(57)【要約】【課題】コイル下の不感帯を解消できる渦電流探傷システムを提供することにある。【解決手段】渦電流探傷システムは、コイル５を有する渦電流センサ１と、検査対象２の上に設置される渦電流センサ１のコイルに交流電圧を印加するとともに、検査対象の内部に流れる渦電流で誘起されるコイルのインピーダンスの変化を検出し、欠陥を検出する渦電流探傷装置８とを有する。渦電流センサ１は、複数のコイル５ａ，５ｂ，５ｃを備えるとともに、複数のコイルが、コイル軸方向ＡＸに直交する方向において、コイルの幅の１／２より僅かに少ない量だけ、ずらして配置される。【選択図】図２
2010266223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、
前記渦電流センサは、不感帯を有した直方体の複数のコイルを備え、
コイル軸方向と直交する投影面上でコイル下に存する一方の前記コイルの不感帯を、他方の前記コイルの有感帯と重複するよう配置したことを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項２】
請求項１記載の渦電流探傷システムにおいて、
前記複数のコイルの軸方向距離ｘが、Ｂ：磁束密度、μ：透磁率、ｎ：コイルの巻き数、Ｉ：電流、ｒ：コイル半径、Ｌ：コイル長さ、Ｂｌ（ｘ）：コイル中心からの距離ｘにおける大きな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｂｓ（０）：コイル中心における小さな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｎ：整数の間に、
Ｂ＝μｎＩ（√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２）−√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２＋Ｌ２））
Ｂｌ（ｘ）＜Ｂｓ（０）／Ｎ
の関係を成立させたことを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項３】
コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、
前記渦電流センサのコイルは、台形のコイルであり、Ｗａ：１端のコイル軸方向長さ、Ｗｂ：他端のコイル軸方向長さ、Ｃｗ：欠陥幅、ＳＬ：コイル径方向長さの間に
必要検出下限＜（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷ＳＬ
の関係を成立させたことを特徴とする渦電流探システム。
【請求項４】
コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、
前記渦電流センサのコイルが、直方体のコイルで、コイルの中心軸を欠陥に対して角度θ傾斜させて配置し、Ａ：係数、ｘ１：コイル軸方向中心線と１の欠陥端との距離、ｘ２：コイル軸方向中心線と他の欠陥端との距離、θ：コイル中心軸と欠陥との角度、Ｓｗ：コイル軸方向長さ、θ１：コイル軸方向中心線が欠陥端と重なる角度、θ２：コイル角が欠陥端と重なる角度の間に
必要検出下限＜Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ
ｉ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ２）
ｘ１＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２
ｘ２＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）−Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（０＜θ＜θ１）
＝−Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（θ１＜θ＜θ２）
θ１＝ｓｉｎ−１（Ｃｗ÷Ｓｗ）
θ２＝ｃｏｓ−１[（−ｂ＋√（ｂ２-４・ａ・ｃ））÷２ａ
ａ＝１＋（Ｓｗ÷ＳＬ）２
ｂ＝２・（Ｃｗ÷ＳＬ）２
ｃ＝（Ｃｗ÷ＳＬ）２−（Ｓｗ÷ＳＬ）２
の関係を成立させたことを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項５】
複数の請求項３あるいは請求項４のコイルを有し、
コイル間の距離を請求項２の条件を満たすようにした渦電流探傷センサを具備したことを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の渦電流探傷システムにおいて、
前記渦電流センサを移動するセンサ移動用アクチュエータと、該センサ移動用アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、該アクチュエータ制御パソコンを備えることを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の渦電流探傷システムにおいて、
メスネジを有するとともに、前記渦電流センサを固定するセンサ固定ジグと、前記メスネジと組み合わせてセンサ固定ジグを移動させるオスネジと、該オスネジを回転させるハンドルと、前記オスネジの回転による前記渦電流センサの移動量を検出するエンコーダとを備えることを特徴とする渦電流探傷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流探傷システムに係り、特に、コイルの直進走査により広域を高速探傷するのに好適な渦電流探傷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
