JPS63259406A - 電磁超音波計測装置 - Google Patents
電磁超音波計測装置Info
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- JPS63259406A JPS63259406A JP62093858A JP9385887A JPS63259406A JP S63259406 A JPS63259406 A JP S63259406A JP 62093858 A JP62093858 A JP 62093858A JP 9385887 A JP9385887 A JP 9385887A JP S63259406 A JPS63259406 A JP S63259406A
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- Japan
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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)
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。
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〕
本発明は電磁超音波計測装置に関し、特に導電性被検材
中に、電磁的な方法で超音波を発生させ、被検材中を伝
播して反射して返ってきた超音波を、電磁的な手段で検
出することにより、被検材の厚み測定や内部欠陥の検出
を行なう電磁超音波計測装置に関するものである。
中に、電磁的な方法で超音波を発生させ、被検材中を伝
播して反射して返ってきた超音波を、電磁的な手段で検
出することにより、被検材の厚み測定や内部欠陥の検出
を行なう電磁超音波計測装置に関するものである。
第３図は、従来の電磁超音波計測装置の説明図である。
図において、被検材１の上方位置に励磁コイル２と断面
８字状の鉄心３とで構成される直流電磁石が設置され、
鉄心３の中央脚４の先端に超音波送受信コイル５が取付
けられている。励磁コイル２、磁束を効果的に流す鉄心
３および送受信コイル５とで探触子６が構成される。送
受信コイル５にはパルス発生器８よりパルス電流が供給
され、検出信号を表示装置９に加える。励磁コイル２を
直流電源７で励磁し被検材ｌに静磁界を加える。静磁界
を加えた状態で、送受信コイル５にパルス発生器８から
パルス電圧を印加するとコイルにパルス電流が流れ変化
磁界を発生し、この変化を押さえようと送受信コイル５
のパルス電流とは逆向きの渦電流が被検材１に発生する
。この渦電流と前もって与えておいた直流磁界との相互
作用（ローレンツ力１３）により、被検材中に変化歪が
発生し、この変化歪が横波の超音波１６として被検材１
中を伝播する。超音波は被検材１中の底面１ａに向けて
伝播し、被検材中の欠陥あるいは底面から反射し被検材
１の表面に到達する。表面に到達した反射超音波は、前
記した超音波発生とは逆の過程により送受信コイル５で
検出され表示装置９に表示される。
８字状の鉄心３とで構成される直流電磁石が設置され、
鉄心３の中央脚４の先端に超音波送受信コイル５が取付
けられている。励磁コイル２、磁束を効果的に流す鉄心
３および送受信コイル５とで探触子６が構成される。送
受信コイル５にはパルス発生器８よりパルス電流が供給
され、検出信号を表示装置９に加える。励磁コイル２を
直流電源７で励磁し被検材ｌに静磁界を加える。静磁界
を加えた状態で、送受信コイル５にパルス発生器８から
パルス電圧を印加するとコイルにパルス電流が流れ変化
磁界を発生し、この変化を押さえようと送受信コイル５
のパルス電流とは逆向きの渦電流が被検材１に発生する
。この渦電流と前もって与えておいた直流磁界との相互
作用（ローレンツ力１３）により、被検材中に変化歪が
発生し、この変化歪が横波の超音波１６として被検材１
中を伝播する。超音波は被検材１中の底面１ａに向けて
伝播し、被検材中の欠陥あるいは底面から反射し被検材
１の表面に到達する。表面に到達した反射超音波は、前
記した超音波発生とは逆の過程により送受信コイル５で
検出され表示装置９に表示される。
上記従来の装置においては、パルス電流の減衰特性は、
送受信コイル自身の自己インダクタンスＬ１と送受信コ
イルの電気抵抗により主に固定されるパルス減衰係数α
にのみ依存していた。このため第４図に示すようにある
