WO2018225525A1 - センサシステム - Google Patents

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WO2018225525A1
WO2018225525A1 PCT/JP2018/020043 JP2018020043W WO2018225525A1 WO 2018225525 A1 WO2018225525 A1 WO 2018225525A1 JP 2018020043 W JP2018020043 W JP 2018020043W WO 2018225525 A1 WO2018225525 A1 WO 2018225525A1
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sensor
coil
side coil
sensor system
probe
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PCT/JP2018/020043
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明紀 田村
菅野　智
ポール ウィルコックス
アンソニー クロックフォード
チェンファン ゾン
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日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社
インダクトゥセンス リミテッド
ユニバーシティー オブ ブリストル
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Definitions

  • the present invention relates to a sensor system suitable for nondestructive inspection using ultrasonic waves.
  • the non-destructive inspection technique is a technique that can inspect the state of an object without destroying it.
  • the non-destructive inspection using ultrasonic waves is used in a wide range of fields because of its low cost and easy application.
  • ultrasonic crack inspection and wall thickness inspection are regularly performed to ensure the soundness of piping and containers. Since most pipes and containers are covered with a heat insulating material, for ultrasonic inspection, first remove the heat insulating material, manually press the ultrasonic probe against a predetermined inspection point, and then incubate the heat. It is necessary to restore the material. In addition, if the inspection location is high, scaffold assembly is required before and after the inspection.
  • Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2 a method of attaching an ultrasonic sensor including a battery and a control radio wave transmitter / receiver in advance to an inspection point It has been known. By arranging a control server and a control radio wave transmitter in the plant, each ultrasonic sensor can be controlled from the control server at the time of inspection, and ultrasonic inspection at each inspection point can be automatically performed. . By attaching an ultrasonic sensor under the heat insulating material in advance, it becomes possible to ultrasonically inspect the pipes and containers without attaching or removing the heat insulating material. However, in this method, it is necessary to attach a battery and a control radio wave transmitter / receiver to the ultrasonic sensor, and periodic maintenance such as battery replacement is required. Further, there is a problem that the sensor itself is increased in size.
  • Non-Patent Document 3 describes an inspection method using an ultrasonic optical probe in which an electromagnetic ultrasonic transmitter and an optical fiber sensor are combined.
  • the ultrasonic resonance wave excited by the electromagnetic ultrasonic wave transmitter is detected by an optical fiber sensor.
  • Patent Document 1 a sensor installed in advance on the surface of a metal structure to be inspected, a transducer coil disposed on the outside of the sensor, and a sensor and the surface of the metal structure to be inspected.
  • a sensor system includes an electromagnetic interference (EMI) absorption layer and transmits and receives information to and from a sensor via a transducer coil and a reception coil by electromagnetic induction coupling with a transmission coil that constitutes a probe coil.
  • EMI electromagnetic interference
  • This method is a promising technique because the sensor unit is composed only of a sensor and a transducer coil and does not require a battery, so that the sensor unit is maintenance-free.
  • Nuclear power plants require periodic inspections of numerous pipes and containers.
  • an inspection method recommended by the Japan Society of Mechanical Engineers is defined, and the measurement pitch on the pipe surface is required to be 100 mm or less.
  • the sensors are attached to the pipe surface, so it is important that the sensors themselves are maintenance-free and compact.
  • the inspection method utilizing electromagnetic induction between coils described in Patent Document 1 the sensor unit is maintenance-free, and It is considered effective because it is compact.
  • the heat insulating material for plant piping is generally composed of a nonmetallic heat insulating portion having a heat insulating function and a metal exterior material for holding the heat insulating portion.
  • the heat retaining portion is made of a non-metallic member such as calcium silicate, and has a maximum thickness (diameter thickness) of 90 mm, for example.
  • the present invention provides a sensor system capable of ultrasonic inspection of pipes or containers that are temporarily covered with a thick covering member, for thinning, cracking, etc. without attaching or detaching the covering member.
  • a sensor system is a sensor system used for nondestructive inspection, and is electrically connected to the sensor attached to the surface to be inspected by the sensor and the first cable.
  • the sensor coil, the first electromagnetic wave shielding member disposed between the surface of the inspection object and the sensor coil, and the sensor coil are disposed so as to face each other through a gap, and can be coupled by electromagnetic induction. It has a sensor side coil and a probe side coil which is spaced apart from the sensor side coil and is electrically connected by a second cable.
  • the covering member that covers the inspection target is, for example, a heat insulating material or a member made of concrete.
  • a heat insulating material a product made of calcium silicate, a product made from rock wool, a product made from glass wool, a product made from amorphous water, a product made from rigid urethane foam, or the like is used.
  • the “exterior member” is a member that covers the outer surface of the covering member that covers the object to be inspected, and when the covering member is a heat insulating material, a metal exterior member or a resin exterior member is used. It is done.
  • the exterior member which covers the outer surface of the covering member which is a member made from concrete is not necessarily required. Therefore, when the exterior member is a metal exterior member, an electromagnetic wave shielding member (second electromagnetic wave shielding member) is provided between the surface of the metal exterior member and the probe side coil in order to prevent the influence of eddy current. On the other hand, when the exterior member is a resin exterior member or the cover member is a concrete member, an electromagnetic wave shielding member (second electromagnetic wave shield) is provided between the surface of the resin exterior member or the concrete cover member and the probe side coil. There is no need to provide a member.
  • the covering member is a heat insulating material and the exterior member that covers the outer surface of the heat insulating material is a metal exterior member will be described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram of a sensor system of Example 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram showing shapes of various coils constituting the sensor system shown in FIG.
  • the sensor system 1 includes a sensor 20 attached to the surface of an inspection object 42, a sensor coil 21 electrically connected to the sensor 20 via a first cable 22, and an inspection object 42.
  • the first electromagnetic wave shielding member 23 is provided between the surface of the sensor and the sensor coil 21.
  • the sensor system 1 is arranged so as to face the sensor coil 21 with a gap and is coupled by electromagnetic induction, and is separated from the sensor side coil 3 and is electrically connected via the second cable 4.
  • the circuit element 6 is attached between the sensor side coils 3 and on the surface of the metal exterior member 41 without contacting the surface of the metal exterior member 41.
  • the sensor system 1 transmits and receives information to and from the sensor probe 32 including the transmission coil 31 and the reception coil 30.
  • gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is made as narrow as possible.
  • the present invention is not limited to this, and the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 may be widened. In other words, the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is arbitrarily set as appropriate.
  • the inspection object 42 in this embodiment is a metal plate made of carbon steel or stainless steel, and corresponds to piping and containers having a large curvature in plant inspection. Since the inspection object 42 becomes high temperature during plant operation, it is covered with a heat insulating material that is a covering member 40 made of calcium silicate (or made of rock wool, glass wool, amorphous water kneaded, hard urethane foam, etc.). ing. A metal exterior member 41 made of aluminum (or galvanized steel plate) is attached around the heat insulating material that is the covering member 40 in order to hold the heat insulating material.
  • the transmission coil 31 and the reception coil 30 constituting the sensor probe 32 are connected to a pulser / receiver (not shown) used for normal ultrasonic inspection and a PC (Personal Computer) (not shown) having an oscilloscope function. Further, to the heat insulating material that is the metal exterior member 41 and the covering member 40, the second cable 4 that electrically connects the probe side coil 2 and the sensor side coil 3 can be inserted into the sensor 20 side. And a through-hole 5 is formed. The sensor side coil 3 is arranged on the inner surface of the heat insulating material that is the covering member 40.
  • the probe-side coil 2 and the sensor-side coil 3 constituting the sensor system 1 are formed in a spiral shape or a spiral shape, for example, flat coils each formed with a copper wire of 0.05 mm. is there.
  • the receiving coil 30 constituting the sensor probe 32 is arranged inside the transmitting coil 31 in a plan view and is formed in a spiral shape or a spiral shape.
  • the receiving coil 30 and the transmitting coil 31 are each made of, for example, 0.05 mm copper. It is a flat coil formed of wires.
  • FIG. 3 is a diagram showing an electric circuit configuration of the sensor system shown in FIG.
  • the size and the number of turns of the probe coil 2 and the sensor coil 3 constituting the sensor system 1 and the reception coil 30 and the transmission coil 31 constituting the sensor probe 32 are determined by the electric circuit model shown in FIG.
  • This electric circuit model is derived for the first time in the present invention in consideration of the components shown in FIG.
  • the resistance R, capacitance C, and inductance L of each coil change.
  • the mutual inductance M between coils changes from the size and relative position of each coil.
  • the coil size is the output voltage V 3 to the input voltages V 1 becomes optimal, determines the number of turns.
  • the pipe thinning inspection requires a measurement pitch of 100 mm or less.
  • the outer diameters of the probe side coil 2, the sensor side coil 3, and the sensor coil 21 constituting the sensor system 1 are set to 30 mm.
  • the outer diameters of the transmission coil 31 and the reception coil 30 constituting the sensor probe 32 are set to 53 mm and 46 mm, respectively, in consideration of the SN ratio and interference of adjacent coils.
  • the outer diameter dimensions of these coils are not limited to these dimensions, and are appropriately set according to the shape of the inspection object 42, the required S / N ratio, and the like.
  • a circuit element 6 is attached between the probe side coil 2 and the sensor side coil 3.
  • the circuit element 6 is composed of a capacitor and / or a resistor, for example. Since the circuit element 6 is generally difficult to use in a high temperature environment, in this embodiment, the circuit element 6 is not easily affected by the temperature of the inspection object 42 that is at a high temperature during plant operation. Is installed. In other words, the circuit element 6 is installed on the surface of the metal exterior member 41 without contacting the surface of the metal exterior member 41.
  • An electrical signal corresponding to a transmission wave generated by a pulser (not shown) is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the transmission coil 31 constituting the sensor probe 32 and received by the probe side coil 2 constituting the sensor system 1. Is done.
  • the second electromagnetic wave blocking member 7 is installed between the probe side coil 2 and the metal exterior member 41. is doing.
  • the electromagnetic wave shielding member for example, an electromagnetic wave shielding sheet of EMI Absorber ABASeries manufactured by 3M Corporation of the United States is used.
  • the thickness of the electromagnetic wave shielding sheet is 0.2 to 0.5 mm in order to sufficiently exhibit the shielding performance, but a thicker one may be used.
  • An electrical signal received via the magnetic field by the probe side coil 2 constituting the sensor system 1 is transmitted to the sensor side coil 3 via the second cable 4. This electrical signal is transmitted to the sensor coil 21 via a magnetic field formed by electromagnetic induction in the sensor side coil 3.
  • a first electromagnetic wave shielding member 23 is installed between the sensor coil 21 and the inspection object 42 in order to suppress eddy currents formed on the surface of the inspection object 42.
