JPH10197493A

JPH10197493A - 渦電流探傷プローブ

Info

Publication number: JPH10197493A
Application number: JP9004705A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kurokawa; 政秋黒川; Seiichi Kawanami; 精一川浪; Takeo Kamimura; 武男神村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、通常のリフトオフ信号の低減だけで
なく、斜めのリフトオフ信号に対しても低減をほ図るこ
とができる渦電流探傷プローブを提供することを目的と
する。【解決手段】（Ａ）４個の検出コイル１と、（Ｂ）励磁
コイル２と、（Ｃ）発振器３と、（Ｄ）ブリッジ回路４
とからなり、（Ｅ）前記４個の検出コイルは、菱形の各
頂点を中心とするように配置するとともに、検出コイル
の対角にある２個を逆相接続し、さらに、これら２組の
コイルを差動接続し、（Ｆ）前記励磁コイルは、２組の
検出コイルのコイル中心近傍の試験体中を斜め方向に流
れる渦電流を発生させるコイルを組合わせることにより
構成し、（Ｇ）前記発振器３は、励磁コイル２に交流電
流を供給し、（Ｈ）前記ブリッジ回路４は、差動接続さ
れている検出コイルから、きず信号だけを取り出すこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、渦電流探傷試験時
におけるリフトオフノイズの低減と、きず検出信号の増
大を図った渦電流探傷プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図４に示す。渦電流探傷試
験は、鉄鋼・非鉄材料の製造時における検査および熱交
換器の細管などの各種プラントにおける保守検査等に広
く用いられており、探傷プローブはその探傷装置の性能
を決める重要な要素のーつである。

【０００３】従来の渦電流探傷プローブの例を図４に示
す。従来の探傷プローブは、主にボビンコイルや、パン
ケーキコイルなどを用いており、検出方法としては、（１）コイル自身のインピーダンス変化から、きずの有無を調べるアブソリュート型（図４（ａ））
と、二つのコイルの差動成分からきずの有無を調べるディ
ファレンシャル型（図４（ｂ））に分けられる。（２）さらにこれらは、渦電流を発生させるための励磁と、発生した渦電流の
検出をかねて行う自己誘導型（図４の（ａ）−１、
（ｂ）−１）と、励磁用の一次コイルと検出用の二次コイルが分離され
ている相互誘導型（図４の（ａ）−２、（ｂ）−２）に
分けられる。特にディファレンシャル型は、アブソリュ
ート型と比べて、平行なリフトオフ変化によるノイズに
も強い特徴をもつ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。（１）上記従来の渦電流探傷プローブでは、特にアブソ
リュート型においてはリフトオフによりリフトオフ信号
が発生し、きず信号がこれに埋もれてしまい、きずの検
出性能を悪くするというような問題点があった。（２）また、リフトオフに強いディファレンシャル型に
おいても、図５（ａ）に示すように探傷プローフに対し
て、試験体が料めになるリフトオフに対しては、二つの
コイルの試験体までの距離ｌ₁ 、ｌ₂ に差が生じ、リフ
トオフ信号が発生して、きずの検出性能が悪くなるとい
う問題点があった。本発明は、これらの問題を解決することができる渦電流
探傷プローブを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係る渦電流探傷プローブは、
（Ａ）４個の検出コイル１と、（Ｂ）励磁コイル２と、
（Ｃ）発振器３と、（Ｄ）ブリッジ回路４とからなり、
（Ｅ）前記４個の検出コイルは、菱形の各頂点を中心と
するように配置するとともに、検出コイルの対角にある
２個を逆相接続し、さらに、これら２組のコイルを差動
接続し、（Ｆ）前記励磁コイルは、２組の検出コイルの
コイル中心近傍の試験体中を斜め方向に流れる渦電流を
発生させるコイルを組合わせることにより構成し、
（Ｇ）前記発振器３は、励磁コイル２に交流電流を供給
し、（Ｈ）前記ブリッジ回路４は、差動接続されている
検出コイルから、きず信号だけを取り出すことを特徴と
する。

