JP2000121610A - Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置 - Google Patents
Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを利用し
て、鋼管に塗覆した樹脂装の剥離位置を検出することの
できる塗覆装剥離部検出装置を提供する点にある。 【解決手段】 ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の
送信用スパイラルコイル４ａから送信されるＳＨ波が、
塗覆装１Ａに生じた剥離部１Ｂを透過して受信用スパイ
ラルコイル４ｂによって受信される。この場合に、剥離
部１Ｂが生じている場合は、剥離部１Ｂが生じていない
場合に比べて塗覆装１ＡでのＳＨ波の減衰量が小さくな
り、受信時の音圧が高くなる。ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサ２を配管軸に沿って移動させながら、管体１
の周方向に向けてＳＨ波を発信して測定すると、剥離部
１Ｂの発生位置を配管軸との関連で特定できる。
て、鋼管に塗覆した樹脂装の剥離位置を検出することの
できる塗覆装剥離部検出装置を提供する点にある。 【解決手段】 ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の
送信用スパイラルコイル４ａから送信されるＳＨ波が、
塗覆装１Ａに生じた剥離部１Ｂを透過して受信用スパイ
ラルコイル４ｂによって受信される。この場合に、剥離
部１Ｂが生じている場合は、剥離部１Ｂが生じていない
場合に比べて塗覆装１ＡでのＳＨ波の減衰量が小さくな
り、受信時の音圧が高くなる。ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサ２を配管軸に沿って移動させながら、管体１
の周方向に向けてＳＨ波を発信して測定すると、剥離部
１Ｂの発生位置を配管軸との関連で特定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属体の表面に塗
覆された塗覆装に発生する剥離部を検出するＰＰＭ電磁
超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置
に関する。
覆された塗覆装に発生する剥離部を検出するＰＰＭ電磁
超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に金属内の欠陥を検出するものと
して、電磁超音波探傷装置が使用されている。この電磁
超音波探傷装置の動作原理は、金属表面上に磁石とコイ
ルを配置し、コイルに電流を流すことにより金属内に誘
起される渦電流と磁界との相互作用により、つまりロー
レンツ力が音源となって金属内に超音波を発生すること
ができる。超音波の受信はその逆の現象を利用する。こ
のような原理で動作する電磁超音波探傷装置は、被探傷
物に対して非接触で探傷が可能なので、高温材や表面の
粗いもの、塗膜のあるものなどに用いられる。また、超
音波トランスジューサを被探傷物に対して移動させなが
ら探傷する場合でも、磨耗が生じないし、カップラント
としての水等の供給も不要となる。
して、電磁超音波探傷装置が使用されている。この電磁
超音波探傷装置の動作原理は、金属表面上に磁石とコイ
ルを配置し、コイルに電流を流すことにより金属内に誘
起される渦電流と磁界との相互作用により、つまりロー
レンツ力が音源となって金属内に超音波を発生すること
ができる。超音波の受信はその逆の現象を利用する。こ
のような原理で動作する電磁超音波探傷装置は、被探傷
物に対して非接触で探傷が可能なので、高温材や表面の
粗いもの、塗膜のあるものなどに用いられる。また、超
音波トランスジューサを被探傷物に対して移動させなが
ら探傷する場合でも、磨耗が生じないし、カップラント
としての水等の供給も不要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特に金属体の外面に塗
覆した樹脂部分を塗覆装と称するが、その塗覆装の剥離
状態を埋設された状態の儘で検出する装置は未だ開発さ
れてはなかった。そこで、本出願人らにおいては、ＰＰ
Ｍ（Periodic Permanent Magnet）電磁超音波トランス
ジューサを用いることを考えてみることにした。これ
は、磁石を特定の配置構成とした磁石ユニットと、この
磁石ユニットの下面にスパイラルコイルを配置し、ＳＨ
波（境界面に対して平行な方向に偏波した横波）を発生
させ、このＳＨ波の伝播速度から応力を算定する装置
が、例えば米国特許4,522,071号に開示されている。こ
のＰＰＭ電磁超音波トランスジューサにあっては、先に
説明した磁石ユニットは、発生するＳＨ波の伝播方向に
直交するトランスジューサ上下方向でＳ極とＮ極が交互
になるように複数の永久磁石を各列内に並設して備えた
交番磁界形成用磁石列が一対備えられ、これら一対の交
番磁界形成用磁石列が、前記ＳＨ波の伝播方向及びトラ
ンスジューサ上下方向の両方向に対して直交するトラン
スジューサ左右方向（トランスジューサの幅方向）に２
列に並べて備えている。そして、この左右方向において
も、対応する位置にある磁石の極性が逆転する配置とさ
れている。また、先に説明したスパイラルコイルの一方
の軸は、２列配置とされる交番磁界形成用磁石列の中間
位置に上下方向で対応した位置とされている。本発明の
目的は、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを利用し
て、塗覆装の剥離の有無を検出するだけではなく、剥離