  • the material, thickness, etc. may be the same as those of the second electromagnetic wave shielding member 7.
  • a piezoelectric element is used for the sensor 20.
  • the size of the piezoelectric element is determined by the frequency of the ultrasonic wave used.
  • the outer diameter is 10 mm and the thickness is 0.6 mm.
  • As a material of the piezoelectric element to be used for example, NCE51 manufactured by Denmark Nolia Corporation is used.
  • the sensor 20 since the ultrasonic wave is generated, the sensor 20 is a piezoelectric element, but the present invention is not necessarily limited to this.
  • the sensor 20 may be configured to use a strain meter (strain gauge or strain sensor), an electromagnetic sensor, an accelerometer, a thermal sensor, or the like. Since the sensor 20 is electrically connected to the sensor coil 21 by the first cable 22, the sensor 20 vibrates due to the electrical signal received by the sensor coil 21, and ultrasonic waves are transmitted into the inspection object 42. .
  • the ultrasonic wave transmitted into the inspection object 42 is reflected by a crack or bottom surface of the inspection object 42, and the ultrasonic wave received by the sensor 20 generates an electric signal in the sensor 20 by the piezoelectric effect.
  • This electric signal is transmitted to the probe side coil 2 via the sensor coil 21, the sensor side coil 3, and the second cable 4.
  • An electrical signal converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the probe side coil 2 is received by the receiving coil 30 constituting the sensor probe 32 and displayed on an oscilloscope on the PC via a receiver (not shown).
  • the heat insulating material and the metal made of the covering member 40 are used.
  • the ultrasonic inspection of the inspection object 42 can be performed without attaching / detaching the exterior member 41.
  • an ultrasonic inspection can be performed without assembling a scaffold by attaching the long probe for the high place inspection to the sensor probe 32. Since the probe-side coil 2 is disposed on the metal exterior member 41 via the second electromagnetic wave shielding member 7 corresponding to the position where the sensor 20 is previously attached to the inspection object 42, the inspector can easily visually recognize it. Since this is possible, it is not necessary to carefully control the ultrasonic probe (sensor probe 32) for each inspection point, and the inspection time can be shortened. As described above, since energy is supplied to the sensor 20 from the sensor probe 32 in a non-contact manner through a magnetic field, the sensor 20 does not require an energy source such as a battery, and the sensor 20 is compact and maintenance-free.
  • the sensor 20 and the sensor coil 21 attached to the inspection object 42, and the sensor side coil 3, the second cable 4, and the probe side coil 2 attached to the heat insulating material that is the covering member 40 are mechanically Since it is not necessary to couple, when the crack or thinning is detected by the sensor 20, the second cable 4 is also used when removing the heat insulating material as the covering member 40 and shifting to the manual detailed inspection.
  • the heat insulating material can be removed without cutting.
  • the sensor-side coil 3 and the sensor coil 21 are arranged close to each other, that is, by narrowing the gap between the sensor coil 21 and the sensor-side coil 3, the measurement pitch is narrow as in pipe thinning inspection.
  • the ultrasonic inspection can be performed without the sensor side coil 3 receiving a signal from the adjacent sensor coil 21.
  • FIG. 4 shows a comparison diagram of a received waveform obtained by a known technique and a received waveform obtained by the sensor system 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 shows the experimental results when a calcium silicate heat insulating material is used as the heat insulating material that is the covering member 40 and its thickness is 30 mm.
  • the graph shown in the upper part of FIG. 4 (the uppermost part in the drawing) is based on a known technique disclosed in Non-Patent Document 4 (method of performing non-contact ultrasonic inspection using electromagnetic induction between coils).
  • the obtained reception waveform bottom surface echo
  • the result in a state in which the metal exterior member for holding the heat insulating material as the covering member 40 is not installed is shown.
  • Non-Patent Document 4 (intermediate part toward the drawing) is a known technique disclosed in Non-Patent Document 4 (method of performing non-contact ultrasonic inspection using electromagnetic induction between coils). ) Shows the received waveform (bottom echo), and shows the result in a state where a metal exterior member for holding the heat insulating material as the covering member 40 is installed. Furthermore, the graph shown in the lower part of FIG. 4 (the lowermost part toward the drawing) shows the received waveform (bottom echo) obtained by the sensor system 1 of this embodiment, and holds the heat insulating material that is the covering member 40. The result in the state which installed the metal exterior member 41 for doing is shown. As can be seen from FIG.
  • the received waveform is satisfactorily obtained even when the members are installed.
  • the sensor system 1 of the present embodiment has the second electromagnetic wave shielding member 7 disposed between the surface of the metal exterior member 41 and the probe-side coil 2, so that the surface of the metal exterior member 41 is The influence of the eddy current generated can be prevented, and the sensor side coil 3 and the probe side coil 2 which are arranged so as to face the sensor coil 21 via a gap and are coupled by electromagnetic induction are electrically connected via the second cable 4.
  • the case where the metal exterior member 41 is used as the exterior member that covers the outer surface of the heat insulating material that is the covering member 40 is not limited to this.
  • the second electromagnetic wave shielding member 7 disposed between the surface of the resin exterior member and the probe side coil 2 is not necessary, and the probe side coil 2 is made of resin. It is good also as a structure distribute
  • the circuit element 6 is attached between the probe side coil 2 and the sensor side coil 3 on the surface of the metal exterior member 41 without contacting the surface of the metal exterior member 41.
  • the electric circuit shown in FIG. 3 described above can be designed only by the number of turns of the coil, and therefore the circuit element 6 may be omitted. .
  • the probe side coil 2 and the sensor probe 32 are coupled via an electromagnetic induction phenomenon and there is no mechanical connection portion, a long bar for inspecting high places is attached to the sensor probe 32. Therefore, even when the inspection object is located at a high place, the ultrasonic inspection can be performed without assembling the scaffold.
  • the probe-side coil 2 is arranged on the metal exterior member 41 via the second electromagnetic wave shielding member 7 corresponding to the position where the sensor 20 is previously attached to the inspection object 42.
  • the inspector can easily visually recognize, it is not necessary to carefully control the ultrasonic probe (sensor probe 32) for each inspection point, and the inspection time can be shortened. Further, since energy is supplied to the sensor 20 from the sensor probe 32 through electromagnetic induction, it is not necessary to provide the battery with the sensor 20, and the sensor 20 can be compact and maintenance-free. Moreover, according to the present Example, since the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 can be arrange
  • FIG. 5 is an overall schematic configuration diagram of a sensor system of Example 2 according to another example of the present invention.
  • the heat insulating material that is the covering member has an independent two-layer structure and covers the first heat insulating material (inner layer side heat insulating material) and the first heat insulating material (inner layer side heat insulating material).
  • the second intermediate coil arranged on the second heat insulating material (outer layer side heat insulating material) and the first heat insulating material (inner layer side heat insulating material) arranged on the outer surface.
  • the first intermediate coil and the sensor side coil are electrically connected by a third cable, and the second intermediate coil and the probe side coil are electrically connected by a second cable.
  • the sensor system 1 a includes a sensor 20 attached to the surface of the inspection target 42, a sensor coil 21 electrically connected to the sensor 20 via the first cable 22, and the inspection target 42.
  • the first electromagnetic wave shielding member 23 is provided between the surface of the sensor and the sensor coil 21.
  • the sensor system 1a is arranged so as to face the sensor coil 21 via a gap and is coupled by electromagnetic induction, and is separated from the sensor side coil 3 and is electrically connected via the third cable 10.
  • First intermediate coil 8 connected to each other, second intermediate coil 9 arranged to face first intermediate coil 8 through a gap and coupled by electromagnetic induction, and second intermediate coil 9
  • a probe-side coil 2 that is spaced apart and electrically connected via a second cable 4 is provided.
  • the sensor system 1 a transmits and receives information to and from the sensor probe 32 including the transmission coil 31 and the reception coil 30.
  • gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is made as narrow as possible.
  • the present invention is not limited to this, and the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 may be widened. In other words, the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is arbitrarily set as appropriate.
  • the heat insulating material as the covering member has an independent two-layer structure, and includes the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) and the first covering. It is covered with a second covering member 40b (outer layer side heat insulating material) that covers the member 40a (inner layer side heat insulating material).
  • the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material) has a first metal outer member 41a (outer layer side outer member) as an outer member for maintaining its shape.
  • the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) is also covered with a second metal outer member 41b (inner layer side outer member) as an outer member for the purpose of shape retention and the like.
  • the sensor system 1a includes a second electromagnetic wave shielding member 7 disposed between the surface of the first metal exterior member 41a (outer layer side exterior member) and the probe side coil 2, and a second metal exterior. It has the 3rd electromagnetic wave shielding member 11 distribute
  • the first metal exterior member 41a (outer layer side exterior member), the second coating member 40b (outer layer side heat insulating material), the second metal exterior member 41b (inner layer side exterior member), and the first coating
  • the member 40 a (inner layer side heat insulating material) includes the second cable 4 that electrically connects the probe side coil 2 and the second intermediate coil 9, and the first intermediate coil 8 and the sensor side coil 3.
  • a through hole 5 penetrating to the sensor 20 side is formed so that the third cable 10 to be electrically connected can be inserted.
  • the sensor side coil 3 is disposed on the inner surface of the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material), and the second intermediate coil 9 is provided on the inner surface of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material). It is arranged in.
  • An electrical signal corresponding to a transmission wave generated by a pulsar (not shown) connected to the sensor probe 32 is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the transmission coil 31 constituting the sensor probe 32, thereby constituting the sensor system 1a.
  • the electric signal transmitted to the second intermediate coil 9 via the second cable 4 is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the second intermediate coil 9, and is transmitted to the first intermediate coil 8 via the magnetic field.
  • the electrical signal transmitted to the sensor side coil 3 via the third cable 10 is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the sensor side coil 3 and is received by the sensor coil 21 via the magnetic field.
  • the sensor 20 Since the sensor 20 is electrically connected to the sensor coil 21 via the first cable 22, the sensor 20 vibrates due to the electrical signal received by the sensor coil 21, and ultrasonic waves are transmitted into the inspection object 42.
  • the structure of the sensor 20 is the same as that in the first embodiment.
  • the ultrasonic wave transmitted into the inspection object 42 is reflected by the crack or bottom of the inspection object 42, and the ultrasonic wave received by the sensor 20 causes the sensor 20 to generate an electric signal due to the piezoelectric effect.
  • This electrical signal is transmitted to the first intermediate coil 8 via the sensor coil 21, the sensor side coil 3, and the third cable 10.
  • the electrical signal transmitted to the first intermediate coil 8 is received by the receiving coil 30 constituting the sensor probe 32 via the second intermediate coil 9, the second cable 4, and the probe-side coil 2.
  • This electrical signal is displayed on an oscilloscope on the PC via a receiver (not shown), and the inspector can determine the presence / absence of a crack in the inspection object 42 and the amount of thinning from the waveform.
