JPH095301A - 渦電流探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被検体金属の溶接部近傍に存在する欠陥に対す
る検出性を向上すると共に各種機器の信頼性を向上し、
稼動率を大幅に改善する。 【構成】探傷器の出力をＡ／Ｄ変換器１１でディジタル
値に変換してデータ列基本メモリ１２に格納した後、溶
接部の信号波形を抽出器１３で抽出する。この抽出され
たデータ列を溶接部信号波形の最大値を示す点の近傍で
折り返し、この折り返し点を順次移動させながら相関係
数算出器１５で相関係数を求め、相関係数最大値抽出器
１６で最大値を抽出してその最大条件を相関係数最大条
件記憶メモリ１８に記憶する。そして、信号波形演算器
２０により、相関係数が最大になるときの折り返し点の
条件で、各データの差を求めることにより、溶接部に対
する信号波形を減少させ、その演算データ列をメモリ２
１に格納した後、Ｄ／Ａ変換器２２でアナログ値に変換
して、レコーダに出力して記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の平板等の健全性
を確認するために使用する渦電流探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の平板等を探傷する渦電流探傷装置
は、図５に示すように、検出コイル１０１が接続ケーブ
ル１４０を介して探傷器１２０に接続されて使用され
る。また、図５において、１１０は対象となる被検体金
属である平板、１１１は被検体金属中の欠陥、１３１は
検出コイル１０１が発生する磁界、１３２は検出コイル
１０１が発生する磁界によって生じる金属体中を流れる
渦電流、１３３は渦電流１３２によって生じる磁界であ
る。

【０００３】検出コイル１０１には、接続ケーブル１４
０を通じて、探傷器１２０から一定の大きさ（振幅）、
一定周波数の交流の電流が供給される。検出コイル１０
１に交流の電流が流れることによって、検出コイル１０
１から磁界１３１が発生し、この磁界１３１は検出コイ
ル１０１自身、及び被検体金属１１０と鎖交するので、
被検体金属１１０に渦電流１３２が発生する。この渦電
流１３２は被検体金属１１０に欠陥が無い場合、検出コ
イル１０１と同心円状に発生する。この渦電流１３２に
よっても磁界１３３が発生し、この磁界１３３も検出コ
イル１０１と鎖交する。

【０００４】これら、交流の磁界１３１及び１３３が検
出コイル１０１と鎖交することによって、検出コイル１
０１のインピーダンスが変化する。被検体金属１１０に
欠陥１１１が存在する場合、渦電流１３２の流れ方が欠
陥の無い場合に比べて変化する。このとき、渦電流１３
２が発生する磁界１３３も欠陥の無い場合に比べて変化
するため、検出コイル１０１のインピーダンスが変化す
る。このインピーダンスの変化を探傷器１２０に内蔵す
る電子回路によって電圧に変換して、探傷器１２０の画
面１２１に表示する。また、上記変換された電圧は、レ
コーダ１３５に伝達されて、記録として表示される。

【０００５】レコーダ１３５には、検出コイル１０１の
位置信号１４２も入力されており、検出コイル１０１の
位置に対応して信号波形が現われ、この信号波形を観察
することによって欠陥の有無を知ることができ、各種機
器の構成材の健全性を確認する方法として使用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の探
傷装置では、図６に示したような被検体金属１１０の溶
接部１１３周辺を探傷するとき、溶接部１１３から発生
するノイズ（溶接による特有の信号）のため欠陥による
信号が不明確になり、検出性が低下する。

【０００７】図６は、突き合せ溶接部１１３を有する被
検体金属（平板等）１１０の探傷中の状態を示したもの
であり、１０１は検出コイル、１３０は接続ケーブル、
１５１は検出コイル１０１の走査方向を示す矢印、１５
２は被検体金属１１０の方向を示す矢印、１１１は被検
体金属１１０中の表面欠陥、１１２は被検体金属１１０
中の突き合せ溶接部１１３近傍の表面欠陥である。図６
において、検出コイル１０１は、検出コイル１０１の走
査方向を示す矢印１５１の方向に溶接部１１３を横切っ
て走査される。

【０００８】渦電流探傷は、被検体金属の形状及び電磁
気的特性の変化によって欠陥を検出する技術であり、欠
陥でなくても、被検体金属の形状もしくは電磁気的特性
の変化によっても、信号が発生する。溶接部１１３で
は、一般的に母材部とは形状が異なり、電磁気的な特性
も変化する。また、この形状変化及び特性変化と共に、
一般的に欠陥よりも相当影響が大きい。このため、溶接
部１１３では、一般的に欠陥よりも相当大きい振幅の溶
接部による信号が発生し、欠陥による信号が隠されるた
め、欠陥検出性が低下する。この溶接による悪影響の現
象を図７に示す。

