(57)【要約】  本発明は、検査体のキズを探傷する渦電流探傷プローブＭＰであり、１個の矩形状の励磁コイル（Ｃ１）と４個のパンケーキ状の励磁コイル（Ｃ２１）〜（Ｃ２４）からなり、励磁コイル（Ｃ１）と励磁コイル（Ｃ２１）〜（Ｃ２４）は直交するように配置してある。励磁コイル（Ｃ２１）〜（Ｃ２４）は、検出コイル（Ｃ１）内に配置してある。渦電流探傷装置ＭＰは、励磁コイル（Ｃ１）が検査体Ｔと垂直になり、励磁コイル（Ｃ２１）〜（Ｃ２４）が検査体Ｔと平行になるように、検査体Ｔに上に配置される。励磁コイル（Ｃ２１）〜（Ｃ２４）は、干渉を避けるため、順次切替えて励磁信号を印加する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１個の多角形の検出コイルと、
前記検出コイル内に配置された励磁コイルとを有し、
前記検出コイルと上記励磁コイルとは、互いのコイル面を交差させて配置されていることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
【請求項２】
２．前記検出コイルは、前記励磁コイルよりも長いことを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項３】
３．前記励磁コイルは、パンケーキ状であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項４】
４．前記検出コイルは、矩形状であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項５】
５．前記励磁コイルは、前記検出コイルの巻き線に沿って２個以上並列して配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項６】
６．１個の多角形の検出コイル内に２個以上の励磁コイルを検出コイルの巻き線に沿って並置するように配置するとともに、前記検出コイルと前記励磁コイルとが互いのコイル面を交差するように配置されている渦電流探傷プローブと、
前記２個以上の励磁コイルに順次切り換えて励磁信号を印加する励磁信号発生部と、
前記検出コイルから探傷信号を検出して検査体のキズを探傷し評価する探傷評価部と
を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四角形、三角形等の多角形の検出コイルと励磁コイルを直交させて配置した渦電流探傷プローブ及びこの渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置に関する。
ここで四角形、三角形等の多角形の検出コイルと励磁コイルを直交させて配置した渦電流探傷プローブは、一般にΘプローブとも称される。
本出願は、日本国において２００４年５月２１日に出願された日本特許出願番号２００４−１５１４６９を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の渦電流探傷プローブとして、特開２００３−３４４３６１号公報、「平成１３年度秋季大会講演概要集」第１５３〜１５４頁、平成１３年１０月２日、社団法人日本非破壊検査協会発行、に記載されたものがある。
この渦電流探傷プローブＰは、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、パンケーキ状の励磁コイルＣｅと矩形状の検出コイルＣｄからなり、検出コイルＣｄは、励磁コイルＣｅ内に配置し、励磁コイルＣｅと検出コイルＣｄは、両コイルのコイル面が直交するように配置してある。渦電流探傷プローブＰは、図１Ａに示すように、金属板等の検査体Ｔ上に、励磁コイルＣｅのコイル面が検査体Ｔの検査面と平行になり、図１Ｃに示すように、検出コイルＣｄのコイル面がその検査面と垂直になるように設置してある。渦電流探傷プローブＰは、図１Ｂに示すように、検出コイルＣｄが検査体ＴのキズＦと平行になるように検査体Ｔ上に載置し、キズＦの長手方向に垂直なＹ１方向へ走査して探傷する。
ここで、励磁コイルと検出コイルのコイル面とは、両コイルを構成する巻き線で囲まれた面をいう。
図１Ａ〜図１Ｃに示す従来の渦電流探傷プローブＰは、後述するように原理的にリフトオフ雑音、すなわち、渦電流探傷プローブと検査体の距離の変化に起因する雑音の発生がなく、検出コイルＣｄには、検査体ＴにキズＦがあるときのみ検出信号である探傷信号を発生し、キズＦがないときは探傷信号を発生しない。このように、従来の渦電流探傷プローブＰは、優れた探傷特性を有しているが、検出コイルＣｄは、励磁コイルＣｅ内に配置されているから、検出コイルＣｄの長さ、すなわち、励磁コイルＣｅのコイル面と平行な方向の検出コイルＣｄのコイル面の長さ又は幅は、励磁コイルＣｅの内径よりも短くなる。そのため、従来の渦電流探傷プローブＰは、本発明等の実験の結果、検査体ＴのキズＦの深さが浅い場合には、検出コイルＣｄにより検出される探傷信号の出力レベルが小さくなり、高精度の探傷、評価が困難であることが分かった。
