JPH06294775A - 無方向性欠陥検出器及び無方向性欠陥検出装置 - Google Patents
無方向性欠陥検出器及び無方向性欠陥検出装置Info
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- JPH06294775A JPH06294775A JP5084913A JP8491393A JPH06294775A JP H06294775 A JPH06294775 A JP H06294775A JP 5084913 A JP5084913 A JP 5084913A JP 8491393 A JP8491393 A JP 8491393A JP H06294775 A JPH06294775 A JP H06294775A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 欠陥の方向にかかわらず、それを高精度で検
出する。 【構成】 相対する面が正方形である立方体の高透磁率
材料に、立方体の一方の端末に励磁コイルを巻き、巻い
た励磁コイルと直交する２組の検出コイルを有する構成
の検出器で、高透磁率材料の中央部を通る２組の検出コ
イルが互いに交叉するように十字状に巻く。 【効果】 欠陥の方向に関係なく高精度な検出が可能と
なる。
出する。 【構成】 相対する面が正方形である立方体の高透磁率
材料に、立方体の一方の端末に励磁コイルを巻き、巻い
た励磁コイルと直交する２組の検出コイルを有する構成
の検出器で、高透磁率材料の中央部を通る２組の検出コ
イルが互いに交叉するように十字状に巻く。 【効果】 欠陥の方向に関係なく高精度な検出が可能と
なる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】鋼材の表面に交流磁気を与え、鋼
材の表面欠陥を非接触で非破壊検査する欠陥検出器に関
するものである。
材の表面欠陥を非接触で非破壊検査する欠陥検出器に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、鋼材の欠陥を検出する方法として
は、渦流探傷法が知られている。これは被検査材に近接
してコイルを配置し、これに高周波電流を流すと非検査
材表面に渦電流が流れ、被検査材表面に欠陥が存在する
とこの渦電流が乱れひいてはコイルのインピーダンスが
変化することを利用して欠陥を検出するものである。こ
の渦流探傷法には、被検査材との間の距離の変動や材料
の透磁率の変動が直接的にインピーダンスを大きく変化
させる欠点があり、この欠点を回避するためには、二つ
の検出コイルを差動に結合することで距離の変動や広範
囲の被検査材の透磁率の変動の影響をキャンセルする方
法や、特公昭６１−０２８９３８号公報に示す被検査材
面に平行に励磁コイルを巻き、２次磁束の検出コイルを
励磁コイルに互いに直交して巻き回すことで欠陥に起因
する磁束の変化のみを検出するコイルが提案されて実用
化されている。
は、渦流探傷法が知られている。これは被検査材に近接
してコイルを配置し、これに高周波電流を流すと非検査
材表面に渦電流が流れ、被検査材表面に欠陥が存在する
とこの渦電流が乱れひいてはコイルのインピーダンスが
変化することを利用して欠陥を検出するものである。こ
の渦流探傷法には、被検査材との間の距離の変動や材料
の透磁率の変動が直接的にインピーダンスを大きく変化
させる欠点があり、この欠点を回避するためには、二つ
の検出コイルを差動に結合することで距離の変動や広範
囲の被検査材の透磁率の変動の影響をキャンセルする方
法や、特公昭６１−０２８９３８号公報に示す被検査材
面に平行に励磁コイルを巻き、２次磁束の検出コイルを
励磁コイルに互いに直交して巻き回すことで欠陥に起因
する磁束の変化のみを検出するコイルが提案されて実用
化されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、鋼材の割れの
ような方向性のある欠陥を検出する為には、従来の技術
には以下に示す問題がある。先ず第一の二つのコイルを
差動に結合する方法においては、欠陥の方向が図６の
（ａ）に示すように二つのコイルの配置方向と直角に交
わる方向であれば、コイルが欠陥上を移動する場合に欠
陥上をコイルが順次通過することで欠陥を検出すること
が可能である。しかし、図６の（ｂ）に示すように欠陥
とコイルが同一方向の場合、欠陥にコイルがかかり始め
る部分及び欠陥からコイルが抜ける部分では、一方のコ
イルのみに欠陥がかかる為欠陥検出信号は現れるが、途
中の部分においては二つのコイルに同時に欠陥が検出さ
れる為差動で打ち消し合い欠陥はほとんど検出できな
い。更に大部分の欠陥は端部が浅くなだらかで中央部が
深いものがほとんどであるため、端部の検出信号は小さ
く欠陥との判断が困難となっている。第２の、被検査材