渦電流探傷（以下ＥCTと記す）とは検査対象上でコイルに交流電圧を印加したときの、コイルのインピーダンス変化から欠陥を検出するという検査手法である。検査対象内に欠陥が無い場合には渦電流はコイルに添って流れるが、欠陥がある場合には欠陥を迂回して流れる。この渦電流の変化をコイルのインピーダンス変化として検出することで欠陥の有無を判断する。
【０００３】
従来、１回の直進走査でＥＣＴにより広範囲を探傷しようとする場合、複数のコイルを組み合わせるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１８１２１０号明細書
【特許文献２】特開２００３−２８８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の構成のセンサをコイルの軸方向に走査する場合、センサ中心下に不感帯が生じるという問題がある。これは、コイル中心下において、欠陥を迂回して検査対象内部へ流れる電流と、欠陥通過後に内部から表面へ流れる電流の合成値が０で近似されるため、感度が低下するものである。
【０００６】
本発明の目的は、コイル下の不感帯を解消できる渦電流探傷システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、前記渦電流センサは、不感帯を有した直方体の複数のコイルを備え、コイル軸方向と直交する投影面上でコイル下に存する一方の前記コイルの不感帯を、他方の前記コイルの有感帯と重複するよう配置したものである。  
かかる構成により、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、前記複数のコイルの軸方向距離ｘが、Ｂ：磁束密度、μ：透磁率、ｎ：コイルの巻き数、Ｉ：電流、ｒ：コイル半径、Ｌ：コイル長さ、Ｂｌ（ｘ）：コイル中心からの距離ｘにおける大きな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｂｓ（０）：コイル中心における小さな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｎ：整数の間で
Ｂ＝μｎＩ（√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２）−√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２＋Ｌ２））
Ｂｌ（ｘ）＜Ｂｓ（０）／Ｎ
の関係を満たすものとする。
かかる構成により、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。
【０００９】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、前記渦電流センサのコイルは、コイルの両端の軸方向長さを中心軸に対して非対称な台形であり、Ｗａ：１端のコイル軸方向長さ、Ｗｂ：他端のコイル軸方向長さ、Ｃｗ：欠陥幅、ＳＬ：コイル径方向長さの間で
必要検出下限＜（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷Ｌ
の関係を満たすものとする。
かかる構成により、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。
【００１０】
（４）さらに、上記目的を達成するために、本発明は、コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有する渦電流探傷システムであって、直方体である前記渦電流センサのコイルの中心軸と欠陥の中心軸との角度θ、Ａ：係数、ｘ１：コイル軸方向中心線と１の欠陥端との距離、ｘ２：コイル軸方向中心線と他の欠陥端との距離、Ｓｗ：コイル軸方向長さ、θ１：コイル軸方向中心線が欠陥端と重なる角度、θ２：コイル角が欠陥端と重なる角度の間に、
必要検出下限＜Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ
ｉ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ２）
ｘ１＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２
ｘ２＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）−Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（０＜θ＜θ１）
＝−Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（θ１＜θ＜θ２）
θ１＝ｓｉｎ−１（Ｃｗ÷Ｓｗ）
θ２＝ｃｏｓ−１[（−ｂ＋√（ｂ２-４・ａ・ｃ））÷２ａ
ａ＝１＋（Ｓｗ÷ＳＬ）２
ｂ＝２・（Ｃｗ÷ＳＬ）２
ｃ＝（Ｃｗ÷ＳＬ）２−（Ｓｗ÷ＳＬ）２
の関係が成立するものとする。
かかる構成により、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。