そして、上述した渦電流探傷プローブＰは、図１Ｂに示すように、検出コイルＣｄと並行なキズＦは探傷できるが、検出コイルＣｄに垂直なキズは、探傷が困難であった。
また、従来提案されている渦電流探傷プローブは、励磁コイルと検出コイルがそれぞれ１個であるから、１度に探傷できる範囲が狭く、検査体が圧延金属板、ガスタンク等のプラント、航空機等のように探傷範囲の広い検査体の場合には、探傷に長時間を要する。その点を改善する方法として、複数個の渦電流探傷プローブＰを一列に並置して同時に走査する方法が考えられるが、その場合に、渦電流探傷プローブＰ間の干渉を避けるため、渦電流探傷プローブＰを順次切り換えて駆動する必要があり、切換機構が複雑になる。また、多数の渦電流探傷プローブＰの位置関係を正確に調整する必要があり、組立てが困難となってしまっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上述した従来の渦電流探傷プローブが有する問題点に鑑み、従来の渦電流探傷プローブの優れた探傷特性を損なうことなく、浅いキズや検出コイルに垂直なキズも高感度で探傷でき、しかも、１度の走査で広い範囲の探傷が可能な渦電流探傷プローブを提供することを目的とする。
本発明に係る渦電流探傷プローブは、個の多角形の検出コイルと、この検出コイル内に配置された励磁コイルとを有し、検出コイルと励磁コイルとを、互いのコイル面を交差させて配置したものである。
本発明に係る渦電流探傷プローブにおいて、検出コイルは、励磁コイルよりも長いことが望ましい。
また、励磁コイルは、パンケーキ状であり、さらに、検出コイルは、矩形状であることが望ましい。
本発明に係る渦電流探傷プローブにおいて、励磁コイルは、検出コイルの巻き線に沿って２個以上並列して配置されることが望ましい。
本発明に係る渦電流探傷装置は、１個の多角形の検出コイル内に２個以上の励磁コイルを検出コイルの巻き線に沿って並置するように配置するとともに、検出コイルと励磁コイルとが互いのコイル面を交差するように配置されている渦電流探傷プローブと、２個以上の励磁コイルに順次切り換えて励磁信号を印加する励磁信号発生部と、検出コイルから探傷信号を検出して検査体のキズを探傷し評価する探傷評価部とを備えている。
本発明に係る渦電流探傷プローブは、四角形、三角形等の多角形の検出コイル内に励磁コイルを配置し、検出コイルを励磁コイルよりも長くすることにより、浅いキズや検出コイルに垂直なキズについても、キズの有無、位置、深さを高感度、高精度で探傷し評価できる。
また、本発明に係る渦電流探傷プローブは、１個の多角形の検出コイル内に複数の励磁コイルを並列して配置してあるから、一回の走査で探傷できる範囲が広くなる。
さらに、本発明に係る渦電流探傷プローブは、複数の励磁コイルを順次切り換えて駆動するから、探傷信号が発生した励磁コイルを特定することができ、検査体のキズの位置も特定することができる。
さらにまた、本発明に係る渦電流探傷プローブは、複数個の励磁コイルに対して１個の検出コイルを設ければよいから、励磁コイルの切換えに対応して検出コイルを切り換える必要がないので、検出コイルの切換手段を設ける必要がなくなる。
さらにまた、本発明に係る渦電流探傷プローブは、複数個の励磁コイルに対して１個の検出コイルを配置するだけでよいから、構造が簡単になり、組立てが容易になる。
さらにまた、本発明に係る渦電流探傷プローブは、リフトオフ雑音が発生しないから、探傷信号の位相がリフトオフ雑音の影響を受けずに、検査体のキズの深さに対応して変化するので、探傷信号の位相に基づいてキズの深さを評価することができる。
本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明される実施に形態から一層明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１Ａは従来の渦電流探傷プローブを示す側面図であり、図１Ｂは渦電流探傷プローブの平面図であり、図１Ｃは図１ＡのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図２は、本発明を適用したマルチΘプローブの実施の形態を示す側面図である。
【図３】図３は、図２に示すマルチΘプローブの平面図である。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図５は、検出コイルを示す斜視図である。
【図６】図６は、励磁コイルを示す斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係るマルチΘプローブを用いた渦電流探傷装置を示すブロックである。
【図８】図８は、マルチΘプローブにより検査体上を走査する状態を示す平面図である。
