JPH0815229A - 高分解能渦電流探傷装置 - Google Patents

高分解能渦電流探傷装置

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JPH0815229A
JPH0815229A JP14470594A JP14470594A JPH0815229A JP H0815229 A JPH0815229 A JP H0815229A JP 14470594 A JP14470594 A JP 14470594A JP 14470594 A JP14470594 A JP 14470594A JP H0815229 A JPH0815229 A JP H0815229A
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JP
Japan
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coil
magnetic field
eddy current
exciting
receiving
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Application number
JP14470594A
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English (en)
Inventor
Kazuo Morimoto
一夫 森本
Masaaki Kurokawa
政秋 黒川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被検体の欠陥形状を正確に知ることができる
と共に、充分な検出性能が得られる高分解能渦電流探傷
装置を提供する。 【構成】 励振コイル17で発生した磁界により、被検
体の表面に渦電流が発生する。この渦電流に伴う磁界を
受信コイル11,12で検出し、インプットコイル1
4,15に供給して磁界を発生させる。この磁界を量子
干渉素子30により検出し、その出力信号を電圧検出回
路35で検出する。また、励振コイル17の発生磁界が
受信コイル11,12に影響するが、この磁界の影響
は、シャント抵抗19、アンプ21、移相シフタ22か
らなる回路で、励振コイル17により受信コイル11,
12が励振される信号と同じ大きさで逆符号の信号を作
成してキャンセルコイル36を励振することで除去す
る。この結果、被検体の渦電流により発生した磁界のみ
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属構造物の非破壊検
査に用いられる高分解能渦電流探傷装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属構造物の非破壊検査装置としては、
一般に渦電流探傷装置が用いられている。この渦電流探
傷装置では、図4に示すように内径1〜3mm、外径4
〜10mm程度の探傷用のコイル1を被検体2の表面に
近付けて配置し、コイル1に交流電流を供給する。これ
により被検体2の表面近傍に渦電流が発生し、もし、そ
の渦電流発生位置に図5に示すように欠陥3があれば渦
電流4の流れが変化する。この渦電流4の変化によって
コイル1に誘起される電圧は、欠陥3がない場合とは異
なったものとなる。従って、この渦電流4の変化によっ
て欠陥の有無や、欠陥の深さを知ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記渦電流探傷装置に
おいて、渦電流4によって生じる磁束のうち、コイル1
の巻線の中を通る磁束全ての和の時間変化がコイル1に
電圧として生じる。このコイル1の径は数mm程度あ
り、従って、コイル1による磁束分布測定の空間分解能
は数mm程度しかなく、欠陥3の形状をもっと正確に知
るためには、受信コイルとして送信コイルとは別に、か
なり小さなコイルを用いることが必要となる。しかし、
コイルを小さくすると、誘導起電力も小さくなり、充分
な検出性能が得られなくなる。
【0004】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、欠陥の形状を正確に知ることができると共に、充分
な検出性能が得られる高分解能渦電流探傷装置を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る高分解能渦
電流探傷装置は、被検体に対する磁界を発生する励振コ
イルと、この励振コイルを励振する手段と、被検体から
の磁界を検出する数μmの径の受信コイルと、この受信
コイルにリード線で接続されたインプットコイルと、こ
のインプットコイルと磁気的に結合した量子干渉素子
と、この量子干渉素子の出力信号を検出して渦電流探傷
信号を得る手段と、上記励振コイルの励振電流を検出
し、該励振コイルにより上記受信コイルに誘導された信
号を相殺するキャンセルコイルとを具備したことを特徴
とする。
【0006】また、上記受信コイルとインプットコイル
を2組使用し、一方の組の受信コイルとインプットコイ
ルのリード線を他方の組の受信コイルとインプットコイ
ルのリード線の方向と逆方向となるように接続し、この
2組のコイルを対向配置したことを特徴とする。
