(57)【要約】【課題】電磁センサは電磁コイルの磁極から磁束を被検体に向けて放射し，戻って来た磁束を反対極で捉える事で磁気的な閉回路を構成し，その磁束に含まれる被検体内の渦電流効果を特許文献１の方法で解析し探傷に用いている。しかし，肉厚の極端に厚い容器や２重構造容器では，電磁探傷対象領域が深部の為，表層部の渦電流信号強度との比が測定回路のＳ／Ｎ比を満たせず，従来のセンサ構造では測定が不可能であった。【解決手段】磁気コイルの両磁極を被検体に向けて磁気コイルに交流を流すと両磁極を結ぶ磁束集合が発生する。この磁束を単位磁束ごとに区切って観測すると磁束密度と両磁極を結ぶ距離は反比例の関係にある為，深部まで到達する磁束は極めて僅かである。ここで磁極の形態を同心円状の2重環とすると内環の最内周部の磁束は最っとも遠い部分を回り，外環の最外周に戻る。この部分の磁束を選択的に検出する事で，より深い部分の測定精度が増す。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に配置された大小2個の環状磁極を片面に有し，駆動コイルの発生磁束が該環状磁極の内環と外環との間に集中する様に構造化した磁束発生装置において，内環の最内周部分の磁束を選択的に検出する検出コイルを設置した，電磁誘導検査装置用センサ。
【請求項２】
同心円状に配置された，円形の磁極と環状磁極を片面に有し，駆動コイルの発生磁束が該円形の磁極と該環状磁極との間に集中する様に構造化した磁束発生装置において，円形磁極の中心部の磁束を磁束を選択的に検出する検出コイルを設置した，電磁誘導検査装置用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，導電体の被検体に交番磁場を印加し，被検体に生ずる渦電流による磁場を検出することにより被検体の探傷を行う電磁誘導を利用した装置において，二重構造の気密容器の内側内壁部分の探傷を行う為の磁気センサ部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導を応用した非破壊検査において，被検体として，放射性物質処理装置などの２重構造を持った気密容器の内側容器の内壁の浸食を外側容器の外壁から探傷する事が必要とされている。この状況は被検体の肉厚が極めて厚い場合同様，表層（外側容器）に発生する渦電流の絶対値が大きく，かつ，最深部（内側容器）で発生する渦電流の絶対値が小さい事により，充分な信号対雑音比が確保できない為，微小な位相の遅れを検出し被検体の損傷による肉厚の減少を測定するのが困難で有った。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７５６４０９号公報
【特許文献２】特許第３７５３４９９号公報
【特許文献３】特許第３２６６１２８号公報
【特許文献４】特開２０１０−４８５５２号公報
【特許文献５】特許第３８９６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２重金属容器において，内側容器の内壁損傷具合を外側容器の外壁面から探傷する場合には外側容器で発生した渦電流磁場の絶対値と内側容器の渦電流磁場の絶対値の比が，測定系のダイナミックレンジよりも大きくなってしまう為，探傷分解能が低下してしまい満足な測定精度が得られなかった。
【０００５】