面に平行に励磁コイルを巻き、検出コイルを励磁コイル
に互いに直交して巻く方法では、検出コイルに平行な欠
陥は非常に精度良く検出可能であるが、検出コイルに直
交する欠陥は検出できないと言う欠点がある。
ような方向性のある欠陥を検出する為には、従来の技術
には以下に示す問題がある。先ず第一の二つのコイルを
差動に結合する方法においては、欠陥の方向が図６の
（ａ）に示すように二つのコイルの配置方向と直角に交
わる方向であれば、コイルが欠陥上を移動する場合に欠
陥上をコイルが順次通過することで欠陥を検出すること
が可能である。しかし、図６の（ｂ）に示すように欠陥
とコイルが同一方向の場合、欠陥にコイルがかかり始め
る部分及び欠陥からコイルが抜ける部分では、一方のコ
イルのみに欠陥がかかる為欠陥検出信号は現れるが、途
中の部分においては二つのコイルに同時に欠陥が検出さ
れる為差動で打ち消し合い欠陥はほとんど検出できな
い。更に大部分の欠陥は端部が浅くなだらかで中央部が
深いものがほとんどであるため、端部の検出信号は小さ
く欠陥との判断が困難となっている。第２の、被検査材
面に平行に励磁コイルを巻き、検出コイルを励磁コイル
に互いに直交して巻く方法では、検出コイルに平行な欠
陥は非常に精度良く検出可能であるが、検出コイルに直
交する欠陥は検出できないと言う欠点がある。
【０００４】このため、従来の方式では、全方向の欠陥
を検出するには複数の検出器が必要であり、コストが高
くなることや設置スペースが大きくなり制約が生じる等
の問題があった。
を検出するには複数の検出器が必要であり、コストが高
くなることや設置スペースが大きくなり制約が生じる等
の問題があった。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、いかなる方向の欠陥をも高感度に検出可能
な欠陥検出器を提供することを目的とするものである。
ものであり、いかなる方向の欠陥をも高感度に検出可能
な欠陥検出器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【問題を解決するための手段】この発明は、相対する面
が正方形である立方体の高透磁率材料に、立方体の一方
の端末に励磁コイルを巻き、巻いた励磁コイルと直交す
る２組の検出コイルを有する検出器で、高透磁率材料の
中央部を通る２組の検出コイルが互いに交差するように
十字に巻くことで、全方向の鋼材の欠陥を同時に検出可
能にし、更に、該検出器の２組の検出コイルで検出され
る検出信号の振幅比を比較し、比較した信号の比率から
欠陥の方向を判別し、判別した欠陥の方向をもとに欠陥
信号の振幅を補正する。
が正方形である立方体の高透磁率材料に、立方体の一方
の端末に励磁コイルを巻き、巻いた励磁コイルと直交す
る２組の検出コイルを有する検出器で、高透磁率材料の
中央部を通る２組の検出コイルが互いに交差するように
十字に巻くことで、全方向の鋼材の欠陥を同時に検出可
能にし、更に、該検出器の２組の検出コイルで検出され
る検出信号の振幅比を比較し、比較した信号の比率から
欠陥の方向を判別し、判別した欠陥の方向をもとに欠陥
信号の振幅を補正する。
【０００７】
【作用】このように構成された欠陥検出装置であれば、
一台の検出器で欠陥の方向によらない高精度な検出が可
能となる。よって、種々の方向の欠陥を検出する必要か
ら複数の検出器を準備する必要が無く、低コストで高精
度の欠陥検出が可能となる。
一台の検出器で欠陥の方向によらない高精度な検出が可
能となる。よって、種々の方向の欠陥を検出する必要か
ら複数の検出器を準備する必要が無く、低コストで高精
度の欠陥検出が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の検出器の構造を示したものであっ
て、１は主コアを示し、２は被検査材表面に渦流を流す
為の高周波励磁コイルであって前記コア１の外周水平ま
わりに巻かれている。３−１、３−２は欠陥が被検査材
表面の渦流を乱すことによって発生する水平方向の磁界
成分を検出する為の検出コイルである。これは前記主コ
ア１の水平面の対向する二辺の組み合わせのそれぞれの
中心部に、それぞれが直交する形で且つ前記高周波励磁
コイル２と直交して巻かれている。検出器は、前記主コ
ア１、高周波励磁コイル２、検出コイル３−１、３−２
で構成される。図２は検出原理を示しており、４−１お
よび４−２が渦電流の経路を示している。５は渦電流４
−１が発生させる２次磁束を示している。検出コイル３
−１は点線６で示す位置に垂直な面上に、検出コイル３
−２は実線７で示す位置に垂直な面上にあり、点線６及
び実線７の左右において渦流４−１の分布は全く同一で
あるから、検出コイル３−１及び３−２には２次磁束５
が鎖交せず、検出出力はでない。この関係は被検査材と
検出器のギャップが変わっても同じである。次に８は点
線６と同方向に長さを持ち直交する方向に微小な幅しか