厚肉の鋼板等において、超音波が表面より発生し底面に
て反射し再び表面に達するまでの時間Ｔよりもパルス電
流（＝超音波受信電圧）の減衰時間ＴＮが短い場合にお
いて肉厚測定または内部探傷用としての信号が識別でき
た。第５図にパルス電流減衰時間ＴＮよりも超音波反射
エコー間隔Ｔが短い場合の波形を示す。この場合は、個
々の波形が重なり合い複合された波形となるため第４図
のようには簡単に肉厚または内部の探傷としての信号の
識別が難しくなり、高度な波形処理手段を必要とした。
送受信コイル自身の自己インダクタンスＬ１と送受信コ
イルの電気抵抗により主に固定されるパルス減衰係数α
にのみ依存していた。このため第４図に示すようにある
厚肉の鋼板等において、超音波が表面より発生し底面に
て反射し再び表面に達するまでの時間Ｔよりもパルス電
流（＝超音波受信電圧）の減衰時間ＴＮが短い場合にお
いて肉厚測定または内部探傷用としての信号が識別でき
た。第５図にパルス電流減衰時間ＴＮよりも超音波反射
エコー間隔Ｔが短い場合の波形を示す。この場合は、個
々の波形が重なり合い複合された波形となるため第４図
のようには簡単に肉厚または内部の探傷としての信号の
識別が難しくなり、高度な波形処理手段を必要とした。
本発明の目的は第５図のような状態になったときパルス
電流減衰時間ＴＮを超音波反射エコー間隔Ｔ以下に調整
する機能をもたせ薄肉の測定物においても従来の制御装
置にて識別できるようにすることにある。
電流減衰時間ＴＮを超音波反射エコー間隔Ｔ以下に調整
する機能をもたせ薄肉の測定物においても従来の制御装
置にて識別できるようにすることにある。
ｃ問題点を解決するための手段〕
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、
導電性被検材に静磁界を加える磁極の被検材対向面に、
高周波パルス電流を流す送受信コイルを取付けた電磁超
音波計測装置において、前記送受信コイルもしくはそれ
に接続される電気回路に、電流減衰特性を制御する機能
をもつ装置を設けたことを特徴とする電磁超音波計測装
置である。
導電性被検材に静磁界を加える磁極の被検材対向面に、
高周波パルス電流を流す送受信コイルを取付けた電磁超
音波計測装置において、前記送受信コイルもしくはそれ
に接続される電気回路に、電流減衰特性を制御する機能
をもつ装置を設けたことを特徴とする電磁超音波計測装
置である。
パルス電流（＝受信電圧）°の減衰は、次の（１）式に
て表わされる。
て表わされる。
減衰特性は減衰係数αΦ値により左右される。
すなわちαが大きいと減衰時間は短くなり、逆に小さい
と減衰時間は長（なる。αは以下の式に示すように主に
発信側の電気抵抗とコイルの自己インダクタンスにより
左右される。
と減衰時間は長（なる。αは以下の式に示すように主に
発信側の電気抵抗とコイルの自己インダクタンスにより
左右される。
ここでＲ１：コイルの電気抵抗
Ｌｌ ：コイルの自己インダクタンス
ＲＥ：渦電流が発生している個所の電気抵抗
ＬＥ：渦電流の等価的な自己インダクタンス
Ｍ ：コイルと渦電流間における相互インダクタンス
パルス電流の発生周波数Ｆは以下の式のようにコイルの
自己インダクタンスＬ１とコンデンサーの静電容量Ｃに
より決定される。このため発信側の電気回路中の電気抵
抗Ｒ１を変化させても周波数等の影響は生じない。すな
わち同一周波数のパルス電流を流しながら電気抵抗を変
化させパルス電流減衰時間を制御することがでふる。
自己インダクタンスＬ１とコンデンサーの静電容量Ｃに
より決定される。このため発信側の電気回路中の電気抵
抗Ｒ１を変化させても周波数等の影響は生じない。すな
わち同一周波数のパルス電流を流しながら電気抵抗を変
化させパルス電流減衰時間を制御することがでふる。
また、発信側の電気回路中に、電気抵抗とインダクタン
スを付加した場合、同一探触子においても周波数を変化
させた測定が可能となる。さらに、パルス電流の減衰時
間を長くすることも可能となるため材料診断用の必要情
報も必要なときに必要なだけ任意に制御することができ
る。
スを付加した場合、同一探触子においても周波数を変化
させた測定が可能となる。さらに、パルス電流の減衰時
間を長くすることも可能となるため材料診断用の必要情
報も必要なときに必要なだけ任意に制御することができ
る。
本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。
