(57)【要約】  ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれ、磁界と相互作用する高周波コイル構成とを備えるＥＭＵＳトランスデューサを使用した、ＥＭＵＳ試験技術による、導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験のための方法を開示する。本発明は、ワークピースの表面に対して、ワークピース表面に沿って離間するように少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサが配置され、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサは、ワークピース内で超音波を生成及び検出し、第２のＥＭＵＳトランスデューサは、受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、以下の測定信号を判定し、ａ）第１のＥＭＵＳトランスデューサによって、第１のＥＭＵＳトランスデューサから発せられた超音波エコー信号を捕捉し、ｂ）第２のＥＭＵＳトランスデューサによって、第１のＥＭＵＳトランスデューサが生成した超音波信号、いわゆる超音波処理信号を、時間分解方式で捕捉し、ｃ）第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルが動作する送信電流を捕捉し、ｄ）受信電圧を捕捉し、ｅ）ワークピース内で成長する欠陥に起因する超音波放出信号を受信トランスデューサによって捕捉し、測定信号ａ）乃至ｄ）の全てに基づいて、マイクロ構造の変化の早期検出の目的で非破壊材料試験を実行することを特徴とする。【選択図】  図１ｂ
2013525803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれ、磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ備えるＥＭＵＳトランスデューサを使用した、ＥＭＵＳ試験技術による、導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験のための方法であって、
前記ワークピースの表面に対して、前記ワークピース表面に沿って離間するように少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサが配置され、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース内で超音波を生成及び検出し、第２のＥＭＵＳトランスデューサは、受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、以下の測定信号を判定し、
ａ）前記第１のＥＭＵＳトランスデューサによって、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサから発せられた超音波エコー信号を捕捉し、
ｂ）前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサが生成した超音波信号、いわゆる超音波処理信号を、時間分解方式で捕捉し、
ｃ）前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルが動作する送信電流を捕捉し、
ｄ）前記ワークピース内で成長する欠陥に起因する超音波放出信号を前記受信トランスデューサによって捕捉し、
前記測定信号ａ）乃至ｄ）の全てに基づいて、マイクロ構造の変化の早期検出の目的で非破壊材料試験を実行する方法。
【請求項２】
更に、前記マイクロ構造の変化の早期検出における更なる測定信号ｅ）の基礎を構成する前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの電圧を捕捉する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＲＦコイルの送信電流を制御しながら、前記ＲＦコイルの渦電流インピーダンスを測定する請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース表面に対して空間的に自由に、前記ワークピース内に伝播する超音波と、前記ワークピース表面に沿って伝播する超音波とを生成し、前記ワークピース内で反射した超音波エコー振幅の成分は、時間依存の形式で、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサによって検出され、
前記ワークピース表面に沿って伝播する超音波の成分は、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される請求項１乃至３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記超音波エコー信号の振幅と、前記超音波処理信号の積分振幅及び伝搬時間とが判定され、前記評価の基礎となる請求項１乃至４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
熱疲労試験環境内でワークピースについて前記測定信号ａ）乃至ｄ）に関する基準データを取得し、
前記基準データに基づいてマイクロ構造の変化の早期検出の目的で前記測定信号ａ）乃至ｄ）の査定の基礎となる前記ワークピースのための較正曲線を生成する請求項１乃至５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
熱疲労試験環境内でワークピースについて前記測定信号ａ）乃至ｅ）に関する基準データを取得し、
