JPS59180357A - 電磁式超音波探傷装置 - Google Patents
電磁式超音波探傷装置Info
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- JPS59180357A JPS59180357A JP58052614A JP5261483A JPS59180357A JP S59180357 A JPS59180357 A JP S59180357A JP 58052614 A JP58052614 A JP 58052614A JP 5261483 A JP5261483 A JP 5261483A JP S59180357 A JPS59180357 A JP S59180357A
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- JP
- Japan
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- signal
- electromagnetic ultrasonic
- ultrasonic flaw
- subject
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/24—Probes
- G01N29/2412—Probes using the magnetostrictive properties of the material to be examined, e.g. electromagnetic acoustic transducers [EMAT]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
- G01N29/4454—Signal recognition, e.g. specific values or portions, signal events, signatures
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は電磁式超音波探傷手段に係シ、特に被検体の欠
陥を感就良く安定に検出することＣできる電磁式超音波
探傷装置に関する。
陥を感就良く安定に検出することＣできる電磁式超音波
探傷装置に関する。
従来の透過型差動方式による電磁式超音波探傷装置につ
いて、特開昭５２−８６３８８における方法を第１図に
より説明する。送信側検出部は、磁芯１ａ、励磁コイル
２ａ１送信コイル３ａからなシ、励磁コイル２ａは直流
電源４ａによシ励磁される。そして、パルス電流発生回
路５よシ送信コイル３ａにパルス電流を与えると、被検
体６の表面に渦電流が発生する。この渦電流と磁芯１ａ
による直流磁界により、被検体６の表面にはローレンツ
力が働らき弾性波（超音波）７ａ、７ｂが発生する。こ
の弾性波（ここでは横波）は、被検体６中を伝播して底
面に到達し、ここでこの弾性波と磁芯１ｂ及び励磁コイ
ル２ｂによって生成された直流磁界によって誘起された
誘導電流が流れ、受信コイル３ｂ、３ｃによって受信さ
れる。受信コイル３ｂ、３６によって検出された信号は
同調増幅回路８ａ、８ｂによって増幅されたのちビデオ
検波回路Ｊａ、９ｂによって検波信号に変換されて、差
動回路１０に入力される。この時、被検材６の内部に欠
陥１１があり、弾性波７ｂの径路中に位置するとき、弾
性波７ｂは減衰して７Ｃとなる。
いて、特開昭５２−８６３８８における方法を第１図に
より説明する。送信側検出部は、磁芯１ａ、励磁コイル
２ａ１送信コイル３ａからなシ、励磁コイル２ａは直流
電源４ａによシ励磁される。そして、パルス電流発生回
路５よシ送信コイル３ａにパルス電流を与えると、被検
体６の表面に渦電流が発生する。この渦電流と磁芯１ａ
による直流磁界により、被検体６の表面にはローレンツ
力が働らき弾性波（超音波）７ａ、７ｂが発生する。こ
の弾性波（ここでは横波）は、被検体６中を伝播して底
面に到達し、ここでこの弾性波と磁芯１ｂ及び励磁コイ
ル２ｂによって生成された直流磁界によって誘起された
誘導電流が流れ、受信コイル３ｂ、３ｃによって受信さ
れる。受信コイル３ｂ、３６によって検出された信号は
同調増幅回路８ａ、８ｂによって増幅されたのちビデオ
検波回路Ｊａ、９ｂによって検波信号に変換されて、差
動回路１０に入力される。この時、被検材６の内部に欠
陥１１があり、弾性波７ｂの径路中に位置するとき、弾
性波７ｂは減衰して７Ｃとなる。
第２図は、ビデオ検波回路９ａ、９ｂの出力波ｅｍ１ｅ
ｂと差動回路１０の出力波ｅ６を、弾性波７ｂの通路が
良好（欠陥なし）な場合及び欠陥ありの場合について示
したものである。すなわち良好な場合には出力ｅ、、ｅ
