(57)【要約】  鋼構造物の被検査体に生じるき裂を、交流磁場を被検査体に印加して被検査体に生じさせた渦電流がつくる磁場を磁気センサで検出することで検知する際に、強磁性の被検査体の磁化信号の影響を低減して検査する渦電流探傷法と渦電流探傷装置を提供する。  被検査体に対して磁場を印加する印加コイル内部で印加コイルの中心軸から離れた箇所に印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出する磁気センサを配置して、印加コイルに所定の周波数の磁場を発生させ、磁気センサで検出し検波した磁気信号の同相成分と虚数成分を計測する。そして、あらかじめ被検査対象の欠陥がないところで計測した同相成分と虚数成分から差し引いて解析する。
2019077778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブで被検査体をラインスキャニングすることで前記被検査体を検査する渦電流探傷法において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとし、
前記磁気センサから出力された信号から同相成分及び虚数成分を計測し、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分として、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うことで前記被検査体に生じたき裂を検出する渦電流探傷法。
【請求項２】
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項１に記載の渦電流探傷法。
【請求項３】
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置している請求項１または請求項２に記載の渦電流探傷法。
【請求項４】
印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブと、
前記印加コイルに交流電流を供給する電源と、
前記磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器と、
この成分計測器で得られた前記同相成分及び前記虚数成分を用いて解析を行う解析器と、
を有する渦電流探傷装置において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出し、
前記解析器では、前記成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行う渦電流探傷装置。
【請求項５】
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項４に記載の渦電流探傷装置。
【請求項６】
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置して、前記中心軸と平行な磁場成分を検出する請求項４または請求項５に記載の渦電流探傷装置。
【請求項７】
前記磁気プローブには、前記磁気センサを複数配設している請求項４〜６のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置。
【請求項８】
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸を含む対称面に対して対称に配置している請求項７に記載の渦電流探傷装置。
【請求項９】
前記磁気プローブを複数備えた請求項４〜８のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置であって、前記磁気プローブを着脱自在に装着可能としたアダプターを有する渦電流探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体に交流磁場を印加することで被検査体に発生させた渦電流が作る磁場を磁気センサで検出し、被検査体の欠陥を探傷する渦電流探傷法及び渦電流探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製構造物の欠陥を磁気的に検査する方法として、渦電流探傷法や漏洩磁束探傷法がある。特に、渦電流探傷法は、被検査体に印加コイルにより交流磁場を印加して渦電流を発生させて検査する方法である。被検査体に傷などの欠陥がある場合には、渦電流には乱れが生じ、渦電流が作る磁場が変化する。渦電流探傷法では、この磁場の変化を検出コイルあるいは磁気センサ等で検出している。【０００３】
渦電流探傷法では、一般に被検査体の表面に垂直な方向、つまり被検査体の法線方向に中心軸をもつ円形や四角形の印加コイルを用いて磁場を印加して、被検査体に渦電流を発生させている。この法線方向をｚ軸とする。【０００４】
また、被検査体に発生させた渦電流によって生じる磁場を検出する検出コイルは、印加コイルそのものを利用する方法もあるが、印加コイルとは別に印加コイルと同軸上に配置して、同じ法線成分の磁場を検出する方法が広く用いられている（例えば非特許文献１参照）。【０００５】
