JPH0694681A - Multiple frequency eddy current flaw detector - Google Patents
Multiple frequency eddy current flaw detectorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本願発明は、超音波探傷において
用いられる多重周波数渦電流探傷装置に関し、詳しく
は、金属等の被検査材に対しその被検査材に存在する欠
陥を検出する渦電流方式の探傷装置に関し、特に多重周
波数を用いて、欠陥の種類を弁別する探傷装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-frequency eddy current flaw detector used in ultrasonic flaw detection, and more particularly to an eddy current method for detecting defects existing in a material to be inspected such as metal. The present invention relates to a flaw detector, and more particularly to a flaw detector that discriminates types of defects by using multiple frequencies.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図３へ、従来用いられている多重周波数
渦電流装置の信号処理のための構成を掲げる。この図３
において、Ａ1 はｆ1 発振器、Ａ2 はｆ2 発振器、Ａ3
はｆ3発振器、Ａ4 はｆ4 発振器を示し、Ｂは、Ａ1 〜
Ａ4 からの正弦波を混成するミキサーを示している。又
ミキサーＢによって混成された信号は、渦電流プローブ
Ｐに与えられる。この渦電流プローブＰからの検出信号
は、ｆ1 信号処理部Ｃ1、ｆ2 信号処理部Ｃ2 、ｆ3 信
号処理部Ｃ3 、ｆ4 信号処理部Ｃ4 へ夫々配分される。
各信号処理部Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 は、夫々バンドパ
スフィルターＦと同期検波器Ｄを有するものであり、ミ
キサーＢからの信号は、バンドパスフィルターＦを経て
同期検波器ＤにてＸ信号Ｘ、Ｙ信号Ｙに分離され、弁別
演算処理部Ｅに送られる。この弁別演算処理部Ｅは、信
号処理部Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 から送られてくる夫々
のＸ信号Ｘ及びＹ信号Ｙを、自身が有する各Ａ／Ｄ変換
器ＧＸ1 、ＧＹ1 、ＧＸ2 、ＧＹ2 、ＧＸ3 、ＧＹ3 、
ＧＸ4 、ＧＹ4 にてデジタル信号に変換した後各信号に
ついて演算処理を行うものである。そして、弁別演算処
理部Ｅの処理を経た各信号は、欠陥弁別された信号ＸO
及びＹO として出力される。2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a configuration for signal processing of a conventional multi-frequency eddy current device. This Figure 3
, A 1 is an f 1 oscillator, A 2 is an f 2 oscillator, A 3
Represents an f 3 oscillator, A 4 represents an f 4 oscillator, and B represents A 1 ~
Figure 4 shows a mixer that hybridizes the sine wave from A4. The signals mixed by the mixer B are given to the eddy current probe P. The detection signals from the eddy current probe P are distributed to the f 1 signal processing section C 1 , f 2 signal processing section C 2 , f 3 signal processing section C 3 and f 4 signal processing section C 4 , respectively.
Each of the signal processing units C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 has a bandpass filter F and a synchronous detector D, and the signal from the mixer B passes through the bandpass filter F and the synchronous detector D. Is separated into an X signal X and a Y signal Y and sent to the discrimination calculation processing section E. The discrimination arithmetic processing unit E includes the respective A / D converters GX 1 , which respectively have the X signal X and the Y signal Y sent from the signal processing units C 1 , C 2 , C 3 , C 4 . GY 1 , GX 2 , GY 2 , GX 3 , GY 3 ,
After being converted into digital signals by GX 4 and GY 4 , arithmetic processing is performed on each signal. Then, each signal that has undergone the processing of the discrimination calculation processing section E is a signal X O that has been subjected to defect discrimination.
