JP3145561B2 - 渦電流探傷子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属平板、金属細管等
の健全性を確認するための渦電流探傷装置における渦電
流探傷子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に渦電流探傷装置は、金属平板等の
金属物体中の欠陥の有無を判定し、その健全性の確認に
使用されている。従来の渦電流探傷装置は、図５に示す
ように励磁コイル１０１、検出コイル１０２、磁心１０
３で構成される探傷子１００、及び表示画面５１を有す
る探傷器１２０からなり、探傷子１００と探傷器１２０
との間を接続ケーブル１３０により接続している。

【０００３】この渦電流探傷装置の電磁気的な接続状態
を図６に示す。図５及び図６において、１１０は対象と
する被検体金属、１１１は被検体金属中の表面欠陥、１
３１は励磁コイル１０１が発生する磁界、１３２は励磁
コイル１０１が発生する磁界１３１によって生じ、被検
体である金属中を流れる渦電流、１３３は渦電流１３２
によって発生する磁界であり、１４１は探傷器１２０が
内蔵する交流の発振器である。

【０００４】励磁コイル１０１には、発振器１４１から
接続ケーブル１３０を通じて一定の大きさ（振幅）、一
定周波数の交流の電流が流される。コイル１０１に交流
の電流が流れることによって磁界１３１が発生し、検出
コイル１０２、及び被検体金属１１０と鎖交することに
より、被検体金属１１０に渦電流１３２が発生する。こ
の渦電流１３２は、被検体金属１１０が健全な場合（欠
陥が存在しない場合）、励磁コイル１０１と同心円状に
発生する。この渦電流１３２によっても磁界１３３が発
生し、励磁コイル１０１が発生する磁界１３１に影響す
る。

【０００５】検出コイル１０２は、被検体金属１１０が
発生する磁界１３１が、渦電流１３２によって生じた磁
界１３３に影響されたものと鎖交し、検出コイル１０２
に交流の電圧が誘起する。励磁コイル１０１が発生する
磁界１３１は常に一定に保たれているため、検出コイル
１０２に誘起する電圧の変化分に着目することによっ
て、被検体金属１１０の異常（欠陥の存在等）を感知す
ることができる。

【０００６】探傷器１２０の内部には各種の信号処理回
路が存在しており、この信号処理回路によって、検出コ
イル１０２に誘起する電圧の変化だけを抽出して画面５
１に波形として表示する。

【０００７】被検体金属１１０に欠陥１１１が存在する
場合、渦電流１３２の流れ方が欠陥のない場合に比べて
変化する。このとき渦電流１３２が発生する磁界１３３
も欠陥のない場合に比べて変化するため、検出コイル１
０２に誘起する電圧も変化し、この電圧の変化を探傷器
１２０の画面５１にて観察し、欠陥の有無を判断する。

【０００８】実際に適用する場合、探傷子１００を被検
体金属１１０に沿って移動させながら、このときの探傷
器１２０の画面５１の波形を観察する。図７は、各状態
での信号波形例を示したものである。図７の５１は図５
と同様の探傷器１２０の画面であり、（ａ）は探傷子１
００を被検体表面で静止させたときの波形例１２１、
（ｂ）は表面欠陥による波形例１２２、（ｃ）は探傷子
１００を走査したときに生じる探傷子１００の浮き上が
りによる波形例１２３を示している。

【０００９】図７（ａ）に示したように、探傷子１００
を被検体金属１１０上に静止した場合、検出コイル１０
２の誘起電圧には、全く変化が生じず、探傷器画面５１
には点（スポット）しか現われない。探傷子１００を表
面欠陥１１１の近くで走査したとき、その欠陥で渦電流
が乱され、検出コイル１０２の誘起電圧は、特有の性質
を持って変化するため、探傷器１２０の画面５１には図
７（ｂ）のような波形１２２が現われる。探傷子１００
の浮き上がりによっても、励磁コイル１０１が発生する
磁界１３１が被検体金属１１０に作用する強さが変化
し、被検体金属中に発生する渦電流の強度等が変化し、
検出コイル１０２の誘起電圧が特有の性質を持って変化
するため、探傷器１２０の画面５１には図７（ｃ）のよ
うな波形が現われる。

【００１０】このように、渦電流探傷では、探傷子１０
０を被検体金属１１０の表面上で移動させながら、その
ときの探傷器１２０の画面５１に現われる波形を観察す
ることによって、欠陥の有無等を判断でき、被検体金属
１１０の健全性を知ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の探
傷子１００を使用した場合、図８に示すように、励磁コ
イル１０１が発生するほとんど全ての磁界（被検体金属
１１０の表面部を通過する磁界１３５、及び被検体金属
１１０の裏面部を通過する磁界１３６等）、及びこれら
の磁界により発生する全ての渦電流の影響を検出コイル
１０２が受ける。図８に示すように被検体金属１１０の
表面部を通過する磁界１３５は、励磁コイル１０１から
出て励磁コイル１０１に帰って来る経路の差によって、
被検体金属１１０の裏面部を通過する磁界１３６よりも
強度が大きい。この結果、被検体金属１１０の表面近く
に存在する異常は、検出コイル１０２に大きく影響し、
被検体金属１１０の裏面部に存在する異常に対しては、
検出コイル１０２への影響が小さい。