前記基準データに基づいてマイクロ構造の変化の早期検出の目的で前記測定信号ａ）乃至ｅ）の査定の基礎となる前記ワークピースのための較正曲線を生成する請求項２乃至５いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ワークピース内で成長する少なくとも１つの欠陥に起因する前記超音波放出信号の捕捉は、特別な試験サイクルの環境内で前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって実行され、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサは、設定可能なトリガ閾値によって受動的に動作し、過渡超音波信号が記録される請求項２乃至７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のＥＭＵＳトランスデューサは、個別に割当可能な受信開口が、それぞれ同じ受信方向に平行に揃えられるように、前記ワークピースの表面上で互いに隣接するように配置される請求項１乃至８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ワークピースの表面に複数の第２のＥＭＵＳトランスデューサが受信トランスデューサとして設けられ、前記複数の第２のＥＭＵＳトランスデューサの信号は、前記ワークピース内の欠陥の位置特定に寄与する請求項１乃至９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記第１及び／又は第２のＥＭＵＳトランスデューサの受信電圧は、それぞれ捕捉され、更なる評価の基礎となる請求項１乃至１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピースの２つの反対の表面又は端面に配置され、個々のＥＭＵＳトランスデューサに割当可能な受信開口は、それぞれ互いに対向する受信方向に対して互いに対向するように揃えられている請求項１乃至８及び請求項１０乃至１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
くびれた中央領域を備える円柱の形状に設計された疲労試験ピースがワークピースとして使用される請求項１乃至１２いずれか１項記載の方法
【請求項１４】
ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれ、磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ有する少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサを備え、導電性材料からなるワークピースに対して非破壊材料試験を行うためのデバイスであって、
前記少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサは、離間して配置され、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース内で超音波を生成及び検出し、第２のＥＭＵＳトランスデューサは、受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、
前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルに送信電流を供給し、前記送信電流の振幅及び前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの渦電流インピーダンスを記録する制御及び評価ユニットを更に備え、
前記制御及び評価ユニットは、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサによって受信された超音波エコー信号を評価し、
前記制御及び評価ユニットは、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって受信された超音波信号の振幅を積分し、伝搬時間の測定を実行するデバイス。
【請求項１５】
前記制御及び評価ユニットは、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサが設定可能なトリガ閾値によって受動的に動作し、超音波放出からの過渡信号が捕捉及び記録される測定モードで動作させることができる請求項１４記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれる磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ備えるＥＭＵＳトランスデューサを使用した、ＥＭＵＳ試験技術による、導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験のための方法及びデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験（non-destructive material testing：zerstorungsfreie Materialuntersuchung：ＺＭＵ）を目的として、ＥＭＵＳトランスデューサと略称される電磁超音波トランスデューサ（electromagnetic ultrasound transducer）を使用することは、従来より当分野で知られており、ローレンツ力及び、材料が強磁性体である場合、磁気ひずみを意図的に利用して、電気力学的に超音波を生成する能力に関する基本的な原理は、当業者に知られている。このような関係は、超音波を用いた強磁性体ワークピースの試験のための方法及び検査デバイスが記述された欧州特許ＥＰ０  ４４０  ３１７Ｂ１に概略的に述べられている。
【０００３】
ＺＭＵによる試験のための典型的な目的、例えば、ワークピースの厚さの測定、及び例えば、空洞又はクラック等の材料に存在する何らかの欠陥についてのワークピースの試験と共に、多くの手法が知られている。具体的には、高い機械的負荷及び熱的負荷に曝されるワークピースは、負荷の結果として生じる疲労損傷について試験する必要がある。例えば、発電所、化学プラント及び製油所のオーステナイトパイプライン、又はガスタービン発電所内で直接的に熱気に曝されるプラント部品、例えば、タービン翼は、高い機械的ストレス及び／又は熱機械的ストレスを受けるため、安全上の理由から、負荷によって生じる可能性があるこれらのマイクロ構造のダメージ又は変化を検査する必要がある。
【０００４】