And Y O.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】これまでの多重周波数
渦電流装置は例えば、この図３に示すように、使用する
周波数の種類毎に、その周波数の正弦波発振装置と、バ
ンドパスフィルター、同期検波器等からなる信号処理部
が必要であり、例えば、２重周波、３重周波或いはＮ重
周波の場合を考えれば、夫々２つ、３つ或いはＮ個の正
弦波発振装置と信号処理部が必要となった。The conventional multi-frequency eddy current device is, for example, as shown in FIG. 3, for each type of frequency used, a sine wave oscillating device for that frequency, a band pass filter, and a synchronization device. A signal processing unit including a detector is required. For example, in the case of a double frequency, a triple frequency, or an N multiple frequency, two, three, or N sine wave oscillators and a signal processing unit, respectively. Was needed.
【０００４】又各信号処理部の出力（Ｘ信号、Ｙ信号）
は欠陥の弁別のための一次結合演算を行う信号処理部
（弁別信号処理部）に入力されるが、この弁別信号部は
デジタル方式で構成する場合が多いので、このような場
合、ｆ(n) 信号処理部の出力はＡ／Ｄ変換器にてデジタ
ル値に変換することになる。このため、多重度をＮとし
たとき、２×Ｎ個のＡ／Ｄ変換器が必要となる。欠陥の
弁別能力を上げようとすれば、周波数の多重度を上げれ
ばよいのであるが、従来の技術では、その多重度に応じ
た正弦波装置、信号処理部、Ａ／Ｄ変換器が必要とな
り、コストを上げる原因となっていた。本願発明は、上
記課題の解決を目的とする。The output of each signal processing unit (X signal, Y signal)
Is input to a signal processing unit (discrimination signal processing unit) that performs a linear combination operation for discriminating defects. Since the discrimination signal unit is often configured by a digital system, in such a case, f (n ) The output of the signal processing unit is converted into a digital value by the A / D converter. Therefore, when the degree of multiplexing is N, 2 × N A / D converters are required. In order to improve the defect discriminating ability, it is sufficient to increase the frequency multiplicity, but in the conventional technology, a sine wave device, a signal processing unit, and an A / D converter corresponding to the multiplicity are required. , Was causing the cost increase. The present invention is intended to solve the above problems.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本願発明に係る多重周波
数渦電流探傷装置は、複数の試験周波数波を用いる多重
周波数渦電流探傷装置において、非正弦波発振信号発生
手段１と、渦電流探傷プローブ２と、ローパスフィルタ
ー３と、演算手段４とを備え、下記の構成を採るもので
ある。即ち、上記非正弦波発振信号発生手段１は非正弦
波発振信号を渦電流探傷プローブ２に与えるものであ
り、上記ローパスフィルター３は、渦電流探傷プローブ
２により得られる検出信号の不要な高調波成分を除去す
るものである。そして上記演算手段４は、ローパスフィ
ルター３により帯域制限された信号に対して、フーリエ
変換を行うことにより、多重周波数の各波形成分を検出
することが可能なるものである。A multi-frequency eddy current flaw detector according to the present invention is a multi-frequency eddy current flaw detector that uses a plurality of test frequency waves. 2, the low pass filter 3, and the calculation means 4 are provided, and the following structures are taken. That is, the non-sinusoidal oscillation signal generating means 1 gives a non-sinusoidal oscillation signal to the eddy current flaw detection probe 2, and the low pass filter 3 causes unnecessary harmonics of the detection signal obtained by the eddy current flaw detection probe 2. It removes the components. The arithmetic means 4 is capable of detecting each waveform component of multiple frequencies by performing Fourier transform on the signal band-limited by the low pass filter 3.