【００１２】このため、探傷器１２０の画面５１には、
裏面の欠陥１１２による波形１２４（図９参照）は小さ
くしか現われない。図７（ｃ）に探傷子１００の浮き上
がりによる波形を示したが、これは表面部を通過する磁
界の影響を大きく受けるため、探傷器１２０の画面５１
に、これによる信号波形が大きく現われる。図９は、上
記探傷子による裏面欠陥による信号波形を示したもので
あるが、上述した理由により、裏面欠陥による波形１２
４は、図７の表面欠陥による波形１２２、及び探傷子１
００の浮き上がりによる波形１２３よりも小さくなる。
被検体金属１１０の健全性は、表面、裏面にかかわら
ず、いずれの面に対しても、十分に確認されることが要
求される。

【００１３】実際の探傷では、探傷子１００の走査中
に、探傷子１００の浮き上がりがよく発生し、これによ
る信号波形がよく発生する。この探傷子の浮き上がり等
による信号波形と分離して検出する必要がある。この点
から、上記従来の渦電流探傷装では、被検体裏面の異常
に対する検出感度が、被検体表面よりも低下するという
問題があった。

【００１４】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、励磁コイルの内部に検出コイルを設け、検出コイル
の位置を適切にすることによって、被検体金属の裏面部
と作用する磁界によってのみ、検出コイルが影響される
ように配慮し、裏面部に存在する欠陥等の異常に対する
検出感度を相対的に向上し得る渦電流探傷子を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る渦電流探傷
子は、被検体金属の表面に対して直交する方向に巻回さ
れ、上記被検体金属に対する磁界を発生する励磁コイル
と、この励磁コイルの内側部に配置され、該励磁コイル
と同方向に巻回されて上記被検体金属による磁界の変化
を検出する検出コイルとを備え、上記検出コイルは、上
記励磁コイルを被検体金属の表面上に位置させた際に、
上記励磁コイルが発生する磁界のうちの被検体金属内の
表面部を通過する磁界の変化よりも裏面部を通過する磁
界の変化を強く検出できる位置に配置したことを特徴と
する。

【００１６】

【作用】本発明による探傷子は、上記のように構成され
ているので、励磁コイルが発生する磁界のうち、被検体
金属の表面部に作用する磁界の影響を検出コイルがほと
んど受けず、被検体金属の裏面部に作用する磁界の変化
のみに、検出コイルが影響され、被検体金属の裏面部に
存在する欠陥等の異常による信号が相対的に大きく現わ
れる。従って、探傷子の走査中に生じる探傷子の浮き上
がりによる信号波形が相対的に小さくなり、被検体裏面
部の欠陥に対する検出感度を向上できることになる。

【００１７】

【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。本発明の一実施例に係る渦電流探傷子を図１、
図２、図３及び図４により説明する。図１は本発明の一
実施例に係る探傷子１０のコイル形状を示したもので、
例えば方形状に形成した励磁コイル０１の内側の中心近
くに方形状に形成した検出コイル０２を配置している。
この検出コイル０２の位置は、良好な欠陥検出性が得ら
れるように調整される。上記励磁コイル０１及び検出コ
イル０２は、図５の場合と同様に接続ケーブル１３０を
介して探傷器に接続される。

【００１８】上記励磁コイル０１及び検出コイル０２の
基本的な動作は、従来の探傷子と同様であり、励磁コイ
ル０１にて磁界を発生し、検出コイル０２により、被検
体金属１１０中の渦電流により影響を受けた磁界を検出
して、電圧を誘起する。また、図中の１１２は、被検体
金属１１０中のの裏面欠陥である。

【００１９】図２は、上記探傷子１０による磁界の発
生、利用の状態を示したものである。図２の１１は励磁
コイル０１により発生した被検体金属１１０の表面部を
通過する磁界であり、１２は被検体金属１１０の裏面部
を通過する磁界である。

【００２０】図２に示す励磁コイル０１と検出コイル０
２の配置において、一般的に検出コイル０２が誘起する
電圧は、検出コイル０２の内部を通過する（検出コイル
０２と鎖交する）磁界にのみ影響され、検出コイル０２
の外部を通過する磁界には影響されない。このため検出
コイル０２の誘起電圧は、被検体金属１１０の表面部を
通過する磁界１１の影響を受けず、被検体金属１１０の
裏面部を通過する磁界１２の影響だけを受ける。