位置等の剥離状態を評価することが可能なＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置を
提供する点にある。
覆した樹脂部分を塗覆装と称するが、その塗覆装の剥離
状態を埋設された状態の儘で検出する装置は未だ開発さ
れてはなかった。そこで、本出願人らにおいては、ＰＰ
Ｍ（Periodic Permanent Magnet）電磁超音波トランス
ジューサを用いることを考えてみることにした。これ
は、磁石を特定の配置構成とした磁石ユニットと、この
磁石ユニットの下面にスパイラルコイルを配置し、ＳＨ
波（境界面に対して平行な方向に偏波した横波）を発生
させ、このＳＨ波の伝播速度から応力を算定する装置
が、例えば米国特許4,522,071号に開示されている。こ
のＰＰＭ電磁超音波トランスジューサにあっては、先に
説明した磁石ユニットは、発生するＳＨ波の伝播方向に
直交するトランスジューサ上下方向でＳ極とＮ極が交互
になるように複数の永久磁石を各列内に並設して備えた
交番磁界形成用磁石列が一対備えられ、これら一対の交
番磁界形成用磁石列が、前記ＳＨ波の伝播方向及びトラ
ンスジューサ上下方向の両方向に対して直交するトラン
スジューサ左右方向（トランスジューサの幅方向）に２
列に並べて備えている。そして、この左右方向において
も、対応する位置にある磁石の極性が逆転する配置とさ
れている。また、先に説明したスパイラルコイルの一方
の軸は、２列配置とされる交番磁界形成用磁石列の中間
位置に上下方向で対応した位置とされている。本発明の
目的は、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを利用し
て、塗覆装の剥離の有無を検出するだけではなく、剥離
位置等の剥離状態を評価することが可能なＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置を
提供する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】〔構成１〕本第１発明に
よる特徴構成は、表面に塗覆装を備えた金属体内に超音
波を励起送信するとともに戻ってきた超音波を受信する
ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサと、前記受信した超
音波の音圧に基づいて塗覆装の剥離状態を評価する剥離
評価部とを備えてある点にあり、その作用効果はつぎの
通りである。 〔作用効果〕この構成では、Ｓ極とＮ極が交互になるよ
うに並べられた永久磁石によって交番磁界が作られるＰ
ＰＭ電磁超音波トランスジューサを採用しているので、
隣り合う２つの永久磁石の長さとコイルに流す交番電流
を適当に選択することにより、対象となる剥離部検出に
適した波長をもつ超音波を効率よく送り出すことができ
る。このことにより、塗覆装を備えた金属体中を良好に
伝播するとともに対象となる剥離部の剥離状態に良好に
反応する波長をもった超音波を用いることができるの
で、送信された超音波が剥離部領域を通り抜けた後の透
過超音波もしくは、送信された超音波が剥離部領域で反
射されて戻ってくる反射超音波は、剥離部が存在しない
等の基準状態での戻り超音波に対して音圧が高くなると
いう満足すべき剥離部情報を内在していることが期待で
きる。
よる特徴構成は、表面に塗覆装を備えた金属体内に超音
波を励起送信するとともに戻ってきた超音波を受信する
ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサと、前記受信した超
音波の音圧に基づいて塗覆装の剥離状態を評価する剥離
評価部とを備えてある点にあり、その作用効果はつぎの
通りである。 〔作用効果〕この構成では、Ｓ極とＮ極が交互になるよ
うに並べられた永久磁石によって交番磁界が作られるＰ
ＰＭ電磁超音波トランスジューサを採用しているので、
隣り合う２つの永久磁石の長さとコイルに流す交番電流
を適当に選択することにより、対象となる剥離部検出に
適した波長をもつ超音波を効率よく送り出すことができ
る。このことにより、塗覆装を備えた金属体中を良好に
伝播するとともに対象となる剥離部の剥離状態に良好に
反応する波長をもった超音波を用いることができるの
で、送信された超音波が剥離部領域を通り抜けた後の透
過超音波もしくは、送信された超音波が剥離部領域で反
射されて戻ってくる反射超音波は、剥離部が存在しない
等の基準状態での戻り超音波に対して音圧が高くなると
いう満足すべき剥離部情報を内在していることが期待で
きる。
【０００５】〔構成２〕本第２発明による特徴構成は、
第１発明による特徴構成において、前記塗覆装を備えた
金属体が管体であり、前記ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサは、管体周方向に超音波を送信するとともに管体
を周回してきた透過超音波を受信するものである点にあ
り、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕特に被検査物が管体である場合、ＰＰＭ電
磁超音波トランスジューサから超音波を管体周方向に送
信するとともに管体を周回してきた透過超音波を受信す
るように構成するなら、ただ１つのＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサで透過法を行うことができる。電磁超音
波は非接触で超音波の送受信が行われるので、高い精度
で透過法を実施でき、特に推薦される検出法である。ま
た、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサのコンパクトな
構造は、小さな管体の内周面からの剥離部の検出を可能
にする。
第１発明による特徴構成において、前記塗覆装を備えた