【００１１】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、好ましくは、前記渦電流センサを移動するセンサ移動用アクチュエータと、該センサ移動用アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、アクチュエータ制御パソコンを備えるようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（１）〜（４）のいずれかにおいて、好ましくは、メスネジを有するとともに、前記渦電流センサを固定するセンサ固定ジグと、前記メスネジと組み合わせてセンサ固定ジグを移動させるオスネジと、該オスネジを回転させるハンドルと、前記オスネジの回転による前記渦電流センサの移動量を検出するエンコーダとを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける磁束密度の軸方向距離ｘに対する依存性の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの全体構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける検出感度のコイル１端の軸方向長さに対する依存性の説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの配置の説明図である。
【図１７】本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける検出感度の傾斜角依存性の説明図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムについて説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成について説明する。  
【００１６】
本実施形態の渦電流探傷システムは、ＥＣＴセンサ１と、渦電流探傷（ＥＣＴ）装置８と、パソコン９と、センサ移動機構１２と、アクチュエータ１３と、アクチュエータドライバ１４から構成される。
【００１７】
ＥＣＴセンサ１は、複数のコイルから構成される。ＥＣＴセンサ１は、検査対象２の上に設置され、アクチュエータ１３により、検査対象２の上を移動する。ＥＣＴセンサ１の構成については、図２を用いて後述する。
【００１８】
センサ移動機構１２は、アクチュエータ１３を含み、アクチュエータ１３やＥＣＴセンサ１を検査対象２の上に設置する機構を有している。センサ移動機構１２の構成については、図４を用いて後述する。アクチュエータ１３は、アクチュエータドライバ１４によって駆動される。パソコン９は、アクチュエータドライバ１４に制御信号を送り、アクチュエータ１３の移動方向や移動距離を制御する。
【００１９】
ＥＣＴ装置８は、検査対象２上でＥＣＴセンサ１のコイルに交流電圧を印加するとともに、検査対象２内の欠陥による渦電流変化に伴うコイルのインピーダンス変化に基づいて欠陥を検出する。
【００２０】
次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ１の構成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。図２（Ａ）は上面図であり、図２（Ｂ）は正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける磁束密度の軸方向距離ｘに対する依存性の説明図である。
【００２１】
図示の例では、ＥＣＴセンサ１は、３個のコイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃから構成されている。なお、図示の例では、ＥＣＴセンサ１が３個のコイルから構成されているものとしているが、実際には、３個以外の複数個で構成することも可能であるが、ここでは、説明の都合上３個としている。
【００２２】
図２（Ａ）に示すように、各コイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線が巻回されて、コイルを構成している。各コイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、それぞれ、中央下の位置に不感帯ＵＳ−Ａ、ＵＳ−Ｂ、ＵＳ−Ｃを有している。
【００２３】
そこで、図２（Ａ）に示すように、コイル軸方向と直交する投影面上で、コイル５Ａの不感帯がコイル５Ｂの有感帯と重複するように配置したものである。この結果、コイル５Ａの不感帯ＵＳ−Ａは、コイル５Ｂの有感帯により検出可能となる。コイル５Ｂの不感帯ＵＳ−Ｂは、コイル５Ａ，５Ｃの有感帯により検出可能となる。また、コイル５Ｃの不感帯ＵＳ−Ｃは、コイル５Ｂの有感帯により検出可能となる。このように、本実施例では、コイル軸方向と直交する投影面上で、一方のコイルの不感帯が他方のコイルの有感帯と重複するように配置する。
【００２４】
以上のようなコイル配置とすることにより、個々のコイルの不感帯を解消することができる。
【００２５】
ところで、複数のコイルを組み合わせて探傷する場合、１つのコイルの磁束密度変化が他のコイルの出力を変動させる。このため、大きな欠陥と小さな欠陥が共存する場合、大きな欠陥で生じる信号が他のコイルの磁束密度を変化させ、小さな欠陥の信号が検出できない場合がある。
【００２６】
そこで、コイル間の干渉による感度低下を防止するため、本実施形態では、例えば、図２（Ａ）に示すコイル５Ａとコイル５Ｂのコイル軸方向ＡＸの距離ｘを以下に説明する数式（１）、数式（２）を満たすようにように、所定距離以上離すようにしている。
【００２７】
これらのコイル間の軸方向距離ｘは、以下の式（１）と式（２）を用いて決定する。  
Ｂ＝μｎＩ（√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２）−√（ｒ２／（ｒ２＋ｘ２＋Ｌ２））  …（１）
Ｂｌ（ｘ）≦Ｂｓ（０）／Ｎ  …（２）
ここで、Ｂ：磁束密度、μ：透磁率、ｎ：コイルの巻き数、Ｉ：電流、ｒ：コイル半径、Ｌ：コイル長さ、Ｂｌ（ｘ）：コイル中心からの距離ｘにある大きな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｂｓ（０）：コイル下にある小さな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｎ：整数である。
