JPH0854375A

JPH0854375A - 電磁誘導型検査装置

Info

Publication number: JPH0854375A
Application number: JP18930694A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kohama; 博明小濱
Original assignee: KAISEI ENJINIA KK
Current assignee: KAISEI ENJINIA KK
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1996-02-27
Also published as: DE19529630A1; GB2292222A; DE19529630B4; TW274119B; KR960008329A; KR100218653B1; US5689183A; GB2292222B; GB9515700D0

Abstract

(57)【要約】【目的】導電性の被検査物について欠陥、材質、寸法
の変化などを検査する場合、表面だけでなく内部につい
ても正確に、かつ、精度高く検査することができる電磁
誘導型検査装置を提供することを目的とする。【構成】交流磁場に導電性の被検査物を配置させて電
磁誘導による交流磁場の変化を測定する場合、センサ部
１０は、交流電流により同等の磁力線をもつ対の交流磁
場を形成し、対の交流磁場の内の一方に導電性の被検査
物を配置させ、対の交流磁場間で電磁誘導により生じる
誘導電流の変化量を示す電気信号をセンシングし、信号
処理装置２０は、センシングされた電気信号から透磁率
を示す電気信号と電気抵抗率を示す電気信号とを検出
し、これらを合成して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電磁誘導型検査装置に関
し、特に、交流電流の印加により形成された交流磁場に
導電性の被検査物を配置して電磁誘導による誘導電流の
変化を測定する電磁誘導型検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電磁誘導型検査装置にお
いて、電磁誘導を用いた非破壊試験では、測定対象であ
る導電性の被検査物に渦電流を発生させて、その渦電流
の変化を測定する方法が用いられている。この方法は、
探傷試験、材質試験、形状寸法試験等の電磁誘導試験に
適用されている。

【０００３】そこで従来の電磁誘導型検査装置について
説明する。図９は従来の電磁誘導型検査装置の構成を示
すブロック図である。同図に示された電磁誘導型検査装
置９０は、交流電流を発生する発振部９１と、交流磁場
を形成する励磁コイルと交流磁場から誘導電流を検知す
る誘導コイルとを備えたセンサ９２と、定常に対する誘
導電流の変化量を検出する平衡部９３と、変化量を示す
信号の増幅を行う増幅部９４と、特定の位相角の信号を
検出する同期検波部９５と、励磁、誘導のコイル間の位
相差を調整する移相部９６と、オシロスコープ、メータ
や記録計等の表示部９７とを備えている。

【０００４】次に動作について説明する。上記電磁誘導
型検査装置９０では、発振部９１により発振させた交流
がセンサ９２の励磁コイルに流されて交流磁場が形成さ
れる。これにより交流磁場に位置する被検査物Ｓには渦
電流が流れる。この渦電流はセンサ９２の誘導コイルに
より検知されると、平衡部９３に出力されて、渦電流の
変化量（電気信号）が検出される。

【０００５】さらに後段の増幅部９４では、入力された
電気信号が増幅され、同期検波器９５に出力される。こ
の同期検波部９５では、移相部９６により雑音を除去す
るようにして特定の位相角をもつ電気信号が検出され
る。この電気信号は、検査目的に応じた情報（欠陥、材
質、形状寸法等）をもち、表示部９７によって表示され
る。

【０００６】上記電磁誘導型検査装置９０では、渦電流
が交流であることから渦電流は被検査物Ｓの表面に多く
流れ、その内部に向かうに従い減少するという測定結果
が得られる。従って、センサ９２では、表面から検出さ
れる誘導電流が最も強くなり、検査上、表面の欠陥や材
質、寸法の変化等の態様を検出する場合に適している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電磁誘導型検査装置９０では、被検査物Ｓの内
部に向かって渦電流の強さが減少していくので、例えば
欠陥検査の場合、被検査物Ｓの欠陥が表面下の深いとこ
ろに位置すればするほど渦電流の微妙な変化を検出する
ことが困難となる。従って、被検査物の表面上の検査だ
けでは、被検査物全体の検査そのものが主観や経験に頼
るしかなく、正確性に欠けた、精度の低い検査結果しか
得られないという問題があった。

