(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流信号を入力する励磁コイル及び傷信号を出力する検出コイルを有する渦流探傷用プローブと、前記交流信号の位相をシフトして移相交流信号を出力する移相器と、前記交流信号を参照信号として前記傷信号の位相検波をすることにより第１位相検波信号を出力する第１位相検波器と、前記移相交流信号を参照信号として前記傷信号の位相検波をすることにより第２位相検波信号を出力する第２位相検波器とを備える渦流探傷装置において、前記検出コイルの中心軸は前記励磁コイルの中心軸と交差する方向に配置してあり、前記交流信号は間欠交流信号であり、該間欠交流信号のバースト時間を制御するバースト制御部を備え、前記移相器は、ゲート部及び移相部を備え、該ゲート部は、前記バースト時間に同期して前記間欠交流信号を前記移相部へ入力することを特徴とする渦流探傷装置。
【請求項２】
前記バースト時間は、前記交流信号を３波乃至３００波含む時間であることを特徴とする請求項１に記載の渦流探傷装置。
【請求項３】
前記間欠交流信号は、前記バースト時間の２倍乃至１００倍の時間の間欠周期を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の渦流探傷装置。
【請求項４】
前記交流信号は、１ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの周波数を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の渦流探傷装置。
【請求項５】
前記渦流探傷装置は、電池を電源とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の渦流探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁誘導を利用して金属材料の表面に生じた傷の検出をする渦流探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の探傷対象物の表面に置いた励磁コイルに交流電流を与えて、探傷対象物表面に交流磁界を加えることにより探傷対象物表面近傍に渦電流を発生させ、探傷対象物表面の傷の存在、形状、寸法等による渦電流の変化を検出コイルにより検出し、傷の存在、形状、寸法等を知る渦流探傷方法が知られている。利用するコイルとしては環状ソレノイドが知られており、ソレノイドコイルの内部に管、棒等を挿入して試験する貫通コイル、あるいは、パンケーキ状のコイルを板、管等の表面に上置して試験するプローブコイル等がある。渦流探傷方法は、金属製の板、管、棒等の製造工程における外表面検査や熱交換器等の共用中検査等において利用されている。
【０００３】
他方、橋梁や道路の床板、パイプライン、石油・ガスタンク等の鋼構造物等における防錆塗装上からの探傷検査のニーズは、年々高まっているが、従来の渦流探傷方法においては不可能と言われていた。理由は、塗装膜等の被覆厚みが一定でないこと、通常、鋼構造物等は屋外に設置されていることから屋外での作業となり、プローブコイルと探傷対象物表面との距離（リフトオフ）を一定に維持することが困難であること等により、傷による信号と同様なリフトオフによる信号が多く発生するのに対し、傷による信号とリフトオフによる信号との弁別が困難であるからである。また、リフトオフが大きいことから、傷信号が極めて小さくなる。対策として、通常、プローブコイルへの励磁電流を大きくするが、これは探傷装置の消費電力を大きくすることになり、電池による探傷装置の駆動が困難となり、電源確保の困難な室外での作業を更に困難なものとしていた。
【０００４】
図５は、従来の渦流探傷装置において用いられる渦流探傷用プローブの概略構成を示す模式図である。図において、１は探傷対象物であり、探傷対象物１の上部に渦流探傷用プローブ２を構成する励磁コイル２ａと検出コイル２ｂが一体的に配置される。励磁コイル２ａと検出コイル２ｂは、ほぼ同径の円環状に形成されており、相互に平行に配置されている。検出コイル２ｂの探傷対象物１に対向する側、つまり励磁コイル２ａと反対側の面が探傷面となる。探傷対象物１は、導電性を有する材料、例えば金属であり、励磁コイル２ａにより生じた磁束により渦電流が流れうる材料が検査対象となる。
【０００５】
