(57)【要約】【課題】２個の励磁コイルをコイル軸が直交するように配置した渦電流探傷プローブにおいて、キズの方向に関係なく全方向のキズについてキズ信号の振幅と位相を一定にすること。【解決手段】コイル軸が直交するように配置した励磁コイル１１，１２の夫々に励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ１ｂとＥＶ２ａ，ＥＶ２ｂを接続してある。励磁電源ＥＶ１ａ、ＥＶ２ａは同周波数ｆ１、同位相、励磁電源ＥＶ１ｂ、ＥＶ２ｂは同周波数ｆ２、異位相（１８０度相違）で、ｆ１とｆ２は周波数が異なる。励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａにより誘起するキズ信号の最大振幅特性はグラフａになり、励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂにより誘起するキズ信号の最大振幅特性はグラフｂになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸が直交するように配置した２個の励磁コイルと１個の検出コイルを備え、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が被検査体の検査面と平行するように設置し、検出コイルはコイル軸が被検査体の検査面と直交するように設置する渦電流探傷プローブにおいて、２個の励磁コイルの夫々に２個の励磁電源を接続し、一方の励磁コイル（１１）の一方の励磁電源（ＥＶ１ａ）と他方の励磁コイル（１２）の一方の励磁電源（ＥＶ２ａ）は周波数（ｆ１）及び位相が同じで、一方の励磁コイル（１１）の他方の励磁電源（ＥＶ１ｂ）と他方の励磁コイル（１２）の他方の励磁電源（ＥＶ２ｂ）は周波数（ｆ２）が同じで位相が１８０度相違し，両周波数（ｆ１，ｆ２）は周波数が相違していることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流探傷プローブを被検査体の検査面に設置し、前記２個の励磁コイルを夫々前記２個の励磁電源で励磁し、前記検出コイルによりキズ信号を検出し、検出したキズ信号の位相に基づいて被検査体のキズの有無を判別することを特徴とする渦電流探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、渦電流探傷プローブにと渦電流探傷方法関し、特に全方向のキズの検出が可能な渦電流探傷プローブと渦電流探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来回転磁界（回転渦電流）を用いて全方向のキズを検出する回転渦電流探傷プローブが提案されている（例えば特許文献１参照）。
図５、図６により従来の回転磁界を用いた渦電流探傷プローブを説明する。
図５は、励磁コイルと検出コイルの配置を示す図で、図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ１部分の矢印方向の断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＸ２部分の矢印方向の断面図である。
【０００３】
渦電流探傷プローブは、励磁コイル部１と検出コイル２からなり、励磁コイル部１は、２個の四角形の励磁コイル１１,１２からなり、検出コイル２は、パンケーキ状のコイルからなる。励磁コイル１１,１２は、一方の励磁コイル１１の内側に他方の励磁コイル１２を配置（挿入）し、両励磁コイルのコイル軸（コイル中心軸）が直交する（コイル面も直交する）ように配置してある。また検出コイル２は、コイル軸が励磁コイル１１，１２のコイル軸と直交する（コイル面も直交する）ように、励磁コイル１１の外周面（外側）の略中央に配置してある。そして励磁コイル１１，１２は、被検査体Ｍの検査面Ｍ１上にコイル軸が検査面Ｍ１と平行する（コイル面は検査面Ｍ１と直交する）ように設置し、検出コイル２は、励磁コイル１１と検査面Ｍ１の間にコイル軸が検査面Ｍ１と直交する（コイル面は検査面Ｍ１と平行する）ように設置してある。なおコイル面は、巻線に囲まれたコイル軸と直交する面である。
【０００４】
図６により、図５の回転渦電流探傷プローブの励磁方法とキズ信号の位相特性について説明する。
図６（ａ）の励磁コイル１１，１２には、夫々励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２を接続してある。励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２は、周波数が同じで、位相が９０度相違している。励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２から励磁コイル１１，１２に励磁電流を流すと回転磁界が発生し、その回転磁界によって被検査体Ｍの検査面Ｍ１に回転渦電流が発生（誘導）する。
検査面Ｍ１にキズがあるときは、回転渦電流に乱れが生じて検出コイル２にキズ信号（高周波のキズ信号）が誘起する。その高周波のキズ信号は、同期検波器により検波されてキズ信号が取り出される。キズ信号は、被検査体のキズの方向（向き）により位相が変化する。なおキズの方向は、渦電流探傷プローブの走査方向（例えば励磁コイル１１のコイル軸と直交する方向）のキズ（走査方向に長いキズ）の角度を０度とし、走査方向に対する角度で表してある。
【０００５】