【０００８】請求項１の発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、導電性の被検査物につ
いて欠陥、材質、寸法の変化などを検査する場合、表面
だけでなく内部についても正確に、かつ、精度高く検査
することができる電磁誘導型検査装置を提供することを
目的とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明に加
え、被検査物の材質、透磁率、表面の状態、物理的な大
きさや被検査物を検査する際の移動速度、距離に関係な
く、どの被検査物も同様の検査精度を得ることができる
電磁誘導型検査装置を提供することを目的とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２の発明の目的
に加え、交流磁場の検出感度を向上させることができる
とともに外来ノイズを除去することができる電磁誘導型
検査装置を提供することを目的とする。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１の発明の目的
に加え、位相から透磁率を取得し、振幅から電気抵抗率
を取得することができる電磁誘導型検査装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４の発明の目的
に加え、位相と振幅を波形や数字等の任意の表示形式で
表示させることができる電磁誘導型検査装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１の発明の目的
に加え、被検査物から欠陥のある位置を容易に認識する
ことができる電磁誘導型検査装置を提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る電
磁誘導型検査装置は、交流磁場に導電性の被検査物を配
置させて電磁誘導による交流磁場の変化を測定する電磁
誘導型検査装置であって、交流電流により同等の磁力線
をもつ対の交流磁場を形成し、該対の交流磁場の内の一
方に導電性の被検査物を配置させ、前記対の交流磁場間
で電磁誘導により生じる誘導電流の変化量を示す電気信
号をセンシングするセンシング手段と、前記センシング
手段によりセンシングされた電気信号から透磁率を示す
電気信号と電気抵抗率を示す電気信号とを検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された２つの電気信号
を合成する合成手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明に係る電磁誘導型検査装置
は、前記センシング手段が、交流電流を印加させ励磁に
より交流磁場を形成する第１励磁コイルと、該第１励磁
コイルにより形成された交流磁場の大きさに応じた誘導
電流をセンシングする第１誘導コイルとを有する第１セ
ンサと、前記第１励磁コイルと同様の構成を有するとと
もに前記第１励磁コイルと同様の大きさの交流磁場を形
成する第２励磁コイルと、前記第１誘導コイルと同様の
構成を有するとともに前記第２励磁コイルにより形成さ
れた交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセンシングす
る第２センサと、前記第１、第２センサ間を、前記第１
励磁コイルと前記第２励磁コイルとを同相に、前記第１
誘導コイルと前記第２誘導コイルとを逆相にして結線さ
せた信号線とを有することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明に係る電磁誘導型検査装置
は、前記第１センサが前記第１励磁コイルと前記第１誘
導コイルとを同軸に設けた構成を有し、前記第２センサ
が前記第２励磁コイルと前記第２誘導コイルとを同軸に
設けた構成を有することを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明に係る電磁誘導型検査装置
は、前記透磁率を示す電気信号と前記電気抵抗率を示す
電気信号はそれぞれ位相と振幅のどちらか一方に対応
し、前記検出手段は、前記センシング手段によりセンシ
ングされた電気信号から位相信号を検出する位相検出手
段と、前記センシング手段によりセンシングされた電気
信号から振幅信号を検出する振幅検出手段とを有するこ
とを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明に係る電磁誘導型検査装置
は、さらに、前記検出手段により検出された位相信号と
振幅信号とを任意の表示形式で表示する表示手段を有す
ることを特徴とする。請求項６に発明に係る電磁誘導型
検査装置は、さらに、交流磁場を形成するための交流電
流の周波数を調整する調整手段を有することを特徴とす
る。

【００１９】

【作用】請求項１の発明における電磁誘導型検査装置
は、センシング手段が交流電流により同等の磁力線をも
つ対の交流磁場を形成し、対の交流磁場の内の一方に導
電性の被検査物を配置させ、対の交流磁場間で電磁誘導
により生じる誘導電流の変化量を示す電気信号をセンシ
ングし、検出手段がセンシング手段によりセンシングさ
れた電気信号から透磁率を示す電気信号と電気抵抗率を
示す電気信号とを検出し、合成手段が検出手段により検
出された２つの電気信号を合成する。

【００２０】また、請求項２の発明に係る電磁誘導型検
査装置は、センシング手段の第１センサにて、第１励磁
コイルの励磁により交流磁場を形成し、第１誘導コイル
により交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセンシング
する。同様に、第２センサでも、第２励磁コイルにより
交流磁場を形成し、第２誘導コイルにより交流磁場の大
きさに応じた誘導電流をセンシングする。

【００２１】そして、第１センサと第２センサとの間
は、信号線により、第１励磁コイルと第２励磁コイルと
を同相に、第１誘導コイルと第２誘導コイルとを逆相に
して結線させる構成なので、各センサにより形成される
交流磁場に被検査物を配置しない場合、各誘導コイルに
生じる誘導電流は逆相関係により打ち消し合ってバラン
スが保持される。また一方の交流磁場に被検査物を配置
した場合、上記のバランスが崩れて、各誘導コイルに生
じる誘導電流の間で差分が生じる。この差分が被検査物
を検査する際の透磁率、電気抵抗率を得るための情報と
して活用される。

【００２２】さらに、請求項３の発明に係る電磁誘導型
検査装置は、第１センサの第１励磁コイルと第１誘導コ
イルとを同軸に設け、第２センサの第２励磁コイルと第
２誘導コイルとを同軸に設けた構成なので、各誘導コイ
ルでは対応する励磁コイルにより励起された磁束の全て
が鎖交して高い効率で相互インダクタンスが起こり、大
きい誘導電流が生じる。