【０００９】図７は、従来の探傷装置により突き合せ溶
接被検体を探傷したときに得られる信号波形を示したも
のであり、図の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ともに、検出コ
イル１０１を図６の被検体金属１１０の方向を示す矢印
Ｘの方向に走査したときの信号波形であり、図７の
（ａ）は検出コイル１０１を欠陥の無い部分で走査した
ときの信号波形例、（ｂ）は溶接部１１３から離れた欠
陥１１１の部分を走査したときの信号波形例、（ｃ）は
溶接部近傍の欠陥１１２の部分を走査したときの信号波
形である。これらの信号波形（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に
おいて、２０１は突き合せ溶接部１１３近傍に存在する
欠陥１１２による信号波形、３１は溶接部１１３から離
れた欠陥１１１による信号波形、及び３０は突き合せ溶
接部１１３による信号波形である。この図のように、溶
接部１１３から離れた欠陥１１１による信号波形は明確
に認められ、この欠陥１１１は検出できる。しかし、溶
接部１１３近傍の欠陥１１２による信号波形は、溶接部
１１３の信号波形と重なるため不鮮明になるだけではな
く（溶接部の形状及び電磁気的特性が均一ではないた
め）、溶接部１１３の信号波形が均一にならないため、
欠陥による有無を識別することが困難になり、検出が困
難になる。

【００１０】このように、従来の探傷装置では、溶接部
近傍に存在する欠陥の検出が困難になるというような問
題点があった。本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、溶接部による信号波形を小さくでき、溶接部近傍の
欠陥に対する検出性を向上し得る渦電流探傷装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る渦電流探傷
装置は、溶接部を含む被検体金属上を走査し、磁界の発
生及び被検体金属からの磁界を検出する検出コイルと、
この検出コイルによる検出信号を処理し、被検体金属の
欠陥に対応した探傷データを出力する探傷器と、この探
傷器から出力される探傷データを記憶するデータ列記憶
手段と、この記憶手段に記憶されたデータ列から溶接部
の信号波形を抽出する溶接部波形抽出手段と、この抽出
手段により抽出された溶接部信号波形の最大値を示す中
央位置を抽出し、この中央位置の近傍を折り返し点とし
て各データ点の相関係数を算出する相関係数算出手段
と、この手段により求めた相関係数が最大になるときの
折り返し点の条件で各データの差を求めて溶接部に対す
る信号波形を低減する演算手段と、この演算手段により
不要な信号波形が低減された探傷データを記録するレコ
ーダとを具備したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】信号処理器は、全ての探傷データをメモリに格
納した後、データ列を溶接部信号波形の最大値を示す点
の近傍で折り返し、相関係数を求め、折り返す点を順次
移動させながら相関係数を求める。このようにして求め
た相関係数が最大になるときの折り返し点の条件で、各
データの差を求めることによって、溶接による信号波形
を極力小さくし、求めた各データの差をアナログ値に変
換してレコーダに出力する。この結果、溶接部に対する
信号波形を小さくでき、溶接部近傍の欠陥に対する検出
性を向上することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る渦電流探傷装
置の全体構成を示す図、図２は信号処理器の機能ブロッ
ク図、図３は相関係数の最大値の求め方の説明図、図４
は溶接部周辺を走査したときの信号波形例を示す図であ
る。

【００１４】図１において１００は信号処理器であり、
その他は図５に示した従来の探傷装置と同様である。探
傷器１２０の出力は信号処理器１００に入力され、この
信号処理器１００の出力はレコーダ１３５に入力され
る。

【００１５】また、レコーダ１３５には、探傷器１２０
からの出力が処理されたものと、検出コイル１０１の位
置信号とが、信号処理器１００とレコーダ１３５を接続
するケーブル１４１によって伝達される。その他は、図
５に示した従来の探傷装置と同様であるので、図５と同
一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００１６】図２は上記信号処理器１００の詳細な内部
構成を示したものである。同図において、１１はＡ／Ｄ
変換器、１２はデータ列基本メモリ、１３は溶接部波形
抽出器、１４はデータ列並べ替え及び格納メモリ、１５
は相関係数算出器、１６は相関係数最大値抽出器、１７
は相関係数算出基準点加減算器、１８は相関係数最大条
件記憶メモリ、１９はライン番号加算器、２０は信号波
形演算器、２１は演算データ列格納メモリ、２２はデー
タ列出力Ｄ／Ａ変換器である。

【００１７】上記のように構成された信号処理器１００
は、探傷器１２０からの出力データ（探傷データ）及び
検出コイルの位置を示す信号（位置信号）がＡ／Ｄ変換
器１１によってディジタル値に変換される。これらのデ
ィジタル値に変換された探傷データ及び位置信号はデー
タ列基本メモリ１２に全てが格納される。