従来の探傷方法について説明する。探傷対象物１に検出コイル２ｂの探傷面を適当な距離離間して対向させ、探傷対象物１の表面に対し、励磁コイル２ａの中心軸がほぼ直交するように励磁コイル２ａ、検出コイル２ｂを配置し、励磁コイル２ａに交流電流を流す。この結果、励磁コイル２ａの周囲には交流磁界が発生し、この交流磁界により探傷対象物１の表面には渦電流が誘起される。探傷対象物１に、傷が存在する場合、渦電流は傷に沿って流れるので、傷が存在しない部分から傷が存在する部分へ渦流探傷用プローブ２を移動させると、渦電流の流路が変化する。この渦電流の流路の変化により、渦電流により生じている交流磁界の強さと方向が変化する。この磁界は、検出コイル２ｂにおいて検出されるので、交流磁界の強さと方向の変化は、検出コイル２ｂの端子の出力（傷信号）の変化として現れる。従って、検出コイル２ｂの端子における傷信号の振幅と位相を測定し、その変化を観測すれば、探傷対象物１における傷の有無、傷の状況等を知ることができる。
【０００６】
このような、従来の渦流探傷用プローブ２は、探傷対象物１の表面に適当な距離離間して配置するだけでよく、種々の形状の探傷対象物１に対して適用が可能であり、構造が簡単であり取り扱いも簡単であることから、多くの分野で利用されている。しかし、従来の渦流探傷用プローブ２は、検出コイル２ｂからの傷信号に、励磁コイル２ａと探傷対象物１との間隔（いわゆるリフトオフ）による位相成分が含まれることから、リフトオフの変化がそのまま検出され、ノイズ成分となる。このノイズ成分が存在することから、真の傷信号のみを検出することが困難であり、傷の種類、深さ等傷の性状解析に利用される位相解析の適用が困難であるという欠点を有していた。
【０００７】
また、従来の渦流探傷用プローブ２は、上述の通り、橋梁や道路の床板、パイプライン、石油・ガスタンク等の鋼構造物等における防錆塗装上からの渦流探傷において、塗装膜等の被覆厚みが一定でないこと等から、渦流探傷用プローブ２と探傷対象物表面の距離（リフトオフ）を一定にすることが困難であり、傷信号と同様なリフトオフによる信号が多く発生し、傷信号とリフトオフによる信号との弁別が困難であるという欠点を有していた。
【０００８】
図６は、従来の渦流探傷装置の例を示す概略ブロック図である。このような渦流探傷装置は、例えば「鉄鋼製品の渦流探傷法」（社団法人日本鉄鋼協会発行。第５２ページ、図３．１７）等に開示されている。図において、渦流探傷用プローブ２は、検出コイルとなる第１コイル２１と第２コイル２２により構成されている。発振器２３は、基準となる交流信号を発生し、励磁増幅器２４及び移相器２８に交流信号を出力する。発振器２３が発生する交流信号は、周波数１０Ｈｚ乃至１０ＭＨｚであり、この範囲において所定の周波数を発生する。また、この交流信号は、傷信号ＳＳを正確に検出するために、変動しない連続波とされる。励磁増幅器２４は、交流信号を励磁電流Ｉｅに変換して、励磁コイル（不図示）に供給する。第１コイル２１と第２コイル２２は、ブリッジ２５に接続され、ブリッジ２５を介して、検出した傷信号ＳＳを検出増幅器２６へ出力する。検出増幅器２６は、入力された傷信号ＳＳを適当な大きさに増幅し、傷信号ＤＳとして位相検波器２９に出力する。検出増幅器２６の出力である傷信号ＤＳは、自動平衡器２７にも入力され、傷信号ＤＳの大きさに応じて自動的にブリッジの平衡（バランス）が取られるように構成される。移相器２８は、交流信号の位相を適宜シフトして移相交流信号を出力し、参照信号として位相検波器２９へ入力する。位相検波器２９は、参照信号に基いて入力された傷信号ＤＳを位相検波し、直流信号化された位相検波信号Ｖｓを出力する。位相検波信号Ｖｓは、傷の有無、傷の大きさ、深さ等により変動することから、この位相検波信号Ｖｓを観察することにより、傷の状態を検出することができる。
【０００９】
渦流探傷装置におけるコイルインピーダンスの変化は非常に小さいことから、検出コイル（２１、２２）から得られる傷信号ＳＳは極めて小さい。傷信号ＳＳを観察可能な信号にするために大きく増幅する必要があるが、増幅手段として通常使用される線形増幅回路においては増幅率に一定の限界がある。従って、ダイナミックレンジの範囲内でできるだけ傷信号ＳＳに対する増幅率を上げるために、傷信号ＳＳそのものとは無関係な不要な電圧を抑制して、検出増幅器２６へは傷信号ＳＳの変化分のみを入力することが必要であり、ブリッジ２５は、このための回路として利用される。つまり、ブリッジ２５は、２個の検出コイル（２１、２２）の、バランスを取り、定常的に存在する不要な電圧を除去して傷信号ＳＳ（変化分）そのものを出力するための回路である。このような、検出コイル（２１、２２）のバランスを取るブリッジ２５は、従来の渦流探傷装置においては、必須のものであり、このことは、例えば、励磁方式が全く異なる渦流探傷プローブに関する公開特許公報である特開２００１−３４９８７５号公報においても、ブリッジ回路として記載されていることからも理解できる。
【００１０】
従来の渦流探傷装置においては、このようなブリッジ（ブリッジ回路）を備えることから、探傷試験の開始時、探傷試験条件の変更時、探傷対象物のロット変更時等探傷条件の変動があった場合には、先ずブリッジバランスを取り、傷のない状態において傷信号の出力が生じないように調整する作業が必要となる。
