(57)【要約】磁場特性を示す信号を得るために物体中に過渡的な渦電流を誘導する送信器／受信器の配列からなるプローブを用いることにより、導電性物体の表面プロファイルを測定する方法であって、ａ）表面上の較正地点と送信器／受信器の配列のいくつかの較正位置を選択し；ｂ）較正位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に応答して受信器にて発生した信号の特性値（該特性値は該信号の振幅に関係する）を測定して１組の較正値を求め；ｃ）較正値を較正位置と較正地点の相対配置に関係付ける較正関数を求め；ｄ）物体の表面上の１組の検査地点と送信器／受信器の配列についての１組の対応する検査位置を選択し；ｅ）検査位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に応答して受信器にて発生した信号の特性値を測定して１組の検査値を求め；そしてｆ）検査地点と対応する検査位置との相対配置を導き出す較正関数を用いることにより、１組の検査値を解釈して表面プロファイルを求めることを含む。
2005518534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器と受信器とを備えたプローブを用いて導電性物体の表面プロファイルを測定する方法であって、前記送信器は、物体中に過渡的な渦電流を誘導し、前記受信器は、磁場の強度又は磁場の強度の変化を示す信号を与え、該送信器と受信器が送信器／受信器の配列を形成している前記方法において、
（ａ）表面上の１つの較正地点を選択し、該較正地点に対する送信器／受信器配列の複数の較正位置を選択する工程；
（ｂ）較正位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に応答して受信器にて発生した信号の特性値を測定することにより１組の較正値を求める工程であって、前記特性値は前記信号の振幅に関係している前記工程；
（ｃ）較正値を較正位置と較正地点の相対配置に関係付ける較正関数を求める工程；
（ｄ）物体の表面上の１組の検査地点を選択し、該１組の検査地点に対応した送信器／受信器配列の１組の検査位置を選択する工程；
（ｅ）検査位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に対応して受信器にて発生した信号の特性値を測定することにより、１組の検査値を求める工程；及び
（ｆ）前記１組の検査値を解釈することにより表面プロファイルを求める工程であって、較正関数を考慮に入れ、検査地点と対応する検査位置との相対配置を導き出す前記工程
を含む前記方法。
【請求項２】
前記受信器が第1の受信器を形成し、該第1の受信器から間隔を置いて第2の受信器が設けられ、前記送信器と第1及び第2受信器とが前記送信器／受信器配列を形成し、送信器／受信器配列のそれぞれの位置にて第1及び第2受信器で発生する信号から較正値と検査値を求める、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第1及び第2受信器が、調査する地点にてほぼ表面の垂線に沿って一定の間隔を置くように、前記送信器／受信器配列を方向付け、また、較正値と検査値が、過渡的な渦電流により生じる磁場の特性における勾配に関係する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第1及び第2受信器にて発生した信号の特性値の比として前記勾配を求める、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記送信器／受信器配列の１より多い検査位置に対し、又は検査地点に対応する受信器の１より多い位置に対して、検査値を取得し、また、検査地点での物体の電磁特性の尺度であるパラメータを求めるべく検査値を解釈する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電磁特性が電気伝導度と透磁率の積である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
各検査地点に対し、検査地点に対応する検査位置のいずれか１つでの信号の特性から壁厚を求める工程をさらに含み、検査地点での物体の電磁特性の尺度である前記求められたパラメータを考慮に入れる、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
検査する導電性物体の表面が、腐食した検査地点にて腐食生成物で覆われており、さらに
−  送信器のパルス付勢に対して受信器における分離された腐食生成物により発生される応答を表す信号を得る工程；及び
−  腐食生成物から、腐食した検査地点に対応する検査位置にて受信した全信号への信号の寄与を考慮すべく補正する工程
をさらに含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
腐食した検査地点に属する補正された信号を取得し、該補正された信号においては、腐食生成物の寄与が除去されており、また、補正された信号の特性値を求めることにより、腐食した検査地点に属する検査値が求められる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記補正が、全信号と、分離した腐食生成物を表す信号とを一度に、又はある時間間隔にて比較することを含み、腐食生成物からの信号の寄与が、全信号に対して支配的である、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
