JPS6355456A - 渦流探傷器用傷判別装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は現在入手可能な渦流探傷器に付加される傷判別
装置に関するものである。

［従来の゛技術］ 第４図は金属製の線、条、管などに発生した傷を渦流電
流方式で検出するために現在広く用いられている渦流探
傷器の一例を示すブロック図である。図示のように、発
振器１、ブリッジ２、増幅器３、同期検波器４、フィル
タ５および比較器６は、この順番に縦続接続されている
。発振器１の出力は検出コイル７に与えられ、この検出
コイル７はブリッジ２に接続されている。増幅器３とブ
リッジ２の間には、ブリッジ２の平衡点を調節するため
の平衡器８が接続されている。また、発振器１と同期検
波器４の間には、発振器１の出力を位相させるための位
相器９が接続されている。

このように構成された渦流探傷器において、同期検波器
４による同期検波後の信号は、Ｘ、Ｙ２構成が得られ、
その代表的な例を第５図に示す。

この第５図において、ＦＳは欠陥信号を表わし、また±
ｙｇは欠陥信号ＦＳのＹ成分の設定値を表わす。欠陥信
号ＦＳに対して比較器６は、通常、Ｙ成分の絶対値が設
定値ｙｇを越えたかどうかを判断し、もしＩＹ成分Ｉ〉
１ｙｇ１が満されるならばそれを傷と判断する。このた
め、目的とする欠陥に対し、出来るだけ大きな欠陥信号
ＦＳが得られるように発信器１の周波数を選択しかつ位
相器９を調整することにより、Ｘ成分とＹ成分によって
描かれるリサージュ波形を原点を中心に回転させ、Ｙ成
分を出来るだけ大きくすることが可能である。

渦流探傷器が検出しようとする金属材料の欠陥は１種類
でなく、その場合の欠陥の形態や種類によって第５図の
りサージュ波形が変形することが良く知られている。そ
の際、Ｘ成分とＹ成分の割合も変化し、リサージュの傾
きも大きく変化するゎこのため、従来の渦流探傷器では
、特定の欠陥の検出感度が最大となるように調整すると
、他の欠陥を有効に検出出来ない場合が生じるという問
題点かあった。

また、渦流探傷器は、欠陥だけでなく、振動や材料表面
の加工状態の変化などにも反応し、これらが傷判別上の
外乱となる。この外乱に対する感度を抑制するには、第
６図に示すように外乱による信号ＤＳのＹ成分を最小に
しかつ欠陥信号ＦＳのＹ成分を最大にするように位相器
９を調整する。

しかし、欠陥信号ＦＳと外乱信号ＤＳの間に９０°の傾
き差すなわち位相差が有る場合は稀れであり、第６図の
ような位相差分離を行なうことが困難となる場合が多い
。その場合は、欠陥に対する感度を犠牲にするか、外乱
に対する誤動作を成る程度容認するしか仕方がなく、信
頼性が大１１に損われる。また、この位相差は発振器１
の発振周波数に依存するため、位相差が９０°に近づく
周波数依存性があり、位相差が９０°に近い時に必ずし
も注目している欠陥に対する強度信号が大きくなるとは
限らず、従って十分な検出感度が得られないという問題
点があった。

更に、位相差による分離が良好であっても、第７図のよ
うに外乱信号ＤＳのリサージュ波形が大きなふくらみを
もつ場合には、外乱を傷と誤認してしまうことがある。

このため、より小さい欠陥を検出可能とする目的でｌｙ
ｇｌを小さく設定すれば、欠陥以外の検出頻度が極度に
増加し、有効な品質保証手段とはなり得ないことになる
。このため、従来の渦流探傷器だけを用いて微小な欠陥
を検出したり、外乱の大きい環境下で欠陥を検出したり
する場合には、上述した種々の問題点があった。

