JPH032852Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、探傷センサを備えたセンサホルダー
を被検査材表面に対し一定距離に保ち追従させる
非接触型探傷装置に関する。

非破壊検査において、疵の検出能はその探傷セ
ンサと被検査材との相対的位置あるいはそれらの
間の距離に関係し、この距離が小さくなると検出
能が上がり逆に距離が大きくなると検出能が下が
る。被検査材の疵の探傷中、探傷センサと被検査
材との間の距離が変動するようなことがある場
合、それに応じて疵の検出能が変動して疵の大き
さ及び深さに比例した信号を得ることができず、
その結果適正な探傷が不可能となる。

従来、自動磁気探傷装置においては、探傷セン
サを装着した検出器ホルダーと被検査材との間に
シユーを介在させることによつて探傷センサと被
検査材との間の距離を一定に保つている。このシ
ユーを介在させる方法では、探傷中シユーは被検
査材の表面に接触しつつ移動するために摩耗して
厚みが減少し、それによつて上記距離が短くな
り、同一探傷感度で探傷を行なうことができない
欠点がある。即ち、探傷センサの探傷感度は感度
設定時の感度に比べ上昇して検出しなくてもよい
浅い疵まで検出してしまう。また、このシユーの
摩耗はビレツト等の表面状況の悪い被検査材の探
傷においては特に著しく、シユーの交換により運
転コストが上昇するとともに稼動率が低下する。
更に、シユーを介した探傷センサの追従は被検査
材の表面状況により衝撃、ビビリ等の外乱を受け
る欠点もある。

従来の自動プローブ型渦流探傷装置における探
傷センサ追従法には次の方法がある。即ち、距離
センサでホルダーの高さを常時測定して一定の距
離を保つ非接触追従法である。距離測定用センサ
としては、光学式、電気容量式、等があるが、価
格及び取り扱い面から一般に渦流式が用いられて
いる。この渦流式センサは、距離計測に用いられ
る外、探傷用にも用いることができる。詳しく
は、この非接触追従法において使用される距離測
定用及び探傷用の渦流式センサは、被検査材の表
面に存在する疵に起因した電磁場の乱れを一般に
高周波信号として検出し、そしてこのセンサと被
検査材表面との間の距離変化による電磁場の乱れ
を低周波信号として検出する。これら両方の信号
を含むセンサの出力信号は、ハイパスフイルタと
ローパスフイルタを通される。このハイパスフイ
ルタは、距離変動により生ずるその低周波信号を
カツトして疵に起因する高周波信号のみとし、こ
れを疵信号として出力している。一方、実効上距
離センサとして機能するそのローパスフイルタ部
は、その高周波信号をカツトして低周波信号のみ
を取出し、これを距離信号として出力するように
構成されている。しかしながら、疵信号は、周波
数的に比較的広い範囲に存在しているため、距離
信号と同じ周波数成分を持つことがある。このた
め、ローパスフイルタで疵信号を完全にカツトす
るには、フイルタの遮断周波数を下げて距離信号
も若干カツトする必要がある。逆に、距離信号を
忠実に得ようとすれば、疵信号も若干通過するよ
うな高い周波数にその遮断周波数を設定しなけれ
ばならない。従つて、前者の場合には、距離信号
の内の高い周波数成分がカツトされることにより
その距離信号に時間遅れが生じ、そして後者の場
合には、疵信号の１部を含むため正確な距離信号
が得られず、その結果、いずれの場合にも、変動
するホルダーと被検査材表面との距離を一定に保
つ制御ができないという欠点がある。

従つて、本考案の目的は、距離センサが被検査
材表面の疵に起因する信号を捕らえても、探傷セ
ンサと被検査材との間の距離を一定に保持して正
確な探傷ができるようにする非接触型探傷装置を
提供することである。

以下、本考案を図面を参照して説明する。

第１図には本考案の非接触型探傷装置の好適実
施例を示す。本装置は、検出ヘツド固定板２、セ
ンサホルダー支持板６、及びセンサホルダー１０
を含み、検出ヘツド固定板２の両端に設けられた
検出ヘツド追従用ローラー４（一つのみ図示）が
被検査材である鋼管１と接触する状態でシリンダ
ロツド（図示せず）から吊り下げられている。第
１図では簡単にするため本探傷装置の左半分は省
略しているが、図示している右半分と同様の構成
を備えている。

検出ヘツド固定板２に固定されているセンサホ
ルダー支持板６はその端部の電磁石支持部８上に
電磁石３４と永久磁石３２とを支持している。更
に、センサホルダー支持板６には追従ガイド用ベ
アリング２４及び２６を夫々備えたロツド２０及
び２２が取り付けられる。これらロツド２０及び
２２に取り付けられたベアリング２４及び２６
は、センサホルダー１０に設けられた追従ガイド
用溝１４と適合し、そしてセンサホルダー１０の
反対側にも設けられたロツドのベアリング（図示
せず）と共にセンサホルダー１０を上下に移動可
能なように保持する。このように保持されるセン
サホルダー１０は、鋼管１の表面と対向する下部
に複数の探傷センサ１６と距離センサ１８とを備
えている。一方、センサホルダー１０の上部付近
から突出した永久磁石支持部は永久磁石３２と対
向するように永久磁石３０を支持する。その際、
永久磁石３０と３２とは同種の極が対向するよう
に配置される。