【図９】図９ＡはマルチΘプローブを検査体上に載置した状態を示す平面図であり、図９Ｂは検査体にキズがないときに発生する渦電流の状態を示す検査体の平面図であり、図９Ｃは検査体にキズがあるときに発生する渦電流の状態を示す検査体の平面図である。
【図１０】図１０ＡはマルチΘプローブを走査し、検出コイルに平行なキズを探傷する状態であって、検出コイルがキズの手前にある状態を示す平面図であり、図１０Ｂは検出コイルが検査体のキズの真上に位置するときの状態を示す平面図であり、図１０Ｃは検出コイルが検査体のキズを通過した直後の状態を示す平面図である。
【図１１】図１１Ａは本発明に係るマルチΘプローブが検出コイルに水平なキズを有する検査体上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す図であり、図１１Ｂは従来の渦電流探傷プローブが検出コイルに水平なキズを有する検査体上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す図である。
【図１２】図１２は、本発明が適用されたマルチΘプローブ及び従来の渦電流探傷プローブにおけるキズの深さと探傷信号の振幅の関係を示す図である。
【図１３】図１３ＡはマルチΘプローブを走査し、検出コイルに垂直なキズを探傷する状態であって、検出コイルがキズの手前にある状態を示す平面図であり、図１３Ｂは検出コイルが検査体のキズの真上に位置するときの状態を示す平面図であり、図１３Ｃは検出コイルが検査体のキズを通過した直後の状態を示す平面図である。
【図１４】図１４Ａは本発明に係るマルチΘプローブが検出コイルに垂直なキズを有する検査体上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す図であり、図１４Ｂは従来の渦電流探傷プローブが検出コイルに垂直なキズを有する検査体上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明が適用された渦電流探傷プローブは、１個の多角形の検出コイルと１個以上の励磁コイルからなり、励磁コイルは、検出コイル内に検出コイルの巻き線に沿って並列して並置するように配置し、両コイルは、コイル面が交差又は直交するように配置してある。したがって、検出コイルの長さ、すなわち、励磁コイルのコイル面と平行な方向の検出コイルのコイル面の長さ又は幅は、少なくとも１個の励磁コイルの長さである検出コイルの長さ方向に亘る励磁コイルのコイル面の長さ又は幅よりも長くなる。なお、励磁コイルがパンケーキ状の場合には、励磁コイルのコイル面の幅は、励磁コイルの外径である。
ここで、１個の多角形の検出コイル内に１個以上の励磁コイルを配置し、両コイルがコイル面を交差又は直交するように配置してある渦電流探傷プローブを以下マルチΘプローブという。
以下、本発明を適用した渦電流探傷プローブ及びマルチΘプローブの実施の形態を図面を参照して説明する。
以下の説明するいくつかの実施の形態において、共通の符号を付して説明する。
本発明の一実施の形態であるマルチΘプローブＭＰは、図２，図３，図４に示すように、矩形状の検出コイルＣ１と、パンケーキ状の励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４を備える。
本発明が適用されたマルチΘプローブＭＰは、具体的に、図２及び図３に示すように、４個の励磁Ｃ２１〜Ｃ２４と１個の検出コイルＣ１からなり、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４は、検出コイルＣ１内に位置し、検出コイルＣ１の巻き線に沿って並列して配置されている。そして、４個の励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４と検出コイルＣ１とは、図２〜図４に示すように、コイル面を交差又は直交するようにして配置してある。ここで、検出コイルＣ１は、図５に示すように、長尺な矩形状に形成され、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４は、図６に示すように、リング状に形成されている。
検出コイルＣ１は、並列配置された４個の励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４を一方の側から他方の側に亘る長さＣ１Ｌを有する矩形状に形成され、前述した従来の渦電流探傷プローブの配置とは逆に、図２及び図３に示すように、並列配置された４つの励磁Ｃ２１〜Ｃ２４を内側に配置するに足る大きさに形成されている。
したがって、検出コイルＣ１の長さＣ１Ｌは、少なくとも１個の励磁コイルの外径よりも長く形成され、前述した従来の渦電流探傷プローブのように励磁コイルの内径に制限されることなく、任意の長さに設定できる。