  • the first metal exterior member 41a outer layer side exterior member
  • the second coating member 40b outer layer side heat insulating material
  • the second metal exterior member 41b inner layer side exterior member
  • the first The ultrasonic inspection of the inspection object 42 can be performed without attaching / detaching the one covering member 40a (inner layer side heat insulating material).
  • the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) and the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material) can be detached independently without cutting the fourth and third cables 10.
  • the heat insulating material that is the covering member has an independent two-layer structure, and covers the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) and the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material).
  • the present invention is not limited to this, and the case where the heat insulating material that is the covering member has an independent structure of three or more layers.
  • the sensor system 1a can be applied. In this case, an intermediate coil corresponding to the number of independent heat insulating material layers and a cable for electrically connecting the coils may be installed.
  • FIG. 6 is an overall schematic configuration diagram showing a modification of the sensor system shown in FIG.
  • the sensor system 1 b includes a sensor 20 attached to the surface of the inspection object 42, a sensor coil 21 electrically connected to the sensor 20 via the first cable 22, and the inspection object 42.
  • the first electromagnetic wave shielding member 23 is provided between the surface of the sensor and the sensor coil 21.
  • the sensor system 1b includes a second intermediate coil 9 that is spaced apart from the sensor coil 21 and is coupled to the inner surface of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material) by electromagnetic induction.
  • the probe side coil 2 that is spaced apart from the intermediate coil 9 and is electrically connected via the second cable 4, and the surface of the first metal exterior member 41 a (outer layer side exterior member) and the probe side coil 2
  • the 2nd electromagnetic wave shielding member 7 distribute
  • the sensor system 1 b transmits and receives information to and from the sensor probe 32 including the transmission coil 31 and the reception coil 30.
  • the heat insulating material that is the covering member has an independent two-layer structure, and the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material).
  • the thickness of the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) is smaller than the thickness of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material).
  • the 2nd metal exterior member 41b inner layer side exterior member for hold
  • coated member 40a inner layer side heat insulating material
  • the outer surface of one covering member 40a (inner layer side heat insulating material) and the inner surface of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material) are in direct contact with each other.
  • the first metal exterior member 41a (outer layer side exterior member), the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material), and the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) include the probe side coil 2.
  • a through-hole 5 penetrating to the sensor 20 side is formed so that the second cable 4 that electrically connects the second intermediate coil 9 can be inserted.
  • the sensor system 1 b includes a sensor-side coil 3, a first intermediate coil 8, and a third cable that electrically connects the sensor-side coil 3 and the first intermediate coil 8. 10 and the third electromagnetic wave shielding member 11 are not provided. Therefore, an electrical signal corresponding to a transmission wave generated by a pulser (not shown) connected to the sensor probe 32 is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the transmission coil 31 constituting the sensor probe 32, and the sensor system 1b. Is received by the probe-side coil 2. The electric signal transmitted to the second intermediate coil 9 via the second cable 4 is converted into a magnetic field by electromagnetic induction in the second intermediate coil 9 and received by the sensor coil 21 via the magnetic field. .
  • the sensor 20 Since the sensor 20 is electrically connected to the sensor coil 21 via the first cable 22, the sensor 20 vibrates due to the electrical signal received by the sensor coil 21, and ultrasonic waves are transmitted into the inspection object 42.
  • the structure of the sensor 20 is the same as that in the first embodiment.
  • the ultrasonic wave transmitted into the inspection object 42 is reflected by the crack or bottom of the inspection object 42, and the ultrasonic wave received by the sensor 20 causes the sensor 20 to generate an electric signal due to the piezoelectric effect.
  • This electric signal is transmitted to the probe side coil 2 via the sensor coil 21, the second intermediate coil 9, and the second cable 4.
  • the electrical signal transmitted to the probe side coil 2 is received by the receiving coil 30 constituting the sensor probe 32 by electromagnetic induction.
  • This electrical signal is displayed on an oscilloscope on a PC via a receiver (not shown), and the inspector can determine the presence / absence of a crack in the inspection object 42 and the thinning amount from the waveform.
  • the first metal exterior member 41a (outer layer side exterior member), the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material), and the first covering member 40a (inner layer side heat insulating material) are not attached or detached. Ultrasonography can be performed.
  • first covering member 40a inner layer side heat insulating material
  • second covering member 40b that is the outer covering member. Workability is improved by thickening the (outer layer side heat insulating material).
  • the first metal exterior member 41a outer layer side exterior member as an exterior member covering the outer surface of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material)
  • the first metal exterior member 41a outer layer side exterior member
  • the 2nd metal exterior member 41b inner layer side exterior member
  • the 2nd metal exterior member 41b outer layer side exterior member as an exterior member which covers the outer surface of 1 covering member 40a (inner layer side heat insulating material) was shown was shown, it is not restricted to this.
  • the resin exterior member 41a outer layer side exterior member
  • the second metal exterior member 41b inner layer side exterior member
  • the resin exterior member A second electromagnetic wave shielding member 7 disposed between the surface and the probe side coil 2, and a surface of the second electromagnetic wave shielding member 7 disposed between the surface of the resin exterior member and the probe side coil 2.
  • the third electromagnetic wave blocking member 11 disposed between the first intermediate coil 8 and the first intermediate coil 8 is not required, the probe side coil 2 is directly disposed on the surface of the resin exterior member, and the first intermediate coil 8 is formed of the resin. It is good also as a structure distribute
  • the first metal exterior member 41a (outer layer side exterior member) is used as an exterior member that covers the outer surface of the second covering member 40b (outer layer side heat insulating material).
  • the present invention is not limited to this.
  • the second disposed between the surface of the resin exterior member and the probe side coil 2 is used.
  • the electromagnetic wave shielding member 7 becomes unnecessary, and the probe side coil 2 may be arranged directly on the surface of the resin exterior member.
  • the covering member is not attached and detached. It is possible to perform a sound wave inspection.
  • coated member 40a inner layer side heat insulating material which is an inner side coating member is made thin
  • coated member 40b outer layer side heat insulating material which is an outer side coating member. It is possible to improve the workability by increasing the thickness.
  • FIG. 7 is an overall schematic configuration diagram of a sensor system of Example 3 according to another example of the present invention.
  • the inspection object is a metal cylindrical pipe, and a plurality of sensor systems described in the first embodiment are arranged on the surface of the cylindrical pipe so as to be spaced apart at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the configuration is different from the first embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a fluid (water or steam) flowing in a cylindrical pipe may wear the pipe components and cause thinning.
  • the Japan Society of Mechanical Engineers recommends a pipe thinning inspection method, and among them, the measurement pitch is required to be 100 mm or less. This embodiment assumes such an inspection object.
  • the sensor system of this embodiment includes a sensor 20 attached to the surface of a cylindrical pipe 43 to be inspected, and a sensor coil 22 electrically connected to the sensor 20 by a first cable 22 (see FIG. 1).
  • the first electromagnetic wave shielding member 23 (see FIG. 1) disposed between the surface of the pipe 43 to be inspected and the sensor coil 21, and the sensor coil 21 disposed so as to face each other through a gap and coupled by electromagnetic induction Sensor side coil 3, probe side coil 2 spaced apart from the sensor side coil 3 and electrically connected via the second cable 4, and the surface of the metal exterior member 41 as the exterior member and the probe
  • the sensor system 1 including the second electromagnetic wave blocking member 7 disposed between the side coil 2 is placed at a predetermined interval along the circumferential direction of the pipe 43 to be inspected (45 ° around the axis of the pipe 43).
  • These eight sensor systems 1 transmit / receive information to / from a sensor probe 32 (see FIG. 1) that includes a transmission coil 31 and a reception coil 30, respectively.
  • a sensor probe 32 see FIG. 1 that includes a transmission coil 31 and a reception coil 30, respectively.
  • gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is made as narrow as possible.
  • the present invention is not limited to this, and the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 may be widened. In other words, the gap between the sensor coil 21 and the sensor side coil 3 is arbitrarily set as appropriate.
  • a heat insulating material 44 (covering member) made of calcium silicate (or made of rock wool, glass wool, amorphous water kneaded, hard urethane foam, etc.) is used.
  • the outer peripheral surface is covered.
  • the outer peripheral surface of the heat insulating material 44 (cover member) is covered with a metal exterior member 41 made of aluminum (or galvanized steel plate).
  • the sensor side coil 3 is attached to the inner surface of the heat insulating material 44 (covering member), and the probe side coil 2 is attached to the second electromagnetic wave shielding member 7 attached to the outer peripheral surface of the metal exterior member 41. Yes.
  • the configuration is the same as that described in the first embodiment.
  • the second cable 4 that electrically connects the probe side coil 2 and the sensor side coil 3 can be inserted into the metal exterior member 41 and the heat insulating material 44 (covering member) to the sensor 20 side. And a through-hole 5 is formed.
  • a circuit element 6 (see FIG. 1) is installed in the second cable 4 in order to facilitate electric circuit design.
  • FIG. 8 is a view showing a method of incorporating the sensor system shown in FIG. 7 into a heat insulating material (covering member).
  • the sensor side coil 3 is attached to the inner surface of the heat insulating material 44 (covering member), and the probe side coil 2 is attached to the outer peripheral surface of the metal exterior member 41. Affixed on top.
  • the probe side coil 2 and the sensor side coil 3 are electrically connected by the 2nd cable 4 penetrated by the through-hole 5,
  • the sensor 20 on the piping 43 which is a test object, the sensor coil 22, and There is no need to be mechanically coupled. Therefore, as shown in FIG.
  • the heat insulating material 44 (covering member), the metal exterior member 41, the sensor side coil 3, the probe side coil 2, and the probe side coil 2 and the sensor side coil 3 are electrically connected.
  • the second cable 4 can be manufactured in an integral structure. This eliminates the need for wiring and the like associated with local installation, and improves workability. In the pipe thinning inspection, it is necessary to remove the heat insulating material 44 (covering member) and move to detailed measurement where measurement is performed at a higher density measurement pitch at the place where signs of thinning are seen. However, in this embodiment, as shown in FIG. 8, the heat insulating material 44 (covering member) can be removed only at necessary places.
  • the sensor system 1 is provided with eight sensor systems 1 that are spaced apart at a predetermined interval (a 45 ° interval around the axis of the pipe 43) along the circumferential direction of the pipe 43 to be inspected.
  • a predetermined interval a 45 ° interval around the axis of the pipe 43
  • the number of sensor systems 1 arranged in the circumferential direction of the pipe 43 is not limited to this, and a desired number of sensor systems 1 are arranged as appropriate within a range satisfying a required measurement pitch.