持たない割れ状の欠陥を示している。この場合には点線
６の左右の渦電流４−２の分布に不平衡が生じて水平磁
界成分が生じ検出コイル３−１に電圧を誘起するが、実
線７の左右の渦電流分布にはほとんど不平衡を生じない
ため水平磁界成分を生じず検出コイル３−２には電圧が
ほとんど誘起しない。ところが、割れ状の欠陥が実線７
と同方向を向いている場合には、誘起電圧を生じる検出
コイルは３−２となり、検出コイル３−１には電圧をほ
とんど誘起しない。
る。図１は本発明の検出器の構造を示したものであっ
て、１は主コアを示し、２は被検査材表面に渦流を流す
為の高周波励磁コイルであって前記コア１の外周水平ま
わりに巻かれている。３−１、３−２は欠陥が被検査材
表面の渦流を乱すことによって発生する水平方向の磁界
成分を検出する為の検出コイルである。これは前記主コ
ア１の水平面の対向する二辺の組み合わせのそれぞれの
中心部に、それぞれが直交する形で且つ前記高周波励磁
コイル２と直交して巻かれている。検出器は、前記主コ
ア１、高周波励磁コイル２、検出コイル３−１、３−２
で構成される。図２は検出原理を示しており、４−１お
よび４−２が渦電流の経路を示している。５は渦電流４
−１が発生させる２次磁束を示している。検出コイル３
−１は点線６で示す位置に垂直な面上に、検出コイル３
−２は実線７で示す位置に垂直な面上にあり、点線６及
び実線７の左右において渦流４−１の分布は全く同一で
あるから、検出コイル３−１及び３−２には２次磁束５
が鎖交せず、検出出力はでない。この関係は被検査材と
検出器のギャップが変わっても同じである。次に８は点
線６と同方向に長さを持ち直交する方向に微小な幅しか
持たない割れ状の欠陥を示している。この場合には点線
６の左右の渦電流４−２の分布に不平衡が生じて水平磁
界成分が生じ検出コイル３−１に電圧を誘起するが、実
線７の左右の渦電流分布にはほとんど不平衡を生じない
ため水平磁界成分を生じず検出コイル３−２には電圧が
ほとんど誘起しない。ところが、割れ状の欠陥が実線７
と同方向を向いている場合には、誘起電圧を生じる検出
コイルは３−２となり、検出コイル３−１には電圧をほ
とんど誘起しない。
【０００９】図３は欠陥が存在すると出力がいかにして
検出器に発生するかを模式的に示したものであって、９
が欠陥のない場合の渦流ループ、１０が点線６と同方向
に長方形の欠陥がある場合の渦流ループを示している。
後者の渦流ループ１０は、小電流ループ１２と欠陥のな
い場合の渦流ループ１１に置き換えることができる。即
ち欠陥の無い場合の渦流ループ１１との差異は、小電流
ループ１２のみとなる。従って、この小電流ループ１２
の発生が検出コイル３−１、３−２に及ぼす影響を検出
すれば良いこととなる。ところが点線６と同方向の長方
形の欠陥においては、点線６と同方向には小電流ループ
１２は長いループをつくるため大きな変化を検出３−１
に及ぼすが、実線７の方向には極短いループしかつくら
ないため微小な変化しか検出コイル３−２には及ぼさな
い。つまり、点線６方向の欠陥は点線６上にある検出コ
イル３−１に及ぼす影響により検出できる。実線７と同
方向の長方形の欠陥においては、同様に実線７と同方向
には小電流ループ１４は長いループをつくるため大きな
変化を検出コイル３−２に及ぼすが、点線６の方向には
極短いループしか作らないため微小な変化しか検出コイ
ル３−１には及ぼさない。つまり実線７方向の欠陥は実
線７上にある検出コイル３−２に及ぼす影響により検出
できる。図には示していないが、欠陥が点線６と角度α
を持つ方向の場合は、角度αに応じて検出コイル３−
１、３−２に及ぼす影響が変化し、角度αが大きくなる
につれ検出コイル３−１に及ぼす影響は小さくなり検出
コイル３−２に及ぼす影響が大きくなる。角度αが４５
度の場合検出コイル３−１、３−２への影響は等しくな
る。
検出器に発生するかを模式的に示したものであって、９
が欠陥のない場合の渦流ループ、１０が点線６と同方向
に長方形の欠陥がある場合の渦流ループを示している。
後者の渦流ループ１０は、小電流ループ１２と欠陥のな
い場合の渦流ループ１１に置き換えることができる。即
ち欠陥の無い場合の渦流ループ１１との差異は、小電流
ループ１２のみとなる。従って、この小電流ループ１２
の発生が検出コイル３−１、３−２に及ぼす影響を検出
すれば良いこととなる。ところが点線６と同方向の長方
形の欠陥においては、点線６と同方向には小電流ループ
１２は長いループをつくるため大きな変化を検出３−１
に及ぼすが、実線７の方向には極短いループしかつくら
ないため微小な変化しか検出コイル３−２には及ぼさな
い。つまり、点線６方向の欠陥は点線６上にある検出コ
イル３−１に及ぼす影響により検出できる。実線７と同
方向の長方形の欠陥においては、同様に実線７と同方向
には小電流ループ１４は長いループをつくるため大きな
変化を検出コイル３−２に及ぼすが、点線６の方向には