金属体が管体であり、前記ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサは、管体周方向に超音波を送信するとともに管体
を周回してきた透過超音波を受信するものである点にあ
り、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕特に被検査物が管体である場合、ＰＰＭ電
磁超音波トランスジューサから超音波を管体周方向に送
信するとともに管体を周回してきた透過超音波を受信す
るように構成するなら、ただ１つのＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサで透過法を行うことができる。電磁超音
波は非接触で超音波の送受信が行われるので、高い精度
で透過法を実施でき、特に推薦される検出法である。ま
た、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサのコンパクトな
構造は、小さな管体の内周面からの剥離部の検出を可能
にする。
【０００６】〔構成３〕本第３発明による特徴構成は、
第１発明による特徴構成において、前記剥離評価部は、
剥離部の存在しない基準状態での超音波の音圧に比べて
受信された超音波の音圧が高いと、剥離部が存在すると
判断する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕実際には、後記するように本願が対象とす
るような金属管の表面に塗覆装を備えた管体にあって
は、剥離部が存在しない場合に比べて剥離部が存在する
場合の方が受信する超音波の音圧が高くなることを掴ん
だ。このような音圧の違いが現れるのは、剥離部の存在
によって超音波の移動減衰が抑えられることによるもの
と考えられる。したがって、前記剥離評価部の構造で剥
離部の有無、位置、剥離程度まで評価できることにな
る。
第１発明による特徴構成において、前記剥離評価部は、
剥離部の存在しない基準状態での超音波の音圧に比べて
受信された超音波の音圧が高いと、剥離部が存在すると
判断する点にあり、その作用効果はつぎの通りである。 〔作用効果〕実際には、後記するように本願が対象とす
るような金属管の表面に塗覆装を備えた管体にあって
は、剥離部が存在しない場合に比べて剥離部が存在する
場合の方が受信する超音波の音圧が高くなることを掴ん
だ。このような音圧の違いが現れるのは、剥離部の存在
によって超音波の移動減衰が抑えられることによるもの
と考えられる。したがって、前記剥離評価部の構造で剥
離部の有無、位置、剥離程度まで評価できることにな
る。
【０００７】本第４発明による特徴構成は、第１発明〜
第３発明による特徴構成において、前記ＰＰＭ電磁超音
波トランスジューサが、上下方向で極性が逆転した複数
の永久磁石を交互に各列内に備えた一対の交番磁界形成
用磁石列と、前記一対の交番磁界形成用磁石列が互いに
極性が１８０度異なる位相で左右２列に配置された構成
の磁石ユニットを備え、前記左右２列配置の磁界形成用
磁石列中間軸に上下方向で対応する軸を軸とする送信用
スパイラルコイルと受信用スパイラルコイルとを、前記
磁石ユニットの下部位置に、分離膜を介して別個独立に
備えて、送受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを
構成してある点にあり、その作用効果はつぎの通りであ
る。 〔作用効果〕この構成のトランスジューサにあっては、
送信用スパイラルコイルと受信用スパイラルコイルとが
分離・独立されているため、所謂、送信・受信を別個の
コイルを使用しておこなうことができ、結果的に送信を
大きな信号で行っても、これが受信信号に対するノイズ
となることが避けられる。従って、比較的大きな音圧レ
ベルの高い超音波を有効に送信することができるととも
に、この超音波に起因する透過波を受信用スパイラルコ
イル単独で受信して、ノイズが少なく比較的音圧レベル
の高い情報を得ることができる。従って、本願の検査装
置の適応分野が広がるとともに、確実な検査を容易にお
こなうことができる。
第３発明による特徴構成において、前記ＰＰＭ電磁超音
波トランスジューサが、上下方向で極性が逆転した複数
の永久磁石を交互に各列内に備えた一対の交番磁界形成
用磁石列と、前記一対の交番磁界形成用磁石列が互いに
極性が１８０度異なる位相で左右２列に配置された構成
の磁石ユニットを備え、前記左右２列配置の磁界形成用
磁石列中間軸に上下方向で対応する軸を軸とする送信用
スパイラルコイルと受信用スパイラルコイルとを、前記
磁石ユニットの下部位置に、分離膜を介して別個独立に
備えて、送受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを
構成してある点にあり、その作用効果はつぎの通りであ
る。 〔作用効果〕この構成のトランスジューサにあっては、
送信用スパイラルコイルと受信用スパイラルコイルとが
分離・独立されているため、所謂、送信・受信を別個の
コイルを使用しておこなうことができ、結果的に送信を
大きな信号で行っても、これが受信信号に対するノイズ
となることが避けられる。従って、比較的大きな音圧レ
ベルの高い超音波を有効に送信することができるととも
に、この超音波に起因する透過波を受信用スパイラルコ
イル単独で受信して、ノイズが少なく比較的音圧レベル
の高い情報を得ることができる。従って、本願の検査装
置の適応分野が広がるとともに、確実な検査を容易にお
こなうことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるＰＰＭ電磁超
音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置を