【００２１】コイルが発生する磁界は、前述したよう
に、短い経路を通る磁界は強く、長い経路を通る磁界は
弱い。図２では、被検体金属１１０の表面部を通過する
磁界１１は、被検体金属１１０の裏面を通過する磁界１
２よりも強い。この被検体金属１１０の表面部を通過す
る強い磁界１１による影響を検出コイル０２が受けない
ようにすることによって、表面部の欠陥による影響（信
号波形）、及び探傷子１０の浮き上がりによる影響（信
号波形）が小さくなる。

【００２２】図３及び図４は、この各要因による、信号
波形例（探傷器の画面５１）を示したものである。図３
において、（ａ）の２１は探傷子１０が静止したときの
信号波形例、（ｂ）の２２は表面欠陥による信号波形
例、（ｃ）の２３は探傷子１０の浮き上がりによる信号
波形例である。図３のように、本発明の探傷子１０で
は、検出コイル０２の誘起する電圧が、被検体金属１１
０の表面部を通過する磁界１１の影響を受けず、被検体
金属１１０の表面部に起因する要因に対しては、その信
号波形が小さくなり（検出感度が低下し）、表面欠陥に
よる波形２２、及び探傷子１０の浮き上がりによる波形
２３は、従来の探傷子よりも小さく現われる（従来の探
傷子の波形例：図７参照）。一方、被検体金属１１０の
裏面部の欠陥による信号波形例を図４に示した。図４の
２４は被検体金属１１０の裏面欠陥による波形例であ
り、従来の探傷子による裏面欠陥による波形例１２４と
ほぼ同様の大きさで探傷器画面５１に現われる。

【００２３】実際の探傷で、探傷子を走査するとき、探
傷子の浮き上がりが生じることが多く。探傷子の浮き上
がりによる信号波形は、常に発生すると考えられる。こ
の探傷子の浮き上がりによる信号波形の中から欠陥によ
る信号を抽出するのが実用上困難であることが多く、実
際の探傷ではこの点で苦労を併うことが多い。

【００２４】本発明による探傷子１０では、被検体金属
１１０の表面部に起因する信号波形（表面欠陥による信
号波形、及び探傷子の浮き上がりによる信号波形等）が
小さくなり、裏面欠陥による信号波形をより明確に観察
でき、裏面欠陥に対する検出感度を向上することができ
る。なお、上記実施例では、金属平板における欠陥を検
出する場合について説明したが、その他、金属細管に対
しても同様にして欠陥を検出し得るものである。

【００２５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、励
磁コイルの内部に検出コイルを設け、この検出コイルの
位置を適切に配慮することによって、被検体金属の表面
（探傷子配置側面）部に起因する信号波形の振幅を抑
え、一般的に検出が困難な被検体金属の裏面（探傷子配
置の反対面）に存在する欠陥等、異常に対する検出感度
を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る探傷子のコイル形状を
示す斜視図。

【図２】本発明の探傷子による磁界の説明図。

【図３】本発明の探傷子による各要因に対する信号波形
例を示す図。

【図４】本発明の探傷子による裏面欠陥による信号波形
例を示す図。

【図５】従来の渦電流探傷装置を示す図。

【図６】従来の探傷子の欠陥検出の原理的な説明図。

【図７】従来の探傷子による各要因に対する信号波形例
を示す図。

【図８】従来の探傷子による磁界の説明図。

【図９】従来の探傷子による裏面欠陥による信号波形例
を示す図。

【符号の説明】

０１ 励磁コイル ０２ 検出コイル １０ 探傷子 １１ 被検体金属の表面部を通過する磁界 １２ 被検体金属の裏面部を通過する磁界 ２１ 探傷子が静止したときの信号波形 ２２ 表面欠陥による信号波形 ２３ 探傷子の浮き上がりによる信号波形 ２４ 裏面欠陥による信号波形 ５１ 探傷器の画面 １１０ 被検体金属 １１２ 被検体金属中の裏面欠陥

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−94760（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体金属の表面に対して直交する方向
   に巻回され、上記被検体金属に対する磁界を発生する励
   磁コイルと、この励磁コイルの内側部に配置され、該励
   磁コイルと同方向に巻回されて上記被検体金属による磁
   界の変化を検出する検出コイルとを備え、上記検出コイ
   ルは、上記励磁コイルを被検体金属の表面上に位置させ
   た際に、上記励磁コイルが発生する磁界のうちの被検体
   金属内の表面部を通過する磁界の変化よりも裏面部を通
   過する磁界の変化を強く検出できる位置に配置したこと
   を特徴とする渦電流探傷子。