JPH0599901A - 渦電流探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属の平板等における欠陥の有無及び方向を検
出する。 【構成】探傷器７０から接続ケーブル６０を介して３相
交流により振幅変調された高周波電流が励磁コイル５２
ａ，５２ｂ，５２ｃにそれぞれ供給される。これにより
発生した磁界は、時間と共に回転し、このため被検体金
属４０中に発生する渦電流も時間と共に回転する。欠陥
の方向によって上記渦電流の妨げられる程度が時間によ
って変化する。従って、上記探傷器７０の画面７１に表
示される検出コイル５３ａ，５３ｂ，５３ｃに誘起する
電圧の波形７３と励磁コイル５２ａ，５２ｂ，５２ｃに
供給される交流電流の波形７２との時間的な関係を観察
することにより、欠陥の方向を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属の平板等の欠陥
検出に適用される渦電流探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属の平板等における欠陥を検出
する渦電流探傷装置は、図６のように構成される。

【０００３】渦電流探傷装置は、探傷子１０と、これよ
り接続ケーブル２０を介して接続された探傷器３０によ
って構成される。上記探傷子１０は、磁心１１を有し、
この磁心１１の周囲に励磁コイル１２及び検出コイル１
３が隣接して設けられている。探傷器３０は、発振器を
内蔵し、上記励磁コイル１２に交流電流を供給すること
が可能である。また、探傷器３０の側面に設けられた画
面３１には、上記接続ケーブル２０を介して送受される
励磁コイルの電流波形３２及び検出コイルの誘起電圧波
形３３が表示される。さらに、探傷器３０は、探傷子１
０が被検体金属４０の欠陥の無い部分を探傷する際に誘
起電圧を小さくする補正の機能を有する。

【０００４】被検体金属４０を探傷する場合、探傷子１
０は、検出コイル１３が被検体金属４０側に位置するよ
うに、被検体金属４０に近接して設置される。そして被
検体金属４０上に沿って探傷子１０を移動させながら、
探傷器３０の画面３１に表示される波形を観察する。探
傷する際の上記探傷子１０に関する電気的接続及び状態
を図７に示す。

【０００５】上記探傷器３０に内蔵された発振器３２よ
り、接続ケーブル２０を介して一定の振幅及び周波数を
有する交流電流を励磁コイル１２に供給する。このた
め、励磁コイル１２に交流電流が流れ、交流の磁界１４
が発生する。交流の磁界１４は、被検体金属４０と鎖交
し、被検体金属４０に起電力が誘導されて交流の渦電流
１５が発生する。この渦電流１５は、上記磁界１４と被
検体金属４０とが鎖交する近傍に傷等の欠陥が無い場
合、励磁コイル１２と同心円状に流れる。さらに、被検
体金属４０中を流れる渦電流１５によって交流の磁界１
６が発生する。以上によって発生した交流の磁界１４及
び１６は、検出コイル１３に鎖交し、これにより検出コ
イル１３に交流の電圧が誘起する。探傷の際、被検体金
属４０中に欠陥が存在する場合の磁界及び渦電流の状態
を先に引用した図６に示す。

【０００６】励磁コイル１２から発生した磁界１４は、
起電力を誘導し、過電流１７を発生する。過電流１７
は、被検体金属４０中の欠陥４１により、欠陥４１の無
い場合に比べて流れ方が異なる。このため、渦電流１７
により発生する磁界１８も、欠陥４１の無い場合に比べ
て変化し、さらに検出コイル１３に誘起する電圧も変化
する。

【０００７】被検体金属４０に欠陥が存在する場合とし
ない場合における、画面３１に表示される励磁コイル１
２の電流波形及び検出コイル１３の誘起電圧波形を図８
に示す。図８の（ａ）は、被検体金属４０に欠陥が存在
しない場合の各波形を示し、検出コイル１３の誘起電圧
波形３３は、上述した補正により小さい振幅で表示され
る。（ｂ）は、被検体金属４０に欠陥が存在する場合の
各波形を示す。ここで、励磁コイル１２に供給される電
流は一定であるため励磁コイル１２の電流波形３２は、
（ａ）と全く等しい。しかし、検出コイル１３の誘起電
圧波形３４は、上述したように被検体金属４０に欠陥の
ない場合に振幅を小さくする補正により、欠陥のある場
合には、大きい振幅で画面３１に表示される。

