(57)【要約】【課題】２個の励磁コイルをコイル軸が直交するように配置し、夫々に別の励磁電源を接続する渦電流探傷プローブにおいて、全方向のキズについてキズ信号の位相を一定にすること。【解決手段】コイル軸が直交するように配置した励磁コイル１１，１２には、周波数の異なる励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２を接続してあり、励磁電源ＥＶ１の周波数はｆ１に、励磁電源ＥＶ２の周波数はｆ２に設定してある。検出コイル２の検出出力は、励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２と同じ周波数の参照電流により別々に同期検波して、別々にキズ信号を取り出す。両同期検波後のキズ信号の最大振幅特性は、グラフｂ１，ｂ２のようになる。両同期検波後のキズ信号の位相は、キズの角度によって変化しない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル軸が直交する２個の励磁コイルと１個の検出コイルからなり、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が被検査体の検査面と平行になり、検出コイルはコイル軸が検査面と直交するように設置して使用する渦電流探傷プローブを備え、２個の励磁コイルに異なる周波数の励磁電流を供給する励磁電源、検出コイルの検出出力を励磁電流と同じ周波数の参照電流を用いて検波する２個の同期検波器を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記２個の励磁コイルは、２つの部分からなり、前記外周面は、前記２つの部分の間であることを特徴とする渦電流探傷装置。
【請求項３】
コイル軸が直交する２個の励磁コイルと１個の検出コイルからなり、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が被検査体の検査面と平行になり、検出コイルはコイル軸が検査面と直交するように設置して使用する渦電流探傷プローブを用い、２個の励磁コイルに異なる周波数の励磁電流を供給し、検出コイルの検出出力を励磁電流と同じ周波数の参照電流を用いて２個の同期検波器により検波することを特徴とする渦電流探傷方法。
【請求項４】
請求項３に記載の渦電流探傷方法において、前記２個の励磁コイルは、２つの部分からなり、前記外周面は、前記２つの部分の間であ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】
本願発明は、渦電流探傷装置と渦電流探傷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来回転磁界（回転渦電流）を用いて全方向のキズを検出する回転渦電流探傷プローブが提案されている（例えば特許文献１参照）。
図６、図７により従来の回転磁界を用いた渦電流探傷プローブを説明する。
図６は、励磁コイルと検出コイルの配置を示す図で、図６（ａ）は、平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ１部分の矢印方向の断面図、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＸ２部分の矢印方向の断面図である。
【０００３】
渦電流探傷プローブは、励磁コイル部１と検出コイル２からなり、励磁コイル部１は、２個（一対）の四角形の励磁コイル１１,１２からなる。励磁コイル１１,１２は、一方の励磁コイル１１の内側に他方の励磁コイル１２を配置（挿入）し、両励磁コイルのコイル軸（コイル中心軸）が直交する（コイル面も直交する）ように配置してある。また検出コイル２は、コイル軸が励磁コイル１１，１２のコイル軸と直交する（コイル面は両励磁コイルのコイル面と直交する）ように、励磁コイル１１の外周面（外側）の略中央に配置してある。そして励磁コイル１１，１２は、被検査体Ｍの検査面Ｍ１上にコイル軸が検査面Ｍ１と平行するように（コイル面は検査面Ｍ１と直交するように）設置し、検出コイル２は、励磁コイル１１と検査面Ｍ１の間にコイル軸が検査面Ｍ１と直交するように（コイル面は検査面Ｍ１と平行するように）設置してある。なおコイル面は、巻線に囲まれたコイル軸と直交する面である。