【００２３】そして、請求項４の発明に係る電磁誘導型
検査装置は、透磁率を示す電気信号と電気抵抗率を示す
電気信号をそれぞれ位相と振幅のどちらか一方に対応さ
せ、位相検出手段がセンシング手段によりセンシングさ
れた電気信号から位相信号を検出し、振幅検出手段がセ
ンシング手段によりセンシングされた電気信号から振幅
信号を検出する構成なので、合成手段により位相信号と
振幅信号とを合成した電気信号が得られる。

【００２４】また、請求項５の発明に係る電磁誘導型検
査装置は、表示手段にて検出手段により検出された位相
信号と振幅信号とを任意の表示形式で表示する構成なの
で、波形、数値のいづれの表示形式でも表示が行われ
る。

【００２５】さらに、請求項６に発明に係る電磁誘導型
検査装置は、調整手段にて交流磁場を形成するための交
流電流の周波数を調整する構成なので、被検査物の内部
に対して磁力線が到達する深さが調整される。

【００２６】

【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明に係る
好適な一実施例を詳細に説明する。電磁誘導型検査にお
いて、渦電流方式では、検査による交流磁場の変化を振
幅、すなわち、電気抵抗でみており、位相についてはノ
イズ信号の除去に使用される。本発明に係る一実施例で
は、検査による交流磁場の変化を透磁率（位相）と電気
抵抗率（振幅）とでみる処理が行われる。なお、透磁率
が振幅で、電気抵抗率が位相に対応しても良い。マック
スウェルの電磁方程式では、導電性をもつ被検査物に交
流磁場を加えると、その被検査物の物性（電気抵抗率、
透磁率、誘電率）を示す３種類の電気信号を取得するこ
とができる。この３種類の電気信号のうち、特に、電気
抵抗率、透磁率を示す電気信号を導く方法として、周波
数、振幅、位相の３つの信号を処理する必要がある。

【００２７】本実施例による電磁誘導型検査装置では、
静磁束、交流磁束が金属を透過する性質をもつことか
ら、交流磁場に導電性の被検査物を配置させて電磁誘導
による交流磁場の変化を測定する。そして交流磁束が周
波数に依存する性質に着目して、交流磁場を形成するた
めの交流電流の周波数が調整される。

【００２８】そこで、本実施例による電磁誘導型検査装
置は、周波数を調整した交流電流により同等の磁力をも
つ対の交流磁場を形成して、この対の交流磁場の内の一
方に導電性の被検査物を配置させ、対の交流磁場間で電
磁誘導により生じる誘導電流（誘導起電圧でもよい）の
変化量を示す電気信号をセンシングする。そしてセンシ
ングされた電気信号から透磁率を示す電気信号と電気抵
抗率を示す電気信号とを検出して、波形等の出力形式に
置き換えて表示処理を行うようにする。

【００２９】図１は本発明の一実施例による電磁誘導型
検査装置の構成を示すブロック図であり、図２は本実施
例によるセンサ間の結線関係を示す概略構成図である。
図１に示した電磁誘導型検査装置１は、電磁誘導型のセ
ンサ部１０とこのセンサ部１０で検出された検知信号を
処理して位相と振幅を取り出すとともに位相と振幅を合
成させた波形等の合成信号を得る信号処理装置２０とを
備えている。この信号処理装置２０には、導電性をもつ
被検査物の位相と振幅をそれぞれ表示する表示部３０
と、位相や振幅に基づいてデータ処理を実行したり、そ
の処理結果を磁気テープ、磁気ディスク、光磁気ディス
ク等の記録媒体に保存したりする外部装置４０が接続さ
れている。

【００３０】上記センサ部１０は、ダミー用のセンサを
ひとつ使用することから第１センサ１１と第２センサ１
２との２つのセンサを備えている。図２に示した如く、
第１センサ１１は、交流電流を印加させ励磁により交流
磁場を形成する励磁コイル１１１と、この励磁コイル１
１１により形成された交流磁場の大きさに応じた誘導電
流をセンシングする誘導コイル１１２とを有し、第２セ
ンサ１２は第１センサ１１と同様の構成、機能をもつ励
磁コイル１２１と誘導コイル１２２とを有する。

【００３１】受信コイル１１２、１２２間の結線は、図
２に示した如く、相互に逆相を形成するように、同一の
巻回方向にして、受信コイル１１２の巻き始め１１２ａ
と受信コイル１２２の巻き始め１２２ａとを信号処理装
置２０内を介して接続し、受信コイル１１２の巻き終わ
り１１２ｂと受信コイル１２２の巻き終わり１２２ｂと
を接続した構成である。なお、発信コイル１１１、１２
１は、相互に同相で励磁可能に接続された構成である。
また受信コイル１１２、１２２を結線する信号線１３は
信号処理装置２０の増幅部２２に接続される。

