(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に設けられている第１コイル及び第２コイルを被検査体の表面に走査させるコイルセンサと、
第１周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第１渦電流を励起させ、この第１渦電流から第１誘導磁場を誘導させる第１励磁信号発生部と、
前記第１誘導磁場の付与された前記第１コイルが出力する第１信号感度を検出する第１信号感度検出部と、
前記第２コイルに前記第１周波数に対し高周波である第２周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第２渦電流を励起させ、この第２渦電流から第２誘導磁場を誘導させる第２励磁信号発生部と、
前記第２誘導磁場の付与された前記第２コイルが出力する第２信号感度を検出する第２信号感度検出部と、
前記第１信号感度及び前記第２信号感度の感度比を演算する感度比演算部と、
前記感度比及び前記第２信号感度に基づいて前記第１信号感度のリフトオフ補正を実行する第１信号補正演算部と、
管形状の前記被検査体の内周面に対向するように配列させた複数の前記コイルセンサを支持するプローブと、
前記複数のコイルセンサのそれぞれから出力される前記第２信号感度の感度低下量を導出する感度低下量導出部と、
前記複数のコイルセンサにおけるそれぞれの前記感度低下量に基づいて前記プローブの偏心位置を導出するプローブ偏心導出部と、を備えることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記コイルセンサは、共通の磁性体コアを同軸に前記第１コイル及び前記第２コイルが設けられていることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記コイルセンサは、分割して巻回される前記第１コイルの間に前記第２コイルが巻回されていることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記第１周波数の励磁磁場は、前記第１コイルから発生させることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記第１周波数の励磁磁場は、前記第１コイル及び前記第２コイルとは別個の励磁コイルから発生させることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記第２信号感度の感度低下量に基づいてリフトオフ量を導出するリフトオフ量導出部を備えることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記偏心位置に基づいて前記被検査体の中心軸に前記プローブが一致するように位置調整を実行する位置調整部を備えることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の渦電流探傷試験装置において、
前記第２周波数は前記第１周波数に対し非高調波であることを特徴とする渦電流探傷試験装置。
【請求項９】
プローブに支持されて管形状の被検査体の内周面に対向するように複数配列され、それぞれ同軸に設けられている第１コイル及び第２コイルを有するコイルセンサを前記被検査体の表面に走査させるステップと、
第１周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第１渦電流を励起させ、この第１渦電流から第１誘導磁場を誘導させるステップと、
前記第１誘導磁場の付与された前記第１コイルが出力する第１信号感度を検出するステップと、
前記第２コイルに前記第１周波数に対し高周波である第２周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第２渦電流を励起させ、この第２渦電流から第２誘導磁場を誘導させるステップと、
前記第２誘導磁場の付与された前記第２コイルが出力する第２信号感度を検出するステップと、
前記第１信号感度及び前記第２信号感度の感度比を取得するステップと、
前記感度比及び前記第２信号感度に基づいて前記第１信号感度のリフトオフ補正を実行するステップと、
前記複数のコイルセンサのそれぞれから出力される前記第２信号感度の感度低下量を導出するステップと、
前記複数のコイルセンサにおけるそれぞれの前記感度低下量に基づいて前記プローブの偏心位置を導出するステップと、を含むことを特徴とする渦電流探傷試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査体に存在するき裂等の欠陥を非破壊で検出する渦電流探傷試験技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気発生器伝熱管等の小口径配管の外面或いは内面の欠陥検査には、磁場を利用した渦電流探傷試験（ＥＣＴ：Eddy Current Testing）が用いられる。