図６の渦電流探傷プローブは、励磁コイル１１,１２を１個のボビンに重ね巻きして形成するため、一方の励磁コイル１１の内側に他方の励磁コイル１２を配置（挿入）しているが、必ずしも一方の内側に他方を挿入する必要はなく、両励磁コイルは、コイル軸が直交するように配置してあればよい。
【０００４】
図７は、図６の励磁コイル１１，１２により回転磁界を発生する励磁方法を説明する図である。
図７（ａ）は、励磁コイルに励磁電源を接続した状態を示し、図７（ｂ）は、キズの方向（角度）とキズ信号の関係を説明する図で、キズ信号のパターン（ベクトル波形）を示す。図７（ｂ）において、横軸は、キズ信号の０相成分の振幅を、縦軸は、キズ信号の９０度進相成分の振幅を表している。
励磁コイル１１，１２には、周波数が同じで位相が９０度異なる励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２を接続してある。励磁電源ＥＶ１，ＥＶから励磁コイル１１，１２に励磁電流を供給すると、回転磁界が発生し、被検査体Ｍの検査面Ｍ１に回転渦電流が発生（誘導）する。
検査面Ｍ１にキズがあると、回転渦電流により検出コイル２に検出出力（高周波のキズ信号）が発生（誘導）する。検出コイル２の検出出力は、励磁電流と同じ周波数の参照電流（搬送波）で同期検波してキズ信号を取り出す。
【０００５】
キズ信号は、キズの方向（角度）によって位相が変化し、キズの方向が、例えば０度、４５度、１３５度のとき、キズ信号のパターン（ベクトル波形）は、図７（ｂ）のイ、ロ、ハのようになる。即ちキズ信号の位相は、キズの方向により変わる。しかし振幅は変わらない。
なおキズの方向は、渦電流探傷プローブの走査方向（例えば励磁コイル１１のコイル軸と直交する方向）のキズ（走査方向に長いキズ）の角度を０度とし、走査方向に対する角度で表している。
図７（ｃ）は、図７（ａ）の渦電流探傷プローブを用いて行った試験結果を示し、キズの角度が、０度、３０度、６０度、９０度、１２０度、１５０度、１８０度のときのキズ信号のパターンを重ねた図である。この図からも、キズ信号の位相は、キズの方向により変化することが分かる。なお図７（ｃ）において、横軸は、キズ信号の０相成分の振幅を、縦軸は、９０度進相成分の振幅を表している。
図７（ｃ）の試験には、アルミニウムの被検査体（試験体）に長さ２０ｍｍ、深さ２ｍｍ、幅０．２ｍｍのキズを放電加工したものを用い、１２８ｋＨｚの励磁電流を用いた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１３１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７（ａ）の回転渦電流探傷プローブの励磁コイル１１，１２に、周波数が同じで位相が９０度異なる励磁電流を供給した場合、キズの方向（角度）によりキズ信号の位相が変わるから、キズ信号の位相に基づいてキズの方向を知ることができる。しかし検出コイル２には、キズ信号の外に雑音も検出されることがあり、そのときには、キズ信号か雑音かの判別が困難になる場合がある。
キズ信号に雑音が混入する場合であっても、例えば溶接部分のキズを探傷する場合、溶接部分の凹凸に起因する雑音も検出されるが、溶接部分のキズの方向は事前にある程度予測できるから、そのキズによって発生するキズ信号の位相も事前に予測できる。したがってその場合には、検出コイル２により検出された信号の位相から、キズ信号か雑音かを、比較的容易に判別できる。一方キズの方向が予測できない被検査体の場合、キズ信号と雑音が同じ位相で検出されることもあり、そのときには、キズ信号か雑音かを位相により判別することは困難である。
キズの方向が予測できない被検査体の場合、キズの方向を判別できなくてもよいから全方向のキズについてキズの有無を検知したい場合がある。