  • the present embodiment in addition to the effects of the first embodiment, it is possible to improve workability when installing a plurality of sensor systems 1 on a metal cylindrical pipe of a nuclear power plant or a thermal power plant. It becomes. Further, according to the present embodiment, it is possible to remove the heat insulating material (covering member) only at a necessary portion at the time of shifting to detailed measurement for a portion where a sign of thinning is seen.
  • FIG. 9 is an overall schematic configuration diagram of a sensor system of Example 4 according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 shows the arrangement of probe-side coils on the metal exterior member of the sensor system shown in FIG. FIG.
  • the object to be inspected is a metal cylindrical pipe, and is electrically connected by a sensor and the sensor and the first cable so as to be spaced apart from the surface of the cylindrical pipe at a predetermined interval in the circumferential direction.
  • the fourth cable is different from the first embodiment in that the fourth cable is routed in the circumferential direction and connected to the probe-side coil via a plurality of fourth cables and one second cable.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
  • a pipe thinning inspection in a nuclear power plant or a thermal power plant is assumed as in the third embodiment. Depending on the laying position of the pipe 43 to be inspected, as shown in FIG.
  • the fourth cable 12 is arranged in the circumferential direction as shown in FIG.
  • the probe-side coil 2 is arranged at a position (a right side of the pipe 43 in FIG. 9) where a sufficient space can be secured outside the pipe 43 to be inspected.
  • the fourth cable 12 is represented as if it was one, but actually, the fourth cable 12 is a sensor disposed at a position corresponding to the probe-side coil 2.
  • the sensor system 1c of the present embodiment has a predetermined interval along the circumferential direction on the surface of a metal cylindrical pipe 43 to be inspected (45 around the axis of the pipe 43). 8 sensors 20 separated and collected at intervals of °.
  • the sensors 20 arranged at the other seven locations other than the sensor 20 arranged at the position corresponding to the probe coil 2 are electrically connected to the sensor 20 by the first cable 22 (see FIG. 1), respectively.
  • the sensor-side coil 3 is arranged and coupled by electromagnetic induction.
  • each fourth cable 12 is connected to the sensor-side coil 3 and the other end is connected to the probe-side coil 2.
  • the sensor 20 (on the right side of the pipe 43 in FIG. 9) arranged at a position corresponding to the probe side coil 2 is electrically connected to the sensor 20 by the first cable 22 (see FIG. 1).
  • a first electromagnetic wave shielding member 23 (see FIG. 1) disposed between the surface of the pipe 43 to be inspected and the sensor coil 21, and is disposed so as to face the sensor coil 21 with a gap therebetween by electromagnetic induction.
  • the sensor side coil 3 to be coupled, the probe side coil 2 spaced apart from the sensor side coil 3 and electrically connected via the second cable 4, and the surface of the metal exterior member 41 as the exterior member
  • a second electromagnetic wave blocking member 7 disposed between the probe side coil 2 and the probe side coil 2 is provided.
  • a heat insulating material 44 (covering member) made of calcium silicate (or made of rock wool, glass wool, amorphous water kneaded, hard urethane foam, etc.) is used.
  • the outer peripheral surface is covered.
  • the outer peripheral surface of the heat insulating material 44 (cover member) is covered with a metal exterior member 41 made of aluminum (or galvanized steel plate).
  • the sensor side coil 3 arranged at eight places is attached to the inner surface of the heat insulating material 44 (covering member), and the probe side coil 2 arranged at one place is attached to the outer peripheral face of the metal exterior member 41. It is affixed on the second electromagnetic wave shielding member 7 formed.
  • a second cable 4 and seven fourth cables 12 that electrically connect the probe-side coil 2 and the sensor-side coil 3 can be inserted into the metal exterior member 41 and the heat insulating material 44 (covering member). Thus, a through-hole 5 that penetrates to the sensor 20 side is formed.
  • FIG. 10 is a view of the probe side coil 2 in FIG. 9 as viewed from the side.
  • eight probe-side coils 2 are attached to the second electromagnetic wave shielding member 7 (not shown) on the metal exterior member 41 of the pipe 43 to be inspected.
  • the eight probe-side coils 2 are formed in a spiral shape or a spiral shape, and each of the sensor-side coils 3 is arranged at eight locations with seven fourth cables 12 and one second cable 4. And are electrically connected.
  • the arrangement pitch of the eight probe side coils 2 shown in FIG. 10 is desirably 1.5 times or more the outer diameter of the probe side coil 2 in order to avoid the influence from the adjacent probe side coils 2.
  • each probe-side coil 2 can be easily accessed as compared with the third embodiment, so that the inspection time can be shortened. For example, when a sensor probe is mounted on a drone or the like and the probe-side coil 2 is accessed, it is not necessary to move the entire circumference of the pipe 43 to be inspected. In addition, even when a long probe for inspection at high places is attached to the sensor probe 32 (see FIG. 1) for inspection at high places, the probe-side coil 2 is integrated into one place, so that inspection can be performed easily. Is possible.
  • this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.

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Abstract

仮に厚肉の被覆部材で覆われた配管或いは容器の減肉、き裂等を、被覆部材を着脱することなく超音波検査可能なセンサシステムを提供する。非破壊検査に用いられるセンサシステム（１）は、検査対象（４２）の表面に取り付けられたセンサ（２０）と、センサ（２０）と第１のケーブル（２２）により電気的に接続されるセンサコイル（２１）と、検査対象（４２）の表面とセンサコイル（２１）との間に配される第１の電磁波遮断部材（２３）と、センサコイル（２１）に空隙を介して対向するよう配され、電磁誘導により結合し得るセンサ側コイル（３）と、センサ側コイル（３）と離間し配され、第２のケーブル（４）により電気的に接続されるプローブ側コイル（２）と、を有する。

Description

センサシステム
　本発明は超音波を用いた非破壊検査に好適なセンサシステムに関する。
　非破壊検査技術は対象物を破壊することなくその状態を検査できる技術であり、特に超音波を用いた非破壊検査は、低コスト、適用が容易等の理由から幅広い分野で用いられている。　
　原子力プラントや火力プラントなどでは、配管や容器等の健全性を担保するため、超音波によるき裂検査や肉厚検査が定期的に行われている。大部分の配管や容器は保温材で覆われているため、超音波検査のためには、まず保温材を取り外し、手動で超音波プローブを予め決められた検査点に押しつけて検査し、その後保温材を復旧する必要がある。また、検査箇所が高所であれば検査の前後で足場組み立てが必要となる。　
　特に原子力プラントでは、多数の配管、容器を定期検査毎に検査することが規定されており、多大な労力と時間を要している。また、上述の手動による検査では、超音波プローブの押しつけ角等により、超音波プローブに受信される信号が変化するため、検査点毎に超音波プローブを注意深く制御する必要がある。
