JPS6340850A - 渦流探査装置 - 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〕 この発明は、気体および液体を輸送するパイプライン等
の管内面に発生する孔食を探傷する渦流探査装置、特に
内面孔食の孔閉さに対して線形な出力特性を得る探査装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来各種パイプライン等の管内面に発生する孔食を探査
する方法として磁気探査法、超音波探査法及び渦流探査
法等が利用されている。

磁気探査法は鋼管を強力な磁石で磁化し、孔食から発生
する漏洩磁束を計測して、漏洩磁束の値から孔食を検出
する方法である。

超音波探査法は鋼管の肉厚方向に超音波を入射し、管表
面よシ反射する超音波の時間を計測して孔食を検出する
方法である。

ｉｉｉ流探査法は鋼管内面に交流磁界を交差させ、孔食
による磁界の変化全計測して孔食を検出する方法である
。

２ｇ８図、第９回は従来の渦流探査法の説明図であυ、
第８図は断面図、＠９区は側面図である。

図において１は鋼管、２は鋼管１内に挿入された貫通型
の１次コイル、３ａ〜６ｎは１次コイル２に対して放射
状に配置された複数の２次コイル（グローブコイル）、
４は鋼管１内面に発生している孔食である。第１０図は
上記探査法に使用する渦流探査装置の購成を示すブロッ
ク図であり、図において５は１次コイル２に接続された
発振器、６は２次コイル６ａ〜６ｎに接続されたマルチ
プレクサ、７はマルチプレクサ６を制御するゲート信号
発生器、８はマルチプレクサ６の出力電圧を増幅する信
号増幅器、９は移相器、１０は同期検波器、１１は記録
計である。

上記のように開成した従来の渦流探査装置において、鋼
管１内に挿入した１次コイル２に発振器５かも交流電流
を供給して＠管１の内壁に交流磁束を交差させる。複数
個の２次コイル３ａ〜３ｎはこの交流磁束の磁束変化を
検出してマルチズレフサ乙に探査信号として出力する。

マルチプレクサ６は発振器５に接続されたゲート信号発
生器７の出力信号により制御され、各２次コイル６ａ〜
３ｎに誘起される誘起電圧を時分割によって抽出し出力
する。

マルチプレクサ６の出力電圧は＜バー号ｍ・１α器８に
よυ増幅されたのち同期検波器１０に出力される。

同期検波器１０に送られた探査信号は発振器５の出力を
移相器９で移相した基４を圧で直流電圧に検波され、記
１ｔｔｉｉ又はメータにより計測される。

上記渦流探査装置において１次コイル２と２次コイル３
ａ＝３ｎからなる検出ヘッドが孔食４のない鋼管部にあ
るときは各２次コイル３ａ〜３ｎに発生する誘起電圧は
零ポルトである。しかし、検出ヘッドが移動して孔食４
を通過するときは孔食４の位置に近接した２次コイルに
は孔食４による磁束が交差し、孔食４に対応した電圧が
誘起される。この誘起電圧を信号処理したのち同期検波
器１０から出力される電圧を計測することにより間接的
に＠管１内面に発生する孔食４を検出することができる
。

〔発明が解決しようと１−る問題点〕 上記従来の渦流探査装置においては、各２次コイル６＆
〜６ｎは鋼管１の中心からの放射状磁束を検出するため
、孔食深さに対する出力電圧は非線形特性であり孔食深
さを計測することができないという問題点があった。

また２次コイルと管内壁との相対距離が変動すると、同
一孔食に対する出力電圧が変化し孔食を定量的に把握す
ることができないという問題点もあった。

この発明はかかる問題点全解決するためになされたもの
であり、孔食の分布および孔食、深さを高精度で計測す
ることができる渦流探査装置を提案することｔ目自勺と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る渦流探査装置は、鋼管内に配置した貫通
型の１次コイルと、該１次コイルに接続され１次コイル
に管軸方向の磁束を発生させる発振器と、上記１次コイ
ルの外側に配置し管軸方向の磁束変化を検出し電気信号
和変換する複数の磁気セ／すと、該複数の磁気センサで
検出した信号を時分割で抽出するマルチプレクサと、該
マルチプレクサの出力電圧を直流電圧に変換する検波器
と、該検波器の出力電圧の振幅値から孔食信号を出力す
る信号処理回路とからなシ、上記信号処理回路は上記検
波器の出力電圧を各磁気センサ毎に移動平均し、各磁気
センサと管内壁との相対距離に対応した出力電圧を抽出
する移動平均回路と、該移動平均回路の出力電圧と検波
器の出力電圧の差分電圧を抽出し孔食信号を出力する差
動増幅器とからなることを特徴とする。

