JPH1164294A - 渦流探傷センサとそれを用いた探傷方法 - Google Patents
渦流探傷センサとそれを用いた探傷方法Info
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- JPH1164294A JPH1164294A JP9229499A JP22949997A JPH1164294A JP H1164294 A JPH1164294 A JP H1164294A JP 9229499 A JP9229499 A JP 9229499A JP 22949997 A JP22949997 A JP 22949997A JP H1164294 A JPH1164294 A JP H1164294A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 傷の方向、長さおよび深さを検知することの
できる渦流探傷センサを提供する。 【解決手段】 センサ基板１０の絶縁膜１８上に渦巻状
の薄膜コイル１を形成し、薄膜コイル１を保護膜１９で
被覆してなる渦流探傷センサであって、長方形または楕
円形に形成された２個の薄膜コイル１ａ，１ｂを長手方
向が互に略直交するように積層してなる。
できる渦流探傷センサを提供する。 【解決手段】 センサ基板１０の絶縁膜１８上に渦巻状
の薄膜コイル１を形成し、薄膜コイル１を保護膜１９で
被覆してなる渦流探傷センサであって、長方形または楕
円形に形成された２個の薄膜コイル１ａ，１ｂを長手方
向が互に略直交するように積層してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力機器や航空
機器の部品材料の欠陥やクラックを非破壊で検出する渦
流探傷センサに関する。
機器の部品材料の欠陥やクラックを非破壊で検出する渦
流探傷センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】渦流探傷センサは、コイルに電流を流し
て、部品材料に近づけ、部品材料の表面に誘導渦電流を
形成し、渦電流により発生する磁界の変化から部品材料
の欠陥やクラックの有無を探傷するものである。現在市
販されている渦流探傷センサは、手巻のワークコイルを
使ったプローブタイプのものがあるが、微細な欠陥を検
知するためのセンサ形状の微細化や、特性の揃ったコイ
ルの量産が難しいなどの問題がある。本願の出願人は上
記問題を解決するため実用新案登録出願（実願平５−７
５６７（出願日 平成５年２月２６日））を行った。
て、部品材料に近づけ、部品材料の表面に誘導渦電流を
形成し、渦電流により発生する磁界の変化から部品材料
の欠陥やクラックの有無を探傷するものである。現在市
販されている渦流探傷センサは、手巻のワークコイルを
使ったプローブタイプのものがあるが、微細な欠陥を検
知するためのセンサ形状の微細化や、特性の揃ったコイ
ルの量産が難しいなどの問題がある。本願の出願人は上
記問題を解決するため実用新案登録出願（実願平５−７
５６７（出願日 平成５年２月２６日））を行った。
【０００３】図４ないし図６は、上記出願に開示された
渦電流センサの図面である。図４は上記考案の概略斜視
図を示したもので、センサ基板１０の表面には、多数千
鳥状に配列された薄膜コイル１１からなる探傷検出部１
２が設けられると共に図示していない検出回路と接続す
るための接続コード１３が接続される。
渦電流センサの図面である。図４は上記考案の概略斜視
図を示したもので、センサ基板１０の表面には、多数千
鳥状に配列された薄膜コイル１１からなる探傷検出部１
２が設けられると共に図示していない検出回路と接続す
るための接続コード１３が接続される。
【０００４】図５に示すように薄膜コイル１１は、部品
材料表面に渦電流を発生させるための誘導電流発生コイ
ル１４と信号検出コイル１５からなり、誘導電流発生コ
イル１４は渦巻状に形成され、信号検出コイル１５は、
その誘導電流発生コイル１４の外周に位置するようにリ
ング状に形成され、それぞれのコイル１４，１５の端部
には引出電極１６，１７が一体に接続される。
材料表面に渦電流を発生させるための誘導電流発生コイ
ル１４と信号検出コイル１５からなり、誘導電流発生コ
イル１４は渦巻状に形成され、信号検出コイル１５は、
その誘導電流発生コイル１４の外周に位置するようにリ
ング状に形成され、それぞれのコイル１４，１５の端部
には引出電極１６，１７が一体に接続される。
【０００５】この薄膜コイル１１の形成は、図６に示す
ように、先ずセンサ基板１０上に、例えばＳｉＯ2 の絶
縁膜１８を形成し、その絶縁膜１８上に、誘導電流発生
コイル１４と信号検出コイル１５からなる薄膜コイル１
１と引出電極１６，１７をリソグラフなどで形成する。
この場合、誘導電流発生コイル１４の内側の引出電極１
６ａは、誘導電流発生コイル１４を横断するため両者が
接触しないように絶縁層１８ａを介在させる。
ように、先ずセンサ基板１０上に、例えばＳｉＯ2 の絶