極短いループしか作らないため微小な変化しか検出コイ
ル３−１には及ぼさない。つまり実線７方向の欠陥は実
線７上にある検出コイル３−２に及ぼす影響により検出
できる。図には示していないが、欠陥が点線６と角度α
を持つ方向の場合は、角度αに応じて検出コイル３−
１、３−２に及ぼす影響が変化し、角度αが大きくなる
につれ検出コイル３−１に及ぼす影響は小さくなり検出
コイル３−２に及ぼす影響が大きくなる。角度αが４５
度の場合検出コイル３−１、３−２への影響は等しくな
る。
【００１０】図４に検出器の出力と欠陥の関係を示す。
点線１５の位置に、例えば検出コイル３−１があって、
被検査材の欠陥８が矢印１６の方向に移動する場合に
は、検出器の出力の検波値は１７の如くなる。即ち欠陥
８が検出コイル３−１の直下に来た時には検出コイル３
−１の左右のバランスがとれて出力は零になり、その前
後で最大、最小を示すこととなる。即ち、検波値が最大
から最小に変わることにより欠陥が検出される。
点線１５の位置に、例えば検出コイル３−１があって、
被検査材の欠陥８が矢印１６の方向に移動する場合に
は、検出器の出力の検波値は１７の如くなる。即ち欠陥
８が検出コイル３−１の直下に来た時には検出コイル３
−１の左右のバランスがとれて出力は零になり、その前
後で最大、最小を示すこととなる。即ち、検波値が最大
から最小に変わることにより欠陥が検出される。
【００１１】上述の如く、本発明の検出器は、直交した
検出コイル３−１、３−２で検出することで欠陥の方向
により欠陥が検出できないと言う欠点が無く、従来法と
比較して圧倒的に優れた特徴を有している。
検出コイル３−１、３−２で検出することで欠陥の方向
により欠陥が検出できないと言う欠点が無く、従来法と
比較して圧倒的に優れた特徴を有している。
【００１２】図５に、上述の検出器を組込んだ検出信号
処理装置の一例を示す。図５においては、２は主コアに
巻かれた高周波励磁コイル、３−１、３−２は検出コイ
ルである。２２は高周波コイル２に高周波電流を流す為
の発振器、２３−１、２３−２は検出された電圧の増幅
器であり、２４−１、２４−２は同期検波器である。２
１は移相器であり、発振器２２の電圧位相より任意の位
相だけ遅れた信号を送り、同期検波器２４−１、２４−
２の同期検波信号を生成する。同期検波器２４−１、２
４−２でそれぞれ同期検波された信号は、更にバンドパ
スフィルタ２５−１、２５−２へ送られて、欠陥の信号
成分がそれぞれ抽出される。二つの信号の振幅比を比率
器２６で取り、この比率から欠陥方向判別器２７で欠陥
方向を判別する。欠陥信号補正器２８においてそれぞれ
の欠陥信号成分と欠陥方向から欠陥信号振幅を補正す
る。２９は比較器であり、欠陥信号の振幅判定を行って
警報機３０を作動させる。３１は記録計であり、アナロ
グ信号と欠陥有無を記録する。
処理装置の一例を示す。図５においては、２は主コアに
巻かれた高周波励磁コイル、３−１、３−２は検出コイ
ルである。２２は高周波コイル２に高周波電流を流す為
の発振器、２３−１、２３−２は検出された電圧の増幅
器であり、２４−１、２４−２は同期検波器である。２
１は移相器であり、発振器２２の電圧位相より任意の位
相だけ遅れた信号を送り、同期検波器２４−１、２４−
２の同期検波信号を生成する。同期検波器２４−１、２
４−２でそれぞれ同期検波された信号は、更にバンドパ
スフィルタ２５−１、２５−２へ送られて、欠陥の信号
成分がそれぞれ抽出される。二つの信号の振幅比を比率
器２６で取り、この比率から欠陥方向判別器２７で欠陥
方向を判別する。欠陥信号補正器２８においてそれぞれ
の欠陥信号成分と欠陥方向から欠陥信号振幅を補正す
る。２９は比較器であり、欠陥信号の振幅判定を行って
警報機３０を作動させる。３１は記録計であり、アナロ
グ信号と欠陥有無を記録する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明は欠陥の方向
によらない高精度な欠陥検出が一台の検出器において可
能となる。
によらない高精度な欠陥検出が一台の検出器において可
能となる。
【図１】 本発明の一実施例主要部を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】 被検査材の渦電流を示す斜視図である。
【図３】 渦電流分布を示す平面図である。
【図４】 欠陥と検出コイルの相対移動により検出コイ
ルに誘起される電圧を示すグラフである。
ルに誘起される電圧を示すグラフである。
【図５】 図１に示す欠陥検出器を用いて、欠陥信号を
処理する処理装置の構成を示すブロック図である。
処理する処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】 従来の差分法の、欠陥と検出コイルの相対移
動により検出コイルに誘起される電圧を示すグラフであ
る。