【００１１】
また、実際の探傷においては、探傷対象物を搬送用のローラコンベア等により高速で走行させることから、走行中の振動等により、探傷対象物１と渦流探傷用プローブ２との間のリフトオフが変動し、その変動による信号がバックグランド信号として傷信号ＳＳに重畳される。通常、移相器２８と位相検波器２９は、傷信号ＳＳにおける位相を検出して、傷の深さ等傷に関する情報を得るために調整するように設計されるが、このバックグランド信号によるノイズ除去のために用いられることが多い。即ち、バックグランド信号によるノイズを除去するために、移相器２８における交流信号に対する位相シフト量が制御されるのが実情である。
【００１２】
更に、従来の渦流探傷装置においては、リフトオフが大きい場合には、傷信号ＳＳが微小となることから、探傷を容易にするために、励磁電流Ｉｅを大きくし、あるいは検出増幅器２６の増幅率を大きくする必要があった。この結果、探傷装置全体として大きな電源容量が必要となることから、通常の電池による駆動が困難となり、特に電源の確保が困難な屋外での探傷装置の適用は一層困難であった。また、仮に電池式にしても、大きい電池容量が必要であることから、電池重量が大きくなり探傷装置が全体として大型化し作業性、効率性及び経済性等の面で大きな問題があった。さらに、軽量化を図る場合には、電池容量を犠牲にすることから、電池寿命が短くなり、短時間での電池交換が必要になる等の不都合が生じ、作業性、効率性及び経済性等の面で大きな問題があった。このような背景から、従来の渦流探傷装置では、電池駆動式のものは、殆ど存在しなかったし、存在していても実用性に乏しいものであった。
【００１３】
例えば、従来の渦流探傷装置において、励磁電流Ｉｅは１００〜３００ｍＡ程度、励磁コイルのインピーダンスは５〜２０Ω程度である。市販の二次電池では５時間容量が１２００ｍＡＨ程度のものが標準であるから、軽量化の観点から６個の電池を用いた場合（全電池重量は６００ｇｒ）を考えると、励磁電流の供給のみで約４時間使用できる容量である。しかし、実際の渦流探傷装置では、傷を検出した際の警報ブザーや警報ランプ、各種の表示をする液晶表示装置のバックライト等に２００ｍＡ程度の消費電流を必要とするから、実質的な使用可能時間は約２〜３時間でしかない。
【００１４】
なお、消費電力を小さくするために、励磁電流Ｉｅを間欠交流信号とすることが考えられる。図７は、従来の探傷装置において、励磁電流を間欠交流信号とした場合の傷信号及び位相検波信号の概略波形を示す波形図である。何れも横軸を時間Ｔとして、同図（ａ）は励磁電流を、（ｂ）は傷信号（ＳＳ又はＤＳ）を、（ｃ）は位相検波信号Ｖｓを示す。更に、傷のない場合（イ）、傷のある場合（ロ）の波形も併せて示す。間欠交流信号とされた励磁電流Ｉｅは、バースト時間Ｔｂにおいて交流信号の波（ここでは、３〜４波を示す）を含み、バースト時間Ｔｂ以外においては交流信号を含まない無信号状態となる。間欠交流信号の間欠周期Ｔｐはバースト時間Ｔｂに対して、より長い時間となるように設定される。このような、間欠交流信号が励磁電流Ｉｅとして励磁コイルに入力されると、励磁コイルと検出コイル（２１、２２）とは直接電磁的に結合していることから、バースト時間Ｔｂの立上り時、立下り時の励磁コイルにおける磁界の変化が検出コイル（２１、２２）に電磁誘導起電力を発生させ、検出コイル（２１、２２）は、この電磁誘導起電力を傷信号ＳＳとして出力するので、傷のない場合（イ）においても擬似的に傷信号を生じる。また、傷のある場合（ロ）においては、擬似的に生じた傷信号は真の傷信号以上の値を有することがあるから、真の傷信号の検出が困難となる。この傷信号（ＳＳ又はＤＳ）を「真の傷信号」と「擬似的な傷信号」とに分離することは、極めて困難であり、従来の渦流探傷用プローブ２を用いた従来の渦流探傷装置においては、励磁電流Ｉｅを間欠交流信号にすると、事実上探傷をすることができない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の渦流探傷装置においては、（１）リフトオフによる信号と傷による信号との弁別が困難であり、特にリフトオフの大きい非導電体を被覆した鋼構造物においては探傷が困難であること、（２）リフトオフが大きい場合への対策として、励磁電流を大きくし、検出増幅器の増幅率を大きくすると装置全体としての消費電力が大きくなること、（３）励磁電流を間欠交流信号とすることによっては探傷が困難であり、励磁電流への対策によっては渦流探傷装置の低消費電力化を図ることができないこと、（４）装置全体の低消費電力化が困難であることから電池駆動方式を採用した実用的な渦流探傷装置を実現することができないこと等の問題があった。
【００１６】
