JPS636678Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電磁超音波を導電性材料中に電気な
らびに磁気の相互作用により発生させ、欠陥、材
質判定、厚さ測定などに用いる電磁超音波発生検
出器の構造改良に関するものである。

電磁超音波の発生原理は、導電性材料の表面近
傍に磁界を形成すると共に超音波励起用コイルを
配置し、これに高周波パルス電流を流して材料表
面に渦電流を発生させ、該渦電流と磁界との相互
作用により材料中に超音波を透入させるものであ
り、また、材料中の超音波と磁界との相互作用に
より材料表面に生じた渦電流を電磁誘導の法則に
より検出コイルによつて検出するものである。

従来、前記超音波励起用コイルと検出コイルを
近接して配置し、その両コイルに外部磁界をかけ
る方式の電磁超音波発生検出器においては、励起
用コイルと検出コイルとの間の電磁誘導にもとづ
き、検出信号のデツドゾーンが非常に大きくなる
ことから、その実用上の大きな難点となつてい
た。

本考案はこのデツドゾーンを減少する目的で励
起用コイルと検出コイルの間に非磁性体の金属製
隔壁を設けたところ、このデツドゾーンを著しく
減少させると共に検出信号のＳ／Ｎ比向上に顕著
な効果を得たものであり、その実用性を一層高め
ることができた。

以下、実施例を用いて詳細に説明する。

第１図は、縦波電磁超音波計測の原理ならびに
金属製隔壁を設けた電磁超音波発生検出器の概略
図を示している。電磁超音波発生検出器１は回転
対称軸２を有し、導電性材料３の近傍に磁界発生
用コイル４ならびに強磁性体からなるマグネツト
５を配置し、磁界発生用電源６から磁界発生用コ
イル４に電圧を印加すると、導電性材料３の表面
に、水平かつ放射状に点線で示される磁界７が生
ずる。また、励起用コイル８に高周波パルス電源
９により高周波パルス電流を流すと、導電性材料
３内に誘導により表面と平行な円形状の渦電流１
０が発生する。該渦電流１０と磁界７はフレミン
グの左手の法則により相互作用し、矢印で示され
る垂直方向の振動力１１を生ずる。この振動力１
１は以降超音波として矢印１２の方向に進行し、
材料の底面Ｓまたは内部の欠陥ｆに到達すると、
反射されて矢印１３の方向に進行し、材料表面近
くに到達すると振動力１４を生ずる。これは磁界
７と相互作用し、フレミングの右手の法則により
渦電流１５を生ずる。この渦電流１５は検出コイ
ル１６によつて検出され、増巾器１７によつて増
巾し表示器１８によつて表示される。

この様にして、電磁超音波の計測が行なわれる
が、この際、検出コイルによつて得られる検出信
号には、励起用コイル８に流れる高周波パルス電
流に基く誘導信号いわゆる送信パルスと、材料内
部にて反射された超音波にもとづく反射エコーと
がある。この送信パルスが占める時間域は、通常
の超音波探傷でいわれる送信パルスによるデツド
ゾーンであり、これは反射エコーの確認を妨げる
ことから、このデツドゾーンを減少することは実
用上の大きな課題であつた。

そこで、本考案は第１図に示すように、励起用
コイル８と検出コイル１６との間に非磁性体の金
属製隔壁１９を設け、励起用コイル８と検出コイ
ル１６とを電磁気的に隔離したところ、両コイル
間の電磁気的結合を大巾に減少できることから、
デツドゾーンを著しく減少させ得た。また、同時
に検出コイル１６は外来雑音の影響からもほぼ完
全に遮蔽されることから、検出信号のＳ／Ｎ比を
も大巾に向上することができた。