　このような課題を解決するため、例えば、非特許文献１又は非特許文献２に記載されるように、検査点に予めバッテリと制御用の電波送受信機を備えた超音波センサを取り付けておく方法が知られている。プラント内に制御用のサーバと制御用電波発信機を配置しておくことで、検査時に制御用サーバから各超音波センサを制御し、各検査点における超音波検査を自動的に行うことができる。保温材下に予め超音波センサを取り付けておくことで、保温材の着脱なしに配管、容器を超音波検査することが可能となる。しかしながら本方法では、超音波センサにバッテリおよび制御用の電波送受信機を取り付ける必要があり、バッテリ交換などの定期的なメンテナンスが必要となる。また、センサ自身が大型化するといった課題がある。
　非特許文献３には、電磁超音波発信子と光ファイバセンサを組み合わせた超音波光プローブによる検査方法が記載されている。電磁超音波発信子により励起した超音波の共振波を光ファイバセンサにより検出する。電磁超音波発振子と光ファイバセンサを予め保温材下の検査点に設置しておくことにより、保温材の着脱なしで配管の超音波検査が可能である。しかしながら、各電磁超音波発振子と光ファイバセンサから電源線や信号線を引き出すため、多数の配線が必要となり、断線のリスクが高くなる。また、本センサにより配管にき裂や減肉が検知された場合、保温材を取り外して手動による詳細検査に移行する必要があるが、本センサの電源線や信号線は保温材を通して外側へ引き出されているため、保温材取り外しには電源線や信号線を切断する必要があり、詳細検査が必要ない部分のセンサまで使用できなくなる課題がある。
　また、特許文献１には、検査対象である金属構造の表面に予め設置されたセンサ、センサの外側に配されるトランスデューサコイル、及びセンサと検査対象である金属構造の表面の間に配される電磁干渉（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　：ＥＭＩ）吸収層を備え、プローブコイルを構成する送信コイルと電磁誘導結合によりトランスデューサコイル及び受信コイルを介してセンサと情報の送受信を行うセンサシステムが開示されている。本方法では、センサ部はセンサとトランスデューサコイルのみで構成され、バッテリが不要であるため、センサ部がメンテナンスフリーとなるため有望な技術である。
ＧＢ２５２３２６６Ａ公報
Ｓ．Ｊａｎｇ，　ｅｔ．ａｌ，　Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｈｅａｌｔｈ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｃａｂｌｅ－ｓｔａｙｅｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｕｓｉｎｇ　ｓｍａｒｔ　ｓｅｎｓｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：　Ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，Ｓｍａｒｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，　Ｖｌｏ．６，　Ｎｏ．５－６　（２０１０）　ｐｐ．４３９－４５９ Ｆ．Ｃｅｇｌａ，　Ｊ．Ａｌｌｉｎ，　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｗａｌｌ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｗｉｔｈ　ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ，　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｐｉｌｅｌｉｎｅｓ：　Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ　ａｎｄ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　（２０１５） 山家, 高橋, 阿彦「火力発電プラントにおける配管減肉の測定技術」東芝レビューＶｏｌ．６３，　Ｎｏ．４　（２００８）　ｐｐ．４１－４４ Ｃ．Ｚｈｏｎｇ，　Ａ．Ｃｒｏｘｆｏｒｄ，　Ｐ．Ｗｉｌｃｏｘ，　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＮＤＥ，　ＩＥＥＥ　ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，　Ｖｏｌ．６０，　Ｎｏ．６　（２０１３）　ｐｐ．１１１５－１１２５
　原子力プラントでは多数の配管、容器の定期的な検査が要求されている。特に配管減肉検査では、日本機械学会により推奨される検査方法が定められており、その中で配管表面での計測ピッチが１００ｍｍ以下であることが要求されている。本規格に従うと、配管表面に多数のセンサが取り付けられる事になるため、センサ自身がメンテナンスフリーであること、コンパクトであることが重要となる。非特許文献１、非特許文献２、及び非特許文献３に開示される検査方法に比べ、特許文献１に記載のコイル間の電磁誘導を活用する検査方法では、センサ部がメンテナンスフリー、且つ、コンパクトであるため有効であると考えられる。　
　一方で、プラント配管の保温材は、保温機能を有する非金属製の保温部と、保温部を保持するための金属製外装材で構成されることが一般的である。保温部はケイ酸カルシウム等の非金属部材で構成され、その肉厚（径方向の厚さ）は例えば最大で９０ｍｍを有する。この場合、特許文献１に記載に記載される構成では、センサの外側に配されるトランスデューサコイルの外径を９０ｍｍ～１００ｍｍにする必要があり、上述の計測ピッチが１００ｍｍ以下とする規格には到底対応できない。すなわち、特許文献１の構成では、隣り合うトランスデューサコイルからの信号を受信するという不具合が生じる虞がある。　
　そこで、本発明は、仮に厚肉の被覆部材で覆われた配管或いは容器の減肉、き裂等を、被覆部材を着脱することなく超音波検査可能なセンサシステムを提供する。
　上記課題を解決するため、本発明に係るセンサシステムは、非破壊検査に用いられるセンサシステムであって、検査対象の表面に取り付けられたセンサと、前記センサと第１のケーブルにより電気的に接続されるセンサコイルと、前記検査対象の表面と前記センサコイルとの間に配される第１の電磁波遮断部材と、前記センサコイルに空隙を介して対向するよう配され、電磁誘導により結合し得るセンサ側コイルと、前記センサ側コイルと離間し配され、第２のケーブルにより電気的に接続されるプローブ側コイルと、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、仮に厚肉の被覆部材で覆われた配管或いは容器の減肉、き裂等を、被覆部材を着脱することなく超音波検査可能なセンサシステムを提供することが可能となる。　
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の一実施例に係る実施例１のセンサシステムの全体概略構成図である。 図１に示すセンサシステムを構成する各種コイルの形状を示す図である。 図１に示すセンサシステムの電気回路構成を示す図である。 公知技術で得られた受信波形と実施例１によるセンサシステムで得られた受信波形の比較図である。 本発明の他の実施例に係る実施例２のセンサシステムの全体概略構成図である。 図５に示すセンサシステムの変形例を示す全体概略構成図である。 本発明の他の実施例に係る実施例３のセンサシステムの全体概略構成図である。 図７に示すセンサシステムの保温材（被覆部材）への組み込み方法を示す図である。 本発明の他の実施例に係る実施例４のセンサシステムの全体概略構成図である。 図９に示すセンサシステムの金属製外装部材上におけるプローブ側コイルの配置を示す図である。
　本明細書において、「検査対象を覆う被覆部材」とは、例えば、保温材或いはコンクリート製の部材である。保温材としては、ケイ酸カルシウム製、ロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、若しくは硬質ウレタンフォーム製等が用いられる。　
　また、本明細書において「外装部材」とは、検査対象を覆う被覆部材の外表面を覆う部材であって、被覆部材が保温材の場合には、金属製外装部材又は樹脂製外装部材が用いられる。一方、上記被覆部材がコンクリート製の部材である場合は、必ずしもコンクリート製の部材である被覆部材の外表面を覆う外装部材は要しない。よって、外装部材が金属製外装部材である場合、渦電流による影響を防止するため、金属製外装部材の表面とプローブ側コイルとの間に電磁波遮蔽部材（第２の電磁波遮断部材）を設ける。一方、外装部材が樹脂製外装部材或いは被覆部材がコンクリート製の部材である場合、樹脂製外装部材或いはコンクリート製の被覆部材の表面とプローブ側コイルとの間に電磁波遮蔽部材（第２の電磁波遮断部材）を設ける必要はない。　
　以下では、一例として、被覆部材が保温材であり、且つ、保温材の外表面を覆う外装部材が金属製外装部材である場合を説明するが、これに限られるものでないことは言うまでもない。　
　以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
　図１は本発明の一実施例に係る実施例１のセンサシステムの全体概略構成図であり、図２は図１に示すセンサシステムを構成する各種コイルの形状を示す図である。　
　図１に示すように、センサシステム１は、検査対象４２の表面に貼付されたセンサ２０、センサ２０と第１のケーブル２２を介して電気的に接続されるセンサコイル２１、及び、検査対象４２の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３を備える。また更に、センサシステム１は、センサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３、センサ側コイル３と離間し配され第２のケーブル４を介して電気的に接続されるプローブ側コイル２、及び、外装部材としての金属製外装部材４１の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７を備え、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３の間であって、金属製外装部材４１の表面上に金属製外装部材４１の表面と接触することなく回路素子６が取り付けられている。　
　センサシステム１は、送信コイル３１及び受信コイル３０で構成されるセンサプローブ３２と情報の送受信を行う。なお、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は、できるだけ狭くすることが好ましい。但し、これに限らず、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙を広くしても良い。換言すれば、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は適宜任意に設定される。
　本実施例における検査対象４２は、炭素鋼若しくはステンレス鋼製の金属板であり、プラント検査における曲率の大きい配管、容器に対応する。検査対象４２はプラント運転中、高温となるため、ケイ酸カルシウム製（若しくは、ロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、硬質ウレタンフォーム製等）の被覆部材４０である保温材にて覆われている。被覆部材４０である保温材の周囲には保温材を保持するためアルミ製（若しくは亜鉛メッキ鋼板製）の金属製外装部材４１が取り付けられている。センサプローブ３２を構成する送信コイル３１及び受信コイル３０は、通常の超音波検査に用いられるパルサ・レシーバ（図示せず）及びオシロスコープ機能を備えた図示しないＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）に接続されている。また、金属製外装部材４１及び被覆部材４０である保温材には、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３とを電気的に接続する第２のケーブル４を挿通可能とするよう、センサ２０側へと貫通する貫通口５が形成されている。また、センサ側コイル３は、被覆部材４０である保温材の内表面に配されている。
　図２に示すように、センサシステム１を構成するプローブ側コイル２及びセンサ側コイル３は、渦巻き状或いは螺旋状に成形され、例えば、それぞれ０．０５ｍｍの銅線で形成される平型コイルである。また、センサプローブ３２を構成する受信コイル３０は、平面視、送信コイル３１の内側に配され渦巻き状或いは螺旋状に成形され、受信コイル３０及び送信コイル３１は、例えば、それぞれ０．０５ｍｍの銅線で形成される平型コイルである。
　図３は、図１に示すセンサシステムの電気回路構成を示す図である。センサシステム１を構成するプローブ側コイル２及びセンサ側コイル３並びにセンサプローブ３２を構成する受信コイル３０及び送信コイル３１のサイズ、巻き数は図３に示す電気回路モデルにより決定する。本電気回路モデルは、図１に示す構成要素を考慮し、本発明において初めて導出されたものである。各コイルのサイズ、巻き数が変化すると、各コイルのレジスタンスＲ、キャパシタンスＣ、インダクタンスＬが変化する。また、各コイルのサイズ及び相対位置からコイル間の相互インダクタンスＭが変化する。センサプローブ３２を構成する送信コイル３１とセンサシステム１を構成するプローブ側コイル２との間の相互インダクタンスＭ１２、センサプローブ３２を構成する受信コイル３０とセンサシステム１を構成するプローブ側コイル２との間の相互インダクタンスＭ２３、及びセンサシステム１を構成するセンサ側コイル３とセンサコイル２１との間の相互インダクタンスＭ４５が変化することになる。従って、これらを考慮した上で、入力電圧Ｖ１に対し出力電圧Ｖ３が最適となるコイルサイズ、巻き数を決定する。
　コイルの外径が大きくなる程、レシーバで受信される信号のＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ比）が向上するが、上述のように配管減肉検査では１００ｍｍ以下の計測ピッチが要求されるため、隣り合うセンサコイル２１の干渉を考慮し、本実施例では、センサシステム１を構成するプローブ側コイル２、センサ側コイル３、及びセンサコイル２１の外径を３０ｍｍとする。また、センサプローブ３２を構成する送信コイル３１及び受信コイル３０の外径は、ＳＮ比及び隣接コイルの干渉を考慮し、それぞれ５３ｍｍ、４６ｍｍとする。これらコイルの外径寸法は本寸法に限定されるものではなく、検査対象４２の形状、求められるＳＮ比等によって適宜設定される。
