ギヤツ
プ制御回路70に入力される。制御回路70は、
制御信号を演算し出力する。そして、その制御信
号により、例えば、モータの位置制御指令が変更
され、その変更に応じた位置の補正をモータの駆
動により行なつてギヤツプが調整される。
さて、次に、傷の発生によるインピーダンス
変化成分と、ギヤツプ変動によるインピーダン
ス変化成分とに分離することについて説明する。
第2図は、傷及びギヤツプ変化によるインピーダ
ンス変化をベクトル平面上に図示したものであ
る。いま、定常状態でのインピーダンスがA点で
表わされるとする。ギヤツプが2〜5mm変化する
とインピーダンスは、A―C点間上を変化する。
これに対し、傷によるインピーダンス変化は、ギ
ヤツプの変化とはベクトル方向が異なり、A―B
点間上を変化する。また、その変化量は、ギヤツ
プ変化に較べ、非常に小さいものである。ギヤツ
プ変化は、傷によるインピーダンス変化の時間変
化率でみると、非常にゆつくりしたものである。
そこで、表面の凹凸に基因する比較的急激な変動
を取除き、時定数の長い信号成分をフイルタによ
り抽出すれば、これはのギヤツプ変動によるイ
ンピーダンス変化成分とみなすことができる。ま
た、逆に、の傷によるインピーダンス変化は、
時間変化率でみると比較的大きいという特徴があ
るので、その比較的大きい時間変化率の成分のみ
をフイルター等を介して出力すれば良い。もつと
も、傷によるインピーダンスの変化検出自体は、
従来より種々考えられており、また本発明の特徴
部分とは直接関係がないので、ここではその詳細
は省略する。のギヤツプ変動によるインピーダ
ンス変化成分を精度良く求めるためには、更に次
のような配慮がされるべきである。つまり、第2
図において、ギヤツプ変動によるインピーダンス
変動は、リフトオフ方向のベクトルA―C間の成
分を能率良く取出すことができれば、精度良く求
めることができる。これは、具体的には、ベクト
ルAC方向が最大になるようにすれば良いので、
検波するときの検波角をそのベクトルに対応した
ものとすれば良い。すなわち、検波角は、入力さ
れる生の傷信号の1サイクル積分するときの積分
のスタート角を変えて最大となる位相角とすれば
良い。傷のための検波回路6では、傷信号の成分
が最も能率良く検波出力できる検波角に設定され
ている。つまりベクトルAB方向の成分が最大と
なるような検波角となつている。したがつて、リ
フトオフ方向の信号成分を能率良く出力するため
には、検波回路7は第2図に明らかなように、検
波回路6の検波角に対し∠BACの角度に対応し
た位相角だけずらしてやれば良い。
次に、第3図、第4図を用いて、ギヤツプ制御
の具体的な回路と、動作を説明する。第3図は、
第1図におけるギヤツプ検出からギヤツプ調整ま
での全体ブロツクを示すと共に、特にギヤツプ制
御回路70についての具体的な回路構成を示した
ものである。各構成機器の1〜3,5,7につい
ては上述したことと同じなので省略する。検波回
路7により、リフトオフ方向の信号成分が取出さ
れると、この信号は制御回路70のフイルタ回路
71に入力される。このフイルタ回路71は、プ
ラント毎に事前に予測し得るリフトオフの時間的
変化に対応して決定された低域通過のフイルタ回
路である。この71は、検波回路7内に設けても
良いが、ここでは制御回路70内に設けている。
このフイルタ回路71の出力は、ギヤツプ変動に
対応した信号Sであり、この信号Sはギヤツプバ
ランス回路72の一方の入力となる。73はギヤ
ツプ設定回路であり、予め最適と思われるギヤツ
プに対応した信号S0を出力する。これを基準ギヤ
ツプと呼ぶことにする。この基準ギヤツプは、回
路72のもう一方の入力となる。探傷開始直前ま
たは直後において、基準ギヤツプS0に基づき、そ
のS0とフイルタ回路71の出力信号との差は、バ
ランス回路72によりバランスさせて、その出力
が零となるようにする。したがつて、当初は、ギ
ヤツプ偏差検出回路24の出力は零となつてい
る。つまり、そのバランスの位置を基準とする。
バランス回路72の出力は、被検材の進行に伴な
うギヤツプの変動によつて、その基準値に対して
プラス、マイナス方向に変化する。第4図は、そ
の特性をグラフ化したものである。当初のバラン
スされた状態を零(基準ギヤツプを零)として、
プラス方向、マイナス方向に変化し、それにつれ
て図のような出力が得られる。この出力を基に、
ギヤツプ偏差検出回路24は制御信号ΔSをギヤ
ツプ調整装置9に出力する。
さて、上述の第1〜4図においては、渦流探傷
用の検出コイルによつて検知された電気信号を用
いてギヤツプ調整をする実施例であつたが、本発
明はギヤツプ検出専用のコイルを探傷用の検出コ
イルとは別に設けても良い。また、上記では検出
コイルが被検材の横断方向に複数配置され、それ
らを時分割切換えて探傷を行なうマルチチヤンネ
ル方式のものについて述べたが、本発明はこれに
限るものではない。
次に、本発明の他の一実施例を第5図、第6図
により説明する。
