(57)【要約】【課題】エッジのノイズを抑制できるとともに、Ｓ／Ｎ比が向上した渦電流探傷方法および渦電流探傷システムを提供することにある。【解決手段】渦電流探傷プローブ１０は、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置される２個のコイル１０Ａ，１０Ｂからなる。切り替えボックス５０は、２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加するように切り替える。コンピュータ４０は、２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、他方のコイルを検出コイルとして第１の探傷信号を取得し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加し、一方のコイルを検出コイルとして第２の探傷信号を取得し、前記第１の探傷信号と第２の探傷信号の差信号を取得する。【選択図】図１
2008046069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査対象に渦電流を発生させるために電圧印加される励磁用のコイルとその渦電流による磁束を検出する検出用のコイルを有する渦電流探傷プローブを、被検査対象面上で走査して探傷信号を取得する渦電流探傷システムにおいて、
前記渦電流探傷プローブは、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置される少なくとも２個のコイルからなり、
前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加するように切り替える切り替え手段と、
前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、他方のコイルを検出コイルとして第１の探傷信号を取得し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加し、一方のコイルを検出コイルとして第２の探傷信号を取得し、前記第１の探傷信号と第２の探傷信号の差信号を取得する差信号手段とを備えることを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項２】
請求項１記載の渦電流探傷システムにおいて、
前記電流探傷プローブは、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置されるｎ個（ｎ＞２）のコイルからなり、
前記切り替え手段は、ｎ個のコイルの内の２個のコイルの一方を励磁コイルとし、他方を検出コイルとし、また、一方を検出コイルとし、他方を励磁コイルとすることを繰り返し、
前記差信号手段は、前記第１および第２の探傷信号を取得し、その差信号を取得することを繰り返すことを特徴とする渦電流探傷システム。
【請求項３】
被検査対象に渦電流を発生させるために電圧印加される励磁用のコイルとその渦電流による磁束を検出する検出用のコイルを有する渦電流探傷プローブを、被検査対象面上で走査して探傷信号を取得する渦電流探傷方法において、
前記渦電流探傷プローブとして、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置される少なくとも２個のコイルを用い、
前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加するように切り替え、
前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、他方のコイルを検出コイルとして第１の探傷信号を取得し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加し、一方のコイルを検出コイルとして第２の探傷信号を取得し、前記第１の探傷信号と第２の探傷信号の差信号を取得することを特徴とする渦電流探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦電流探傷方法及び渦電流探傷システムに係り、特に、エッジノイズを抑制できる渦電流探傷方法及び渦電流探傷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業分野において、複雑な形状を有する部品や製品の製造に鋳造技術が利用されている。そのような例として、例えば、自動車用のピストンがあげられる。ピストンの鋳造技術は、溶解した合金（溶湯）を鋳型に圧入して、鋳型内に十分行き渡らせた後に凝固させるものである。その鋳造過程では、溶湯を圧入する場所や速度或いは溶湯や鋳型の温度が詳細に設定されている。しかしながら、溶湯を注ぐ際に巻き込んだ空気や凝固時の収縮作用により、ピストンの表層部に微小な空孔（鋳巣）を生じる場合がある。ピストンの品質を保証するには、鋳巣の有無の検査が不可欠である。
【０００３】
このような鋳巣の有無の検査のため、渦電流探傷システムが用いられる。ここで問題となるのは、ピストンのエッジである。エッジの部分では、渦電流の分布が変化して大きなノイズが発生するため、エッジの近傍にある鋳巣の検出が困難になる。
【０００４】
