JPH0776764B2

JPH0776764B2 - 渦流探傷器用傷判別装置

Info

Publication number: JPH0776764B2
Application number: JP61200421A
Authority: JP
Inventors: 学香川; 和歳安田; 泰弘鈴木
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS6355456A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は現在入手可能な渦流探傷器に付加される傷判別
装置に関するものである。

［従来の技術］第４図は金属製の線、条、管などに発生した傷を渦流電
流方式で検出するために現在広く用いられている渦流探
傷器の一例を示すブロック図である。図示のように、発
振器１、ブリッジ２、増幅器３、同期検波器４、フィル
タ５および比較器６は、この順番に縦続接続されてい
る。発振器１の出力は検出コイル７に与えられ、この検
出コイル７はブリッジ２に接続されている。増幅器３と
ブリッジ２の間には、ブリッジ２の平衡点を調節するた
めの平衡器８が接続されている。また、発振器１と同期
検波器４の間には、発振器１の出力を位相させるための
位相器９が接続されている。

このように構成された渦流探傷器において、同期検波器
４による同期検波後の信号は、Ｘ、Y2成分が得られ、そ
の代表的な例を第５図に示す。この第５図において、FS
は欠陥信号を表わし、また±ygは欠陥信号FSのＹ成分の
設定値を表わす。欠陥信号FSに対して比較器６は、通
常、Ｙ成分の絶対値が設定値ygを越えたかどうかを判断
し、もし|Y成分｜＞|yg|が満されるならばそれを傷と判
断する。このため、目的とする欠陥に対し、出来るだけ
大きな欠陥信号FSが得られるように発信器１の周波数を
選択しかつ位相器９を調整することにより、Ｘ成分とＹ
成分によって描かれるリサージュ波形を原点を中心に回
転させ、Ｙ成分を出来るだけ大きくすることが可能であ
る。

渦流探傷器が検出しようとする金属材料の欠陥は１種類
でなく、その場合の欠陥の形態や種類によって第５図の
リサージュ波形が変形することが良く知られている。そ
の際、Ｘ成分とＹ成分の割合も変化し、リサージュの傾
きも大きく変化する。このため、従来の渦流探傷器で
は、特定の欠陥の検出感度が最大となるように調整する
と、他の欠陥を有効に検出出来ない場合が生じるという
問題点があった。

また、渦流探傷器は、欠陥だけでなく、振動や材料表面
の加工状態の変化などにも反応し、これらが傷判別上の
外乱となる。この外乱に対する感度を抑制するには、第
６図に示すように外乱による信号DSのＹ成分を最小にし
かつ欠陥信号FSのＹ成分を最大にするように位相器９を
調整する。しかし、欠陥信号FSと外乱信号DSの間に 90゜の傾き差すなわち位相差が有る場合は稀れであり、
第６図のような位相差分離を行なうことが困難となる場
合が多い。その場合は、欠陥に対する感度を犠牲にする
か、外乱に対する誤動作を或る程度容認するしか仕方が
なく、信頼性が大巾に損われる。また、この位相差は発
振器１の発振周波数に依存するため、位相差が90゜に近
づく周波数が選択可能な場合もある。しかし、その欠陥
に対する強度信号にも周波数依存性があり、位相差が90゜に近い時に必ず
しも注目している欠陥に対する強度信号が大きくなると
は限らず、従って十分な検出感度が得られないという問
題点があった。

更に、位相差による分離が良好であっても、第７図のよ
うに外乱信号DSのリサージュ波形が大きなふくらみをも
つ場合には、外乱を傷と誤認してしまうことがある。こ
のため、より小さい欠陥を検出可能とする目的で|yg|を
小さく設定すれば、欠陥以外の検出頻度が強度に増加
し、有効な品質保証手段とはなり得ないことになる。こ
のため、従来の渦流探傷器だけを用いて微小な欠陥を検
出したり、外乱の大きい環境下で欠陥を検出したりする
場合には、上述した種々の問題点があった。