【００３２】このように、発信コイル１１１、１２１間
は同相に、受信コイル１１２、１２２間は逆相となる結
線関係を構成することで、各センサの磁界中に被検査物
を入れない状態では、生成される誘導電流間のバランス
が保持され、相殺される誘導電流から生じる差分電流
（差分電圧も同様）は“０”となる。また一方のセンサ
による磁界中に被検査物を入れると、上記バランスは崩
れて、差分電流も有効な値を示すことになる。

【００３３】各センサは、信号処理装置２０の発振部２
１から交流電流が出力されているとき、発信コイルによ
って交流磁界を生成し、受信コイルによってこの交流磁
界の大きさに応じた誘導電流を生成するとともに、この
ようにして生じた誘導電流同士を逆相で加算し、相殺に
より差分電流を生成し、これを検知信号として信号線１
３を介して信号処理装置２０に供給する。

【００３４】信号処理装置２０は、図１に示した如く、
交流電流を発生させこれをセンサ部１０の各発信コイル
に流すとともに発振の周波数を可変に設定できる発振部
２１と、センサ部１０から信号線１３を介して送られる
検知信号を増幅する増幅部２２と、増幅された検知信号
から位相（位相信号）と振幅（振幅信号）とを検出する
とともに位相と振幅を合成させた波形等の情報（合成信
号）を得る位相・振幅検出／合成部２３と、処理全体の
リセット、出力情報（位相、振幅、その両方、波形等の
情報）の出力切替えのセット、出力先の指示、発振部２
１により発生させる交流電流の周波数を所定の範囲内で
のセットを行うためのスイッチやツマミを具備したスイ
ッチ部２４と、マイクロコンピュータを備えてスイッチ
部２４からの指示に従って出力先とのインターフェース
をとるとともに出力される位相、振幅、波形等の情報の
各信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換機能をもつ出力設定部２５とを備えている。

【００３５】また信号処理装置２０は、主な信号線とし
て、発振部２１で生成する交流電流に同期した同期信号
を位相・振幅検出／合成部２３に伝える信号線２６と、
スイッチ部２４からの位相、振幅の出力切替信号を位相
・振幅検出／合成部２３に伝える信号線２７と、スイッ
チ部２４から指示される出力先の指示信号を出力設定部
２５に伝える信号線２８と、スイッチ部２４でセットさ
れる周波数のレベルを発振部２２に指示する信号線２９
とを接続している。

【００３６】上記電磁誘導型検査装置１では、位相と振
幅を得ることで、被検査物の態様を知ることができる。
そのために被検査物について異常のない状態での周波
数、位相、振幅間の特性を予め既知とする。この特性に
基づいて、表示部３０に表示される位相、振幅、波形等
の情報あるいは外部装置４０で処理された結果を得て、
比較、分析を行うことで、被検査物の内部深くに生じた
欠陥やその種類、大きさ、位置を正確に認識することが
できる。

【００３７】図３は図１に示した位相・振幅検出／合成
部の回路構成を示すブロック図である。位相・振幅検出
／合成部２３は、図３に示した如く、増幅部２２により
増幅された検知信号を取り込んでこれを発振部２１から
の同期信号に基づいて同期整流して振幅信号を検出する
振幅検出回路５１と、同様に上記検知信号から自動レベ
ル調整などをした後に位相信号を検出する位相検出回路
５２と、振幅信号、位相信号をそれぞれ増幅する増幅回
路５３，５４と、増幅された位相信号と振幅信号とを加
算により合成して合成信号を得る合成回路５５と、この
合成回路５５から出力される合成信号、振幅信号、位相
信号、振幅信号と位相信号の両方をスイッチ部２４から
の出力切替信号に従って切替え出力するセレクタ回路５
６とを備えている。

【００３８】次に電磁誘導型検査装置１の動作について
説明する。発振部２１は、交流電流を生成してセンサ部
１０に送り、第１センサ１１の発信コイル１１１および
第２センサ１２の発信コイル１２１を各々同相で励磁さ
せるとともに、交流電流に同期した同期信号を生成し
て、これを信号線２６を介して位相・振幅検出／合成部
２３に供給する。

【００３９】第１センサ１１と第２センサ１２のいずれ
か一方の交流磁場内に被検査物が配置されたると、誘導
コイル１１２，１２２間で検出される誘導電流のバラン
スが崩れて、差分電流が有効値となる。この差分電流
は、検知信号として、信号線１３を介して信号処理装置
２０に出力される。なお、本実施例では、電流をもとに
説明するが、電圧や電力をもとにして検査結果を得るよ
うにしても良い。

【００４０】信号処理装置２０では、入力された検知信
号は増幅部２２により前置増幅される。次の位相・振幅
検出／合成部２３では、振幅検出部５１、位相検出部５
２のいずれにおいても、増幅部２２より増幅された検知
信号が発振部２１から入力される同期信号に従い同期整
流され、その検知信号から振幅信号または位相信号が検
出される。ここで検出される振幅信号、位相信号の各感
度は、発振部２０で調整された周波数に依存しており、
スイッチ部２４で周波数が変更されると、検出される位
相も変化する。