装備した管内走行台車１０の側面図であり、ポリエチレ
ン樹脂の塗覆装１Ａを施された鉄製の管体１内を軸方向
に走行する状態が示されている。軸方向に延びている車
体１１の前側領域には前輪１２が、後側領域には後輪１
３が配置されている。前輪１２を駆動するために前輪駆
動機構１４が設けられているが、この前輪駆動機構１４
は前輪走行用モータ１４ａとこの前輪走行用モータ１４
ａからの動力を前輪１２に伝達する伝動機構１４ｂから
構成されている。同様に後輪１３を駆動するためにギヤ
式の後輪駆動機構１５が設けられているが、この後輪駆
動機構１５は後輪走行用モータ１５ａとこの後輪走行用
モータ１５ａからの動力を後輪１３に伝達するギヤ式の
伝動機構１５ｂから構成されている。
音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置を
装備した管内走行台車１０の側面図であり、ポリエチレ
ン樹脂の塗覆装１Ａを施された鉄製の管体１内を軸方向
に走行する状態が示されている。軸方向に延びている車
体１１の前側領域には前輪１２が、後側領域には後輪１
３が配置されている。前輪１２を駆動するために前輪駆
動機構１４が設けられているが、この前輪駆動機構１４
は前輪走行用モータ１４ａとこの前輪走行用モータ１４
ａからの動力を前輪１２に伝達する伝動機構１４ｂから
構成されている。同様に後輪１３を駆動するためにギヤ
式の後輪駆動機構１５が設けられているが、この後輪駆
動機構１５は後輪走行用モータ１５ａとこの後輪走行用
モータ１５ａからの動力を後輪１３に伝達するギヤ式の
伝動機構１５ｂから構成されている。
【０００９】前輪駆動機構１４は前輪１２とともに台車
上下方向の軸Ｙ周りで回転可能であり、この目的のため
に前輪操舵機構１６が備えられている。同様に、後輪１
３も後輪操舵機構１７によって台車上下方向の軸Ｙ周り
で回転可能である。前輪・後輪操舵機構１６と１７は、
それぞれ操舵モータ１６ａと１７ａ及びウオームギヤを
含むギヤ伝動機構１６ｂと１７ｂとから構成されてい
る。前輪１２は、車軸１２ａとこの車軸の両端に取り付
けられた一対の鋼製輪体１２ｂとからなり、車軸１２ａ
を磁石で構成することで、輪体１２ｂは鉄管や鋼管の内
周面に磁気吸着する。後輪１３も同様に磁石である車軸
１３ａと鋼製輪体１３ｂとからなる。このことにより、
この管内走行台車１０は傾斜した管内や管内を周方向に
一周することも可能である。さらにこの管内走行台車１
０には、走行に関する各種のデータを検出するために、
例えば、前輪操舵角センサー１８ａ、後輪操舵角センサ
ー１８ｂ、駆動速度を検出する走行速度センサー１８
ｃ、重力方向に対する姿勢を検出するローリングセンサ
ー１８ｄなどのセンサー群１８が設けられている。
上下方向の軸Ｙ周りで回転可能であり、この目的のため
に前輪操舵機構１６が備えられている。同様に、後輪１
３も後輪操舵機構１７によって台車上下方向の軸Ｙ周り
で回転可能である。前輪・後輪操舵機構１６と１７は、
それぞれ操舵モータ１６ａと１７ａ及びウオームギヤを
含むギヤ伝動機構１６ｂと１７ｂとから構成されてい
る。前輪１２は、車軸１２ａとこの車軸の両端に取り付
けられた一対の鋼製輪体１２ｂとからなり、車軸１２ａ
を磁石で構成することで、輪体１２ｂは鉄管や鋼管の内
周面に磁気吸着する。後輪１３も同様に磁石である車軸
１３ａと鋼製輪体１３ｂとからなる。このことにより、
この管内走行台車１０は傾斜した管内や管内を周方向に
一周することも可能である。さらにこの管内走行台車１
０には、走行に関する各種のデータを検出するために、
例えば、前輪操舵角センサー１８ａ、後輪操舵角センサ
ー１８ｂ、駆動速度を検出する走行速度センサー１８
ｃ、重力方向に対する姿勢を検出するローリングセンサ
ー１８ｄなどのセンサー群１８が設けられている。
【００１０】車体１１の中央部にブラケット１９が吊り
下げられており、このブラケット１９の下端部にＰＰＭ
電磁超音波トランスジューサ２が取り付けられている。
ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２は、図２に模式的
に示しているように、磁石ユニット３と、この磁石ユニ
ット３の下面に配置された一対の送信用スパイラルコイ
ル４ａと受信用スパイラルコイル４ｂとからなるスパイ
ラルコイル４と、これらのスパイラルコイル４ａ，４ｂ
間に備えられるポリアミド製の分離膜４ｃと、これらス
パイラルコイル４をサポートするためのシュー５とから
なる。磁石ユニット３は、Ｓ極を上にした永久磁石３ａ
とＮ極を上にした永久磁石３ａを交互に並べた交番磁界
形成用磁石列４０を、その左右方向に２列配置して構成
されており、永久磁石３ａの列方向に永久磁石３ａの並
びピッチでその磁束方向を逆転させている交番磁界を発
生させている。各永久磁石３ａの間にはスペーサ３ｂが
介在している。
下げられており、このブラケット１９の下端部にＰＰＭ
電磁超音波トランスジューサ２が取り付けられている。
ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２は、図２に模式的
に示しているように、磁石ユニット３と、この磁石ユニ
ット３の下面に配置された一対の送信用スパイラルコイ
ル４ａと受信用スパイラルコイル４ｂとからなるスパイ
ラルコイル４と、これらのスパイラルコイル４ａ，４ｂ
間に備えられるポリアミド製の分離膜４ｃと、これらス
パイラルコイル４をサポートするためのシュー５とから
なる。磁石ユニット３は、Ｓ極を上にした永久磁石３ａ
とＮ極を上にした永久磁石３ａを交互に並べた交番磁界
形成用磁石列４０を、その左右方向に２列配置して構成
されており、永久磁石３ａの列方向に永久磁石３ａの並
びピッチでその磁束方向を逆転させている交番磁界を発