全信号と、分離した腐食生成物により発生した応答を表す信号に重み付け係数を掛けたものとの差として、補正された信号を計算し、重み付け係数が、全信号と、分離した腐食生成物を表す信号との比較から決められる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記時間又は時間間隔が、信号の遅い時間部分にある、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記時間又は時間間隔が、送信器がスイッチオフされた後の約２０ｍｓより遅い、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
全信号の特性値θを、
【数１】
2005518534.tif 000011
として計算し、ここで、ｔｋ（ｋ＝１，．．．，４）は、送信器がスイッチオフされた後の時間であり、ｔ１＜ｔ２は、信号の初期部分にあり、ｔ３＜ｔ４は、信号の遅い時間部分にあり、
Ｖ（ｔｉ）は、時間間隔［ｔ１，ｔ２］及び［ｔ３，ｔ４］中の時間における種々の時間での受信器での全信号を表す電圧であり、
Ｉは、送信器を付勢する電流であり、
【数２】
2005518534.tif 000012
であり、
Ｖｃ（ｔｉ）は、時間間隔［ｔ１，ｔ２］及び［ｔ３，ｔ４］中の時間における種々の時間での、分離した腐食生成物に起因した受信器での信号を表す電圧である、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性物体の表面プロファイルを測定する方法に関する。この方法では、送信器／受信器の配列からなるプローブを用いる。この送信器は、物体中に過渡的な渦電流を誘導し、受信器は、磁場の強度又は磁場の強度の変化を示す信号を与える。一般に、過渡的な渦電流は、例えば電流パルスにより付勢されるコイルにより発生する、非定常的に変化する磁場を、導電性物体に加えるときに誘導される。過渡的な渦電流は、エキサイテーション後、時間と共に変化し、一般にはさらなるエキサイテーションが存在しなければ減衰して零になり、よって、受信器で受信される信号もそのようになる。
【背景技術】
【０００２】
過渡的な渦電流による方法は、有効な検査技術であり、本発明による方法で適切に検査し得る物体の例は、物体の厚みより大きな曲率半径を有する例えばパイプ、器もしくは容器などの容器手段の金属プレート又は壁である。導電性物質は、任意の導電性物質でよく、例えば炭素鋼又はステンレス鋼とし得る。
【０００３】
特許請求の範囲及び明細書において用いた表面プロファイルなる用語は、既知の基準地点から表面までの最短距離を表し、これらの基準地点は、例えば検査する表面に実質的に平行な線又は平面に沿って配置される。表面プロファイルは、表面粗さ、及び物体の厚さの局所的な減少などのような異常を明らかにする。この減少は、例えば腐食によって生じる。
【０００４】
表面プロファイルから導き出せる特に重要なパラメータは、異常なところの深さである。例えばパイプを検査する際、腐食スポットの深さは、その残りの壁の厚みに関連しているので、完全性の評価にとって重要なパラメータである。
【０００５】
従来の表面プロファイルの測定方法は、選ばれた検査地点における超音波測定に基づいている。超音波測定は、検査する導電性物体と、物体を覆っている非導電性物質、例えば断熱材、塗料又は腐食生成物とを区別できない。よって、通常は例えばグリットブラストによってこのような非導電性物質はどれも除去する必要がある。高圧にて動作するパイプや器では、このことにより通常は、設備を休止しなければならない。安全性を考慮して、しばしばどんな運転中の表面準備も禁止されるからである。腐食生成物を除去することは、漏れを誘発し得るので、特に危険である。よって、連続運転の可能な新しい非侵入性(non-invasive)検査方法が必要とされる。
【０００６】
欧州特許第３２１１１２号明細書は、絶縁材の下の容器壁手段の厚みを測定する方法を開示する。この既知の方法では、物体中に渦電流を誘導する送信器コイルと、磁場強度の変化を示す信号を与える受信器システムとを備えたプローブを使用する。この既知の方法は、物体中に過渡的な渦電流を誘導すること、渦電流を示す信号を受信すること、及びある期間にわたる受信信号の減衰を既知の壁の厚さを示す基準の減衰と比較することを含み、それにより、容器手段の壁部分の厚みを推定できる。
【０００７】
物体の腐食を検査する場合には、しばしば、物体又はその壁の厚みを実際に測定する必要はない。むしろ、しばしば、測定機器がアクセスできる表面の凹凸及び異常を検査することで十分である。このことは、通常はパイプラインや容器壁を備える場合のように、設置時には実質的に滑らかな表面プロファイルを有する物体にとって興味深い。後に説明する表面プロファイルを測定することにより、腐食スポットを検出できる。
【特許文献１】欧州特許第３２１１１２号明細書