　超音波検査で用いる周波数が高くなると、コイルの巻き数が少なくなるため、コイルの巻き数のみで電気回路を設計することが困難になる。この課題を解決するため、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３との間に回路素子６を取り付けている。回路素子６は、例えばキャパシタ及び／又はレジスタで構成される。一般的に回路素子６は高温環境での使用が困難であるため、本実施例ではプラント運転中、高温となる検査対象４２の温度影響を受けにくい、金属製外装部材４１の外側に回路素子６を設置している。換言すれば、回路素子６は、金属製外装部材４１の表面上であって金属製外装部材４１の表面と接触することなく設置されている。
　パルサ（図示せず）で発生した送信波に対応する電気信号は、センサプローブ３２を構成する送信コイル３１での電磁誘導により磁場へと変換され、センサシステム１を構成するプローブ側コイル２で受信される。送信コイル３１により形成された磁場が金属製外装部材４１の表面で渦電流として失われることを防ぐため、プローブ側コイル２と金属製外装部材４１との間に第２の電磁波遮断部材７を設置している。電磁波遮断部材として、例えば米国３Ｍ社製ＥＭＩ　Ａｂｓｏｒｂｅｒ　ＡＢ Ｓｅｒｉｅｓの電磁波遮断シートが用いられる。電磁波遮断シートの厚みは、十分に遮断性能を発揮するため、０．２～０．５ｍｍとするが、より厚いものを用いても良い。センサシステム１を構成するプローブ側コイル２で磁場を介して受信された電気信号は、第２のケーブル４を介してセンサ側コイル３に伝達される。本電気信号は、センサ側コイル３での電磁誘導により形成される磁場を介してセンサコイル２１に伝達される。上述のプローブ側コイル２と同様に、検査対象４２の表面に形成される渦電流を抑制するため、センサコイル２１と検査対象４２との間に第１の電磁波遮断部材２３を設置している。材質、厚み等は第２の電磁波遮断部材７と同様のもので良い。
　超音波を発生させるため、センサ２０には圧電素子が用いられる。使用する超音波の周波数により圧電素子のサイズが決定されるが、本実施例では、外径１０ｍｍ、厚み０．６ｍｍとしている。使用する圧電素子の材料としては、例えば、デンマークＮｏｌｉａｃ社製のＮＣＥ５１が用いられる。本実施例では超音波を発生させるため、センサ２０を圧電素子としているが必ずしもこれに限られるものではない。例えばセンサ２０として、ひずみ計（歪ゲージ或いは歪センサ）、電磁センサ、加速度計、熱センサ等を用いる構成としても良い。センサ２０はセンサコイル２１と第１のケーブル２２により電気的に接続しているため、センサコイル２１で受信された電気信号によりセンサ２０が振動し、検査対象４２の中に超音波が発信される。
　検査対象４２の中に発信された超音波は、検査対象４２のき裂若しくは底面で反射し、センサ２０で受信された超音波は圧電効果によりセンサ２０に電気信号を発生させる。本電気信号はセンサコイル２１、センサ側コイル３、及び第２のケーブル４を介してプローブ側コイル２に伝達される。プローブ側コイル２で電磁誘導により磁場に変換された電気信号は、センサプローブ３２を構成する受信コイル３０で受信され、図示しないレシーバを介してＰＣ上のオシロスコープに表示される。検査員は、表示された波形から、検査対象４２におけるき裂の有無、減肉量などを判別することができるため、本実施例のセンサシステム１では、被覆部材４０である保温材及び金属製外装部材４１を着脱することなく検査対象４２の超音波検査を行うことができる。
　また、検査対象４２が高所に位置する場合、センサプローブ３２に高所検査用の長棒を取り付けることにより、足場を組み立てることなく超音波検査を行うことができる。センサ２０が予め検査対象４２に貼付された位置に対応して金属製外装部材４１上に第２の電磁波遮断部材７を介してプローブ側コイル２が配されているため、検査員は容易に視認可能であることから、検査点毎に注意深く超音波プローブ（センサプローブ３２）を制御する必要はなく、検査時間の短縮が可能となる。上述のように、センサ２０へはセンサプローブ３２から磁場を通して非接触でエネルギーが供給されるため、センサ２０はバッテリ等のエネルギー源を必要とせず、センサ２０がコンパクトでメンテナンスフリーとなる。
検査対象４２に貼付されているセンサ２０及びセンサコイル２１と、被覆部材４０である保温材に取り付けられているセンサ側コイル３、第２のケーブル４、及びプローブ側コイル２とは、機械的に結合している必要がないため、本センサ２０によりき裂もしくは減肉が検知された際に、被覆部材４０である保温材を取り外して手動による詳細検査に移行する際も、第２のケーブル４を切断することなく保温材を取り外すことができる。なお、センサ側コイル３とセンサコイル２１を近接して配置する、すなわち、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙を狭くすることにより、配管減肉検査のように計測ピッチが狭い場合においても、隣接するセンサコイル２１からの信号をセンサ側コイル３が受信することなく、超音波検査を行うことができる。
　図４に、公知技術で得られた受信波形と本実施例によるセンサシステム１で得られた受信波形の比較図を示す。図４は、被覆部材４０である保温材としてケイ酸カルシウム製保温材を用い、その厚さを３０ｍｍとした場合の実験結果である。　
　図４の上段（図面に向かって最上部）に示されるグラフは、非特許文献４に開示されている公知技術（コイル間の電磁誘導を用いて非接触で超音波検査を実施する方法）により得られた受信波形（底面エコー）を示しおり、被覆部材４０である保温材を保持するための金属製外装部材を設置しない状態での結果を示している。　
　また、図４の中段（図面に向かって中間部）に示されるグラフは、非特許文献４に開示されている公知技術（コイル間の電磁誘導を用いて非接触で超音波検査を実施する方法）により得られた受信波形（底面エコー）を示しおり、被覆部材４０である保温材を保持するための金属製外装部材を設置した状態での結果を示している。　
　更に、図４の下段（図面に向かって最下部）に示されるグラフは、本実施例のセンサシステム１により得られた受信波形（底面エコー）を示しおり、被覆部材４０である保温材を保持するための金属製外装部材４１を設置した状態での結果を示している。　
　図４からから分かるように、検査対象を覆う被覆部材である保温材を保持する金属製外装部材を設置しない場合は、公知技術によっても、受信波形が得られている。しかしながら、検査対象を覆う被覆部材である保温材を保持する金属製外装部材を設置した場合においては、公知技術を用いるとコイル間の電磁誘導が金属製外装部材で遮断され、受信波形が得られない。これに対し、図４の下段（図面に向かって最下部）に示されるように、本実施例のセンサシステム１を用いることで、検査対象を覆う被覆部材である保温材を保持する金属製外装部材を設置した場合においても受信波形が良好に得られることが分かる。
これは、本実施例のセンサシステム１では、金属製外装部材４１の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７を有するため、金属製外装部材４１の表面に生じる渦電流の影響を防止できると共に、センサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３とプローブ側コイル２とを第２のケーブル４を介して電気的に接続する構成を備えることによる。
　なお、本実施例では、被覆部材４０である保温材の外表面を覆う外装部材として、金属製外装部材４１を用いる場合を示したがこれに限られるものではない。例えば、外装部材として樹脂製外装部材を用いる場合は、樹脂製外装部材の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７は不要となり、プローブ側コイル２を樹脂製外装部材の表面に直接配する構成としても良い。　
　また、本実施例では、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３の間であって、金属製外装部材４１の表面上に金属製外装部材４１の表面と接触することなく回路素子６を取り
付ける構成を示したが必ずしもこれに限られるものではない。例えば、超音波検査で用いる周波数がそれほど高くない場合においては、コイルの巻き数のみで上述の図３に示す電気回路を設計することが可能となるため、回路素子６を有しない構成としても良い。
　以上の通り本実施例によれば、仮に厚肉の被覆部材で覆われた配管或いは容器の減肉、き裂等を、被覆部材を着脱することなく超音波検査可能なセンサシステムを提供することが可能となる。　
　また、本実施例によれば、プローブ側コイル２とセンサプローブ３２が電磁誘導現象を介して結合され、機械的な接続部が無いため、センサプローブ３２に高所検査用の長棒を取り付けることにより、検査対象が高所に位置する場合においても、足場を組み立てることなく超音波検査を行うことができる。　
　更にまた、本実施例によれば、センサ２０が予め検査対象４２に貼付された位置に対応して金属製外装部材４１上に第２の電磁波遮断部材７を介してプローブ側コイル２が配されているため、検査員は容易に視認可能であることから、検査点毎に注意深く超音波プローブ（センサプローブ３２）を制御する必要はなく、検査時間の短縮が可能となる。　
　また、センサ２０にはセンサプローブ３２から電磁誘導を通してエネルギーが供給されるため、センサ２０にバッテリを備える必要が無く、センサ２０がコンパクトでメンテナンスフリーとすることができる。　
　また、本実施例によれば、センサコイル２１とセンサ側コイル３を近接して配置することができるので、隣り合うセンサコイル２１からの干渉を抑制することができる。
　図５は、本発明の他の実施例に係る実施例２のセンサシステムの全体概略構成図である。本実施例では、被覆部材である保温材を独立した２層の構造とし、第１の保温材（内層側保温材）、第１の保温材（内層側保温材）を覆う第２の保温材（外層側保温材）より構成し、第２の保温材（外層側保温材）に配される第２の中間コイル及び第１の保温材（内層側保温材）の外表面に配される第１の中間コイルを備え、第１の中間コイルとセンサ側コイルとを第３のケーブルにて電気的に接続すると共に、第２の中間コイルとプローブ側コイルとを第２のケーブルにて電気的に接続する構成とした点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付している。　
　検査対象４２が高温となり被覆部材である保温材の厚さを大きくする必要がある場合、施工性の観点から、それぞれが独立した複数の保温材を組み合わせて使用することがある。このような構成において、詳細検査などで保温材の着脱が必要となった場合、各保温材を別々に取り外すことができることが望ましい。本実施例はこのような対象を想定したものである。
　図５に示すように、センサシステム１ａは、検査対象４２の表面に貼付されたセンサ２０、センサ２０と第１のケーブル２２を介して電気的に接続されるセンサコイル２１、及び、検査対象４２の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３を備える。また更に、センサシステム１ａは、センサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３、センサ側コイル３と離間し配され第３のケーブル１０を介して電気的に接続される第１の中間コイル８、第１の中間コイル８に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合される第２の中間コイル９、及び、第２の中間コイル９と離間し配され第２のケーブル４を介して電気的に接続されるプローブ側コイル２を備える。　
　センサシステム１ａは、送信コイル３１及び受信コイル３０で構成されるセンサプローブ３２と情報の送受信を行う。なお、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は、できるだけ狭くすることが好ましい。但し、これに限らず、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙を広くしても良い。換言すれば、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は適宜任意に設定される。
　本実施例において想定する検査対象４２は高温となるため、被覆部材である保温材は独立した２層の構造を有し、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を覆う第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）により覆われている。第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）は、その形状を保持するための外装部材としての第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）を有している。また、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）も同様に、形状保持等の目的のため外装部材としての第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）で覆われている。そして、センサシステム１ａは、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７、及び第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）の表面と第１の中間コイル８との間に配される第３の電磁波遮断部材１１を有する。また、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）、第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）には、プローブ側コイル２と第２の中間コイル９とを電気的に接続する第２のケーブル４、及びを第１の中間コイル８とセンサ側コイル３とを電気的に接続する第３のケーブル１０を挿通可能とするよう、センサ２０側へと貫通する貫通口５が形成されている。また、センサ側コイル３は、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の内表面に配され、第２の中間コイル９は、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の内表面に配されている。