そこで本願発明は、その点に鑑み、図６、図７（ａ）の渦電流探傷プローブを用いて、キズの方向によりキズ信号の位相が変化しない渦電流探傷装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の渦電流探傷装置は、コイル軸が直交する２個の励磁コイルと１個の検出コイルからなり、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が被検査体の検査面と平行になり、検出コイルはコイル軸が査面と直交するように設置して使用する渦電流探傷プローブを備え、２個の励磁コイルに異なる周波数の励磁電流を供給する励磁電源、検出コイルの検出出力を励磁電流と同じ周波数の参照電流を用いて検波する２個の同期検波器を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷装置は、請求項１に記載の渦電流探傷装置において、前記２個の励磁コイルは、２つの部分からなり、前記外周面は、前記２つの部分の間であることを特徴とする。
請求項３に記載の渦電流探傷方法は、コイル軸が直交する２個の励磁コイルと１個の検出コイルからなり、検出コイルはコイル軸が２個の励磁コイルのコイル軸と直交するように励磁コイルの外周面に配置してあり、２個の励磁コイルはコイル軸が検査面と平行になり、検出コイルはコイル軸が被検査体の検査面と直交するように設置して使用する渦電流探傷プローブを用い、２個の励磁コイルに異なる周波数の励磁電流を供給し、検出コイルの検出出力を励磁電流と同じ周波数の参照電流を用いて２個の同期検波器により検波することを特徴とする。
請求項４に記載の渦電流探傷方法は、請求項３に記載の渦電流探傷方法において、前記２個の励磁コイルは、２つの部分からなり、前記外周面は、前記２つの部分の間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明により検出されるキズ信号は、キズの方向（角度）により位相が変わらないから、被検査体等の状態によりキズ信号の外に雑音が検出される場合にも、キズ信号か雑音かを比較的容易に判別することができ、かつ本願発明は、全方向のキズを検出することができる。また本願発明は、２個（一対）の励磁コイルに周波数の異なる励磁電流を供給するから、両励磁コイルにより発生するキズ信号を別々に取り出すことができ、キズの有無の判別は、そのキズ信号を別々に用いて行なうこともできるし、加算して行なうこともできる。
また本発明の渦電流探傷プローブは、２個の励磁コイルにより発生するキズ信号を別々に取り出すにも係らず、検出コイルは１個でよいから、渦電流探傷プローブの構成が簡単になる。
本発明の渦電流探傷プローブの２個の励磁コイルは、夫々２つの部分に分割されているから、渦電流探傷プローブを製造するとき検出コイルの位置決めが簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２〜図５により本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブと渦電流探傷装置を説明する。
【実施例】
【００１１】
実施例を説明する前に、図１の渦電流探傷プローブについて説明する。
図１（ａ）の渦電流探傷プローブの励磁コイル部１と検出コイル２の構成及び配置は、図６、図７（ａ）と同じである。
【００１２】
本願発明者は、図１（ａ）の渦電流探傷プローブについて、キズの方向（角度）によりキズ信号の位相が変わらない励磁方法を種々検討した結果、同じ周波数（ｆ）、同じ位相の励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２を用い、両励磁電源から励磁コイル１１，１２へ励磁電流を同時に供給し、検出コイル２の検出出力を励磁電流と同じ周波数（ｆ）の参照電流で同期検波してキズ信号を取り出す場合、キズ信号の位相は、キズの方向により変化しないことを突き止めた。
例えば、励磁コイル１１，１２に同じ位相の１２８ｋＨｚの励磁電流を供給すると、キズの方向が４５度、０度、１３５度のとき、キズ信号のパターン（ベクトル波形）は、図２（ａ）のイ、ロ、ハのようになり、キズ信号の位相は、キズの方向により変わらないことが分かる。なおキズ信号の振幅は、キズの方向により変わる。
【００１３】
図２（ｂ）は、図１（ａ）の渦電流探傷プローブを用いて行った試験結果を示す。図２（ｂ）において、横軸は、キズ信号の０相成分の振幅を、縦軸は、９０度進相成分の振幅を示す。ここでキズの方向（角度）は、渦電流探傷プローブの走査方向（例えば励磁コイル１１のコイル軸と直交する方向）に長いキズの角度を０度とし、走査方向に対する角度で表わしてある