【特許文献２】国際特許出願公開第ＷＯ０２／１６９２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、導電性物体の表面プロファイルを測定する新しい方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、送信器と受信器とを備えたプローブを用いて導電性物体の表面プロファイルを測定する方法であって、前記送信器は、物体中に過渡的な渦電流を誘導し、前記受信器は、磁場の強度又は磁場の強度の変化を示す信号を与え、該送信器と受信器が送信器／受信器の配列を形成している本発明による前記方法は、
（ａ）表面上の１つの較正地点を選択し、該較正地点に対する送信器／受信器配列の複数の較正位置を選択する工程；
（ｂ）較正位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に応答して受信器にて発生した信号の特性値を測定することにより１組の較正値を求める工程であって、前記特性値は前記信号の振幅に関係している前記工程；
（ｃ）較正値を較正位置と較正地点の相対配置に関係付ける較正関数を求める工程；
（ｄ）物体の表面上の１組の検査地点を選択し、該１組の検査地点に対応した送信器／受信器配列の１組の検査位置を選択する工程；
（ｅ）検査位置の各々に対して、送信器により物体中に誘導された過渡的な渦電流に対応して受信器にて発生した信号の特性値を測定することにより、１組の検査値を求める工程；及び
（ｆ）前記１組の検査値を解釈することにより表面プロファイルを求める工程であって、較正関数を考慮に入れ、検査地点と対応する検査位置との相対配置を導き出す前記工程
を含む。
【００１０】
本発明は、出願人により得られた洞察、すなわち、プローブと物体の距離を定量化するのに、物体中の過渡的な渦電流に応答してプローブにより受信した信号の振幅全体を使用できることに基づいている。よって、選ばれたいくつかの検査位置にて組織的に測定を行うことにより、表面プロファイルを得ることができる。
【００１１】
送信器／受信器の配列は、第1の受信器から一定の間隔を置いて離された別の（第2の）受信器を含むことができ、また、この場合の較正値及び検査値は、送信器／受信器の配列のそれぞれの位置にて第1及び第2受信器で発生した信号から求められる。このような送信器／受信器の配列は、第1及び第2受信器が実質的に検査地点での表面の垂線に沿って一定の間隔を置いて配置されるように方向付けられている場合、及び較正値と検査値が第1及び第2受信器で発生する信号の特性値の比に関連している場合、特に有効である。
【００１２】
送信器／受信器の配列の２以上の検査位置、又は検査位置に対応する受信器の２以上の位置について検査値が得られるとき、この検査値は、検査地点での物体の電磁特性の尺度であるパラメータを求めるべく解釈し得る。
【００１３】
適切には、本発明の方法は、従来の壁厚測定の補正を求めるのに用いることができる。従来の壁厚測定では、壁厚は、検査地点に対応する検査位置の任意の一つでの信号の特性から求められた。この補正では、検査地点での物体の電磁特性の尺度たる測定パラメータが考慮される。
【００１４】
特に非常に重要な本発明の用途では、導電性物体が、１以上の検査地点にて腐食生成物で覆われており、腐食生成物の下の物体の真の表面プロファイルに関心がある。従って、
本発明はまた、腐食生成物の下の表面プロファイルを測定する方法をも提供する。この方法は、送信器のパルス付勢に対して、分離した腐食生成物により受信器にて発生した応答を表す信号を得ること；及び腐食生成物から、腐食した検査地点に対応する検査位置にて受信した信号全体への信号寄与を考慮すべく補正を行うことをさらに含む。
【００１５】
適切には、この補正は、一度に又は腐食生成物からの信号寄与が信号全体に対し支配的である時間間隔の間、信号全体と分離した腐食生成物を表す信号とを比較することを含む。腐食した検査地点に属する補正された信号を得ることができ、この補正された信号においては、腐食生成物の寄与が除去されており、その結果、腐食した検査地点に属する検査値は、補正された信号の特性値を求めることにより決めることができる。
【００１６】
本出願の優先日には非公開であった国際特許出願公開第ＷＯ０２／１６９２１号は、異常の存在を検出すべく導電性物体を検査する方法を開示し、この方法では、物体上のいくつかの検査地点に対してパルス渦電流信号を得る。この方法は、もし１つの信号の特性値が基準とかなり違っているならば、異常の存在を定性的に示す。２００２年１０月３日においてインターネットで検索されたＡ．Ｅ．ＣｒｏｕｃｈとＰ．Ｃ．Ｐｏｒｔｅｒによる論文「腐食プロファイルのマッピング用の適合アレイ(Conformable array for mapping corrosion profiles)」〔この論文は、14th Annual Pipeline Pigging, Integrity Assessment & Repair Conference（ヒューストン、２００２年１月２３−２４日）を参照している〕には、パイプラインの検査に使用できる適合センサーコイルアレイが記載されている。このアレイの動作は、本発明のように過渡的な渦電流を引き起こさせること、及びその後に付随するある時間にわたる信号に基づいてはいない。むしろ、このセンサーコイルは、延長された期間の間、選ばれた周波数の交流により起動され、それにより、被検査物体中に定常状態の渦電流を発生させる。コイルの複素インピーダンスを分析することにより、鋼の試験物体中に予め作られた欠陥を検出できる。腐食生成物が測定に与える影響は議論されていない。
【００１７】