このノイズ抑制方法としては、１個の励磁コイルと１個の検出コイルでプローブが構成されたクロスポイントプローブが知られている（たとえば、非特許文献１参照）。この方式では、励磁コイルによる渦電流の分布に対してエッジのノイズが相殺されるように検出コイルを配置している。
【０００５】
【特許文献１】渦流探傷試験III, Pp.53-55（社団法人日本非破壊検査協会）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載のものでは、検出コイルは、励磁コイルに対して直交して配置される。傷がない場合には、励磁コイルからの渦電流は検出コイルでは検出されず、傷が存在するとその傷によって渦電流が乱され、直交する方向の成分が発生するため、検出コイルによって検出される。しかしながら、このように励磁コイルと検出コイルを直交して配置するものでは、検出される信号強度が低く、Ｓ／Ｎ比が悪いという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、エッジのノイズを抑制できるとともに、Ｓ／Ｎ比が向上した渦電流探傷方法および渦電流探傷システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、被検査対象に渦電流を発生させるために電圧印加される励磁用のコイルとその渦電流による磁束を検出する検出用のコイルを有する渦電流探傷プローブを、被検査対象面上で走査して探傷信号を取得する渦電流探傷システムにおいて、前記渦電流探傷プローブは、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置される少なくとも２個のコイルからなり、前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加するように切り替える切り替え手段と、前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、他方のコイルを検出コイルとして第１の探傷信号を取得し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加し、一方のコイルを検出コイルとして第２の探傷信号を取得し、前記第１の探傷信号と第２の探傷信号の差信号を取得する差信号手段とを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、エッジのノイズを抑制できるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上できるものとなる。
【０００９】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記電流探傷プローブは、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置されるｎ個（ｎ＞２）のコイルからなり、前記切り替え手段は、ｎ個のコイルの内の２個のコイルの一方を励磁コイルとし、他方を検出コイルとし、また、一方を検出コイルとし、他方を励磁コイルとすることを繰り返し、前記差信号手段は、前記第１および第２の探傷信号を取得し、その差信号を取得することを繰り返すようにしたものである。
【００１０】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、被検査対象に渦電流を発生させるために電圧印加される励磁用のコイルとその渦電流による磁束を検出する検出用のコイルを有する渦電流探傷プローブを、被検査対象面上で走査して探傷信号を取得する渦電流探傷方法において、前記渦電流探傷プローブとして、同一形状で、その中心軸が互いに平行となるように配置される少なくとも２個のコイルを用い、前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加するように切り替え、前記少なくとも２個コイルの一方に励磁電圧を印加し、他方のコイルを検出コイルとして第１の探傷信号を取得し、また、他方のコイルに励磁電圧を印加し、一方のコイルを検出コイルとして第２の探傷信号を取得し、前記第１の探傷信号と第２の探傷信号の差信号を取得するようにしたものである。  
かかる方法により、エッジのノイズを抑制できるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上できるものとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エッジのノイズを抑制できるとともに、Ｓ／Ｎ比を向上し得るものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの構成および動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの全体構成を示すブロック図である。
【００１３】