本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、リフトオフによる信号の発生がなく、リフトオフの影響を受けない、簡便な構成の低消費電力型で電池駆動可能な渦流探傷装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る渦流探傷装置は、交流信号を入力する励磁コイル及び傷信号を出力する検出コイルを有する渦流探傷用プローブと、前記交流信号の位相をシフトして移相交流信号を出力する移相器と、前記交流信号を参照信号として前記傷信号の位相検波をすることにより第１位相検波信号を出力する第１位相検波器と、前記移相交流信号を参照信号として前記傷信号の位相検波をすることにより第２位相検波信号を出力する第２位相検波器とを備える渦流探傷装置において、前記検出コイルの中心軸は前記励磁コイルの中心軸と交差する方向に配置してあり、前記交流信号は間欠交流信号であり、該間欠交流信号のバースト時間を制御するバースト制御部を備え、前記移相器は、ゲート部及び移相部を備え、該ゲート部は、前記バースト時間に同期して前記間欠交流信号を前記移相部へ入力することを特徴とする。
【００２０】
第２発明に係る渦流探傷装置は、第１発明において、前記バースト時間は、前記交流信号を３波乃至３００波含む時間であることを特徴とする。
【００２１】
第３発明に係る渦流探傷装置は、第１発明又は第２発明において、前記間欠交流信号は、前記バースト時間の２倍乃至１００倍の時間の間欠周期を有することを特徴とする。
【００２２】
第４発明に係る渦流探傷装置は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記交流信号は、１ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの周波数を有することを特徴とする。
【００２３】
第５発明に係る渦流探傷装置は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記渦流探傷装置は、電池を電源とすることを特徴とする。
【００２５】
第１発明においては、検出コイルの中心軸を励磁コイルの中心軸と交差する方向に配置してあり、励磁コイルに供給する励磁電流を間欠交流信号として、間欠交流信号のバースト時間を制御するバースト制御部を備えることとしたので、リフトオフによる信号の発生がなく、リフトオフの影響を受けることがなく、非導電体皮膜を施された探傷対象物においても探傷が可能であり、簡便な構成の低消費電力型で電池駆動可能な渦流探傷装置を提供することが可能となる。そしてゲート部は、バースト時間に同期して交流信号を移相部へ入力することとしたので、確実な移相処理ができる渦流探傷装置の提供が可能となる。
【００２７】
第２発明乃至第４発明においては、交流信号の周波数、バースト時間、間欠周期の関係を所定の範囲としたので、一層確実な間欠交流信号による探傷が可能となり、確実に低消費電力型の電池駆動可能な渦流探傷装置を提供することが可能となる。
【００２８】
第５発明においては、電源を電池により構成することとしたので、小型化した渦流探傷装置を提供することが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は、本願発明に用いる渦流探傷用プローブの原理説明図である。図２は、本願発明に用いる渦流探傷用プローブの概略外形斜視図である。図１において、１は探傷対象物であり、その表面に対向して、渦流探傷用プローブ２が間隔（リフトオフＤＬ）をおいて配置される。渦流探傷用プローブ２は、励磁コイル２ａと検出コイル２ｂにより構成され、励磁コイル２ａの中心軸と検出コイル２ｂの中心軸とは相互に交差する方向に配置される。励磁コイル２ａの中心軸は、探傷対象物１の表面に対し交差する方向（通常は、ほぼ垂直方向）になるように配置されるから、励磁コイル２ａの端部が形成する励磁コイル端部面２ａｓは、探傷対象物１の表面に対し、ほぼ平行となる。検出コイル２ｂの端部が形成する検出コイル端部面２ｂｓは、励磁コイル端部面２ａｓに対し交差する方向（通常は、ほぼ垂直方向）に配置される。
【００３１】
励磁コイル２ａに交流信号である励磁電流が入力され供給されると、それに従い、図上矢印（下向き）で示すように探傷対象物１の表面に対して交差する方向に交流磁界が生じ、探傷対象物１の表面には渦電流が生じる。傷の無い場合においては、渦電流による磁界は、図上矢印（上向き）で示すように探傷対象物１の表面に対して交差する方向に生じるから、検出コイル２ｂとは鎖交することがなく検出コイル２ｂにより傷信号が検出されることはない。これに対し、傷のある場合においては、渦電流による磁界は、図上矢印（左向き）で示すように探傷対象物１の表面に対して平行な方向に生じるから、検出コイル２ｂと鎖交することになり検出コイル２ｂにより傷信号として検出され、出力される。つまり、本願発明に用いる渦流探傷用プローブ２においては、励磁コイル２ａと検出コイル２ｂとは、電磁的には直接結合していないので、リフトオフＤＬによる影響がノイズ成分として検出コイル２ｂに現れることはない。また、励磁電流に変化があっても、その変化が検出コイル２ｂに電磁誘導起電力を生じることはないので、後述するように励磁電流を間欠交流信号としても、検出コイル２ｂはなんら影響されることはなく、励磁電流を間欠交流信号とすることが可能となる。