縁膜１８を形成し、その絶縁膜１８上に、誘導電流発生
コイル１４と信号検出コイル１５からなる薄膜コイル１
１と引出電極１６，１７をリソグラフなどで形成する。
この場合、誘導電流発生コイル１４の内側の引出電極１
６ａは、誘導電流発生コイル１４を横断するため両者が
接触しないように絶縁層１８ａを介在させる。
【０００６】薄膜コイル１１と引出電極１６，１７を形
成した後、ＳｉＯ2 などの絶縁材からなる保護膜１９で
被覆する。また引出電極１６，１７には、リード線２０
をそれぞれ接続し、そのリード線２０を図４に示した接
続コード１３に接続する。この場合リード線２０は、図
では示していないがセンサ基板１０内を通すように設け
る。
成した後、ＳｉＯ2 などの絶縁材からなる保護膜１９で
被覆する。また引出電極１６，１７には、リード線２０
をそれぞれ接続し、そのリード線２０を図４に示した接
続コード１３に接続する。この場合リード線２０は、図
では示していないがセンサ基板１０内を通すように設け
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した渦電流セ
ンサは探傷検出部の形状が円形であるため、傷の有無の
検出には有効であるものの、傷の方向（平面視でどの方
向を向いているのか）や深さの認識は難しかった。
ンサは探傷検出部の形状が円形であるため、傷の有無の
検出には有効であるものの、傷の方向（平面視でどの方
向を向いているのか）や深さの認識は難しかった。
【０００８】本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案
出されたもので、傷の有無のみならず、傷の方向や深さ
の形状認識が可能な渦流探傷センサと、それを用いた探
傷方法を提供することを目的とする。
出されたもので、傷の有無のみならず、傷の方向や深さ
の形状認識が可能な渦流探傷センサと、それを用いた探
傷方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１発明の渦流探傷センサは、センサ基板の絶
縁膜上に渦巻状の薄膜コイルを形成し、該薄膜コイルを
保護膜で被覆してなる渦流探傷センサであって、長方形
または楕円形に形成された２個の薄膜コイルを長手方向
が互に略直交するように積層してなるものである。
め、本願第１発明の渦流探傷センサは、センサ基板の絶
縁膜上に渦巻状の薄膜コイルを形成し、該薄膜コイルを
保護膜で被覆してなる渦流探傷センサであって、長方形
または楕円形に形成された２個の薄膜コイルを長手方向
が互に略直交するように積層してなるものである。
【００１０】上記渦流探傷センサは、略５ｍｍ角程度の
大きさであることが好ましい。
大きさであることが好ましい。
【００１１】複数個の上記渦流探傷センサを直線状また
は千鳥状に並べて探傷プローブを形成するようにしても
よい。
は千鳥状に並べて探傷プローブを形成するようにしても
よい。
【００１２】また、本願第２発明の上記渦流探傷センサ
を用いた探傷方法は、上記渦流探傷センサを渦流探傷器
に接続し、各薄膜コイルに周波数の異なる交流電圧を重
畳して印加し、それぞれの周波数についてインピーダン
スの変化または起電力の変化を検出して探傷を行うもの
である。
を用いた探傷方法は、上記渦流探傷センサを渦流探傷器
に接続し、各薄膜コイルに周波数の異なる交流電圧を重
畳して印加し、それぞれの周波数についてインピーダン
スの変化または起電力の変化を検出して探傷を行うもの
である。
【００１３】次に本発明の作用を説明する。渦巻状の薄
膜コイルが長方形または楕円形に形成されているので、
被検査体の表面に発生する渦電流も長方形または楕円形
になる。その場合その渦電流の長手方向に平行な傷は渦
電流に影響を与えず、したがって、ほとんど検出されな
いのに対し、長手方向に直角な傷は渦電流に大きな影響
を与えるのではっきり検出される。本発明では薄膜コイ
ルは長手方向が互に直交するように積層して形成されて
いるので、いずれの方向の傷についてもどちらかの薄膜
コイルで検出することができるし、それによって傷の方
向もわかる。
膜コイルが長方形または楕円形に形成されているので、
被検査体の表面に発生する渦電流も長方形または楕円形
になる。その場合その渦電流の長手方向に平行な傷は渦
電流に影響を与えず、したがって、ほとんど検出されな
いのに対し、長手方向に直角な傷は渦電流に大きな影響
を与えるのではっきり検出される。本発明では薄膜コイ
ルは長手方向が互に直交するように積層して形成されて
いるので、いずれの方向の傷についてもどちらかの薄膜
コイルで検出することができるし、それによって傷の方
向もわかる。
【００１４】また、薄膜コイルに印加される交流電圧の
表皮効果は周波数に依存することがわかっている。すな
わち、低い周波数の交流電流は、被検査体に深い渦電流
を惹起するし、高い周波数の交流電流は、被検査体に浅
い渦電流を惹起する。したがって、薄膜コイルに異なる
周波数の交流電圧を印加し、それぞれの周波数について