図６（ｂ）は、キズの方向（角度）とキズ信号の位相関係を説明する図で、キズ信号のパターン（ベクトル波形）を示す。図６（ｂ）において、横軸は、キズ信号の０相成分の振幅を、縦軸は、キズ信号の９０度進相成分の振幅を表している。
キズ信号イ、ロ、ハは、キズの方向が、夫々０度、４５度、１３５度の例である。キズ信号は、キズの方向が変わっても振幅は変わらないが、位相はキズの方向に対応して変化する。その点について、図６（ａ）の渦電流探傷プローブを用いて行った試験結果を図３（ｂ）に示す。図３（ｂ）は、キズの角度が、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度のときのキズ信号のパターンを重ねた図である。その試験結果からも、キズ信号は、キズの角度によって位相が変わることが分かる。なお図３（ｂ）の試験は、アルミニウムの被試験体に深さ２ｍｍのキズを放電加工したものを用い、周波数１２８ｋＨｚの励磁電流を用いて回転磁界を発生して行った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３１２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６（ａ）の回転渦電流探傷プローブは、キズの方向（角度）に対応してキズ信号の位相が変わるから、キズ信号の位相からキズの方向を知ることができるが、検出コイル２には、キズ信号の外に雑音が検出される場合がある。その場合キズ信号か雑音かの判別が困難なになることがある。例えば溶接部分のキズの有無を判別する場合には、溶接部分の方向に基づいてキズの方向をある程度予測できるから、キズ信号か雑音かを比較的容易に判別できるが、キズの方向が予測できない被検査体の場合には、キズ信号か雑音かの判別が困難になる。
キズの方向が予測できない被検査体の場合には、キズの方向は判別できなくても全方向のキズの有無を容易に検知したい場合がある。
そこで本願発明は、その点に鑑み、図５、図６（ａ）の渦電流探傷プローブにおいて、キズの方向が変わってもキズ信号の位相は変わらない渦電流探傷プローブと渦電流探傷方法を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の渦電流探傷プローブは、コイル軸が直交するように配置した２個の励磁コイルと１個の検出コイルを備え、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が被検査体の検査面と平行するように設置し、検出コイルはコイル軸が被検査体の検査面と直交するように設置する渦電流探傷プローブにおいて、２個の励磁コイルの夫々に２個の励磁電源を接続し、一方の励磁コイル（１１）の一方の励磁電源（ＥＶ１ａ）と他方の励磁コイル（１２）の一方の励磁電源（ＥＶ２ａ）は周波数（ｆ１）及び位相が同じで、一方の励磁コイル（１１）の他方の励磁電源（ＥＶ１ｂ）と他方の励磁コイル（１２）の他方の励磁電源（ＥＶ２ｂ）は周波数（ｆ２）が同じで位相が１８０度相違し，両周波数（ｆ１，ｆ２）は周波数が相違していることを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷方法は、請求項１に記載の渦電流探傷プローブを被検査体の検査面に設置し、前記２個の励磁コイルを夫々前記２個の励磁電源で励磁し、前記検出コイルによりキズ信号を検出し、検出したキズ信号の位相に基づいて被検査体のキズの有無を判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明の渦電流探傷プローブによって検出されるキズ信号は、被検査体のキズの方向（角度）が変わっても、位相及び振幅が変わらない、即ち位相及び振幅は、キズの方向に関係なく一定であるから、検出された信号がキズ信号か雑音かを容易に判別きる。したがって本願発明の渦電流探傷プローブは、被検査体の全方向のキズについてその有無を確実に検知することができる。
以上は、渦電流探傷方法についても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブを示す。
【図２】図２は図１の渦電流探傷プローブに２個の励磁電源を用いた例を示す。
【図３】図３は本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブと従来の回転渦電流探傷プローブの試験結果を示す。
【図４】図４は図２の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷装置を示す。
【図５】図５は従来の回転渦電流探傷プローブを示す。
【図６】図６は図５の回転渦電流探傷プローブの励磁方法とキズ信号の位相特性を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜図４により本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブを説明する。
【実施例】
【００１２】
まず図１について説明する。
図１（ａ）は、渦電流探傷プローブの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の渦電流探傷プローブにより検出したキズ信号の位相特性を説明する図であり、図１（ｃ）は、キズ信号の最大振幅特性を示す。
【００１３】