具体的な実施例に関して説明すると、金属製隔
壁を設けた電磁超音波発生検出器を用い、高周波
パルス電源９として電圧20KV、容量300VAのも
のを用い、これにコンデンサー0.01μF、トリガー
式スパークギヤツプ、励起用コイル８を直列に接
続して放電させたところ、励起用コイル８に周波
数1MHz、振巾2KAのパルス状電流が発生した。
この際、磁界発生用コイル４の起磁力は、10000
アンペアターンとして3KGの磁界７を与えた。
またサンプルとして100mm厚さのSUS２７を用い
た。この際、電磁超音波検出信号の表示器として
ストレージ式シンクロスコープを用いた場合の表
示波形を第２図に示す。第２図は電磁超音波検出
信号の表示波形の模式図を示し、縦軸Ｓは超音波
検出信号の強さ、横軸Ｔは超音波の伝播時間を表
わしている。第２図ａは金属製隔壁１９なしの場
合、第２図ｂは金属製隔壁１９を設けた場合のも
のである。この表示波形は、送信パルス２０、２
０′、第１回目反射エコー２１、２１′、第２回目
反射エコー２２、２２′、第３回目反射エコー２
３、２３′、第４回目反射エコー２４、２４′を示
している。

送信パルス２０、２０′の占める時間域が、い
わゆるデツドゾーン２５、２５′である。

この例から明らかなように、第２図ｂの金属製
隔壁１９を設けた場合、デツドゾーンは大巾に減
少し、また、検出信号Ｓ／Ｎ比も著しく向上して
おり、その有用性は明白である。

以上のように本考案によれば、従来デツドゾー
ンに妨げられ検出不能であつた検出信号が確認可
能となり、電磁超音波の実用性を一層高めること
ができた。

なお、実施例では金属製隔壁１９に黄銅を用い
るようにしたが、導電性の非磁性金属であればス
テンレス鋼、アルミニウムなどでもよく、また、
隔壁厚さも外部磁界を大きく損なわない0.5〜５
mm程度であればよい。

また、縦波超音波計測法を用いて説明したが、
励起用コイル８と検出コイル１６の間に金属製隔
壁１９の設置可能な電磁超音波発生検出器であれ
ば、横波あるいは表面波用電磁超音波発生検出器
への適用も有効であり、その方法の制限はない。
形状も回転対称なものを示したが、例えば角型で
もよく、励起用コイルや検出コイルの形状に応じ
て変えればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は縦波電磁超音波計測の原理及び金属製
隔壁を設けた電磁超音波発生検出器の概略図を示
す。第２図は電磁超音波検出信号の表示波形の模
式図、第２図ａは金属製隔壁なしの場合、第２図
ｂは金属製隔壁を設けた場合のものを示す。 １……電磁超音波発生検出器、２……回転対称
軸、３……導電性材料、４……磁界発生用コイ
ル、５……マグネツト、６……磁界発生用電源、
７……磁界、８……励起用コイル、９……高周波
パルス電源、１０……渦電流、１１……振動力、
１２……矢印、ｆ……内部欠陥、ｓ……底面、１
３……矢印、１４……振動力、１５……渦電流、
１６……検出コイル、１７……増巾器、１８……
表示器、１９……金属製隔壁、２０……送信パル
ス、２０′……送信パルス、２１……第１回目反
射エコー、２１′……第１回目反射エコー、２２
……第２回目反射エコー、２２′……第２回目反
射エコー、２３……第３回目反射エコー、２３′
……第３回目反射エコー、２４……第４回目反射
エコー、２４′……第４回目反射エコー、２５…
…デツドゾーン、２５′……デツドゾーン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 導電性材料の近傍に設ける磁界発生装置と、渦
   電流を導電性材料に発生させる励起用コイルと、
   導電性材料中からの反射超音波により生起される
   渦電流を検出する検出コイルと、励起用コイルに
   高周波パルス電流を流す高周波パルス電源と、検
   出コイルによる検出信号を増巾する増巾器と、そ
   れを表示する表示器とからなる電磁超音波発生検
   出装置において、前記励起用コイルと検出コイル
   との間に、壁厚0.5〜５mmの非磁性金属製隔壁を
   設けたことを特徴とする電磁超音波発生検出器。