なお、ここで、検出コイルＣ１の長さＣ１Ｌは、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４のコイル面と平行な方向のコイル面の長さ又は幅であり、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４の長さ又は幅は、検出コイルＣ１の長さ方向のコイル面の長さであり、又は励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４の外径である。
マルチΘプローブＭＰは、図４に示すように、検出コイルＣ１のコイル面が検査体Ｔの検査面に対して垂直となるいわゆる縦置きに設置され、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４のコイル面が、図２に示すように、検査体Ｔの検査面と平行になるように、検査体Ｔ上に配置される。
図２〜図４に示すマルチΘプローブＭＰは、４個の励磁コイルを配置した例を上げて説明したが、１個以上任意でよい。なお、励磁コイルが１個の場合には、マルチΘプローブＭＰの１回の走査で探傷できる範囲は狭いが、浅いキズや検出コイルＣ１に垂直なキズに対する探傷感度は、励磁コイルが１個であっても、複数個であっても変わりない。
次に、本発明に係るマルチΘプローブを用いた渦電流探傷装置を説明する。
この渦電流探傷装置は、図７に示すように、励磁信号発生部１１と、探傷評価部１２とを備える。
渦電流探傷装置を構成する励磁信号発生部１１は、マルチΘプローブＭＰの４個の励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に、順次例えば、Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４の順に励磁信号を印加する。励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４は、互いに接近して配置されているので、隣接する励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に同時に励磁信号を印加すると干渉する。その干渉を避けるため、各励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４には、時間的にずらせて励磁信号を順次印加している。励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に励磁信号が印加されると、検査体Ｔには、後述するように各励磁コイルに対応して渦電流が発生する。検査体Ｔにキズがあるときは、そのキズに起因する渦電流が発生し、検出コイルＣ１に探傷信号が発生する。探傷評価部１２は、検出コイルＣ１に発生した探傷信号を検出して、検査体Ｔのキズの有無、位置、深さ等を探傷、評価する。
励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４は、Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ２３，Ｃ２４の順に１個ずつ励磁信号を印加する代わりに、例えば励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４を１つおきに２つのグループに分けてグループ毎に励磁信号の供給線を設け、その供給線を切り換えて、グループ単位で励磁信号を印加するように構成してもよい。励磁コイルのグループは、２つに限らず、さらに多くすることもできる。励磁コイルをグループに分けると、励磁信号発生部１１は、励磁コイルの切換スイッチの個数が少なくなり、構成が簡単になる。
なおマルチΘプローブＭＰは、１個の検出コイルＣ１を設けるのみであるから、探傷評価部１２に検出コイルの切換スイッチを設ける必要がない。したがって、探傷評価部１２は、従来の渦電流探傷プローブを複数個並列して配置する構成に比べて構成が簡単になる。
本発明が適用されたマルチΘプローブＭＰは、図８に示すように、検査体Ｔの検査面に沿ってキズＦに垂直な矢印Ｘ１方向へ走査する。マルチΘプローブＭＰが検査体ＴのキズＦの上に移動すると、このキズＦの上に位置する励磁コイルＣ２２に励磁信号が印加されると、後述するようにキズＦの周囲にキズＦに起因する渦電流が発生し、その渦電流によって検出コイルＣ１に探傷信号が誘起する。
４個の励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に励磁信号を印加すると、検査体Ｔの検査面には、励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に対応する位置に渦電流が発生する。したがって、マルチΘプローブＭＰは、１回の走査で励磁コイル４個分の範囲を探傷できる。
励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４に順次切り換えて励磁信号を印加すると、キズＦに最も近い、例えば励磁コイルＣ２２に励磁信号が印加されると、検出コイルＣ１に探傷信号が発生する。したがって、探傷信号が発生したときの励磁コイルＣ２１〜Ｃ２４のいずれかを特定することにより、キズの位置を特定することができる。
