(57)【要約】      （修正有）【課題】検査対象部品の内部の表面下検出を改善する表面下渦電流多周波検査技術を提供する。【解決手段】部品検査方法は、検査対象部品に対して複数の多周波応答信号を発生させるために、プローブに複数の多周波励起信号を印加する。また、部品の表面下を検査するために、多周波応答信号に対して多周波位相解析を実行することを更に含む。検査システムは、部品内部に渦電流を誘導するように構成された渦電流（ＥＣ）プローブを含む。システムは、ＥＣプローブに結合され、複数の多周波応答信号を発生するためにＥＣプローブに多周波励起信号を印加するように構成された渦電流計器を更に含む。システムは、部品の表面下を検査するために、多周波位相解析を実行することによりＥＣ計器からの多周波応答信号を解析するように構成されたプロセッサを更に含む。【選択図】図１
2006250935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品（１８）を検査する方法において、
検査対象部品（１８）に対して複数の多周波応答信号を発生するために、プローブ（１２）に複数の多周波励起信号を印加する工程と；
前記部品（１８）の表面下を検査するために前記多周波応答信号に対して多周波位相解析を実行する工程とから成る方法。
【請求項２】
きず応答の位相変化をDqd(t)とし、雑音特性の位相変化をDqn(t)とするとき、Dqd(t) - Dqn(t)が約１３５°〜約２２５°の範囲であるように、前記多周波応答信号のために複数の周波数を選択する工程とを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記多周波位相解析を実行する工程とは、
互いに異なる周波数範囲を有する少なくとも２つの周波数応答信号を含む基準データセットを識別する工程と；
複数の処理パラメータを判定するために前記少なくとも２つの周波数応答信号を混合する工程と；
雑音除去データセットを生成するために多周波応答信号データセットに前記処理パラメータを適用する工程とを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記周波数応答信号の各々は、実数成分及び虚数成分を含み、前記少なくとも２つの周波数応答信号を混合する工程は、少なくとも１つの周波数応答信号の位相を回転する工程を含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの周波数応答信号の実数成分をスケーリングする工程及び虚数成分をスケーリングする工程と、前記周波数応答信号のうちの少なくとも１つの信号に対して時間シフト演算を実行する工程とを更に含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記処理パラメータに対応する残差を最小限にする工程を更に含み、前記残差は、前記少なくとも２つの周波数応答信号における望ましくない雑音特性を表す請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも２つの周波数応答信号を混合する工程は、回転及びスケーリングされた第２の周波数応答信号から第１の周波数応答信号を減算する工程を含む請求項４記載の方法。
【請求項８】
雑音除去データセットに対して、位相解析を実行する工程を更に含み、前記位相解析は、前記雑音除去データセットと関連する位相情報及び大きさ情報を獲得する工程を含む請求項３記載の方法。
【請求項９】
渦電流を使用して表面下欠陥検査を実行する方法において、
渦電流プローブ（１２）に複数の多周波信号を印加する工程と；
前記複数の多周波信号から、多周波応答データセットに含まれる複数の多周波応答信号を発生する工程と；
前記多周波応答データセットのサブセットであり、少なくとも２つの周波数応答信号を含む前記少なくとも２つの周波数応答信号が互いに明確に異なる周波数範囲を有するような基準自由データセットを識別する工程と；
複数の処理パラメータを判定するために前記少なくとも２つの周波数応答信号を混合する工程と；
雑音除去データセットを生成するために前記多周波応答信号データセットに前記複数の処理パラメータを適用する工程と；
前記雑音除去データセットに対して位相解析を実行する工程とから成る方法。
【請求項１０】
部品（１８）の検査を実行するために前記部品内部に渦電流を誘導するように構成された渦電流プローブ（１２）と；
前記渦電流プローブ（１２）に結合され、複数の多周波応答信号を発生するために渦電流プローブ（１２）に複数の多周波励起信号を印加するように構成された渦電流計器（１４）と；
前記部品（１８）の表面下を検査するために、多周波位相解析を実行する工程により、前記渦電流計器（１４）からの前記多周波応答信号を解析するように構成されたプロセッサ（１６）とを具備し、前記プロセッサは、更に、
互いに明確に異なる周波数範囲を有する少なくとも２つの周波数応答信号を含む基準データセットを識別し；