ギヤツプを検出するコイルは、傷検出用となる
べく同一であることが、ハードウエア上望まし
い。そこで、一組のコイルで、疵及び、ギヤツプ
を検出する応用例を第5図に示す。探傷用検出端
3は自己比較型、差動複巻コイルを例として示し
てある。発振器1より、1次側コイルが励磁され
る。一対の2次コイルが、センシング用である。
傷検出するためには、2次コイルを差動接続する
ことにより、リフトオフ、外乱ノイズ等を相殺
し、傷信号を得る。又、ギヤツプ信号を得るため
に、2次コイルを、和動接続する。これは、同一
コイルを、時分割的に、和動、差動となるよう
に、和、差信号演算回路30に電子的スイツチを
設けることにより、容易に実現できる。又、各々
専用コイルを設けた場合は、2次コイルの接続
を、互に逆にしておくことにより、実現できる。
ギヤツプを検出する方法に関しては、他にも、
色々と変形例が考えられる。例えば、検出コイル
径を、疵検出用コイルに比して大きくすれば、傷
感度より、リフトオフ感度に敏感となり、ギヤツ
プ検出用に適する。
基本回路構成は、第3図と同一であるが、傷と
リフトオフ信号の位相関係が、異なることに注目
して、第6図に、詳細回路を示す。
先ず、バランス回路10は、探傷器の基本とし
て傷のない状態で、信号が零となるように、制御
するものであるが、傷信号とリフトオフ方向の信
号では、バランスさせる時定数を大幅に変える必
要がある。そこで、バランス信号用検波回路7c
の出力をバランス時定数切替回路31により、疵
信号は、比較的速い時定数で、リフトオフ信号用
は、遅い時定数又は、固定(検出開始後は、バラ
ンス信号は一定とする)とするよう、各々、該当
信号処理時に、切替える。そのために、各々のバ
ランス量を記憶しておく、アナログメモリーが、
バランス時定数切替回路31に設けられている。
傷信号と、リフトオフ方向の信号は、位相差が
あるため、各々最大の信号を得るためには、上述
したように検波角を調整する必要がある。一般に
は、励磁周波数、被検体の材質等により、異なる
ため、検出対象により、各々設定される。先ず、
移相器32によりリフトオフ方向の信号が最大に
検知されるように、検波角が設定される。この信
号は、リフトオフ信号用検波器7bに入力され、
出力としてリフトオフ信号を得る。又移相器32
の出力をさらに、90゜移相器32により移相し、
傷信号用検波回路7aを経て、疵信号を得る。
これらにより、信号と、リフトオフ信号を同一
又は類似のハード構成により検出できるので、コ
ンパクトで、能率のよい、探傷装置を実現でき
る。
以上詳細に説明したように本発明によれば、所
期の目的を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図は
傷信号とギヤツプ変動信号との特性上の違いを示
す図、第3図は第1図の動作を更に詳細に説明す
るための図、第4図はギヤツプ変動に対する出力
信号の関係を示す図、第5図と第6図は本発明の
他の実施例を示す図である。 1…発振器、2…切替回路、3…傷センサー
部、5…増幅器、6…探傷用の検波回路、7…ギ
ヤツプ検出用の検波回路、8…表示回路、9…ギ
ヤツプ調整装置、10…バランス回路、70…ギ
ヤツプ制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被検材の傷及びリフトオフにより生ずるイン
    ピーダンス変化を電気信号として出力するセンサ
    ー部と、該電気信号を検波する検波回路と、該検
    波された信号を予定の時定数で零にバランスさせ
    るバランス回路とを備え、前記検波回路の出力信
    号に基づき前記被検材の探傷を行なう渦流探傷装
    置において、前記電気信号を入力しリフトオフ方
    向の信号成分を抽出すると共に、前記電気信号の
    1サイクルについて積分する際の積分のスタート
    角を最大とする位相角をもつて検波角とするギヤ
    ツプ信号出力用の検波回路と、前記リフトオフ方
    向の信号成分と予め設定されている適正ギヤツプ
    に対応する信号との差を演算してその差を零にす
    るための制御信号を出力するギヤツプ制御回路
    と、該制御信号によりギヤツプを調整するギヤツ
    プ調整装置とを設けたことを特徴とする渦流探傷
    装置。
JP56062615A 1981-04-27 1981-04-27 Eddy current test equipment Granted JPS57178155A (en)

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JP2012181097A (ja) * 2011-03-01 2012-09-20 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 構造物探傷方法及び装置

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