本発明は，このような事情に鑑みて上記課題を解決する為に提案されたもので，その目的とするところは，２重容器の様に極めて肉厚の被検体に対しても表層部（外側容器）により発生する渦電流の強度を構造的に減衰させ，深層部（内側容器）のやや表層部（内側容器の表層部）を従来の方法でキャンセルする事により，２重容器の内側容器の裏面の探傷および肉厚変化などの検査を可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために被検体に向ける磁極の形を同心円状に配置した円形もしくは環状の中心磁極と環状の外環磁極で構成する。図６の磁気センサ［６０１］では，駆動コイルと中和コイルに挟まれた環状磁極が内環磁極となり，最も外側の環状磁極が外環磁極となる。駆動コイルと中和コイルの働きによって，センサを構成する磁性材料の中を外環と内環を結ぶ磁力線［６０２］が生成され，物理現象として，その磁力線の連続性を維持するかの様にセンサ磁性体の外部で内環から外環を結ぶ磁力線が生成される。磁力線は磁束の集合体であるが，物理法則として磁束は互いに交差する事は無い。従って，内環の最内周部分で発生した磁束（Ａ）は内環から外環へ流れる全ての磁束の最も外側を流れ，外環の最外周部分から，磁性体の中に流れる。同様に内環の最外周部分で発生した磁束（Ｃ）は最もセンサに近い場所で外環に流れる。これらの中間部分（Ｂ）では被検体の半ばまで磁束は到達するが深部には届かない。
【０００７】
センサ内部を通過する磁束は上記の（Ａ），（Ｂ），および（Ｃ）の磁束全てを合算したものになる。磁束の絶対値としては（Ｃ）が極大で，極めて微小信号の（Ａ）にのみ，被検体深部の情報が含まれる。そこで，中和コイルの内側の領域，そこは駆動信号が中和コイルにより相殺された領域に検出コイルを設置し，磁性体で出来た検出ヘッドで（Ａ）の部分磁束を選択的に検出する事で表層部から深層部までの渦電流の影響がほぼ均等に含まれたデータが得られる。この検出は出来るだけ薄く切りだす事が重要である。何故ならば厚く切り出すとその部分は最深部まで行かずに途中で外環方向に引き返してしまい，結果的に表層部のデータ量が多くなり，深層部のデータの精度が失われる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】センサの構造（断面図）
【図２】センサ本体の磁性体図面
【図３】センサ本体の磁性体外観図（ＣＧ）
【図４】棒磁石からの磁束発生（参考図）
【図５】つぼ型センサからの磁束発生図（参考図）
【図６】本発明センサからの磁束発生図
【図７】本発明センサからの磁束発生の断面図
【図８】駆動コイル，検出コイルの接続図
【図９】本発明の実施例
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１はコイル付きセンサの断面図であるがコイルを除いた本体はフェライトの様な磁性体で構成する。図２はそのフェライト材で出来た本体の正面図と断面図である。図３は本体部品の３Ｄ−ＣＧ図である。
【００１０】
図４は棒磁石の例であるが，本発明のセンサのトポロジーは棒磁石と同等である。つまり，図４の棒磁石の磁性体の右端を磁束に沿って延長すると図５のセンサの原型となる。
【実施例】
【００１１】
図５に実施例１を示す。［５０１］はフェライト等の磁性体で出来たセンサ本体である。中心部の磁極は円形で外側の磁極は環状である。その外環磁極の内側に駆動コイル［５０２］を設置し，中心部磁極と外環磁極間に磁束を発生する。中心部磁極には同心円状の溝があり，中心部の磁極をさらに中心部と外周部に分けて有り，その中心部は検出コイル［５０３］で仕切られている。
【００１２】
検出コイルの内側の磁極から出た磁束［５０４］は中心部を通り，最長コースを通って外環磁極の最外周に到達する。検出コイルには被検体の表層部から深層部までの影響をほぼ均等に含む信号が励起される。ただし，検出コイルは駆動コイルの内側にあるので，駆動コイルの影響も受けるので，データ処理で除去の対象となる。また，中心磁極で検出コイルの外側の領域の磁束は［５０５］，［５０６］の様に最深部まで到達せずに外環磁極に引き返す。従って，検出コイルの内側は極力小さな領域とし，深層部の情報をより多く取り出す必要がある。
【００１３】
駆動コイルが発生した磁束の大部分は外環磁極と検出コイルの外側の磁極間で消費され，検出コイルには感知されない。検出コイルが検出する磁束はセンサから離れる方向に進む時は最内周で有るが，外環磁束に引き返すときは駆動コイルの発生した磁束の最外周となっており，常にセンサから最も離れた場所まで到達している。駆動コイルを駆動する信号の大部分は検出コイルを通る磁束をより遠くに飛ばす為に使われる。
