JPS62225947A - Probe for measuring vortex - Google Patents
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
（産業上の利用分野）
この発明は、渦流法を用いて管体などの被検体の非破壊
検査を行うのに使用される渦流測定用プローブに関する
。
（従来の技術とその問題点）
管体の非破壊検査などに用いられる渦流法の原理は、交
流電流を流したコイルを被検体表面に近接配置して被検
体表面に渦電流を流し、被検体表面近傍の欠陥や被検体
厚みの変化に伴い上記渦電流が乱れるのを、この渦電流
により誘起される誘導磁場に起因して変化するコイルの
インピーダンス変化量から測定するものである。したが
って、上記インピーダンス変化の絶対値を測定すること
により、原理的には非破壊検査が可能であるが、上記コ
イルのインピーダンスは以下に挙げるような種々の要因
によって変化するので、それらの中から外乱要因を除去
することが正確な測定を行うのに不可欠である。
（１） 被検体の欠陥または厚み
（２） 被検体の透磁率、導電率
（３） コイル材の導電率
（４） コイルの巻かれるコアの透磁率（５） リ
フトオフ
（被検体表面どコイルの間の隙間）
（６） 外部磁場
すなわち、インピーダンス変化の絶対値のみに基づき測
定するのでは、検出目的である上記（１）項以外の要因
による変動分も同時に検出される可能性がある。そこで
これを回避してＳ／Ｎの向上を図るための方法として従
来、次のようなものが実用化されまたは提案されている
。
その１つとして例えば第２図に示すように、被検体に近
接してこれに直接電磁作用を及ぼすアクティブコイル１
−１と、上記したような（５）項以外の外乱要因による
変動分を拾うためのリファレンスコイルＬ とを、伯の
純抵抗Ｒ１，Ｒ２と共に組み込んだブリッジ回路を用い
、ヌルメソッド測定によりＳ／Ｎの改善をはかることが
一般的に行なわれている。この場合、アクティブコイル
Ｌ１、リファレンスコイル「２は、例えば第３図に示す
ような位置関係にてプローブ１に内蔵され、このプロー
ブ１を被検体２の表面に近接させることにより測定が行
なわれる。ブリッジ回路は、最初、平衡状態に調整され
、次に測定中に外乱が両コイルＬ１．Ｌ２に作用してそ
れぞれのインピーダンスが変化しても、インピーダンス
比はほとんど変化しないためブリッジバランスはくずれ
ないが、アクティブコイルＬ１が被検体２の欠陥等を検
出したときにはアクティブコイル１−１のインピーダン
スのみが変化してブリッジバランスがくずれ、この不平
衡が欠陥等を表わす信号として検出される。
また、外乱要因がコイルのインピーダンス変化に寄与す
る程度は、コイルに流される交流電流の周波数の影響を
受けて変化することが知られており、このような特性を
利用して多重周波数測定法と情報処理的な手法を（Ｍ用
したＳ／Ｎａ＠策も、従来より試みられている。これに
関連して本願出願人は、例えばジルコニウム合金管の内
面に純ジルコニウムライナを施した核燃料被覆管などの
ように、内周面にライナ層の形成されたライナ被覆管の
ライナ層厚を多重周波数を用いて測定する方法について
、本願とは別の出願において提案している。
一方、特開昭５９−６７４．０５号公報には、リフトオ
フの影響を排除しつつ内挿型プローブを用いてライナ被
覆管のライナ層厚を測定する方法が提案されている。
いま上記ブリッジ回路によるヌルメソッド測定手法と上
記多重周波数測定法とを組合せて、例えばライナ被覆管
のライナ層厚を測定（この場合は上記内挿型プローブに
より測定することになる）しＪ：つとする場合、以下の
ような理由により測定の高精度化は阻害される。すなわ
ちアクティブコイルＬ１とリファレンスコイルＬ２のイ
ンピーダンスは、先に列挙した各外乱要因により変化す
るだけでなく、周波数をもパラメータとして大きく変化
してしまい、特に後者の変化により両コイルのインピー
ダンス比が大きく変化してブリッジバランスを大きくく
ずしてしまうからである。これを第４図を用いて説明す
る。
第４図はプローブコイルの一般的なインピーダンス変化
を示し、図の縦軸は虚数成分を示し、金属板からの影響
を受(Industrial Application Field) The present invention relates to an eddy current measurement probe used for non-destructive testing of a test object such as a tube using the eddy current method. (Prior art and its problems) The principle of the eddy current method, which is used for non-destructive testing of pipe bodies, is that a coil carrying an alternating current is placed close to the surface of the test object, and an eddy current is applied to the surface of the test object. The disturbance of the eddy current due to defects near the surface of the specimen or changes in the thickness of the specimen is measured from the amount of change in impedance of the coil due to the induced magnetic field induced by the eddy current. Therefore, in principle, non-destructive testing is possible by measuring the absolute value of the impedance change, but since the impedance of the coil changes due to various factors such as those listed below, it is possible to detect disturbances among them. Eliminating these factors is essential to making accurate measurements. (1) Defects or thickness of the specimen (2) Magnetic permeability and electrical conductivity of the specimen (3) Electrical conductivity of the coil material (4) Magnetic permeability of the core around which the coil is wound (5) Lift-off (defects of the coil on the surface of the specimen) (6) If