このほかにも様々な印加コイルと検出コイルの配置が報告されている。例えば、四角形とした検出コイルの中心軸を、印加コイルの中心軸と直交させるとともに、被検査体の表面と水平にして配置して検出する方法が報告されている（特許文献１参照）。あるいは、印加コイルの配線の一部を非検査体にできるだけ近接させて配置することで、非検査体に配線の延伸方向と同じ方向の磁場を生じさせる渦電流を発生させ、この磁場を非検査体表面に設けた磁気センサで検出する方法が報告されている（特許文献２参照）。【０００６】
渦電流探傷法は、表面探傷法に分類されている。その理由として、被検査体に印加する交流磁場に、多くの場合で高い周波数とした交流磁場を用いていることが挙げられる。交流磁場が被検査体の表面から入っていく深さには周波数依存性があり、この深さを表皮深さと呼ぶ。【０００７】
被検査体の表面から深い領域を検査するためには、被検査体に印加する交流磁場の周波数を低くする必要がある。一方、渦電流の強さにも周波数特性があり、被検査体に印加する交流磁場を低周波とした場合には渦電流の強度が減衰し、渦電流によって発生する磁場も小さくなってくる。さらに、渦電流によって発生する磁場を検出する検出コイルにも周波数特性があり、被検査体に印加する交流磁場が低い周波数の場合では感度が減少する。逆に、被検査体に印加する交流磁場の周波数が高ければ高いほど検出コイルの感度が向上することが知られている。【０００８】
したがって、被検査体に印加する交流磁場としては高周波の交流磁場が用いられ、その結果として表皮深さが小さくならざるを得えず、被検査体の表面しか検査できないという状況がある。【０００９】
そこで、低周波の印加磁場でも計測できるように、検出コイルの代わりに周波数にかかわらず磁場感度が一定的で高感度である磁気センサを用いる探傷法の開発が最近では進んできている。【００１０】
非破壊検査に用いられる磁気センサとしては、ホール素子や、磁気抵抗素子(MR)、磁気インピーダンス素子(MI)、さらにはもっと高感度な超伝導量子干渉素子(SQUID)などがある。また、上述したように普通のコイルでは低周波において十分な感度が得られないが、最近の超伝導線材を用いたコイルでは、低周波でも一定の感度を得ることができることが報告されている（例えば、非特許文献２参照）。【００１１】
これらの磁気センサでは、素子の構造上、磁場を検出する方向や検出する物理量が異なってくる。ホール素子、ＭＲ素子、ＭＩ素子あるいはSQUIDなどは、薄膜製造プロセスを利用して製造されるので、非常に小さくすることができる。ただし、ホール素子では、大きなホール効果を得るためには素子中のセンサチップの平面で磁場を受ける必要があり、比較的大きな面積とした領域が必要となることから、小型化には限界がある。同様に、SQUIDでは、ピックアップコイルを利用して磁束、つまり磁束密度に面積をかけた物理量を測定しているため、比較的大きな面積とした領域が必要であり、小型化には限界がある。一方、ＭＲ素子やＭＩ素子は、積層した薄膜の断面部分の非常に小さな面積、つまり一点で磁束密度を検出することができ、小型化の影響が少ないセンサである。【００１２】
低周波領域まで検査できる磁気センサを用いた渦電流探傷法であっても、印加磁場の強度に比べて渦電流が作る磁場が弱いために、低周波から一定の感度を持つ磁気センサにおいて、検出する信号のほとんどが印加磁場成分となり、ＳＮが十分でないことが多い。【００１３】
そのため、本発明者は、ｚ軸方向の印加磁場を生じさせる印加コイルと同軸上に配置する磁気センサにキャンセルコイルを装着して、磁気センサに入ってくる印加磁場をキャンセルコイルで生じさせた磁場でキャンセルして、被検査体からのｚ軸方向の磁気信号を検出する方法を報告している（特許文献３参照）。【００１４】
このように、渦電流探傷法は様々な工夫が施され、被検査体の表面に生じるき裂の検査に広く用いられている。特に、被検査体の材料がアルミや銅などの非磁性体の場合には、渦電流による磁場だけを純粋に検出できるので、き裂によって分布が乱れた渦電流による磁場の変化をとらえることができる。しかし、鉄鋼などの磁性体の場合には、渦電流によって発生する磁場だけでなく、磁性体の高透磁率特性に起因して被検体への印加磁場による磁化が生じることで、この磁化にともなって発生した磁場が信号として検出されるという問題があった。【００１５】
この問題を解決するためには、印加コイルと磁気センサを備えた磁気プローブを、できるだけ小さくすることが望ましい。特に、磁気センサとしてＭＲ素子やＭＩ素子を用いた場合には、その構成上、ＭＲ素子やＭＩ素子を構成しているセンサチップを縦置きに配置できることから、センサチップを縦置きとすることで縦置きとしたセンサチップの占有面積の程度まで磁気プローブを小型化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００５−１６４４４２号公報
【特許文献２】特開平１０−２３９２８３号公報
【特許文献３】特開２００６−０３０００４号公報
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】日本非破壊検査協会、"渦電流探傷試験  Ｉ"、pp.32-43
【非特許文献２】Y. Matsunaga、 R. Isshiki、 Y. Nakamura、 K. Sakai、 T. Kiwa、 K. Tsukada、 "Application of a HTS coil with a magnetic sensor to nondestructive testing using a low-frequency magnetic field"、 IEEE Transactions on Applied Superconductivity、 vol. 27、 1800304(2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