　センサプローブ３２に接続されたパルサ（図示せず）で発生した送信波に対応する電気信号は、センサプローブ３２を構成する送信コイル３１での電磁誘導により磁場へと変換され、センサシステム１ａを構成するプローブ側コイル２で受信される。第２のケーブル４を介して第２の中間コイル９に伝達された電気信号は、第２の中間コイル９での電磁誘導により磁場へと変換され、磁場を介して第１の中間コイル８へ伝達される。第３のケーブル１０を介してセンサ側コイル３に伝達された電気信号は、センサ側コイル３での電磁誘導により磁場へと変換され、磁場を介してセンサコイル２１で受信される。センサ２０はセンサコイル２１と第１のケーブル２２にて電気的に接続されているため、センサコイル２１で受信された電気信号によりセンサ２０が振動し、検査対象４２の中に超音波が発信される。なお、センサ２０の構造は上述の実施例１と同様である。
　検査対象４２の中に発信された超音波は、検査対象４２のき裂部若しくは底面で反射し、センサ２０で受信された超音波は圧電効果によりセンサ２０に電気信号を発生させる。
この電気信号はセンサコイル２１、センサ側コイル３、及び第３のケーブル１０を介して第１の中間コイル８へ伝達される。第１の中間コイル８へ伝達された電気信号は、第２の中間コイル９、第２のケーブル４及びプローブ側コイル２を介して、センサプローブ３２を構成する受信コイル３０で受信される。この電気信号は図示しないレシーバを介してＰＣ上のオシロスコープに表示され、検査員はその波形から、検査対象４２におけるき裂の有無、減肉量などを判別することができるため、本実施例のセンサシステム１ａでは、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）、第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を着脱することなく検査対象４２の超音波検査を行うことができる。
　検査対象４２に貼付されたセンサコイル２１、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）に取り付けられているセンサ側コイル３、第３のケーブル１０、第１の中間コイル８、第２の中間コイル９、第２のケーブル４、及びローブ側コイル２とは、機械的に結合している必要がないため、減肉の兆候が見られ手動による詳細検査に移行する際も、第２のケーブル４及び第３のケーブル１０を切断することなく、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）及び第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）を独立して取り外すことができる。　
　本実施例では、被覆部材である保温材が独立した２層の構造を有し、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を覆う第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）により検査対象４２が覆われている場合について説明したが、これに限られず被覆部材である保温材が独立した３層以上の構造を有する場合においても、センサシステム１ａを適用することができる。この場合、独立した保温材の層数に応じた中間コイルと、コイル間を電気的に接続するケーブルを設置すれば良い。
　図６は、図５に示すセンサシステムの変形例を示す全体概略構成図である。図６に示すように、センサシステム１ｂは、検査対象４２の表面に貼付されたセンサ２０、センサ２０と第１のケーブル２２を介して電気的に接続されるセンサコイル２１、及び、検査対象４２の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３を備える。また更に、センサシステム１ｂは、センサコイル２１に離間し第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の内表面に配され電磁誘導により結合される第２の中間コイル９、及び、第２の中間コイル９と離間し配され第２のケーブル４を介して電気的に接続されるプローブ側コイル２、及び、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７を備える。　
　センサシステム１ｂは、送信コイル３１及び受信コイル３０で構成されるセンサプローブ３２と情報の送受信を行う。
　なお、図６に示す変形例においては、想定する検査対象４２は高温となるため、被覆部材である保温材は独立した２層の構造を有し、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を覆う第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）により覆われている。第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の厚さは、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の厚さよりも小さい。そして、図５に示した構成と異なり、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の形状を保持するための第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）を有さず、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の外表面と第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の内表面とが直接接触する構成となっている。また、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）には、プローブ側コイル２と第２の中間コイル９とを電気的に接続する第２のケーブル４を挿通可能とするよう、センサ２０側へと貫通する貫通口５が形成されている。
　図５に示したセンサシステム１ａと異なり、センサシステム１ｂは、センサ側コイル３、第１の中間コイル８、センサ側コイル３と第１の中間コイル８とを電気的に接続する第３のケーブル１０、及び第３の電磁波遮断部材１１を有しない。そのため、センサプローブ３２に接続されたパルサ（図示せず）で発生した送信波に対応する電気信号は、センサプローブ３２を構成する送信コイル３１での電磁誘導により磁場へと変換され、センサシステム１ｂを構成するプローブ側コイル２で受信される。第２のケーブル４を介して第２の中間コイル９に伝達された電気信号は、第２の中間コイル９での電磁誘導により磁場へと変換され、磁場を介してセンサコイル２１で受信される。センサ２０はセンサコイル２１と第１のケーブル２２にて電気的に接続されているため、センサコイル２１で受信された電気信号によりセンサ２０が振動し、検査対象４２の中に超音波が発信される。なお、センサ２０の構造は上述の実施例１と同様である。　
　検査対象４２の中に発信された超音波は、検査対象４２のき裂部若しくは底面で反射し、センサ２０で受信された超音波は圧電効果によりセンサ２０に電気信号を発生させる。
この電気信号はセンサコイル２１、第２の中間コイル９、及び第２のケーブル４を介してプローブ側コイル２へ伝達される。プローブ側コイル２へ伝達された電気信号は、電磁誘導によりセンサプローブ３２を構成する受信コイル３０で受信される。この電気信号は図示しないレシーバを介してＰＣ上のオシロスコープに表示され、検査員はその波形から、検査対象４２におけるき裂の有無、減肉量などを判別することができるため、センサシステム１ｂでは、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を着脱することなく検査対象４２の超音波検査を行うことができる。なお、センサコイル２１の電磁誘導により、センサ２０にて発生された電気信号を、介在する第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を経て第２の中間コイル９へ伝達する構成であるため、第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の厚さは薄いほど好ましい。例えば、被覆部材全体としての厚さが９０ｍｍ必要となる場合、内側の被覆部材である第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を薄くし、外側の被覆部材である第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）を厚くすることで施工性が向上される。
　なお、図５に示した本実施例では、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の外表面を覆う外装部材としての第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）、及び第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）の外表面を覆う外装部材としての第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）を用いる場合を示したがこれに限られるものではない。例えば、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）及び第２の金属製外装部材４１ｂ（内層側外装部材）に代えて、それぞれ樹脂製外装部材を用いる場合は、樹脂製外装部材の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７、及び樹脂製外装部材の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７の表面と第１の中間コイル８との間に配される第３の電磁波遮断部材１１は不要となり、プローブ側コイル２を樹脂製外装部材の表面に直接配すると共に、第１の中間コイル８を樹脂製外装部材の表面に直接配する構成としても良い。
　同様に、図６に示した変形例にでは、第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）の外表面を覆う外装部材としての第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）を用いる場合を示したがこれに限られるものではない。例えば、第１の金属製外装部材４１ａ（外層側外装部材）に代えて、樹脂製外装部材を用いる場合は、樹脂製外装部材の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７は不要となり、プローブ側コイル２を樹脂製外装部材の表面に直接配する構成としても良い。
　以上の通り、本実施例によれば、実施例１の効果に加え、検査対象が高温となり被覆部材である保温材の厚さを大きくする必要がある場合においても被覆部材を着脱することなく超音波検査を行うことが可能となる。　
　また、図６の変形例によれば、内側の被覆部材である第１の被覆部材４０ａ（内層側保温材）を薄くし、外側の被覆部材である第２の被覆部材４０ｂ（外層側保温材）を厚くすることで施工性を向上することが可能となる。
　図７は、本発明の他の実施例に係る実施例３のセンサシステムの全体概略構成図である。本実施例では、検査対象が金属製の円筒状配管であって、円筒状配管の表面に周方向に所定の間隔にて離間するよう上述の実施例１にて説明したセンサシステムを複数配する構成とした点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付している。　　原子力プラント或いは火力プラントでは、円筒状の配管内を流れる流体（水或いは蒸気等）により、配管の構成材が摩耗し減肉が生じることがある。日本機械学会では推奨される配管減肉検査方法が定められており、その中で計測ピッチが１００ｍｍ以下であることが要求されている。本実施例はそのような検査対象を想定している。
　本実施例のセンサシステムは、検査対象である円筒状の配管４３の表面に貼付されたセンサ２０、センサ２０と第１のケーブル２２（図１参照）にて電気的に接続されるセンサコイル２２、検査対象である配管４３の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３（図１参照）、センサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３、センサ側コイル３と離間し配され第２のケーブル４を介して電気的に接続されるプローブ側コイル２、及び、外装部材としての金属製外装部材４１の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７を備えるセンサシステム１を、検査対象である配管４３の周方向に沿って所定の間隔（配管４３の軸心を中心とし４５°の間隔）にて離間し８個備える。これら８個のセンサシステム１は、それぞれ送信コイル３１及び受信コイル３０で構成されるセンサプローブ３２（図１参照）と情報の送受信を行う。なお、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は、できるだけ狭くすることが好ましい。但し、これに限らず、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙を広くしても良い。換言すれば、センサコイル２１とセンサ側コイル３との間の空隙は適宜任意に設定される。
　検査対象である配管４３はプラント運転中、高温となるため、ケイ酸カルシウム製（若しくはロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、硬質ウレタンフォーム製など）の保温材４４（被覆部材）にて、その外周面が覆われている。保温材４４（被覆部材）の外周面は、アルミ製（もしくは亜鉛メッキ鋼板製）の金属製外装部材４１にて覆われている。センサ側コイル３は保温材４４（被覆部材）の内表面に取り付けられており、プローブ側コイル２は金属製外装部材４１の外周面に取り付けられた第２の電磁波遮断部材７上に貼付されている。その構成は上述の実施例１に記載のものと同様である。また、金属製外装部材４１及び保温材４４（被覆部材）には、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３とを電気的に接続する第２のケーブル４を挿通可能とするよう、センサ２０側へと貫通する貫通口５が形成されている。なお、上述の実施例１と同様に、電気回路設計を容易にするため、第２のケーブル４には回路素子６（図１参照）が設置されている。
　図８は図７に示すセンサシステムの保温材（被覆部材）への組み込み方法を示す図である。上述のように、センサ側コイル３は保温材４４（被覆部材）の内表面に取り付けられており、プローブ側コイル２は金属製外装部材４１の外周面に取り付けられた第２の電磁波遮断部材７上に貼付されている。そして、貫通口５に挿通される第２のケーブル４にてプローブ側コイル２とセンサ側コイル３とが電気的に接続されており、検査対象である配管４３上のセンサ２０、センサコイル２２と機械的に結合している必要がない。そのため、図８に示すように、保温材４４（被覆部材）、金属製外装部材４１、センサ側コイル３、プローブ側コイル２、及びプローブ側コイル２とセンサ側コイル３とを電気的に接続する第２のケーブル４とを一体構造で製作することができる。これにより、現地での設置に伴う配線引き回し等が不要になり、作業性が向上する。配管減肉検査では、減肉の兆候が見られた箇所は、保温材４４（被覆部材）を取り外し、より密度の高い計測ピッチで計測する詳細計測に移行する必要があるが、そのような場合においても、本実施例であれば図８に示すように、必要箇所のみ保温材４４（被覆部材）を取り外すことができる。