【０００８】従って、探傷子１０を被検体金属４０上を
移動させながら、探傷器３０の画面３１に表示される検
出コイル１３の誘起電圧の波形を監視することにより被
検体金属４０中の欠陥を検出することが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法では、被検体金属中の渦電流が探傷子の励磁コイルと
同心円状に流れるため、被検体金属の欠陥の大きさが同
じであれば、欠陥が渦電流上のいずれの位置に存在して
も、探傷器の画面に表示される誘起電圧波形が等くな
る。そのため、欠陥の存在の有無は確認できるが、欠陥
の方向が判定できないという問題が生じた。この発明
は、上記実情に鑑みてなされたもので、被検体金属に存
在する欠陥の方向を検出することが可能な渦電流探傷装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る渦電流探
傷装置は、磁心に装着されて一定角度毎に配置される複
数個の励磁コイルと、これらの励磁コイルを交流電圧に
て振幅変調した信号により励磁し、被検体に対して回転
磁界を発生させる手段と、上記各励磁コイルに対応して
上記磁心に設けられ、上記被検体から発生する渦電流に
基づく磁界を検出する複数個の検出コイルと、これらの
検出コイルの出力信号に基づいて被検体の欠陥を検出す
る探傷手段とを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】探傷子の各励磁コイルに、探傷器より３相交流
により振幅変調された高周波電流が供給されるため、励
磁コイルによって発生して被検体金属と鎖交する磁界
が、３個の磁心に囲まれた範囲で時間とともに回転す
る。これにより金属中の渦電流の発生のし方も時間とと
もに回転する。検出コイルに誘起する電圧の大きさは、
金属中の渦電流が、欠陥によって妨げられる程度によっ
て左右される。渦電流が時間とともに回転するため、欠
陥の方向によって、渦電流の妨げられる程度が時間によ
って変化する。従って、検出コイルに誘起する電圧と励
磁コイルに供給される交流電流との時間的な関係を観察
することによって、欠陥の方向を検出できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。この発明に係る渦電流探傷装置を図１に示
す。

【００１３】所定の複数方向に突出した磁心５０（この
実施例では３方向に突出）と、この磁心の各検出部５１
（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）に、それぞれ励磁コイル５
２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）と検出コイル５３（５３
ａ，５３ｂ，５３ｃ）とが設けられ、さらに被検体金属
４０方向に磁心の足５４（５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）が
形成され、これにより探傷子５５が構成される。ここ
で、検出コイル５３は、電気的に全て直列に接続されて
いる。

【００１４】上記磁心５０は、接続ケーブル６０を介し
て探傷器７０に接続される。探傷器７０は、発振器を内
蔵し（図示せず）、これより接続ケーブル６０を介して
励磁コイル５２に交流電流を供給することを可能とす
る。また、探傷器７０は、画面７１を有し、この画面７
１に励磁コイル５２に供給する交流電流の波形７２と、
さらに励磁コイル５２によって検出コイル５３に誘起さ
れた誘起電圧の波形７３とを表示する。

【００１５】上述した探傷子５５の詳細な形状を図２に
示す。同図は、探傷子５５を、探傷する際の被検体金属
の反対側から見たもので、磁心５０は、１２０°毎に３
方向に突出し、突出した３方向にそれぞれ励磁コイル５
２及び検出コイル５３が設けられている。次に上記実施
例の動作を図３乃至図５を参照して説明する。

【００１６】励磁コイル５２（５２ａ，５２ｂ，５２
ｃ）は、探傷器７０に内蔵された発振器により、図３に
示すような３相交流によって振幅変調された高周波の交
流電流７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ）が接続ケーブル
６０を介して供給される。上記３相交流は同図３に示す
ように、１周期をＴとすると、位相がそれぞれＴ／３毎
ずれている。そして、高周波の交流電流７２ａ，７２
ｂ，７２ｃは、それぞれ励磁コイル５２ａ，５２ｂ，５
２ｃに対応して供給される。

【００１７】励磁コイル５２には、上記交流電流７２が
供給されるため磁界が発生し、被検体金属４０に作用す
る。ある時刻における被検体金属４０中の磁界の方向を
図４に示す。励磁コイル５２による磁界が被検体金属４
０に作用する場合、被検体金属中の磁界は、ある時刻に
おいて、磁心の足５４ａ，５４ｂ，５４ｃに囲まれた範
囲で矢印５６の方向に発生する。そして、上記３相交流
の周期Ｔ毎に矢印５７の方向に磁界が２回転する。

【００１８】被検体金属４０中には、ある時刻におい
て、同図４の矢印５６で方向を示された磁界によって渦
電流が発生する。磁界は上述したように矢印５７の方向
に時間と共に回転するため、渦電流の発生状態（角度）
も時間と共に変化する。また、この渦電流によっても磁
界が発生し、この磁界は、励磁コイル５２により発生し
た磁界と干渉する。