ここで、マルチΘプローブＭＰによって、検査体Ｔに発生する渦電流の様子を図９Ａ〜図９Ｃに示す。
図９Ａは、マルチΘプローブＭＰを検査体Ｔに上に配置した状態を示し、図９Ｂは、検査体Ｔにキズがない場合の渦電流を示し、図９Ｃは、検査体Ｔにキズがある場合の渦電流を示す。なお、励磁コイルは１個のみ図示してある。
図９Ａに示すように、検査体Ｔ上にマルチΘプローブＭＰを配置したとき、励磁コイルＣ２１に励磁信号（励磁電流）を供給すると、検査体Ｔにキズがない場合には、図９Ｂに示すように渦電流Ｉが発生し、励磁コイルＣ２１の巻き線に沿って流れる。一方、検査体Ｔにキズがある場合には、図９Ｃに示すようにキズＦに起因する渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４が発生する。なお、キズＦに起因して発生する渦電流は、キズＦの両側（図９Ｃ中の上下）及びキズＦの両端の延長側にも広く分布するが、探傷信号の発生に最も寄与する渦電流は、キズＦの周囲に発生する渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４である。
検査体Ｔにキズがない場合、図９Ｂに示すように、検出コイルＣ１の巻き線に沿って流れる渦電流はないから、検出コイルＣ１には、信号は誘起しない。すなわち、検査体Ｔにキズがない場合には、探傷信号は発生しない。一方、検査体ＴにキズＦがある場合には、図９Ｃに示すように、渦電流ｉ１，ｉ２によって検出コイルＣ１に探傷信号が誘起する。すなわち、検査体ＴにキズＦがある場合には、探傷信号が発生する。
なお、検査体Ｔにキズがない場合、検出コイルＣ１には、信号を誘起しないから、マルチΘプローブＭＰの走査の過程において、マルチΘプローブＭＰと検査体Ｔの距離（間隔）が変動しても、その変動によってリフトオフ雑音が発生することはない。
以上は、他の励磁コイルＣ２２〜Ｃ２４についても同様である。
図１０Ａ〜図１０Ｃは、検出コイルと平行なキズを探傷する例を示す。なお、検査体Ｔは図示を省略してある。  図１０Ａ〜図１０Ｃ中に示す渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４は、図９Ｃに示すの渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４と同じである。
図１０Ａは、マルチΘプローブＭＰを図示しない検査体Ｔに対し矢印Ｘ１方向へ走査し、検出コイルＣ１がキズＦの手前にある状態を示す。
励磁コイルに励磁信号を印加すると、キズＦの周囲に渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４が発生するから、検出コイルＣ１には、渦電流ｉ１，ｉ２によって信号が誘起する。その場合、渦電流ｉ１，ｉ２は、互いに逆向きに流れているから、検出コイルＣ１には、両電流によって誘起する信号の差信号（差動信号）が発生する。すなわち、探傷信号が発生する。探傷信号は、検出コイルＣ１がキズＦに近付くほど大きくなり、図１０Ａに示すように、検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦに最も近付いた位置で最大になる。探傷信号は、渦電流ｉ１によって誘起する信号よりも渦電流ｉ２によって誘起する信号の方が大きいから、探傷信号の極性は、渦電流ｉ２によって決まる。
図１０Ｂは、検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦの真上に位置するときの状態を示す。
検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦの真上にあるときは、電流ｉ１，ｉ２によって検出コイルＣ１に誘起する信号は、大きさが同じで方向が反対であるから相殺され、検出コイルＣ１には探傷信号は発生しない。
図１０Ｃは、検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦを通過した直後の状態を示す。
図１０Ｃの場合、検出コイルＣ１には渦電流ｉ１，ｉ２によって差動信号（探傷信号）が誘起する。図１０Ａに示す場合と同様に、検出コイルＣ１は、検査体ＴのキズＦに最も近い位置にあるから、探傷信号は最大になる。その場合、渦電流ｉ１によって誘起する信号は、渦電流ｉ２によって誘起する信号よりも大きいから、探傷信号の極性は、渦流ｉ１によって決まり、図１０Ａに示す状態の探傷信号と逆になる。
図１１Ａは、マルチΘプローブＭＰを、前述した図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように検査体Ｔ上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す。