measurements are made based only on the external magnetic field, that is, the absolute value of the impedance change, there is a possibility that variations due to factors other than the detection objective in item (1) above may also be detected at the same time. In order to avoid this problem and improve the S/N ratio, the following methods have been put to practical use or proposed. For example, as shown in FIG. 2, an active coil 1 that is close to the subject and exerts an electromagnetic effect directly on it.
-1 and a reference coil L for picking up fluctuations due to disturbance factors other than the above-mentioned item (5), along with pure resistors R1 and R2, are used. It is common practice to try to improve N. In this case, the active coil L1 and the reference coil ``2'' are built into the probe 1 in a positional relationship as shown in FIG. 3, for example, and measurement is performed by bringing the probe 1 close to the surface of the subject 2. The bridge circuit is first adjusted to a balanced state, and then even if a disturbance acts on both coils L1 and L2 during measurement and their respective impedances change, the impedance ratio will hardly change, so the bridge balance will not collapse. , when the active coil L1 detects a defect or the like in the object 2, only the impedance of the active coil 1-1 changes, causing the bridge balance to collapse, and this unbalance is detected as a signal representing the defect or the like. It is known that the degree to which the The S/Na@ measure using the method (M) has also been attempted in the past.In this regard, the applicant has developed a method for developing nuclear fuel cladding tubes, such as nuclear fuel cladding tubes in which a pure zirconium liner is applied to the inner surface of a zirconium alloy tube. proposed a method of measuring the liner layer thickness of a liner cladding tube with a liner layer formed on the inner circumferential surface using multiple frequencies in an application separate from the present application. Publication No. 05 proposes a method of measuring the liner layer thickness of a liner cladding tube using an interpolation type probe while eliminating the influence of lift-off.Now, we have proposed a method for measuring the liner layer thickness of a liner cladding tube using an interpolation type probe while eliminating the influence of lift-off. For example, when measuring the liner layer thickness of a liner cladding tube (in this case, it would be measured using the above-mentioned interpolated probe), high accuracy of measurement is required for the following reasons. In other words, the impedances of the active coil L1 and the reference coil L2 not only change due to the disturbance factors listed above, but also change significantly with the frequency as a parameter, and especially due to the latter change, the impedance of both coils changes. This is because the impedance ratio of the probe coil changes greatly, which greatly disrupts the bridge balance.This is explained using Fig. 4. Fig. 4 shows the general impedance change of the probe coil, and the vertical axis of the figure is It shows an imaginary component and is affected by the metal plate.