複数の処理パラメータを判定するために前記少なくとも２つの周波数応答信号を混合し；且つ
雑音除去データセットを生成するために多周波応答信号データセットに前記処理パラメータを適用するように構成される検査システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、検査技術に関し、特に、多周波位相解析渦電流技術を使用して、表面下欠陥検査を実行する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波試験（ＵＴ）、渦電流検査技術及び表面音響技術などのいくつかの異なる非破壊検査技術が提案されている。渦電流検査技術の例には、パルス渦電流技術及び多周波渦電流技術などがある。渦電流技術では、材料表面及びその内部の奥深くに存在する異常の検出が行なわれる。渦電流検査技術は、被覆された材料を検査するためにも使用される。
【０００３】
鍛造部品を検査する場合には、渦電流技術のような非破壊技術を使用して検査を実行することが望ましい。当業者には知られているように、超音波試験（ＵＴ）は、鍛造材料の内部のきずを検出するためにパルス‐エコー方式を利用する。しかし、特殊なプローブ及びパルサ計測装置を使用したとしても、ＵＴ技術は、一般に、検査対象部品の材料表面の約１．５ｍｍ以下の表面近傍領域にあるきずを検出できない。この領域は、一般に、「ＵＴ検出不能ゾーン」と呼ばれる。
【０００４】
ＵＴ検査の欠点を克服し測定プロセスに更に融通性を持たせるために、０．０５０インチ（すなわち、約１．２７ｍｍ）の材料を最終的な部品構成に追加するようにしている。しかし、この材料の追加によって材料の無駄が増え、製造時間も長くなるため、一般に、製造費用は増加する。
【０００５】
これに対し、渦電流検査技術においては、表面の狭いゾーンに電磁エネルギーが集中されるため、表面及び表面付近の欠陥が検出可能である。しかし、渦電流検査技術は、通常、表面下の小さなきずに対して不十分な信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す。これは、試験されるべき材料の内部への渦電流の浸透を制限する「電磁表皮効果」による。パルス渦電流技術は、広い周波数スペクトルにわたる渦電流応答を含む。しかし、パルス渦電流技術においては、通常、複雑な信号処理の展開並びに高速データ収集処理システムが必要とされる。
【０００６】
多周波渦電流技術は、少ない数の周波数に電磁エネルギーを集中し、ロックイン増幅器を使用して、優れた信号対雑音比を提供する。従って、信号対雑音比を向上し且つ検査対象部品の内部の更に奥深くの場所における表面下検出を改善する表面下渦電流多周波検査技術が望まれる。
【非特許文献１】Y. Plotnikov & W.J. Bantz, "SUBSURFACE DEFECT DETECTION IN METALS WITH PULSED EDDY CURRENT", Review of Quantitative Nondestructive Evaluation, 2005, Vol. 24, pp. 447−454.
【非特許文献２】C. Tai et al., "PULSED EDDY CURRENT FOR METAL SURFACE CRACKS INSPECTION: THEORY AND EXPERIMENT", Review of Quantitative Nondestructive Evaluation, 2002, Vol. 21, pp. 388−395.
【非特許文献３】J. Solte, L. Udpa & W. Lord, "MULTIFREQUENCY EDDY CURRENT TESTING OF STEAM GENERATOR TUBES USING OPTIMAL AFFINE TRANSFORMATION", Dept. of Elect. Eng. Colorado State Univ., pp. 821−830.
【非特許文献４】C.K. Sword & M. Simaan, "Estimation of Mixing Parameters for Cancellation of Discretized Eddy Current Signals Using Time and Frequency Domain Techniques", Journal of Nondestructive evaluation, vol. 5, No. 1. 1985, pp. 27−35.
【非特許文献５】M.S. Safizadeh, Z. Liu, B.A. Lepine & D.S. Forsyth, "Multifrequency Eddy Current for the Characterization of Corrosion in Multilayer Structures", Materials Evaluation, May 2004, pp. 535−539.