【００１９】渦電流によって発生した磁界は、渦電流の
大きさ等の要因により変動する。渦電流の大きさは、被
検体金属４０における欠陥の有無により変化するだけで
はなく、渦電流の状態（角度）が時間と共に変化する場
合、欠陥の方向によっても影響を受ける。即ち、励磁コ
イル５２の発生する磁界の方向が、欠陥の方向と一致し
たとき、上記渦電流は欠陥により流れなくなり、渦電流
によって発生する磁界に最も大きい影響を及ぼす。

【００２０】上述したように渦電流により発生する磁界
は、励磁コイル５２によって発生する磁界と干渉するた
め、検出コイル５３と鎖交する磁界の強度は、被検体金
属４０中の磁界の方向が欠陥の方向と一致したときに最
も大きく影響されることになる。検出コイル５３に誘起
される誘起電圧の波形を図５（ａ），（ｂ）に示す。

【００２１】励磁コイル５２には３相交流により振幅変
調された高周波の交流電流７２が供給される。上記３相
の交流は振幅が全て等しいので、各励磁コイル５２に発
生する磁界の最大値も全て等しくなる。また、検出コイ
ル５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）は、全て直列に接続
されているため、この３個の検出コイル５３の直列接続
端には、被検体金属４０中に欠陥が無い場合、交流の電
圧が全く発生しない。欠陥の無い場合の検出コイル５３
の誘起電圧波形７４を図５（ａ）に示す。しかし、被検
体金属４０中に欠陥がある場合、検出コイル５３の直列
接続端に電圧が発生し、被検体金属４０中の磁界の方向
が、欠陥の方向と一致したときに、この電圧が最も大き
くなる。被検体金属４０中において、磁心の足５４に囲
まれた範囲の中で、ある方向に欠陥があるときの、検出
コイル５３の直列接続端の誘起電圧波形７５を図５
（ｂ）に示す。尚、同図５（ａ），（ｂ）では、励磁コ
イル５２に供給する交流電流の波形として、励磁コイル
５２ａに供給される交流電流を表示している。

【００２２】上述したように、探傷の際、検出コイル５
３の誘起電圧の波形を監視することにより被検体金属４
０中の欠陥を検出することが可能であり、さらに欠陥が
検出された場合、励磁コイルに供給される交流電流の波
形と、検出コイル５３の誘起電圧の波形との時間的な関
係を観察することによって、欠陥の方向を判断すること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳記したように、この発明によれ
ば、励磁コイル及び検出コイルで構成された複数の検出
部によって、被検体金属中の磁界を回転させながら探傷
を行なうことにより、被検体金属中の欠陥の有無だけで
はなく、欠陥の方向をも検出することを可能とする。こ
れにより、欠陥が存在する際、次のステップで必要な修
理に対する情報が多くなり、修理の正確性を向上し、修
理時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る渦電流探傷装置の構
成図。

【図２】同実施例における探傷子の上面図。

【図３】同実施例において励磁コイルに供給される交流
電流の波形図。

【図４】同実施例における探傷の際、被検体金属中に発
生する磁界の方向を示す図。

【図５】同実施例において、（ａ）は被検体金属中に欠
陥が無い場合に探傷器の画面に表示される波形図、
（ｂ）は被検体金属中に欠陥が存在する場合に探傷器の
画面に表示される波形図。

【図６】従来の渦電流探傷装置の構成図。

【図７】従来の渦電流探傷装置における探傷子及び探傷
器の電気的な接続状態図。

【図８】従来の渦電流探傷装置において、（ａ）は被検
体金属中に欠陥が無い場合に探傷器の画面に表示される
波形図、（ｂ）は被検体金属中に欠陥が存在する場合に
探傷器の画面に表示される波形図。

【符号の説明】

５０…磁心、５１ａ〜５１ｃ…検出部、５２ａ〜５２ｃ
…励磁コイル、５３ａ〜５３ｃ…検出コイル、５４ａ〜
５４ｃ…磁心の足、５５…探傷子、６０…接続ケーブ
ル、７０…探傷器、７１…画面、７２ａ〜７２ｃ…交流
電流波形、７３…誘起電圧波形。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 慎也 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁心に装着されて一定角度毎に配置され
   る複数個の励磁コイルと、これらの励磁コイルを交流電
   圧にて振幅変調した信号により励磁し、被検体に対して
   回転磁界を発生させる手段と、上記各励磁コイルに対応
   して上記磁心に設けられ、上記被検体から発生する渦電
   流に基づく磁界を検出する複数個の検出コイルと、これ
   らの検出コイルの出力信号に基づいて被検体の欠陥を検
   出する探傷手段とを具備したことを特徴とする渦電流探
   傷装置。