本発明の目的は、前記した従来技術の諸問題点を解決
し、欠陥信号と外乱信号を容易に分離出来る渦流探傷器
傷判別装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］本発明に係る渦流探傷器用傷判別装置は、渦流探傷器が
検出した信号のＸ成分およびＹ成分が入力されると、そ
れぞれ、前記信号の強度に関する強度信号を発生する回
路、前記信号の位相に関する位相信号を発生する回路
と、前記強度信号が入力されるとその極大値を検出する
回路を設けると共に、前記強度信号が入力され、そこの
強度信号が任意に設定可能な限界値を越えているかどう
かを判別する少なくとも２個の比較器からなる手段と、
前記位相信号が入力され、この位相信号が任意に設定可
能な範囲内にあるかどうかを判別する少なくとも２個の
比較器からなる手段とを設け、これらの各比較器の出力
を相対する判別手段の比較器のそれと対にして論理積を
とる手段で夫々接続し、さらにその論理積手段をその出
力の論理和をとる手段で接続し、この論理和手段と前記
極大値検出手段をその出力の論理席をとる手段で接続し
たものである。

［作用］本発明では、渦流検出器からの信号のＸ成分およびＹ成
分によりX²＋Y²またはで表わされる強度信号を発生させると共にY/Xまたはtan
^-1（Y/X）で表わされる位相信号を発生させ、かつ強度
信号の極大値を検出して精度の良い位相分離と信号波形
のふくらみによる影響を取り除く。

［実施例］第１図は本発明に係る渦流探傷器用傷判別装置の一実施
例を示すブロック図であり、例えば第４図に示した渦流
探傷器から出力された信号FSまたはDSのＸ成分、Ｙ成分
はそれぞれ増幅回路11A、11Bで増幅された後に強度信号
発生回路12および位相信号発生回路13へ供給される。強
度信号発生回路12は、例えば強度信号 X²＋Y²を発生するための２乗和の発生回路または強度信
号を発生するための２乗和平方根発生回路などである。位
相信号回路13は、例えば位相信号Y/Xを発生するための
除算回路または位相信号tan^-1（Y/X）を発生するための
逆正接回路などである。強度信号発生回路12によって発
生された強度信号は、その極大値が極大値検出回路14に
よって検出され、また強度判別用比較器15A,15Bにおい
て強度のそれぞれ上限、下限と比較される。同様に、位
相信号発生回路13によって発生された位相信号は、位相
判別用窓型比較器16A,16Bにおいて位相のそれぞれ上
限、下限と比較される。比較器15Aおよび16Aの出力は論
理積回路17Aに供給されるが、比較器15Bおよび16Bの出
力は論理積回路17Bに供給される。このように比較器出
力を対にして組み合わせ、その論理積を得ることによ
り、第２図に斜線で示す欠陥検出領域FDRに信号が存在
するかどうかを判別することが可能になる。なお、各比
較器の限界値は、これを任意に設定することが出来、ま
たそれを可変にしたり固定にしたりすることが出来る。
今、第２図に斜線で示した欠陥検出領域FDRを設定した
とすると、論理積回路17Aと17Bの出力の論理和を論理和
回路18で得ることによってどちらの欠陥検出領域FDRに
信号が含まれているかを判別出来、更に論理和回路18の
出力と極大値検出回路14の出力との論理積を論理積回路
17Cで得ることによって信号の極大点MLPが欠陥検出領域
FDRにあるかどうかを判別出来る。この第２図から明ら
かなように、本発明によれば、第７図に示したような場
合でも欠陥に対する検出感度を下げることなく、外乱を
有効に制御出来る。

また、欠陥検出領域FDRを第３図に示すように設定すれ
ば、位相の異なる２種類の外乱が存在する場合でも、欠
陥信号FSのみを高感度に検出出来る。更に、第２図およ
び第３図から明らかなように、一部の位相範囲にある信
号は、全く検出しないようにすることも当然可能であ
る。

第１図に示した回路において、強度判別用比較器と位相
判別用比較器を２組以上設け、より細分化した判別を可
能とすることは容易に実現出来、またその組数に関する
制限は事実上無い。更に、その際、設定値を一部の比較
器において共通化することも当然可能である。