例えば、ドイツ特許ＤＥ４２  ３５  ３８７Ｃ１に開示されている磁気的バルクハウゼン雑音効果（magnetic Barkhausen noise effect）の利用、ドイツ特許ＤＥ３８  ２８  ５５２Ｃ２に開示されている数十年来の周知の技術である電位プローブ法の使用、又はｘ線電圧分析の使用等、疲労損傷から生じるワークピース及び／又はワークピース試験ピース上のマイクロ構造の試験のための従来の方法に加えて、特に超音波検査のコンテキストにおいて、超音波伝播挙動と、ワークピース内の経年劣化又は負荷に関連するマイクロ構造の変化との間の測定可能な依存関係が確立されている。
【０００５】
例えば、高耐熱合金鋼（Ｐ９２）に関して、ワークピース試験ピースに接続された所謂レイリー波と呼ばれる、超音波表面波の後方散乱挙動と、経年劣化に関連するクリープ疲労損傷に起因する損傷のレベルとの間に線形相関があることが測定から証明されている（「Yokono, Y. et al, "Non-destructive Evaluation of Creep Damage using Leaky Surface Acoustic Wave Technique", JMSE International Journal, Series A, Volume 45, No.1 (2002), Pages 39 to 45」参照）。
【０００６】
ワークピース内のクリープ損傷の成長においては、熱機械的材料疲労とは別のメカニズムも存在するが、クリープ損傷の第１段階は、位置ズレの定義された構成の形成によって特徴付けられる。この観点から、クリープ損傷の第１段階を検出できる非破壊試験法は、疲労ストレスによって引き起こされるマイクロ構造変化の早期検出の可能性をも有すると考えられる。損傷の個別の段階、すなわちａ）ワークピースのマイクロ構造における位置ズレの形成、ｂ）孔隙の出現、ｃ）互いに繋がってマイクロクラックを形成する方向性を有する孔隙の出現、ｄ）検査対象のワークピースが破砕寸前になるまでのマイクロクラック及びマクロクラックの成長については、後述するように、事前に得られる知識に基づいて、初期のクリープ損傷の開始に関して、後述の測定可能な依存性を確立することができる。
【０００７】
ワークピースのマイクロ構造内に形成される位置ズレの開始時、すなわち、クリープ損傷の初期段階であっても、特に、ワークピースボリューム内での散乱及び多重散乱によってより多くのエネルギが消費されるため、ワークピース表面に沿って伝播するレイリー波の振幅が減少する。
【０００８】
更に、散逸の結果、超音波パルスの伝播速度が低下し、この結果、超音波パルス波のスペクトル内でより高い周波数成分が分離される。同じ理由から、すなわち、散逸の作用によって、超音波パルスの周波数スペクトルの中心周波数も同時に減少する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれる磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ備えるＥＭＵＳトランスデューサを使用した、ＥＭＵＳ試験技術による、導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験のための方法及びデバイスを提供することである。方法及びデバイスは、マイクロ構造の変化、特に疲労及びクリープ損傷を初期段階で検出するための信頼性及び感度を向上させるように開発する必要がある。方法及びデバイスの技術開発に関して、この目的に必要となるコストは、可能な限り低く、費用対効果に優れたものであることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題の解決は、請求項１に定義されている。請求項１４の主題は、課題を解決するためのデバイスである。
【００１１】
請求項１のプリアンブルの特徴に基づくＥＭＵＳ試験テクノロジによる導電性材料からなるワークピースの非破壊試験のための方法は、ワークピースの表面に対して、ワークピース表面に沿って離間するように少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサが配置され、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサがワークピース内で超音波を生成及び検出し、第２のＥＭＵＳトランスデューサが受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、２個のＥＭＵＳトランスデューサの補助によって、以下の測定信号が判定される事実によって特徴付けられる。第１のＥＭＵＳトランスデューサの補助によって、第１のＥＭＵＳトランスデューサから発せられた超音波エコー信号が捕捉される。この目的で、パルスエコー技術が使用され、これによって、伝搬時間及びワークピース内で反射された超音波成分の振幅が第１のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される。更に、第１のＥＭＵＳトランスデューサによってワークピース内で生成され、表面近傍のレイリー波の形式で伝播する超音波が第２のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される。この場合も、第２のＥＭＵＳトランスデューサに衝突するレイリー波の振幅及び伝搬時間が、超音波処理技術（sonication technology）を用いて捕捉及び評価される。更に、第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルが動作される、すなわち駆動される送信電流も捕捉される。最後に、特別な試験サイクルにおいて、ワークピース内で成長する欠陥、例えば、マイクロクラックの形式で成長する欠陥に起因する超音波放出信号が第２のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される。この試験サイクルにおいて、超音波信号は、パッシブモードで動作するＥＭＵＳ受信トランスデューサによって受信され、これらは、クラックの形成及び成長の間に放出される弾性波から発せられる。ここで、過渡信号は、第２のＥＭＵＳトランスデューサによって受信され、これに応じて記録される。
【００１２】