以下、例として添付図面を参照してさらに詳しく本発明を説明する。
図１は、本発明の第1の実施態様を概略的に示す。
図２は、物体の上の送信器／受信器の配列の種々の垂直位置に対し、受信器で発生した信号を概略的に示す。
図３は、較正関数を表す較正曲線の例を概略的に示す。
図４は、図１に示される物体の表面プロファイルを示す。
図５は、鋼パイプ（ａ）、腐食生成物を有する鋼パイプ（ｂ）、及び腐食生成物のみ（ｃ）について、記録された信号の例を示す。
図６は、鋼パイプ中の欠陥上で測定された表面プロファイルの例を示し、一方のケース（Ａ）は、腐食生成物で満たされておらず、もう一方のケース（Ｂ）は、腐食生成物で満たされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
さて、図１を参照する。導電性物質からなる物体を参照番号２で示し、プローブを参照番号４で示す。プローブ４は、電磁場を送信するための送信器コイル６と受信器コイル８とを有する送信器／受信器の配列からなる。送信器コイル６は、送信器コイルを付勢するための装置（図示せず）に接続され、受信器は、受信器からの信号を記録するための装置（図示せず）に接続される。
【００１９】
プローブ４における選択地点と物体２の表面１２との距離はＬで示され、プローブ４と物体２の間の空間の一部は、例えば表面１２を覆う塗料又は絶縁材の層（図示せず）で満たされている。表面１２は、プローブに最も近い物体の表面である。物体２は、参照番号１５で示される異常を表面１２に有する。
【００２０】
表面のプロファイルを測定するためには、まず、較正を行う。このために、適切には異常のない表面領域において、表面１２上に較正地点２０を選択する。送信器／受信器の配列からなるプローブ４についての１組の較正位置を、較正地点２０に対して好ましくは表面の垂線に沿って異なる距離Ｌにて選択する。図１では、３つの較正位置２２ａ、２２ｂ及び２２ｃを示し、これらは、較正地点２０にて表面を通る垂線２５に沿って分離している。プローブを種々の較正位置に配置する適切な方法は、例えば、既知の厚みのプラスチック製スペーサ又はその積層されたものを表面上に配置し、その上にプローブを置くことである。
【００２１】
次に、上記１組の較正位置に対応する１組の較正値を求める。較正値を求めるために、較正位置の一つ、例えば表面１２からの距離Ｌｂの位置２２ｂにプローブ４を配置する。限られた時間間隔の間、電流Ｉで送信器コイル６を付勢することにより、物体中に渦電流を誘導する。適切には、時間間隔は、電流Ｉのスイッチオンにより発生した渦電流が消滅してしまうだけ長く選ばれる。電流Ｉがスイッチオフされた後に、物体２中に再び渦電流を発生させて、受信器コイル８の位置にて変化する磁場を生じさせ、それにより受信器コイルに電圧Ｖを誘導する。
【００２２】
図２は、プローブ４が較正位置２２ａ（距離Ｌａ）、２２ｂ（距離Ｌｂ）及び２２ｃ（距離Ｌｃ）それぞれにある場合について、受信器コイル８にて測定された電圧Ｖが、電流Ｉがスイッチオフされた後の時間ｔの関数として記録されて得ることができる信号５２ａ、５２ｂ、５２ｃを概略的に示す。図２は、両軸とも対数表示されており、信号の振幅全体が、プローブ４の受信器コイル８と表面１２との距離が短くなるに従い大きくなること、すなわち、選択した時間において、信号がより強くなれば、受信器コイルが表面により近く配置されていることを示す。図２に示される信号は減衰率を示し、この減衰率は、曲線の初期部分ではより遅く、臨界時間ｔｃより大きな時間ではより速くなっている。臨界時間ｔｃは、渦電流が壁の一方の表面からもう一方に拡散するのに要する時間を反映しており、よって、物体２の厚みの尺度である。
【００２３】
信号の大きさ全体（振幅）に関係する特性値を求めるためには、図２に示されるような時間全体の信号を得る必要は一般にはない。信号の大きさ全体は、臨界時間ｔｃ（数ミリメートル厚の鋼物体では数１０ｍｓのオーダーである）のずっと前に、既に信号の初期部分から導き出すことができる。よって、表面プロファイルを測定するためには、渦電流が物体を通って拡散する必要は一般にはない。壁厚の測定では常に、渦電流が物体を通って拡散するのに十分な長さの測定時間を必要とする。従って、もし信号の初期部分のみを使用するならば、本方法は、壁厚測定に比べて短い測定時間であるという更なる利点を有する。また、受信信号の振幅を分析することにより、壁厚測定の場合よりも小さい表面異常を分析できることも分かった。
【００２４】
当業者ならば、信号の振幅に関係した特性値を求め得る種々の方法が存在することが分かるであろう。例えば、選択した時間ｔ１での電圧Ｖ（ｔ１）は、好ましくは信号が最も強い初期部分において記録し得る。次に、適切な特性値θを、
【数１】
2005518534.tif 000003
として定義できる。ここで、Ｉは、送信器コイルの付勢電流である。明細書及び特許請求の範囲を通して、電圧の単位はボルトであり、電流の単位はアンペアであり、時間の単位は秒であり、距離の単位はメートルである。
【００２５】
また、種々の時間ｔｉ（ｉ＝１，．．．，ｎ）での電圧信号Ｖ（ｔｉ）を記録し、式（１）中のＶ（ｔ１）を総和
【数２】
2005518534.tif 000004
又は選択した時間間隔にわたる信号の電圧の積分と置き換えることもできる。いずれの場合も、信号の振幅全体に関係する特性値が得られる。
【００２６】