本発明の目的は、前記した従来技術の諸問題点を解決し
、欠陥信号と外乱信号を容易に分離出来る渦流探傷器用
傷判別装置を提供とすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る渦流探傷器用傷判別装置は、渦流探傷器が
検出した信号のＸ成分およびＹ成分が入力されると、そ
れぞれ、前記信号の強度に関する強度信号を発生する回
路、前記信号の位相に関する位相信号を発生する回路と
、前記強度信号が入力されるとその極大値を検出する回
路とを設けたものである。

［作　用］ 本発明では、渦流検出器からの信号のＸ成分おで表わさ
れる強度信号を発生させると共にＹ／Ｘまたはｔ　ａ　
ｎ　−’　（Ｙ／　Ｘ）で表わされる位相信号を発生さ
せ、かつ強度信号の極大値を検出して精度の良い位相分
離と信号波形のふくらみによる影響を取り除く。

［実施例コ 第１図は本発明に係る渦流探傷器用傷判別装置の一実施
例を示すブロック図であり、例えば第４図に示した渦流
探傷器から出力された信号ＦＳまたはＤＳのＸ成分、Ｙ
成分はそれぞれ増幅回路１１Ａ、ＩＩＢで増幅された後
に強度信号発生回路１２および位相信号発生回路１３へ
供給される。

強度信号発生回路１２は、例えば強度信号Ｘ２＋Ｙ２を
発生するための２乗和の発生回路または強度信号〜Ｃ７
７Ｅ層１−を発生するための２乗和平方根発生回路など
である。位相信号回路１３は、例えば位相信号Ｙ／Ｘを
発生するための除算回路または位相信号ｔ　ａｎ−１（
Ｙ／Ｘ）を発生するための逆正接回路などである。強度
信号発生回路１２によって発生された強度信号は、その
極大値が極大値検出回路１４によって検出され、また強
度判別用比較器１５Ａ、１５Ｂにおいて強度のそれぞれ
上限、下限と比較される。同様に、位相信号発生回路１
３によって発生された位相信号は、位相判別用窓型比較
器１６Ａ、１６Ｂにおいて位相のそれぞれ」二限、下限
と比較される。比較器１５Ａおよび１６Ａの出力は論理
積回路１７Ａに供給されるが、比較器１５Ｂおよび１６
Ｂの出力は論理積回路１７Ｂに供給される。このように
比較器出力を対にして組み合わせ、その論理積を得るこ
とにより、第２図に斜線で示す欠陥検出領域ＦＤＨに信
号が存在するかどうかを判別することが可能になる。な
お、各比較器の限界値は、これを任意に設定することが
出来、またそれを可変にしたり固定にしたりすることが
出来る。今、第２図に斜線で示した欠陥検出領域ＦＤＲ
を設定したとすると、論理積回路１７Ａと１７Ｂの出力
の論理和を論理和回路１８で得ることによってどちらの
欠陥検出領域ＦＤＲに信号が含まれているかを判別出来
、更に論理和回路１８の出力と極大値検出回路１４の出
力との論理積を論理積回路１７Ｃで得ることによって信
号の極大点ＭＬＰが欠陥検出領域ＦＤＲにあるかどうか
を判別出来る。この第２図から明らかなように、本発明
によれば、第７図に示したような場合でも欠陥に対する
検出感度を下げることなく、外乱を有効に制御出来る。

また、欠陥検出領域ＦＤＲを第３図に示すように設定す
れば、位相の異なる２種類の外乱が存在する場合でも、
欠陥信号ＦＳのみを高感度に検出出来る。更に、第２図
および第３図から明らかなように、一部の位相範囲にあ
る信号は、全く検出しないようにすることも当然可能で
ある。

第１図に示した回路において、強度判別用比較器と位相
判別用比較器を２組以上設け、より細分化した判別を可
能とすることは容易に実現出来、またその組数に関する
制限は事実上無い。更に、その際、設定値を一部の比較
器において共通化することも当然可能である。