【発明の開示】
【０００７】
本発明の実施形態は上記の要求及び他の要求に対応する。一実施形態においては、部品を検査する方法が提供される。方法は、検査対象部品に対して複数の多周波応答信号を発生するために、プローブに複数の多周波励起信号を印加する工程を含む。方法は、部品の表面下を検査するために、多周波応答信号に対して多周波位相解析を実行する工程を更に含む。
【０００８】
第２の実施形態においては、渦電流を使用して表面下欠陥検査を実行する方法が提供される。方法は、渦電流プローブに複数の多周波信号を印加する工程と、多周波信号から複数の多周波応答信号を発生する工程とを含む。多周波応答信号は、多周波応答データセットに含まれる。方法は、少なくとも２つの周波数応答信号を含む基準データセットを識別する工程を更に含む。基準データセットは多周波応答データセットのサブセットであり、少なくとも２つの周波数応答信号は互いに明確に異なる周波数範囲を有する。方法は、複数の処理パラメータを判定するために少なくとも２つの周波数応答信号を混合する工程と、雑音除去データセットを生成するために多周波応答信号データセットに処理パラメータを適用する工程とを更に含む。方法は、雑音除去データセットに対して位相解析を実行する工程を更に含む。
【０００９】
第３の実施形態においては、検査システムが提供される。システムは、渦電流プローブ、渦電流計器及びプロセッサを含む。渦電流プローブは、部品の検査を実行するために部品内部に渦電流を誘導するように構成される。渦電流計器は、渦電流プローブに結合され、複数の多周波応答信号を発生するために渦電流プローブに複数の多周波励起信号を印加するように構成される。プロセッサは、部品の表面下を検査するために、多周波位相解析を実行することにより渦電流計器からの多周波応答信号を解析するように構成される。
【００１０】
本発明の上記の特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明を読むことにより更によく理解されるであろう。図中、同一の図中符号は、一貫して同一の部分を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の技術に従って、表面下欠陥検査を実行する検査システムの一例を示した図である。図１に示されるように、検査システム１０は、渦電流プローブ１２、渦電流計器１４及びプロセッサ１６を含む。渦電流プローブ１２は、検査用部品１８の検査を実行するために部品１８内部に渦電流を誘導するように構成される。プローブ１２は、従来のいずれかの構成を有していてもよく、従来通りの方式で渦電流検査を実行するために電気ケーブル１５により渦電流計器１４に適切に結合される。本実施形態によれば、渦電流計器１４は、複数の多周波応答信号を発生するために渦電流プローブ１２に複数の多周波励起信号を印加するように構成される。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、多軸コンピュータ数値制御スキャナ２０に検査用部品１８及び渦電流プローブ１２を装着することにより、検査用部品１８の渦電流検査を自動化してもよい。スキャナ２０は、通常、３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿ってプローブ１２を３方向に直交並進軸運動させるように構成されてもよく、必要に応じて、３つの並進軸のうちの１つ以上の軸に関して回転運動が特定の検査用部品１８に対して実行されてもよい。従って、プローブは、従来通りにスキャナ２０にプログラムされたソフトウェアに従って、検査用部品１８に対して正確に位置決めされ、要求される全ての自由度で移動されてもよい。また、スキャナ２０は、プロセッサ１６などの外部処理装置により制御されてもよい。
【００１３】
プロセッサ１６は、渦電流計器１４からの多周波応答信号を解析するように構成される。本発明の特定の一実施形態によれば、以下に更に詳細に説明されるように、プロセッサは、検査用部品１８の内部の表面下欠陥を検出するために多周波位相解析を実行するように構成される。特に、プロセッサ１６は、少なくとも２つの周波数応答信号を含む基準データセットを識別するように構成される。基準データセットは、多周波応答データセットから形成される。特定の一実施形態においては、２つの周波数応答信号は互いに明確に異なる周波数範囲を有する。更に、プロセッサ１６は、複数の処理パラメータを判定するために２つの周波数応答信号を混合し、雑音除去データセットを生成するために多周波応答信号データセット全体に処理パラメータを適用し、且つ雑音除去データセットに対して位相解析を実行するように構成される。