図３は、図２の較正位置２２ａ、２２ｂ、２２ｃに対して求めた特性値θａ、θｂ、θｃを、表面からの対応した距離に依存してプロットした図である。もっと多くのその他の較正位置での較正値を獲得し得ることは明らかである。図３に示された実線の曲線は、特性値を較正地点と較正位置の相対配置に関連付ける較正関数を表す。
【００２７】
さて、図１の議論に戻ると、較正値を求めた後、表面１２上にいくつかの検査位置を選択する。明確にするため、図１は、表面１２上に直線配列にて４つの検査地点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び３０ｄのみを示す。実際にはもっと多くの地点やマトリックス配列のような他の配列を選択できることは明らかである。
【００２８】
検査地点に対応して、送信器／受信器配列のいくつかの検査位置を選択する。図１では、送信器／受信器配列を含んだプローブ４の４つの位置３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが示されており、これらの位置は直線に沿って配置され、その表面１２上への垂直投影は、検査地点をつなぐ経路に実質的に一致する。
【００２９】
検査位置の各々に対し、検査値を求める。適切には、送信器の付勢、信号の受信、及び受信信号の特性値からの検査値の計算は、較正値を求めるのと同じ方法にて行われる。較正値と同様に、検査値もまたそれぞれの信号の振幅に関係する。
【００３０】
検査位置の各々に対して、図３に表されたような前に得られた較正関数を用いると、それぞれの検査地点上のプローブにおける選ばれた地点から計算された距離を求めることができる。これは、例えば直線補間により行うことができる。空間内での対応する検査位置での送信器／受信器配列の場所及び方向は既知であるから、距離を導出することは、検査地点と対応する検査位置との相対配置を導出することに対応する。
【００３１】
図４は、結果として得られた表面プロファイルを示し、その横軸には検査地点を示し、縦軸には対応する検査地点と検査位置との間の求められた距離を示す。定量的な表面プロファイルを導き出すために、検査位置の互いに既知の相対位置を考慮している。
【００３２】
次に、上記概略を説明した本発明のいくつかの変更及び好適な実施態様を説明する。
【００３３】
コンピュータによる評価を容易にするために、較正関数は解析関数により表し得るのが好ましい。特に、解析関数は理論的なアプローチに基づいて決めることができ、このことは、求めなければならない較正値がより少ないという利点を有する。
【００３４】
物体は平らな表面を有すること、及び物体中に発生する渦電流は、較正地点での表面の垂線から半径ｒに依存する渦電流の強度ＩｅｃがＩｅｃ（ｒ）＝Ｉｅｃ０（ｒ≦Ｒの場合）及びＩｅｃ（ｒ）＝０（ｒ＞Ｒの場合）〔ただしＩｅｃ０は一定の渦電流〕となるように、半径Ｒ内で較正地点での表面の垂線の周りを回ることを仮定して、理論式を導出した。次に、式（１）で定義された特性値θは、次の関係
【数３】
2005518534.tif 000005
に従う。ここで、
ｚは、較正地点から表面の垂線に沿った、プローブ（受信器）の距離であり、
αは、無次元の比例定数であり、受信器コイルの大きさや巻数のような機器のファクターや受信器における電気的増幅器の利得を考慮に入れるものであり、また、試験物体の電磁特性の尺度、特に物体材料の導電率σ（単位：Ω−１・ｍ−１）と透磁率μ（単位：Ｖ・ｓ・Ａ−１・ｍ−１）との積σ・μの尺度である。
【００３５】
もしＲ及びαについて適切な値を選ぶならば、実際の実験にて式（１）により求めた較正値と理論式（２）により求めた較正値との良好な一致が存在することが分かった。Ｒとαは、例えば、較正位置と較正地点との間の既知の距離と共に、限定数の較正値への式２の最小二乗フィッティングにより決めることができる。式（２）は、検査位置にて測定された検査値に依存して距離ｚを求めることができるように、反転し得る。
【００３６】
これまで説明した例では、送信器／受信器の配列は、１つの送信器コイルと１つの受信器コイルが互いに平行に積み重なって形成されている。異なる送信器／受信器の配列も使用できる。受信器コイルは、送信器コイルに垂直に方向付けることができ、それらは検査する物体の表面に対して横方向に間隔を置いて配置し得る。また、初期には磁場パルスの送信器として働き、その後渦電流により発生する磁場の受信器として働く１つのコイルを用いることもできる。
【００３７】
特に有効な送信器／受信器の配列は、間隔を置いた２つの受信器を備える。図１は、参照番号３８で第２の受信器コイルを示し、これは第１の受信器コイル８に平行かつ同軸上に配置されている。この場合、受信器において発生する全信号は、第１受信器コイル８で発生する信号と第２受信器コイル３８で発生する信号からなる。好ましくは、受信器コイルは、受信器コイルの直径のオーダーの距離だけ間隔を置かれる。
【００３８】
間隔を置いて２つの受信器を配置することにより、表面１２から異なる距離にて、物体２中に渦電流により生じた磁場の特性を測定することができる。特に、実質的に同じ２つの受信器を、表面の垂線に沿って間隔を置いて配置する場合、これら２つの受信器で受信した信号における勾配から、磁場特性の勾配を求めることができる。受信器が受信器コイルである場合には、表面により近い受信器コイルの表面からの距離が、ほぼ受信器コイルの直径のオーダーとなるように選択される。
