JPH0146028B2 - - Google Patents

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JPH0146028B2
JPH0146028B2 JP57127675A JP12767582A JPH0146028B2 JP H0146028 B2 JPH0146028 B2 JP H0146028B2 JP 57127675 A JP57127675 A JP 57127675A JP 12767582 A JP12767582 A JP 12767582A JP H0146028 B2 JPH0146028 B2 JP H0146028B2
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JP
Japan
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test material
coil
magnetic field
coils
transmitting
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JP57127675A
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English (en)
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JPS5918452A (ja
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Hisao Yamaguchi
Kazuo Fujisawa
Takashi Kadowaki
Susumu Ito
Soji Sasaki
Kazuya Sato
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Hitachi Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2412Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02854Length, thickness
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁超音波計測装置に関する。
非破壊検査の方法の一つに超音波を利用する方
法があり、広く使用されているが、被検材の表面
が滑らかであることが必要であつたり、高温の被
検材には応用できない等の欠点がある。電磁超音
波計測装置は、これらの欠点がないものとして広
く研究され、実用に供されつつあり、例えば、
non destructive testing VOL.5 No.3 june
1972 P154〜159「Electromagneto−acoustic
non−destructive testing in the Soviet
Union」にも具体的に紹介されている。
電磁超音波計測装置によつて高感度に被検材内
部のきずを検出し、或は被検材の厚みを計測する
には、原理的に明らかなように、被検材表面に作
用する磁界を強くするか、送信コイルに加える信
号を強化するかのいずれか、或は両方を強化する
かしか方法はない。これらのうち、送信コイルに
加える信号を強化することは安全の面からも限界
があり、磁界を強化することが有効となるが、従
来、断面E型の鉄心を使用して被検材の表面に磁
界を作用させるものとされているため、その強化
にも限界があつた。
すなわち、電磁超音波計測装置では、計測の目
的に合わせて横波、縦波が選択的に使用されるわ
けである。この場合、比較的高温にある被検材に
対しても有効な縦波を利用しようとするときは、
被検材の表面に平行に作用している磁界が必要で
あるが、断面がE型の鉄心を使用していると、被
検材が単に継鉄として作用するにすぎず、その表
面に平行な磁界を効果的に得ることができないの
である。
本発明は、被検材を中にして励磁コイルを巻回
した構造とすることにより、原理的に励磁コイル
による起磁力A・Tが全て被検材に平行に作用す
るものとし、その結果、被検材表面に平行に作用
する磁界成分を増大させ、縦波を利用した電磁超
音波計測を効果的に行うことを提案するものであ
る。
第1図、第2図に本発明に係る電磁超音波計測
装置の基本的な構成を斜視図及び断面斜視図で示
す。尚、図において同一部材には同一の参照符号
が付されている。
同図において、2個の直流コイル11,12は
各々が独立して被検材1を包囲する如く巻回され
ており、2個の直流コイル11,12から発生す
る直流磁束(図中点線で示す)は加え合されるよ
うに励磁される。ここで夫々のコイルは直列接続
でも、並列接続でも良い。2個の直流励磁コイル
11,12の間の空間に被検材1と対向して送受
信コイル13が配置されている。送受信コイル1
3は、これを同一場所に配置することができるの
は勿論、送信コイルと受信コイルとを被検材1を
はさんで配置する方式いわゆる透過形としうるこ
とは言うまでもない。
第3図に2個の直流励磁コイルの励磁電流の流
れる方向を図中矢印で示す。
上記構成において、2つの直流コイル11,1
2により発生する直流磁束はその大半が被検材1
の内部を通り、しかもその方向は被検材1の表面
と平行となる。即ち、コイル11,12の作る磁