【０００６】すなわち、本発明は、上記問題点を解決す
るために、検出コイルとして４個のコイルを菱形の各頂
点を中心とするように配置して、対角にある２個を逆相
接続し、これら２組のコイルを差動接続し、励磁コイル
としては２組の検出コイルのコイル中心近傍の試験体中
を斜め方向に流れる渦電流を発生させるコイルを組合わ
せたことを特徴とする。

【０００７】「コイルを組合わせる」とは、「検出コイ
ル」と「励磁コイル」を組合わせることをいう。したが
って、次のように作用する。

【０００８】本発明の渦電流探傷プローブは上記のよう
に構成されているので、励磁コイルによって試験体に斜
め方向に渦電流が発生し、このときの渦電流の変化を磁
気的に結合している検出コイルによって検出する。

【０００９】４個の検出コイルは対角同士の２個が逆相
接続され、さらにそれらが差動接続されているので、見
かけ上は２個のコイルが差動接続されている形となる。
これら差動接続された２組のコイルの検出中心は、どち
らも対角同士２個のコイルを結んだ線の中点となること
から、２組のコイルは同じ検出中心をもつ。

【００１０】このため、リフトオフの変化に対しては、
リフトオフがコイルに対して平行に変化した場合は、２
組のコイル間で完全にキヤンヤルされ、リフトオフがコ
イルに対して斜めに変化した場合でも、２組のコイルの
コイル中心が同じことから、リフトオフ信号が大幅に低
減される。

【００１１】また、２組の検出コイルのコイル中心の近
傍の試験体中を渦電流が斜めに流れているため、きずに
より渦電流の乱れる割合も大きい。またその発生する位
置と４個の検出コイル間の距離が短くなるため、きずが
ある場合には、きずによる渦電流変化が作る交流磁場の
乱れを効率よく検出することができる。

【００１２】そのため、探傷プローブを走査したとき、
試験体のきず付近における交流磁場に乱れが生じるた
め、２組のコイルの鎖交磁束に差が生じて、きずの検出
が可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３、図５〜図６に示す。図１は、第１の実施の形態
に係る渦電流探傷プローブの構成を示す図。

【００１４】図２は、第１の実施の形態の係る渦電流探
傷プローブの回路構成を示す図。図３は、渦電流探傷プ
ローブの励磁コイルの方式を示す図。図５は、斜めのリ
フトオフに対する従来技術と本発明の比較を示す図。

【００１５】図６は、渦電流分布の従来技術と本発明の
比較を示す図である。図１の（Ａ）、（Ｂ）に示すよう
に、１は、４個の検出コイルであり、菱形の各頂点にそ
の中心がくるように配置されている。その対角の２個は
逆相接続されており、さらにこれら２組が差動接続され
ている。

【００１６】２は、励磁コイルであり、交流磁場を発生
し、試験体に斜め方向に渦電流を発生させるものであ
る。「斜め方向」とは、菱形の一方の対角線に対して角
度を有すると言う意味である。

【００１７】「斜め方向に渦電流を発生させる励磁コイ
ル」としては、図３に示すように、（１）励磁コイル方式１（平面型）（２）励磁コイル方式２（矩形型）（３）励磁コイル方式３（円形型）がある。

【００１８】各方式の特徴を示すと、（１）励磁コイル方式１（平面型）は、高さが小さいが
幅が大きい。（２）励磁コイル方式２（矩形型）は、高さが大きいが
幅が小さい。