【0007】
【作用】被検体の欠陥を検査する際、励振コイルを被検
体に近付けると、励振コイルで発生した磁界により、被
検体の表面に渦電流が発生する。被検体に欠陥がある
と、渦電流が遮られて変化する。この渦電流の変化を受
信コイルで検出し、インプットコイルに供給して磁界を
発生させ、量子干渉素子に誘導磁界を与える。量子干渉
素子は高感度であるので、与えられた磁界が微小なもの
であっても、それを検出することができる。
【0008】また、励振コイルによる生じる磁界が受信
コイルに影響を与えるが、この磁界の影響は、励振コイ
ルの励振電流を検出し、励振コイルにより受信コイルが
励振される信号と同じ大きさで逆符号の信号を作成して
キャンセルコイルを励振することで除去する。
【0009】また、受信コイルのリード線にも外部磁界
により電圧が誘起されるが、2組の受信コイルに対する
リード線の接続が逆となっているので、リード線に誘起
した信号はインプットコイル部分で相殺される。上記の
構成とすることにより、被検体の欠陥形状を正確に知る
ことができ、且つ、充分な検出性能を得ることができ
る。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例に係る高分解能渦電
流探傷装置の全体構成図である。
【0011】図1において、11,12は被検体からの
渦電流を検出する受信コイルで、その直径が数μmと非
常に小さい値に設定される。また、13,14はインプ
ットコイルで、それぞれリード線15a,15b,16
a,16bにより上記受信コイル11,12に接続され
る。上記受信コイル11,12とリード線15a,15
b,16a,16b部分については詳細を後述する。
【0012】そして、上記受信コイル11,12に近接
して励振コイル17が設けられる。この励振コイル17
には、発振器18から正弦波信号が供給される。上記励
振コイル17と発振器18との間に励振電流検出用のシ
ャント抵抗19が設けられ、このシャント抵抗19の両
端に生じる電圧がアンプ21で増幅された後、移相シフ
タ22を介して加算回路23に送られる。即ち、上記シ
ャント抵抗19、アンプ21、移相シフタ22からなる
回路で、励振コイル17の発生する磁界により受信コイ
ル11,12が励振される信号と同じ大きさで逆符号の
信号を作成している。
【0013】一方、上記インプットコイル13,14に
より発生する磁界は、量子干渉素子(DC−SQUID
素子)30の主ループ31と磁気的に結合している。こ
の量子干渉素子30は、主ループ31と、この主ループ
31に接続されたトンネル接合部32及びシャント抵抗
33からなる公知のもので、主ループ31を通る微少の
磁束を検出する。上記量子干渉素子30には、一定電流
を供給する定電流源34及び電圧検出回路35が接続さ
れる。上記量子干渉素子30は、インプットコイル1
3,14が発生する磁束を検出して、その磁束に対応し
た電圧を発生する。この量子干渉素子30が発生する電
圧は、電圧検出回路35により検出され、上記加算回路
23へ送られる。また、電圧検出回路35により検出さ
れた信号は、探傷装置本体(解析装置)へ送られて解析
処理される。
【0014】加算回路23は、上記移相シフタ22から
の電圧と電圧検出回路35からの電圧を加算してキャン
セルコイル36に供給する。このキャンセルコイル36
は、量子干渉素子30の主ループ31に磁気的に結合し
ており、励振コイル17により受信コイル11,12に
誘起する信号をキャンセルための磁界、更には量子干渉
素子30が検出した外部磁界をキャンセルするための磁
界を発生する。
【0015】上記受信コイル11,12は、上記したよ
うに直径が数μmと非常に小さいコイルであるので、そ
の直径に比較してリード線15a,15b,16a,1
6bがかなり長く、このため磁界が変動するとリード線
15a,15b,16a,16bに大きな電圧が誘起す
る。そこで、このリード線15a,15b,16a,1
6bの誘起電圧をキャンセルするために、図2(a)〜
(c)に示すように受信コイル11とリード線15a,
15bとの接続を、受信コイル12とリード線16a,
16bとの接続と逆にして、絶縁シート41の両面に対
向するように配置している。また、同様にインプットコ
イル13,14も、絶縁シート41の両面に対向配置さ
れる。
【0016】そして、上記受信コイル11,12は、図
3に示すようにコイルボビン42の端面に固定して設け
る。また、このコイルボビン42には、上記受信コイル
11,12に近接する外周面に上記励振コイル17を設
けている。
【0017】次に上記実施例の動作を説明する。被検体
の欠陥を検査する際、発振器18から一定周波数の正弦
波信号を励振コイル17に供給して電界を発生させる。
そして、コイルボビン42に装着された受信コイル1
1,12及び励振コイル17を被検体に近付けると、励
振コイル17で発生した磁界により、被検体の表面に渦
電流が発生する。被検体に欠陥があると、渦電流が遮ら
れて変化する。この渦電流の変化を受信コイル11,1
2で検出するが、この検出にパンケーキコイルを用いる
と、このコイルが囲む面を通る磁束全ての和に応じた信
号が得られる。この信号のレベルは、ほぼコイルの径の
二乗に比例する。この場合、各点での磁束密度を精度良