最後に、上述した全ての測定信号、すなわち、それぞれ受信電圧の形式で、第１のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される超音波エコー信号及び第２のＥＭＵＳトランスデューサによって時間分解方式で捕捉される超音波処理信号（sonication signal）、第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの送信電流、並びに超音波放出信号（sound emission signal）は、マイクロ構造変化の早期検出の目的で、非破壊材料試験の基礎となる。
【００１３】
第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの電流及び電圧は、適切な更なる測定パラメータとして捕捉することが特に有利である。
【００１４】
このソリューションに基づいて、超音波及び渦電流の測定値を利用することによって、ワークピース表面及びワークピースの表面近傍の領域のマイクロ構造における僅かな変化を敏感に高い信頼度で捕捉することができる。このソリューションに基づく方法で取得される測定信号は、対応する基準ワークピースについての熱機械疲労試験の環境内で蓄積された基準データと比較され、基準ワークピースのマイクロ構造の品質は、例えば、僅かな例を挙げれば、歪みゲージ、Ｘ線分析、バルクハウゼンノイズを使用した磁気法等の従来の試験法によって判定されている。このようにして、具体的なマイクロ構造状態が超音波及び渦電流の測定値に割り当てられた基準データセットが取得され、これによって、試験されるワークピースについて捕捉される測定信号を少なくとも定性的に評価することができる。
【００１５】
更に、このソリューションに基づく方法の好ましい変形例では、受信トランスデューサの形式で、複数の第２のＥＭＵＳトランスデューサを使用し、これらをワークピース表面の領域に分散させて配置し、これによって、材料の欠陥の位置、例えば、成長しているマイクロクラックの位置を特定することができる。
【００１６】
非破壊材料試験のためにこのソリューションに基づく方法を実施する目的では、少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサが必要であり、これらは、試験すべきワークピースの表面上で離間させて配置する必要がある。少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサのうち、第１のＥＭＵＳトランスデューサは、超音波を生成及び検出するように設計される。少なくとも１つの第２のＥＭＵＳトランスデューサは、主に、超音波を検出するための受信トランスデューサとして機能する。何れのＥＭＵＳトランスデューサも制御及び評価ユニットに接続され、制御及び評価ユニットは、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルに送信電流を供給し、この送信電流の振幅と、第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの電圧を捕捉する。制御及び評価ユニットの環境内では、第１のＥＭＵＳトランスデューサの超音波エコー信号が、伝搬時間及び受信振幅を考慮に入れて評価される。第２のＥＭＵＳトランスデューサによって受信された超音波処理信号は、制御及び評価ユニットの環境内で、それらの振幅に関して積分され、伝搬時間の測定が実行される。
【００１７】
伝搬時間の測定は、パルス−エコー重ね合わせ（pulse-echo superposition）、振幅ゼロ点（amplitude null point）の追跡又は相互相関等の手法によって行うことができる。それぞれの正確度は、判定される個々の測定値の数に依存する。
【００１８】
このソリューションに基づくデバイスは、非破壊材料試験のための少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサを備え、如何なる形状及びサイズのワークピースをも評価できる、携帯可能な手動で操作できるユニットとして設計することが望ましい。
【００１９】
典型的な応用分野は、機械的及び／又は熱機械的な圧力に曝される発電所、化学プラント及び製油所内のオーステナイトパイプラインの非破壊材料解析である。このソリューションに基づくデバイスだけではなく、上述した方法も、実時間での部品の監視に特に有益に適している。この方法は、適切な試験ピース、例えば、鉄道車両の車輪に対して定期的に実施できることは言うまでもない。このソリューションに基づく方法は、基本的に全ての導電性材料に対して実施できるものであり、すなわち、この方法は、鋼、特にオーステナイト鋼に限定されるわけではない。
【００２０】
本発明の簡潔な説明
以下、本発明の包括的な概念を限定することなく、実施の形態の具体例を用いて、図面を参照して本発明を例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１ａ】このソリューションに基づくデバイスの疲労試験ピース上の３つの代替的構成の１つを図式的に示す図である。
【図１ｂ】このソリューションに基づくデバイスの疲労試験ピース上の３つの代替的構成の１つを図式的に示す図である。
【図１ｃ】このソリューションに基づくデバイスの疲労試験ピース上の３つの代替的構成の１つを図式的に示す図である。
【図２】試験されるパイプライン上のこのソリューションに基づくデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態、産業上の利用可能性
図１ａ及び図１ｂは、長さが１６０ｍｍの実質的に円柱状の設計の疲労試験ピースの縦断面を示しており、疲労試験ピースは、長さが１５ｍｍ、縮小した直径が７．６ｍｍのくびれた中央部分を有する。くびれた中央部分は、両端から、長さ方向に沿って、曲率半径Ｒ１０で拡大しており、各端部は、それぞれが直径１８ｍｍの疲労試験ピースの境界となる端部に繋がっている。
【００２３】