【００４１】この発振される周波数は、低くなるに従っ
て被検査物の内部深くに磁力線を到達させるものであ
り、周波数を変動させる場合には、どの位置に欠陥があ
るのかを検査する場合に適している。

【００４２】ここで、発振される周波数、透磁率、電気
抵抗率との関係について原理を説明する。発振部２１か
らセンサ部１０の励磁コイル１１１，１２１に流す電流
をｉとし、励磁コイル１１１と誘導コイル１１２との
間、励磁コイル１２１と誘導コイル１２２との間の各相
互インダクタンスをＭとする。また欠陥の無い被検査物
を標準試料、欠陥のある被検査物を検査試料とすると、
各々の複素帯磁率をそれぞれ（ｘ₁＋ｊｘ₂）、
（Ｘ₁’＋ｊｘ₂’）とする。

【００４３】このとき、誘導コイル１１２，１２２にそ
れぞれ発生する誘導起電圧（ここでは電圧により説明を
行う）をｖ，ｖ’とすると、誘導起電圧ｖ，ｖ’は次の
ようになる。すなわち、ｖ＝ｊωｉＭ（ｘ₁’＋ｊｘ₂’）＝ｊωｉＭｘ₁’−
ωｉＭｘ₂’ ｖ’＝ｊωｉＭ（ｘ₁＋ｊｘ₂）＝ｊωｉＭｘ₁−ωｉ
Ｍｘ₂ となる。なお、ω＝２πｆ（ｆ：周波数）とする。誘導
起電圧ｖ，ｖ’は、互いに打ち消し合うように誘導コイ
ル１１２，１２２を直列に接続してあると、差分電圧を
ｖ₀として、この差分電圧ｖ₀は、ｖ₀＝ｖ’−ｖ＝ｊωｉＭ（ｘ₁−ｘ₁’）−ωｉＭ
（ｘ₂−ｘ₂’）となる。

【００４４】ここで、ｖ₀は励磁コイル側の電流ｉに対
して位相が９０°ずれた成分ωｉＭ（ｘ₁−ｘ₁’）と
同位相の成分ωｉＭ（ｘ₂−ｘ₂’）との２つよりな
り、これら２つの成分は、図３に示した振幅検出回路５
１と位相検出回路５２により別々に取り出される。すな
わち、振幅検出回路５１では振幅が取り出され、位相検
出回路５２では位相が取り出される。そして、ｘ₁とｘ
₁’は試料の磁気特性、すなわち、透磁率を示し、ｘ₂
とｘ ₂’は電気特性、すなわち、電気抵抗率を示す。こ
のようにして求めた透磁率、電気抵抗率をもとに標準試
料と検査試料との比較を行うことができる。

【００４５】再び説明に戻り、図３に示した振幅検出回
路５１、位相検出回路５２にそれぞれ検出された振幅信
号、位相信号はそれぞれ増幅回路５３、５４で増幅され
る。このようにして増幅された振幅信号、位相信号はど
ちらも合成回路５５とセレクタ回路５６とに出力され
る。合成回路５５では、入力された振幅信号と位相信号
とを加算して合成し、これを合成信号としてセレクタ回
路５６に出力する処理が行われる。セレクタ回路５４の
出力は、スイッチ部２４からの出力切替信号に従って切
り換えられる。出力切替信号が位相か振幅を指示する信
号であれば、セレクタ回路５６から位相信号か振幅が出
力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送られる。

【００４６】また、出力切替信号が振幅と位相の両方を
指示する信号であれば、セレクタ回路５６から振幅信号
と位相信号との両方が出力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送ら
れる。さらに出力切替信号が位相、振幅を合成した波形
等の情報を指示する信号であれば、セレクタ回路５６か
ら波形信号が出力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送られる。

【００４７】出力Ｉ／Ｆ２５では、適宜スイッチ部２４
から出力先を指示する指示信号を受け付けており、指示
信号が表示部３０を指示している場合には、表示部３０
に、位相、振幅、あるいは、波形等の情報が表示され
る。また指示信号が外部装置４０を指示している場合に
は、外部装置４０に、位相、振幅、その両方、あるい
は、波形等の情報が送出され、外部装置４０により各種
の処理が施される。

【００４８】ここで、被検査物の欠陥を検査する一実験
例について説明する。図４は本実施例による一実験例に
おいて周波数変動に対する振幅と位相の特性グラフを示
す図である。この実験はスポット溶接のナゲット部の検
査の一例である。実験により求めた印加される周波数お
よび検出される位相、振幅の関係については、下表を参
照する。なお、印加される電圧は５Ｖであり、表中の振
幅の単位はＶである。