〔作用〕

この発明においては管内壁と１次コイルの相対距離に対
応して変化する管軸方向の磁束変化を複数の２次コイル
で検出することにより鋼管内壁に発生する孔食を検出す
る。

さらに信号処理回路で、管径の変動等による２次コイル
と管内壁との相対距離の変動による出力電圧の誤検出を
防止する。

〔実施例〕

第１図、第２図は、この発明の一実施例に係る検出ヘッ
ドの配置を示し、第１図は断面図、第２図は側面図であ
る。図において１は鋼管、２は鋼管１内に配置した貫通
型の１次コイル、３ａ〜６ｎは１次コイル２の外側に等
間隔で配置された２次コイル、４は鋼管１の内壁に発生
した孔食である。

第６図は上記実施例の構成を示すブロック図であり、図
において５〜１１は上記＠１０図に示した従来例と同一
のものである。１２は同期検波器１０から出力する出力
電圧を処理する信号処理回路であシ、信号処理回路１２
は同期検波器１０から出力する出力電圧を各２次コイル
３ａ〜３ｎ毎に移動平均し、各２次コイル３ａ〜３ｎと
鋼管１内壁との相対距離（以下、リフトオフという。）
Ｋ対応した出力電圧を抽出する移動平均回路１３と、移
動平均回路１６の出力電圧と同期検波器１０の出力電圧
との差分電圧を抽出する差動増幅器１４と、差動増幅器
１４の出力電圧を入力しその電圧の増幅度を移動平均回
路１６の出力電圧で制御するＡＧＣ増幅器１５とからな
る。

上記のように構成した渦流探査装置の動作を説明する。

まず、鋼管１内に挿入した検出ヘッドの１次コイル２に
発振器５から交流電流を供給して管内壁の管軸方・向に
磁界を発生させる。この磁界によって１次コイル２の外
側に配置された複数の２次コイル３＆〜６ｎには第４図
に示すようにリフトオフｔ（■）に対応した出力電圧ｅ
１が誘起される。第４図はリフトオフｔが１８ｍのとき
の各２次コイル６＆〜３ｎの出力電圧ｅｉを零ボルトと
して、リフトオフｌを可変したときの各２次コイル３８
〜３ｎの出力電圧特性を示す。

各２次コイル３１〜３ｎＫ誘起した電圧ａｔはマルチプ
レクサ乙に入力し、マルチプレクサ６でゲート信号発生
器７の出力電圧によって時分割されて抽出される。マル
チプレクサ６で抽出された各２次コイル３＆〜３ｎの探
査信号は信号増幅器８で所期値に増幅されて同期検波器
１０に送られる。

同期検波器１０に送られた探査信号は発振器５の出力を
移相器９で移相した基準電圧で直流電圧に検波されて信
号処理回路１２に送られる。

信号処理回路１２に送られた同期検波器１０の出力電圧
は、まず移動平均回路１３で各２次コイル３ａ〜６ｎ毎
に移動平均されて差動増幅器１４に送られ、同期検波器
１０の出力電圧との差が求められ差動増幅器１４から差
分電圧として出力される。

この差動増幅器１４かも出力される出力電圧はＡＧＣ増
幅器１５に送られ、移動平均回路１３から出力される各
２次コイル３ａ〜３ｎ毎の出力電圧でＡＧＣ増幅器の増
幅度を制御し、リフトオフ変動に対する孔食の探査感度
を自動的に補償する。

上記のように構成した渦流探査装置において、１次コイ
ル２と２次コイル３ａ−３ｎからなる検出ヘッドを鋼管
１内で移動し孔食４の下を通過したとき釦は、孔食４に
近接した２次コイル３ａの誘起電圧のみが孔食４によっ
て変化する。

第５図は２次コイル３＆が孔食４を検出したときの信号
処理回路１２の各部の出力波形を示す。

第５図においてａは２次コイル３ａが孔食４ｔ−検出し
たときの同期検波器１０の出力波形を示し、孔食４の位
置で孔食信号Ｓが出力される。この出力電圧が移動平均
回路１３によシ平均化され出力波形すとして孔食信号Ｓ
が除去されて差動増幅器１４に送られる。差動増幅器１
４では同期検波器１０の出力波形ａと移動平均回路１３
の出力波形すの差が求められ、第５図Ｃの出力波形に示
すように孔食４の孔食信号Ｓのみを高８／Ｎ比で出力す
る。したがって鋼管１０偏平や、管径の変動等によるリ
フトオフｔの変動による出力電圧の誤検出を防止し、孔
食４を高精度で検出することができる。

