JPS5853754A - 渦流探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属材の探傷方法に係り、特に渦流を用いた
金属材の探傷方法に関する。

渦流探傷方法としては１例えば、励磁コイルにより交流
磁界を発生し、この交流磁界により金属材表面に渦電流
を発生させ、この渦電流の分布を検出コイルによシ感知
し、この感知された検出コイル信号を増幅し、信号処理
を行なって、金属材表面の傷を検出する方法、あるいは
検出コイルを一辺とするブリッジを構成し、金属材表面
の状況により検出コイルの実質的なインピーダンスが変
化してブリッジのバランスがくずれ、出力される検出信
号を用いて傷を検出する方法などがよく知られている。

このような原理に基づく渦流探傷装置は１種々、の適用
が考えら五ており、鉄鋼等の製造工程への適用も例外で
はない。鉄鋼等の製造工程においては、その製造過程に
おけるエネルギーの消費を少なくするいわゆる省エネル
ギー化が望まれている。

この消エネルギー化を実現するために、高温の金属材の
傷の有無を安定して検出できる探傷装置の実現が切望さ
れている。つまり、高温の金属材の探傷が安定に行なえ
るならば、そのような探傷装置を例えば連続鋳造設備で
製造されたスラブやビレットの探傷に用いて高温のスラ
ブやビレットの探傷を行ない、無傷のスラブやビレット
はそのまま次の圧延工程に送り、傷のあるスラブやビレ
ットは傷をスカーファ等で除去した後次の圧延工程に送
ることができるからである。このような考えは、直送圧
延と呼ばれているが、いずれにしても現在のところ、高
温の金属材の探傷を安定に行なうことのできるものがな
く、それ故にこのような直送圧延は実現されていない。

本発明の目的は、上述した如き現状の問題を解決するた
めになされたもので、金４材の探傷を安定に行なうこと
のできる金属材の探傷方法を提供することである。

次に本発明の基礎となることがらについて説明する。

渦流探傷装置にて金属材表面の傷の検出を行なう場合、
検出コイルにて検出された検出信号にはノイズ分が多く
含まれている。そもそも、渦流探傷における検出信号は
、傷、その他によシ分布している渦流の状態が変化し、
実質的なインピーダンスの変更がある場合に出力される
。したがって、傷によるもの以外で、実質的なインピー
ダンス変更を起こす要因がすべて検出信号の中のノイズ
と考えられる。このノイズの要因として、金属材の温度
変動、金属材の材質のばらつき、金属材の種類の違いが
考えられる。　　゛ さて、渦流探傷装置は、探傷を行なおうとする生する傷
を検出するものである。つまり、傷によるインピーダン
スの変動、いいかえれば傷検出信号は材料の深さ方向に
おいて比較的狭面に近い部分（０〜５１ｍ）の信号であ
ると言える。一方、上述したノイズは、材料の深さ方向
に対してはさ＃１どの影響はなく、材料の移動方向１幅
方向に対しての影響が大きい。つまシ、例えば温度にし
ても表面温度と表面から５１１１程度の温度との差は大
したも・のではない。したがって、傷検出信号として表
われるものが、材料の深い部分についての信号であれば
、傷の有無によるもの（Ｓ）よシも、その他の要因によ
るもの（ノイズ二Ｎ）がずっと大きいと言える。つまシ
、はとんどがノイズ（Ｓ＜Ｎ）の関係となる。逆に、傷
検出信号として表われるものが、材料の表面部分につい
ての信号であれば、傷の有無によるもの（８）とノイズ
（Ｎ）では、先のものに較べＳがずっと大きいけれども
ＳとＮとの区別はつかないことになる。そこで、傷検出
信号が材料の表面部分についての信号をに０とし、材料
の深い部分についての信号をに１としたとき１両者の差
は、ノイズ分を除いた純粋な傷検出信号（Ｓ）に近いも
のとなる。

つまシ、 Ｋｏ　＝８ｏ　＋Ｎａ　　　　　　　　・・・−−（１
）Ｋ、　＝８１　＋Ｎ＋　　　　　　　　・・・・・・
・・・（２）（Ｓｌ＜Ｎｔ　　） ＫＯ−ａＫ１＝８ｏ　＋Ｎｏ−α（Ｓ、　＋Ｎ、　）＝
８ｏ−α８１　＋Ｎａ　　ａＮ。

