JPS6148760A - 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〕 本発明は電磁的に超音波全発生することによ！７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、電磁超音波応用計測装置として第１図に示すもの
があった。図において、（１）は厚さ全測定しようとす
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ちるいはコイル（２）が検出し
７′ｃ？ＩＩ圧を増幅するバルサ・レシーバ、（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、（６）は鉄心
（４）に巻かれた励磁コイル、（６）は励磁コイル（５
）に電流を共給するための直流電源である。

上記第１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）内に磁束が発生し被検材（１）の表面に垂直な
磁界が与えられる。続いて、パルプ・レシーバ（１１）
エフパルスミ圧がコイル（２）へ与えられ、被検材（１
）の表面に渦電流が生ずる。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超音波が発生する。

しかして、この超音波は、被検材（１）の裏面へ到達し
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、ｌ：り表面に
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、パルサ争レシーバ（８）ニよって増幅される。

増幅された信号は、図示しないオシ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ジ、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、パルプ・レシーバ（８）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。

ところで、鉄心（４）と励磁コイル（５）で構成される
マグネットにより発生する磁界は直流磁界なので、被検
材（１）のマグネット直下の部位は、計測中励磁され、
計測が終了すると励磁は除かれるが、被検材（１）の磁
気特性が第２図のように大きなヒステリシスを有してい
る場合は、大きな残留磁気が生じることになり、このよ
うな残留磁気があると、被検材の後の扱いが困難になる
などのため、電磁超音波法を適用することができない。

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、残留磁気が生じてじまい、このため、計測
後に消磁を行わなければならなかつ７？＋９、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、バイアス磁界を交流磁界にし、被検
材が計測部位より遠ざかる時に、消磁されるようにする
ことにょジ、磁気ヒステリシスの大きい材料に対しても
適用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。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実廁例全第１図について説明する。第
１図において、（１）は被検材、（７ンは被検材（１）
の表面に対向して設けた交流マグネット、α１）は交流
マグネット’を構成する鉄心、瞥は交流マグネットを構
成する励磁コイル、（８）はマグネット（７）の励磁コ
イル−に電力全供給するための交流電源、（２）は交流
マグネット（７）と被検材（１）との間に設けた渦電流
発生・検出コイル、（３）は渦電流発生・検出コイル（
２）にパルス電流を供給し、また、渦電流発生・検出コ
イル（２）が検出した渦電流全増幅、処理するためのパ
ルプ・レシーバ、（９）は交流電源（８）と交流マグネ
ット（７）とによって発生する交流磁界の位相によりパ
ルプ・レシーバ（３）のパルス発生時刻を制御するコン
トローラである。

上記構成において、交流マグネット（７）は交流電源（
８）により第２図（ａ）に示す電圧で励磁されて同図（
ｂ）のような電流が流れ、同図（ｃ）に示す磁束を発生
する。すなわち、発生磁束は交流電源（８）の出力電圧
よりψ、だけ位相が遅れ、また、ある値で飽和している
。飽和するのは交流マグネット（７）の鉄心υｌ）が磁
気飽和するためである。

一方、コントローラ（９）は交流電源（８）の電圧のゼ
ロクス点より（ψ、＋ψ２）の位相だけ遅れて、即ち（
ψ□＋ψ２）／（２πｆ）の時間だけ遅れて、パルプ・
レシーバ（３）にパルスを発生させる（ここで、では交
流電源の周波数、ψ２は発生磁束密度が予め定めた値（
ＢＡ）を越える時の位相であジ、上記ゼロクロス点を基
準としてこの所定時間カウントするタイマによりパルス
・レシーバ（８）ニパルスヲ発生させる。）すると、渦
電流発生・検出コイル（２）にパルス電流が流れ、被検
材（１）表面近傍に渦電流が発生し、上述の磁界との作
用で超音波が発生する（第２図（ｄ））。発生した超音
波は被検材（１）中を裏面に向って伝搬し、裏面で反射
さ扛て表面に再び戻ってくる。この時に、マグネット（
７）が発生する磁束密度が（ＢＡ）以上であるように設
定されているので、超音波と磁界との作用で渦電流が発
生しこの渦電流は対向して設けられている渦電流発生・
検出コイル（２）で検出され、パルサーレシーバ（３）
テ増幅された後、パルス発生からの時間（τ）より被検
材（１）の厚さが計測さｎる。

計測が終了すると、マグネット（γンと渦電流発生・検
出コイル（２）とから成る探触子は、被検材（１）から
離されるか、或は被検材（１）が移動する。この時、先
に計測された点Ｐに注目すると、この点Ｐと、交流マグ
ネット（７）との相対距離は大きくなって行くので、点
Ｐの磁界は徐々に小さくなり、Ｑに収束して行く。これ
により点Ｐの部分は消磁される。

この様子をＢ−Ｈ曲線上で第３図に示す。

なお、上記実施例では、マグネット（７）の鉄心つ１）
が磁気飽和する程、励磁した例を示したが、必ずしも飽
和させる必要がないが、飽和させた方が磁束密度の変化
が小さく、同一感度を保つことができる。

また、渦電流を発生・検出するコイルが共通である例を
示し／ヒが、分離し専用化しても良く、また、発生の場
合、磁界を必要としない方式を用い、検出側だけ（交流
マグネソｈ”を設けても良い。また、上記実施例では、
磁界が、被検材（１）表面に垂直となるように示したが
、発生・検出する超音波のモードに合せて、別の方向に
しても良い。

また、厚さ計測の例について述べたが、超音波を応用す
る計測であれば、他の目的でも良いことは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、バイアス磁界を交流マ
グネットで発生させ、また、渦電流の発生時刻を発生磁
界の位相に合せるようにしたので、超音波の発生・検出
動作を疎外すること無く、被検材に残留磁気を発生させ
ることの無いものが得られる効果がある。

４図面、筒牟−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図のものの動作を説明す
るための信号波形図、第３図は第２図のものの磁気的動
作を説明するＢ−Ｈ特性曲線図、第４図は従来の電磁超
音波応用計測装置を示す構成図、第５図は従来のものの
磁気的動作を説明するＢ−Ｈ特性曲線図である。

（１）・・被検材　　　（７）・・交流マグネット（８
）・・交流電源　　（２）・・渦電流発生・検出コイル
（３）−−バルサ・レシーバ （９）拳・コントローラ なお、図中、同一符号は同一、まｆｃは相当部分を示す
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦電流源により発生する渦電流と磁界との相互作
   用により被検材に超音波を発生させると共に、磁界と渦
   電流との相互作用により被検材に生じる超音波を検出す
   る超音波発生検出部を有した電磁超音波応用計測装置に
   おいて、磁界を発生する手段として交流マグネットを備
   えると共に、渦電流発生手段として、上記交流磁界が所
   定の値を越えた時に渦電流を発生させるコントローラを
   備えたことを特徴とする電磁超音波応用計測装置。
2. （２）上記コントローラは、磁界が所定の値を越えたこ
   との判定に、交流マグネット励磁電源の電圧または電流
   のゼロクロス点を基準にして所定時間カウントするタイ
   マにより行なうことを特徴とした特許請求の範囲第１項
   記載の電磁超音波応用計測装置。
3. （３）交流マグネットは、鉄心が飽和するように励磁す
   るようにしたことを特徴とした特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の電磁超音波応用計測装置。