ｂはほぼ同じ波形となり出力ｅ、はほぼＯになるが、欠
陥があると出力ｅｂが減衰して出力ｅ０が現れ、これに
より欠陥の検出ができる。この場合、第１図の欠陥１１
の大きさく渦の直径、長さ等）が犬なるほど出力ｅ６の
太きさも大きくなるという関係があるので、欠陥の有無
とともにその大きさも判定できる。
ｂと差動回路１０の出力波ｅ６を、弾性波７ｂの通路が
良好（欠陥なし）な場合及び欠陥ありの場合について示
したものである。すなわち良好な場合には出力ｅ、、ｅ
ｂはほぼ同じ波形となり出力ｅ、はほぼＯになるが、欠
陥があると出力ｅｂが減衰して出力ｅ０が現れ、これに
より欠陥の検出ができる。この場合、第１図の欠陥１１
の大きさく渦の直径、長さ等）が犬なるほど出力ｅ６の
太きさも大きくなるという関係があるので、欠陥の有無
とともにその大きさも判定できる。
ところで、従来装置では、ピデイオ検波回路９ａ、９ｂ
に於る検波方式として、受信コイル３ｂ１３Ｃで検出さ
れた超音波信号ｅｄ、ｅｇ（約ＩＭＨｚで弾性波の周波
数と同じ）を同期検波するものであった。しかし、この
検波方法では受信コイル３ｂ、３ｃからの超音波信号ｅ
ｄ。
に於る検波方式として、受信コイル３ｂ１３Ｃで検出さ
れた超音波信号ｅｄ、ｅｇ（約ＩＭＨｚで弾性波の周波
数と同じ）を同期検波するものであった。しかし、この
検波方法では受信コイル３ｂ、３ｃからの超音波信号ｅ
ｄ。
ｅ、の振幅、位相のいずれか一方でも変化すると、検波
出力ｅ、、ｅｂともに変化し、信号ｅｄ。
出力ｅ、、ｅｂともに変化し、信号ｅｄ。
ｅ′１の振幅、位相は直流磁界の強度、送受信コイルと
被検体間のギャップ、印加されるパルス電流の大きさ、
被検体の温度、その表面の凹凸等により変化する。この
ため欠陥がない時に検波出力ｅ・、ｅｂを調整してバラ
ンスさせ、出力ｅ、が零となるようにしておき、この零
レベルを基準にして出力ｅ６のレベル変化から欠陥の有
無及び大きさを検出しようとした時に、上述のような変
化要因で超音波信号ｅａ 、ｅ、の振幅、位相が変つ゛
てしまうと、上記のバランスをとることも困難となり、
又不安定で正確な測定ができない。そしてとの頑向は被
検体の厚さ、温度が高い場合の位相変化としてしばしば
現われる。例えば、弾性波７ａ、７ｂ通路部分の温度不
平衡による位相の影響を数値的に検討してみると次のよ
うになる。今、試料厚みＤ＝１８０調、試料温度Ｔ＝ｓ
ＯＯＣ。
被検体間のギャップ、印加されるパルス電流の大きさ、
被検体の温度、その表面の凹凸等により変化する。この
ため欠陥がない時に検波出力ｅ・、ｅｂを調整してバラ
ンスさせ、出力ｅ、が零となるようにしておき、この零
レベルを基準にして出力ｅ６のレベル変化から欠陥の有
無及び大きさを検出しようとした時に、上述のような変
化要因で超音波信号ｅａ 、ｅ、の振幅、位相が変つ゛
てしまうと、上記のバランスをとることも困難となり、
又不安定で正確な測定ができない。そしてとの頑向は被
検体の厚さ、温度が高い場合の位相変化としてしばしば
現われる。例えば、弾性波７ａ、７ｂ通路部分の温度不
平衡による位相の影響を数値的に検討してみると次のよ
うになる。今、試料厚みＤ＝１８０調、試料温度Ｔ＝ｓ
ＯＯＣ。
Ｔ＝５００１：’の時の音速ｖ５００ ＝２，９３８
ｍ／Ｓ。
ｍ／Ｓ。
温度による鋼材の音速変化率Ｋｔ”０．０２％／Ｃ。
弾性波の周波数ｆ ＝ Ｉ ＭＨＺとすると、第１透過
波（第１図の弾性波７Ｃの最初に現れたもの）の５００
０における伝播時間ｔ５ｏｏ ＝６１．２７μＳ。
波（第１図の弾性波７Ｃの最初に現れたもの）の５００
０における伝播時間ｔ５ｏｏ ＝６１．２７μＳ。
５０１Ｃにおける伝播時間ｔ ５ｏ、 ＝ ６１．２
８２μｓとなる。すなわち、ＩＣの温度差による伝播時
間差Δｔは、Δｔ＝０．０１２μｓとなり、これをｆ−
ＩＭＨ２のときの位相差Δθに直すと、Δθ＝４．３２
° となる。したがって、これを差動力式の零点の据幅
変化ξとして計算すると、ξ二ｓｉｎΔθ＝０．０７５
となり、約７．５％の変化を生ずることになる。しかも
、このようなＩＣ前後の温度差は、実際に高温状態では
十分あり得ることである。
８２μｓとなる。すなわち、ＩＣの温度差による伝播時
間差Δｔは、Δｔ＝０．０１２μｓとなり、これをｆ−
ＩＭＨ２のときの位相差Δθに直すと、Δθ＝４．３２
° となる。したがって、これを差動力式の零点の据幅
変化ξとして計算すると、ξ二ｓｉｎΔθ＝０．０７５
となり、約７．５％の変化を生ずることになる。しかも
、このようなＩＣ前後の温度差は、実際に高温状態では
十分あり得ることである。
本発明の目的は、このような従来法の欠点であるバラン
スの調整の困難さ及びバランス後の不安定さを無くシ、
バランスが取シやすく、シかもノくランス後の動作が安