図１１Ｂは、本発明のマルチΘプローブと比較するため、前述した従来の渦電流探傷プローブＰにより検査体Ｔ上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す。
図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、横軸は、励磁信号と同相の探傷信号成分（単位Ｖ）を示し、縦軸は、励磁信号と位相が９０度異なる探傷信号成分（単位Ｖ）を示す。キズの深さは、検査体の板厚の２０％、６０％、８０％の３種類である。
ここで、キズの深さが、検査体Ｔの板厚の２０％の信号パターンをＳ１で示し、６０％の信号パターンをＳ２で示し、８０％の信号パターンをＳ３で示す。
図１１Ａに示すの信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、図１１Ｂに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３を比較すると、図１１Ａに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、図１１Ｂに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３と同様に、キズの深さ毎に安定した８字型の信号パターンを描き、キズの深さに対応して位相が変化している。すなわちマルチΘプローブＭＰは、従来の渦電流探傷プローブＰと同様にリフトオフ雑音が発生しないから、探傷信号の位相は、リフトオフ雑音の影響を受けることなく、キズの深さに対応して変化している。
加えて、１１Ａに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、キズが浅いときも振幅が大きく、安定している。すなわちキズの深さが検査体Ｔの板厚の２０％の場合、図１１Ｂに示す信号パターンＳ１の振幅は、急激に小さくなるが、図１１Ａに示す信号パターンＳ１の振幅の変化は図１１Ｂに示す信号パターンＳ１に比し小さい。したがって、本発明を適用したマルチΘプローブＭＰは、キズが浅いときも、従来の渦電流探傷プローブＰよりも高感度、高精度で探傷できる。
ここで、探傷信号パターンの測定に用いた本発明に係るマルチΘプローブＭＰの大きさは、検出コイルが、長さ５０ｍｍ、高さ９ｍｍ、巻き線断面積１×１ｍｍ２、励磁コイルが、外径９ｍｍ、巻き線断面積１．５×１．５ｍｍ２である。また、検査体は、厚さが１．５ｍｍの黄銅板を用い、その黄銅板に長さ１５ｍｍ、幅０．５ｍｍ、深さが板厚の２０％，４０％、６０％、８０％のスリットを形成してキズとした。励磁信号は、２０ｋＨｚ、リフトオフは、０．２ｍｍに設定した。
図１２は、本発明が適用されたマルチΘプローブＭＰ及び従来の渦電流探傷プローブＰにおけるキズの深さと探傷信号の振幅の関係を示す。図１２は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すのキズの各深さの信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３のピーク−ピークの大きさをプロットしたものである。なお、図１１Ａ、図１１Ｂには、キズの深さが板厚の４０％の場合の信号パターンは図示してない。
図１２において、横軸は、板厚に対するキズの深さ（％）を示し、縦軸は、探傷信号の振幅を示し、振幅は板厚に対すキズの深さが８０％で正規化してある。
図１２中に実線で示すマルチΘプローブＭＰの特性と、図１２中破線で示す従来の渦電流探傷プローブＰの特性を比較すると、キズの深さが同じ場合、探傷信号の振幅は、本発明に係るマルチΘプローブＭＰの方が、従来の渦電流探傷プローブＰのよりも大きくなり、キズが浅い場合も大きくなる。したがって、本発明に係るマルチΘプローブＭＰは、従来の渦電流探傷プローブＰよりも探傷感度が高くなり、浅いキズであってもキズの有無、位置、深さを高精度で探傷し評価できる。
図１３Ａ〜図１３Ｃは、検出コイルに垂直なキズを探傷する例を示す。なお、検査体Ｔは、図示を省略してある。
図１３Ａは、マルチΘプローブＭＰを図示しない検査体Ｔに対し矢印Ｘ２方向へ走査し、検出コイルＣ１がキズＦの手前にある状態を示す。
励磁コイルに励磁信号を印加すると、キズＦの周囲には、前述した図１０Ａの場合と同様に渦電流ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４が発生するから、検出コイルＣ１には、渦電流ｉ３によって探傷信号が誘起する。探傷信号は、検出コイルＣ１がキズＦに近付くほど大きくなり、図１３Ａに示すように、検出コイルＣ１がキズＦに最も近付いた位置で最大になる。
図１３Ｂは、検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦの中間にあるときの状態を示す。