図１（ａ）の渦電流探傷プローブは、図５の渦電流探傷プローブと同じで、励磁コイル部１と検出コイル２からなり、励磁コイル部１は、２個の四角形の励磁コイル１１,１２からなり、検出コイル２は、パンケーキ状コイルからなる。励磁コイル１１,１２は、一方の励磁コイル１１の内側に他方の励磁コイル１２を配置し、両励磁コイルのコイル軸（コイル中心軸）は直交する（コイル面も直交する）ように配置してある。また検出コイル２は、コイル軸が励磁コイル１１，１２のコイル軸と直交する（コイル面は両励磁コイルのコイル面と直交する）ように、励磁コイル１１の外周面（外側）の略中央に配置してある。そして励磁コイル１１，１２は、被検査体Ｍの検査面Ｍ１上にコイル軸が検査面Ｍ１と平行する（コイル面は検査面Ｍ１と直交する）ように設置し、検出コイル２は、励磁コイル１１と検査面Ｍ１の間にコイル軸が検査面Ｍ１と直交する（コイル面は検査面Ｍ１と平行する）ように設置してある。なおコイル面は、巻線に囲まれたコイル軸と直交する面である。
図１（ａ）の励磁コイル１１，１２は、例えばボビン（図示せず）に励磁コイル１２を巻き、その上に励磁コイル１１を巻いてもよいし、或いは励磁コイル１１と励磁コイル１２は、一層毎に交互に重ねて巻いてもよい。なお励磁コイル１１，１２は、上記に限らず両コイルのコイル軸が直交するように巻くか、或いは直交するように配置すればよい。
【００１４】
励磁コイル１１，１２には、周波数及び位相の同じ励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２を夫々接続してある。励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２から励磁コイル１１，１２に励磁電流を流すと、被検査体Ｍの検査面Ｍ１には、渦電流が発生（誘導）する。そして検査面Ｍ１にキズがあるときはその渦電流に乱れが生じ、その渦電流の乱れによって検出コイル２にキズ信号（高周波のキズ信号）が誘起する。検出コイル２に誘起したキズ信号は、同期検波器（図示せず）により励磁電流と同じ周波数の搬送波によって検波され、ローパスフィルタ（図示せず）によりキズ信号が取り出される。
【００１５】
次に図１（ｂ）により、図１（ａ）の渦電流探傷プローブにより検出さした信号を検波して取り出したキズ信号のパターン（ベクトル波形）について説明する。図１（ｂ）において、横軸は、キズ信号の０相成分の振幅を、縦軸は、キズ信号の９０度進相成分の振幅を表している。
図１（ｂ）のイ、ロ、ハは、検査面Ｍ１のキズの方向（角度）が、４５度、０度、１３５度のときのキズ信号パターンを表している。ここでキズの方向（角度）は、渦電流探傷プローブの走査方向（例えば励磁コイル１１のコイル軸と直交する方向）のキズ（走査方向に長いキズ）の角度を０度とし、走査方向に対する角度で表してある。
【００１６】
図１（ｂ）のキズ信号のパターンは、キズの角度が変わるとイ、ロ、ハのように振幅が変わるが、位相は変わらない。この点について、図１（ａ）の渦電流探傷プローブを用いて行った試験結果を図３（ａ）に示す。図３（ａ）は、キズの角度を１０度毎に変えて、角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号のパターンを重ねた図である。その試験結果からも、キズの角度によってキズ信号の振幅は変わるが、位相は変わらないことが分かる。なお図３（ａ）の試験は、アルミニウムの被検査体に深さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍ、幅０．５ｍｍのキズを放電加工したものを用い、励磁コイル１１，１２に励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２から同じ周波数（１２８ｋＨｚ）、同じ位相の励磁電流を流し、リフトオフ０．５ｍｍで行った。
【００１７】
次に図１（ｃ）によりキズの角度（方向）とキズ信号の最大振幅特性を説明する。
図１（ｃ）において、横軸は、キズの角度（度）を、縦軸は、キズ信号の最大振幅（Ｖ）を表している。
図１（ｃ）は、前記図３（ａ）の試験に基づいてキズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号の最大振幅を求めたもので、最大振幅特性は、グラフａのようになる。
図１（ｃ）によると、キズ信号の振幅は、キズの角度が４０度付近において最大になり、１４０度付近において最小になる。
なおグラフａの特性は、励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２の周波数を１２８ｋＨｚに設定したときの特性であるが、他の周波数についても同様の特性になる。
【００１８】
図３（ａ）及び図１（ｃ）から分かるように、図１（ａ）の渦電流探傷プローブによって検出したキズ信号は、キズの角度が変わると振幅は変わるが、位相は変わらない。したがって図１（ａ）の渦電流探傷プローブにより検出した信号に雑音が含まれている場合にも、検出された信号の位相を比較することにより、キズ信号と雑音の位相が一致しない限り、検出された信号がキズ信号か雑音かを容易に判別できる。しかし図１（ａ）の渦電流探傷プローブによって検出されるキズ信号は、キズの角度が１４０度付近において振幅が小さくなるから、その付近のキズは判別が難しくなり、全方向のキズの探傷には不十分である。
【００１９】
そこで図２（ａ）の渦電流探傷プローブは、その点に鑑み全方向のキズに対して振幅及び位相が略一定のキズ信号が得られるように構成してある。
図２（ａ）は、渦電流探傷プローブの平面図であり、図２（ｂ）は、キズの角度（方向）とキズ信号の最大振幅特性を示す。
図２（ａ）の渦電流探傷プローブは、励磁コイル部１と検出コイル２の構成及び配置は図１（ａ）の渦電流探傷プローブと同じであるが、励磁電源の個数が相違している。