【０００６】[0006]
【作用】各探傷周波数は、経験的に基本周波数の整数倍
のものに限定しても問題ないことから、上記手段を施し
た本願発明に係る多重周波数渦電流探傷装置は、非正弦
波発振信号発生手段１より、基本周波数以外にこの基本
周波数の整数倍の周波数の高調波成分を持つ非正弦波発
振信号を渦電流探傷プローブ２に与えるものである。そ
して、探傷により渦電流探傷プローブ２が得た信号につ
いて、ローパスフィルター３が、必要とする最大高調波
成分を越えない領域を通過帯域とし最大高調波成分を越
える範囲を阻止域として検出信号の不要な高調波成分を
除去し、演算手段４が、ローパスフィルター３により帯
域制限された信号に対して、フーリエ変換を行うことに
より、基本波及び高調波の周波数成分に分解して多重周
波数の各波形成分を検出することができるのである。従
って、周波数の多重度に対して、これに対応する数の正
弦波装置、信号処理部、Ａ／Ｄ変換器を必要とすること
がない。Since each flaw detection frequency can be empirically limited to an integral multiple of the fundamental frequency, the multi-frequency eddy current flaw detector according to the present invention, which is provided with the above means, has a non-sinusoidal oscillation signal. A non-sinusoidal oscillation signal having a harmonic component of a frequency that is an integral multiple of this fundamental frequency is applied to the eddy current flaw detection probe 2 from the generating means 1. With respect to the signal obtained by the eddy current flaw detection probe 2 due to flaw detection, the low-pass filter 3 uses a region that does not exceed the required maximum harmonic component as a pass band, and a range that exceeds the maximum harmonic component as a stop band that does not require a detection signal. The harmonic component is removed, and the arithmetic means 4 performs Fourier transform on the signal band-limited by the low-pass filter 3 to decompose it into frequency components of the fundamental wave and the harmonic component, and each waveform of multiple frequencies. The component can be detected. Therefore, the number of sine wave devices, signal processing units, and A / D converters corresponding to the multiplicity of frequencies are not required.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、図面を基に本願発明の実施例を具体的
に説明する。図１に示す通り、この装置は、非正弦波発
振信号発生手段１と、電力増幅器１１と、渦電流探傷プ
ローブ２と、増幅器３０付のローパスフィルター３と、
Ａ／Ｄ変換器４１と、記憶装置４２と、演算手段４とに
よって構成されるものである。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this apparatus includes a non-sinusoidal oscillation signal generating means 1, a power amplifier 11, an eddy current flaw detection probe 2, a low-pass filter 3 with an amplifier 30,
It is composed of an A / D converter 41, a storage device 42, and a calculation means 4.
【０００８】この非正弦波発振信号発生手段１は非正弦
波発振信号を渦電流探傷プローブ２に与えるものであ
る。この実施例において、非正弦波発振信号は１０ＫＨ
ｚの三角波である。しかし、この他の周波数及び形状の
非正弦波信号を発するものとして、実施することも可能
である。The non-sinusoidal oscillation signal generating means 1 provides the non-sinusoidal oscillation signal to the eddy current flaw detection probe 2. In this embodiment, the non-sinusoidal oscillation signal is 10 KH.
It is a triangular wave of z. However, it is also possible to implement it as emitting a non-sinusoidal signal of other frequencies and shapes.
【０００９】上記ローパスフィルター３は、渦電流探傷
プローブ２により得られる検出信号の不要な高調波成分
を除去するものである。この実施例において、ローパス
フィルター３は、６０ＫＨｚ以上の周波数を阻止するも
のを採用している。又Ａ／Ｄ変換器４１のサンプリング
周波数は１６０ＫＨｚとする。何れの数値も必要に応じ
て変更可能である。The low pass filter 3 removes unnecessary harmonic components of the detection signal obtained by the eddy current flaw detection probe 2. In this embodiment, the low pass filter 3 employs a filter that blocks frequencies above 60 KHz. The sampling frequency of the A / D converter 41 is 160 KHz. Any numerical value can be changed as needed.
【００１０】記憶装置４２は、Ａ／Ｄ変換器４１から得
たデジタル値を一時記憶するものである。上記演算手段
４は、ローパスフィルター３により帯域制限された信号
に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）或いは離散フー
リエ変換（ＤＦＴ）を行うことにより、各周波数の成分
に分解する。この実施例においては、ＤＦＴ計算を行う
ものとして説明する。The storage device 42 temporarily stores the digital value obtained from the A / D converter 41. The calculation means 4 decomposes the signal band-limited by the low-pass filter 3 into a component of each frequency by performing a fast Fourier transform (FFT) or a discrete Fourier transform (DFT). In this embodiment, it is assumed that the DFT calculation is performed.