【００１８】検出コイル１０１は、図６に示した、検出
コイル１０１の走査方向を示す矢印１５１のように走査
され、被検体金属１１０の探傷を必要とする範囲の全て
について走査され、この間の検出コイル１０１の位置を
示す信号及び探傷器１２０の出力データ（探傷データ）
全てが、データ列基本メモリ１２に格納される。

【００１９】必要とする範囲の探傷データ及び位置信号
が全てデータ列基本メモリ１２に格納された後、溶接部
波形抽出器１３によって、検出コイル１０１の１回の走
査毎（被検体金属の方向を示す矢印１５２のＸ方向の走
査毎）に、探傷データの電圧の最大値等を捜すことによ
って、各走査毎のデータ中の溶接部信号波形の中央を抽
出し、この中央位置に相当する検出コイル１０１の位置
を記録する。

【００２０】データ列並べ替え及び格納メモリ１４は、
溶接部波形抽出器１３によって抽出した検出コイル１０
１の位置を折り返し点として、各走査毎の探傷データ列
を並べ替えて格納する。

【００２１】相関係数算出器１５は、折り返し点で並べ
替えられたデータ列について、各データ点の相関係数を
求め、この和を算出する。図３は、相関係数を求めるデ
ータ列について説明したものであり、この図は検出コイ
ル１０１の１回の走査（図６に示した被検体金属１１０
の方向を示す矢印１５２のＸ方向の１回の走査）による
信号波形の内、溶接部１１３に相当する部分について、
時間軸（走査距離軸）を拡大して示したものであり、相
関係数算出器１５は図３のデータ（点データの集合）に
ついて、各点毎に「＋１」と「−１」の点の電圧値につ
いて相関係数を算出し、次に「＋２」と「−２」の電圧
値について、「＋３」と「−３」についてというよう
に、「＋１」と「−１」の間で折り返した点毎の相関係
数を求め、この全ての和を求める。

【００２２】相関係数最大値抽出器１６は、データの折
り返し点と、相関係数算出器で求められた値を格納する
とともに、相関係数算出基準点加減算器１７に信号を発
生すると共に、今までに格納している相関係数算出器１
５の出力値と比較する。相関係数算出基準点加減算器１
７は、データ列の折り返し点を相関係数が１ライン毎に
算出される毎に、順次基準点を加減算し、データの折り
返し点を順次ずらせる。この折り返し点を順次変更する
ことによって、各々の折り返し点での相関係数が求ま
り、相関係数最大値抽出器１６によって相関係数の最大
になる条件（基準点＝折り返し点）が決まる。

【００２３】この最大になる条件は、相関係数最大条件
記憶メモリ１８に格納される。このようにして、１回の
Ｘ方向の走査に対するデータ列（データライン）に対す
る相関係数が最大になる条件（基準点＝折り返し点）が
相関係数最大条件記憶メモリ１８に格納される。

【００２４】１回のＸ方向の走査に対するデータ列の相
関係数が最大になる条件（基準点＝折り返し点）が相関
係数最大条件記憶メモリ１８に格納されたとき、相関係
数最大条件記憶メモリ１８はライン番号加算器１９に信
号を発生すると共に、信号波形演算器２０に相関係数が
最大になる条件を伝達する。

【００２５】ライン番号加算器１９は、相関係数最大条
件記憶メモリ１８からの信号を受けて、ライン番号（デ
ータ列の番号）を「１」だけ増加させ、増加したライン
番号を溶接部波形抽出器１３に伝達し、次のＸ方向走査
に相当するデータ列について、今までの説明と同様のこ
とを行なう。

【００２６】信号波形演算器２０は、相関係数最大条件
記憶メモリ１８から相関係数が最大になる条件（基準点
＝折り返し点）を受け取り、この点を基準にてデータを
折り返して各点間の差を求める（差を求めるためのデー
タは、データ列基本メモリ１２から取り出す）。折り返
して各点々の差を求める実施方法は、例えば図３の「−
１」の点の電圧値から「＋１」の点の電圧値を引き、
「−２」の点の電圧値から「＋２」の点の電圧値を引く
というように、順次行なう。

【００２７】この演算された電圧値は、位置信号と共
に、演算データ列格納メモリ２１に格納される。探傷を
行なった全てのデータについて、これを行なった後、演
算データ列格納メモリ２１は、データ列出力Ｄ／Ａ変換
器２２に適切なタイミングで、探傷データと検出コイル
位置信号を送り出し、データ列出力Ｄ／Ａ変換器２２
は、各々のアナログ電圧を出力する。

【００２８】このデータ列出力Ｄ／Ａ変換器２２の出力
は図１のように、レコーダ１３５の入力と接続されてい
るため、データ列出力Ｄ／Ａ変換器２２の出力がレコー
ダ１３５に、従来の場合と同様に描かれる。

