JPS6326347B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、送信電流波形を検出することによ
り、被検材の内部および表面の欠陥評価をおこな
う電磁超音波探傷装置に関する。

従来この種の装置として、第１図に示すものが
知られている。この第１図において、１は高圧直
流電源、２は充電抵抗器、３は放電用のコンデン
サ、４は高電圧用のスイツチ、５は制動抵抗器、
６は反射形の電磁超音波探触子である。

電磁超音波探触子６は鉄心に巻装された送信コ
イル７、受信コイル８を有しており、被検材９と
電磁超音波探触子６と距離を表わすリフトオフ１
０を支持ローラ１１で支持している。

１２は受信信号の増幅器、１３は受信信号の検
波器、１４は被検材９の内部欠陥評価器である。

一方、第２図は電磁超音波による被検材９の受
信信号波形を示したものである。

次に、第１図の電磁超音波探傷装置の動作につ
いて説明する。矢印Ａ方向に一定速度で移動して
いる被検材９に電磁超音波探触子６（以下、探触
子と云う）を接板する。このとき探触子６と被検
材９は、支持ローラ１１により一定のリフトオフ
１０が保たれている。

しかる後、電磁超音波の送信を開始する。この
超音波の送信には、まず充電抵抗器２を通じて高
圧直流電源１からコンデンサ３に充電されている
電荷を、スイツチ４を閉じることにより、制動抵
抗器５および送信コイル７を通じて放電する。

このとき、上記放電回路はRLC直列共振回路
と等価となり、送信コイル７には第(1)式に示す周
波数oの送信電流ioが流れ被検材９に超音波が発
生する。

上記発生した超音波は被検材９を伝播し、欠陥
または底面で反射され、受信コイル８で受信さ
れ、増幅器１２で増幅されると、第２図に示す信
号波形、すなわち不感帯toをもつ信号波形１５と
被検材９の欠陥または底面エコーの信号波形１６
が出力される。この信号波形は検波器１３で検波
され、従来の超音波探傷装置と同じ欠陥評価機能
を持つ内部欠陥評価器１４に入力され、被検材の
欠陥の評価がなされる。

Ｌ：送信コイルのインダクタンス Ｃ：充放電用コンデンサ３の容量 従来の電磁超音波装置は以上のような構成であ
り、第２図に示すように受信信号に不感帯toが存
在するため、被検材９の表面付近の内部欠陥検出
ができない。さらに被検材の表面の欠陥検出がで
きない欠点があつた。

この発明は、上記の従来の欠点を除去するため
になされたもので、送信時のの送信電流波形を検
出し、この電流波形の大きさ・周波数・減衰振動
時間などから、被検材の表面欠陥および表面付近
の内部欠陥検出を行い、従来の電磁超音波探傷装
置と組み合わせることによつて、従来装置では検
出できなかつた被検材の内部のみならず表面の欠
陥評価もできる電磁超音波探傷装置を提供するこ
とを目的とする。

以下、この発明の電磁超音波探傷装置の実施例
を図面について説明する。第３図はその一実施例
の構成を示すブロツク図であり、この第３図にお
いて１〜１４の符号は第１図と同一部分を示し、
その説明を省略する。

１７は従来の電磁超音波探傷装置、１８は送信
コイルを流れる送信電流波形を検出する電流波形
検出装置であり、その出力信号を第１メモリ１９
で記憶するようになつている。

第１メモリ１９の出力は第２メモリ２０、表面
欠陥判定器２１に出力するようになつている。第
２メモリ２０は標準電波波形を記憶しておくため
のものでありまた、表面欠陥判定器２１は第１メ
モリ１９と第２メモリ２０の信号波形を比較し、
被検材９の表面欠陥を評価するものである。

表面欠陥判定器２１および内部欠陥評価器１４
の出力は内部表面欠陥評価器２３に送るようにな
つており、その出力は欠陥評価を行う信号処理装
置２４に送出するようになつている。