電磁超音波を発生させるには、互いに逆方向の磁界を発
生させる磁極１０の端面に取付けられているコイル５に
パルス電流を流し、相互誘導現象により静磁界のかかっ
た電導体被検材１の表面付近の内部に渦電流１１を発生
させることにより生ずるローレンツ力１３により、電導
体内部に変化歪（弾性波）を生じさせ、横波の超音波１
６を発生させる。この波が電導体１内を伝播し、底面１
ａにて反射し、再び波が表面に戻り、ここで静磁界のか
かった電導体内部の振動（運動）により電位が発生する
。この電位を相互誘導現象によりコイル５に電位を発生
させて、この電位変化を制御盤１７で解析することによ
り、超音波測定を行なうものである。このとき、被検材
の肉厚が薄く超音波反射エコーの時間間隔（Ｔ）がパル
ス電流減衰時間（ＴＮ）より短い場合は、測定が困難と
なるのでこの場合電気抵抗装置２１により発信パルス側
電気Ｕ路中の電気抵抗を大きくし、パルス電流減衰時間
を短くし測定を可能とするものである。
生させる磁極１０の端面に取付けられているコイル５に
パルス電流を流し、相互誘導現象により静磁界のかかっ
た電導体被検材１の表面付近の内部に渦電流１１を発生
させることにより生ずるローレンツ力１３により、電導
体内部に変化歪（弾性波）を生じさせ、横波の超音波１
６を発生させる。この波が電導体１内を伝播し、底面１
ａにて反射し、再び波が表面に戻り、ここで静磁界のか
かった電導体内部の振動（運動）により電位が発生する
。この電位を相互誘導現象によりコイル５に電位を発生
させて、この電位変化を制御盤１７で解析することによ
り、超音波測定を行なうものである。このとき、被検材
の肉厚が薄く超音波反射エコーの時間間隔（Ｔ）がパル
ス電流減衰時間（ＴＮ）より短い場合は、測定が困難と
なるのでこの場合電気抵抗装置２１により発信パルス側
電気Ｕ路中の電気抵抗を大きくし、パルス電流減衰時間
を短くし測定を可能とするものである。
第１図において１０は互いに磁界の向きが逆向きの静磁
界を発生するプラスチック裂の永久磁石を示す。われわ
れの実施例では磁束密度が９にガウス程度であり、また
その電気抵抗は焼結タイプの希土類磁石に較べ約１２０
０倍、鉄製磁極に対し約３０００〜１（１，０００倍で
あるため磁石内の渦電流発生はほとんどな（、コイル５
に与えられたパルス電流のエネルギーの大部分は被検材
１中の渦電流に変換される。符号１８は外部の不必要な
電磁波を遮断するシール部を示し、アース線１９にてシ
ールドする。エフはパルス電流を発生させるパルス発生
装置を有するとともに、受信電圧を増幅し解析する機能
を持つ制御盤である。制御盤より発信されたパルス電流
は信号伝達線２０を通り送受信コイル５内を流れる。こ
のとき相互誘導現象により被検材Ｉ内に渦電流１１を発
生し、互いに逆方向の静磁界と作用して同位相のローレ
ンツ力１３を発生し、同位相の超音波１６となって被検
材内を伝播し、被検材底面より反射して表面に戻り、誘
導電気信号を発生し、相互誘導作用により送受信コイル
５にてこの信号を受信し、制御盤１７により増幅解析し
、超音波計測が行なわれる。
界を発生するプラスチック裂の永久磁石を示す。われわ
れの実施例では磁束密度が９にガウス程度であり、また
その電気抵抗は焼結タイプの希土類磁石に較べ約１２０
０倍、鉄製磁極に対し約３０００〜１（１，０００倍で
あるため磁石内の渦電流発生はほとんどな（、コイル５
に与えられたパルス電流のエネルギーの大部分は被検材
１中の渦電流に変換される。符号１８は外部の不必要な
電磁波を遮断するシール部を示し、アース線１９にてシ
ールドする。エフはパルス電流を発生させるパルス発生
装置を有するとともに、受信電圧を増幅し解析する機能
を持つ制御盤である。制御盤より発信されたパルス電流
は信号伝達線２０を通り送受信コイル５内を流れる。こ
のとき相互誘導現象により被検材Ｉ内に渦電流１１を発
生し、互いに逆方向の静磁界と作用して同位相のローレ
ンツ力１３を発生し、同位相の超音波１６となって被検
材内を伝播し、被検材底面より反射して表面に戻り、誘
導電気信号を発生し、相互誘導作用により送受信コイル
５にてこの信号を受信し、制御盤１７により増幅解析し
、超音波計測が行なわれる。
第２図により本発明における電磁超音波計測装置の改良
点を詳細に説明する。
点を詳細に説明する。
印加電圧ｖｏ、コンデンサーＣ１自己インダクタンスＬ
１、電気抵抗Ｒ１をもつコイルの電気回路においてスイ
ッチＳ１・を入れると、同図の右に実線で示したパルス