次に、探傷センサ１６と距離センサ１８とにつ
いて説明する。探傷センサ１６は、探傷感度が被
検査材との距離に応じて変化するという特性を持
つたものであり、これは、例えば通常の磁気セン
サまたは渦流式センサで構成できる。詳しくは、
この探傷用磁気センサは、被検査材を磁化し、そ
して被検査材表面に垂直な磁場のみに反応する感
磁性素子をセンサとして使用するものである。一
方、探傷用渦流式センサは、被検査材表面に電磁
場を形成するコイルを使用し、そしてこの電磁場
の変化を検出する素子をセンサとして使用する構
造のものであり、そして被検査材表面との距離に
反応して生ずる低い周波数帯域の信号をカツトす
る一方疵に反応して生ずる比較的高い周波数帯域
の信号を通すハイパスフイルタを備えている。次
に、距離センサ１８は、正確な距離信号を得るた
め、被検査材との距離並びにその被検査材表面の
疵の双方に反応する特性を有するものである。例
えば、この距離センサ１８は、渦流式センサを用
い、これに忠実な距離信号を発生させるため、高
周波帯域の疵信号の内では比較的低い周波数の一
部の信号をも通過させる周波数帯域を有するロー
パスフイルタを設けて構成できる。

以上の如き構成を有する本探傷装置は、検査し
たい鋼管１の表面に検出ヘツド固定板２の両端の
ローラー４を接触させ、そして鋼管１を回転させ
て探傷センサ１６に鋼管１の全表面を走査させ
る。検査中、ローラー４は常に鋼管１の表面と接
触しているが、探傷センサ１６を有するセンサホ
ルダー１０は、永久磁石３０と、永久磁石３２及
び電磁石３４との反発力により鋼管表面から一定
距離浮上して非接触状態にある。この鋼管表面と
センサホルダー１０との距離は、第２図に示す制
御回路が電磁石３４を付勢して永久磁石３０と、
永久磁石３２及び電磁石３４との反発力の大きさ
を調節することにより制御される。

次に第２図を参照して制御回路を説明する。セ
ンサホルダー１０の下部に取り付けられた距離セ
ンサ１８はセンサホルダー１０と鋼管表面との間
の距離に応答する信号を利得可変差動増幅器４４
の正入力に与える。利得可変差動増幅器４４の負
入力には電圧源及び可変抵抗により所定の基準電
位が与えられる。従つて、差動増幅器４４はこれ
ら二つの入力の差に相当する出力を発生し、これ
をサンプル・ホールド回路４６を介して増幅器４
２に与える。この増幅器４２はその差出力を増幅
して電磁石３４のコイルに送り、それによつて電
磁石３４を磁化する。

制御回路は、更に、探傷センサ１６からの信号
を受けそして出力がサンプル・ホールド回路４６
に接続された単安定回路４８を備えている。この
単安定回路４８とサンプル・ホールド回路４６の
目的は、距離センサが鋼管１の表面との距離を検
出している最中に疵も検出する場合、その疵検出
によつて発生する誤つた距離信号を排除すること
である。単安定回路４８は、探傷センサ１６から
の信号を受けると、所定の時間信号を発生するよ
う動作する。そして、サンプル・ホールド回路４
６は、その単安定回路４８から信号を受けていな
い時は、差動増幅器４４の出力をそのまま増幅器
４２に通し、そして単安定回路４６から信号を受
けるときは、その信号受信開始時の差動増幅器４
４の出力をサンプルして単安定回路の信号が持続
する間ホールドし、これによつてサンプル・ホー
ルド出力を増幅器４２に与える。単安定回路４８
の出力時間幅は、疵の大きさ、深さ等に応じて変
化する探傷センサ１６からの出力信号の時間幅を
含むよう、従来の例から上記出力時間幅を設定し
ており、単安定回路４８が動作中、距離センサか
らの信号の変化が増幅器４２及び電磁石３４に伝
わらないようにサンプル・ホールド回路のホール
ド時間を決めている。