図１ａに示す具体例では、第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅは、左側の疲労試験ピース端部に配設され、このトランスデューサは、疲労試験ピースに超音波を送信すると共に、疲労試験ピース内で反射した超音波成分を検出できる。疲労試験ピースの右側には、第２のＥＭＵＳトランスデューサＥが配設されており、これは、単に受信トランスデューサとして機能し、第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅが疲労試験ピースに送信したレイリー波を検出できる。これらの波は、疲労試験ピースの表面の近傍を長手方向に伝播し、くびれた中央部分を通過する（矢印参照）。疲労試験ピースセクションの左側に第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅを配置することに代えて、図１ｂに示すように、疲労試験ピースのくびれた中央部分自体に第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅを配置するような構成としてもよい。何れの場合も、説明したように、受信トランスデューサＥを用いて、クラックの形成と成長との間に放出される弾性波から発せられる超音波放出信号を検出することができる。
【００２４】
ＥＭＵＳトランスデューサの配置の第３の方法を図１ｃに示す。ここでは、第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅ及び第２のＥＭＵＳトランスデューサＥは、それぞれ疲労試験ピースの反対の端面に配設されている。この構成では、第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅは、放射状に分極した超音波（radially polarised ultrasound waves）を疲労試験ピースに送信することができ、この超音波は、細長い疲労試験ピースに沿って、すなわち、ｚ方向に伝播し、半径方向には、指向性がある粒子偏向（oriented particle deflection）、すなわち、圧力波を生成することができる（詳しくは、図１ｃ参照）。
【００２５】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃに示す超音波トランスデューサ構成の補助によって、超音波を受信し、パルスエコー技術及び超音波処理技術に基づいてこれを評価できる。更に、（図には示していないが）第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅを動作させるためのＲＦコイルのコイル電流及びその渦電流インピーダンス捕捉し、測定信号の評価においてこれらを考慮に入れる必要がある。
【００２６】
同様に、パイプ壁を検査する目的のために、パイプの外壁にこのようなセンサ構成を設けることもできる。このような構成として、図２は、パイプ壁の部分的な縦断面を示しており、パイプの外壁には、第１のＥＭＵＳトランスデューサＳ／Ｅが配設されており、パイプ輪郭に沿って軸方向に離間して、第２のＥＭＵＳトランスデューサＥが配設されている。ここでも、測定された超音波の量、すなわち、エコー振幅及び第１のＥＭＵＳトランスデューサの位置における伝搬時間と共に、渦電流データ、すなわち、第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの送信電流及び渦電流インピーダンスを捕捉する必要がある。上述の場合と同様に、ＥＭＵＳトランスデューサＥによって、超音波放出信号を受信し、評価することができる。上述した全ての測定されたデータは、パイプ壁のマイクロ構造における可能な変化を捕捉するために対応する基準データと比較される。
【００２７】
具体的には、第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの送信電流及び渦電流インピーダンスを測定し及び考慮に入れた結果、マイクロ構造の変化を、その始めから、すなわち変化の初期段階から、敏感に捕捉することができる。
【図１ａ】
2013525803.tif 000003
【図１ｂ】
2013525803.tif 000004
【図１ｃ】
2013525803.tif 000005
【図２】
2013525803.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月24日(2012.2.24)
【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】
ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれ、磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ備えるＥＭＵＳトランスデューサを使用した、ＥＭＵＳ試験技術による、導電性材料からなるワークピースに対する非破壊材料試験のための方法であって、
前記ワークピースの表面に対して、前記ワークピース表面に沿って離間するように少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサが配置され、少なくとも第１のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース内で超音波を生成及び検出し、第２のＥＭＵＳトランスデューサは、受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、以下の測定信号を判定し、
ａ）前記第１のＥＭＵＳトランスデューサによって、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサから発せられた超音波エコー信号を捕捉し、
ｂ）前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサが生成した超音波信号、いわゆる超音波処理信号を、時間分解方式で捕捉し、
ｃ）前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルが動作する送信電流の振幅を捕捉し、
ｄ）前記ワークピース内で成長する欠陥に起因する超音波放出信号を前記受信トランスデューサによって捕捉し、
前記測定信号ａ）乃至ｄ）の全てに基づいて、マイクロ構造の変化の早期検出の目的で非破壊材料試験を実行する方法。