インピーダンスの変化または起電力の変化を検出すれば
傷の深さを検知することができる。
表皮効果は周波数に依存することがわかっている。すな
わち、低い周波数の交流電流は、被検査体に深い渦電流
を惹起するし、高い周波数の交流電流は、被検査体に浅
い渦電流を惹起する。したがって、薄膜コイルに異なる
周波数の交流電圧を印加し、それぞれの周波数について
インピーダンスの変化または起電力の変化を検出すれば
傷の深さを検知することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下本発明の１実施形態について
図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の渦流探傷セ
ンサの図面であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、これらの
図において、図３ないし図５で説明したものと同様の部
分については、同じ符号を付しており重複した説明を省
略する。図１において、１は長方形に形成した薄膜コイ
ルであり、薄膜コイル１ａの上に薄膜コイル１ｂを、長
手方向が互に略直交するように積層してなるものであ
る。薄膜コイル１の形成は、センサ基板１０上に、例え
ばＳｉＯ2の絶縁膜１８を形成し、その絶縁膜１８上
に、薄膜コイル１をリソグラフなどにより、高アスペク
ト比の加工技術を適用して作成する。薄膜コイル１は例
えば幅５０μｍ、厚さ１μｍ程度の素線を有し、直流抵
抗が約５Ω、リアクタンスが約５０Ω程度になるように
する。薄膜コイル１は略５ｍｍ角程度の大きさとするの
が好ましい。
図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の渦流探傷セ
ンサの図面であり、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。なお、これらの
図において、図３ないし図５で説明したものと同様の部
分については、同じ符号を付しており重複した説明を省
略する。図１において、１は長方形に形成した薄膜コイ
ルであり、薄膜コイル１ａの上に薄膜コイル１ｂを、長
手方向が互に略直交するように積層してなるものであ
る。薄膜コイル１の形成は、センサ基板１０上に、例え
ばＳｉＯ2の絶縁膜１８を形成し、その絶縁膜１８上
に、薄膜コイル１をリソグラフなどにより、高アスペク
ト比の加工技術を適用して作成する。薄膜コイル１は例
えば幅５０μｍ、厚さ１μｍ程度の素線を有し、直流抵
抗が約５Ω、リアクタンスが約５０Ω程度になるように
する。薄膜コイル１は略５ｍｍ角程度の大きさとするの
が好ましい。
【００１６】薄膜コイル１には引出線２が接続されてお
り、渦流探傷器３に接続する。渦流探傷器３内には発振
器３ａを有しており、薄膜コイル１ａには２つの異る周
波数ＦA1およびＦA2の交流電流を重畳して流し、薄膜コ
イル１ｂには２つの異る周波数ＦB1およびＦB2の交流電
流を重畳して流す。渦流探傷器３は各周波数の交流電流
について、インピーダンスの変化を検知するものであ
り、種々の原理のものがあるが、例えば図２に示す回路
を有するものがある。
り、渦流探傷器３に接続する。渦流探傷器３内には発振
器３ａを有しており、薄膜コイル１ａには２つの異る周
波数ＦA1およびＦA2の交流電流を重畳して流し、薄膜コ
イル１ｂには２つの異る周波数ＦB1およびＦB2の交流電
流を重畳して流す。渦流探傷器３は各周波数の交流電流
について、インピーダンスの変化を検知するものであ
り、種々の原理のものがあるが、例えば図２に示す回路
を有するものがある。
【００１７】一般に傷によって生じる信号は急激に変化
するが、傷以外の因子によって生じる信号の多くは穏や
かに変化する場合が多い。したがって、自動平衡器の応
答速度を調整することにより、急激な変化に対しては追
従せず、穏やかな変化に対してだけ応答する速度を選ぶ
ことにより不要な因子を取り除き欠陥検出をしやすくす
ることができる。
するが、傷以外の因子によって生じる信号の多くは穏や
かに変化する場合が多い。したがって、自動平衡器の応
答速度を調整することにより、急激な変化に対しては追
従せず、穏やかな変化に対してだけ応答する速度を選ぶ
ことにより不要な因子を取り除き欠陥検出をしやすくす
ることができる。
【００１８】図２は最も基本的な回路である。自動平衡
器は増幅器の信号を検出回路により検出し、検出回路か
らの信号により、サーボモータＭｘ、Ｍｙを動かして、
穏やかな変化に対するブリッジの不平衡分を自動的に除
くようにしている。
器は増幅器の信号を検出回路により検出し、検出回路か
らの信号により、サーボモータＭｘ、Ｍｙを動かして、
穏やかな変化に対するブリッジの不平衡分を自動的に除
くようにしている。
【００１９】次に本実施形態の作用を説明する。図３は
薄膜コイル１によって部品材料の表面に発生する渦電流
を示している。４は渦電流、ＸおよびＹは傷を示してい