【００３２】
図２において、励磁コイル２ａは円環状であり、検出コイル２ｂは矩形の場合（ａ）と、三角形の場合（ｂ）を示す。励磁コイル２ａは、例えば、外径１８ｍｍ、内径１４ｍｍの円形ナイロンボビンに１００μｍの被覆銅線を１５０回巻いたものである。矩形の検出コイル２ｂは、例えば、一辺が１０ｍｍの矩形枠に７０μｍの被覆銅線を１２０回巻いて、一辺が１４ｍｍの矩形に仕上げたものであり、少なくとも一辺が励磁コイル２ａの内径方向と一致するように励磁コイル２ａの内部空間に嵌め込まれている。従って、検出コイル２ｂの少なくとも一辺は、励磁コイル２ａが形成する端部面に平行となるように構成される。三角形の検出コイル２ｂの場合においても、矩形の場合と同様に、少なくとも一辺が励磁コイル２ａの内径方向と一致するように励磁コイル２ａの内部空間に嵌め込まれている。なお、励磁コイル２ａは円環状としたが、これに限られるものではない。また、検出コイル２ｂは、矩形状、三角形状に限らず、台形状、家型五角形等の多角形が可能である。
【００３３】
また、励磁コイル２ａから離間した空間においては、励磁コイル２ａにより発生した磁束が湾曲し、検出コイル２ｂと鎖交する磁束を生じるようになり、この鎖交する磁束が検出コイル２ｂにより擬似の傷信号として検出される。この擬似の傷信号は、リフトオフの変動により変動することから、最終的にはノイズとして探傷の誤差を生じる原因となる。従って、多角形の形状は、励磁コイル２ａから離間するに従って、その内側の空間を小さくする形状が望ましい。つまり、励磁コイル２ａの内径方向と一致するように励磁コイル２ａの内部空間に嵌め込まれている一辺から離間する空間において、該一辺と平行な方向における幅（図上矢符２ｂｄにより示す）が、該一辺の長さより小さい多角形状の検出コイル２ｂ（例えば、三角形、台形、家型五角形等）とすることにより、励磁コイル２ａによる磁束との鎖交を低減でき、リフトオフによるノイズを一層低減することができる。
【００３４】
図３は、本願発明に係る渦流探傷装置のブロック図である。図４は、本願発明に係る渦流探傷装置における各部の波形を示す波形図である。図４は、横軸を時間Ｔとして、縦軸に、（ａ）は励磁電流Ｉｅを、（ｂ）は傷信号（ＳＳ又はＤＳ）を、（ｃ）は第１位相検波信号Ｖｘ（又は第２位相検波信号Ｖｙ）を、（ｄ）はゲート開閉（状態）を示し、更に、傷のない場合（イ）、傷のある場合（ロ）の波形も併せて示す。
図３において、１は探傷対象物であり、探傷対象物金属部１ａ、探傷対象物被覆部１ｂ、探傷対象物１に含まれる傷１ｃが模式的に示される。探傷対象物１の表面に対向して、励磁コイル２ａ及び検出コイル２ｂからなる渦流探傷用プローブ２が配置され、所定の速度により、探傷対象物１の表面を走査され、探傷を行う。なお、励磁コイル２ａの中心軸が、探傷対象物１の表面に対して交差する方向に配置されること等は、図１等において述べた通りであり、渦流探傷用プローブ２についての詳細な説明は省略する。励磁コイル２ａには、間欠交流信号である励磁電流Ｉｅが入力され、検出コイル２ｂからは傷信号ＳＳが出力される。
【００３５】
発振器３は、信号処理の基準となる間欠交流信号を発生するものであり、発振部３ａとバースト制御部３ｂとにより構成される。発振部３ａにおいて発生する発振周波数は、例えば、１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであり、出力電圧は約１Ｖである。バースト制御部３ｂにより発振部３ａに対して、いわゆるバースト制御がなされ、発振部３ａから間欠交流信号が出力される。バースト制御により、交流信号が含まれるバースト時間Ｔｂ、交流信号が含まれない無信号時間ひいては間欠周期Ｔｐが制御される（図４（ａ）参照）。なお、発振部３ａに対するバースト制御としては、連続的に発振する交流信号に対してバースト制御することにより間欠交流信号を形成する方法と、バースト制御により交流信号の発振自体を間欠的にさせる方法とがあるが、何れの方法であっても良いことは言うまでもない。また、発振器３は、渦流探傷装置本体の内部に内蔵して一体化するのが望ましいが、必要に応じて外付けにすることも可能である。
【００３６】