【００３９】
好ましくは、この場合には第１及び第２受信器においてそれぞれ発生した信号の第１及び第２特性値θ’及びθ”の比を評価する。例えば、各信号に対する特性値が同じ時間ｔ１を用いる式（１）により求められる場合には、
【数４】
2005518534.tif 000006
が得られる。ここで、Ｖ’（ｔ１）とＶ’（ｔ２）は、第１及び第２受信器コイルにてそれぞれ時間ｔ１に測定された電圧である。異なる時間ｔｉ（ｉ＝１，．．．，ｎ）の電圧信号Ｖ’（ｔｉ）及びＶ”（ｔｉ）を記録し、式（１）中のＶ’（ｔ１）及びＶ”（ｔ１）を記録した電圧の総和又は選択した時間間隔にわたる積分と置き換えることもできる。
【００４０】
このような特性値の比は、本発明の方法において較正値と測定値を求めるのに使用できる。特性値の各々は、第１受信器又は第２受信器において発生した信号の信号振幅に関係する。当業者ならば、第１及び第２の特性値を別々に明示的に求める必要はないことが分かるであろう。本発明の方法にとっては、例えば、電圧Ｖ’（ｔ１）とＶ”（ｔ１）の除算を行う電子回路を使用する際に求められる較正値及び検査値においてそれらが間接的に表されていることで十分である。
【００４１】
特性値の比は、磁場の特性、例えば磁場強度又は磁場強度の時間変化における勾配を表す。勾配は様々な方法にて、例えば受信器コイルの距離で割った信号差としても定義できる。
【００４２】
表面までのプローブの距離を求めるのにこのような勾配を使用できることは、以下のように説明することができる。再び図１を参照すると、較正地点２０の上でプローブにより較正測定を行うとき、物体２中での渦電流による磁場は、表面１２の近くで最も強く、物体２から離れると徐々に零に減少する。よって、磁場の勾配は、表面近くで最も大きく、距離が大きくなるほど小さくなる。プローブが較正位置２２ａにあるときには、２つの受信器コイルは物体に近く、受信器コイルの２つの位置間の磁場の差は相対的に大きい。その結果、２つの受信器コイルで発生する信号の差は大きく、よって、特性値の比θ’／θ”は大きい。一方、プローブが位置２２ｃに置かれると、磁場の勾配は十分に小さくなるので、２つの受信器は（ほぼ）同じ磁場強度にさらされ、よってほぼ同じ信号を受信する。図３に表される較正関数と同様に、特性値の比θ’／θ”を表面からの距離に関係付ける較正関数を得ることができる。この較正関数を用いることにより、検査位置と検査地点の未知の距離を導き出すことができる。
【００４３】
２つの受信器の場合もまた、較正関数の解析的表式を求めることができ、例えば、式（２）に関して説明した場合には、
【数５】
2005518534.tif 000007
となる。ここで、Δは、受信器間の距離であり、他の記号は上記定義したものと同じ意味を有する。
【００４４】
式（４）はもはや比例定数αを含まない。このことは、２つの受信器コイルを用いる測定の重要な利点、すなわち測定の試験物体の電磁特性への依存度がずっと少ないことを示している。
【００４５】
被試験物体の電磁特性、特に上記定義した積σ・μは、異なる検査地点と較正地点の間で変わり得る。このことが、過渡的渦電流に基づいた検査方法における誤差の原因であり、一般に定量的測定の精度を制限する。間隔を置いて離して配置した２つの受信器を使用し、また、渦電流による磁場の勾配を評価する本発明の方法により、より高い精度で表面プロファイルを測定することができ、その際、変化する電磁特性による影響も考慮される。
【００４６】
式（２）及び式（４）中の係数Ｒは、試験片の電磁特性及びジオメトリによりいくらか変化し得る。この効果は、１以上の別の受信器コイルを第１及び第２受信器コイルから間隔を置いて離して配置した場合には、さらに考慮に入れることができる。個別の受信器コイルを用いて求められた特性値の対を組み合わせることにより、式（４）に類似した２以
上の独立した式を得ることができ、これから、Ｒとｚの両方を解くことができる。
【００４７】
本発明の方法は、検査している表面の地点での物体の電磁特性に関係したパラメータを求めるのに使用できる。図２に関して、較正地点に対応する送信器／受信器配列についての異なる較正位置での測定から、どのようにしてパラメータαを求めることができるかを説明してきた。同様に、式２に基づいて、送信器コイルを固定した測定もまた評価することができ、その際、表面の地点からの受信器の異なる距離での信号の特性値が得られる。
【００４８】
表面の較正地点にてα＝αｃｐであり、検査地点にてα＝αｉｐであるパラメータαの値を求めた場合、これらの値は、検査地点での補正された壁厚を求めるにに使用できる。このことを以下に説明する。
【００４９】
未知の壁厚を測定する場合、３つの厚み、すなわち（１）実際の壁厚又は真の壁厚、（２）測定した壁厚（補正前）及び（３）補正した壁厚がある。補正前の測定した壁厚よりも実際の壁厚に近い壁厚を得るために、測定した壁厚の補正を行う。
【００５０】
上記説明した受信器のいずれか一つで発生した信号（一般には図１に示される形状を有する）の特性から、どのようにして壁厚を求めることができるかは、当該技術分野においては公知である。
【００５１】
公知の方法の一つでは、図１に関して既に説明した信号の臨界時間が、定量的に評価される。別の方法は、所定の２つの時間の間の信号の積分を計算し、この計算値から厚みについての情報を得ることを含む。さらに別の方法は、信号が第１の値から第２の値に減少する時間を求め、壁厚とこの時間の関係から厚みを得ることに基づいている。