【００１９】（３）励磁コイル方式３（円形型）は、高
さが大きいが幅が小さい。しかし、各方式の性能は、同等である。そのため、測定
対象により方式を選定する。

【００２０】３は、発信器で、励磁コイルに交流電流を
与える。４は、ブリッジ回路であり、差動接続されてい
る検出コイルから、きず信号だけを取り出す。

【００２１】１０は、試験体、１１は、試験体に生じた
きず、１２は、試験体中に発生した渦電流である。

【００２２】図１の（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、励磁
コイル２により試験体中に「斜め方向に発生した渦電
流」は、（ａ）きずがないときは、乱れはなく、検出コ
イルに生じる渦電流からの鎖交磁束に差はなく出力は０
となる。（ｂ）しかし、きずがある場合は、渦電流に乱
れが生じ、このときの渦電流の乱れにより検出コイルの
鎖交磁束が各コイル間で異なるのできず信号として検出
される。

【００２３】図２に本発明装置の回路構成を示す。本発
明装置では検出コイルとして４個のコイルを用い、対角
にある２個を逆相接続し、これら２組のコイルを差動接
続する構成となっている。

【００２４】次にリフトオフのある場合を図５により説
明する。（１）従来装置による探傷の場合には、斜めリフトオフ
が発生すると、試験体と、検出コイルの位置関係が、図
５（ａ）に示すように検出コイルと試験体との距離がｌ
₁ 、ｌ₂ となり、それぞれ異なる。

【００２５】そのため大きなリフトオフ信号が発生す
る。（２）一方、本発明装置の場合には、図５（ｂ）に示す
ように、２組の検出コイルの検出中心からみた試験体ま
での距離ｌは常に等しく、（ａ）平行なリフトオフ変化
に対しては、リフトオフ信号が完全にキャンセルされ、
（ｂ）斜めのリフトオフに対しても、リフトオフ信号が
大幅に低減される。

【００２６】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。（１）本発明によれば、通常のリフトオフ信号の低減だ
けでなく、斜めのリフトオフ信号に対しても低減が図ら
れる。（２）さらに、図６（ａ）に示す従来の励磁コイルに比
較して、本発明による斜めの渦電流を発生させる励磁コ
イル（図６（ｂ））の場合は、きずにより乱れる渦電流
の割合も大きく、また、渦電流の乱れる位置と検出コイ
ル間の距離が短くなるため、きずがある場合にはきずに
よる渦電成変化が作る交流磁場の乱れの減衰が小さくな
る。（３）そのため、探傷プローブを走査したとき、試験体
のきず付近におけさらに渦電流が、きず信号が増大する
ため、きず信号がリフトオフ信号に埋もれることなく、
きずに対する検出性能が大幅に向上することができる。（４）また、管の探傷に対しても検出性能の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る渦電流探傷プ
ローブの構成を示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の係る渦電流探傷プ
ローブの回路構成を示す図。

【図３】第１の実施の形態の係る渦電流探傷プローブの
励磁コイルの方式を示す図。

【図４】従来の渦電流探傷プローブを示す図。

【図５】斜めのリフトオフに対する従来技術と本発明の
比較を示す図。

【図６】渦電流分布の従来技術と本発明の比較を示す
図。

【符号の説明】

１…検出コイル２…励磁コイル３…発振器４…ブリッジ回路５…プローブ１０…試験体１１…きず１２…渦電流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）４個の検出コイル（１）と、（Ｂ）
励磁コイル（２）と、（Ｃ）発振器（３）と、（Ｄ）ブ
リッジ回路（４）とからなり、（Ｅ）前記４個の検出コ
イル（１）は、菱形の各頂点を中心とするように配置す
るとともに、検出コイルの対角にある２個を逆相接続
し、さらに、これら２組のコイルを差動接続し、（Ｆ）
前記励磁コイル（２）は、２組の検出コイルのコイル中
心近傍の試験体中を斜め方向に流れる渦電流を発生させ
るコイルを組合わせることにより構成し、（Ｇ）前記発
振器（３）は、励磁コイル（２）に交流電流を供給し、
（Ｈ）前記ブリッジ回路（４）は、差動接続されている
検出コイルから、きず信号だけを取り出すことを特徴と
する渦電流探傷プローブ。