渦電流探傷プローブ１０は、ステージ２０に取り付けられている。ステージ２０は、位置制御回路３０を介してコンピュータ４０により制御され、プローブ１０の位置を可変する。ステージ２０，位置制御回路３０及びコンピュータ４０は、市販品で代用できる。渦電流探傷プローブ１０は、リード線で切り替えボックス５０に接続される。切り替えボックス５０は、励磁と検出を切り替える電子回路であり、渦電流探傷器６０と電気的に接続され、コンピュータ４０により制御される。渦電流探傷器６０及びコンピュータ４０とも汎用的なもので代用できる。位置制御に関する情報及び渦電流探傷器６０によるデータ等の状況は、モニタ７０により監視できる。
【００１４】
次に、図２を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いる渦電流探傷プローブ１０の構成について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による渦電流探傷システムに用いる渦電流探傷プローブの構成を示す斜視図である。
【００１５】
渦電流探傷プローブ１０は、２個のコイル１０Ａ，１０Ｂから構成される。コイル１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ同じ寸法形状を有し、たとえば、φ０．０５の導線を円筒形状に巻き、その巻数は２００のものである。コイル１０Ａ，１０Ｂは、内径Φ１．３、外径Φ１．７、高さ２ｍｍである。２つのコイル１０Ａ，１０Ｂは、両コイル１０Ａ，１０Ｂの中心軸が平行で、両コイル１０Ａ，１０Ｂの中心間の距離が３ｍｍとなるように配置される。コイル１０Ａ，１０Ｂの位置は、円筒形状のケースにより固定されている。ケースはジュラコン製で、コイル１０Ａ，１０Ｂを固定する位置に円筒形の穴が加工されている。穴の中にコイル１０Ａ，１０Ｂを入れ、ケース外表面に薄手のフィルムシートを貼り付けてある。コイル１０Ａ，１０Ｂの末端は、リード線と直接結線され、渦電流探傷器６０と電気的に接続されている。
【００１６】
ここで、渦電流探傷システムの動作について説明する。全ての制御は、モニタ７０で状態を監視して、コンピュータ４０で設定を変更する。位置制御回路３０において、コンピュータ４０での設定情報（移動距離と移動速度等）が位置制御回路３０に送信され、その情報をもとにステージ２０に電力が送られ、ステージ２０により渦電流探傷プローブ１０が目的の位置に移動する。コンピュータ４０での設定情報（送信周波数や電圧等）は、渦電流探傷器６０にも送信される。渦電流探傷器６０から渦電流探傷プローブ１０の励磁コイルの入力側のリード線に設定周波数の交流電圧が印加される。渦電流探傷プローブ１０の検出コイルの出力側のリード線からの信号電圧は、渦電流探傷器６０に送られる。渦電流探傷器６０内で、出力信号はデジタル信号としてコンピュータ４０に送信される。
【００１７】
次に、図３〜図５を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細動作について説明する。  
図３は、本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの動作を示すフローチャートである。図４および図５は、本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの動作説明図である。
【００１８】
図３のステップＳ１０において、コンピュータ４０は、位置制御回路３０に位置制御信号を出力し、これにより、位置制御回路３０は、ステージ２０の位置を移動する。
【００１９】
次に、ステップＳ２０において、コンピュータ４０は、渦電流探傷器６０に制御指令を出力し、渦電流探傷器６０はその制御指令に応じて、切り替えボックス５０を制御して、渦電流探傷プローブ１０のコイル１０Ａ，１０Ｂの一方に励磁電圧を印加し、励磁電圧の印加されたコイルを励磁コイルとして動作させる。
【００２０】
ここで、図４を用いて、励磁コイルの動作について説明する。図４（Ａ）に示すように、試験体ＴＳは、肉厚の平板材とする。試験体ＴＳは、その一部にエッジＥＧを有している。また、エッジＥＧの近傍に傷Ｗを有している。そして、ステップＳ２０では、たとえば、コイル１０Ａに励磁電圧が印加され、励磁コイルとして動作すると、試験体ＴＳの内部に渦電流ＥＣが発生する。
【００２１】
次に、ステップＳ３０において、渦電流探傷器６０は、検出コイルとして動作する、コイル１０Ａ，１０Ｂの他方のコイルからの信号を渦電流探傷器６０を介して取得し、データをコンピュータ４０に送信して保持する。ここで、図５（Ａ）は、取得された信号を示している。図中、黒い丸の部分Ｗ１’が、傷Ｗから得られる信号であり、斜線部ＥＧ１’がエッジＥＧから得られる信号である。
【００２２】
次に、ステップＳ４０において、切り替えボックス５０は、コイル１０Ａ，１０Ｂの励磁と検出を電気的に切り替える。
【００２３】
切り替え後、ステップＳ５０において、コイル１０Ａ，１０Ｂの内、他方のコイルを励磁コイルとして動作させるように電圧を印加する。図４（Ｂ）に示すように、ステップＳ５０では、コイル１０Ｂに励磁電圧が印加され、励磁コイルとして動作すると、試験体ＴＳの内部に渦電流ＥＣが発生する。
【００２４】
次に、ステップＳ６０において、渦電流探傷器６０は、検出コイルとして動作する、コイル１０Ａからの信号を渦電流探傷器６０を介して取得し、データをコンピュータ４０に送信して保持する。ここで、図５（Ｂ）は、取得された信号を示している。図中、黒い丸の部分Ｗ２’が、傷Ｗから得られる信号であり、斜線部ＥＧ２’がエッジＥＧから得られる信号である。
