JPS612065A - 渦流探傷装置 - Google Patents
渦流探傷装置Info
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- JPS612065A JPS612065A JP59124197A JP12419784A JPS612065A JP S612065 A JPS612065 A JP S612065A JP 59124197 A JP59124197 A JP 59124197A JP 12419784 A JP12419784 A JP 12419784A JP S612065 A JPS612065 A JP S612065A
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- signal
- eddy current
- phase
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、鋼管や帯鋼等の金属表面或は表面近傍に存在
するクラックや腐食等の欠陥を検出する渦流探傷装置の
改良に関する。
するクラックや腐食等の欠陥を検出する渦流探傷装置の
改良に関する。
従来、金属面の欠陥を電磁誘導コイルを用いた渦流探傷
装置によって検査することが行なわれている。これはコ
イルに高周波電流を通じ、該コイルを検査面上に接近さ
せると、コイルから生じる高周波交番磁界が金属壁に渦
電流を生起させ、この渦電流の影響によってコイルに生
じる誘導逆起電力をブリッジ回路等によって検出するも
のである。検査面の欠陥位置では渦電流が乱れてこれが
誘起電圧の変化となって現われるから検査面の欠陥を検
出することが出６来る。渦流探傷器のコイル構成には相
互誘導型と自己誘導型があり、自己誘導型のコイル構成
は、高周波交番磁界を発生すると同時に検査面に生じる
渦電流を自己誘導逆起電力として検出する単一コイルか
らなるのに対し、相互誘導型のコイル構成は、例えば第
６図に示す如く高周波交番磁界を発生する大径の励磁用
コイル（２）と検査面に生じる渦電流を検出する小径の
検査用コイル（３）を検査対象（８）に対し夫々同心に
配備してなる。
装置によって検査することが行なわれている。これはコ
イルに高周波電流を通じ、該コイルを検査面上に接近さ
せると、コイルから生じる高周波交番磁界が金属壁に渦
電流を生起させ、この渦電流の影響によってコイルに生
じる誘導逆起電力をブリッジ回路等によって検出するも
のである。検査面の欠陥位置では渦電流が乱れてこれが
誘起電圧の変化となって現われるから検査面の欠陥を検
出することが出６来る。渦流探傷器のコイル構成には相
互誘導型と自己誘導型があり、自己誘導型のコイル構成
は、高周波交番磁界を発生すると同時に検査面に生じる
渦電流を自己誘導逆起電力として検出する単一コイルか
らなるのに対し、相互誘導型のコイル構成は、例えば第
６図に示す如く高周波交番磁界を発生する大径の励磁用
コイル（２）と検査面に生じる渦電流を検出する小径の
検査用コイル（３）を検査対象（８）に対し夫々同心に
配備してなる。
渦流探傷プローブを用いた探傷法では、検査面とコイル
との距離（リフトオフ）を一定に保つ必要があり、もし
リフトオフが変動するとコイルの誘起電圧は検査面の欠
陥とリフトオフの変動とによって同時に影響を受け、両
者の判別が出来なくなる。しかしながら実際の探傷検査
に於てはコイルを移動させなから探傷を行なっているか
ら、リフトオフを厳密に一定に保つことは甚だ困難であ
る。コイルの出力信号の中から、リフトオフ変化が出力
信号に及ぼす影響を除去し傷信号のみを分離すべく、従
来はコイルから得られる信号に対し同期検波器によって
位相解析を施し、傷信号のみを取り出す方法が用いられ
ている。
との距離（リフトオフ）を一定に保つ必要があり、もし