き裂を有するダミー被検査体として、厚さ19mmの鋼板(ＳＭ材)の表面に、幅1mm、長さ30mmの貫通したスリット状の傷を人工的に形成したものを用い、このダミー被検査体に設けた傷を横断させて磁気プローブのラインスキャンニングを行った場合には、図１０に示す信号強度のグラフが得られる。すなわち、磁気プローブから出力された信号は、図１０の横軸の15mmの位置に設けている傷に近づくにつれて信号強度の変化が大きくなり、傷から離れるにつれて信号強度の変化が小さくなり、元の信号強度に近い強度となっている。【００１９】
ここで、磁気プローブを構成している印加コイルは、最内側の寸法を2.3mm×2.3mmの四角状として32巻きとしたコイルとし、磁気センサとしてはトンネル型ＭＲ素子を用い、トンネル型ＭＲ素子を印加コイルの中心軸線上に配置している。印加コイルには、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。【００２０】
図１０に示すように、得られる信号では、全体の信号強度が大きく、その中での強度変化が生じることとなっているため、強度変化が不明瞭となりやすい。特に、全体の信号強度は、強磁性体であるサンプル体に磁場を印加したことによって生じるサンプル体の磁化にともなう信号である。したがって、サンプル体の磁化の影響を小さくするために低い周波数の磁場を印加することとした場合には、サンプル体に発生する渦電流の信号も小さくなるため、渦電流が生成する磁場の検出が困難となっている。【００２１】
本発明者は、このような現状に鑑み、より精度良く被検査体に生じたき裂の検出を可能とするために研究開発を行う中で、本発明を成すに至ったものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の渦電流探傷法では、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブで被検査体をラインスキャニングすることで被検査体を検査する渦電流探傷法において、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとし、磁気センサから出力された信号から同相成分及び虚数成分を計測し、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分として、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うことで被検査体に生じたき裂を検出するものである。【００２３】
さらに、本発明の渦電流探傷法では、以下の点にも特徴を有するものである。
（１）基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分であること。
（２）磁気センサを印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置していること。【００２４】
また、本発明の渦電流探傷装置では、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブと、印加コイルに交流電流を供給する電源と、磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器と、この成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分を用いて解析を行う解析器とを有する渦電流探傷装置において、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出し、解析器では、成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うものである。【００２５】
さらに、本発明の渦電流探傷装置では、以下の点にも特徴を有するものである。
（１）基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分であること。
（２）磁気センサは、印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置して、中心軸と平行な磁場成分を検出すること。
（３）磁気プローブには、磁気センサを複数配設していること。
（４）印加コイルの中心軸を含む対称面に対して対称に磁気センサを配置していること。
（５）磁気プローブを着脱自在に装着可能としたアダプターに複数の磁気プローブを装着すること。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、あらかじめき裂のない健全な領域で計測した同相成分と虚数成分あるいは、任意に設定した同相成分と虚数成分を初期値として、計測した同相成分と虚数成分から差し引くことにより、強磁性体の磁化信号の影響を低減してき裂による信号変化を抽出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】渦電流探傷装置の説明図である。
【図２】本発明に係る渦電流探傷法で得られる信号強度のグラフである。
【図３】本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。