波形ＶＲで示すような過渡現象が発生する。このときパ
ルス電流は時間とともに減衰していくが、被検材内で発
生する超音波も同じ現象を示しながら減衰するため、受
信電圧変化も同じ現象となる。パルス電流減衰係数αは
前記した（２）式にて示すように送受信コイルの自己イ
ンダクタンスＬ、と電気抵抗Ｒ１に大きく左右される。
１、電気抵抗Ｒ１をもつコイルの電気回路においてスイ
ッチＳ１・を入れると、同図の右に実線で示したパルス
波形ＶＲで示すような過渡現象が発生する。このときパ
ルス電流は時間とともに減衰していくが、被検材内で発
生する超音波も同じ現象を示しながら減衰するため、受
信電圧変化も同じ現象となる。パルス電流減衰係数αは
前記した（２）式にて示すように送受信コイルの自己イ
ンダクタンスＬ、と電気抵抗Ｒ１に大きく左右される。
送受信コイル５の電気抵抗は、必要とするパルス周波数
を得るためのコイル自己インダクタンスを決めるとそれ
によりほぼ決定されてしまう。すなわち自己インダクタ
ンスは、コイルの径と巻数により決・定されてしまうの
で、送受信コイルの径が決まり自己インダクタンスが固
定されれば、巻数はおのずから固定され、このためコイ
ル素線径も固定されてしまう。そこでコイルの電気抵抗
は、コイル素線径、コイル巻数＝コイル素線長さが決ま
ることにより固定される。以上より受発信コイルの振動
数と径が決まれば、それに対応したパルス電流減衰時間
が固定されることになり、測定可能な最小肉厚も同時に
固定されてしまう。これに対し、パルス発信回路中に、
コイルの電気抵抗とは別の電気抵抗を付加すれば、第２
図の点線のパルス波形のように必要とするパルス電流減
衰時間を制御できる。このため特に薄肉の被検材の肉厚
測定を行なうに当たり、高度な波形処理を必要とせずに
肉厚測定が可能とる。さらに、同一の制御盤を使用し、
自己インダクタンスＬ１の異なる探触子を使用しても、
測定しようとする肉厚内にパルス電流を減衰できる電気
抵抗を付加することにより異なった周波数における測定
が可能となる。
を得るためのコイル自己インダクタンスを決めるとそれ
によりほぼ決定されてしまう。すなわち自己インダクタ
ンスは、コイルの径と巻数により決・定されてしまうの
で、送受信コイルの径が決まり自己インダクタンスが固
定されれば、巻数はおのずから固定され、このためコイ
ル素線径も固定されてしまう。そこでコイルの電気抵抗
は、コイル素線径、コイル巻数＝コイル素線長さが決ま
ることにより固定される。以上より受発信コイルの振動
数と径が決まれば、それに対応したパルス電流減衰時間
が固定されることになり、測定可能な最小肉厚も同時に
固定されてしまう。これに対し、パルス発信回路中に、
コイルの電気抵抗とは別の電気抵抗を付加すれば、第２
図の点線のパルス波形のように必要とするパルス電流減
衰時間を制御できる。このため特に薄肉の被検材の肉厚
測定を行なうに当たり、高度な波形処理を必要とせずに
肉厚測定が可能とる。さらに、同一の制御盤を使用し、
自己インダクタンスＬ１の異なる探触子を使用しても、
測定しようとする肉厚内にパルス電流を減衰できる電気
抵抗を付加することにより異なった周波数における測定
が可能となる。
本発明の他の実施例を第６図に示す。第６図の □実
施例は、パルス発生回路に電気抵抗とインダクタンスが
個々に付加できる機能をもつ制御盤２２を取付けること
により、薄肉構造物の肉厚測定や自在に特性の異なる探
触子を取替えて測定できるほかに、同一探触子にて異な
った周波数による測定が可能となりさらに、パルス電流
減衰時間の延長ができることより、必要に応じて材料診
断用情報量の＃御ができるという効果がある。
施例は、パルス発生回路に電気抵抗とインダクタンスが
個々に付加できる機能をもつ制御盤２２を取付けること
により、薄肉構造物の肉厚測定や自在に特性の異なる探
触子を取替えて測定できるほかに、同一探触子にて異な
った周波数による測定が可能となりさらに、パルス電流
減衰時間の延長ができることより、必要に応じて材料診
断用情報量の＃御ができるという効果がある。
本発明によれば、パルス発生回路の電気抵抗を付加する
ことにより、電磁超音波パルス減衰時間を制御できるた
め、同一制御盤の仕様において従来測定が困難であった
°薄肉構造物の肉厚測定や、在来超音波測定装置と同様
に特性の異なる探触子を取替えて測定できるという効果
がある。
ことにより、電磁超音波パルス減衰時間を制御できるた
め、同一制御盤の仕様において従来測定が困難であった