束はほとんど全て縦波電磁超音波を送受信するの
に必要な被検材1の表面と平行な成分の磁場を形
成する。直流励磁コイル11,12の励磁量を増
大すればほぼ比例的に磁場強度は増大し、この磁
場強度は10000Gauss以上の値を得ることは容易
である。その結果、本実施例によれば縦波電磁超
音波の検出信号レベルは従来法による平均的な磁
場強度(約3000Gauss)に比較し約11倍〔=
(10000/3000)2〕の感度向上が図れ、その効果は
非常に大きい。
又、本構成によれば送受信コイル13は直流励
磁コイル間の磁極であれば被検材の表面、側面、
裏面どの位置にでも複数個配置でき、複数の送受
信コイルを所定の間隔で対向配置することも可能
である。この結果、被検材1たとえば鋼管、丸棒
鋼の周囲は、複数個の送受信コイル13により肉
厚、欠陥等を大きな検出信号で一回の操作で検出
できるので、検出作業がしやすく、使い勝手が良
い。また送受コイル13は磁極に取付けたり、取
外したりする着脱作業を容易に行なえるので、メ
ンテナンスが容易に出来る。
次に、第1図の構成において磁場発生効率を改
善するために鉄心を設けることが当然考えられ
る。この場合の断面斜視図を第4図に示す。同図
において鉄心14は直流励磁コイル11,12を
包囲する様に構成されている。
なお、常電導コイルによる電磁石の代りに超伝
導マグネツトを用いれば、磁場強度を大きくとる
ことが可能となるので更に計測感度の向上が図れ
ることは勿論である。
第5図の構成は励磁コイルを一つにした例であ
り、実質的に前述の構成と変るところはない。第
6図は被検材1がパイプであり、パイプの肉厚を
測定しようとする例である。
第4図〜第6図の例において、鉄心14は、後
述する本発明の実施例第7図、第8図のように、
コイルを両側からはさみ込む形のように二分割と
することが実際的である。
第7図、第8図は本発明を第6図の例に適用し
た具体的な実施例を一部断面で示す側面図、平面
図である。
鉄心14は14a,14bに2分割され、夫々
中央に切欠き部を有する断面コ字状の円筒形に作
られ、夫々の内面にコイル11,12が、保護カ
バー21a,21bによつて固着されるととも
に、第7図に示すように、コイル11,12を対
向させた形でボルト22および図示しないナツト
によつて結合される。25a,25bは先端部が
先細り状にされた円筒形磁極であり、夫々鉄心1
4a,14bの中央の切欠き部に挿入され、ボル
ト26によつて鉄心14a,bに固着される。2
7a,27bはカバーであり、中心部に穴のあけ
られた円板である。このカバーは、ボルト26の
鉄心側面からの突出を防ぐため、ボルト26の部
分が一部切欠かれる他、後述する冷却水配管の配
置される部分も切欠かれ、鉄心側面からの突出部
ができないように工夫されている。
磁極25a,25bは、先細り状とされている
から、その先端部に磁界を集中させることがで
き、効果的に被検材表面と平行な磁場を作り出す
ことができる。被検材1の寸法の変更に対して
は、磁極25a,25bを変更することによつて
対応することができる。更に、磁極25a,25
bの内面を図のように傾きを持つたものとするこ
とにより、被検材の導入をスムーズにすることが
できる。この場合、磁極の内面に保護部材を貼
る、等することにより、磁極25、被検材1の衝
突があつても、両者を傷つけないようにすること
ができる。
磁極25a,25bには図示されていないが冷
却水を通すための貫通孔が設けられ、冷却され
る。例えば、鉄心14a側について見ると、冷却
水は冷却水導入配管28aから導入され、磁極2
5a内の貫通孔を通り磁極25aの先端部で図示
しない渡り配管を通つて、磁極25aの90゜離れ
た位置にある貫通孔に導かれる。この貫通孔を出
た冷却水は渡り配管30aにより、さらに90゜離
れた位置にある貫通孔に導かれる。この貫通孔を
流れた冷却水は磁極25aの先端部で渡り配管3
1aにより更に90゜離れた位置にある貫通孔に導
かれる。この貫通孔を出た冷却水は配管28aと
対応した上部位置にある冷却水排出配管(図示せ
ず)により外部に排出される。即ち、磁極25a
は90゜きざみで配置された貫通孔を冷却水が2往
復する形で冷却されるのである。鉄心14bにつ
いても、同様に、配管28bから冷却水が導入さ
れ、磁極25bの貫通孔と渡り配管(途中で渡り
配管31bを通る)とを順次通過しながら、図示
しない配管から排出される。
磁極25a,25bは第7図に破線で示すよう
に内部筒と外部筒の2分割されたものを合せて一
体化した形にすることができる。このようにする
ときは、被検材の寸法変更に対応して磁極25を
交換するとき、内部筒、外部筒を夫々分離して扱
うことができるから、重量を軽減でき、取扱いが
容易となる利点がある。
40は送受信部収納ブロツクであり、偏平な中
空材を円く成形されるとともに、60゜きざみで後
述する送受部51〜56(54,55は図示せ
ず)が配置されるための貫通孔61〜66(6
4,65は図示せず)を有する。ブロツク40は
磁極25a,bの夫々の先端部により支持され
る。ブロツク40に設けられた貫通孔61〜66
の被検材1側には非導電性のカバー71〜76
(74,75は図示せず)が配置され、反対側に
は送受信部51〜56が配置される。送受信部は
例えば送信コイル、受信コイル(図示せず)がモ
ールドされたものを主体とするから、この強度を
補強するため保護カバー81〜86(84,85
は図示せず)が設けられる。送信コイル、受信コ