【００２５】
次に、ステップＳ７０において、コンピュータ４０は、両方の信号の差分を計算して、次にステップＳ８０において、その結果をステージ２０位置での信号としてモニタ７０に表示する。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）の信号と、図５（Ｂ）の信号の差分の信号を示している。図５（Ａ）におけるエッジからのノイズ信号ＥＧ１’と、図５（Ｂ）におけるエッジからのノイズ信号ＥＧ２’とは等しいため、図５（Ａ）の信号と図５（Ｂ）の信号の差分をとることで、エッジのノイズの影響は除去できる。一方、図４（Ａ）に示した傷Ｗと検出コイル１０Ｂの位置関係と、図４（Ｂ）に示した傷Ｗと検出コイル１０Ａの位置関係は異なるため、図５（Ａ）における傷からの探傷信号Ｗ１’と、図５（Ｂ）における傷からの探傷信号Ｗ２’とは等しくないため、図５（Ａ）の信号と図５（Ｂ）の差分をとると、傷からの探傷信号Ｗ１’，Ｗ２’は、それぞれ探傷信号として残ることになる。
【００２６】
以上のようにして、本実施形態では、２つのコイル１０Ａ，１０Ｂは、両コイル１０Ａ，１０Ｂの中心軸が平行となるように配置しており、従来の２つのコイルを直交する場合に比べて、探傷信号のレベル，要するに、信号レベルが大きくなる。一方、エッジノイズの抑制は十分に行えるため、従来に比べて、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００２７】
次に、ステップＳ１に戻り、ステージ２０位置を移動して、上記の手順を繰り返す。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、エッジのノイズを抑制し、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。
【００２９】
次に、図６および図７を用いて、本発明の他の実施形態による渦電流探傷システムの構成および動作について説明する。本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成は、図１と同様である。  
図６は、本発明の他の実施形態による渦電流探傷システムに用いる渦電流探傷プローブの構成を示す斜視図である。
【００３０】
本実施形態では、渦電流探傷プローブ１０は、ｎ個のコイル１０（１），１０（２），…，１０（ｉ），…１０（ｎ）から構成される。ここで、各コイル１０（１），１０（２），…，１０（ｉ），…１０（ｎ）は、その中心軸が平行で、かつ、各コイルの中心間の距離が一定となるように配置される。
【００３１】
次に、図７を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細動作について説明する。  
図７は、本発明の他の実施形態による渦電流探傷システムの動作を示すフローチャートである。なお、図３と同一ステップ番号は同一の処理内容を示している。
【００３２】
本実施形態では、コイル１０（１），１０（２），…，１０（ｉ），…１０（ｎ）の個数分だけ繰り返す条件（ｉ＝ｎ？）のステップＳ９０が追加されている。従って、ステップＳ２０，Ｓ３０に示すように、コイル１０（ｉ−１）を励磁コイルとし、コイル１０（ｉ）を検出コイルとし、また、ステップＳ５０，Ｓ６０に示すように、コイル１０（ｉ）を励磁コイルとし、コイル１０（ｉ−１）を検出コイルとする処理をｎ個分繰り返す。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、エッジのノイズを抑制し、／Ｎ比を大きくすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、渦電流探傷プローブに用いるコイルの数を２個でなく、２個よりも多いｎ個とすることで、一度に探傷できる範囲を広くでき、位置制御回路によるステージの機械的な移動回数を減らすことができるので、探傷時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による渦電流探傷システムに用いる渦電流探傷プローブの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの動作説明図である。
【図５】本発明の一実施形態による渦電流探傷システムの動作説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態による渦電流探傷システムに用いる渦電流探傷プローブの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態による渦電流探傷システムの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１０…渦電流探傷プローブ
１０Ａ，１０Ｂ…コイル
２０…ステージ
３０…位置制御回路
４０…コンピュータ
５０…切り替えボックス
６０…渦電流探傷器
７０…モニタ
【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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