【００４９】

【表１】

【００５０】まず、被検査物を交流磁場中に配置してい
ない場合には、第１センサ１１と第２センサ１２がそれ
ぞれ検出する誘導電流はお互いに等しい値をとってバラ
ンスが保持される。

【００５１】そこで、第１センサ１１と第２センサ１２
の何れか一方の交流磁場に欠陥の無い標準試料（正常な
被検査物）を配置させた場合には、上記表および図４に
示した如く、周波数の変動（一例として５ｋＨｚ毎）に
応じて、振幅が変動する。この振幅によって電気的特性
である電気抵抗率が得られる。従って、被検査物の材質
等の条件により相違するものである。なお、標準試料の
位相については、欠陥を有する検査試料（異常な被検査
物）との比較を容易にするために、ゼロ調整されてい
る。標準試料からは等しい位相が得られ、この位相によ
って磁気的特性である透磁率を得ることができる。

【００５２】そして、第１センサ１１と第２センサ１２
のいずれか一方の交流磁場に検査試料を配置させた場合
には、上記表および図４に示した如く、周波数毎に位相
が乱れ、振幅も標準試料とは異なる値をとる。すなわ
ち、標準試料と検査試料との間で、検出された差分電流
（検知信号）に判別可能な差が生じたことを確認するこ
とができる。ここでは周波数が高くなるにつれて被検査
物の表面の態様に近づくことを示している。

【００５３】次に、他の実験例について説明する。図
５、図６、図７は本実施例による他の実験例による位相
と振幅を示す波形図である。この実験では、発振部２０
により発振される周波数を２０ｋＨｚとし、印加される
電圧を５Ｖとする。

【００５４】図５には、形成されている交流磁場に被検
査物を配置していない場合の基準波形が示されている。
この基準波形では、位相が０°となり、振幅が２８０ｍ
Ｖとなっている。図６には、第１の被検査物（アルミニ
ウム，厚さ２ｍｍ）を交流磁場に配置させた場合の波形
が示されている。この波形によれば、位相が２０°ず
れ、振幅が０．３２Ｖに変動する。そして、図７には、
第２の被検査物（鋼板：ＳＰＣＣ，厚さ２ｍｍ）を交流
磁場に配置させた場合の波形が示されている。この波形
によれば、位相が５０°ずれ、振幅が０．７２Ｖに変動
する。以上の３つの波形は、図３に示したセレクタ回路
５６により合成信号が選択された場合に表示部３０で得
られる出力である。

【００５５】この検査結果から被検査物の態様を認識す
る方法について説明する。図８は図６に示した波形をも
つ被検査物に欠陥が存在した場合の位相と振幅を示す波
形図である。図８には、前述の第１の被検査物と同種、
同サイズの被検査物による波形が示されており、この波
形はＣで示した部位に欠陥があることを示す。図５に示
した基準波形が何も被検査物を配置していない状態、す
なわち、被検査物にクラックやホールが存在した箇所の
波形に対応することから、図８に示した波形は、図６に
示した波形に図５に示した基準波形が加味された形とみ
なすことができる。

【００５６】例えば、外部装置４０等の解析装置でディ
ジタル処理を施し、数値表示させることで、具体的に欠
陥の正体（大きさ、位置、種類など）を知ることができ
る。このように、上記の２つの実験において、周波数の
変動に応じて得られる位相と振幅の特性が被検査物の物
性および構造的な条件によって異なるパターンを呈する
ことを利用して、導電性をもつ被検査物について、位相
と振幅の大きさや位置を溶接部のクラックやピンホール
等の大きさや位置、種類に置き換えて欠陥（内部異常）
を検査したり、炭素含有量の相違や材質を位相と振幅に
置き換えて被検査物の種類を判別したりすることができ
る。そこで、本実施例による電磁誘導型検査装置１によ
り得ることのできる合成信号には、磁気特性と電気特性
とを備えた信号のため、その値を被検査物の密度として
利用しても良い。

【００５７】この電磁誘導型検査は、自動車のエンジン
ブロックの検査等のように、分解できない被破壊の検査
に対して高精度の検査を可能とし、上記の特性をパター
ン化しておくことで、あらゆる導電性の被検査物に適用
可能である。

【００５８】以上説明したように、本実施例によれば、
センサ部１０により対の交流磁場を形成して、一方の交
流磁場に被検査物を配置させて、誘導電流の変化量をセ
ンシングし、信号処理装置２０により変化量から透磁率
と電気抵抗率とを検出して合成し波形等の情報を得るよ
うにした構成なので、被検査物の磁気的な特性と電気的
な特性とが電気信号として取得されるとともにこれらは
ひとつの波形等の情報として得られる。従って、導電性
の被検査物について欠陥、材質、寸法の変化などを検査
する場合、磁気的な特性と電気的な特性を含む波形等の
情報により表面だけでなく内部についても正確に、か
つ、精度高く検査することができる。