【００１４】
図２は、部品の一例である被覆された部品の渦電流検査を示した図である。図２を参照すると、プローブ１２は検査用部品１８の上方に位置決めされる。検査用部品１８は、基板材料２４の上に形成された金属被覆膜２２（又は他の導電性被覆膜）を含む。基板材料は、例えば、ニッケル系合金又は他の導電性金属であってもよい。図中符号２６は、金属被覆膜２２の下方に位置する欠陥を表す。欠陥２６は疲労又は腐食によって検査用部品１８の内部に形成された亀裂、空隙又は剥離を表し、そのような欠陥２６の存在により、検査用部品１８の金属被覆膜２２又は基板材料に検出可能な変化が現れる。当業者には理解されるであろうが、渦電流技術は電磁誘導の原理に基づく。試験されるべき材料に近接させて渦電流プローブを移動すると、渦電流プローブのコイルで発生される交番磁界により、検査対象材料の内部に渦電流が誘導される。検査用部品に断裂又は亀裂が存在することにより、渦電流の流れに変化が発生する。変化した渦電流は二次磁界を発生する。二次磁界は渦連流プローブの渦電流プローブコイル又は他の種類のセンサにより受け取られ、センサは変化した二次磁界測定値を電気出力に変換する。この後、電気出力はストリップチャートに記録されてもよい。電気信号が所定の電圧閾値を超えた場合、きず又は欠陥が指示される。そこで、渦電流検査装置の操作担当者は、ストリップチャート又はシステムの出力装置に記録された信号からきずの大きさを推測してもよい。
【００１５】
図３は、検査用部品の一例を検査するために実行されるプローブへの多周波励起信号の印加を示した図である。図３は２つの渦電流周波数を使用するが、本発明の技術は他の多周波組み合わせにも同等に適用可能である。図３を参照すると、f1及びf2は、検査用部品１８の２周波数渦電流検査を実行するための２つの渦電流周波数を表す。検査用部品１８は、欠陥又は亀裂２６を更に含む。本発明の実施形態によれば、検査用部品に多周波渦電流が印加されると、異なる周波数に対して、大きさ及び位相が異なる渦電流応答が発生する。位相情報と共に多周波渦電流により提供される追加情報は、以下に更に詳細に説明されるように、望ましくない信号を低減し、信号対雑音比を向上し、偽コールを減少するために追加識別を提供するために使用される。
【００１６】
図４は、本発明の技術に従って、多周波位相解析を使用して渦電流表面下欠陥検査を実行するための論理の一例を含むフローチャートである。ステップ５０において、検査用部品の内部に渦電流を誘導するために、渦電流プローブに多周波励起信号が印加される。ステップ５２において、多周波応答信号が発生される。多周波応答信号の発生に必要とされる周波数の数は、排除すべき望ましくない雑音特性の数に基づいて選択されてもよい。本発明の特定の一実施形態においては、試験されるべき試料のきずと、きずと関係がない被抑制標識とが、異なる周波数で同一の位相変化及び同一の大きさの変化を発生しない、あるいは、異なる周波数におけるＸ‐Ｙプロットの渦電流プローブ応答が位相角回転の後に共線性を示さないと想定すると、選択される周波数の数は排除すべき望ましくない雑音特性の数より多い。一実施形態では、発生される多周波応答信号は多周波応答データセットに含まれる。ここで使用される用語「多周波応答データセット」は、渦電流プローブに多周波励起信号を印加することにより、考慮される検査用部品の内部に誘導される渦電流の結果として発生される応答信号の全集合を含むデータセットを表す。
【００１７】
ステップ５４において、多周波応答データセットから基準データセットが識別される。本実施形態によれば、基準データセットは相対的に欠陥を含まないが、望ましくない雑音特性が優位を占めるデータセットを表す。更に、本実施形態によれば、基準データセットは少なくとも２つの周波数応答信号を含み、それら２つの周波数応答信号は互いに明確に異なる周波数範囲を有する。２つの周波数応答信号は、次のように表現されてもよい。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
【数２】
2006250935.tif 000004
【００２０】