リフトオフが変動するとコイルの誘起電圧は検査面の欠
陥とリフトオフの変動とによって同時に影響を受け、両
者の判別が出来なくなる。しかしながら実際の探傷検査
に於てはコイルを移動させなから探傷を行なっているか
ら、リフトオフを厳密に一定に保つことは甚だ困難であ
る。コイルの出力信号の中から、リフトオフ変化が出力
信号に及ぼす影響を除去し傷信号のみを分離すべく、従
来はコイルから得られる信号に対し同期検波器によって
位相解析を施し、傷信号のみを取り出す方法が用いられ
ている。
この方法の原理を第５図で説明する。励磁用コイルの励
磁高周波信号を位相基準信号■ｘとしてＸ軸にとり、こ
れに直交する方向の信号ｖｙをｙ軸とする電圧平面に於
て、欠陥のない検査面をプローブが走査しているときの
りフトオフの変動のみに起因するコイルの出力ｖＩ！は
、Ｘ軸から位相θだけずれた標準位相の方向に生じる。
磁高周波信号を位相基準信号■ｘとしてＸ軸にとり、こ
れに直交する方向の信号ｖｙをｙ軸とする電圧平面に於
て、欠陥のない検査面をプローブが走査しているときの
りフトオフの変動のみに起因するコイルの出力ｖＩ！は
、Ｘ軸から位相θだけずれた標準位相の方向に生じる。
この標準位相θの方向は、プローブ或は検査面の振動、
金属壁の材質の不均一等の外的要因によっては変わらず
、コイル出力Ｖｌは標準位相θの方向で増減するのみで
ある。しかし検査面に欠陥があるときのコイル出力ｖＯ
は位相が微小角度ｄθだけ偏倚する。従って標準位相の
方向を９０゜移相した方向のａ −ａ線へ投影される出
力ＶＯの成分面を検出することにより欠陥を検査出来る
のである。
金属壁の材質の不均一等の外的要因によっては変わらず
、コイル出力Ｖｌは標準位相θの方向で増減するのみで
ある。しかし検査面に欠陥があるときのコイル出力ｖＯ
は位相が微小角度ｄθだけ偏倚する。従って標準位相の
方向を９０゜移相した方向のａ −ａ線へ投影される出
力ＶＯの成分面を検出することにより欠陥を検査出来る
のである。
ところが、渦流探傷プローブとして自己誘導型、相互誘
導型の何れのコイル構成を用いた場合でも、欠陥位置で
の出力ｖＯの偏倚角度ｄθは極めて小さい為、出力ＶＯ
の投影成分。−９は微小であり、位相解析の精度が悪く
、信頼性に欠ける問題があった。
導型の何れのコイル構成を用いた場合でも、欠陥位置で
の出力ｖＯの偏倚角度ｄθは極めて小さい為、出力ＶＯ
の投影成分。−９は微小であり、位相解析の精度が悪く
、信頼性に欠ける問題があった。
本発明の目的は、相互誘導型のコイル構成を有する探傷
プローブについて前記問題を解決し、信頼性の高い検査
結果が得られる渦流探傷装置を提供することである。
プローブについて前記問題を解決し、信頼性の高い検査
結果が得られる渦流探傷装置を提供することである。
〔原 理］
本発明は、渦流探傷プローブのコイル構成を相互誘導型
としたうえで、励磁用コイルと検出用コイルの寸法及び
配設位置を種々に変えて実験を繰り返したところ、励磁
用コイルの外側に検査用コイルを同心に配備してプロー
ブを構成すれば、大径の励磁用コイルと小径の検出用コ
イルの組み合せからなるプローブよりも、金属面の欠陥
箇所での位相の偏倚ｄθが大きくなることを見出した。
としたうえで、励磁用コイルと検出用コイルの寸法及び
配設位置を種々に変えて実験を繰り返したところ、励磁
用コイルの外側に検査用コイルを同心に配備してプロー
ブを構成すれば、大径の励磁用コイルと小径の検出用コ
イルの組み合せからなるプローブよりも、金属面の欠陥
箇所での位相の偏倚ｄθが大きくなることを見出した。
そこでこの現象を利用して、欠陥に起因する信号と外的
要因による信号を高精度で分離することに成功したので
ある。
要因による信号を高精度で分離することに成功したので
ある。
本発明の構成は、高周波交番磁界を発生する励磁用コイ
ルと該励磁用コイルの外側へ同心に配備した検査用コイ