く計測するためにコイル径を小さくすると、感度が急激
に低下する。例えば5mm径のコイルを5μmのコイル
にすると、感度は1/106 に低下し、充分な信号が得
られない。そこで、本発明では、小さな受信コイル1
1,12で得られた信号をインプットコイル14,15
に供給して磁界を発生させ、量子干渉素子30の主ルー
プ31に誘導磁界を与える。量子干渉素子30は高感度
であるので、与えられた磁界が微小なものであっても、
それを検出することができる。
【0018】そして、上記量子干渉素子30は、検出し
た磁束に対応した電圧を発生し、その電圧が電圧検出回
路35で検出される。この電圧検出回路35で検出され
た電圧は、加算回路23を介してキャンセルコイル36
に供給される。これによりキャンセルコイル36から磁
界が発生し、量子干渉素子30で検出した外部磁界をキ
ャンセルさせる。
【0019】このとき受信コイル11,12のリード線
15a,15b,16a,16bにも磁界が存在し、こ
の部分でも電圧が誘起されるが、リード線15a,15
bとリード線16a,16bとでは受信コイル11,1
2に対する接続が逆となっているので、誘起した信号は
インプットコイル13,14の部分で相殺される。これ
により、リード線15a,15b,16a,16b部分
に誘起した信号の影響が除かれる。
【0020】また、励振コイル17による生じる磁界が
受信コイル11,12に影響を与えるが、この磁界の影
響は、シャント抵抗19、アンプ21及び移相シフタ2
2からなる回路で、励振コイル17により受信コイル1
1,12が励振される信号と同じ大きさで逆符号の信号
を作成してキャンセルコイル36を励振することで除去
する。このように励振コイル17が発生する磁界の影響
を除去することで、被検体の渦電流により発生した磁界
のみを検出することができる。
【0021】上記のように励振コイル17と受信コイル
11,12とを別けて構成することにより、受信コイル
11,12の大きさを大幅に小さくすることができ、被
検体の欠陥形状を正確に知ることができる。また、受信
コイル11,12を小さく形成しても、高感度の量子干
渉素子30を用いることにより、微小磁界の検出が可能
となり、被検体の欠陥を確実に検出することができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、励
振コイルと受信コイルとを別けて構成すると共に、受信
コイルにより検出した信号をインプットコイルを介して
高感度の量子干渉素子で検出するようにしているので、
受信コイルの大きさを大幅に小さくして被検体の欠陥形
状を正確に知ることができると共に、欠陥を確実に検出
することができる。また、受信コイルとインプットコイ
ルを2組使用し、一方の組の受信コイルとインプットコ
イルのリード線を他方の組の受信コイルとインプットコ
イルのリード線の方向と逆方向となるように接続し、且
つ、この2組のコイルを対向配置したので、受信コイル
のリード線に誘起した電圧の影響を除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る高分解能渦電流探傷装
置の構成図。
【図2】同実施例における受信コイルとリード線との接
続関係を示す図。
【図3】同実施例における受信コイルと励振コイル部分
の配置構成を示す図。
【図4】従来の渦電流探傷装置におけるコイル部分の説
明図。
【図5】渦電流探傷における被検体の渦電流発生状態を
示す図。
【符号の説明】
11,12 受信コイル 13,14 インプットコイル 15a,15b,16a,16b リード線 17 励振コイル 18 発振器 19 シャント抵抗 21 アンプ 22 移相シフタ 23 加算回路 30 量子干渉素子 31 主ループ 34 定電流源 35 電圧検出回路 36 キャンセルコイル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 渦電流探傷装置において、被検体に対す
    る磁界を発生する励振コイルと、この励振コイルを励振
    する手段と、被検体からの磁界を検出する数μmの径の
    受信コイルと、この受信コイルにリード線で接続された
    インプットコイルと、このインプットコイルと磁気的に
    結合した量子干渉素子と、この量子干渉素子の出力信号
    を検出して渦電流探傷信号を得る手段と、上記励振コイ
    ルの励振電流を検出し、該励振コイルにより上記受信コ
    イルに誘導された信号を相殺するキャンセルコイルとを
    具備したことを特徴とする高分解能渦電流探傷装置。
  2. 【請求項2】 上記受信コイルとインプットコイルを2
    組使用し、一方の組の受信コイルとインプットコイルの
    リード線を他方の組の受信コイルとインプットコイルの
    リード線の方向と逆方向となるように接続し、この2組
    のコイルを対向配置したことを特徴とする請求項1記載
    の高分解能渦電流探傷装置。
JP14470594A 1994-06-27 1994-06-27 高分解能渦電流探傷装置 Pending JPH0815229A (ja)

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Effective date: 20020212