【００１１】演算手段４は、１周期のサンプル値が揃う
毎に、即ち１周期毎にＤＦＴ（又はＦＦＴ）計算及び後
述する一次結合演算を行う。The calculating means 4 performs a DFT (or FFT) calculation and a linear combination calculation to be described later every time the sample values of one cycle are complete, that is, every cycle.
【００１２】演算手段４の演算部４０１は、上記ＤＦＴ
計算を行うものであり、演算部４０２は、上記ＤＦＴ計
算により作られた各周波数成分について、それらの一次
結合を計算し、結果として欠陥弁別された信号を出力す
る（ＸＯ，ＹＯ）。The arithmetic unit 401 of the arithmetic means 4 is the DFT.
The calculation unit 402 calculates a linear combination of each frequency component created by the DFT calculation, and outputs a defect discriminated signal as a result (XO, YO).
【００１３】増幅器３０は、ローパスフィルター３の出
力の周波数成分は、６０ＫＨｚで制限されているため、
サンプリング周波数は、その２倍以上即ち１２０ＫＨｚ
以上必要である。本願実施例においては、１６０ＫＨｚ
のサンプリング周波数を用いてＡ／Ｄ変換するものであ
る。これは、１周期内を１６点サンプリングしているこ
とになる。一周期のサンプリング値を順にｘ(0),ｘ(1)
…ｘ(15)と表記するものとする。In the amplifier 30, since the frequency component of the output of the low pass filter 3 is limited to 60 KHz,
Sampling frequency is more than twice that, namely 120KHz
The above is necessary. In the present embodiment, 160 KHz
A / D conversion is performed using the sampling frequency of. This means that 16 points are sampled within one period. X (0), x (1) in order of sampling value of one cycle
... x (15).
【００１４】これらサンプリング値は、記憶装置４２に
一時記憶される。演算手段４は、この記憶装置４２に記
憶されているサンプリング値を読出し、フーリエ変換す
る。この場合離散数列になることから、その計算は、Ｄ
ＦＴ（又はＦＦＴ）手法を採用するものである。演算の
手法については、表１の演算１にその手法を示す。又表
１の各パラメーターについは、表１の下段に示す。 又
各周波数（１０ＫＨｚ，２０ＫＨｚ，３０ＫＨｚ，４０
ＫＨｚ，５０ＫＨｚ）の成分Ｘ(k) は、表１の(1) にて
算出される。この成分Ｘ(k) は複素数であるので、実数
成分ＲＸ(k) 及び虚数成分ＩＸ(k)は、表１の(2) に示
す通りである。These sampling values are temporarily stored in the storage device 42. The calculation means 4 reads the sampling value stored in the storage device 42 and performs Fourier transform. In this case, since it is a discrete sequence, the calculation is D
The FT (or FFT) method is adopted. The calculation method is shown in Calculation 1 in Table 1. Also, each parameter in Table 1 is shown in the lower part of Table 1. In addition, each frequency (10 KHz, 20 KHz, 30 KHz, 40
The component X (k) of KHz, 50 KHz) is calculated in (1) of Table 1. Since this component X (k) is a complex number, the real number component RX (k) and the imaginary number component IX (k) are as shown in (2) of Table 1.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】上述の演算によって得られた各周波数の実
数成分と虚数成分より、表２の(3)に行列演算で示す通
り、その一次結合演算により、欠陥弁別出力ＸOUT,ＹOU
T を得る。ここで、Ｃa,b は、一次結合の係数である。From the real number component and the imaginary number component of each frequency obtained by the above calculation, as shown in the matrix calculation in (3) of Table 2, by the linear combination calculation, the defect discrimination output XOUT, YOU
Get t Here, Ca, b is a coefficient of linear combination.