図４（ａ）において、間欠交流信号とされた励磁電流Ｉｅは、バースト時間Ｔｂと間欠周期Ｔｐを有しており、ここではバースト時間Ｔｂに３〜４個の交流信号の波を含み、バースト時間Ｔｂ以外においては交流信号を含まない無信号状態となることを示す。バースト時間Ｔｂに含まれる交流信号の波数は最低３波あれば、信号処理をすることは可能である。また、３波の１００倍である３００波程度あれば、どのような探傷条件においても十分な探傷が可能であり、低消費電力の観点からもこの程度に抑えることが望ましい。さらに、間欠周期Ｔｐは、バースト時間Ｔｂの２倍あれば、励磁電流Ｉｅによる消費電力は単純に計算して約５割になり、渦流探傷装置全体としても十分な低消費電力が実現する。間欠周期Ｔｐは、バースト時間Ｔｂの１００倍程度までであれば、通常の探傷速度に十分対応可能である。しかし、これらは、ここで述べた数値に限定されるものではなく、探傷対象物の状況、探傷速度等の観点から適宜選択決定可能なものであることはいうまでもない。
【００３７】
発振器３（発振部３ａ）による間欠交流信号は、励磁増幅器４により適宜電流増幅され、所定の電流値の励磁電流Ｉｅが励磁コイル２ａに供給され、間欠交流信号に応じて、励磁コイル２ａによる探傷用の交流磁界が発生する。励磁増幅器４の増幅率は、励磁コイル２ａにおいて必要となる励磁電流Ｉｅの大きさを考慮して、適宜設定する。検出増幅器５は、探傷対象物１に含まれる傷１ｃに応じて検出コイル２ｂにより検出され、検出コイル２ｂの端子から出力される傷信号ＳＳを適宜増幅して、以降の信号処理が可能なレベルにまで増幅した傷信号ＤＳを出力する。ここでは、検出増幅器５の増幅率は約２０倍とした。
【００３８】
図４（ｂ）において、バースト時間と対応させて傷信号ＳＳ又は傷信号ＤＳを示す。図１、図２において説明したとおり、傷のない場合（イ）には、バースト時間Ｔｂの立上り時、立下り時のいずれにおいても傷信号が生じることはない。傷のある場合（ロ）には、バースト時間Ｔｂの立上り時、立下り時に影響を受けることなく、傷により生じた傷信号（ＳＳ又はＤＳ）のみを生じる。つまり、探傷対象物１において傷１ｃの存在しない部分を渦流探傷用プローブ２が走査した場合においては、検出コイル２ｂの端子からは、傷信号ＳＳが出力されることはない。従って、本願発明においては、従来の渦流探傷装置において必要であったブリッジ（ブリッジ回路）及びブリッジの平衡を取るための平衡器（バランス回路）は、必要がなくなる。また、従来の渦流探傷装置において、リフトオフにより生じていたノイズが生じることもない。つまり、本願発明は、原理的に傷信号ＳＳにノイズが重畳しないノイズフリーであることから、検出増幅器５のダイナミックレンジを大きく取ることが可能となる。また、リフトオフが大きい状態での探傷が可能となり、非導電体皮膜を施された探傷対象物に対する探傷が可能となる。
【００３９】
移相器６は、ゲート部６ａと移相部６ｂとにより構成される。ゲート部６ａは、バースト制御部３ｂからの制御信号により、その開閉時間をバースト時間Ｔｂに同期して制御され、バースト時間Ｔｂに対応してゲート開時間Ｔｇが設定される（図４（ｄ）参照）。通常は、バースト時間Ｔｂの立上り時とゲート開時間Ｔｇの立上り時とは同期させ、バースト時間Ｔｂの立下り時に対しゲート開時間Ｔｇの立下り時が遅くなるように設定される。つまり、確実な信号処理をするためにゲート開時間Ｔｇは、バースト時間Ｔｂより長いことが望ましい。このようにバースト時間Ｔｂとゲート開時間Ｔｇとを同期して設定することにより、発振器３からの間欠交流信号を確実に移相部６ｂへ入力することができる。また、移相部６ｂは、ゲート開時間Ｔｇにおいて入力された間欠交流信号のみを移相処理すればよく、不要な移相信号処理をする必要がない。
【００４０】
移相部６ｂは、間欠交流信号の位相を適宜移相するものであり、ここでは、位相解析を簡単にできる２チャンネル方式（Ｘ方向・Ｙ方向）とするため、間欠交流信号の位相を９０度シフトした移相交流信号を出力するものとする。本願発明においては、移相器６は１つでよく、従来の２チャンネル方式において必要とされた２つの移相器（ノイズキャンセルしてＳＮ比を向上させるための移相器とＸ方向・Ｙ方向の２チャンネル形成用の９０度移相器）を備える必要はない。
【００４１】
第１位相検波器７は、増幅された傷信号ＤＳに対して位相検波を行うが、発振器３からの間欠交流信号を参照信号（制御信号ともいう）ＲＳＡとするので、第１位相検波信号Ｖｘとして傷信号ＤＳのベクトルの０度成分（Ｘ方向成分）を出力する。第２位相検波器８は、増幅された傷信号ＤＳに対して位相検波を行うが、移相交流信号を参照信号（制御信号ともいう）ＲＳＢとするので、第２位相検波信号Ｖｙとして傷信号ＤＳのベクトルの９０度成分（Ｙ方向成分）を出力する。図４（ｃ）において、第１位相検波信号Ｖｘ又は第２位相検波信号Ｖｙを示す。バースト時間Ｔｂに対応した時間内において、バースト時間Ｔｂの立上り時、立下り時にお影響されることなく、傷信号ＳＳ又は傷信号ＤＳに応じた第１位相検波信号Ｖｘ又は第２位相検波信号Ｖｙを得ることができる。なお、移相器６をバースト時間Ｔｂに同期させる場合を述べたが、第１位相検波器７、第２位相検波器８についても、バースト時間Ｔｂに同期させるように構成しても良いことは言うまでもない。