　なお、本実施例では、センサシステム１を、検査対象である配管４３の周方向に沿って所定の間隔（配管４３の軸心を中心とし４５°の間隔）にて離間し８個備える構成を示したが、配管４３の周方向に配されるセンサシステム１の個数はこれに限られるものではなく、要求される計測ピッチを満たす範囲内において適宜所望数のセンサシステム１が配される。
　以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、原子力プラント或いは火力プラントの金属製の円筒状の配管へ複数のセンサシステム１を設置する際における作業性を向上することが可能となる。　
　また、本実施例によれば、減肉の兆候が見られた箇所に対する詳細計測への移行時において、必要箇所のみ保温材（被覆部材）を取り外すことが可能となる。
　図９は、本発明の他の実施例に係る実施例４のセンサシステムの全体概略構成図であり、図１０は、図９に示すセンサシステムの金属製外装部材上におけるプローブ側コイルの配置を示す図である。本実施例では、検査対象が金属製の円筒状配管であって、円筒状配管の表面に周方向に所定の間隔にて離間するよう、センサ、センサと第１のケーブルにて電気的に接続されるセンサコイル、及びセンサコイルに空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイルのペア（組）を複数配すると共に、各センサ側コイルに一端が接続される複数本の第４のケーブルを周方向に引き回し、複数の第４のケーブルと１本の第２のケーブルを介してプローブ側コイルに接続される構成とした点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付している。　
　本実施例では、上述の実施例３と同様に、原子力プラント或いは火力プラントにおける配管減肉検査を想定している。　
　検査対象である配管４３の敷設位置によっては、図９に示すように、検査対象である配管４３の一部が壁面４５に接するよう配される場合、或いは、配管サポート等（図示せず）の位置により、検査対象である配管４３の外部に十分な空間を確保できず、センサプローブ３２（図１参照）の取り回しが困難になる場合がある。本実施例では、図７に示した上述の実施例３のようにセンサコイル２１の直上にプローブ側コイル２を配置する構成に代えて、図９に示すように第４のケーブル１２を周方向に引き回し、検査対象である配管４３の外部に十分な空間を確保できる位置（図９では配管４３の右側）にプローブ側コイル２を配置する構成としている。なお便宜上、図９においては、第４のケーブル１２があたかも１本のように表記しているが、実際には、第４のケーブル１２は、プローブ側コイル２に対応する位置に配されるセンサ２０以外の他の７か所に配されるセンサ２０に対応して７本存在する。
　図９に示すように、本実施例のセンサシステム１ｃは、検査対象である金属製の円筒状の配管４３の表面に、周方向に沿って所定の間隔（配管４３の軸心を中心とし４５°の間隔）にて離間し徴される８個のセンサ２０を有する。プローブ側コイル２に対応する位置に配されるセンサ２０以外の他の７か所に配されるセンサ２０は、それぞれ、センサ２０と第１のケーブル２２（図１参照）にて電気的に接続されるセンサコイル２２、検査対象である配管４３の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３（図１参照）、及びセンサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３を備え、各第４のケーブル１２の一端がセンサ側コイル３に接続され他端がプローブ側コイル２に接続されている。一方、プローブ側コイル２に対応する位置に配されるセンサ２０（図９では配管４３の右側）は、センサ２０と第１のケーブル２２（図１参照）にて電気的に接続されるセンサコイル２２、検査対象である配管４３の表面とセンサコイル２１との間に配される第１の電磁波遮断部材２３（図１参照）、センサコイル２１に空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイル３、センサ側コイル３と離間し配され第２のケーブル４を介して電気的に接続されるプローブ側コイル２、及び、外装部材としての金属製外装部材４１の表面とプローブ側コイル２との間に配される第２の電磁波遮断部材７を備える。
　検査対象である配管４３はプラント運転中、高温となるため、ケイ酸カルシウム製（若しくはロックウール製、グラスウール製、無定形水練製、硬質ウレタンフォーム製など）の保温材４４（被覆部材）にて、その外周面が覆われている。保温材４４（被覆部材）の外周面は、アルミ製（もしくは亜鉛メッキ鋼板製）の金属製外装部材４１にて覆われている。８か所に配されるセンサ側コイル３は保温材４４（被覆部材）の内表面に取り付けられており、１か所に配されるプローブ側コイル２は金属製外装部材４１の外周面に取り付けられた第２の電磁波遮断部材７上に貼付されている。金属製外装部材４１及び保温材４４（被覆部材）には、プローブ側コイル２とセンサ側コイル３とを電気的に接続する第２のケーブル４及び７本の第４のケーブル１２を挿通可能とするよう、センサ２０側へと貫通する貫通口５が形成されている。
　次に１か所に配されるプローブ側コイル２について説明する。図１０は、図９におけるプローブ側コイル２を側面から眺めた図である。図１０に示すように、検査対象である配管４３の金属製外装部材４１上に第２の電磁波遮断部材７（図示せず）に８個のプローブ側コイル２が貼付されている。８個のプローブ側コイル２は渦巻き状或いは螺旋状に成形され、それぞれが７本の第４のケーブル１２及び１本の第２のケーブル４にて、８か所に配されたセンサ側コイル３と電気的に接続されている。図１０に示す８個のプローブ側コイル２の配置ピッチは、それぞれ隣り合うプローブ側コイル２からの影響を避けるため、プローブ側コイル２の外径の１.５倍以上とすることが望ましい。このような８個のプローブ側コイル２の配置とすることで、実施例３に比べて容易に各プローブ側コイル２にアクセスできるため、検査時間を短縮することができる。例えば、ドローン等にセンサプローブを搭載してプローブ側コイル２にアクセスする際にも、検査対象である配管４３の全周を移動する必要がないため、容易に検査が可能である。また、高所検査のために、センサプローブ３２（図１参照）に高所検査用の長棒を取り付けた場合においても、プローブ側コイル２が１か所に集約されているため、容易に検査が可能となる。
　以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、原子力プラント或いは火力プラントの金属製の円筒状の配管が如何なる敷設形態であっても、容易に検査することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・センサシステム、２・・・プローブ側コイル、３・・・センサ側コイル、４・・・第２のケーブル、５・・・貫通口、６・・・回路素子、７・・・第２の電磁波遮断部材、８・・・第１の中間コイル、９・・・第２の中間コイル、１０・・・第３のケーブル、１１・・・第３の電磁波遮断部材、１２・・・第４のケーブル、２０・・・センサ、２１・・・センサコイル、２２・・・第１のケーブル、２３・・・第１の電磁波遮断部材、３０・・・受信コイル、３１・・・送信コイル、３２・・・センサプローブ、４０・・・被覆部材、４０ａ・・・第１の被覆部材、４０ｂ・・・第２の被覆部材、４１・・・金属製外装部材、４１ａ・・・第１の金属製外装部材、４１ｂ・・・第２の金属製外装部材、４２・・・検査対象、４３・・・配管、４４・・・保温材、４５・・・壁面

Claims (15)

  1. 　非破壊検査に用いられるセンサシステムであって、
    　検査対象の表面に取り付けられたセンサと、
    　前記センサと第１のケーブルにより電気的に接続されるセンサコイルと、
    　前記検査対象の表面と前記センサコイルとの間に配される第１の電磁波遮断部材と、
    　前記センサコイルに空隙を介して対向するよう配され、電磁誘導により結合し得るセンサ側コイルと、
    　前記センサ側コイルと離間し配され、第２のケーブルにより電気的に接続されるプローブ側コイルと、を有することを特徴とするセンサシステム。
  2. 　請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記センサ側コイルは、前記センサコイルに空隙を介して対向するよう配され、前記検査対象を覆う被覆部材の内表面に配され、電磁誘導により前記センサコイルと結合し得ることを特徴とするセンサシステム。
  3. 　請求項２に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記プローブ側コイルは、前記被覆部材を前記センサ側へ貫通する貫通口に挿通される前記第２のケーブルにより電気的に前記センサ側コイルに接続されることを特徴とするセンサシステム。
  4. 　請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記プローブ側コイルは、前記検査対象を覆う被覆部材を前記センサ側へ貫通する貫通口に挿通される前記第２のケーブルにより電気的に前記センサ側コイルに接続されることを特徴とするセンサシステム。
  5. 　請求項３に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記被覆部材の外表面を覆う第１の金属製外装部材を備え、前記第１の金属製外装部材の表面と前記プローブ側コイルとの間に配される第２の電磁波遮断部材を有することを特徴とするセンサシステム。
  6. 　請求項４に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記被覆部材の外表面を覆う第１の金属製外装部材を備え、前記第１の金属製外装部材の表面と前記プローブ側コイルとの間に配される第２の電磁波遮断部材を有することを特徴とするセンサシステム。
  7. 　請求項５に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記被覆部材は、２層の独立する第１の被覆部材と前記第１の被覆部材の外側を覆う第２の被覆部材を有し、前記第２の被覆部材の外表面を覆う第１の金属製外装部材と、前記第１の被覆部材の外表面を覆う第２の金属製外装部材と、前記第２の金属製外装部材の表面に第３の電磁波遮断部材を介して配される第１の中間コイルと、前記第１の中間コイルに空隙を介して対向するよう配され前記第２の被覆部材の内表面に電磁誘導により結合し得る第２の中間コイルと、を備え、
    　前記プローブ側コイルは前記第２のケーブルにより前記第２の中間コイルに電気的に接続され、且つ、前記第１の被覆部材の内表面に配される前記センサ側コイルと前記第１の中間コイルとが第３のケーブルにて電気的に接続されることを特徴とするセンサシステム。
  8. 　請求項６に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記被覆部材は、２層の独立する第１の被覆部材と前記第１の被覆部材の外側を覆う第２の被覆部材を有し、前記第２の被覆部材の外表面を覆う第１の金属製外装部材と、を備え、
    　前記プローブ側コイルは前記第２のケーブルにより前記第２の被覆部材の内表面に配される前記センサ側コイルと電気的に接続され、且つ、前記センサ側コイルと前記センサコイルとが電磁誘導により結合されることを特徴とするセンサシステム。
  9. 　請求項５に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記プローブ側コイルと前記センサ側コイルとを電気的に接続する第２のケーブルに設置される、キャパシタ及び／又はレジスタを含む回路素子を有することを特徴とするセンサシステム。
  10. 　請求項７乃至請求項９のうちいずれか１項に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記センサは超音波発生用の圧電素子であることを特徴とするセンサシステム。
  11. 　請求項７乃至請求項９のうちいずれか１項に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記センサは、歪ゲージ、歪センサ、電磁センサ、角速度計、及び熱センサのうちいずれか１つであることを特徴とするセンサシステム。
  12. 　請求項７乃至請求項９のうちいずれか１項に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記被覆部材、前記第１の被覆部材、及び前記第２の被覆部材は、ケイ酸カルシウム製保温材、ロックウール製保温材、グラスウール製保温材、無定形水練製保温材、及び硬質ウレタンフォーム製保温材のうちのいずれか１つであることを特徴とするセンサシステム。
  13. 　請求項４に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記検査対象は、金属製の円筒状の配管であって、
    　前記配管の表面に、周方向に沿って所定の間隔にて相互に離間するよう前記センサが複数取り付けられることを特徴とするセンサシステム。
  14. 　請求項４に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記検査対象は、金属製の円筒状の配管であって、
    　前記配管の表面に、
    　前記センサ、前記センサと前記第１のケーブルにて電気的に接続されるセンサコイル、及び前記センサコイルに空隙を介して対向するよう配され電磁誘導により結合されるセンサ側コイルよりなる組を、周方向に沿って所定の間隔にて相互に離間するよう複数組配すると共に、前記複数組のうち一の組は前記第２のケーブルにより前記センサ側コイルと前記プローブ側コイルとが電気的に接続され、前記一の組以外の組はセンサ側コイルに一端が接続され周方向に引き回される第４のケーブルにより前記プローブ側コイルと電気的に接続されることを特徴とするセンサシステム。
  15. 　請求項１４に記載のセンサシステムにおいて、
    　前記配管の表面の１か所に、前記複数組に対応する数の前記プローブ側コイルが配され、相互に離接するプローブ側コイルの配置ピッチが前記プローブ側コイルの外径の１.５倍以上であることを特徴とするセンサシステム。
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