【００２９】このレコーダ１３５に描かれた信号波形例
を図４に示した。図４（ａ）は従来装置による信号波形
例であり、３１は溶接部１１３から離れた欠陥１１１に
よる信号波形、３０は溶接部１１３の信号波形である。
図４（ｂ）は本発明装置による信号波形例であり、３１
は溶接部１１３から離れた欠陥１１１による信号波形、
３２は溶接部１１３近傍の欠陥１１２による信号波形で
ある。

【００３０】図４（ａ）のように、従来装置では、溶接
部１１３から離れた欠陥１１１については明確に信号
（図の３１）が認められ、検出できるが、溶接部近傍の
欠陥１１２については、溶接部１１３の信号と重って生
じるため、識別できず、検出が困難である。

【００３１】しかし、同図（ｂ）のように本発明による
装置では、信号処理器１００によって相関係数が最大に
なる基準点を求め、データ間の差を求めて出力するた
め、溶接部１１３による信号が大きく低減され、欠陥に
よる信号だけが認められるようになり、溶接部近傍の欠
陥１１２による信号波形３２を明確に識別でき、検出で
きるようになる。溶接部１１３による信号は、溶接部の
形状、電磁気的特性が変動するため、均一には発生しな
いが、１回の走査に相当する信号ライン毎に、信号処理
の基準点を抽出して処理するため、溶接による信号が大
きく低減され、欠陥を検出できるようになる。

【００３２】本実施例は説明を簡単にするため、被検体
金属の形状を平板としたが、本発明は、パイプ、管状等
の被検体金属にも適用できるものである。また、上記実
施例における装置は、全てアナログ方式にて説明した
が、探傷器レコーダ等が、ディジタル方式の場合、信号
処理のＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器は不要になる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、探
傷器とレコーダとの間に信号処理器を設け、この信号処
理器により、被検体金属の溶接部に対する信号波形を低
減するようにしたので、溶接部近傍に存在する欠陥に対
する検出性が向上し、この結果、各種機器の信頼性を向
上すると共に稼動率を大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る探傷装置の全体構成を
示す図。

【図２】同実施例における信号処理器の機能ブロック
図。

【図３】同実施例における相関係数の最大値の求め方の
説明図。

【図４】従来装置及び本発明装置によりに溶接部周辺を
走査したときの信号波形例を示す図。

【図５】従来の探傷装置の構成を示す図。

【図６】従来の探傷装置による突き合せ溶接部を有する
被検体金属を探傷中の状態を示す図。

【図７】従来の探傷装置による突き合せ溶接部被検体金
属を走査したときの信号波形を示す図。

【符号の説明】

１１ Ａ／Ｄ変換器 １２ データ列基本メモリ １３ 溶接部波形抽出器 １４ データ列並べ替え及び格納メモリ １５ 相関係数算出器 １６ 相関係数最大値抽出器 １７ 相関係数算出基準点加減算器 １８ 相関係数最大条件記憶メモリ １９ ライン番号加算器 ２０ 信号波形演算器 ２１ 演算データ列格納メモリ ２２ データ列出力Ｄ／Ａ変換器 ３０ 溶接部の信号波形 ３１ 溶接部から離れた欠陥による信号波形 ３２ 溶接部近傍の欠陥による信号波形 １００ 信号処理器 １０１ 検出コイル １１０ 被検体金属 １１１ 被検体金属中の表面欠陥 １２０ 探傷器 １２１ 探傷器の画面 １３１ 検出コイルが発生する磁界 １３２ 被検体金属中を流れる渦電流 １３５ レコーダ １５１ 検出コイルの走査方向を示す矢印 １５２ 被検体金属の方向を示す矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接部を含む被検体金属上を走査し、磁
   界の発生及び被検体金属からの磁界を検出する検出コイ
   ルと、この検出コイルによる検出信号を処理し、被検体
   金属の欠陥に対応した探傷データを出力する探傷器と、
   この探傷器から出力される探傷データを記憶するデータ
   列記憶手段と、この記憶手段に記憶されたデータ列から
   溶接部の信号波形を抽出する溶接部波形抽出手段と、こ
   の抽出手段により抽出された溶接部信号波形の最大値を
   示す中央位置を抽出し、この中央位置の近傍を折り返し
   点として各データ点の相関係数を算出する相関係数算出
   手段と、この手段により求めた相関係数が最大になると
   きの折り返し点の条件で各データの差を求めて溶接部に
   対する信号波形を低減する演算手段と、この演算手段に
   より不要な信号波形が低減された探傷データを記録する
   レコーダとを具備したことを特徴とする渦電流探傷装
   置。