この渦電流探傷試験は、交流電源に接続される励磁コイルから励磁磁場を被検査体に印加し、この被検査体表面に渦電流を発生させ、この渦電流に誘導された誘導磁場を検出コイルで検出する。
【０００３】
そして、コイルセンサを被検査体の表面に走査させ、この表面に存在する欠陥により変化する渦電流の分布を誘導磁場の変化として捉えることで、欠陥の検出が行われる。
この渦電流探傷試験装置は、励磁コイル及び検出コイルを一つのコイルセンサで構成する自己比較型と、それぞれ別々に構成する相互誘導型とがある。
【０００４】
ところで、渦電流探傷試験装置においては、走査中のコイルセンサと被検査体との距離（リフトオフ）が、検出信号の感度低下及びノイズ増大を招き、欠陥の識別性を低下させる。
特に、被検査体の表面が傾斜や曲率を有する場合は、リフトオフが複雑に変化するために、欠陥の識別性がさらに低下する。
【０００５】
このようなリフトオフの影響を軽減する先行技術として、極性の向きが同じになるように同相接続しかつコイル電圧の差圧が出力されるように差動接続した一対のコイルでセンサを構成し、それぞれのコイルが受けるリフトオフの影響を互いにキャンセルさせる渦電流探傷試験技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記した先行技術では、センサを構成するそれぞれの検出コイルの信号感度を単純に差し引くために、リフトオフのみならず欠陥情報も欠落してしまう恐れがある。また、対象となる被検査体の種類並びに検査条件は、多彩であり、これら全てに最適化したコイルセンサを作りこむことは困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、リフトオフの影響を排除して欠陥の検出精度を向上させる渦電流探傷試験技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
渦電流探傷試験装置において、同軸に設けられている第１コイル及び第２コイルを被検査体の表面に走査させるコイルセンサと、第１周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第１渦電流を励起させ、この第１渦電流から第１誘導磁場を誘導させる第１励磁信号発生部と、前記第１誘導磁場の付与された前記第１コイルが出力する第１信号感度を検出する第１信号感度検出部と、前記第２コイルに前記第１周波数に対し高周波である第２周波数の励磁磁場を発生させて前記被検査体に第２渦電流を励起させ、この第２渦電流から第２誘導磁場を誘導させる第２励磁信号発生部と、前記第２誘導磁場の付与された前記第２コイルが出力する第２信号感度を検出する第２信号感度検出部と、前記第１信号感度及び前記第２信号感度の感度比を演算する感度比演算部と、前記感度比及び前記第２信号感度に基づいて前記第１信号感度のリフトオフ補正を実行する第１信号補正演算部と、管形状の前記被検査体の内周面に対向するように配列させた複数の前記コイルセンサを支持するプローブと、前記複数のコイルセンサのそれぞれから出力される前記第２信号感度の感度低下量を導出する感度低下量導出部と、前記複数のコイルセンサにおけるそれぞれの前記感度低下量に基づいて前記プローブの偏心位置を導出するプローブ偏心導出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、リフトオフの影響を排除して欠陥の検出精度を向上させる渦電流探傷試験技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る渦電流探傷試験装置の第１実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明に適用されるコイルセンサの実施形態を示す断面図。
【図３】コイルセンサの走査中にリフトオフが発生した場合、第１コイル及び第２コイルが検出する信号感度を示すグラフ。
【図４】本発明に係る渦電流探傷試験装置の第２実施形態を示すブロック図。
【図５】本発明に係る渦電流探傷試験装置の第３実施形態を示すブロック図。