第４図は、探触子６と被検材９の距離を表わす
リフトオフと送信電流ioの周波数oの関係を示し
たグラフであり、第５図は矢印Ａ方向に一定速度
で移動している被検材９の表面に欠陥Foが存在
し、超音波を送受信したとき得られる送信電流波
形ia，ibと受信信号波形Ea，Ebを示したもので
ある。

次に、以上のように構成されたこの発明の電磁
超音波探傷装置の動作について説明する。表面欠
陥評価に関して、第４図に示すように探触子６と
被検材９間のリフトオフ１０の変化に伴ない、送
信電流の周波数が変化することはよく知られてい
る。

これは送信コイル７と被検材９の電磁結合の度
合の変化によるもので、送信コイル７のインダク
タンスＬが変わり、第(1)式より算出される共振周
波数oに影響されるためである。

ここで述べているリフトオフ１０とは、被検材
９の表面に探触子６が対向して置かれたとき、上
記探触子６の送受信に有効な表面が被検材９の表
面と相対する相対面内における平均距離、すなわ
ち、上記相対面内の体積で表わせる。

したがつて、被検材９の表面の探触子６に相対
する面内に第５図に示すような欠陥Foが存在し
た場合のリフトオフLbは、欠陥が存在しない場
合のリフトオフLaに比べて大きくなり、第４図
に示すように、送信電流の周波数が欠陥の存在し
ない場合に比べて低くなる。

これを関係式で示すと（La＜Lb，１／ta＞
１／tb）となる。以上の現象を応用したのが第３
図に示すこの発明の実施例である。以下に上記第
３図の動作を述べる。

電磁超音波の送受信に関しては、第１図に示す
従来例と同じである。すなわち、第５図の２５に
示すように、探触子６を矢印Ａ方向に移動する被
検材９にリフトオフLaで接板した後、コンデン
サ３の電荷を放電すると送信コイル７には周波数
Ta^-1の送信電流iaが流れる。

このとき、伝播経路Eoで伝播された超音波は、
受信コイル８で受信され、増幅器１２で増幅され
ると第５図２５のEaに示すような受信信号とな
る。

上記受信信号Eaで示す時間toは不感帯であり、
時間ｔは、被検材９の底面エコーの伝播時間を示
したものである。

この受信信号は検波器１３で検波された後、内
部欠陥評価器１４に入力され、被検材９の内部欠
陥の有無、大きさなどを判定し、内部表面欠陥評
価器２３に入力される。

一方、超音波送信時には送信コイル６を流れる
送信電流（第５図２５のia）が電流波形検出装置
１８で検出されその検出電流波形iaが第１メモリ
１９に記憶されると表面欠陥判定器２１は第２メ
モリ２０に記憶されている検出電流波形iaの周波
数oと比較する。

上記比較で差がなければ、内部表面欠陥評価器
２３の制御信号により、第２メモリ２０の内容
は、第１メモリ１９の内容に変更される。すなわ
ち検出電流波形iaを記憶しておく。

次に第５図の２６に示したように、探触子６と
対応する被検材９に欠陥Foが存在すると、前述
したように、リフトオフLbが大きくなる（Lb＞
La）。それに伴ない送信コイル７のインダクタン
スが大きくなり、電流波形検出装置１８で検出さ
れる送信電流波形ibの発振周波数１／tbも第５図
２５の場合に比べて低くなる。（１／tb＜１／
ta）。

上記電流波形ibが第１メモリ１９に記憶され
る。次に表面欠陥判定器２１は上記メモリ１９の
内容ibと第２メモリ２０の内容iaの周波数の差を
比較すれば、差が認められるので、内部表面欠陥
評価器２３に上記周波数の変化情報信号を入力す
るとともに、内部欠陥評価器１４の評価結果にも
上記周波数変化の情報を与え、補正を加え欠陥の
有無、大きさなどの情報を警報表示器２８に入力
する。