動により検出コイルに誘起される電圧を示すグラフであ
る。
１：主コア ２：高周波励磁
コイル ３−１，３−２：検出コイル ４−１，４−
２：渦電流経路 ５：２次磁束 ６，７：位置 ８：割れ状の欠陥 ９：欠陥の無い
場合の渦流ルート １０，１３：長方形の欠陥がある場合の渦流ルート １２，１４：小電流ループ １５：欠陥位置 １６：移動方向 １７：検出器出
力の検波値 ２１：移相器 ２２：発振器 ２３−１，２３−２：増幅器 ２４−１，２
４−２：同期検波器 ２５−１，２５−２：バンドパスフィルタ ２６：比率器 ２７：欠陥方向
判別器 ２８：欠陥信号補正器 ２９：比較器 ３０：警報器 ３１：記録計 ４１：差分コイル ４２：欠陥 ４３：差分コイル移動方向 ４４，４５：検
出器出力の検波値
コイル ３−１，３−２：検出コイル ４−１，４−
２：渦電流経路 ５：２次磁束 ６，７：位置 ８：割れ状の欠陥 ９：欠陥の無い
場合の渦流ルート １０，１３：長方形の欠陥がある場合の渦流ルート １２，１４：小電流ループ １５：欠陥位置 １６：移動方向 １７：検出器出
力の検波値 ２１：移相器 ２２：発振器 ２３−１，２３−２：増幅器 ２４−１，２
４−２：同期検波器 ２５−１，２５−２：バンドパスフィルタ ２６：比率器 ２７：欠陥方向
判別器 ２８：欠陥信号補正器 ２９：比較器 ３０：警報器 ３１：記録計 ４１：差分コイル ４２：欠陥 ４３：差分コイル移動方向 ４４，４５：検
出器出力の検波値
フロントページの続き (72)発明者 原 田 充 雄 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内
Claims (2)
- 【請求項１】 鋼材の表面に交流磁気を与え、鋼材の表
面欠陥を非接触で非破壊検査する欠陥検出器において、
相対する面が正方形である立方体の高透磁率材料に、立
方体の一方の端末に励磁コイルを巻き、巻いた励磁コイ
ルと直交する２組の検出コイルを有する構成の検出器
で、高透磁率材料の中央部を通る２組の検出コイルが互
いに交叉するように十字状に巻いた事を特徴とする無方
向性欠陥検出器。 - 【請求項２】 請求項１の検出器と、該検出器の２組の
検出コイルで検出される検出信号の振幅比を比較する装
置と、比較した信号の比率から欠陥の方向を判別する装
置と、判別した欠陥の方向をもとに欠陥信号の振幅を補
正する装置を備える無方向性欠陥検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084913A JPH06294775A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 無方向性欠陥検出器及び無方向性欠陥検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084913A JPH06294775A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 無方向性欠陥検出器及び無方向性欠陥検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294775A true JPH06294775A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13843969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5084913A Withdrawn JPH06294775A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 無方向性欠陥検出器及び無方向性欠陥検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294775A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002097425A1 (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-05 | Nihon University | Mutual-induction insertion probe |
| JP2011517338A (ja) * | 2007-12-28 | 2011-06-02 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 無指向性渦電流プローブを用いた部品検査方法及び装置 |
| JP2012032249A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 渦電流探傷方法及び渦電流探傷システム |
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