【００５９】また、第１センサ１１と第２センサ１２と
の間は、信号線により、励磁コイル１１１と励磁コイル
１２１とを同相に、誘導コイル１１２と誘導コイル１２
２とを逆相にして結線される構成なので、物を配置しな
い場合、各誘導コイルに生じる誘導電流は逆相関係によ
り打ち消し合ってバランスが保持される。また一方の交
流磁場に被検査物を配置した場合、上記のバランスが崩
れて、各誘導コイルに生じる誘導電流の間で差分が生じ
る。この差分が被検査物を検査する際の透磁率、電気抵
抗率を得るための情報として活用される。従って、被検
査物の材質、透磁率、表面の状態、物理的な大きさや被
検査物を検査する際の移動速度、距離に関係なく、どの
被検査物も同様の検査精度を得ることができる。

【００６０】そして、センサ部１０について、各センサ
の励磁コイルと誘導コイルとを同軸に設けても良く、こ
の場合、各誘導コイルでは対応する励磁コイルにより励
起された磁束の全てが鎖交して高い効率で相互インダク
タンスが起こり、大きい誘導電流が生じる。従って、交
流磁場の検出感度を向上させることができるとともに外
来ノイズを除去することができる。

【００６１】さらに、透磁率を示す電気信号と電気抵抗
率を示す電気信号をそれぞれ位相と振幅のどちらか一方
に対応させ、検出された誘導電流の変化量から位相と振
幅とを検出する構成なので、波形等の情報には位相と振
幅との合成による特性が付加される。従って、位相から
透磁率を取得し、振幅から電気抵抗率を取得することが
できるとともに位相と振幅の各変化量を含む波形等の情
報から被検査物の態様を目視することができる。

【００６２】そして、位相と振幅を任意の表示形式で自
由に表示させる構成なので、位相と振幅は視覚的に表現
される。従って、位相と振幅を波形や数字等の任意の表
示形式で表示させることができる。

【００６３】また、交流磁場を形成するための交流電流
の周波数を調整する構成なので、被検査物の内部に対し
て磁力線が到達する深さが調整される。従って、被検査
物から欠陥のある位置を容易に認識することができる。
さらに、周波数が磁力線が到達する深さを調整できるこ
とで、センサ部１０と被検査物との距離に依存されずに
検査を実施できる。これは、被検査物の形状、サイズあ
るいは検査位置等がどのような条件下であっても検査が
可能であることを示す。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、対の交流磁場を形成して、一方の交流磁場に被検
査物を配置させて、誘導電流の変化量をセンシングし、
この変化量から透磁率と電気抵抗率とを検出する構成な
ので、被検査物の磁気的な特性と電気的な特性とが電気
信号として取得されるとともにこれらはひとつの波形等
の情報として得られる。従って、導電性の被検査物につ
いて欠陥、材質、寸法の変化などを検査する場合、磁気
的な特性と電気的な特性を含む波形等の情報により表面
だけでなく内部についても正確に、かつ、精度高く検査
することができる電磁誘導型検査装置を得られる効果が
ある。

【００６５】請求項２の発明によれば、第１センサに
て、第１励磁コイルの励磁により交流磁場を形成し、第
１誘導コイルにより交流磁場の大きさに応じた誘導電流
をセンシングする。同様に、第２センサでも、第２励磁
コイルにより交流磁場を形成し、第２誘導コイルにより
交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセンシングする。

【００６６】そして、第１センサと第２センサとの間
は、信号線により、第１励磁コイルと第２励磁コイルと
を同相に、第１誘導コイルと第２誘導コイルとを逆相に
して結線させる構成なので、各センサにより形成される
交流磁場に被検査物を配置しない場合、各誘導コイルに
生じる誘導電流は逆相関係により打ち消し合ってバラン
スが保持される。また一方の交流磁場に被検査物を配置
した場合、上記のバランスが崩れて、各誘導コイルに生
じる誘導電流の間で差分が生じる。この差分が被検査物
を検査する際の透磁率、電気抵抗率を得るための情報と
して活用される。

【００６７】従って、請求項１の効果に加え、被検査物
の材質、透磁率、表面の状態、物理的な大きさや被検査
物を検査する際の移動速度、距離に関係なく、どの被検
査物も同様の検査精度を得ることができる電磁誘導型検
査装置を得られる効果がある。

【００６８】請求項３の発明によれば、第１センサの第
１励磁コイルと第１誘導コイルとを同軸に設け、第２セ
ンサの第２励磁コイルと第２誘導コイルとを同軸に設け
た構成なので、各誘導コイルでは対応する励磁コイルに
より励起された磁束の全てが鎖交して高い効率で相互イ
ンダクタンスが起こり、大きい誘導電流が生じる。従っ
て、請求項２の発明の効果に加え、交流磁場の検出感度
を向上させることができるとともに外来ノイズを除去す
ることができる電磁誘導型検査装置を得られる効果があ
る。