ルによって渦流探傷プローブを形成し、励磁用コイルに
は高周波電源が接続され、検査用コイルには同期検波器
が接続されると共に、該同期検波器には前記高周波・信
号の位相を検査用コイルの標準出力位相に移した制御信
号を入力する移相器を接続し、前記同期検波器は検査用
コイルからの出力信号中の標準出力位相に対し９００移
相した成分（傷信号〕を出力することを特徴とする。
ルと該励磁用コイルの外側へ同心に配備した検査用コイ
ルによって渦流探傷プローブを形成し、励磁用コイルに
は高周波電源が接続され、検査用コイルには同期検波器
が接続されると共に、該同期検波器には前記高周波・信
号の位相を検査用コイルの標準出力位相に移した制御信
号を入力する移相器を接続し、前記同期検波器は検査用
コイルからの出力信号中の標準出力位相に対し９００移
相した成分（傷信号〕を出力することを特徴とする。
励磁用コイルは高周波電源からの通電によって高周波交
番磁界を発生し、検査面に渦電流を発生させつつ検査面
上に所定の高さで保持されて検査面を走査する。検査面
の欠陥箇所上方をプローブが通過すると渦電流に乱れと
低下が生じ、検査用コイルの相互誘起電圧に変動を起た
す。同期検波器は移相器の設定により、検査用コイルの
出力信号に位相解析を施して傷信号のみを取り出して出
力する。
番磁界を発生し、検査面に渦電流を発生させつつ検査面
上に所定の高さで保持されて検査面を走査する。検査面
の欠陥箇所上方をプローブが通過すると渦電流に乱れと
低下が生じ、検査用コイルの相互誘起電圧に変動を起た
す。同期検波器は移相器の設定により、検査用コイルの
出力信号に位相解析を施して傷信号のみを取り出して出
力する。
渦流探傷装置のプローブを、小径の励磁用コイルと該コ
イルよりも大径の検査用コイルから構成し、相互誘導型
としたことにより、大径の励磁用コイルと小径の検査用
コイルからなるプローブに比べて、検査用コイルの出力
信号がリフトオフの変動のみによる標準出力位相に対し
て大きな偏倚角度方向に生じた。従って検査用コイルの
出力信号に対し移相器と同期検波器からなる位相解析回
路を用いて傷信号を取り出すとき、誤差が少な（、位相
解析の精度が向上する。
イルよりも大径の検査用コイルから構成し、相互誘導型
としたことにより、大径の励磁用コイルと小径の検査用
コイルからなるプローブに比べて、検査用コイルの出力
信号がリフトオフの変動のみによる標準出力位相に対し
て大きな偏倚角度方向に生じた。従って検査用コイルの
出力信号に対し移相器と同期検波器からなる位相解析回
路を用いて傷信号を取り出すとき、誤差が少な（、位相
解析の精度が向上する。
以下図面に従って、本発明の効果を示す実施例を詳述す
る。
る。
第１図は大口径の鋼管（預の内面を検査する為、本発明
の渦流探傷装置を自走車（１１）上に装備して実施した
状況を示している。自走車（１１）はモータ、変速機等
を積載し、両側に設けた走行機構（１２）を駆動してお
り、鋼管（７０）中へ配置されて遠隔操縦により前後進
、停止するものである。自走車（１１）の前部にはアー
ム（１０）が揺動往復可能に取り付けられており、該ア
ームの先端には渦流探傷プローブ（１）が装備されてい
る。
の渦流探傷装置を自走車（１１）上に装備して実施した
状況を示している。自走車（１１）はモータ、変速機等
を積載し、両側に設けた走行機構（１２）を駆動してお
り、鋼管（７０）中へ配置されて遠隔操縦により前後進
、停止するものである。自走車（１１）の前部にはアー
ム（１０）が揺動往復可能に取り付けられており、該ア
ームの先端には渦流探傷プローブ（１）が装備されてい
る。
プローブ（１）は検査面（７）から一定高さく約３ ｒ
ａｎ ）に保持されつつ管周方向に毎分略２００乃至４
００回の速い揺動を行ない、同時に自走車（１１）が毎
分的４ｍの速度で進行することにより検査面（７）を走