検出コイルＣ１がキズＦの中間にあるときは、検出コイルＣ１の巻き線に沿って流れる渦電流はないから、探傷信号は発生しない。すなわち渦電流ｉ１，ｉ２は、検出コイルＣ１の巻き線と直交する方向に流れるから、探傷信号の発生に寄与しない。
図１３Ｃは、検出コイルＣ１が検査体ＴのキズＦを通過した直後の状態を示す。
図１３Ｃの場合、検出コイルＣ１には、渦電流ｉ４によって探傷信号が誘起する。検出コイルＣ１は、図１３Ａに示す場合と同様に、検査体ＴのキズＦに最も近い位置にあるから、探傷信号は最大になる。渦電流ｉ４は、流れる方向が渦電流ｉ３と反対になるから、探傷信号の極性は、図１３Ａに示す探傷信号と逆になる。
図１４Ａは、本発明に係るマルチΘプローブＭＰを、前述した図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように検査体Ｔ上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す。
図１４Ｂは、本発明のマルチΘプローブと比較するため、前述した従来の渦電流探傷プローブＰにより検査体Ｔ上を走査したときに発生する探傷信号の信号パターンを示す。
図１４Ａ、図１４Ｂにおいて、横軸は、励磁信号と同相の探傷信号成分（単位Ｖ）を示し、縦軸は、励磁信号と位相が９０度異なる探傷信号成分（単位Ｖ）を示す。キズの深さは、検査体の板厚の２０％、６０％、８０％の３種類である。
ここで、キズの深さが、検査体Ｔの板厚の２０％の信号パターンをＳ１で示し、６０％の信号パターンをＳ２で示し、８０％の信号パターンをＳ３で示す。
ここで、図１４Ａに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、図１４Ｂに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３を比較すると、図１４Ｂに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３は振幅が小さく、不明瞭であるが、図１４Ａに示す信号パターンＳ１，Ｓ２，Ｓ３は振幅が大きく、検査体Ｔのキズの深さ毎に安定した８字型の信号パターンを描き、キズの深さに対応して位相が変化している。すなわち、従来の渦電流探傷プローブＰは、検出コイルに垂直なキズの探傷は困難であるが、本発明に係るマルチΘプローブＭＰは、検出コイルに垂直なキズも高感度にしかも高精度で探傷できる。
上述したマルチΘプローブＭＰ及びこのマルチΘプローブＭＰを用いた渦電流探傷装置に用いられる励磁コイルは、パンケーキ状のコイルについて説明したが、矩形状等四角形のコイルであってもよい。また、検出コイルは、矩形状に限らず矩形以外の四角形、三角形等の多角形であってもよい。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
本発明に係る渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置は、検査体に対し非接触の状態で、検査体のキズの有無を検査することができる。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月18日(2006.4.18)
【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】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】１個の多角形の検出コイルと、
前記検出コイル内に位置して、前記検出コイルの巻き線に沿って２個以上並列して配置されている励磁コイルとを有し、
前記検出コイルと上記励磁コイルとは、互いのコイル面を交差させて配置されていることを特徴とする渦電流探傷プローブ。
【請求項２】前記検出コイルは、前記励磁コイルよりも長いことを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項３】前記励磁コイルは、パンケーキ状であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項４】前記検出コイルは、矩形状であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の渦電流探傷プローブ。
【請求項５】（削除）
【請求項６】１個の多角形の検出コイル内に２個以上の励磁コイルを検出コイルの巻き線に沿って並置するように配置するとともに、前記検出コイルと前記励磁コイルとが互いのコイル面を交差するように配置されている渦電流探傷プローブと、
前記２個以上の励磁コイルに順次切り換えて励磁信号を印加する励磁信号発生部と、
前記検出コイルから探傷信号を検出して検査体のキズを探傷し評価する探傷評価部と
を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。
【国際調査報告】
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