JPS6148759A - 電磁超音波応用計測装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電磁的圀超音波を発生させることにより被検
材の特性を測定する電磁超音波応用計測装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来、この種の電磁超音波応用計測装置として第６図に
示すものがあった０図において、（１）は厚さを測定し
ようとする被検材、（２）は被検材（１）の表面に渦電
流を発生あるいは検出する偏平渦巻状コイル、（３）は
コイル（２）へパルス電流を供給あるいはコイル（２）
が検出した電圧を増幅するノくルサ・し／−バ、（４）
はコイル（２）が面している被検材（１）の表面にバイ
アス磁界を与えるためのマグネット用鉄心、（５）ｌ−
１：鉄心（４）に巻かれた励磁コイノペ（６）は励磁コ
イル（５）　Ｋ電流を供給するだめの直流電源である。

上記第６図構成の動作を説明すると、先ず、直流電源（
６）がオンされると、励磁コイル（５）に電流が流れ、
鉄心（４）内に磁束が発生して被検材（１）の表面に垂
面な磁界が与えられる。続いて、ノくルす・レシーバ（
８）よりパルス電圧がコイル（２）へ与えられ被検材（
１）の表面に動電流が生じ、この渦電流と前述した垂直
な磁界との相互作用により、被検材（１）の表面に径方
向の力が働いて歪が生じ、これにより超音波が発生する
。

しかして、この超音波は、被検材（１ンの裏面へ到達し
て反射され表面へ再び戻って来る。該表面には、垂直な
磁界が与えられているので、超音波の到来によシ表面に
渦電流が発生し、この渦電流はコイル（２）によって検
出されてパルプ・レシーバ（３）によって増幅され、増
幅された信号は、図示しないオンロスコープに表示され
るようになされ、またパルス発生から検出までの時間を
測定することにより被検材（１）の厚さを測定すること
ができるようになっている。

ここで、パルサ・レシーバ（３）からのパルス電圧から
超音波への変換、および超音波から渦電流への変換は、
バイアス磁界の大きさに比例して行われるので、従って
、感度を良くするためには、バイアス磁界を大きくすれ
ば良い。しかるに、一般にこのような電磁超音波法は変
換効率が悪いので、バイアス磁界を鉄心（４）が磁気飽
和を起こす位に、充分に大きくすることが必須となる。

従来の電磁超音波応用計測装置は以上のように構成され
ているので、被検材が、ヒステリシスの大きい材質であ
る場合には、残留磁気が生じてしまい、このため計測後
に消Ｉｉｉを行わなければならなかったり、それが不可
能な場合は、計測そのものを行なうことができないとい
う欠点があった。

〔発明の概要〕

本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、ノくルサ・レシーノ（よりパルスを
発生させるのに同期させて、マグネット励磁コイルの電
流を振動減衰的に流すようにし、超音波の発生・検出中
は充分大きな）くイアスミ流を与え、その後、振動減衰
励磁により残留磁気を０に収束できる電磁超音波応用計
測装置を提供することを目的としている０ 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図について説明する。第
１図において、（１）、（２）、（４）、（６）は従来
のものと同じで、そ・れぞれ被検材、渦電流発生・検出
用コイル、マグネット鉄心、励磁コイルでめり、また、
　（３３１はパルプ・レンーノく、（７）はマグネット
のための励磁電源、（８）はノくルサ・レゾ−／＜（３
３１の）くルス発生時刻および励ｍ電源（７）の投入時
刻を制御するためのコントローラである。

また、第２図は、パルサ・レシーバ（８３）のパルプ部
分と励磁電源（７）の詳細を示したもので、（１℃は渦
電流発生・検出用コイル（２）にパルス電流を流すため
のスイッチ、（］３）は両方向性コンデンサ、Ｃ１→は
コンデンサ０３）を充電するための充電抵抗、（１５）
は直流電源、（歳は励磁コイル（５）に電流を流すため
のスイッチ、Ｃ６）は両方向性コンデンサ、Ｃ７）はコ
ンデンサα６）を充電するための充電抵抗、μｓ）は直
流電源である０ さらに、（１９）はコンデンサ０３）、スイッチａυ、
及びコイル（２ンで作られる回路の全抵抗値を、に））
はコンデンサα６）、スイッチ（（２）、及び励磁コイ
ル（５）で作られる回路の全抵抗を示している０ 次に動作について説明する０第２図において、パルサ・
レシーバ（８３）と励磁電源（γ）は同一の回路構成で
あり、コンデンサｑ３）、０６ノに電荷が充電されてい
てそれぞれその電位がＥｐ、ＥＭになっている場合に、
スイッチＱｌ）　、　’（１２１が投入されると、各定
数をとなるようにしてあれば、次のような電流が各コイ
ルに流れる。

ここで、いま例えば ＬＭ　＝１００ｍＨ ｃＭ　＝１．８５　　μＦ ｒＭ　＝１０　Ω Ｌｐ＝１０　μＦ ｃ　ｐ＝　０．００２５μＦ ｒ＝０．１　　Ω と決めると、ｌ　Ｍ＋　ｌ　ｐは各々５．７　ＫＨｚ　
、　　ｉ　ＭＨｚの振動減衰波形の電流となる。従って
、渦電流発生・検出コイル（２ンにより、被検材（１）
中にｉ　ＭＨｚの超音波パルスが発生し、また、５．７
　ＫＨｚで振動減衰する磁界が得られる。