【プない様に配量したコイルの虚数成分でノルマラ
イズして示している。また横軸は実数成分を示し、同様
にノルマライズされている。図中、Ｒｏは被検体から無
限遠でのコイル比抵抗、Ｌｏは被検体から無限遠でのコ
イルインピーダンス、Ｒ４ま被検体上でのコイルの純抵
抗、Ｌは被検体上での」イルのインダクタンス、θ）は
角周波数、ｂＣＴ了πはコイルインピーダンス、矛はリ
フトオフ量を示す。図示のようにプローブコイルのイン
ピーダンスは、周波数ω１ではＯＡ。
周波数ω２ではＯＢの違いが生ずる。ＡＡ’ 、ＢＢ′
はリフトオフ変動によるインピーダンス変化である。い
ま単一周波数を用いて測定する場合には、アクティブコ
イル上１．リフアレンスコイル当するインピーダンスを
ブリッジ回路の純抵抗側に接続して平衡をとることによ
り、高精度の測定を行うことができる。一方、多重周波
数測定では両コイルのインピーダンス比が周波数により
大きく変化するため、上記の単一周波数の場合のにうに
ブリッジ回路の平衡を全周波数にわたってとることは不
可能である。したがってこのままでは、ブリッジ回路に
Ｊ：るヌルメソッド測定手法を用いた多重周波数渦流測
定法により粘度の高い測定を行うことができない。
（発明の目的）
この発明は、上記問題を解決′？ｌ−るためになされた
もので、多重周波数により渦流測定を行う場合でも、ア
クティブコイルとリファレンスコイルの間のインピーダ
ンス比が周波数によってさほど変化することがなく、ラ
イナ被覆管のライナ層厚の測定などに適用して高い測定
精度の得られる渦流測定用プローブを提供することを目
的とする。
（目的を達成するための手段）
上記目的を達成するため、この発明による渦流測定用プ
ローブは、被検体に対し電磁作用を及ぼし被検体の情報
をインピーダンス変化として得るアクティブコイルと、
このアクティブコイルと共にヌルメソッド測定のための
ブリッジ回路を組み外乱要因の情報をインピーダンス変
化として得るリファレンスコイルとを内蔵する渦流測定
用プローブにおいて、上記アクティブコイルのリフトオ
フ量だけリファレンスコイルから離れた位置に被検体と
等価な材料を配置したことを特徴とするものである。
（実施例）
第１図は、この発明の一実施例である渦流測定用プロー
ブの概略を模式図で示したものである。
このプローブ３は、被検体としてジルカロイを母材層４
ａとし内周面に純ジルコニウムのライナ層４ｂを形成し
た核燃料用ライナ被覆管４のライナ層厚を２種の周波数
の組合せで渦流法により測定するｌＣめの管内挿型プロ
ーブであって、そのプローブ本体３ａには、ライナ被覆
管４に直接電磁作用を及ぼしてライナ層厚に相当するイ
ンピーダンス変化を得るためのアクティブコイル５と、
このアクティブコイル５と共にヌルメソッド測定のため
のブリッジ回路を構成し外乱要因に相当するインピーダ
ンス変化を得るためのリファレンスコイル６とが内蔵さ
れている。
上記アクティブコイル５は、ライナ被覆管４に内挿され
た測定時のヒラ１〜状態において、ライナ層４ｂの表面
との距１１ｉ１１．７１なわらリフトオフｍｔｔが一定
になるように設定されている。一方、リファレンズ」イ
ル６に対しては、上記リフトオフ量ｌと等しい厚みのス
ペーサ７を介してライナ被覆管４の母材層と同一材質の
板、つまりジルカロイ板８が配置され、上記スペーサ７
としてはその電気的特性がアクティブコイル５とライナ
被覆管４との間に介在する空気に近い材質のものが選定
されている。すなわち、リファレンスコイル６から上記
したリフトオフ量ｌだけ離してライナ被覆管４と等価な
材料が配置されている。なお、正確な測定を期するため
には、ジルカロイの母材層に純ジルコニウムのライナ層
の形成された、前記のライナ被覆管４と同じ層構成の板
を用いるのが望ましい。
以上の構成のプローブ３を用いて、次の条件下で２重周
波数を用いた渦流法によりライナ層厚を測定したときの
、上記アクティブコイル５とリファレンスコイル６のイ
ンピーダンスを、各周波数ごとに従来のプローブの場合
と比較して表１に示している。
（１） ライナ被覆管
＝ ８ ＝
用材層（ジルカロイ）の内径： １０．５５ ＃φ母材
層厚：０．８７ｍｍ
ライナ層（純ジルコニウム）厚：約９０μｍ。
（２） プローブ
アクティブコイル：
径０．ｂ
ライ１〜コアに０．０７ ｍｍφの細銅線を８５回巻い
たもの。
リファレンスコイル：
アクティブ＝】イルと同等。
ジルカロイ板：
面積３．５＃ｌＩｎ平方、厚み０．８７ ａｒｍ。
リフトオフ量１：約２５０μｍ
（３） 周波数
一土）：４Ｍ１−１ｚ
高周波数〈ｆ２ （Ｊ）よ
（以下余白）
表 １
この測定結果から明らかなＪ：うに、実施例のプローブ
ではアクティブコイルとリファレンスコイルのインピー
ダンスの絶対値は周波数にかかわらずほとんど等しくな
り、その差は周波数２ＭＨｚの場合で１Ω、４ＭＨｚの
場合で３０とわずかである。したがって両コイルのイン
ピーダンス比は周波数によりほとんど変化することがな
く、はぼ１に近い値を維持し続ける。これに対し、従来
例のプローブでは、２ＭＨｚで１５Ω、４ＭＨ２ｒ１８
Ωのインピーダンス差があり、またそのインピーダンス
比も周波数により大ぎく変化していることが認められる
。このことは、従来例では広い周波数範囲にわたってブ
リッジバランスをとることは不可能であるが、本実施例
ではこれが十分に可能となることを意味している。具体
的にはこの実施例のプローブを使用することにより、ブ
リッジ回路の平衡のズレを３％以内に抑えることが可能
となり、これによりＳ／Ｈの大幅改善を達成できた。従
来例のプローブでは、ブリッジバランスのズレを５％以
内に抑えることは困難である。
また〈Ｌ のインピーダンス）／Ｎ、のインピーダンス
）＝Ｒ／Ｒ２＝１のとき最大感度となることが知られて
おり、本発明によれば上記のようにインピーダンス比が
周波数にかかわらずほぼ１となるので、最大感度が１１
１られる。このような理由から、本発明によれば高い測
定精度が達成できる。ちなみに上記の場合のライナ層厚
の測定精度は、実施例のプローブでは±２，８μｍで、
従来例のプローブの場合の±１０．５μ■と比べて格段
に向上していることが確認された。
（発明の効果）
以上のように、この発明の渦流測定用プローブによれば
、多重周波数ににり渦流測定を行う場合でも、アクティ
ブコイルとリファレンスコイルのインピーダンス比が周
波数によってさほど変動することなくほぼ１に近い値を
保ち、ライナ被覆管のライナ層厚の測定などに適用して