【請求項２】
更に、前記マイクロ構造の変化の早期検出における更なる測定信号ｅ）の基礎を構成する前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの電圧を捕捉する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＲＦコイルの送信電流を制御しながら、前記ＲＦコイルの渦電流インピーダンスを測定する請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース表面に対して空間的に自由に、前記ワークピース内に伝播する超音波と、前記ワークピース表面に沿って伝播する超音波とを生成し、前記ワークピース内で反射した超音波エコー振幅の成分は、時間依存の形式で、前記第１のＥＭＵＳトランスデューサによって検出され、
前記ワークピース表面に沿って伝播する超音波の成分は、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって捕捉される請求項１乃至３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記超音波エコー信号の振幅と、前記超音波処理信号の積分振幅及び伝搬時間とが判定され、前記評価の基礎となる請求項１乃至４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
熱疲労試験環境内でワークピースについて前記測定信号ａ）乃至ｄ）に関する基準データを取得し、
前記基準データに基づいてマイクロ構造の変化の早期検出の目的で前記測定信号ａ）乃至ｄ）の査定の基礎となる前記ワークピースのための較正曲線を生成する請求項１乃至５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
熱疲労試験環境内でワークピースについて前記測定信号ａ）乃至ｅ）に関する基準データを取得し、
前記基準データに基づいてマイクロ構造の変化の早期検出の目的で前記測定信号ａ）乃至ｅ）の査定の基礎となる前記ワークピースのための較正曲線を生成する請求項２乃至５いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記ワークピース内で成長する少なくとも１つの欠陥に起因する前記超音波放出信号の捕捉は、特別な試験サイクルの環境内で前記第２のＥＭＵＳトランスデューサによって実行され、前記第２のＥＭＵＳトランスデューサは、設定可能なトリガ閾値によって受動的に動作し、過渡超音波信号が記録される請求項２乃至７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のＥＭＵＳトランスデューサは、個別に割当可能な受信開口が、それぞれ同じ受信方向に平行に揃えられるように、前記ワークピースの表面上で互いに隣接するように配置される請求項１乃至８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ワークピースの表面に複数の第２のＥＭＵＳトランスデューサが受信トランスデューサとして設けられ、前記複数の第２のＥＭＵＳトランスデューサの信号は、前記ワークピース内の欠陥の位置特定に寄与する請求項１乃至９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記第１及び／又は第２のＥＭＵＳトランスデューサの受信電圧は、それぞれ捕捉され、更なる評価の基礎となる請求項１乃至１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２のＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピースの２つの反対の表面又は端面に配置され、個々のＥＭＵＳトランスデューサに割当可能な受信開口は、それぞれ互いに対向する受信方向に対して互いに対向するように揃えられている請求項１乃至８及び請求項１０乃至１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
くびれた中央領域を備える円柱の形状に設計された疲労試験ピースがワークピースとして使用される請求項１乃至１２いずれか１項記載の方法
【請求項１４】
ワークピースに磁界を局所的に導入するマグネットユニットと、単にＲＦコイルとも呼ばれ、磁界と相互作用する高周波コイル構成とをそれぞれ有する少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサを備え、導電性材料からなるワークピースに対して非破壊材料試験を行うためのデバイスであって、
前記少なくとも２個のＥＭＵＳトランスデューサは、離間して配置され、かつ前記ワークピースに沿って配置され、少なくとも１つのＥＭＵＳトランスデューサは、前記ワークピース内で超音波を生成及び検出し、他のＥＭＵＳトランスデューサは、受信トランスデューサとして、超音波を少なくとも検出し、
前記第１のＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルに送信電流を供給し、前記送信電流の振幅及び前記１つのＥＭＵＳトランスデューサのＲＦコイルの渦電流インピーダンスを記録する制御及び評価ユニットを更に備え、
前記制御及び評価ユニットは、前記１つのＥＭＵＳトランスデューサによって受信された超音波エコー信号を評価し、
前記制御及び評価ユニットは、前記他のＥＭＵＳトランスデューサによって受信された超音波信号の振幅を積分し、伝搬時間の測定を実行するデバイス。
【請求項１５】
前記制御及び評価ユニットは、前記他のＥＭＵＳトランスデューサが設定可能なトリガ閾値によって受動的に動作し、超音波放出からの過渡信号が捕捉及び記録される測定モードで動作させることができる請求項１４記載のデバイス。
【国際調査報告】
2013525803.tif 000007
2013525803.tif 000008
2013525803.tif 000009
2013525803.tif 000010
2013525803.tif 000011
2013525803.tif 000012