査する。プローブ（１）はケーブル（１３）を介してモ
ニター室に配置された信号処理装置（１４１と電気的に
接続されている。該信号処理装置は、プローブ（１）に
高周波電流を供給すると共に該プローブの出力信号から
傷信号を取り出す信号処理回路を具えている。
ａｎ ）に保持されつつ管周方向に毎分略２００乃至４
００回の速い揺動を行ない、同時に自走車（１１）が毎
分的４ｍの速度で進行することにより検査面（７）を走
査する。プローブ（１）はケーブル（１３）を介してモ
ニター室に配置された信号処理装置（１４１と電気的に
接続されている。該信号処理装置は、プローブ（１）に
高周波電流を供給すると共に該プローブの出力信号から
傷信号を取り出す信号処理回路を具えている。
渦流探傷プローブ（１）は第２図に示す如く、小径の励
磁用コイル（２）と、該コイルよりも大径の検査用コイ
ル（３）を同心に配備し、夫々ホルダーＣＩ！０） （
３０）に固定して一体化し、アーム（１０）の下端に取
り付けたものである。
磁用コイル（２）と、該コイルよりも大径の検査用コイ
ル（３）を同心に配備し、夫々ホルダーＣＩ！０） （
３０）に固定して一体化し、アーム（１０）の下端に取
り付けたものである。
第３図は信号処理装置（１４）に具えられた信号処理回
路のブロック図を示す。励磁用コイル（２）には発振器
（３１）から高周波電流が供給される。これによって検
査面（７）に渦電流が生じ、検査用コイル（３）にはこ
の渦電流による相互誘起電圧が発生する。この誘起電圧
の変化は差動増幅器（３２）によって増幅されて第１同
期検波器（５）及び第２同期検波器（６）に入力される
。発振器（３１）からの高周波信号は３６０度移相器（
ω）及び９０度移相器（５０）に導かれる。３６０度移
相器ｔｉｎｔは、発振器（３１）からの高周波信号を第
５図に示す基準信号Ｖｘとして、該信号から位相θだけ
ずれた方向の信号、即ちリフトオフの変動のみによるコ
イル出力（距離信号）Ｖｌと一致する方向の信号を制御
信号として出力する様に予め設定されている。又、９０
度移相器（５０）は３６０度移相器（６０）の出力より
も更に９０度移相した方向（第５図中ａ −ａ線の方向
）の信号を制御信号として出力する様に予め設定されて
いる。第１同期検波器（５）は９０度移相器（５０）の
設定によって検査用コイル（３）からの出力信号Ｖｏの
制御信号方向の成分、即ち第５図に示すｖｏの成分面を
出力する。この結果、リフトオフの変動による距離信号
は消去され、欠陥の存在に起因する傷信号のみが得られ
る。
路のブロック図を示す。励磁用コイル（２）には発振器
（３１）から高周波電流が供給される。これによって検
査面（７）に渦電流が生じ、検査用コイル（３）にはこ
の渦電流による相互誘起電圧が発生する。この誘起電圧
の変化は差動増幅器（３２）によって増幅されて第１同
期検波器（５）及び第２同期検波器（６）に入力される
。発振器（３１）からの高周波信号は３６０度移相器（
ω）及び９０度移相器（５０）に導かれる。３６０度移
相器ｔｉｎｔは、発振器（３１）からの高周波信号を第
５図に示す基準信号Ｖｘとして、該信号から位相θだけ
ずれた方向の信号、即ちリフトオフの変動のみによるコ
イル出力（距離信号）Ｖｌと一致する方向の信号を制御
信号として出力する様に予め設定されている。又、９０
度移相器（５０）は３６０度移相器（６０）の出力より
も更に９０度移相した方向（第５図中ａ −ａ線の方向
）の信号を制御信号として出力する様に予め設定されて
いる。第１同期検波器（５）は９０度移相器（５０）の
設定によって検査用コイル（３）からの出力信号Ｖｏの
制御信号方向の成分、即ち第５図に示すｖｏの成分面を
出力する。この結果、リフトオフの変動による距離信号
は消去され、欠陥の存在に起因する傷信号のみが得られ
る。
一方、第２同期検波器（６）は３６０度移相器（６０）
の設定によって検査用コイル（３）の出力信号Ｖｏの制