る。渦電流４は薄膜コイル１の形状と同様な形状となる
ものであり、薄膜コイル１が長方形または楕円形をして
いるので渦電流４も長方形または楕円形の異方性のある
形状をしている。したがって、傷が図３のＸに示すよう
に、長手方向に対して直角方向を向いているときには渦
電流４に大きな影響があるので渦流探傷器３にインピー
ダンスの変化として現れて傷の長さが検知でき、傷がＹ
に示すように長手方向に平行な場合には、渦電流４にほ
とんど影響がなく、したがって、渦流探傷器３にインピ
ーダンスの変化が現れないので傷の存在も検知できな
い。本発明では薄膜コイル１ａ、１ｂは長手方向が互に
直交するように積層して形成されているので傷Ｘは薄膜
コイル１ａに接続した渦流探傷器３により長さが検出さ
れるのに対し、傷Ｙは薄膜コイル１ｂに接続した渦流探
傷器３により長さが検出されるので、いずれの方向の傷
についてもどちらかで検出できる。また、斜め方向の傷
は両方の薄膜コイル１ａ、１ｂのインピーダンスの変化
として現われるので斜めであることがわかる。
薄膜コイル１によって部品材料の表面に発生する渦電流
を示している。４は渦電流、ＸおよびＹは傷を示してい
る。渦電流４は薄膜コイル１の形状と同様な形状となる
ものであり、薄膜コイル１が長方形または楕円形をして
いるので渦電流４も長方形または楕円形の異方性のある
形状をしている。したがって、傷が図３のＸに示すよう
に、長手方向に対して直角方向を向いているときには渦
電流４に大きな影響があるので渦流探傷器３にインピー
ダンスの変化として現れて傷の長さが検知でき、傷がＹ
に示すように長手方向に平行な場合には、渦電流４にほ
とんど影響がなく、したがって、渦流探傷器３にインピ
ーダンスの変化が現れないので傷の存在も検知できな
い。本発明では薄膜コイル１ａ、１ｂは長手方向が互に
直交するように積層して形成されているので傷Ｘは薄膜
コイル１ａに接続した渦流探傷器３により長さが検出さ
れるのに対し、傷Ｙは薄膜コイル１ｂに接続した渦流探
傷器３により長さが検出されるので、いずれの方向の傷
についてもどちらかで検出できる。また、斜め方向の傷
は両方の薄膜コイル１ａ、１ｂのインピーダンスの変化
として現われるので斜めであることがわかる。
【００２０】薄膜コイル１ａ、１ｂに印加される交流電
流は低い周波数（ＦA1またはＦB1）と高い周波数（ＦA2
またはＦB2）が重畳して印加されている。一般に低い周
波数の交流電流は、被検査体に深い渦電流４を惹起する
し、高い周波数の交流電流は被検査体に浅い渦電流４を
惹起するので、それぞれの周波数についてインピーダン
スの変化を検出すれば傷Ｘ、Ｙの深さを検知することが
できる。
流は低い周波数（ＦA1またはＦB1）と高い周波数（ＦA2
またはＦB2）が重畳して印加されている。一般に低い周
波数の交流電流は、被検査体に深い渦電流４を惹起する
し、高い周波数の交流電流は被検査体に浅い渦電流４を
惹起するので、それぞれの周波数についてインピーダン
スの変化を検出すれば傷Ｘ、Ｙの深さを検知することが
できる。
【００２１】本発明は以上説明した実施形態に限定する
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。例えば、薄膜コイル１は、励磁コイル
と検出コイルが一体のものとして説明したが、図５に示
すように別体のものとしてもよい。この場合には検出コ
イルの起電力の変化を検知すればよい。また、渦流探傷
センサはプローブに１個設けてもよいが、図４に示すよ
うに千鳥状に多数配置するようにしてもよい。このよう
なプローブを使用すれば長い傷を一度で検知することが
できる。さらに千鳥状でなく一直線に配置してもよい。
ものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変
更が可能である。例えば、薄膜コイル１は、励磁コイル
と検出コイルが一体のものとして説明したが、図５に示
すように別体のものとしてもよい。この場合には検出コ
イルの起電力の変化を検知すればよい。また、渦流探傷
センサはプローブに１個設けてもよいが、図４に示すよ
うに千鳥状に多数配置するようにしてもよい。このよう
なプローブを使用すれば長い傷を一度で検知することが
できる。さらに千鳥状でなく一直線に配置してもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の渦流探傷セ
ンサは異方性のある薄膜コイルを長手方向が互いに直交
するように積層配置されているので、傷の方向と長さを
検知することができるし、本発明の探傷方法は上記薄膜
コイルに異なる周波数の交流電流を印加して、それぞれ
の周波数についてインピーダンスの変化を検知するよう
にしたので傷の方向だけでなく傷の深さも検知すること
ができるなどの優れた効果を有する。
ンサは異方性のある薄膜コイルを長手方向が互いに直交
するように積層配置されているので、傷の方向と長さを
検知することができるし、本発明の探傷方法は上記薄膜