【図４】本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。
【図５】本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。
【図６】本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。
【図７】本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。
【図８】本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。
【図９】本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの使用形態の説明図である。
【図１０】従来の渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の渦電流探傷装置は、図１に示すように、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブ２−１と、磁気プローブ２−１の磁気センサから出力された信号を調整する磁気センサ用回路５と、磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器としてのロックインアンプ６と、ロックインアンプ６で検出された同相成分及び虚数成分を用いて解析を行う解析器７と、磁気プローブ２−１の印加コイルに交流電流を供給する電源８とを有している。なお、磁気センサ用回路５はロックインアンプ６と組み合わせて成分計測器としてもよい。図１中、符号９は、被検査体であり、説明の便宜上、平板状とした被検査体９はＸ−Ｙ平面上に位置させ、被検査体９の法線方向をＺ軸方向としている。
【００２９】
磁気プローブ２−１の構成については、詳しくは後述するが、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとしている。磁気センサとしては、トンネル型ＭＲ素子、異方性ＭＲ素子や巨大ＭＲ素子、ＭＩ素子等を用いることができる。本実施形態では、トンネル型ＭＲ素子を用いている。印加コイルの中心軸は、Ｚ軸と平行としている。
【００３０】
印加コイルに交流電流を供給する電源８は、供給している交流電流の周波数等の情報をロックインアンプ６に入力し、ロックインアンプ６では入力された情報に基づいて磁気センサ用回路５から入力された信号の検波を行い、同相成分及び虚数成分を計測している。なお、ロックインアンプ６を用いるのではなく、解析機７で磁気センサ用回路５の出力信号に対して高速フーリエ変換を実行して、同相成分と虚数成分を特定してもよい。
【００３１】
解析機７は、本実施形態ではパーソナルコンピュータであって、ロックインアンプ６で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行っている。
【００３２】
初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分は、あらかじめ解析機７の所定の記憶領域に記憶させている。基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分を用いることができ、渦電流探傷装置による検査の開始当初に、初期設定モードとして、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分を計測して、設定することができる。あるいは、任意に設定した同相成分及び虚数成分とすることもできる。
【００３３】
以下において、上述の［発明が解決しようとする課題］の項で説明したダミー被検査体、すなわち、厚さ19mmの鋼板(ＳＭ材)であって、この鋼板の表面に、き裂に模した幅1mm、長さ30mmの貫通したスリット状の傷を形成したダミー被検査体を用いて、本発明の渦電流探傷法を説明する。
【００３４】
ダミー被検査体に対して、上述した渦電流探傷装置の磁気プローブによるラインスキャンニングを行う際には、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定する。基準同相成分及び基準虚数成分の初期設定後、それ以降に計測して得た計測データの同相成分及び虚数成分から基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とする。この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて得られる信号強度のグラフは、図２にようになる。
【００３５】
図２に示すように、図２の横軸の15mmの位置に存在している傷に近づいてくると信号強度が大きくなり、傷の直上では信号が基線に戻ってきている。さらに、傷から離れるにつれて信号強度が大きくなり、その後、減衰して基線に戻ってきている。このように、計測した同相成分及び虚数成分から基準同相成分及び基準虚数成分をそれぞれ差し引くことにより、強磁性体の磁化信号の影響を低減して、傷に起因する信号変化を抽出することができる。すなわち、傷の確実な検出を可能とすることができる。
【００３６】
なお、図２においては、傷の存在を示す信号変化が約20mm程度の幅が広い変化となっており、しかも、傷の直上では信号が元の基線の信号強度近くに戻っている。