中８゜　　　　　　　　　・・・・・・・・・（３）た
だし、ＳＯｓ信号Ｋｏ中の真の傷信号Ｎｏ　；信号Ｋ。

中のノイズ信号 Ｓ、；信号に１中の真の傷信号 （８１＜ｓａ　） α；Ｎｏ＝αＮ１とするための調整 ゲイン（同一条件下で検出して いる場合α＝１となる。） の関係となる。

次に、材料の表面部分の傷検出信号と、障い部分の傷検
出信号とをどのようにして測定するのか　１という点に
ついて説明する。よく知られているように、渦流を用い
た機器において、励磁装置の励磁周波数ｆと、それによ
って発生する渦鑞流の浸透深さδとの間には、次のよう
な関係がある。

δ＝〆７−コ　　　・（４） ただし、π：円周率（中３．１４　） ｆ：励磁周波数 μ：材料の透磁率 σ：材料の導電率 ここで、ｆを小さくすればするほど、浸透深さδは大き
くなシ、それだけ検出された信号が材料の深い部分の信
号（つまシ、Ｓが小でＮが大）を示すことになる。逆に
、ｆを大きくすればするほど、δは小さくなり、表面に
近い部分の信号を示すことになる。そこで、前述した（
１）式のＫ。を得るための装置の励磁周波数ｆ。と、（
２）式のに１　を得るための装置の励磁周波数ｆ１との
関係を次式のように選ぶ。

ｆ、＞、ｆ、　　　　　　　・・・・旧・・（５）、　
　（ｅＸ−１（ＭＨ２Ｉ＞１０［Ｋｔｔｚ））このよう
にして得られた、Ｋｏとに１から、ＫＯ−に、を求めれ
ば、真の傷検出信号に近いものが得られる。

本発明は、基本的にはこのような原理に基づき、ノイズ
による影響を除いて、安定した探傷を行なう方法を提供
する。

以下、本発明を具体的実施例により更に詳細に第１図は
、本発明実施例におけ名全体構成図を示す。この図にお
いて、１００はセンサ一部を示し１周波数ｆ、にて励磁
された第１のセンサー４の傷検出信号ＫＯ１およびｆ、
よりもずっと低周波数ｆ、にて励磁された第２のセンサ
ー５の傷検出信号に１を出力する。２００は、信号処理
部を示し、Ｋｏ、　Ｋｔを入力し、ノイズ分を除去した
傷検出信号を出力する。３００は信号判定部を示し、信
号処理部２００で処理された傷検出信号を用いて、傷の
有無、傷の大きさ、深さなどの判定を行２００に入力さ
れているのは％　Ｋ、〜、に１を夫々検波する際の基準
となる位相を決定するために用いるためである。

次に、第２図を用いて、センサ一部１００と信号処理部
２００の詳細について説明する。この図において、第１
のセンサー４は、湯磁コイル４１ど、検出コイル４２と
、発振器４３と、増幅器４４で構成される。また、第２
のセンサー５は、励磁コイル５１と、検出コイル５２と
１発振器５３と、増幅器５４で構成される。図から明ら
かなように、センサー４と５とは、全く同じ構造となっ
ており１発振器から出力される励磁電流の周波数が異な
っている（４３はｆｏ　＊　ｓａはｆｔ　　）のみであ
る。信号処理部２００は、センサーで検出された２つの
傷検出信号Ｋｏとに１を入力し。

この２つの信号の夫々について同期検波を行なう。

２１１．２１２は傷検出信号に０の検波回路を示′　□
− し％２１１はリアクタンス分の検波回路であシ、２１２
は抵抗分の検波回路である。２２１，２２２は傷検出信
号に１の検波回路を示し、２２１はリアクタンス分の検
波回路であシ、２２２は抵抗分の検波回路である。この
検波は、第３図に示すように、基準となる励磁電流位相
に同期して行なわれる。Ｋｏが入力信号とすると、その
入力信号に対し基準信号の位相０°に対し、各周期毎に
Ａ４ｅｋｚ　、　Ａｓ　、Ａ４の如く、その各位相での
振幅値を検波したものが抵抗分の検波であり、ＲＯのよ
うな出力信号となる。位相０″に対し、それからπ／２
遅れた時点での値（Ｂｌ　−Ｂｚ　、　Ｂｓ　−Ｒ４の
時点でのに０の値）を検波したものがリアクタンス分の
検波であり、Ｘｏのような出力信号となる。