御信号方向の成分、即ち距離信号を出力する。傷信号及
び距離信号は夫々、フィルタ＋５１＋ ＋６１＋ 、増
幅器（５２）（（至）、及び信号処理器（５３１（６３
１によってノイズリダクション、ゲインコントロール及
びリニアライス等を施された後、ｃＲＴ（５４）にＹ軸
信号ｖｙ及びＸ軸信号ｙｘとして入力される。
の設定によって検査用コイル（３）の出力信号Ｖｏの制
御信号方向の成分、即ち距離信号を出力する。傷信号及
び距離信号は夫々、フィルタ＋５１＋ ＋６１＋ 、増
幅器（５２）（（至）、及び信号処理器（５３１（６３
１によってノイズリダクション、ゲインコントロール及
びリニアライス等を施された後、ｃＲＴ（５４）にＹ軸
信号ｖｙ及びＸ軸信号ｙｘとして入力される。
第４図は、上記の渦流探傷装置を用いて、検査面に形成
された人工欠陥の上方を走査して得られたＣＲＴ−（５
１１１の画面を示し、横軸をＶｘ１縦軸をｖｙとしたと
きの出力信号の軌跡を表わしている。
された人工欠陥の上方を走査して得られたＣＲＴ−（５
１１１の画面を示し、横軸をＶｘ１縦軸をｖｙとしたと
きの出力信号の軌跡を表わしている。
使用した励磁用コイル（２）は、インピーダンスが６６
．３０Ω、抵抗値が３４３７０、巻数が７０回であり、
一方検査用コイル（３）は、インピーダンスが８１．２
７Ω、抵抗値が２６５Ω、巻数が５０回である。励磁用
コイル（２）には周波数が３２ ＫＨ２の高周波電流が
供給される。又、検査面（７）の材質は鋼鉄５Ｓ４１で
、検出の対象とする欠陥（７１）の寸法は直径ａが１０
ｍｍ、深さｂが７．３ ｍｎ＋である。図中に於て、実
線ａは第３図に示す信号処理回路を用いて得られた結果
であり、一方破線すは、第３図に示す信号処理回路に対
する励磁用コイル（２）と検査用コイル（３）との接続
を逆にして走査を行なった結果である。
．３０Ω、抵抗値が３４３７０、巻数が７０回であり、
一方検査用コイル（３）は、インピーダンスが８１．２
７Ω、抵抗値が２６５Ω、巻数が５０回である。励磁用
コイル（２）には周波数が３２ ＫＨ２の高周波電流が
供給される。又、検査面（７）の材質は鋼鉄５Ｓ４１で
、検出の対象とする欠陥（７１）の寸法は直径ａが１０
ｍｍ、深さｂが７．３ ｍｎ＋である。図中に於て、実
線ａは第３図に示す信号処理回路を用いて得られた結果
であり、一方破線すは、第３図に示す信号処理回路に対
する励磁用コイル（２）と検査用コイル（３）との接続
を逆にして走査を行なった結果である。
即ち、破線すは大径の励磁用コイルと小径の検査用コイ
ルからなるプローブを用いて得られた検査結果である。
ルからなるプローブを用いて得られた検査結果である。
これによって、本発明に係る渦流探傷装置は、第３図の
接続を逆にした渦流探傷装置に比べて、欠陥に対して得
られる出力信号がより鮮鋭なピークとなって現われ、然
もそのピークは標準出力位相に対して図示のψなる角度
（本実施例では約６°）だけ大きな偏倚角度方向に生じ
ることが明らかとなった。励磁用コイル（２）と検査用
コイル（３）の夫々の形状寸法を種々に変えても、検査
用コイル（３）を励磁用コイルの外側に配備する限り、
前記同様の効果があることが確認されている。
接続を逆にした渦流探傷装置に比べて、欠陥に対して得
られる出力信号がより鮮鋭なピークとなって現われ、然
もそのピークは標準出力位相に対して図示のψなる角度
（本実施例では約６°）だけ大きな偏倚角度方向に生じ
ることが明らかとなった。励磁用コイル（２）と検査用
コイル（３）の夫々の形状寸法を種々に変えても、検査
用コイル（３）を励磁用コイルの外側に配備する限り、
前記同様の効果があることが確認されている。
尚、第２図に示すプローブ（１）の励磁用コイル（２）
の内側に、更に小径の検査用コイルを設け、大小２つの
検査用コイルによって欠陥を検出することも出来る。こ