図２（ｂ）は、キズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号のパターンを重ねた図であるが、この図からも、キズ信号の位相は、キズの方向により変わらないことが分かる。この試験結果は、１２８ｋＨｚ以外の周波数の励磁電流についても同様である。
図２（ｂ）の試験には、アルミニウムの被検査体に長さ２０ｍｍ、深さ２ｍｍ、幅０．２ｍｍのキズを放電加工したものを用い、１２８ｋＨｚの励磁電流を用いた。
【００１４】
次に図１（ａ）の渦電流探傷プローブの励磁コイル１１,１２に、同じ周波数（１２８ｋＨｚ）、同じ位相の励磁電流を供給し、１２８ｋＨｚの参照信号で同期検波して取り出したキズ信号の最大振幅特性（peak
to peak特性）について説明する
図１（ｂ）は、キズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号の最大振幅を示す。キズの各角度におけるキズ信号の最大振幅は、グラフａのようになり、キズの角度４５付近において最大（即ち探傷感度は最大）になり、１３５度付近において最小（即ち探傷感度は最小）になる。
励磁コイル１１，１２に同じ周波数、同じ位相の励磁電流を供給した場合、キズ信号の位相は、前述したようにキズの角度により変わらない。しかしキズ信号の振幅は、図１（ｂ）のように、キズの角度により大きく変わり、特に１３５度付近で小さくなり、探傷感度が小さくなるため、全方向のキズの探傷には、不十分である。
【００１５】
そこで図３、図４により、その点を改良した本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブを説明する。
まず図３について説明する。
図３（ａ）の渦電流探傷プローブの励磁コイル部１と検出コイル２の構成及び配置は、図６、図７（ａ）と同じである。励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２は、周波数が相違し、夫々ｆ１（１３３ｋＨｚ），ｆ２（１２８ｋＨｚ）に設定してある。
励磁コイル１１，１２には、励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２から周波数ｆ１，ｆ２の励磁電流を同時に供給し、検出コイル２の検出出力（高周波のキズ信号）を、周波数ｆ１，ｆ２の参照電流（搬送波）で別々に同期検波して別々にキズ信号を取り出す。
キズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号の最大振幅特性（peak to peak特性）は、図３（ｂ）のグラフｂ１，ｂ２のようになる。グラフｂ１は、周波数ｆ１（１２８ｋＨｚ）の参照電流で同期検波して得たキズ信号の最大振幅特性であり、グラフｂ２は、周波数ｆ２（１３３ｋＨｚ）の参照電流で同期検波して得たキズ信号の最大振幅特性である。
【００１６】
グラフｂ１は、キズの角度０度、１８０度付近において最大振幅が最大になり、９０度付近において最小になる。即ちキズの角度０度、１８０度付近において探傷感度は最大になり、９０度付近において最小になる。一方グラフｂ２は、キズの角度０度、１８０度付近において最大振幅が最小になり、９０度付近において最大になる。即ちキズの角度０度、１８０度付近において探傷感度は最小になり、９０度付近において最大になる。
したがってグラフｂ１、ｂ２は、お互いに補う関係にあり、両者を合わせた最大振幅特性は、略一定になるから、両グラフのキズ信号を利用すれば全方向のキズを検出することができる。その際両グラフのキズ信号は、別々に用いてもよいし、両キズ信号を加算して用いてもよい。加算した場合には、キズの角度が変わってもキズ信号の最大振幅は、略一定になるから、キズ信号有無の判別が簡単になる。
なお周波数ｆ１，ｆ２は、１２８ｋＨｚ，１３３ｋＨｚに限らず、他の周波数であってもよいが、両周波数があまり離れると、探傷時の周波数特性等が変わることもあるから、その点を考慮して設定する。
【００１７】
図３（ａ）の渦電流探傷プローブは、励磁コイル１１，１２に周波数の異なる励磁電流を供給するから、両励磁コイルによって発生するキズ信号を別々に取り出すことができる。したがって別々に取り出したキズ信号は、別々に或いは加算して利用することができる。そしてキズ信号の位相は、キズの角度によって変わらないから、キズ信号か雑音かの判別が容易になる。また図３（ａ）の渦電流探傷プローブは、２個の励磁コイルによって発生するキズ信号を別々に取り出すにも係らず検出コイル２は１個でよいから、渦電流探傷プローブの構成が簡単になる。