式中、f1及びf2は２周波数渦電流検査のための２つの渦電流周波数を表し、x1(t)及びx2(t)は位置（又は時間）tにおける周波数f1及びf2に対応する渦電流応答信号を表し、Xd(t)は応答信号におけるきずの大きさを表し、Xn(t)は応答信号における望ましくない雑音特性の大きさを表し、kd(t)は応答信号における大きさの変化を反映する係数を表し、kn(t)は応答信号における雑音の変化を反映する係数を表し、Dqd(t)は応答信号におけるきずの位相角を表し、Dqn(t)は応答信号における望ましくない雑音特性の位相角を表し、Dqd(t)は応答信号におけるきずの位相変化を表し、Dqn(t)は応答信号における望ましくない雑音特性の位相変化を表す。一実施形態においては、２つの周波数f1及びf2は、Dqd(t) - Dqn(t)が約１３５°〜約２２５°の範囲であるように選択される。特定の一実施形態では、２つの周波数f1及びf2は、Dqd(t) - Dqn(t)＝１８０°であるように選択される。更に、多周波励起信号に対応する周波数範囲f1及びf2は、検査用部品１８内部において望まれる表皮浸透にも基づいて選択される。
【００２１】
ステップ５６においては、１組の処理パラメータを判定するために、式（１）及び（２）に示される２つの周波数応答信号が混合される。一実施形態においては、処理パラメータは係数kd(t)及びkn(t)に対応する。当業者には理解されるであろうが、周波数応答信号x1(t)、x2(t)の各々は、実数成分と虚数成分とを含む。一実施形態においては、２つの周波数応答信号を混合することは、周波数応答信号のうちの一方の信号の位相を最初に回転することと、周波数応答信号のうちの一方の信号の実数成分及び虚数成分をスケーリングすることとを含む。以下の式（３）に示されるように、応答ベクトルx2(t)はDqn(t)だけ回転され、それによりx2’(t)が得られる。
【００２２】
【数３】
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Dqd(t) = Dqn(t) = q(t)及びkd(t) = kn(t) = k(t)であるとき、x2(t)は位相回転によってk(t)x1(t)となる。この条件は、「共線性」、すなわち、位相角回転の後に異なる周波数におけるＸ‐Ｙプロットの渦電流応答が共線であることを表す。いくつかの実施形態においては、周波数応答信号のうちの少なくとも一方の信号に対して時間シフト演算が実行されてもよい。
【００２３】
次に、式（４）に示されるように、回転及びスケーリングされた第２の周波数応答信号から第１の周波数応答信号を減算することにより、混合周波数応答信号が求められる。以下に示されるように、回転された第２の周波数応答信号x2’(t)は、両側で係数1/kn(t)だけスケーリングされ、周波数応答信号x1(t)を減算し、それにより混合信号x12(t)が得られる。
f1及びf2の混合 : 
【００２４】
【数４】
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4
式からわかるように、回転及びスケーリングの演算によって、式（４）における雑音係数は多周波混合演算の後に排除される。回転及びスケーリングの演算の結果として、処理パラメータに基づいて雑音除去応答信号が生成される。一般に、このプロセスは、混合演算の後、２つの周波数応答信号における望ましくない雑音特性を表す残差を最小限にする。
【００２５】
ステップ５８においては、雑音除去データセットを生成するために、式（４）により生成された多周波応答信号データセット全体にステップ５６から得られた処理パラメータが適用される。当業者には理解されるであろうが、その結果得られる雑音除去データセットは、信号体雑音比が改善された実数成分及び虚数成分の双方を含む。
【００２６】
ステップ６０においては、大きさ情報及び位相情報が雑音除去データセットから生成される。更に、このステップでは、雑音除去データセットに対して位相解析が実行される。その際、雑音感度を抑制するために、水平成分にオフセットが適用される。位相解析から得られるデータは、欠陥と相関された情報を含み、偽コールを減少するための補足的な識別を提供する。当業者には理解されるであろうが、位相変化が異なり（Dqd(t) 1 Dqn(t)）且つ大きさの変化が異なる（kd(t) 1 kn(t)）とき、混合信号x12(t)は望ましくない雑音特性が排除されたきず信号を表す。一実施形態によれば、位相q(t)及び周波数によるその回転Dq(t)は、きずの上方を走査する間のプローブの位置の関数である。その結果、式（１）及び式（２）における雑音項の間の残差は、多周波混合の後、相当に減少されるが、異なる位置又は時間（t）において必ずしも０ではない。従って、混合信号は、望ましいきず信号を保持し、改善された信号対雑音比を示す。
【００２７】