定な電磁式超音波探傷装置を提供するにある。
スの調整の困難さ及びバランス後の不安定さを無くシ、
バランスが取シやすく、シかもノくランス後の動作が安
定な電磁式超音波探傷装置を提供するにある。
本発明は、弾性波によって生じた超音波信号を従来のよ
うにビデオ検波回路 に、超音波信号のピーク値を検出することによって位相
変動の影響を受けないようにしたことを特徴とするもの
である。
うにビデオ検波回路 に、超音波信号のピーク値を検出することによって位相
変動の影響を受けないようにしたことを特徴とするもの
である。
以下、本発明を第３図の実施例及び第４図（イ）。
（ロ）、（ハ）、に）の動作波形図によって詳細に説明
する。
する。
第４図（イ）は良好の時の波形、第４図（ロ）は欠陥あ
りの時の波形、第４図（ハ）はｅｄｐキｅ’ｆｐの時の
波形、第４図に）はｅａｐ＞ｅｔｐ の時の波形を示す
。第３図に於て、送信コイル３ａ、、３ａ２と受信コイ
ル３ｂ、３ｃとは対称な位置に配置され、送信コイル３
ａｌ、３ａ２には第４図に示すパルス電流発生回路５か
らのパルス電流ｅ、が与えられる。
りの時の波形、第４図（ハ）はｅｄｐキｅ’ｆｐの時の
波形、第４図に）はｅａｐ＞ｅｔｐ の時の波形を示す
。第３図に於て、送信コイル３ａ、、３ａ２と受信コイ
ル３ｂ、３ｃとは対称な位置に配置され、送信コイル３
ａｌ、３ａ２には第４図に示すパルス電流発生回路５か
らのパルス電流ｅ、が与えられる。
これによって発生した弾性波信号は、受信コイル３ｂ、
３ｃによって検出され、夫々増幅器１１ａ。
３ｃによって検出され、夫々増幅器１１ａ。
１１ｂによって増幅されて超音波信号ｅｄ＋ ｅｇとな
る。但し第４図ではｅｄは良好部、ｅ、は欠陥ありの時
の様子を示しており、また同図のＰｌは最初に被検体６
の底面に到達した第１透過波、Ｐ２はこの第１透過波が
底面と上面間で反射して生成される第２透過波を示して
いる。アナログゲート回路１２ａ、１２ｂには、パルス
電流発生回路５に同期した制御信号発生回路１３によっ
て、第１透過波のみを通過させるゲート信号ｇが印加さ
れる。アナログゲート回路１２ａ、１２ｂでとシ出され
た第１透過波は、ピーク検波器１４ａ。
る。但し第４図ではｅｄは良好部、ｅ、は欠陥ありの時
の様子を示しており、また同図のＰｌは最初に被検体６
の底面に到達した第１透過波、Ｐ２はこの第１透過波が
底面と上面間で反射して生成される第２透過波を示して
いる。アナログゲート回路１２ａ、１２ｂには、パルス
電流発生回路５に同期した制御信号発生回路１３によっ
て、第１透過波のみを通過させるゲート信号ｇが印加さ
れる。アナログゲート回路１２ａ、１２ｂでとシ出され
た第１透過波は、ピーク検波器１４ａ。
１４ｂに入力され、ここでピーク検出及びそのホールド
が行われる。このピーク検出値ｅ６．。
が行われる。このピーク検出値ｅ６．。
ｅ、は、入力の信号ｅｄＩ＋ｅｇｌ の瞬時的なピー
ク値のみで決り、信号ｅｄｌ＋ ｅｒｌ の位相には
関係しないので、従来よシもはるかに安定な検波が可能
となる。ピーク検出値ｅｄｐ ＊ ｅｔｐ は減
算回路１５で差信号りとなり、更に制御信号発生回路１
３からの狭い幅のサンプリング信号Ｓによってサンプリ
ングホールド回路１６でサンプルホールドされ出力り。
ク値のみで決り、信号ｅｄｌ＋ ｅｒｌ の位相には
関係しないので、従来よシもはるかに安定な検波が可能
となる。ピーク検出値ｅｄｐ ＊ ｅｔｐ は減
算回路１５で差信号りとなり、更に制御信号発生回路１
３からの狭い幅のサンプリング信号Ｓによってサンプリ
ングホールド回路１６でサンプルホールドされ出力り。
と々る。この狭幅パルスＳによるサンプリングによって
、出力りの不確定部分（立上９等）を除去し、安定な出
力り、を得ることができる。なお、本実施例では、減算
処理後にサンプリング処理を行っているが、これはピー
ク検波のちとサンプリング処理をして減算処理を行って
も結果的には変わ夛はない、また、アナログゲート回路
１２ａ、１２ｂで抽出するのを第２透過波や、更にその
次の第３透過波に設定しても同様である。
、出力りの不確定部分（立上９等）を除去し、安定な出
力り、を得ることができる。なお、本実施例では、減算
処理後にサンプリング処理を行っているが、これはピー
ク検波のちとサンプリング処理をして減算処理を行って
も結果的には変わ夛はない、また、アナログゲート回路
１２ａ、１２ｂで抽出するのを第２透過波や、更にその
次の第３透過波に設定しても同様である。
以上の実施例から明らかなように、本発明によると、試
料温度や電源周波数、試料の表面状態等によって、受信
信号の位相や波形の変化があっても、そのピーク値だけ
で出力が決定されるため、調整が容易でかつその安定性
も大幅に向上した探傷を行うことができる。又、本実施