【００１８】
次に図４により、図３（ａ）の渦電流探傷プローブに周波数ｆ１，ｆ２の励磁電流を供給したときのキズ信号の位相特性を説明する。
図４（ａ）は、図３（ｂ）のグラフｂ１のキズ信号のパターン（ベクトル波形）に相当し、図４（ｂ）は、そのパターンの試験結果を示す。
図４（ａ）のイ，ロ、ハは、キズの角度が０度、４５度、９０度のときのキズ信号のパターンを示すが、キズの角度が変わっても、キズ信号の位相は変わらないことが分かる。
また図４（ｂ）は、キズの角度が０度、１０度、２０度、・・・、１７０度、１８０度のときのキズ信号のパターンを重ねた図であるが、この図からもキズの角度が変わっても、キズ信号の位相は変わらないことが分かる。
【００１９】
図５は、図２（ａ）の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷装置と励磁コイルを分割して構成した例を示す。
まず図５（ａ）の渦電流探傷装置を説明する。
励磁コイル１１,１２には、励磁電源ＥＶ１，ＥＶ２から周波数の異なる励磁電流を供給する。同期検波器３１，３２には、検出コイル２の検出出力（高周波のキズ信号）を供給するとともに、同期検波器３１には、参照電源ＲＶ１から励磁電源ＥＶ１と同じ周波数の参照電流を供給し、同期検波器３２には、参照電源ＲＶ２から励磁電源ＥＶ２と同じ周波数の参照電流を供給する。同期検波器３１，３２は、夫々の参照電流によって検出コイル２のキズ信号を同期検波し、検波出力を信号処理回路３３へ供給する。信号処理回路３３は、同期検波器３１，３２の検波出力を別々に或いは加算して用いてキズの有無を判別する。その判別は、観察者が視認で行ってもよいし、表示装置等に表示してもよい。
【００２０】
次に図５（ｂ）の励磁コイルについて説明する。なお図５（ｂ）は、渦電流探傷プローブを分解して励磁コイル１１，１２を別々に記載してある。
励磁コイル１１は、部分１１１，１１２に分割し、両部分を直列に接続してある。即ち励磁コイル１１は、部分１１１，１１２により１個の励磁コイルを形成している。同様に励磁コイル１２は、部分１２１，１２２に分割し、両部分を直列に接続してある。即ち励磁コイル１２は、部分１２１，１２２により１個の励磁コイルを形成している。
図（ｂ）のように励磁コイルを分割した場合、検出コイル２は、励磁コイル１１の部分１１１，１１２の間に配置すればよいから、渦電流探傷プローブを製造するとき検出コイル２の位置決めが簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】キズの方向によりキズ信号の位相が変化しない渦電流探傷プローブを示す。
【図２】図１の渦電流探傷プローブのキズ信号のパターンを示す。
【図３】本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブを示す。
【図４】図３の渦電流探傷プローブのキズ信号のパターンを示す。
【図５】本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置及び励磁コイルを分割した例を示す。
【図６】従来の回転渦電流探傷プローブの構成を示す。
【図７】従来の回転渦電流探傷プローブとキズ信号のパターンを示す。
【符号の説明】
【００２２】
１  励磁コイル部
１１，１２  励磁コイル
１１１，１１２，１２１，１２２    励磁コイル１１，１２の部分
２  検出コイル
３１，３２    同期検波器
３３    信号処理回路
ＥＶ１，ＥＶ２    励磁電源
ＲＶ１，ＲＶ２    参照電源
Ｍ  金属の被検査体
【図１】
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【図２】
2009287981.tif 000004
【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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