【００４２】
第１位相検波信号Ｖｘと第２位相検波信号Ｖｙは、演算器９により適宜演算処理される。即ち、傷信号の位相θが、θ＝ｔａｎ-1（Ｖｙ／Ｖｘ）1/2 として算出され、傷信号の振幅Ｅが、Ｅ＝（Ｖｘ2 ＋Ｖｙ2 ）1/2 として算出される。傷信号の位相θは、傷の深さに対して相関関係を持つことが知られているから、傷信号の位相θを知ることにより、傷の深さを検出することができる。また、傷信号の振幅Ｅは、傷の長さ等に相関関係を持つことが知られているから、傷信号の振幅Ｅを知ることにより、傷の有無その他、傷の状況を検出することができる。なお、傷信号の振幅Ｅを求めずに、第１位相検波信号Ｖｘ、第２位相検波信号Ｖｙ各々を単独で評価して、より支配的な方の値を採用することによりいずれか一方により傷の状況を検出することも可能である。
【００４３】
位相比較器１０は、演算器９により演算処理して求められた傷信号の位相θを入力し、予め設定した基準値と比較して弁別する。例えば、基準値を１つ設定した場合は、傷信号の位相θが基準値の上、下、いずれに対応するかにより、傷レベルを「大」、「小」の２つに弁別することができる。通常、傷信号の位相θは傷の深さに対して相関関係を持つことから、傷の深さが「深い」、「浅い」の２種類に区分することができる。例えば、「深い」場合は、不良として対策し、「浅い」場合は、要経過観察として対応すること等が可能となる。また、基準値を２つ設定した場合は、傷信号の位相θが基準値の上、下、中間のいずれに対応するかにより、大、中、小の３つの傷レベルに弁別することができる。このように、位相比較器１０により、傷信号の位相θを予め設定した基準値と比較して弁別することから、探傷作業時の確認、判断が極めて確実、容易にできるようになり、探傷作業の効率化が可能となる。なお、基準値は、固定する必要はなく、適宜弁別レベルを変更可能なように構成し、探傷対象物１の物性に応じて広範囲に探傷ができるようにする。
【００４４】
電圧比較器１１は、演算器９により演算処理して求められた傷信号の振幅Ｅを入力し、予め設定した基準値と比較して弁別する。例えば、基準値を１つ設定した場合は、傷信号の振幅Ｅが基準値の上、下、いずれに対応するかにより、傷レベルを「大」、「小」の２つに弁別することができる。このように、電圧比較器１１により、傷信号の振幅Ｅを予め設定した基準値と比較して弁別することから、探傷作業時の確認、判断が極めて確実、容易にできるようになり、探傷作業の効率化が可能となる。なお、基準値は、固定する必要はなく、適宜弁別レベルを変更可能なように構成し、探傷対象物１の物性に応じて広範囲に探傷ができるようにする。
【００４５】
表示器１２は、位相比較器１０、電圧比較器１１における弁別結果を表示するものであり、視認性を高め、探傷作業の効率化を図るためには、自発光する能動的な光学素子（例えば、発光ダイオード等）により構成することが好ましい。しかし、これに限らず、液晶表示素子等の受動的な光学素子を用いることも可能である。例えば、３色（赤、黄、青）の発光ダイオードを用いた場合には、傷の状況（例えば、深さ、長さ等）を３色に対応させて表示すること（深い傷：赤。中程度の傷：黄。浅い傷：青）等が可能となる。なお、表示器１２は、位相比較器１０、電圧比較器１１における弁別結果を表示するものであることから、小型化が容易であり、渦流探傷用プローブとの一体化が可能である。
【００４６】
更に、リフトオフを測定し、リフトオフの大きさに応じて励磁増幅器４の増幅率を制御して、励磁電流Ｉｅを変更するようにしても良い。同様に、リフトオフの大きさに応じて検出増幅器５の増幅率を制御するようにしても良い。リフトオフに応じて適宜各回路の動作条件を変更調整することが可能であることは言うまでもない。
【００４７】
本願発明においては、励磁電流Ｉｅを間欠交流信号とすることにより、励磁増幅器４、検出増幅器５等における消費電力を大幅に低減できることから、これら各回路の電源を電池により供給する。つまり、電池駆動式の渦流探傷装置として構成するので、渦流探傷装置の低消費電力化、小型化が可能となった。また、従来の電池駆動式の渦流探傷装置に比較して極めて長時間化が可能となり、作業性、経済性を高めることができる。
【００４８】