また、表面欠陥評価装置２２を構成する第１メ
モリ１９、第２メモリ２０、およぎ表面欠陥判定
器２１で送信ごとの遂次周波数を比較することに
より緩慢なリフトオフ変化による第６図のｃ，ｅ
に示すような欠陥とは認められない周波数変化の
影響を除去している。

なお、上記実施例では、欠陥評価の送信電流の
周波数の変化でおこなつていたが送信電流回路は
RLCの直列共振回路と等価できるのでインダク
タンス（送信コイルのインダクタンス）の変化を
検出する手段としては、流れる電流の大きさおよ
び減衰振動時間でも可能である。

また、上記三者（大きさ，周波数，減衰振動時
間）、三者の組み合わせあるいは、単独でも可能
であることは明らかである。

さらに、電流検出位置は、送信電流回路内であ
ればいかなる位置でも検出可能である。

表面欠陥評価装置にしても、送信的遂次比較で
なくとも、あらかじめしきい値を決め絶対値比較
で評価してもよい。

また、上記実施例では表面欠陥検出を内部欠陥
検出と同時におこなつていたが、超音波送信時以
外に別の交流電源を用い送信コイルあるいは受信
コイルで間欠あるいは、連続の表面欠陥検出も可
能である。

以上のようにこの発明の電磁超音波探傷装置に
よれば、従来の電磁超音波探傷装置では不可能で
あつた表面欠陥検出を、送信電流波形を観測する
ことにより別の探傷装置を設けることなく可能と
なり、付加価値の高いものが得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の電磁超音波探傷装置の構成
図、第２図は、電磁超音波受信信号波形図、第３
図はこの発明の電磁超音波探傷装置の一実施例の
構成を示すブロツク図、第４図はこの発明の電磁
超音波探傷装置におけるリフトオフと送信電流周
波数の関係を示す図、第５図は、この発明の電磁
超音波探傷装置における探触子、被検材、表面欠
陥FoおよびリフトオフLa，Lbの関係と、そのと
きの送信電流波形および受信信号波形を示す図、
第６図は第５図の２５，２６において送信したと
きａ〜ｅのリフトオフLa，Lbと送信電流周波数
ta^-1，tb^-1，tc^-1，te^-1の関係をグラフにした図
である。 １……直流高圧電源、２……充電抵抗器、３…
…コンデンサ、４……スイツチ、５……制動抵
抗、６……探触子、７……送信コイル、８……受
信コイル、９……被検材、１０……リフトオフ、
１１……支持ローラ、１２……増幅器、１３……
検波器、１４……内部欠陥評価器、１７……従来
の電磁超音波探傷装置、１８……電流検出装置、
１９……第１メモリ、２０……第２メモリ、２１
……表面欠陥判定器、２２……表画欠陥評価装
置、２３……内部表面欠陥評価装置、２４……信
号処理装置、２８……警報表示器。なお、図中同
一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送信コイルに送信電流を流して被検材に発生
   した超音波を受波する電磁超音波探触子、この電
   磁超音波探触子で受波した信号から被検材の内部
   欠陥評価を行う内部欠陥評価器、上記送信電流の
   波形を検出する電流検出装置、この電流検出装置
   で検出された電流波形と標準電流波形とを比較し
   て上記被検材の表面欠陥評価を行う表面欠陥評価
   装置、この表面欠陥評価装置による評価と上記内
   部欠陥評価器の評価とから上記被検材の欠陥の評
   価を行う信号処理装置を備えてなる電磁超音波探
   傷装置。 ２ 表面欠陥評価装置は、上記電流検出装置より
   検出される１回あるいは複数回の電流の波形の大
   きさ、周波数あるいは減衰振動時間の一つないし
   三つを比較・判定することにより、表面欠陥を評
   価することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電磁超音波探傷装置。