【００３７】
図２のグラフが得られた信号強度の計測の際には、磁気プローブにおいて、磁気センサを印加コイルの中心軸線上に配置していた。これに対して、図３に示すように、磁気センサを印加コイルの中心軸線上から外し、印加コイル１−１の中心軸とコイル辺との間に配置してみた。コイル辺とは、閉ループを構成しているコイルの一部である。
【００３８】
ここで、本実施形態では、印加コイル１−１は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ２−１の先端側に配設している。印加コイル１−１は、適宜の配線を介して電源８に接続している。印加コイル１−１の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。
【００３９】
磁気センサ４−１は、本実施形態ではトンネル型ＭＲ素子であって、印加コイル１−１の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル１−１の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上離した方がよい。
【００４０】
本実施形態では、磁気センサ４−１は、磁気センサ用実装基板３−１の上に実装されて、磁気プローブ２−１内に配設している。図３中、符号Ｓ−１は、磁気センサ用実装基板３−１とセンサ配線Ｔ−１とを接続するソケットである。センサ配線Ｔ−１は、適宜の配線を介して磁気センサ用回路５に接続している。
【００４１】
図３の構成とした磁気プローブ２−１を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図４に示す。ここで、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定している。また、印加コイル１−１には、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。
【００４２】
図４に示すように、横軸の15mmの位置に存在している傷の近くに信号のピークが得られ、しかも、その変化幅を5mm程度とシャープな信号変化とすることができた。
【００４３】
磁気プローブの印加コイル内に配設する磁気センサは、一つとする場合だけでなく、複数とすることもできる。特に、図５に示すように、印加コイル１−２の中心軸を含む対称面に対して対称に磁気センサ４−２,４−３を配置することもできる。
【００４４】
ここでも、印加コイル１−２は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ２−２の先端側に配設している。印加コイル１−２は、適宜の配線を介して電源８に接続している。印加コイル１−２の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。
【００４５】
磁気センサ４−２,４−３は、本実施形態ではトンネル型ＭＲ素子であって、印加コイル１−２の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル１−２の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上であって、印加コイル１−２の中心軸を含む面を対称面として対象に、特に、印加コイル１−２の中心軸を対称軸として線対称に配設している。本実施形態では、２つの磁気センサ４−２,４−３は、約5mm離している。
【００４６】
本実施形態でも、磁気センサ４−２,４−３は、それぞれ磁気センサ用実装基板３−２,３−３の上に実装されて、磁気プローブ２−２内に配設している。図５中、符号Ｓ−２は、磁気センサ用実装基板３−２とセンサ配線Ｔ−２とを接続するソケットであり、符号Ｓ−３は、磁気センサ用実装基板３−３とセンサ配線Ｔ−３とを接続するソケットである。センサ配線Ｔ−２,Ｔ−３は、それぞれ適宜の配線を介して磁気センサ用回路５に接続している。
【００４７】
図５の構成とした磁気プローブ２−２を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図６に示す。ここで、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定している。また、印加コイル１−２には、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。
【００４８】
図６に示すように、２つの磁気センサ４−２,４−３は、まったく同様の結果が得られており、横軸の15mmの位置に存在している傷による得られた一つの信号ピークは急峻で半値幅約2.5ｍｍが得られている。
【００４９】
本実施形態では、２つの磁気センサ４−２,４−３は約5mm離れているので、図６に示される２つのピークは約5mm離れている。半値幅は、磁気センサ４−２,４−３の間距離より小さいので、ラインスキャンニングした時にそれぞれ独立してき裂を検出できていることを示している。この結果は、仮に傷が２つ以上近接して存在した場合にも、半値幅2.5mm以上離れていれば、きれいに分離して検出できることを示している。
【００５０】
本発明の渦電流探傷装置における磁気プローブの大きさは、印加コイルの大きさに規制されるので、２チャンネルの磁気プローブを実現するために、あえて１つの印加コイルと１つの磁気センサの組み合わせからなる磁気センサプローブを２個設けて２チャンネルとするのではなく、図５に示すように、１つの印加コイルと２つの磁気センサとで２チャンネル化し、小さな磁気プローブを実現することができる。