次に、この制御回路の動作について説明する。
まず始めに、探傷センサ１６が疵を検出していな
い通常の状態では、電磁石３４は付勢されず、永
久磁石３０と３２との反発力によつてのみセンサ
ホルダー１０を浮上させる。このとき、差動増幅
器４４の負入力に設定される基準電位は、距離セ
ンサ１８から差動増幅器４４の正入力に加えられ
る信号との差が零である。一方、鋼管１とセンサ
ホルダー１０との距離が通常状態における基準距
離と比べ短かくなる場合、距離センサ１８の出力
は差動増幅器４４の負入力に設定された基準電位
よりも大きくなつて差動増幅器４４は正の出力を
発生する。この正の出力は増幅器４２により増幅
されて永久磁石３０と永久磁石３２との反発力を
増大させる方向に電磁石を磁化し、それによりセ
ンサホルダー１０をセンサホルダー支持板６に対
し更に浮上させてセンサホルダー１０と鋼管表面
との間の距離を通常状態における基準距離に修正
する。逆に、鋼管１とセンサホルダー１０との距
離が基準距離よりも長くなる場合、距離センサ１
８の出力は基準電位よりも小さくなつて差動増幅
器４４は負の出力を発生する。この負の出力は同
じく増幅器４２により増幅されて永久磁石３０と
永久磁石３２との反発力を減少させる方向に電磁
石を磁化し、その結果センサホルダー１０をセン
サホルダー支持板６に対し沈下させてセンサホル
ダー１０と鋼管表面との間の距離を短かくして基
準距離に修正する。

第３図に電磁石３４のコイルに流す通電電流
と、センサホルダー支持板６に対するセンサホル
ダー１０の浮上距離との関係を示す。ただし、浮
上距離の原点は通常状態での永久磁石３０，３２
のみの反発力による浮上距離に対応する。図示の
如く、通電電流と浮上距離の関係はリニアな関係
にあり、従つてセンサホルダー１０と鋼管１の表
面との距離とを比較的広い範囲で精密に調整する
ことが可能である。

次に、探傷センサ１６が疵を検出する場合の第
２図の制御回路の動作について説明する。探傷セ
ンサ１６とこれに隣接した距離センサ１８が共に
同じ疵に反応する場合、第４図のＡ及びＢの信号
を発生する。探傷センサ１６の出力信号Ｂは単安
定回路４８に入力され、その出力信号Ｂの立ち上
がり時に単安定回路４８をトリガする。単安定回
路４８はトリガされた後所定の時間持続する信号
Ｃをサンプル・ホールド回路４６に与える。この
サンプル・ホールド回路４６は、常時差動増幅器
４４から距離センサ１８の出力信号Ａと設定基準
電位との差に比例した信号を受けている。単安定
回路４８の出力信号Ｃを受ける場合、その信号Ｃ
の立ち上がり時にサンプル・ホールド回路４６は
差動増幅器の出力をサンプルし、そしてサンプル
した値を信号Ｃのパルスが持続する間ホールドし
て信号Ｄを出力する。この信号Ｄは先に述べた通
常状態と同様に増幅器４２で増幅されて電磁石３
４に送られる。以上のようにして、この制御回路
は疵を検出した距離センサ１８の発生する誤つた
距離信号を除去することができる。

以上に説明した本考案の非接触型探傷装置によ
れば、距離センサが疵に反応するような状態にお
いても、正確な非接触追従を行うことができ、そ
の結果一定の探傷感度での探傷が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の非接触型探傷装置の一部省
いた図。第２図は、第１図の好適実施例の制御回
路を示す。第３図は、電磁石の通電電流と浮上距
離との関係を示すグラフ。第４図は、第２図の制
御回路の各部における信号を示す。 符号の説明、１……鋼管、２……検出ヘツド固
定板、４……ローラー、６……センサホルダー支
持板、１０……センサホルダー、１４……追従ガ
イド用溝、１６……探傷センサ、１８……距離セ
ンサ、２０，２２……ロツド、２４，２６……ベ
アリング、３０，３２……永久磁石、３４……電
磁石、４２……増幅器、４６……サンプル・ホー
ルド回路、４８……単安定回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (イ) 被検査材との距離に応じて変化する探傷感度
   を有しており、疵に反応して生じる信号を通過
   させるためのハイパスフイルタを具えた前記被
   検査材の疵を検出するための探傷センサ、 (ロ) 前記被検査材との距離を検出するための距離
   センサであつて、上記ハイパスフイルタの通過
   帯域と一部重なる通過帯域を有するローパスフ
   イルタを具えた距離センサ、 (ハ) 前記探傷センサと前記距離センサとを前記被
   検査材の表面上に可変支持する支持手段、 (ニ) 前記距離センサからの信号に応答して前記距
   離が一定となるように前記支持手段を制御する
   信号を発生する制御手段であつて、該制御手段
   は、前記探傷センサからの疵検出を表わす信号
   によりトリガされて所定の期間信号を発生する
   単安定回路と、該単安定回路からの信号と前記
   距離センサからの信号を受けるように接続され
   ていて前記単安定回路からの前記信号に応答し
   て前記距離信号をサンプルし前記所定の期間中
   ホールドするサンプル・ホールド回路と、を含
   み、これによつて前記所定の期間中前記制御信
   号の変動を抑制するよう構成された非接触型探
   傷装置。