°薄肉構造物の肉厚測定や、在来超音波測定装置と同様
に特性の異なる探触子を取替えて測定できるという効果
がある。
さらに、パルス発生回路に電気抵抗とインダクタンスが
個々に付加できる機能をもたせることにより前記効果に
加え、同一探触子にて異なった周波数による測定が可能
となりさらに、必要に応じて材料診断用情報量の制御が
できるという効果がある。
個々に付加できる機能をもたせることにより前記効果に
加え、同一探触子にて異なった周波数による測定が可能
となりさらに、必要に応じて材料診断用情報量の制御が
できるという効果がある。
第１図は、本発明になる電磁超音波計測装置の実施例の
説明図、第２図は、本発明装置におけるパルス発生回路
とパルス電流減衰特性の説明図、第３図は、従来の電磁
超音波計測装置の説明図、第４図は、従来の電磁超音波
計測装置において超音波反射エコーの時間間隔がパルス
電流の減衰時間より大きい場合の説明図、第５図は、従
来装置においで超音波反射エコーの時間間隔よりも、パ
ルス電流の減衰時間が大きい場合の説明図、第６図は、
本発明の他の実施例の説明図である。 １・・・被検材、５・・・送受信コイル、１０・・・磁
極、１■・・・渦電流、１３・・・ローレンツ力、１６
・・・発生超音波、１７・・・制御盤、２０・・・信号
伝達線、２１・・・電流減衰特性制御装置。 代理人 弁理士 川 北 武 長 １：被検材 ５：送受信フィル ｌＯ：磁極 １１：渦電流 １３： ローレンツ力 １６：発生超音波 １７：制御盤 ２０：信号伝達線 ２１；電流減衰特性制御装置 第２図 第３図
説明図、第２図は、本発明装置におけるパルス発生回路
とパルス電流減衰特性の説明図、第３図は、従来の電磁
超音波計測装置の説明図、第４図は、従来の電磁超音波
計測装置において超音波反射エコーの時間間隔がパルス
電流の減衰時間より大きい場合の説明図、第５図は、従
来装置においで超音波反射エコーの時間間隔よりも、パ
ルス電流の減衰時間が大きい場合の説明図、第６図は、
本発明の他の実施例の説明図である。 １・・・被検材、５・・・送受信コイル、１０・・・磁
極、１■・・・渦電流、１３・・・ローレンツ力、１６
・・・発生超音波、１７・・・制御盤、２０・・・信号
伝達線、２１・・・電流減衰特性制御装置。 代理人 弁理士 川 北 武 長 １：被検材 ５：送受信フィル ｌＯ：磁極 １１：渦電流 １３： ローレンツ力 １６：発生超音波 １７：制御盤 ２０：信号伝達線 ２１；電流減衰特性制御装置 第２図 第３図
Claims (1)
- 導電性被検材に静磁界を加える磁極の被検材対向面に、
高周波パルス電流を流す送受信コイルを取付けた電磁超
音波計測装置において、前記送受信コイルもしくはそれ
に接続される電気回路に、電流減衰特性を制御する機能
をもつ装置を設けたことを特徴とする電磁超音波計測装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093858A JPS63259406A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 電磁超音波計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093858A JPS63259406A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 電磁超音波計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63259406A true JPS63259406A (ja) | 1988-10-26 |
Family
ID=14094130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62093858A Pending JPS63259406A (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 電磁超音波計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63259406A (ja) |
-
1987
- 1987-04-16 JP JP62093858A patent/JPS63259406A/ja active Pending
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