生させている。各永久磁石３ａの間にはスペーサ３ｂが
介在している。
【００１１】この構成の場合にあっては、楕円状に形成
された両スパイラルコイル４ａ，４ｂの長軸Ｚは、磁石
ユニット３を構成する一対の交番磁界形成用磁石列４０
間の左右中間に存する中間軸Ｃａに上下方向で対応する
位置に配設されている。ここで、送信用スパイラルコイ
ル４ａは、被検出物表面としての塗覆装１Ａを有する管
体１に実質的に平行なローレンツ力を発生させるための
渦電流を管体１の金属体内に生じさせるように巻き回さ
れ、配置されている。これにより、図１の位置関係で
は、管体１内に水平に偏波した横波、つまりＳＨ波が励
起される。逆にこのＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
２の下方にＳＨ波が戻ってくると渦電流が生じ、この渦
電流により受信用スパイラルコイル４ｂに電流が生じ
る。
された両スパイラルコイル４ａ，４ｂの長軸Ｚは、磁石
ユニット３を構成する一対の交番磁界形成用磁石列４０
間の左右中間に存する中間軸Ｃａに上下方向で対応する
位置に配設されている。ここで、送信用スパイラルコイ
ル４ａは、被検出物表面としての塗覆装１Ａを有する管
体１に実質的に平行なローレンツ力を発生させるための
渦電流を管体１の金属体内に生じさせるように巻き回さ
れ、配置されている。これにより、図１の位置関係で
は、管体１内に水平に偏波した横波、つまりＳＨ波が励
起される。逆にこのＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
２の下方にＳＨ波が戻ってくると渦電流が生じ、この渦
電流により受信用スパイラルコイル４ｂに電流が生じ
る。
【００１２】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサを用いた検出装置の電子系のブロック図が図２に
示されている。この電子系の中核を構成する端末マイコ
ン１００は、管内走行台車１０に設けられた各種センサ
ーからなるセンサー群１８からの信号を受け取り、前輪
１２と後輪１３の駆動のための走行用モータ１４ａと１
５ａにドライバー１０１を介して動作信号を出力すると
ともに、前輪１２と後輪１３の操舵のための操舵用モー
タ１６ａと１７ａにドライバー１０２を介して動作信号
を出力する。上記と同様に、端末マイコン１００は、Ｐ
ＰＭ電磁超音波トランスジューサ２を動作させるため、
ドライバー３１を介して動作信号を高周波発信機３２に
送り、高周波発信機３２で生成された駆動信号が増幅器
３３で増幅された後、直接ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサ２の送信用スパイラルコイル４ａに供給され、管
体にＳＨ波を励起する。所定の伝播経路を経て戻ってき
たＳＨ波はＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の受信
用スパイラルコイル４ｂに電流を発生されるため、この
電流を増幅器３５、バンドパスフィルタ（Ｂ.Ｐ.Ｆ）３
６、さらにＡ／Ｄ変換器３７を経て端末マイコン１００
に送って検出することができる。
ューサを用いた検出装置の電子系のブロック図が図２に
示されている。この電子系の中核を構成する端末マイコ
ン１００は、管内走行台車１０に設けられた各種センサ
ーからなるセンサー群１８からの信号を受け取り、前輪
１２と後輪１３の駆動のための走行用モータ１４ａと１
５ａにドライバー１０１を介して動作信号を出力すると
ともに、前輪１２と後輪１３の操舵のための操舵用モー
タ１６ａと１７ａにドライバー１０２を介して動作信号
を出力する。上記と同様に、端末マイコン１００は、Ｐ
ＰＭ電磁超音波トランスジューサ２を動作させるため、
ドライバー３１を介して動作信号を高周波発信機３２に
送り、高周波発信機３２で生成された駆動信号が増幅器
３３で増幅された後、直接ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサ２の送信用スパイラルコイル４ａに供給され、管
体にＳＨ波を励起する。所定の伝播経路を経て戻ってき
たＳＨ波はＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の受信
用スパイラルコイル４ｂに電流を発生されるため、この
電流を増幅器３５、バンドパスフィルタ（Ｂ.Ｐ.Ｆ）３
６、さらにＡ／Ｄ変換器３７を経て端末マイコン１００
に送って検出することができる。
【００１３】上記の機能を達成するために、端末マイコ
ン１００には、基本的にはプログラムによって作り出さ
れる２つの主要な機能を果たすために、つまり管内走行
台車を車体１１の長手方向あるいは車体１１の横断方向
に走行させる走行制御部６と、ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサ２によって検出された信号に基づいて剥離部
位置を特定する剥離評価部７が備えられている。剥離評
価部７は、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器３７から入
力された検出信号の振幅、つまりＳＨ波の音圧レベルを
決定する音圧決定手段７１と、この音圧決定手段７１で
決定される音圧レベルと剥離部サイズの関係を、被検出
物、ここでは管体１の塗覆装１Ａ位置や超音波減衰率を
パラメータとしてテーブル化しているＬＵＴ（ルックア
ップテーブル）７２と、音圧決定手段７１で決定された
音圧レベルからＬＵＴ７２を参照しながら剥離部１Ｂの
深さかつ位置を決定する剥離部位置決定手段７３を備え
ている。この実施の形態では、透過法による検出方法を
採用しているので、送信用スパイラルコイル４ａから管
体１の周方向に送り出されたＳＨ波は剥離部１Ｂの存在