【００２８】
例えば、大きな欠陥による磁束密度変化率が１％で、小さな欠陥での磁束密度変化が０．１％の場合、大きな欠陥を検出した際に生じる磁束密度変化が、他のコイルの磁束密度の０．０１％以下となるようコイル軸方向間距離を設ければ、コイル間の干渉による感度低下が防止される。コイル幅３ｍｍ（ここでは、図２（Ａ）に示す幅Ｗ１）、長さ２ｍｍ（ここでは、図２（Ａ）に示す長さＬ１）とした場合、磁束密度の軸方向距離ｘの依存性は、図３に示すようになる。
【００２９】
図３において、Ｂｓ（０）＝０．１、Ｎ＝１０を代入した場合に、式（２）を満たすＢｌ（ｘ）のｘは７．６ｍｍ以上となる。コイル間のコイル軸方向間距離ｘを７．６mm以上とすることにより、小さな欠陥と大きな欠陥を同時に検出可能となる。
【００３０】
次に、図４のセンサ移動機構の構成を示す斜視図を用いて、センサ移動機構１２の構成について説明する。  
【００３１】
センサ移動機構１２は、格納容器１６に取り付けられた並進アクチュエータ１３ａ１，１３ａ２と、回転アクチュエータ１３ｂを備えている。回転アクチュエータ１３ｂには、ＥＣＴセンサ１が取り付けられている。並進アクチュエータ１３ａ１は、並進アクチュエータ１３ａ２と回転アクチュエータ１３ｂを、図の左右方向に移動可能である。並進アクチュエータ１３ａ２は、回転アクチュエータ１３ｂを、図の上下方向に移動可能である。回転アクチュエータ１３ｂは、その回転軸を中心に、ＥＣＴセンサ１を回転可能であり、例えば、並進アクチュエータ１３ａ２の移動方向に対して、ＥＣＴセンサ１を所定の角度に傾斜させることができる。並進アクチュエータ１３ａ１，１３ａ２と、回転アクチュエータ１３ｂとしては、超音波式アクチュエータやモータ等を用いる。
【００３２】
格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２を検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の検査対象上における位置と角度を、任意に制御することが可能となる。
【００３３】
次に、図５のブロック図を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００３４】
パソコン９は、キーボード２６と、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（ＢＲ）等の記録メディア２７とからなる入力装置を備えている。また、パソコン９は、表示装置となるモニタ２８を備えている。また、パソコン９は、Ｉ／Ｏポート２５と、ＣＰＵ２１と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３と、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４とを備えている。
【００３５】
ＥＣＴ装置８は、Ｉ／Ｏポート３１と、Ｄ／Ａコンバータ３０と、Ａ／Ｄコンバータ２９とを備えている。
【００３６】
次に、図６のフローチャートを用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作について説明する。  
【００３７】
図６のステップ１０１は、検査対象情報入力ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い、検査対象形状及び材質、使用温度や応力等の検査対象使用環境を入力する。
【００３８】
入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。
【００３９】
ステップ１０２は、センサ走査条件解析ステップである。このステップにおいて、ステップ１０１で入力した検査対象の形状、材質、使用環境に基づき、ＣＰＵ２１で検査対象内の応力分布を解析する。欠陥発生頻度が高いのは最大応力の垂直方向なので、その垂直方向とコイルの軸方向が平行となるようにＥＣＴセンサ１の走査方向を決定する。渦電流はコイルの軸方向と垂直に流れるので、最大応力の垂直方向とコイルの軸方向を平行とすると欠陥に対して垂直に渦電流が流れ、検出感度が最大となる。
【００４０】
ステップ１０３は、ＥＣＴセンサ設置ステップである。このステップにおいて、検査対象２の上に、ＥＣＴセンサ１を載置したセンサ移動機構１２を設置し、ＥＣＴセンサ設置位置をパソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い入力する。入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。
【００４１】
ステップ１０４は、ＥＣＴ実施ステップである。このステップにおいて、ステップ１０２で解析したセンサ走査方向及びステップ１０３で入力したセンサ位置情報に基づき、ＣＰＵ２１でアクチュエータ移動方向及び移動量を決定し、Ｉ／Ｏポート２５を介してアクチュエータドライバ１４に移動信号を伝達し、アクチュエータ１３を駆動してＥＣＴセンサ１を走査する。
【００４２】
センサ走査と同時にＩ／Ｏポート２５、３１を介してＥＣＴ装置８に計測開始信号を伝達する。ＥＣＴ装置８では、Ｄ／Ａコンバータ３０を介してＥＣＴセンサ１に交流電圧を印加するとともに、Ａ／Ｄコンバータ３１を介して測定信号を取得する。測定信号はＩ／Ｏポート３１、２５を介してパソコン９のＣＰＵ２１に伝達され、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示される。また、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記憶させる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。