本発明に従って開発された多周波位相解析技術を使用して表面下欠陥又は検出不能ゾーンの欠陥の検査を実行する方法は、信号対雑音比を向上し、検査対象部品の内部の深い場所にある表面付近欠陥の検出を改善する。更に、上述の技術は、溶接部の欠陥の検出、又は磨耗防止被覆膜で被覆されたシール歯などの被覆された金属部品における検査の実施を含めた多様な用途に使用可能である。溶接部の場合、上記のような欠陥は、溶接部の厚さ全体を通して現れることがある。また、被覆部品の場合には、導電性被覆膜を除去せずに部品の検査が実施されなければならない。尚、本発明の適用用途は、これら２つに限定されない。上述の技術は、０〜０．００６０インチ（すなわち、約０〜０．１５２４ｍｍ）の範囲にあるビレットの検出不能ゾーンの欠陥を測定する場合にも使用可能である。
【００２８】
当業者には理解されるであろうが、以上説明され、図示された実施形態及び用途は、通常、プログラムされたコンピュータ又はハードウェア装置における適切な実行可能コードを含むか、又はそのようなコードにより実行される。そのようなプログラミングは、論理機能を実現するための実行可能命令のリスト作成を含む。リスト作成は、命令の検索、処理及び実行ができるコンピュータ利用システムにより使用されるための、又はそのようなコンピュータ利用システムと関連して使用されるための任意のコンピュータ可読媒体において実現可能である。
【００２９】
本発明の技術に関して、コンピュータ可読媒体は、命令を内蔵、格納、通信、伝播、送信又は搬送することができる任意の手段である。コンピュータ可読媒体は、電子システム、磁気システム、光学システム、電磁システム又は赤外線システム、あるいは電子装置、磁気装置、光学装置、電磁装置又は赤外線装置のいずれであってもよい。図示されるように、コンピュータ可読媒体の例には、１本以上のワイヤを有する電気接続部（電子）、ポータブルコンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（磁気）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）（磁気）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）（磁気）、光ファイバ（光学）及びポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）などがあるが、これらに限定されない。尚、コンピュータ可読媒体は、命令が印刷される紙又は別の適切な媒体を含んでもよい。例えば、紙又は他の媒体の光学走査によって命令を電子的に捕捉し、その後、必要に応じて適切にコンパイルするか、解釈するか、あるいはその他の方法により処理し、コンピュータメモリに格納することも可能である。
【００３０】
ここで開示された多周波位相解析技術を使用して表面下欠陥又は検出不能ゾーン欠陥の検査を実行する方法を、以下の限定的な意味を持たない実施例において更に詳細に説明する。
【実施例】
【００３１】
先に説明されたように、検査用部品の一例に存在する表面下欠陥を検出するために多周波位相解析が適用された。図５は、表面下欠陥を表す複数の穴を含む検査用部品の一例を示した図である。検査用部品３０は、Titanium 6-4材料で製造され、厚さTの上板３２と、０．２インチの基板３４とを具備する。上板３２の底部には直径１／６４インチ、１．５／６４インチ、２／６４インチ、３／６４インチ、４／６４インチの平坦な底部穴３６を全く同様に並べた３列の穴が導入され、穴の間隔は２分の１インチである。平坦な底部穴の高さは、０．０４０インチである。上板の厚さTは０．０５０インチ〜０．１０インチであり、底部穴３６は上板３２の上面から０．０１０インチ〜０．０６０インチ下方の場所に配置される。
【００３２】
図６は、図５に示される例の検査用部品に対して単一周波数渦電流を印加した結果として生成された画像を示す。単一周波数渦電流検査は、最初に、超音波検査のベンチマークとして実行された。１０ＭＨｚの従来の超音波は、０．０６０インチ以上の深さにある全ての大きさの平坦な底部穴に対して優れた検出能力を有することが観測された（画像３９に示される）。０．０１０インチの深さにある平坦な底部穴に対しては、１ＭＨｚの渦電流検査（画像４０に示される）と比較して、超音波を使用するきずの検出が不適切であることが観測された（画像３８に示される）。絶対プローブを使用する渦電流検査は、プローブ直径を５ｍｍにしても、０．０５０インチの深さにある０．０２３インチの平坦な底部穴をほとんど検出できない（画像４１に示される）。当業者には理解されるであろうが、表面下欠陥の検出は、検査用部品に適用される特定の周波数範囲、プローブの大きさ及びプローブの感度などのいくつかの要因に基づいていると考えられる。一般に、周波数が低く、プローブが大きいほど、渦電流は検査対象部品の内部まで深く浸透することが可能である。周波数が高くなるほど渦電流感度は向上し、周波数が低くなるほど渦電流応答は低くなる。更に、プローブの大きさも感度及び分解能に影響を及ぼす。