【００５２】
これらの方法はすべて、公知の壁厚の物体についての測定を用いた較正に基づいており、それ自体、較正地点及び検査地点での異なる電磁特性の影響につき補正されていない、検査地点での測定された壁厚ＷＴｍを与える。
【００５３】
異なる電磁特性の影響を考慮した、検査地点での補正された壁厚ＷＴｃは、好ましくは次式
【数６】
2005518534.tif 000008
から求めることができる。
【００５４】
本発明の別の態様によると、腐食生成物の影響を考慮に入れることができる。本発明のこの特徴は、腐食生成物を例えばグリットブラストにより除去するのが望ましくない場合に特に重要である。例えば、もし高い内部圧力にて作動させる腐食した鋼物体を検査するならば、腐食生成物の機械的な除去は、腐食の厳しさが評価される前に構造的な完全性をさらに弱め得る。このような状況では、腐食生成物の下の導電性物体の真の表面プロファイルを測定できる方法が必要とされる。鋼の腐食生成物は、非導電性ではあるが、過渡的な渦電流測定が行われるときに受信器に信号を生じることが分かった。従って、腐食生成物は、腐食した物体の渦電流測定における誤差源である。腐食生成物からの信号は、腐食した物体の全信号に寄与するが、表面プロファイル又はその壁厚を測定するためには、通常は、物体の非腐食部分からの信号にのみ興味がある。
【００５５】
図５は、腐食生成物からの信号への寄与を示す。過渡的な渦電流信号を、任意単位にて時間ｔの関数として示す。曲線ａ）は、６．５ｍｍ厚の鋼サンプルから受信した信号を示
し、プローブはサンプルの最も近い表面の上方２２ｍｍに配置した。曲線ｂ）は、腐食生成物の１２ｍｍ厚の層が鋼サンプル上に堆積しているときに受信した全信号を示し、その際、他のすべての測定条件のみならず、プローブと鋼サンプルの表面との距離も、曲線ａ）の測定に対して一定に保たれている。よって、この実験ではプローブと、腐食生成物の層の近接表面との距離は、２２ｍｍ−１２ｍｍ＝１０ｍｍであった。曲線ｃ）は、プローブを腐食生成物の層の近接表面の上方１０ｍｍに配置した場合に、腐食生成物の１２ｍｍ厚の層のみから受信した信号を示す。曲線ａ）とｃ）の和が曲線ｂ）によく一致していることが分かる。
【００５６】
一般に、鋼の腐食生成物から受信した信号の全体形状は、正確な化学組成、腐食生成物の厚み及び形状とは相対的に独立であることが分かった。
【００５７】
図５は、腐食生成物が信号の振幅全体に寄与することを示している。曲線ｂ）における全信号への寄与は、初期部分では相対的に最も小さく、臨界時間を超えた遅い時間部分では最も強い。図５において約３０ｍｓから前では、腐食生成物からの信号が全信号に支配的に寄与している。よって、遅い時間部分は、腐食生成物の影響につき信号を補正すべく本発明の方法を適応させるのに使用でき、その結果、下にある導電性の（鋼）表面の真のプロファイルを得ることができる。好ましくは、このことは、腐食した表面の全信号を、一時に又は腐食生成物からの信号への寄与が全信号に対し支配的である時間間隔の間、分離した腐食生成物を表す信号と比較することによって行われる。この様にして、全信号への腐食生成物の寄与を求めることができ、また、腐食生成物からの寄与を除去した補正した信号を求めることができる。よって、好ましくは、表面プロファイルを測定すべき１以上の検査場所に腐食生成物が存在している場合、それらの検査場所の各々に対して求められたこのような補正された信号、及び補正された信号の特性値が、検査値を求めるのに、よって表面プロファイルを求めるのに用いられる。補正された信号は、全信号と、分離した腐食生成物により発生した応答を表す信号に重み付け係数を乗じたものとの差として計算できる。重み付け係数は、全信号と、一時に又は腐食生成物からの信号への寄与が全信号に対し支配的である時間間隔の間、分離した腐食生成物を表す信号とを比較することによって求めることができる。
【００５８】
このことを行う適切な方法を以下に説明する。この例では、１つの受信器コイルを有する送信器／受信器の配列が用いられることを仮定する。導電性物体と腐食生成物の全信号は、導電性物体中の渦電流の磁場による信号が支配的な初期部分における時間ｔ１とｔ２の間、及び腐食生成物から全信号への信号寄与が支配的な遅い時間部分（通常は臨界時間を超えている）におけるｔ３とｔ４の間の種々の時間ｔｉにて、受信器コイルでの電圧Ｖ（ｔｉ）として測定される。時間ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４の例を図５に示す。次に、信号の特性値を、
【数７】
2005518534.tif 000009
として計算する。ここで、λは、無次元のパラメータであり、後に説明する。また、他の記号は上記与えたのと同じ意味を有する。
【００５９】
パラメータλは、腐食生成物の影響を補正すべく働く。このパラメータは、分離した腐食生成物から得られた信号を表す信号から求める。電圧Ｖｃの信号（添字ｃは腐食生成物を表す）は、一般には図５の曲線ｃ）に類似している。通常、実際にはこのような基準測定のために物体から腐食生成物の小片を除去することができる。この基準測定は、上記説明した全信号の測定と同様にして行うのが好ましい。もしこのことが不可能であるならば
、原理的には他の鋼の腐食生成物について得られた基準測定を用いることができる。次に、パラメータλは、次式