【００１４】
図６はセンサ実施例の２である。本実施例では駆動コイルの内側に中和コイルを設置して，駆動コイル発生した磁束を中和コイルの内側で打ち消す様にしている。その結果，内側の磁極は環状(内環磁極）となり，その内側には無磁束の領域が作られる。その空間領域に検出コイルを設置し，磁性体で出来た検出ヘッドを使って内環磁極の最内周の磁束を検出コイルに導く。最内周の磁束は被検体の表面層から深部までを一気に通過し情報が均等に含まれる。
【００１５】
駆動コイルで発生した磁束の殆どは検出せずに捨てている。これらの磁束は内環磁極の外周の磁束密度が高くなり，この磁束密度の高い事でその内側の磁束がセンサから，より離れた場所に生成される。駆動コイルにより強い電流を流せば磁束はより遠くへ飛ぶ。
【００１６】
図７は図６に示した，断面Ａ−Ａ”および断面Ｂ−Ｂ”における磁束の様子と渦電流の発生状況を参考に示す。断面Ｂ−Ｂ”の内側の環状磁束のさらに内側に円形の磁性体を置く事で環状磁束の内側面の磁束を選択的に検出出来る。
【００１７】
図８は図６のセンサにおける，コイルの接続方法である。駆動コイルは中和コイルと直列に接続するがその位相は互いに反対にする。これはコイルのターン数が等しいと云う事が前提である。
【００１８】
［図９］は本発明の検査対象物である。対象となる２重容器は外容器，内容器それぞれ40mm程の厚さで，80-90mmの間隙を持って構成されている。測定対象は内容器の内側表面で有り，この部分が腐食等により，減肉あるいは亀裂を生じる事を検出する。
【符号の説明】
【００１９】
図１
１０１：センサ本体の磁性体（断面図）
１０２：駆動コイル
１０３：中和コイル−駆動コイルと同一の巻き数で方向は逆方向
１０４：検出コイル
１０５：検出コイル用磁性体アンテナ（フェライト製）
【００２０】
図２
２０１：センサ磁性体本体正面図（断面形状の為に切断してある）
２０２：センサ磁性体本体断面図
【００２１】
図３
３０１：センサ磁性体本体外観図（ＣＧ）
【００２２】
図４
４０１：棒磁石の磁性体本体
４０２：棒磁石のコイル
４０３：棒磁石からの磁束を模式的に現した物
【００２３】
図５
５０１：つぼ型の磁気センサ本体
５０２：つぼ型の磁気センサの駆動コイル
５０３：つぼ型の磁気センサの検出コイル
５０４：つぼ型センサで最も遠くを通過する磁束
５０５：検出コイルに検出されない，ショートカット磁束１
５０６：検出コイルに検出されない，ショートカット磁束２
【００２４】
図６
６０１：本発明による，センサ本体
６０２：磁性体内を流れる磁束
６０３：内環磁極の最内周から，外環磁束の最外周を結ぶ検出すべき部分磁束
６０４：表層部の情報しか持たない部分磁束，検出しない。
【００２５】
図７
７０１：センサ近傍の磁界断面図Ｂ−Ｂ”
７０２：被検体深部の磁界断面図Ａ−Ａ”
７０２：センサ近傍中心部にある，磁束空乏領域
７０４：センサ近傍中心部にある，ドーナツ状磁束領域
７０５：被検体深部の中心部にある，円形磁束領域
【００２６】
図８
８０１：駆動コイル（実体配線図）
８０２：中和コイル（実体配線図）
８０３：検出コイル（実体配線図）
【００２７】
図９：実施例
９０１：本発明によるセンサ
９０２：特許文献［１］に基づく測定装置
９０３：２重容器の外側容器の実験サンプル
９０４：２重容器の内側容器の実験サンプル
【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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【図９】
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