【００５１】
図５に示した磁気プローブ２−２では、印加コイル１−２の中心軸を含む対称面に対して対称に配置した磁気センサ４−２,４−３は、２つの磁気センサ４−２,４−３の中間に印加コイル１−２の中心軸を位置させて配置しているが、変容例として、例えば、図７に示すように、印加コイル１−３の中心軸を含む対称面に対して対称に２つの磁気センサ４−４,４−５を配設してもよい。
【００５２】
ここで、印加コイル１−３は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ２−３の先端側に配設している。印加コイル１−３は、適宜の配線を介して電源８に接続している。印加コイル１−３の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。
【００５３】
磁気センサ４−４,４−５は、本実施形態でもはトンネル型ＭＲ素子であって、印加コイル１−３の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル１−２の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上であって、印加コイル１−３の中心軸を含む面を対称面として対象にに配設している。特に、本実施形態では、２つの磁気センサ４−４,４−５の中間に印加コイル１−３の中心軸が位置する配置とはしていない。
【００５４】
本実施形態でも、磁気センサ４−４,４−５は、それぞれ磁気センサ用実装基板３−４,３−５の上に実装されて、磁気プローブ２−３内に配設している。図７中、符号Ｓ−４は、磁気センサ用実装基板３−４とセンサ配線Ｔ−４とを接続するソケットであり、符号Ｓ−５は、磁気センサ用実装基板３−５とセンサ配線Ｔ−５とを接続するソケットである。センサ配線Ｔ−４,Ｔ−５は、それぞれ適宜の配線を介して磁気センサ用回路５に接続している。
【００５５】
図７の構成とした磁気プローブ２−３を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図８に示す。本実施形態では、基準同相成分及び基準虚数成分として、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データから得られる同相成分及び虚数成分を用いるのではなく、２つの磁気センサ４−４,４−５のうち、一方の磁気センサに対して他方の磁気センサから得られる基準同相成分及び基準虚数成分を同相成分及び虚数成分としている。すなわち、各磁気センサ４−４,４−５で得られた磁気信号の同相成分及び虚数成分の差し引きを行うことで差分同相成分及び差分虚数成分を計測している。
【００５６】
図７の構成とした磁気プローブ２−３では、磁気センサ４−４,４−５が隣り合っていることで、差分同相成分及び差分虚数成分を計測することは、微分信号に近いものが得られることになる。特に、鋼板などの強磁性体を計測した時に問題となる磁気雑音がなくなり、欠陥のあるところだけ信号変化が得られる特徴がある。
【００５７】
上記のように構成した磁気プローブ２−１,２−２,２−３を用いて渦電流探傷法による検査を行う場合には、磁気プローブのラインスキャニングを安定して行えるように、適宜のアダプターあるいは操作アームに磁気プローブを装着して使用してもよい。
【００５８】
図１０には、道路橋に使用されている鉄鋼製の鋼床版１１にＵリブ１２を溶接している溶接部１３の検査に使用する場合を示している。
【００５９】
道路橋では道路の舗装面の下に鉄鋼製の鋼床版１１が敷かれており、この鋼床版１１の下面に鉄鋼製のＵリブ１２を溶接して、支持構造を構成している。道路橋を荷重のある車が頻繁に通過すると、その荷重移動によって生じる振動によって、Ｕリブ１２と鋼床版１１とを溶接している溶接部１３にき裂が発生しやすい。
【００６０】
さらに、溶接部１３における溶接ビードは幅を持っているため、１つの磁気プローブだけでは、磁気プローブに設けている印加コイルの面積が溶接ビードの表面と比較して小さいため、何回もラインスキャニングを行う必要がある。
【００６１】
そこで、図１０に示すように、磁気プローブが装着されるアダプター１０には、複数の磁気プローブ２−４,２−５,２−６を着脱自在に装着可能として、複数の磁気プローブ２−４,２−５,２−６を一度にラインスキャニングさせることで、検査時間を短縮することができる。
【００６２】
本実施形態のアダプター１０は、溶接部を中心とする円弧形状の基体を有し、この基体には、円周方向に所定間隔で磁気プローブ２−４,２−５,２−６を挿入する貫通穴を設けている。
【００６３】
各磁気プローブ２−４,２−５,２−６は、アダプター１０の貫通穴に挿入するだけで装着可能としており、図１０に示すように３つの磁気プローブ２−４,２−５,２−６を装着し、かつ各磁気プローブ２−４,２−５,２−６を図５に示し磁気プローブ２−２のように２つの磁気センサ４−２,４−３を設けた磁気プローブとすることで、6チャンネルの磁気センサアレイを実現することができる。
【００６４】
本実施形態では、アダプター１０はプラスチック製としており、アダプター１０の端部には、鋼床版１１またはＵリブ１２と接して転動する転動ローラＲを設けていることで、溶接部１３の延伸方向に沿って容易に移動させることができ、安定してラインスキャニングを行うことができる。