本願発明に係る渦流探傷装置においては、リフトオフ（探傷対象物１と流探傷用プローブ２との距離）に基く擬似の傷信号は生じないことから、探傷対象物１の健全部においては、探傷による信号が出力されない（表示器に表示されない）ので、正常動作をしていることを確認する必要がある。このため、探傷対象物１の表面を走査する前に、リフトオフ及び傷の深さについて標準値を有する標準試験片により動作確認をする。
【００４９】
具体的には、標準試験片（ウレタンで被覆された鋼板）の健全部上に、渦流探傷用プローブ２を配置し、表示器に探傷による信号が出力されないことを確認し、各種のセットボタン（不図示）を設定し、励磁増幅器４の動作特性を確定し、励磁コイル２ａへの励磁電流Ｉｅを設定する。また、併せて、検出増幅器５の動作特性を確定し、傷信号ＳＳ、傷信号ＤＳの検出が可能な状態に設定する。次に、標準試験片の傷部上を渦流探傷用プローブ２により走査して、傷信号ＳＳ、傷信号ＤＳが出力し、表示器１２に表示されることを確認する。この際、必要に応じて位相比較器１０、電圧比較器１１の基準値を設定し、表示レベルの変更等の対応を行う。このように、被覆膜を有する標準試験片により、リフトオフに応じた設定を事前に行うことにより、より容易正確な探傷が可能となる。
【００５０】
設定終了後、探傷対象物１の表面上を渦流探傷用プローブ２により走査して、探傷を実施する。従来の探傷装置によれば、リフトオフノイズの大きいものが傷信号と同様に表示され、傷信号の発生がノイズを含めると本願発明の数倍以上発生し、このようなリフトオフノイズと傷信号とは、簡単に弁別できないことから、探傷に長時間を必要としていた。これに対し、本願発明においては、傷が存在しない限り表示器に表示されることはないので、表示器１２に傷表示がされた場合にのみ、その箇所において、渦流探傷用プローブ２を更に精密に走査し、詳細な探傷を行えば良く、容易正確に作業性良く短時間に探傷を行うことができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、第１発明にあっては、検出コイルの中心軸と励磁コイルの中心軸とを交差する方向に配置する渦流探傷プローブと、励磁コイルへの励磁電流を間欠交流信号としてバースト時間を制御するバースト制御部とを備えることにより、リフトオフ変動による傷信号の発生がなく、リフトオフの影響を受けない、簡便な構成で低消費電力型の渦流探傷装置とすることができ、取り扱いが容易で、作業性の良い、効率的で経済的な渦流探傷が可能な渦流探傷装置とすることができる。特に屋外に設置された鋼構造物への適用が容易な小型化した渦流探傷装置が実現可能となる。そして移相器をバースト時間に同期して動作させることにより、間欠交流信号に対する一層確実な移相処理ができる渦流探傷装置とすることが可能となる。
【００５３】
第２発明乃至第４発明においては、バースト時間、間欠周期、交流信号の周波数を特定することにより、間欠交流信号による一層確実な探傷と低消費電力化が可能となり、確実に低消費電力型の電池駆動可能な渦流探傷装置とすることが可能となる。
【００５４】
第５発明においては、電池駆動の渦流探傷装置とすることにより、小型化、軽量化した渦流探傷装置とできるので、取り扱いが容易で、作業性の良い、効率的で経済的な渦流探傷が可能な渦流探傷装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に用いる渦流探傷用プローブの原理説明図である。
【図２】本願発明に用いる渦流探傷用プローブの概略外形斜視図である。
【図３】本願発明に係る渦流探傷装置のブロック図である。
【図４】本願発明に係る渦流探傷装置における各部の波形を示す波形図である。
【図５】従来の渦流探傷装置において用いられる渦流探傷用プローブの概略構成を示す模式図である。
【図６】従来の渦流探傷装置の例を示す概略ブロック図である。
【図７】従来の探傷装置において、励磁電流を間欠交流信号とした場合の傷信号及び位相検波信号の概略波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１  探傷対象物
１ｃ  傷
２  渦流探傷用プローブ
２ａ  励磁コイル
２ｂ  検出コイル
３  発振器
３ａ  発振部
３ｂ  バースト制御部
４  励磁増幅器
５  検出増幅器
６  移相器
６ａ  ゲート部
６ｂ  移相部
７  第１位相検波器
８  第２位相検波器
９  演算器
１０  位相比較器
１１  電圧比較器
１２  表示器
Ｉｅ  励磁電流
ＳＳ  傷信号
ＤＳ  傷信号
ＲＳＡ  参照信号（間欠交流信号）
ＲＳＢ  参照信号（移相交流信号）
Ｖｘ  第１位相検波信号
Ｖｙ  第２位相検波信号
θ  傷信号の位相
Ｅ  傷信号の振幅
【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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