極大値検出回路１４の出力と各比較器出力とのための論
理回路は、第１図に示した構成が唯一のものではなく、
他の論理回路構成でも良い。

実時間性を容易にかつ経済的に実現するには、論理回路
以外の全ての回路をアナログ回路で実施すれば良く、ア
ナログ回路は現在入手可能な汎用演算増幅器や乗除算器
を組み合わせることによって安価に実現出来る。しかし
ながら、論理回路以外の回路の一部または全部をディジ
タル回路およびマイクロプロセッサとソフトウェアに置
き換えることも可能である。ただし、マイクロプロセッ
サとソウトウエアに置き換えた場合には、強度信号発生
回路１２および極大値検出回路１４について、実時間処
理中または単なる処理中に並行してＸ、、Ｙ成分の処理
装置への入力をどんな遅延もなく行なわせることが本発
明における必要条件になる。

本発明において、強度信号および位相信号は、」二連し
た信号に加えて、単調に増加するかほぼ単調に増加する
ことを満すＸ、Ｙの関数であれば、どんな関数の信号で
も良い。

本発明は、殆ど全ての渦流探傷器に適用出来、被検査材
の形状や材質には全く左右されずに使用可能である。そ
して、被検査材上に断続して存在する欠陥をもれなく検
出するため、本発明の傷判別装置は被検香材全長に対応
する渦流探傷器のＸ１Ｙ成分出力を中断することなく連
続的に取り込み可能とする手段を備えることかが不可欠
である。

［発明の効果］ 本発明には下記の効果がある。

（１）渦流探傷器の欠陥検出能力を大幅に向上させるこ
とが出来る。

（２）無視出来ない強さの外乱が存在する条件下におい
て、欠陥信号と外乱信号の間にたとえわずかでも明確な
位相差が存在すれば、両者を判別出来る。

（３）位相の異なる多種類の外乱が存在する場合にも、
欠陥信号と外乱信号の間に明確な位相差が存在すれば、
両者を容易に判別出来る。

（４）他種類の欠陥が存在する可能性のある対象の　場
合、欠陥の種類に応じてその危険度が異なることが多い
が、欠陥の種類に対応する信号に位相差が存在すれば、
各々独自の検出限界により欠陥の検出を行なうことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を一部ブロック図で示す回路
構成図、第２図および第３図は本発明の動作説明波形図
、第４図は従来の渦流探傷器を示すブロック図、第５図
ないし第７図は第４図の渦流探傷器の動作説明用波形図
である。 １１Ａ、ＩＩＢ：増幅回路、 １２：強度信号発生回路、 １３：位相信号発生回路、 １４：極大値検出回路、 １５Ａ、１５Ｂ：強度判別用比較器、 １６Ａ、１６Ｂ：位相判別用比較器、 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ：論理積回路、１８：論理和回
路、 ＦＳ：欠陥信号、 ＤＳ：外乱信号、 ＦＤＲ：欠陥検出領域、 ＭＬＰ：信号の極大点である。 ×　　　ｘ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦流探傷器によって検出された信号のＸ成分およ
   びＹ成分が入力されると、それぞれ前記信号の強度に関
   する強度信号を発生する回路、前記信号の位相に関する
   位相信号を発生する回路と、前記強度が入力されるとそ
   の極大値を検出する回路とを備えたことを特徴とする渦
   流探傷器用傷判別装置。
2. （２）強度信号が入力され、この強度信号が任意に設定
   可能な限界値を越えているかどうかを判別する手段と、
   位相信号が入力され、この位相信号が任意に設定可能な
   範囲内にあるかどうかを判別する手段とを備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の渦流探傷器用傷
   判別装置。
3. （３）各判別手段が少なくとも２個の比較器から成る特
   許請求の範囲第２項記載の渦流探傷器用傷判別装置。
4. （４）強度信号発生回路および極大値検出回路が実時間
   処理可能手段であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の渦流探傷器用傷判別装置。
5. （５）各判別手段および極大値検出回路に接続されてこ
   れらの出力の論理積をとる手段を備えたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の渦流探傷器用傷判別装置
   。