【００４４】
次に、図７〜図１３を用いて、本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの構成について説明する。
最初に、図７を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００４５】
本実施形態の渦電流探傷システムは、ＥＣＴセンサ１Ａと、ＥＣＴ装置８と、パソコン９と、センサ移動機構１２Ａと、エンコーダ１５から構成される。
【００４６】
ＥＣＴセンサ１Ａは、複数のコイルから構成される。ＥＣＴセンサ１Ａは、検査対象２の上に設置され、センサ移動機構１２Ａにより、検査対象２の上を移動する。ＥＣＴセンサ１Ａの構成については、図８を用いて後述する。
【００４７】
センサ移動機構１２Ａは、ＥＣＴセンサ１Ａを検査対象２の上に設置する機構を有している。センサ移動機構１２Ａの構成については、図１１を用いて後述する。エンコーダ１５は、センサ移動機構１２ＡによるＥＣＴセンサ１Ａの移動量を検出して、検出量をパソコン９に出力する。
【００４８】
次に、図８〜図１０を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ１Ａの構成について説明する。
図８はＥＣＴセンサの構成図、図９はＥＣＴセンサの渦電流分布の説明図、図１０はＥＣＴセンサの検出感度のコイル１端の軸方向長さに対する依存性の説明図である。
【００４９】
図２に示した例では、複数個のセンサをセンサのコイル軸方向でずらして配置しているが、本実施形態では、後述のとおりコイル下の不感帯を解消しているため、図８（A）、図８（Ｂ）に示すように個々のコイルの有感帯を重複させることなく連続するように配置することが可能である。
【００５０】
図８（Ｃ）に示すように、本実施形態のＥＣＴセンサ１Ａに用いるコイル５’は、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線を巻回して、コイルを構成している。コイル５’の下面が、検査対象に設置される設置面となる。このコイルは、底辺の長さをＷａとし、上辺の長さをＷｂとする台形となっており、コイル５’の両端の軸方向長さを中心軸に対して非対称としている。
【００５１】
コイル５’の両端の軸方向長さを中心軸に対して非対称とすることで、図９に示すように非対称コイル５’の中心下に欠陥３が存在する場合、渦電流分布は対称性が崩れるため欠陥を迂回する渦電流ｉ，ｉ’の合成値（ｉ＋ｉ’）が０とならないため、不感帯が解消される。
【００５２】
検出感度Ｓのコイル幅比依存性は、以下の式（３）で記述される。  
Ｓ＝（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷ＳＬ  …（３）
ここで、Ｗａは１端のコイル軸方向長さであり、Ｗｂは他端のコイル軸方向長さであり、Ｃｗは欠陥幅であり、ＳＬはコイル径方向長さである。
【００５３】
ここで、必要な検出下限がＤLの場合に、必要なコイル幅の関係は、以下の式（４）となる。  
ＤＬ＜（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷ＳＬ  …（４）
図１０は、ＳＬ＝２ｍｍ、Ｗａ＝１ｍｍ、Ｗｂ＝０．１〜１ｍｍ、Ｃｗ＝０．５ｍｍの場合の検出感度の長さＷｂに対する依存性を示している。必用検出下限ＤＬが０．４の場合には長さＷｂを０．６５ｍｍ以下とすることで、必要感度が得られる。
【００５４】
次に、図１１のセンサ移動機構の斜視図を用いて、センサ移動機構１２Ａの構成について説明する。  
【００５５】
センサ移動機構１２Ａは、格納容器１６に摺動可能に保持されたセンサ固定ジグ１９を備えている。センサ固定ジグ１９には、ＥＣＴセンサ１Ａが取り付けられている。
【００５６】
また、格納容器１６には、回転可能なオスネジ２０が保持されている。オスネジ２０の一端には、ハンドル１８が取り付けられ、他端にはエンコーダ１５が取り付けられている。
【００５７】
一方、センサ固定ジグ１９の内部にはメネジが形成されており、このメネジには、オスネジ２０が係合している。従って、ハンドル１８を回すことによりオスネジ２０を回転させると、センサ固定ジグ１９は図示の上下方向に移動する。それに伴って、ＥＣＴセンサ１Ａも、図示の上下方向に移動する。これによって、センサの直線走査が可能となる。
【００５８】
格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２Ａを検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の移動方向と移動方向に対する角度を、制御することが可能となる。
【００５９】
次に、図１２のブロック図を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成について説明する。  
【００６０】
パソコン９は、キーボード２６、記録メディア２７とからなる入力装置を備えている。また、パソコン９は、表示装置となるモニタ２８を備えている。また、パソコン９は、Ｉ／Ｏポート２５、ＣＰＵ２１、ＨＤＤ２２と、ＲＡＭ２３と、ＲＯＭ２４と、Ａ／Ｄコンバータ２９‘とを備えている。
【００６１】
ＥＣＴ装置８は、Ｉ／Ｏポート３１と、Ｄ／Ａコンバータ３０と、Ａ／Ｄコンバータ２９とを備えている。
【００６２】
次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作について説明する。  
【００６３】