によって散乱が起こりにくい状態で周方向に伝播し受信
用スパイラルコイル４ｂによって検出される。検出され
たＳＨ波の音圧レベルは、剥離がない場合の音圧レベル
に比べて、塗覆装１Ａを通過する際の減衰量が小さくな
る分だけ高くなる。この場合、金属管と塗覆装における
超音波の減衰率は、材料の関係で塗覆装の方が大きい。
一方、金属管のみでこの金属管に減肉欠陥がある場合は
音圧レベルが低下する。即ち、起こる現象は逆になる。
勿論、反射法を採用することも可能であり、その際は剥
離部１ＢをとらえたＳＨ波（いわゆる剥離部エコー）の
音圧レベルだけを考慮すればよいが、剥離部１Ｂまでの
距離による減衰を考慮して、線形又は必要に応じて非線
形の増幅器を用いると欠陥評価時に便利である。
ン１００には、基本的にはプログラムによって作り出さ
れる２つの主要な機能を果たすために、つまり管内走行
台車を車体１１の長手方向あるいは車体１１の横断方向
に走行させる走行制御部６と、ＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサ２によって検出された信号に基づいて剥離部
位置を特定する剥離評価部７が備えられている。剥離評
価部７は、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器３７から入
力された検出信号の振幅、つまりＳＨ波の音圧レベルを
決定する音圧決定手段７１と、この音圧決定手段７１で
決定される音圧レベルと剥離部サイズの関係を、被検出
物、ここでは管体１の塗覆装１Ａ位置や超音波減衰率を
パラメータとしてテーブル化しているＬＵＴ（ルックア
ップテーブル）７２と、音圧決定手段７１で決定された
音圧レベルからＬＵＴ７２を参照しながら剥離部１Ｂの
深さかつ位置を決定する剥離部位置決定手段７３を備え
ている。この実施の形態では、透過法による検出方法を
採用しているので、送信用スパイラルコイル４ａから管
体１の周方向に送り出されたＳＨ波は剥離部１Ｂの存在
によって散乱が起こりにくい状態で周方向に伝播し受信
用スパイラルコイル４ｂによって検出される。検出され
たＳＨ波の音圧レベルは、剥離がない場合の音圧レベル
に比べて、塗覆装１Ａを通過する際の減衰量が小さくな
る分だけ高くなる。この場合、金属管と塗覆装における
超音波の減衰率は、材料の関係で塗覆装の方が大きい。
一方、金属管のみでこの金属管に減肉欠陥がある場合は
音圧レベルが低下する。即ち、起こる現象は逆になる。
勿論、反射法を採用することも可能であり、その際は剥
離部１ＢをとらえたＳＨ波（いわゆる剥離部エコー）の
音圧レベルだけを考慮すればよいが、剥離部１Ｂまでの
距離による減衰を考慮して、線形又は必要に応じて非線
形の増幅器を用いると欠陥評価時に便利である。
【００１４】次に、管体１の塗覆装１Ａに人工的に設け
た剥離部１Ｂに対して、上述したＰＰＭ電磁超音波トラ
ンスジューサ２を用いて周方向に伝播するＳＨ波（０．
５２ＭＨZ ）を用いた透過法で検出した実験結果が図４
に示されている。図４は、基準点から軸方向に２０cm離
れた位置を起点に略４０cmの位置までの２０cm長さに亘
って剥離部１Ｂが設けられたテストピース（ガス管：Ｓ
ＧＰ２００Ａ）に対して基準点よりＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサ２を軸方向に移動させた際に得られた信
号レベル（音圧レベル：ボルト）を示すグラフである。
このグラフから、剥離部１Ｂの位置及びサイズと検出信
号レベルの上昇（透過法を採用しているため）が極めて
強い相関関係を示していることが理解できる。従って、
このような実験データを数多く収集し、剥離部１Ｂの位
置と検出信号レベルの上昇の関係を種々の音波特性を有
する材料毎にテーブル化又は数式化することにより、剥
離部の有無、位置、剥離程度まで評価することが可能と
なる。
た剥離部１Ｂに対して、上述したＰＰＭ電磁超音波トラ
ンスジューサ２を用いて周方向に伝播するＳＨ波（０．
５２ＭＨZ ）を用いた透過法で検出した実験結果が図４
に示されている。図４は、基準点から軸方向に２０cm離
れた位置を起点に略４０cmの位置までの２０cm長さに亘
って剥離部１Ｂが設けられたテストピース（ガス管：Ｓ
ＧＰ２００Ａ）に対して基準点よりＰＰＭ電磁超音波ト
ランスジューサ２を軸方向に移動させた際に得られた信
号レベル（音圧レベル：ボルト）を示すグラフである。
このグラフから、剥離部１Ｂの位置及びサイズと検出信
号レベルの上昇（透過法を採用しているため）が極めて
強い相関関係を示していることが理解できる。従って、
このような実験データを数多く収集し、剥離部１Ｂの位
置と検出信号レベルの上昇の関係を種々の音波特性を有
する材料毎にテーブル化又は数式化することにより、剥
離部の有無、位置、剥離程度まで評価することが可能と
なる。
【００１５】上述した実施の形態では、管体１に対して
周方向に伝播するＳＨ波を用いた透過法を採用している
ので、送信・受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
は磁石ユニット３を兼用することができたが、管体１に
対して軸方向に伝播するＳＨ波を用いた透過法や板材に
対する透過法を採用する場合、送信用ＰＰＭ電磁超音波
トランスジューサと受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサが必要となる。２つのトランスジューサのレイア
ウトは、従来の超音波透過法でよく知られているよう
に、検出対象に応じて適切に選択される。
周方向に伝播するＳＨ波を用いた透過法を採用している
ので、送信・受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