【００６９】請求項４の発明によれば、透磁率を示す電
気信号と電気抵抗率を示す電気信号をそれぞれ位相と振
幅のどちらか一方に対応させ、検出された誘導電流の変
化量から位相と振幅とを検出する構成なので、波形等の
情報には位相と振幅との合成による特性が付加される。
従って、請求項１の発明の効果に加え、位相から透磁率
を取得し、振幅から電気抵抗率を取得することができる
とともに位相と振幅の各変化量を含む波形等の情報から
被検査物の態様を目視することができる電磁誘導型検査
装置を得られる効果がある。

【００７０】請求項５の発明によれば、請求項４の発明
の効果に加え、位相と振幅を任意の表示形式で表示させ
る構成なので、位相と振幅は視覚的に表現される。従っ
て、位相と振幅を波形や数字等の任意の表示形式で表示
させることができる電磁誘導型検査装置を得られる効果
がある。

【００７１】請求項６に発明によれば、交流磁場を形成
するための交流電流の周波数を調整する構成なので、被
検査物の内部に対して磁力線が到達する深さが調整され
る。従って、被検査物から欠陥のある位置を容易に認識
することができる電磁誘導型検査装置を得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電磁誘導型検査装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例によるセンサ間の結線関係を示す概略
構成図である。

【図３】図１に示した位相・振幅検出／合成部の回路構
成を示すブロック図である。

【図４】本実施例による一実験例において周波数変動に
対する振幅と位相の特性グラフを示す図である。

【図５】本実施例による他の実験例による位相と振幅を
示す波形図である。

【図６】本実施例による他の実験例による位相と振幅を
示す波形図である。

【図７】本実施例による他の実験例による位相と振幅を
示す波形図である。

【図８】図６に示した波形をもつ被検査物に欠陥が存在
した場合の位相と振幅を示す波形図である。

【図９】従来の電磁誘導型検査装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１電磁誘導型検査装置１０センサ部（センシング手段）１１第１センサ１２第２センサ２０信号処理装置２１発振部（調整手段）２２増幅部２３位相・振幅検出／合成部（検知手段，合成手段）２４スイッチ部（調整手段）２５出力Ｉ／Ｆ３０表示部（表示手段）５１振幅検出回路（振幅検出手段）５２位相検出回路（位相検出回路）５５合成回路（合成手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流磁場に導電性の被検査物を配置させ
て電磁誘導による交流磁場の変化を測定する電磁誘導型
検査装置であって、交流電流により同等の磁力線をもつ対の交流磁場を形成
し、該対の交流磁場の内の一方に導電性の被検査物を配
置させ、前記対の交流磁場間で電磁誘導により生じる誘
導電流の変化量を示す電気信号をセンシングするセンシ
ング手段と、前記センシング手段によりセンシングされた電気信号か
ら透磁率を示す電気信号と電気抵抗率を示す電気信号と
を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された２つの電気信号を合成す
る合成手段とを備えることを特徴とする電磁誘導型検査
装置。
【請求項２】前記センシング手段は、交流電流を印加
させ励磁により交流磁場を形成する第１励磁コイルと、
該第１励磁コイルにより形成された交流磁場の大きさに
応じた誘導電流をセンシングする第１誘導コイルとを有
する第１センサと、前記第１励磁コイルと同様の構成を
有するとともに前記第１励磁コイルと同様の大きさの交
流磁場を形成する第２励磁コイルと、前記第１誘導コイ
ルと同様の構成を有するとともに前記第２励磁コイルに
より形成された交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセ
ンシングする第２センサと、前記第１、第２センサ間
を、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルとを同相
に、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルとを逆相
にして結線させた信号線とを有することを特徴とする請
求項１記載の電磁誘導型検査装置。
【請求項３】前記第１センサは前記第１励磁コイルと
前記第１誘導コイルとを同軸に設けた構成を有し、前記
第２センサは前記第２励磁コイルと前記第２誘導コイル
とを同軸に設けた構成を有することを特徴とする請求項
２記載の電磁誘導型検査装置。
【請求項４】前記透磁率を示す電気信号と前記電気抵
抗率を示す電気信号はそれぞれ位相と振幅のどちらか一
方に対応し、前記検出手段は、前記センシング手段によ
りセンシングされた電気信号から位相信号を検出する位
相検出手段と、前記センシング手段によりセンシングさ
れた電気信号から振幅信号を検出する振幅検出手段とを
有することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導型検査
装置。
【請求項５】さらに、前記検出手段により検出された
位相信号と振幅信号とを任意の表示形式で表示する表示
手段を有することを特徴とする請求項４記載の電磁誘導
型検査装置。
【請求項６】さらに、交流磁場を形成するための交流
電流の周波数を調整する調整手段を有することを特徴と
する請求項１記載の電磁誘導型検査装置。