【図６】第３実施形態に係る渦電流探傷試験装置のプローブを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る渦電流探傷試験装置１０は、同軸に設けられている第１コイル２１及び第２コイル２２を被検査体１１の表面に走査させるコイルセンサ２０と、第１周波数の励磁磁場を発生させて被検査体１１に第１渦電流を励起させこの第１渦電流から第１誘導磁場を誘導させる第１励磁信号発生部３４と、この第１誘導磁場の付与された第１コイル２１が出力する第１信号感度Ｓ1（図３）を検出する第１信号感度検出部３５と、第２コイル２２に第２周波数の励磁磁場を発生させて被検査体１１に第２渦電流を励起させこの第２渦電流から第２誘導磁場を誘導させる第２励磁信号発生部３７と、この第２誘導磁場の付与された第２コイル２２が出力する第２信号感度Ｓ2（図３）を検出する第２信号感度検出部３８と、第１信号感度Ｓ1及び第２信号感度Ｓ2の感度比Ｒを演算する感度比演算部４１と、感度比Ｒ及び第２信号感度Ｓ2に基づいて第１信号感度Ｓ1のリフトオフ補正を実行する第１信号補正演算部４３と、を備えている。
【００１３】
各実施形態における渦電流探傷試験装置１０が適用される被検査体１１としては、小口径配管、その他、走査時にリフトオフＬの変動が避けられない金属構造材全般の欠陥検査に適している。具体的には、蒸気発生器の伝熱管等の小口径配管や、原子炉管台や炉底部等の金属構造材の欠陥検査に適用される。
【００１４】
被検査体１１の表面にコイルセンサ２０を走査させる方法としては、車輪付台車による自走、ワイヤによる牽引、及び圧力ガスによる押出、プローブの先端に固定した挿入等、さまざまな方法を適用することができる。そして、このコイルセンサ２０を構成する第１コイル２１及び第２コイル２２は、ケーブルを介して制御ユニット３０の第１コイル接続部３１及び第２コイル接続部３２の各々に接続されている。
【００１５】
第１実施形態において第１コイル２１は、第１周波数設定部３３に従い第１周波数の励磁磁場を発生し、被検査体１１に第１渦電流を励起させる。さらに第１コイル２１は、この第１渦電流から誘導される第１誘導磁場を検出し第１信号感度Ｓ1（図３）を出力する。
ここで、第１周波数設定部３３は、被検査体１１の材質、形状、及び走査条件などに基づいて決定される最適の第１周波数を設定する。
【００１６】
そして、走査されるコイルセンサ２０が欠陥１２の近傍を通過すると、第１渦電流は、この欠陥１２を迂回して流れる。これに同期して、誘導される第１誘導磁場の分布も変化し、第１コイル２１のインピーダンス変化を反映した第１信号感度Ｓ1（図３）が第１信号感度検出部３５において検出される。
【００１７】
第２コイル２２は、設定部３６に従い第２周波数の励磁磁場を発生し、被検査体１１に第２渦電流を励起させる。さらに第２コイル２２は、この第２渦電流から誘導される第２誘導磁場を検出し第２信号感度Ｓ2（図３）を出力する。
ここで、第２周波数設定部３６は、第１周波数に対し、高周波でかつ非高調波である第２周波数を設定する。
【００１８】
ここで、第１渦電流による第１誘導磁場は第１コイル２１の励磁磁場と同じ第１周波数の電磁波であり、第２渦電流による第２誘導磁場は第２コイル２２の励磁磁場と同じ第２周波数の電磁波である。このために、第１誘導磁場及び第２誘導磁場は、それぞれ第１信号感度検出部３５及び第２信号感度検出部３８において、これらの信号感度Ｓ1,Ｓ2（図３）が分離して検出される。
【００１９】
図２は、本発明に適用されるコイルセンサの実施形態を示す断面図である。
コイルセンサ２０は、ボビン２４によって分割して巻回される第１コイル２１（２１ａ，２１ｂ）の間に第２コイル２２が巻回されている。
さらに、第１コイル２１（２１ａ，２１ｂ）と第２コイル２２は、外径及び内径が同一でかつ同軸となるように、磁性体コア２３に巻回されている。
【００２０】
このようにコイルセンサ２０が構成されることにより、被検査体１１の表面走査において、第１信号感度Ｓ1及び第２信号感度Ｓ2に寄与するリフトオフＬの影響を同期させることができる。
【００２１】
図３のグラフは、コイルセンサ２０の走査中にリフトオフＬが発生した場合、第１コイル及び第２コイルが検出する第１信号感度Ｓ1及び第２信号感度Ｓ2を示している。このように、発生位置Ｐからリフトオフの増大につれて感度低下量δの増大が観測される。
【００２２】
前記したとおり、第２コイル２２は、第１コイル２１よりも高周波の励磁磁場を供給するため、表皮効果により被検査体１１に内部形成される渦電流は減少する。
このために、第２信号感度Ｓ2のうち欠陥１２に起因する信号変化は相対的に小さくなる一方、リフトオフＬに起因する感度低下量δの変化は相対的に大きくなる。
リフトオフ量導出部４４（図１）は、そのような第２信号感度Ｓ2の特性を利用してその感度低下量δに基づいてリフトオフ量を導出する。
【００２３】
感度比演算部４１（図１）は、次式（１）に基づいて、第１信号感度Ｓ1及び第２信号感度Ｓ2の感度比Ｒを演算する。なお、この感度比Ｒの演算は、予め渦電流探傷試験の開始に先立って行われ、演算された感度比Ｒは、保存部４２に保存される。
Ｒ＝Ｓ1／Ｓ2    （１）
【００２４】