は磁石ユニット３を兼用することができたが、管体１に
対して軸方向に伝播するＳＨ波を用いた透過法や板材に
対する透過法を採用する場合、送信用ＰＰＭ電磁超音波
トランスジューサと受信用ＰＰＭ電磁超音波トランスジ
ューサが必要となる。２つのトランスジューサのレイア
ウトは、従来の超音波透過法でよく知られているよう
に、検出対象に応じて適切に選択される。
【００１６】〔別実施の形態例〕上記の実施の形態にあ
っては、一対のスパイラルコイル４ａ，４ｂを送信用と
受信用とに用いる場合について説明したが、ここでは、
トランスジューサ内に単一のスパイラルコイル（楕円状
コイル）４を備え、これを、送信用、受信用共に用いる
場合について説明する。この例を図５に示した。この例
にあっては、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２は、
図２に対応して模式的に示しているように、図２と同様
な構成の磁石ユニット３と、この磁石ユニット３の下面
に配置されたスパイラルコイル４と、スパイラルコイル
４をサポートするためのシュー５とから構成されてい
る。スパイラルコイル４は、被検出物表面としての管体
１の金属管に実質的に平行なローレンツ力を発生させる
ための渦電流を金属管内に生じさせる役割を果たす。こ
れにより、金属管内水平に偏波した横波、つまりＳＨ波
が励起され、そのＳＨ波が塗覆装１Ａ内にも伝播する。
そして、このＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の下
方にＳＨ波が戻ってくると、渦電流が生じ、この渦電流
によりスパイラルコイル４に電流が生じる。従って、こ
の電流を検出することができる。図５には、この例によ
るＰＰＭ電磁超音波トランスジューサの電子系も、図２
に対応して示した。端末マイコン１００は、ＰＰＭ電磁
超音波トランスジューサ２を動作させるため、ドライバ
ー３１を介して動作信号を高周波発信機３２に送り、高
周波発信機３２で生成された駆動信号が増幅器３３で増
幅された後ダイプレクサ３４を通ってＰＰＭ電磁超音波
トランスジューサ２のスパイラルコイル４に供給され、
管体にＳＨ波を励起する。所定の伝播経路を経て戻って
きたＳＨ波はＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２のス
パイラルコイル４によって検出され、この検出信号は増
幅器３５、バンドパスフィルタ（Ｂ.Ｐ.Ｆ）３６、さら
にＡ／Ｄ変換器３７を経て端末マイコン１００に送られ
る。従って、この構成と図２の構成においては、ダイプ
レクサーの存非が異なるのみである。得られた情報は、
先と同様に、剥離評価部７に送られて、剥離評価をおこ
なうことができる。
っては、一対のスパイラルコイル４ａ，４ｂを送信用と
受信用とに用いる場合について説明したが、ここでは、
トランスジューサ内に単一のスパイラルコイル（楕円状
コイル）４を備え、これを、送信用、受信用共に用いる
場合について説明する。この例を図５に示した。この例
にあっては、ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２は、
図２に対応して模式的に示しているように、図２と同様
な構成の磁石ユニット３と、この磁石ユニット３の下面
に配置されたスパイラルコイル４と、スパイラルコイル
４をサポートするためのシュー５とから構成されてい
る。スパイラルコイル４は、被検出物表面としての管体
１の金属管に実質的に平行なローレンツ力を発生させる
ための渦電流を金属管内に生じさせる役割を果たす。こ
れにより、金属管内水平に偏波した横波、つまりＳＨ波
が励起され、そのＳＨ波が塗覆装１Ａ内にも伝播する。
そして、このＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２の下
方にＳＨ波が戻ってくると、渦電流が生じ、この渦電流
によりスパイラルコイル４に電流が生じる。従って、こ
の電流を検出することができる。図５には、この例によ
るＰＰＭ電磁超音波トランスジューサの電子系も、図２
に対応して示した。端末マイコン１００は、ＰＰＭ電磁
超音波トランスジューサ２を動作させるため、ドライバ
ー３１を介して動作信号を高周波発信機３２に送り、高
周波発信機３２で生成された駆動信号が増幅器３３で増
幅された後ダイプレクサ３４を通ってＰＰＭ電磁超音波
トランスジューサ２のスパイラルコイル４に供給され、
管体にＳＨ波を励起する。所定の伝播経路を経て戻って
きたＳＨ波はＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ２のス
パイラルコイル４によって検出され、この検出信号は増
幅器３５、バンドパスフィルタ（Ｂ.Ｐ.Ｆ）３６、さら
にＡ／Ｄ変換器３７を経て端末マイコン１００に送られ
る。従って、この構成と図２の構成においては、ダイプ
レクサーの存非が異なるのみである。得られた情報は、
先と同様に、剥離評価部７に送られて、剥離評価をおこ
なうことができる。
【図１】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジュー
サを用いた塗覆装剥離部検出装置を装備した管内走行台
車の側面図
サを用いた塗覆装剥離部検出装置を装備した管内走行台
車の側面図
【図２】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジュー
サを用いた塗覆装剥離部検出装置のブロック図
サを用いた塗覆装剥離部検出装置のブロック図
【図３】剥離評価部のブロック図
【図４】実験結果を示すグラフ
【図５】本発明によるＰＰＭ電磁超音波トランスジュー
サの別構成例を示す図
サの別構成例を示す図
２ ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ ７１ 音圧決定手段 ７３ 欠陥サイズ決定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北岡 利道 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 2G047 AA06 AB05 AB07 BC03 CA02 CB04 GA19 GC01 GC04 GG09 GG17 GG36 GJ02
Claims (4)
- 【請求項１】 表面に塗覆装を備えた金属体に超音波を
励起送信するとともに戻ってきた超音波を受信するＰＰ
Ｍ電磁超音波トランスジューサと、前記受信した超音波
の音圧に基づいて塗覆装の剥離状態を評価する剥離評価
部とを備えてあるＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを
用いた塗覆装剥離部検出装置。 - 【請求項２】 前記塗覆装を備えた金属体が管体であ
り、前記ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサは、管体周
方向に超音波を送信するとともに管体を周回してきた透
過超音波を受信するものである請求項１に記載のＰＰＭ
電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出
装置。 - 【請求項３】 前記剥離評価部は、剥離部の存在しない
基準状態での超音波の音圧に比べて受信された超音波の
音圧が高いと、剥離部が存在すると判断する請求項１に
記載のＰＰＭ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆
装剥離部検出装置。 - 【請求項４】 前記ＰＰＭ電磁超音波トランスジューサ
が、上下方向で極性が逆転した複数の永久磁石を交互に
各列内に備えた一対の交番磁界形成用磁石列と、前記一
対の交番磁界形成用磁石列が互いに極性が１８０度異な
る位相で左右２列に配置された構成の磁石ユニットを備
え、 前記左右２列配置の磁界形成用磁石列中間軸に上下方向
で対応する軸を軸とする送信用スパイラルコイルと受信
用スパイラルコイルとを、前記磁石ユニットの下部位置
に、分離膜を介して別個独立に備えて、送受信用ＰＰＭ
電磁超音波トランスジューサを構成してある請求項１〜
３のうちいずれか一つに記載のＰＰＭ電磁超音波トラン
スジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289236A JP2000121610A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10289236A JP2000121610A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121610A true JP2000121610A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17740555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10289236A Pending JP2000121610A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Ｐｐｍ電磁超音波トランスジューサを用いた塗覆装剥離部検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121610A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012159428A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ashimori Ind Co Ltd | 内張り材検査装置 |
| KR101716717B1 (ko) * | 2015-09-24 | 2017-03-27 | 전남대학교산학협력단 | 전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇 |
| CN116990392A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 中国石油大学(华东) | 一种钢制套筒环氧树脂固化监测方法 |
-
1998
- 1998-10-12 JP JP10289236A patent/JP2000121610A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012159428A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ashimori Ind Co Ltd | 内張り材検査装置 |
| KR101716717B1 (ko) * | 2015-09-24 | 2017-03-27 | 전남대학교산학협력단 | 전자기 초음파 탐촉자를 이용한 저유탱크 용접부 결함 검사용 로봇 |
| CN116990392A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 中国石油大学(华东) | 一种钢制套筒环氧树脂固化监测方法 |
| CN116990392B (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-19 | 中国石油大学(华东) | 一种钢制套筒环氧树脂固化监测方法 |
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