【００３３】
図７は、図５に示される例の検査用部品に対して多周波位相解析を適用した結果として生成された画像を示す。検査対象部品の多周波渦電流評価は、直径５ｍｍのプローブを使用して実行された。実験は、検査用部品に対して、５００ｋＨｚ及び２００ｋＨｚの周波数を使用して実行された。検査用部品の導電特性に基づいて、５００ｋＨｚ及び２００ｋＨｚにおける対応する表皮深度は、それぞれ、約０．０３６インチ及び約０．０５８インチであった。これは、検出不能ゾーンの深さの０〜０．０５０インチの範囲をカバーしていた。０．０５０インチの深さにあるきずに対する２つの周波数応答の位相差は、約１８９°であると計算でき、これは、先に挙げた基準、すなわち、Dqd(t) - Dqn(t)が約１３５°〜約２２５°の範囲内にあるという基準を立証する。この基準は式（４）における混合信号を最大限にする。５０ｍｉｌゾーンの内部の他の雑音特性に対しては、表面により近い場所において位相差は小さくなり、歩留まりは相対的に抑制される。多周波実数成分画像４４又は虚数成分画像４５における信号対雑音比は、単一周波数２００ｋＨｚ（画像４２に示される）又は５００ｋＨｚ（画像４３に示される）で生成された画像と比較して改善されることが更にわかるであろう。図７に示されるＭＦＰＡ位相画像４６における信号対雑音比が改善されるのは、図７に示されるような２００ｋＨｚ又は５００ｋＨｚの単一周波数渦電流によって生成された位相画像４２及び４３とは対照的に、多周波混合による実数成分及び虚数成分の雑音低減の後に更に鮮明な位相識別が得られるためである。また、５０ｍｉｌの深さでは、５００ｋＨｚ渦電流は、それらの平坦な底部穴に対して不十分な感度を有することも観測された。更に、周波数が２００ｋＨｚであるとき、５００ｋＨｚの場合と比較して浸透がより深くなるために、５０ｍｉｌの深さにおける検出が改善されることも観測された。図７からわかるように、本発明に従って開発された多周波位相解析技術は、材料変化に起因する雑音及びその他の雑音を低減する。また、図７においては、多周波位相解析技術を使用して、５０ｍｉｌの深さにある最小の０．０１６インチの平坦な底部穴も検出可能であることが観測された。
【００３４】
図８は、検査用部品の一例における多周波位相解析を使用した表面下亀裂の検出を示した図である。図中符号４７は、検査用部品の一例を示す。図中符号４８は、検査用部品４７に単一周波数渦電流を印加した結果として生成された画像を示す。図中符号４９は、検査用部品４７に多周波位相解析を適用した結果として生成された画像を示す。図からわかるように、ＭＦＰＡ画像４９における信号対雑音比は単一周波数渦電流画像４８と比較して改善される。
【００３５】
本発明のいくつかの特徴のみを図示し、説明したが、多くの変形及び変更ができることは、当業者には明らかであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に入るそのような変形及び変更の全てを含むことが意図されると理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従って、表面下欠陥検査を実行する検査システムの一例を示した図である。
【図２】渦電流を使用する部品検査の一例において、被覆された表面を通してプローブにより実行される検査を示した図である。
【図３】検査用部品の一例を検査するためのプローブへの多周波励起信号の印加を示した図である。
【図４】本発明の技術に従って、多周波位相解析を使用する渦電流表面下欠陥検査を実行するための論理の例を含むフローチャートである。
【図５】表面下欠陥を表す複数の穴を含む検査用部品の一例を示した図である。
【図６】図５に示される検査用部品の例に単一周波数渦電流が印加された結果として生成された画像を示した図である。
【図７】図５に示される検査用部品の例に多周波位相解析を適用した結果として生成された画像を示した図である。
【図８】多周波位相解析を使用して、検査用部品の一例に対して実行される表面下亀裂の検出を示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…検査システム、１２…渦電流プローブ、１４…渦電流計器、１６…プロセッサ、１８…検査用部品、２０…スキャナ
【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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