上記回路定数を選定して次のように制御する。

コントローラα０）は、まず励磁電源（７）のスイッチ
（坦を投入する。この時の時刻をＯとする。このとき励
磁コイル（δンには、前述のように第６式の電流ＩＭが
流れ、図示すると第５図（ａ）のようになる。従って、
被検材（１）の表面には、第３図（ａ）と同じ変化をす
る磁界が発生する。

続いて、時間がｔ工たけ経過（ｔ＝ｔ、）したう、バル
サ・し７−バ（３３）のパルプ部分のスイッチ０１）が
投入される。この時の発生・検出コイルに流れる電流ｉ
ｐはｉ＠４式で与えられ、第６図（ｂ）に示すものとな
る。これにより、被検材（１）の表面に、第６図（ｂ）
と同じ変化をする渦電流が発生する。時刻ｔユでは、前
述の方法で発生された磁界は充分大きくなっているので
、この磁界と渦電流との作用で超音波が発生する。発生
し次超音波Ｖｉ被検材　　０（１）中を伝わり、裏面に
達し、そこで反射され、表面に戻って来る。超音波が発
生してから戻ってくるまでの時間をτとする。τが、第
５図（ａ）に示す時間Ｔより短かければ、磁界は充分大
きいので、渦電流が発生し、発生・検出コイル（２）に
より検出される。この波形を第６図（Ｃ）に示す。先に
示した回路定数では、被検材（１）中の超音波の伝搬速
度が５、０００　ｍ／ｓの場合、厚さが１０ｃｎ′Ｌ４
でであれば、τｆｄＴより短かい。ところで、Ｔは磁界
がピーク値の７０　Ｘを下らない間の時間である。

このように、超音波が発生・検出された後も、磁界は、
第６図（ａ）のように撮動しながら減衰して行くので、
被検材（υは消磁されて行く０コントローラ１．１０１
は必要に応じて上記の動作を繰り返し、厚さの計測を進
めて行く。

なお、上記例では、磁界がピーク値の７０％以上になる
ようにＴｉ選んだが所望のＳ／Ｎで信号が得られＸばど
のように選んでも良い０また、上記笑施例では、励磁電
流を超音波の発生・検出から消磁まで振動的に流すよう
にしたが、第４図の構成によジ、第５図（−）に示すよ
うな電流にしても良い。第４図において、（２１１、Ｈ
）は切・斯道の動作をするスイッチ、１．２３１は直流
電流源でわる。

まず、ｔ＝Ｑの時刻に、スイッチμ）が投入、スイッチ
（２１）が遮断される。すると、励磁”コイル問へは、
直流電流源（４））から抵抗悌）を介して直流電流が流
れ、被検材（１）の表面に直流磁界を作る。続いて、パ
ルプ・し／−バ（３３）によυ、超音波が発生（第５図
（ｂ））・検出（第５図（Ｃ））でれる。発生・検出が
完了づ−ると、励磁電源（７）のスイッチ（２２）が遮
断されると共にスイッチ（２１）が投入享れる０すると
、励磁コイル（５）中のエネルギーにより、励磁コイ、
ル（６）、コンデンサ（１６）、抵抗（２０）の回路に
第５図（ａ）のような振動減衰電流が流れ、被検材（１
）表面が消磁される。

また、以上の説明では、超音波の発生・検出を１つのマ
グネットと発生・検出コイルとで行なう例を示したが、
発生・検出各々別に行なうようにしても良い。この時、
それぞれのマグネットはその励磁コイルに発生址たは検
出のときにのみ充分な電流が流れていれば艮い。

さらにまた、上記各実施例では磁界が被検材（１）の表
面に垂直に発生させ、発生・検出コイルが偏平渦巻状の
場合を示したが、用途に応じて磁界の方向と、発生・検
出コイルの巻き方を変えても良い０ また、超音波の発生に磁界を用いない方法を採って、検
出だけに磁界を与える方式でも良い。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、磁界発生用の励磁電流
を振動減衰的に遮断するようにしたので、被検材の残留
磁気を無くし、磁化されてはならない材料についての計
測をも消ｄｉを行なうことなく可能にする電磁超音波応
用計測装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電磁超音波応用計測装
置を示す構成図、第２図は第１図に示したものの部分詳
細回路図、第３図は第２図の動作を説明するための信号
波形図、第４図は本発明の他の実施例の回路図、第５図
は第４図に示したものの動作を説明するための信号阪形
図、第６図は従来の電磁超音波応用計測装置を示す構成
図である。 （２）・・発生・検出コイル （４）・・マグネット用鉄心 （５ン・Φ励磁コイル　　　（７）・暑励磁電流源（３
３１−φパルサｅレシーバ （８）・・コントローラ なお図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検材表面に直流磁界を発生させる直流マグネットと、
   上記被検材表面に渦電流を発生させて上記直流磁界との
   相互作用により被検材表面に超音波を発生させると共に
   、該被検材裏面からの超音波反射波と上記直流磁界との
   相互作用により発生する渦電流を検出する渦電流発生・
   検出コイルとを備えた電磁超音波応用計測装置において
   、上記超音波の発生及び検出以後、上記直流マグネット
   への供給電流を振動減衰的に与えるコントローラを備え
   て被検材の残留磁気を消磁させることを特徴とする電磁
   超音波応用計測装置。