【００６５】
アダプター１０は、検査箇所の形状に合わせて適宜の形状としてよく、磁気プローブと検査装置には変更を加えることなく、様々な箇所に対応して検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、金属性の構造物に生じるき裂などの欠陥を渦電流探傷法で検出する検査に広く用いることができ、特に従来困難であった鉄鋼製の構造物、たとえば橋梁やビル、工場プラント、発電設備、鉄道など幅広い分野での構造物の検査に応用ができる。
【符号の説明】
【００６７】
１−１  印加コイル
１−２  印加コイル
１−３  印加コイル
２−１  磁気プローブ
２−２  磁気プローブ
２−３  磁気プローブ
２−４  磁気プローブ
２−５  磁気プローブ
２−６  磁気プローブ
３−１  磁気センサ用実装基板
３−２  磁気センサ用実装基板
３−３  磁気センサ用実装基板
３−４  磁気センサ用実装基板
３−５  磁気センサ用実装基板
４−１  磁気センサ
４−２  磁気センサ
４−３  磁気センサ
４−４  磁気センサ
４−５  磁気センサ
５      磁気センサ用回路
６      ロックインアンプ
７      解析器
８      励磁コイル用交流電源
９      被検査体
１０    アダプター
１１    鋼床版
１２    Ｕリブ
１３    溶接部
【図１】
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【図２】
2019077778.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019077778.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019077778.tif 000008
【図７】
2019077778.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月20日(2019.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブで被検査体をラインスキャニングすることで前記被検査体を検査する渦電流探傷法において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとし、
前記磁気センサから出力された信号から同相成分及び虚数成分を計測し、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分として、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うことで前記被検査体に生じたき裂を検出し、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置され、
前記磁気プローブは、１つの印加コイルと２つの磁気センサを備えた渦電流探傷法。
【請求項２】
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項１に記載の渦電流探傷法。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブと、
前記印加コイルに交流電流を供給する電源と、
前記磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器と、
この成分計測器で得られた前記同相成分及び前記虚数成分を用いて解析を行う解析器と、
を有する渦電流探傷装置において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出し、
前記解析器では、前記成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行い、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸を含む対称面に対して対称に配置され、
前記磁気プローブは、１つの印加コイルと２つの磁気センサを備えた渦電流探傷装置。
【請求項５】
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項４に記載の渦電流探傷装置。
【請求項６】
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置して、前記中心軸と平行な磁場成分を検出する請求項４または請求項５に記載の渦電流探傷装置。
【請求項７】
前記磁気プローブには、前記磁気センサを複数配設している請求項４〜６のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
前記磁気プローブを複数備えた請求項４〜７のいずれか１項に記載の渦電流探傷装置であって、前記磁気プローブを着脱自在に装着可能としたアダプターを有する渦電流探傷装置。
【国際調査報告】
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2019077778.tif 000014
2019077778.tif 000015
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