【００１７】[0017]
【表２】 [Table 2]
【００１８】図２の（Ａ）に示すものは、発振装置１の
出力波形であり、図２の（Ｂ）に示すものは、ローパス
フィルター３への入力波形であり、同図（Ｃ）に示すも
のは、ローパスフィルター３の出力波形であり、同図
（Ｄ）に示すものは、Ａ／Ｄ変換器４１のサンプリング
クロックであり、同図（Ｅ）に示すものは、Ａ／Ｄ変換
器４１のデジタルサンプリング値である。FIG. 2A shows the output waveform of the oscillator 1, and FIG. 2B shows the input waveform to the low-pass filter 3, which is shown in FIG. What is shown is the output waveform of the low-pass filter 3, what is shown in (D) of the figure is the sampling clock of the A / D converter 41, and what is shown in (E) of the figure is the A / D converter. 41 digital sampling values.
【００１９】以上が本願発明の一実施例の基本的な構成
である。多重周波数渦電流探傷装置において、その各探
傷周波数は整数倍の設定のものを用いるのが殆どである
から、各探傷周波数は、基本周波数の整数倍に限定して
も問題ない。そこで、探傷フローブ２に与える信号とし
て、矩形波信号（デューディーＭ％）又は三角波信号な
どの非正弦波信号を用いる。このような信号は周波数成
分として、基本周波数以外に、この基本周波数の整数倍
の周波数の高調波成分を持つものである。The above is the basic configuration of one embodiment of the present invention. In the multi-frequency eddy current flaw detector, most of the flaw detection frequencies are set to integral multiples, and therefore, there is no problem even if each flaw detection frequency is limited to an integral multiple of the fundamental frequency. Therefore, a non-sinusoidal wave signal such as a rectangular wave signal (Dudie M%) or a triangular wave signal is used as a signal to be provided to the flaw detection probe 2. Such a signal has, as frequency components, a harmonic component having a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency, in addition to the fundamental frequency.
【００２０】従って、上記手段を採用する本願発明に係
る多重周波数渦電流探傷装置にあっては、この正弦波信
号が、公知の渦流探傷プローブ２に供給される。渦流探
傷プローブ２は、被検材の欠陥情報を含んだ検出信号を
出力する。この検出信号は、基本周波数成分及びその高
調波成分を含んでいる。本願発明に係る多重周波数渦電
流探傷装置は、この検出信号について、必要とする最大
高調波成分を越えない領域を通過帯域とし最大高調波成
分を越える範囲を阻止域とするローパスフィルター３
と、アンプを通し、次にその最大高調波周波数の２倍以
上サンプリング周波数でサンプリングし且つＡ／Ｄ変換
器４１によりＡ／Ｄ変換してデジタル値に変換し、記憶
装置４２に記憶する。Therefore, in the multi-frequency eddy current flaw detector according to the present invention which employs the above means, this sine wave signal is supplied to the known eddy current flaw detector probe 2. The eddy current flaw detection probe 2 outputs a detection signal including defect information of the material to be inspected. This detection signal contains a fundamental frequency component and its harmonic components. The multi-frequency eddy current flaw detector according to the present invention has a low-pass filter 3 for this detection signal, which has a pass band in a region not exceeding the required maximum harmonic component and a stop band in a region exceeding the maximum harmonic component.
Then, the signal is passed through an amplifier, then sampled at a sampling frequency twice or more the maximum harmonic frequency, A / D converted by the A / D converter 41, converted into a digital value, and stored in the storage device 42.