ステップ２０１は、検査対象形状入力ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い、検査対象形状及び材質、既往の欠陥の発生情報を入力する。
【００６４】
入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。
【００６５】
ステップ２０２は、センサ走査条件解析ステップである。このステップにおいて、ステップ２０１で入力した既往の欠陥発生情報に基づき、最多頻度となる欠陥の発生方向をＣＰＵ２１で統計評価し、ＥＣＴセンサ１Ａの走査方向をセンサの軸方向と最多欠陥発生方向と平行となるように決定する。ここで解析したセンサ移動方向はＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録するとともに、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。渦電流はコイルの軸方向と垂直に流れるので、センサの軸方向と欠陥の発生方向が平行となるようにセンサを走査すると、欠陥に対して垂直に渦電流が流れて検出感度が最大となる。
【００６６】
ステップ２０３は、センサ走査機構設置ステップである。このステップにおいて、ＥＣＴセンサ１Ａの軸方向がステップ２０２で評価した走査方向と平行となるようにＥＣＴセンサ移動機構１２Ａを設置し、ＥＣＴセンサの設置位置をパソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用いて入力する。入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。
【００６７】
ステップ２０４は、ＥＣＴ実施ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６から測定開始の信号を入力し、Ｉ／Ｏポート２５を介してＥＣＴ装置８に計測開始信号を伝達する。ＥＣＴ装置８ではＤ／Ａコンバータ３０を介してＥＣＴセンサ１Ａに交流電圧を印加するとともに、Ａ／Ｄコンバータ２９を介して測定信号を取得する。測定信号はＩ／Ｏポート２５を介してパソコンのＣＰＵ２１に伝達され、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示される。また、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。
【００６８】
このＥＣＴ実施ステップにおいて、ＥＣＴセンサの移動機構１２Ａのハンドル１８を手動で回転させ、センサ１Ａを走査する。センサの位置はエンコーダ１５で計測してＡ／Ｄコンバータ２９‘とＩ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達し、ＥＣＴ信号とともにＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記憶させる。このＥＣＴ信号の走査位置依存性は、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、単一のコイルでもコイル下の全域を探傷可能なため、ＥＣＴシステムのコストを第1の実施形態と較べて低くすることが可能である。
【００７０】
さらに、図３で説明したように、複数のコイルの間の軸方向距離ｘを所定距離以上とすることで、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。
【００７１】
次に、図１４〜図１７を用いて、本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムの構成について説明する。なお、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成は図７に示したもの、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成は図１２に示したものと同様である。
【００７２】
図１４は渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図、図１５はＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図、図１６はＥＣＴセンサの配置の説明図、図１７はＥＣＴセンサの検出感度の傾斜角依存性の説明図である。
【００７３】
図２に示した例では、複数個のセンサをセンサのコイル軸方向に直交する方向にずらして配置しているが、本実施形態では、後述のとおりコイル下の不感帯を解消しているため、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すようにコイルの有感帯を重複させること無く連続するよう、コイルを配置することが可能である。図１４に示したコイル５は、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線を巻回して構成している。また、このコイルは左右対称な直方体とした。
【００７４】
このコイル５は、図１５に示すように、欠陥３に対して所定の傾斜角度を有するように配置される。コイル５を欠陥３に対して傾斜して配置することで、渦電流分布の対称性が崩れる。すなわち、渦電流ｉ１＜−ｉ１’，ｉ２＞−ｉ２’となる。そのため、ため欠陥を迂回する渦電流ｉ１，ｉ１’，ｉ２，ｉ２’の合成値が０とならないため、不感帯が解消される。
【００７５】
検出感度Ｓのコイル中心軸と欠陥との角度θ（以下、「傾斜角」と称する）に対する依存性は、以下の式（５）〜（１０ｃ）で記述される。  
Ｓ＝Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ  …（５）