イルと外部回路との接続はケーブル配管91〜9
6(94,95は図示せず)により行なわれる。
ケーブル配管91〜96は後述する冷却水導入配
管同様に磁極25bに設けた貫通孔により外部に
導出される。
ブロツク40の中空部41には冷却水導入配管
42が接続され、冷却水が導入される。この冷却
水は中空部41からカバー71と送受信ブロツク
51との空間及びカバー72と送受信ブロツク5
2との空間の夫々に分流し、以下、中空部とカバ
ーと送受信ブロツクとの間の空間とを順次流れ、
配管42に対向する位置に設けられた図示しない
冷却水排出導管を介して外部に排出される。導入
配管42は磁極25bの貫通孔43を通過する。
図示しない導出配管も同様である。導水配管42
およびブロツク40の中空部41は断面積が小さ
いので冷却水に不純物がまざつていたり、内部に
藻が発生したりする様なことがあると、つまつた
り、冷却水の流れがかたよつたりして冷却が不充
分になる可能性がある。それ故、冷却水は蒸留水
とし、充分な流速で流れる様にするのが良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基礎となる基本構成を概念的
に示す斜視図、第2図は第1図における励磁コイ
ルと送受信コイルとの関係を示す断面斜視図、第
3図は第1図の基本概念を説明する線図、第4図
は第1図に鉄心を併用した場合の構成を示す断面
斜視図、第5図は励磁コイルを一つにした場合の
構成についての断面斜視図、第6図は被検材をパ
イプとしたときの構成を示す断面斜視図、第7
図、第8図は第6図の構成についての本発明の適
用を示すより具体的な実施例の構成を一部断面で
示す側面図、平面図であり、夫々互いに−,
−方向に見た図である。 1……被検材、11,12……コイル、14
a,14b……鉄心、25a,25b……磁極、
40……送受信部収納ブロツク、42,28a,
28b……冷却水配管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被検材を中にして取囲むようにした被検材の
    長手方向の少なくとも2個所に巻回され、かつ同
    方に磁界を流す少なくとも2個の励磁コイルと、
    前記励磁コイルにより磁界が作用している被検材
    の表面部分に機械的歪を生じさせる送信コイル
    と、前記機械的歪が被検材内に伝播して被検材表
    面にあらわれた磁界を検出する受信コイルとを備
    え、前記励磁コイルが被検材に対向する面を除い
    て鉄心によつて囲まれていると共に、励磁コイル
    の前記被検材に対向する面には磁極が前記鉄心に
    支持され、前記送信コイルおよび受信コイルを前
    記磁極に支持すると共に、送信コイルおよび受信
    コイルを被検材の周囲方向に複数個配置すること
    を特徴とする電磁超音波計測装置。
JP57127675A 1982-07-23 1982-07-23 電磁超音波計測装置 Granted JPS5918452A (ja)

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JP57127675A JPS5918452A (ja) 1982-07-23 1982-07-23 電磁超音波計測装置

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JP57127675A JPS5918452A (ja) 1982-07-23 1982-07-23 電磁超音波計測装置

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JPS5918452A JPS5918452A (ja) 1984-01-30
JPH0146028B2 true JPH0146028B2 (ja) 1989-10-05

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ID=14965931

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JP57127675A Granted JPS5918452A (ja) 1982-07-23 1982-07-23 電磁超音波計測装置

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Families Citing this family (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5980705A (ja) * 1982-10-28 1984-05-10 Kawasaki Steel Corp 粉、粒状鉱石のたて型炉溶融還元方法
JPS5980703A (ja) * 1982-10-28 1984-05-10 Kawasaki Steel Corp 粉、粒状鉱石のたて型炉溶融還元方法
JPS5980704A (ja) * 1982-10-28 1984-05-10 Kawasaki Steel Corp 粉、粒状鉱石のたて型炉溶融還元方法
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JPS5918452A (ja) 1984-01-30

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