例では弾性波の透過波を検出するものとしだが、欠陥部
での反射波を検出する場合にも同様に適用可能である。
料温度や電源周波数、試料の表面状態等によって、受信
信号の位相や波形の変化があっても、そのピーク値だけ
で出力が決定されるため、調整が容易でかつその安定性
も大幅に向上した探傷を行うことができる。又、本実施
例では弾性波の透過波を検出するものとしだが、欠陥部
での反射波を検出する場合にも同様に適用可能である。
第１図は従来方式による透過型差動方式による電磁超音
波探傷装置の構成を示す図、第２図は第１図の動作説明
図、第３図は本発明の一実施例を示す図、第４図は第３
図の動作説明図である。 ３ａ、ｌ ３ａ２・・・送信コイル、３ｃ、３ｂ・・・
受信コイル、６・・・被検体、１ｌａｌ ｌｌｂ・・・
増幅器、１２ａ、１２ｂ・・・アナログゲート回路、１
３・・・制御信号発生回路、１４ａｌ １４ｂ・・−
ピーク検波器、−（９） 妬 ＬＪ−図 ０１） （）＼） ガ −一＼−−−− 尤Ｄ□ （ロ） にン 尤ｉ＞−一−「−−１ 日立重大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みが工場 内 ０発 明 者 伊東将 日立重大みか町５丁目２番１号 ′ 株式会社日立製作所大みが工場 内 ０出 願 人 株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号
波探傷装置の構成を示す図、第２図は第１図の動作説明
図、第３図は本発明の一実施例を示す図、第４図は第３
図の動作説明図である。 ３ａ、ｌ ３ａ２・・・送信コイル、３ｃ、３ｂ・・・
受信コイル、６・・・被検体、１ｌａｌ ｌｌｂ・・・
増幅器、１２ａ、１２ｂ・・・アナログゲート回路、１
３・・・制御信号発生回路、１４ａｌ １４ｂ・・−
ピーク検波器、−（９） 妬 ＬＪ−図 ０１） （）＼） ガ −一＼−−−− 尤Ｄ□ （ロ） にン 尤ｉ＞−一−「−−１ 日立重大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みが工場 内 ０発 明 者 伊東将 日立重大みか町５丁目２番１号 ′ 株式会社日立製作所大みが工場 内 ０出 願 人 株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号
Claims (1)
- １、電磁的に被検体に弾性波を発生させるだめの弾性波
発生手段と、被検体中の異る経路を伝播してきた上記弾
性波を電磁的に電気信号として検出する２組の受信手段
と、上記受信手段の一方が検出する弾性波の径路上に被
検体の傷があった時に、その欠陥の大きさに応じた該当
受信信号の強度低下を上記双方の受信手段の受信信号強
度の差によって。検出するための傷検出手段とから構成
された電磁式超音波探傷装置に於て、上記傷検出手段は
上記受信信号の強度を、予め定められた時間帯のゲート
信号によって上記受信信号から上記時間帯内だけの信号
を取シ出し、該取り出した信号のピーク値検出を行うこ
とによって検出するように構成したことを特徴とする電
磁式超音波探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052614A JPS59180357A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 電磁式超音波探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58052614A JPS59180357A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 電磁式超音波探傷装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59180357A true JPS59180357A (ja) | 1984-10-13 |
Family
ID=12919670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58052614A Pending JPS59180357A (ja) | 1983-03-30 | 1983-03-30 | 電磁式超音波探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59180357A (ja) |
-
1983
- 1983-03-30 JP JP58052614A patent/JPS59180357A/ja active Pending
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