ｉ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ２）  …（６）
ｘ１＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２  …（７）
ｘ２＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）−Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（０＜θ≦θ１）…（８ａ）
ｘ２＝−Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（θ１＜θ≦θ２）  …（８ｂ）
θ１＝ｓｉｎ−１（Ｃｗ÷Ｓｗ）  …（９）
θ２＝ｃｏｓ−１[（−ｂ＋√（ｂ２-４・ａ・ｃ））÷２ａ]  …（１０）
ａ＝１＋（Ｓｗ÷ＳＬ）２  …（１０ａ）
ｂ＝２・（Ｃｗ÷ＳＬ）２  …（１０ｂ）
ｃ＝（Ｃｗ÷ＳＬ）２−（Ｓｗ÷ＳＬ）２  …（１０ｃ）                  
ここで、Ａは係数をあらわす。図１６（Ａ）に示すように、ｘ１はコイル軸方向中心線と一方の欠陥端との距離、ｘ２はコイル軸方向中心線と他方の欠陥端との距離、Ｓｗは、コイル軸方向長さをあらわす。図１６（Ｂ）に示すようにθ１はコイル軸方向中心線が欠陥端と重なる角度をあらわす。図１６（Ｃ）に示すようにθ２はコイル角が欠陥端と重なる角度をあらわす。
【００７６】
必要な検出下限がＤLの場合に、必要な傾斜角は、式（５）との大小関係から、以下の式（１１）となる。  
ＤＬ＜Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ  …（１１）
図１７は、ＳＬ＝２ｍｍ、ＳＷ＝１ｍｍ、Ｃｗ＝０．５ｍｍを式（５）〜（１０ｃ）にあてはめた場合の検出感度の傾斜角依存性を表している。必用検出下限ＤＬが０．４の場合には傾斜角を２４〜７８°とすることで、必要感度が得られる。
【００７７】
次に、図１８を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構１２Ａの構成について説明する。  
図１８は、本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。
【００７８】
センサ移動機構１２Ａは、格納容器１６に摺動可能に保持されたセンサ固定ジグ１９を備えている。センサ固定ジグ１９には、ＥＣＴセンサ１が取り付けられている。ＥＣＴセンサ１のセンサ固定ジグ１９に対する取り付け角は、変えることができ、図１４で示したように、欠陥に対して所定の角度θとなるように、取り付けることができる。
【００７９】
また、格納容器１６には、回転可能なオスネジ２０が保持されている。オスネジ２０の一端には、ハンドル１８が取り付けられ、他端にはエンコーダ１５が取り付けられている。
【００８０】
一方、センサ固定ジグ１９の内部にはメネジが形成されており、このメネジには、オスネジ２０が係合している。従って、ハンドル１８を回すことにより、オスネジ２０が回転すると、センサ固定ジグ１９は図示の上下方向に移動する。それに伴って、ＥＣＴセンサ１も、図示の上下方向に移動する。これによって、センサの直線走査が可能となる。
【００８１】
格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２Ａを検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の移動方向と移動方向に対する角度を、任意に変えることが可能となる。
【００８２】
本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成は、図１２に示したものと同様である。また、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作は、図１３に示したものと同様である。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、単一のコイルでもコイル下の全域を探傷可能なため、ＥＣＴシステムのコストが第1の実施形態と較べて低くすることが可能である。
【００８４】
さらに、図２にて説明したように、複数のコイルの間の軸方向距離ｘを所定距離以上とすることで、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１Ａ…ＥＣＴセンサ
２…検査対象
３…欠陥
５，５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５’…コイル
８…ＥＣＴ装置
９…パソコン
１２，１２Ａ…ＥＣＴセンサ移動機構
１３…アクチュエータ
１３ａ１，１３ａ２…並進アクチュエータ
１３ｂ…回転アクチュエータ
１４…アクチュエータドライバ
１５…エンコーダ
１６…格納容器
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ…固定機構
１８…ハンドル
１９…センサ固定ジグ
２０…オスネジ
２１…ＣＰＵ
２２…ＨＤＤ
２３…ＲＡＭ
２４…ＲＯＭ
２５，３１…Ｉ／Ｏポート
２６…キーボード
２７…記録メディア読取装置
２８…モニタ
２９、２９‘…Ａ／Ｄコンバータ
３０…Ｄ／Ａコンバータ
ＵＳ−Ａ、ＵＳ−Ｂ、ＵＳ−Ｃ…不感帯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010266223.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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