第１信号補正演算部４３は、次式（２）のように、保存部４２から取得した感度比Ｒ及び第２信号感度Ｓ2に基づいて第１信号感度Ｓ1のリフトオフ補正を実行し、補正データＳ3を表示部４５に表示する。この補正データＳ3は、走査されるコイルセンサ２０よりリアルタイムに取得される第１信号感度Ｓ1からリフトオフＬの成分が除去されるために、欠陥１２の成分を高感度に検出している。なお、次式（２）は例示であり、さらに補正項を設けた変形式を用いることができる。
Ｓ3＝Ｓ1−Ｒ×Ｓ2      （２）
【００２５】
（第２実施形態）
図４に基づいて、第２実施形態に係る渦電流探傷試験装置１０を説明する。なお、図４において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第２実施形態において第１周波数の励磁磁場は、第１コイル２１及び第２コイル２２とは別個の励磁コイル２５から発生される。
この励磁コイル２５は、ケーブルを介して制御ユニット３０の第１励磁信号発生部３４に接続されている。
【００２６】
（第３実施形態）
図５及び図６に基づいて、第３実施形態に係る渦電流探傷試験装置を説明する。なお、図５及び図６において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００２７】
第３実施形態に係る渦電流探傷試験装置は、管形状の被検査体１１の内周面に対向するように配列させた複数のコイルセンサ２０n（ｎ＝１〜６）を支持するプローブ２６と、複数のコイルセンサ２０nのそれぞれから出力される第２信号感度Ｓ2の感度低下量δn（ｎ＝１〜６）を導出する感度低下量導出部４６と、複数のコイルセンサ２０nにおけるそれぞれの感度低下量δnに基づいてプローブ２６の偏心位置r0を導出するプローブ偏心導出部４７と、を備えている。
【００２８】
さらに第３実施形態に係る渦電流探傷試験装置では、この偏心位置r0に基づいて被検査体１１の中心軸Ｏ11にプローブの軸Ｏ20が一致するように位置調整を実行する位置調整部２７を備えている。
【００２９】
感度低下量導出部４６は、複数のコイルセンサ２０nのそれぞれに対応する第２信号感度検出部３８nの出力に基づいて感度低下量δn（ｎ＝１〜６）を導出する、
これらコイルセンサ２０nの感度低下量δnは、次式（３）に示すように、それぞれのリフトオフＬnに対応している。
Ｌ1：Ｌ2：Ｌ3：Ｌ4：Ｌ5：Ｌ6＝δ1：δ2：δ3：δ4：δ5：δ6：    （３）
【００３０】
プローブ偏心導出部４７は、図６の（４）式に基づいて、プローブ２６の偏心位置r0を導出する。
ここで（４）式において、ｆ(ｒ)は被検査体１１の内周面を示す円の方程式（既知量）であり、ｒn（ｎ＝１〜６）はプローブ中心Ｏ20からコイルセンサ２０nの中心までのベクトル（既知量）を示し、r0は、複数のコイルセンサ２０nを含む断面において被検査体１１の中心軸Ｏ11からプローブの軸Ｏ20までのベクトル（偏心位置；未知量）を示している。
【００３１】
調整駆動部４８は、この偏心位置r0が０になるように、位置調整部２７を駆動して被検査体１１の中心軸Ｏ11にプローブの軸Ｏ20を一致させる。
これにより、内挿型のプローブ２６を用いて管形状の被検査体１１の渦電流探傷試験をする場合、複数のコイルセンサ２０nを偏心させずに走査させることができる。
このために、それぞれのコイルセンサ２０nのリフトオフＬnの変動に起因する欠陥１２の検出感度の低下を防止することができる。
【００３２】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の渦電流探傷試験装置によれば、リフトオフの感度の高い第２コイルを配置することにより、第１コイルの信号感度からリフトオフの影響を排除して高精度で欠陥を検出することが可能となる。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０…渦電流探傷試験装置、１１…被検査体、１２…欠陥、２０…コイルセンサ、２１（２１ａ,２１ｂ）…第１コイル、２２…第２コイル、２３…磁性体コア、２４…ボビン、２５…励磁コイル、２６…プローブ、２７…位置調整部、３０…制御ユニット、３１…第１コイル接続部、３２…第２コイル接続部、３３…第１周波数設定部、３４…第１励磁信号発生部、３５…第１信号感度検出部、３６…第２周波数設定部、３７…第２励磁信号発生部、３８…第２信号感度検出部、４１…感度比演算部、４２…感度比保存部、４３…第１信号補正演算部、４４…リフトオフ量導出部、４５…表示部、４６…感度低下量導出部、４７…プローブ偏心導出部、４８…調整駆動部、Ｌ…リフトオフ、Ｓ1…第１信号感度、Ｓ2…第２信号感度、Ｓ3…補正データ、Ｒ…感度比、δ…感度低下量。
【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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