コイルに異なる周波数の交流電流を印加して、それぞれ
の周波数についてインピーダンスの変化を検知するよう
にしたので傷の方向だけでなく傷の深さも検知すること
ができるなどの優れた効果を有する。
【図１】本発明の渦流探傷センサの説明図であり、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。
【図２】渦流探傷器の回路図である。
【図３】渦電流の説明図である。
【図４】従来の渦電流センサの斜視図である。
【図５】従来の渦電流センサの平面図である。
【図６】従来の渦電流センサの断面図である。
１ 薄膜コイル ３ 渦流探傷器 １０ センサ基板 １８ 絶縁膜 １９ 保護膜
Claims (4)
- 【請求項１】 センサ基板の絶縁膜上に渦巻状の薄膜コ
イルを形成し、該薄膜コイルを保護膜で被覆してなる渦
流探傷センサであって、長方形または楕円形に形成され
た２個の薄膜コイルを長手方向が互に略直交するように
積層してなることを特徴とする渦流探傷センサ。 - 【請求項２】 上記渦流探傷センサは、略５ｍｍ角の大
きさである請求項１記載の渦流探傷センサ。 - 【請求項３】 複数個の上記渦流探傷センサを直線状ま
たは千鳥状に整列させて配置してなる請求項１または請
求項２記載の渦流探傷センサ。 - 【請求項４】 上記渦流探傷センサを渦流探傷器に接続
し、各薄膜コイルに周波数の異る交流電圧を重畳して印
加し、それぞれの周波数についてインピーダンスの変化
または起電力の変化を検出して探傷を行うことを特徴と
する渦流探傷センサを用いた探傷方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22949997A JP3769889B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 渦流探傷センサとそれを用いた探傷方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22949997A JP3769889B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 渦流探傷センサとそれを用いた探傷方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164294A true JPH1164294A (ja) | 1999-03-05 |
| JP3769889B2 JP3769889B2 (ja) | 2006-04-26 |
Family
ID=16893138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22949997A Expired - Fee Related JP3769889B2 (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | 渦流探傷センサとそれを用いた探傷方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3769889B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006118902A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Hitachi Ltd | 渦電流探傷法による欠陥高さ評価法 |
| JP2009545732A (ja) * | 2006-08-03 | 2009-12-24 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | 導電部に対する渦電流試験を行うための放出／受信機能を別々に備えた装置 |
| JP2013092571A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 定着装置、画像形成装置及び損傷検出方法 |
| JP2013185951A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Jfe Steel Corp | 電磁気探傷用プローブ |
| KR101374937B1 (ko) * | 2010-04-27 | 2014-03-14 | 도요타 지도샤（주） | 와류 계측용 센서 |
| CN103842811A (zh) * | 2011-09-29 | 2014-06-04 | Abb技术有限公司 | 用于在金属制造过程中金属材料的裂纹检测的装置 |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP22949997A patent/JP3769889B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
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