高い測定精度が得られるという効果を有する。[It is shown normalized by the imaginary component of the coil, which is sized so as not to cause any damage. Moreover, the horizontal axis shows the real number component, which is similarly normalized. In the figure, Ro is the specific resistance of the coil at an infinite distance from the subject, Lo is the coil impedance at an infinite distance from the subject, R4 is the pure resistance of the coil on the subject, and L is the coil resistance on the subject. The inductance, θ) indicates the angular frequency, bCTπ indicates the coil impedance, and the spear indicates the lift-off amount. As shown in the figure, the impedance of the probe coil is OA at frequency ω1. A difference in OB occurs at frequency ω2. AA', BB'
is the impedance change due to lift-off fluctuation. When measuring using a single frequency, 1. on the active coil. By connecting the impedance corresponding to the reference coil to the pure resistance side of the bridge circuit to maintain balance, highly accurate measurements can be performed. On the other hand, in multi-frequency measurements, since the impedance ratio of both coils changes greatly depending on the frequency, it is impossible to balance the bridge circuit over all frequencies as in the case of a single frequency described above. Therefore, as it is, it is not possible to measure high viscosity using the multi-frequency eddy current measurement method using the null method measurement method using the bridge circuit. (Objective of the invention) Does this invention solve the above problem? Even when performing eddy current measurements using multiple frequencies, the impedance ratio between the active coil and the reference coil does not change much depending on the frequency, making it suitable for measurements such as liner layer thickness of liner cladding. The purpose of the present invention is to provide an eddy current measurement probe that can be applied to and obtain high measurement accuracy. (Means for Achieving the Object) In order to achieve the above object, the eddy current measuring probe according to the present invention includes an active coil that exerts an electromagnetic effect on the object and obtains information about the object as an impedance change;
In an eddy current measurement probe that has a built-in reference coil that includes a bridge circuit for null method measurement together with this active coil and obtains information on disturbance factors as impedance changes, the probe is placed at a position away from the reference coil by the lift-off amount of the active coil. It is characterized by the arrangement of materials equivalent to the specimen. (Example) FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of an eddy current measuring probe which is an example of the present invention. This probe 3 has a base material layer 4 made of Zircaloy as an object to be tested.
This is a 1C pipe insertion type probe for measuring the liner layer thickness of a nuclear fuel liner cladding tube 4 having a liner layer 4b of pure zirconium formed on the inner circumferential surface by an eddy current method using a combination of two frequencies. The probe body 3a includes an active coil 5 for exerting a direct electromagnetic effect on the liner cladding tube 4 to obtain an impedance change corresponding to the liner layer thickness;