【数８】
2005518534.tif 000010
を用いて計算される。
【００６０】
このλを用いて、式（６）中の特性値θの決定における腐食生成物の寄与を打ち消す。
【００６１】
一般に、上記説明したような腐食生成物による寄与につき全信号を補正する方法は、表面プロファイルを測定する方法には独立に、過渡的な渦電流信号に適用できることは明らかである。
【００６２】
例
鋼パイプにおいて自然に腐食した欠陥（異常）上の表面プロファイルを測定した。この欠陥は、ほぼ丸く、鋼表面にて約３５ｍｍの直径を有する。初めに、欠陥から腐食生成物を除去した。次に、超音波測定により欠陥の深さを測定し、７．９ｍｍであると分かった。
【００６３】
図１に示されるような１つの受信器コイルを含んだプローブを使用した。
【００６４】
図５の曲線ｃ）に示した例と同様に、時間間隔［ｔ１，ｔ２］＝［２ｍｓ，３ｍｓ］及び［ｔ３，ｔ４］＝［６０ｍｓ，１６０ｍｓ］につき、腐食生成物のみについての測定からパラメータλを求めた。式（７）を用いてλを求め、λ＝２６０となった。
【００６５】
腐食していないパイプ領域において、較正地点を選び、較正地点の上方２２ｍｍ〜５１ｍｍから選んだ８つの較正位置につき、較正値を求めた。式（６）による特性値として、較正値を計算した。その際、λは、λ＝０（補正地点上には腐食生成物が存在しない）に設定し、較正関数のグラフ表現として較正曲線を得るべく、較正距離に対してプロットした。
【００６６】
次に、腐食生成物を除去した欠陥領域を交差するように、パイプの外面上に木製の定規を置いた。定規上の複数の検査位置にわたってプローブを移動させ、時間間隔［ｔ１，ｔ２］＝［２ｍｓ，３ｍｓ］及び［ｔ３，ｔ４］＝［６０ｍｓ，１６０ｍｓ］にて信号（受信器コイルにおける電圧）を測定した。式（６）により第１組（Ａ組）の検査値を求めた。その際、λは、λ＝０（腐食生成物は存在しない）に設定した。
【００６７】
次に、人為的に欠陥を腐食生成物で満たし、滑らかな外面を形成させた。もう一回、プローブを定規上の複数の検査位置にわたって移動させ、同じ方法かつ同じ時間間隔にて再度信号を測定した。この信号から、式（６）を用いてさらに２つの組の検査値を求めた。その際、一方の組（Ｂ組）ではλをλ＝０（よって腐食生成物からの効果の補正なし）とし、もう一方の組（Ｃ組）ではλ＝２６０（腐食生成物からの効果の補正あり）とした。
【００６８】
検査値の各組を用いて、較正曲線により表面プロファイルを求めた。Ａ組及びＢ組の結果を図６に示す。この横軸の座標ｘは、定規上のプローブの位置に関係し、縦軸の座標ｄは、表面に接触している定規の側面からの深さに関係している。腐食生成物が欠陥中に存
在しない場合（「Ａ組」）に求められた欠陥深さは、７．２ｍｍであり、超音波測定と良好に一致する。腐食生成物が存在するが、補正を行わないときは、欠陥深さは５．９ｍｍとして求まる。従って、この場合には欠陥の深さが相当過小評価されている。Ｃ組に基づいて表面プロファイルを求めると、図６においてＡで記された曲線に重なる表面プロファイルが得られ、よって、明確にするためこの図では図示していない。このように腐食生成物からの効果を補正し、この場合には７．４ｍｍの欠陥深さを求めた。
【００６９】
信号に対する腐食生成物の効果を考慮に入れて、補正した壁厚を求めることもできることが理解されよう。
【００７０】
本発明の方法では、複数の送信器／受信器の配列を備えたプローブを使用し、種々の検査位置（又は較正位置）での測定を、毎回プローブを移動させるよりもずっと効率的に実行できることも明らかである。
【００７１】
本発明で使用する受信器は、好ましくはコイルとし得る。この場合、受信器からの信号において表される磁場の特性は、時間に伴う磁場強度の変化である。別法として、受信器はホール効果変換器とし得る。受信器がホール効果変換器であるか、又はコイルからの信号が時間にわたって積分されるならば、その信号は磁場の強度を表す。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第1の実施態様を概略的に示す。
【図２】物体の上の送信器／受信器の配列の種々の垂直位置に対し、受信器で発生した信号を概略的に示す。
【図３】較正関数を表す較正曲線の例を概略的に示す。
【図４】図１に示される物体の表面プロファイルを示す。
【図５】鋼パイプ（ａ）、腐食生成物を有する鋼パイプ（ｂ）、及び腐食生成物のみ（ｃ）について、記録された信号の例を示す。
【図６】鋼パイプ中の欠陥上で測定された表面プロファイルの例を示し、一方のケース（Ａ）は、腐食生成物で満たされておらず、もう一方のケース（Ｂ）は、腐食生成物で満たされている。
【符号の説明】
【００７３】
２    物体
４    プローブ
６    送信器コイル
８    受信器コイル
１２  表面
１５  異常
２０  較正地点
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  較正位置
２５  垂線
【図１】
2005518534.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005518534.tif 000016
【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2005518534.tif 000021