第６図は信号処理回路１２の出力電圧をＡＧＣ付増幅器
１５に送シ移動平均回路１３の出力電圧でＡＧＣ付増幅
器１５の増幅度を制御してリフトオフ変動に対する孔食
の探査感度を自動的に補償した場合のリフトオフ変動に
対する相対感度をリフトオフｔが１８馴を基準とし°Ｃ
示し、図におい′てｄは補償後Ｃは補償前の相対感度で
ある。図に示すようにＡＧＣ付増幅器１５によシ孔食の
探査感度を補償することによりリフトオフｔが変動して
も検出感度の変動を大巾におさえることができ孔食の探
査精度の向上を図ることができる。

また、第７図は上記実施例によシ人工孔食の孔深さＤを
変化させた群集する孔食を探量した場合の出力電圧を示
す。図に示すように孔食の孔深さＤに対し線形特性の出
力電圧を得ることができる。

なお、上記実施例においては磁束を検出するのに２次コ
イルを使用したが、磁気抵抗素子やホール素子を使用し
ても同様の作用を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように管内壁と１次コイルの相
対距離に対応して変化する管軸方向の磁束変化を１次コ
イルの外側に設げた複数の２次コイルで検出することに
より鋼管内壁に発生する孔食を検出し、かつ信号処理回
路の移動平均回路と差動増幅器によシ鋼管の偏平、縮径
等によるりフトオフ変動や検出ヘッドの温度変化等によ
って発生するドリフト電圧を除去しているから、孔食の
みを高Ｓ／Ｎ比で検出することができる効果を有する。

また、管内面に生じる群集する孔食に対しても孔食深さ
に対して線形特性の出力電圧が得られるため、孔食を定
量的に検出することができる。

さらに、リフトオフが変動しても信号処理回路のＡＧＣ
付増幅器で検出感度を自動補償することができるから、
孔食の探査精度の向上を図ることができる効果も有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の実施例に係る検出ヘッドの
配置を示し、第１図は断面図、第２図は側面図、第３図
は上記実施例の構成を示すブロック図、第４図は上記実
施例における２次コイルのリフトオフに対応した出力電
圧特性図、第５図は上記実施例の信号処理回路の出力波
形図、第６図は上記実施例のリフトオフに対する相対感
度特性図、第７図は上記実施例の人工孔食の孔深さＤに
対する出力電圧特性図、第８図、第９図は従来装置の検
出ヘッドの配置を示し、第８図は断面図、第９図は側面
図、第１０図は従来装置の構成を示すブロック図である
。 １・・・鋼管、２・・・１次コイル、３＆〜３ｎ・・・
２次コイル、４・・・孔食、５・・・発振器、６・・・
マルチプレクサ、７・・・ゲート信号発生器、８・・・
信号増幅器、９・・・移相器、１０・・・同期検波器、
１１・・・記録計、１２・・・信号処理回路、１６・・
・移動平均回路、１４・・・差動増幅器、１５・・・Ａ
ＧＣ付増幅器。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年 第１図 第５図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼管の管内面に発生する孔食を探査する渦流探傷
   において、管内に配置した貫通型の１次コイルと、該１
   次コイルに接続され１次コイルに管軸方向の磁束を発生
   させる発振器と、上記１次コイルの外側に配置し管軸方
   向の磁束変化を検出し電気信号に変換する複数の磁気セ
   ンサと、該複数の磁気センサで検出した信号を時分割で
   抽出するマルチプレクサと、該マルチプレクサの出力電
   圧を直流電圧に変換する検波器と、該検波器の出力電圧
   の振幅値から孔食信号を出力する信号処理回路とからな
   り、該信号処理回路が上記検波器の出力電圧を各磁気セ
   ンサ毎に移動平均し、各磁気センサと管内壁との相対距
   離に対応した出力電圧を抽出する移動平均回路と、該移
   動平均回路の出力電圧と検波器の出力電圧の差分電圧を
   抽出し孔食信号を出力する差動増幅器とからなることを
   特徴とする渦流探査装置。
2. （２）信号処理回路に上記差動増幅器の出力電圧を入力
   し、その増幅度を移動平均回路の出力電圧で制御するＡ
   ＧＣ増幅器を加えた特許請求の範囲第１項記載の渦流探
   査装置。