A reference coil 6 is built in together with the active coil 5 to form a bridge circuit for null method measurement and to obtain an impedance change corresponding to a disturbance factor. The active coil 5 is set so that the distance 11i11.71 from the surface of the liner layer 4b and the lift-off mtt are constant in the state from 1 to 1 during measurement when the active coil 5 is inserted into the liner cladding tube 4. On the other hand, a plate made of the same material as the base material layer of the liner cladding tube 4, that is, a Zircaloy plate 8, is arranged for the reference lens 6 via a spacer 7 having a thickness equal to the lift-off amount l, and the spacer 7
A material whose electrical characteristics are close to those of the air interposed between the active coil 5 and the liner cladding tube 4 is selected. That is, a material equivalent to the liner cladding tube 4 is placed apart from the reference coil 6 by the above-mentioned lift-off amount l. In order to ensure accurate measurements, it is desirable to use a plate having the same layer structure as the liner cladding tube 4, in which a pure zirconium liner layer is formed on a Zircaloy base material layer. When the liner layer thickness was measured by the eddy current method using dual frequencies under the following conditions using the probe 3 with the above configuration, the impedance of the active coil 5 and the reference coil 6 was calculated for each frequency. Table 1 shows a comparison with the case of the probe. (1) Liner cladding tube = 8 = Inner diameter of material layer (Zircaloy): 10.55 #φ Base material layer thickness: 0.87 mm Liner layer (pure zirconium) thickness: Approximately 90 μm. (2) Probe active coil: diameter 0. b Lie 1 ~ Thin copper wire of 0.07 mmφ is wound 85 times around the core. Reference coil: Active = Equivalent to il. Zircaloy plate: Area 3.5#lIn square, thickness 0.87 arm. Lift-off amount 1: Approximately 250 μm (3) Frequency 1): 4M1-1z High frequency <f2 (J) (blank below) Table 1 From this measurement result, it is clear that J: The absolute value of the impedance of the coil is almost the same regardless of the frequency, and the difference is as small as 1Ω at a frequency of 2MHz and 30 at a frequency of 4MHz. Therefore, the impedance ratio of both coils hardly changes depending on the frequency, and continues to maintain a value close to 1. In contrast, the conventional probe has a resistance of 15Ω at 2MHz and a resistance of 4MH2r18
It is recognized that there is an impedance difference of Ω, and that the impedance ratio also varies greatly depending on the frequency. This means that although it is impossible to maintain bridge balance over a wide frequency range in the conventional example, this is fully possible in this embodiment. Specifically, by using the probe of this example, it became possible to suppress the imbalance of the bridge circuit to within 3%, thereby achieving a significant improvement in S/H. With conventional probes, it is difficult to suppress the shift in bridge balance to within 5%. It is also known that the maximum sensitivity is achieved when <impedance of L)/impedance of N) = R/R2 = 1, and according to the present invention, as described above, the impedance ratio is approximately 1 regardless of the frequency. Therefore, the maximum sensitivity is 11