この検波を行なう検波回路の原理図は、第４図に示され
る。第４図で、２１２０は位相検出回路であり、ｆｏの
基準を入力して検波タイミングを出力する。２１２１は
検波タイミング時のみ閉路するアナログスイッチである
。２１２２は、入力されるアナログ信号をホールドする
ホールド回路である。

さて、夫々の検波回路２１１，２１２，２２１゜２２２
で検波された信号は、加算器２４．２５に出力される。

このとき、リアクタンス分Ｘ１は、周波数ｆ１について
の値であるから、これを周波数ｆ０についての値Ｘ□に
変換する。この変換′は、変換器２３で行なわれる。具
体的には、次の関係式に従う。

加算器２４は、ｆｏに関する傷信号のりアクタンス成分
Ｘ。と、（６）式で変換されたりアクタンス成分Ｘ、′
との差を演算する。抵抗分Ｒｏ　＝　Ｒｔは、周波数に
関係のないパラメータなので、こちらはそのまま加算器
２５に与えられ、加算器２５はそれらの差を演算する。

このようにして得られた信号Ｘｓ　−Ｒｔは、ノイズ成
分をは七んど含まない傷検出信号Ｓｏとなる。信号に、
　、　Ｋ、　、　Ｒ，、ｘ、。

Ｒ，、Ｘ、　、　ｘ；、　ｘｔ、およびＲ２の関係をベ
クトル表示したのが第５図である。Ｋｏ　＝　Ｋｔを夫
々検波して得られた値は、Ｒｅ　＝　Ｘｏ　、　Ｒｔ　
、　Ｘｓ　　であり、このうちＸ、を変換した値がＸ１
′である。

そして、夫々Ｒｅ　　＆＝Ｒ＊　、　Ｘｏ　　Ｘｓ’　
＝Ｘｔで得られたＲ、、Ｘ、がノイズを含まない信号Ｓ
０に対応する。

第２図の実施例では、２つの傷検出信号を出力する２つ
のセンサを用いた例を示したが、本発明ではセンサは２
つ用意する必要はない。つまシ、高周波と低周波の傷検
出信号を得るために、例えば第６図の如き構成を採用で
きる。第６図では、センサ一部１００のみを示している
。この図において、４１．４２．４３は、第２図の場合
と同様の機器である。そして、４０は励磁用電流を出力
する発振器であるが、この発振器は第７図に示す如き２
つの周波数ｆ。ｖｆｌ　を含む信号となっている。４５
．４６は周波数ｆ０の信号成分のみを通過させるバンド
パスフィルターである。また、４７．４８は周波数ｆ８
の信号成分のみを通過させるバンドパスフィルターであ
る。さて、発振器４０が第７図の如き信号を出力すると
、増幅器４４の出力としては：　Ｋｏ　＋Ｋｔの信号が
得られる。そして、この信号は、フィルタ４６．４７に
与えられるので、夫々のフィルタの出力として傷検出信
号Ｋｏ　、Ｋｔが得られる。また、フィルタ４５．４８
の出力として％ｆＯｅｆｌの周波数の信号が得られる。

このようにセンサーを構成するとセンサーの数を減らす
ことができる。

なお、測定対象の金属材の板厚、材質などによって、最
適な励磁周波数ｆ、、ｆ工は異なってくる。したがって
、発振器は、可変周波数のものを用いて、板厚、料質等
を考慮して調整できるものとする方が良いのは当然であ
る。

以上説明したように、本発明によれば、傷検出信号に含
まれるノイズ成分を除去して真の傷検出信号に近いシの
を得て、これを用いて探傷を行なうことができるので、
安定した探傷を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の一実施例を示す図である。第
３図は検波手法を説明する九めの図であシ、第４図は検
波原理図である。第５図は各信号のベクトル表示図であ
る。第６図は本発明の他゛の実施例を示す図であり、第
７図は第６図の実施例における励磁罵流波彰を示す図で
ある。 １６００・・・、センサ７部、２００・・・信号処理部
、４゜５・・・センサー％２１１，２１２，２２１，２
２２・・・検波回路、２３・・・変換回路、２４．２５
・・・加算量１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、渦流探傷方法において、所定の周波数で励磁された
   第１の傷検出信号と、咳所定の周波数に比し低周波の周
   波数で励磁された第２の傷検出信号との差信号を用いて
   渦流探傷を行なうことを特徴とする渦流探傷方法◎