の場合、小径の検査用コイルによってクランクやピンホ
ール等の微細な欠陥の検出が可能となる。
の内側に、更に小径の検査用コイルを設け、大小２つの
検査用コイルによって欠陥を検出することも出来る。こ
の場合、小径の検査用コイルによってクランクやピンホ
ール等の微細な欠陥の検出が可能となる。
第１図は本発明を鋼管内面の探傷検査に実施した例の斜
視図、第２図は渦流探傷プローブの拡大断面図、第３図
は相互誘導型探傷装置の信号処理回路のブロック図、第
４図は本発明の効果を示した出力信号のＣＲＴ画面、第
５図は位相解析の原理を説明する出力信号のベクトル図
、第６図は従来の渦流探傷プローブの一部破断図である
。 （１）・・・渦流探傷プローブ （２）・・・励磁用コ
イル（３）・・・検査用コイル （３１）・・・発振
器（５１［６）・・同期検波器 （５０）（ｌｌｉＯ
）・・・移相器（７）・・・検査面
視図、第２図は渦流探傷プローブの拡大断面図、第３図
は相互誘導型探傷装置の信号処理回路のブロック図、第
４図は本発明の効果を示した出力信号のＣＲＴ画面、第
５図は位相解析の原理を説明する出力信号のベクトル図
、第６図は従来の渦流探傷プローブの一部破断図である
。 （１）・・・渦流探傷プローブ （２）・・・励磁用コ
イル（３）・・・検査用コイル （３１）・・・発振
器（５１［６）・・同期検波器 （５０）（ｌｌｉＯ
）・・・移相器（７）・・・検査面
Claims (1)
- （１）高周波交番磁界を発生する励磁用コイルと該励磁
用コイルの外側へ同心に配備した検査用コイルによって
渦流探傷プローブを形成し、励磁用コイルには高周波電
源が接続され、検査用コイルには同期検波器が接続され
ると共に、該同期検波器には前記高周波信号の位相を検
査用コイルの標準出力位相に移した制御信号を入力する
移相器を接続し、前記同期検波器は検査用コイルからの
出力信号中の標準出力位相に対し９０°移相した成分（
傷信号）を出力することを特徴とする渦流探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124197A JPS612065A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 渦流探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124197A JPS612065A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 渦流探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612065A true JPS612065A (ja) | 1986-01-08 |
Family
ID=14879383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59124197A Pending JPS612065A (ja) | 1984-06-14 | 1984-06-14 | 渦流探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612065A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB2524588A (en) * | 2014-03-28 | 2015-09-30 | Technical Software Consultants Ltd | A.C. Field measurement system |
-
1984
- 1984-06-14 JP JP59124197A patent/JPS612065A/ja active Pending
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