極大値検出回路14の出力と各比較器出力とのための論理
回路は、第１図に示した構成が唯一のものではなく、他
の論理回路構成でも良い。

実時間性を容易にかつ経済的に実現するには、論理回路
以外の全ての回路をアナログ回路で実施すれば良く、ア
ナログ回路は現在入手可能な汎用演算増幅器や乗除算器
を組み合わせることによって安価に実現出来る。しかし
ながら、論理回路以外の回路の一部または全部をディジ
タル回路およびマイクロプロセッサとソフトウエアに置
き換えることも可能である。ただし、マイクロプロセッ
サとソフトウエアに置き換えた場合には、強度信号発生
回路12および極大値検出回路14について、実時間処理中
または単なる処理中に平行してＸ、Ｙ成分の処理装置へ
の入力をどんな遅延もなく行なわせることが本発明にお
ける必要条件になる。

本発明において、強度信号および位相信号は、上述した
信号に加えて、単調に増加するかほぼ単調に増加するこ
とを満すＸ、Ｙの関数であれば、どんな関数の信号でも
良い。

本発明は、殆ど全ての渦流探傷器に適用出来、被検査材
の形状や材質には全く左右されずに使用可能である。そ
して、被検査材上に断続して存在する欠陥をもれなく検
出するため、本発明の傷判別装置は被検査材全長に対応
する渦流探傷器のＸ、Ｙ成分出力を中断することなく連
続的に取り込み可能とする手段を備えることかが不可欠
である。

［発明の効果］本発明には下記の効果がある。

（１）渦流探傷器の欠陥検出能力を大幅に向上させるこ
とが出来る。

（２）無視出来ない強さの外乱が存在する条件下におい
て、欠陥信号と外乱信号の間にたとえわずかでも明確な
位相差が存在すれば、両者を判別出来る。

（３）位相の異なる多種類の外乱が存在する場合にも、
欠陥信号と外乱信号の間に明確な位相差が存在すれば、
両者を容易に判別出来る。

（４）他種類の欠陥が存在する可能性のある対象の場
合、欠陥の種類に応じてその危険度が異なることが多い
が、欠陥の種類に対応する信号に位相差が存在すれば、
各々独自の検出限界により欠陥の検出を行なうことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を一部ブロック図で示す回路
構成図、第２図および第３図は本発明の動作説明波形
図、第４図は従来の渦流探傷器を示すブロック図、第５
図ないし第７図は第４図の渦流探傷器の動作説明用波形
図である。 11A,11B:増幅回路、 12:強度信号発生回路、 13:位相信号発生回路、 14:極大値検出回路、 15A,15B:強度判別用比較器、 16A,16B:位相判別用比較器、 17A,17B,17C:論理積回路、 18:論理和回路、 FS:欠陥信号、 DS:外乱信号、 FDR:欠陥検出領域、 MLP:信号の極大点である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−121687（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−35455（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−151552（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−111057（ＪＰ，Ａ) 実開昭52−151786（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−182158（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】渦流探傷器によって検出された信号のＹ成
分およびＸ成分が入力されると、それぞれ前記信号の強
度に関する強度信号を発生する回路（12）、前記信号の
位相に関する位相信号を発生する回路（13）と、前記強
度信号が入力されるとその極大値を検出する回路（14）
と、前記強度信号が入力され、この強度信号が任意に設
定可能な限界値を越えているかどうかを判別する少なく
とも２個の比較器（15A、15B）からなる手段と、前記位
相信号が入力され、この位相信号が任意に設定可能な範
囲内にあるかどうかを判別する少なくとも２個の比較器
（16A、16B）からなる手段と、各判別手段の比較器をそ
れぞれ相対する判別手段の比較器と対（15Aと16A、15B
と16B）にしてその出力の論理積をとる手段（17A、17
B）と、該論理積手段（17A、17B）の出力の論理和をと
る手段（18）と、該論理和手段（18）と前記極大値検出
回路（14）の出力の論理積をとる手段（17C）とを備え
たことを特徴とする渦流探傷器用傷判別装置。