励磁コイル１１には、励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ１ｂを接続し、励磁コイル１２には、励磁電源ＥＶ２ａ，ＥＶ２ｂを接続してある。励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａは、同周波数（ｆ１）同位相である。即ち図１（ａ）と同じである。一方励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂは、同周波数（ｆ２）で、位相が１８０度（π）相違している。また周波数ｆ１と周波数ｆ２は、周波数が相違している（ｆ１≠ｆ２）。
【００２０】
図２（ａ）の渦電流探傷プローブについて、図１（ｃ）の場合と同様にキズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号の最大振幅を求めると、最大振幅特性は、グラフａ、グラフｂのようになる。グラフａは、励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａの励磁電流によって得られるキズ信号の最大振幅特性に相当し、グラフｂは、励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂの励磁電流によって得られるキズ信号の最大振幅特性に相当する。グラフａは、図１（ｃ）のグラフａと同じで、キズ信号の振幅は、キズの角度が４０度付近において最大になり、１４０度付近において最小になる。一方グラフｂの場合、キズ信号の振幅は、キズの角度が１４０度付近において最大になり、４０度付近において最小になる。したがってグラフａ，ｂを重ねると、キズ信号の振幅は、キズの全角度において略一定になる。
以上のように、図２（ａ）の渦電流探傷プローブにより検出されるキズ信号の振幅は、キズの角度に関係なく略一定になり、位相も一定になる。
【００２１】
ここで図２（ａ）の渦電流探傷プローブの試験には、励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａの周波数ｆ１を１００ｋＨｚに、励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂの周波数ｆ２を１２８ｋＨｚに設定し、被検査体は、図１の渦電流探傷プローブの試験と同様にアルミニウムに深さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍ、幅０．５ｍｍのキズを放電加工したものを用いた。なお周波数ｆ１，ｆ２は、前記周波数に限らず周波数が相違していればよいが、周波数があまり離れると探傷時の周波数特性等が変わることがあるから、その点を考慮して設定する。また周波数ｆ１，ｆ２は、周波数が同じになると励磁電流が相殺されるからキズを検出することができない。
【００２２】
以上のように図２（ａ）の渦電流探傷プローブにより検出したキズ信号は、キズの方向（角度）が変わっても、全方向のキズについて振幅が略一定になり、かつ位相も一定になるから、被検査体等の状況によってキズ信号の他に雑音が検出される場合にも、検出した信号の位相に基づいて検出した信号がキズ信号か雑音かを容易に判別できる。したがって図２（ａ）の渦電流探傷プローブは、全方向のキズについてその有無を確実に検知することができる。
【００２３】
図４は、図２（ａ）の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷装置の構成を示す。
励磁コイル１１には、励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ１ｂが接続され、励磁コイル１２には、励磁電源ＥＶ２ａ，ＥＶ２ｂが接続されている。励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａは、同じ周波数ｆ１（＝１００ｋＨｚ）で同位相、励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂは、同じ周波数ｆ２（＝１２８ｋＨｚ）で位相が１８０度異なる。
検出コイル２により検出した信号は、同期検波器３ａ，３ｂにより検波する。同期検波器３ａには、発振器ＲＶａから励磁電源ＥＶ１ａ，ＥＶ２ａと同じ周波数ｆ１の搬送波を供給し、同期検波器３ｂには、発振器ＲＶｂから励磁電源ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ｂと同じ周波数ｆ２の搬送波を供給する。両同期検波器３ａ,３ｂの検波出力はローパスフィルタ４ａ，４ｂにより濾波して、キズ信号を取り出す。ローパスフィルタ４ａ，４ｂにより取り出したキズ信号は、信号処理回路５へ供給し、信号処理回路５において各ローパスフィルタのキズ信号について、或いは両ローパスフィルタの出力を加算したキズ信号について、キズ信号の位相に基づいてキズの有無を判別する。
【符号の説明】
【００２４】
１  励磁コイル部
１１，１２  励磁コイル
２  検出コイル
３ａ，３ｂ  同期検波器
４ａ，４ｂ  ローパスフィルタ
５  信号処理回路
ＥＶ１，ＥＶ２，ＥＶ１ａ，ＥＶ１ｂ，ＥＶ２ａ，ＥＶ２ｂ  励磁電源
Ｍ  金属の被検査体
ＲＶａ，ＲＶｂ  発振器
【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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