【００２１】１周期分のサンプリングデジタル値が得ら
れたら、これら各値より、公知の離散フーリエ（ＤＦ
Ｔ）又は高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する演算部によ
り、基本波及び高調波の周波数成分に分解する。この各
周波数の成分は、各々実数成分、虚数成分を持つが、こ
れらは、従来の各周波数の信号処理部の出力であるＸ出
力とＹ出力と同等となる。前記演算手段４は、前記ＤＦ
Ｔ又はＦＦＴの計算処理を行うが、更に同演算手段４
は、次に必要となる一次結合の演算処理を行うことが可
能であり、最終的な欠陥弁別された信号を出力する。When sampling digital values for one period are obtained, known discrete Fourier (DF
T) or a fast Fourier transform (FFT) operation unit decomposes the fundamental wave and harmonics into frequency components. The components of each frequency have a real number component and an imaginary number component, respectively, which are equivalent to the X output and the Y output which are outputs of the conventional signal processing unit of each frequency. The calculation means 4 is configured to operate the DF
The calculation processing of T or FFT is performed, and the calculation means 4 is further used.
Can perform the necessary linear combination calculation process, and outputs the final defect-discriminated signal.
【００２２】従って、一つの非正弦波発振装置と、一つ
のプローブと、一つのローパスフィルター、アンプと、
一つのＡ／Ｄ変換器と、一つの演算部により多重周波数
渦流探傷装置を構成することが可能である。Therefore, one non-sinusoidal oscillator, one probe, one low-pass filter, an amplifier,
It is possible to configure a multi-frequency eddy current flaw detector by using one A / D converter and one computing unit.
【００２３】[0023]
【発明の効果】本願発明の実施によって、周波数の多重
度に対して、これに対応する数の正弦波装置、信号処理
部、Ａ／Ｄ変換器を必要とすることがない。即ち夫々一
つの装置で、周波数の多重度周波数の各波形成分を検出
すること可能となった。従って、著しくコストの低減を
可能とした。As a result of the implementation of the present invention, it is not necessary to provide as many sine wave devices, signal processing units and A / D converters as the number of frequency multiplicities. That is, each device can detect each waveform component of the frequency multiplicity frequency. Therefore, the cost can be remarkably reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本願発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施例によって得られる波形の説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram of waveforms obtained in the above embodiment.
【図３】従来例のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional example.
１ 正弦波発振信号発生手段 ２ 渦電流探傷プローブ ３ ローパスフィルター ４ 演算手段 1 sine wave oscillation signal generating means 2 eddy current flaw detection probe 3 low pass filter 4 computing means
Claims (1)
渦電流探傷装置において、非正弦波発振信号発生手段
と、渦電流探傷プローブと、ローパスフィルターと、演
算手段とを備えてなり、上記非正弦波発振信号発生手段
は非正弦波発振信号を渦電流探傷プローブに与えるもの
であり、上記ローパスフィルターは、渦電流探傷プロー
ブにより得られる検出信号の不要な高調波成分を除去す
るものであり、上記演算手段は、ローパスフィルターに
より帯域制限された信号に対して、フーリエ変換を行う
ことにより、多重周波数の各波形成分を検出することが
可能なるものであることを特徴とする多重周波数渦電流
探傷装置。1. A multi-frequency eddy current flaw detector using a plurality of test frequency waves, comprising a non-sinusoidal wave oscillation signal generation means, an eddy current flaw detection probe, a low-pass filter, and a computing means. The wave oscillation signal generating means gives a non-sinusoidal oscillation signal to the eddy current flaw detection probe, and the low-pass filter removes unnecessary harmonic components of the detection signal obtained by the eddy current flaw detection probe. The arithmetic means is capable of detecting each waveform component of multiple frequencies by performing a Fourier transform on the signal band-limited by the low-pass filter. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19146292A JPH0694681A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Multiple frequency eddy current flaw detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19146292A JPH0694681A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Multiple frequency eddy current flaw detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694681A true JPH0694681A (en) | 1994-04-08 |
Family
ID=16275052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19146292A Pending JPH0694681A (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Multiple frequency eddy current flaw detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694681A (en) |
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1992
- 1992-06-24 JP JP19146292A patent/JPH0694681A/en active Pending
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