1 will be given. For these reasons, high measurement accuracy can be achieved according to the present invention. Incidentally, the measurement accuracy of the liner layer thickness in the above case is ±2.8 μm with the probe of the example.
It was confirmed that this was significantly improved compared to ±10.5 μι in the case of the conventional probe. (Effects of the Invention) As described above, according to the eddy current measurement probe of the present invention, even when performing eddy current measurement at multiple frequencies, the impedance ratio of the active coil and the reference coil does not change much depending on the frequency and is almost constant. It maintains a value close to 1 and has the effect of obtaining high measurement accuracy when applied to measurements of liner layer thickness of liner cladding tubes, etc.
第１図はこの発明の一実施例である渦流測定用プローブ
の概念図、第２図は渦流法におけるヌルメソッド測定に
用いられるブリッジ回路の結線図、第３図は従来のプロ
ーブを示す概念図、第４図はプローブコイルの一般的な
インピーダンス変化を示す図である。
３・・・プローブ、 ３ａ・・・プローブ本体、５
・・・アクティブコイル、
６・・・リファレンスコイル、
８・・・ジルカロイ板（被検体と等価な材料）、ｌ・・
・リフトオフ量Fig. 1 is a conceptual diagram of an eddy current measuring probe which is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a wiring diagram of a bridge circuit used for null method measurement in the eddy current method, and Fig. 3 is a conceptual diagram showing a conventional probe. , FIG. 4 is a diagram showing a general impedance change of a probe coil. 3... Probe, 3a... Probe body, 5
... Active coil, 6... Reference coil, 8... Zircaloy plate (material equivalent to the test object), l...
・Lift-off amount
Claims (1)
るアクティブコイルと、このアクティブコイルと共にブ
リッジ回路を組み外乱要因の情報を得るリファレンスコ
イルとを内蔵する渦流測定用プローブにおいて、上記ア
クティブコイルのリフトオフ量だけリファレンスコイル
から離れた位置に被検体と等価な材料を配置したことを
特徴とする渦流測定用プローブ。(1) In an eddy current measurement probe that has a built-in active coil that exerts an electromagnetic effect on the object to obtain information about the object, and a reference coil that forms a bridge circuit together with the active coil to obtain information on disturbance factors, the active coil An eddy current measurement probe characterized in that a material equivalent to the test object is placed at a position separated from a reference coil by an amount of lift-off.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61069350A JPS62225947A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Probe for measuring vortex |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61069350A JPS62225947A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Probe for measuring vortex |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225947A true JPS62225947A (en) | 1987-10-03 |
Family
ID=13400019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61069350A Pending JPS62225947A (en) | 1986-03-26 | 1986-03-26 | Probe for measuring vortex |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62225947A (en) |
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- 1986-03-26 JP JP61069350A patent/JPS62225947A/en active Pending
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