JPH07503320A - アレイ状渦電流プローブシステム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 アレイ状渦電流プローブシステム 技術の分野 本発明は、積層構造物中のひび割れ、傷及びその他の欠陥を検出する装置に係わ る。より具体的には、該装置は前記構造物の層中のひび割れ、傷及びその他の欠 陥を検出するために前記構造物の層中に発生された渦電流を利用するものである 。

背景技術 試験される構造物体中での渦電流の発生に依存した、構造物中の傷を検出するた めの装置は種々開発されている。金属構造物中の傷は構造物の渦電流の摂動によ り検出される。渦電流は、その金属構造体を交流磁場中に置くことにより構造体 中に発生される。金属構造物中の欠陥の偏在による渦電流の摂動は、結果として これらの渦電流に関連した磁束中の変化を発生する。そのような変化が検出され ると、これが構造物中の欠陥の存在を示すことになる。このような渦電流の使用 は、金属板、金属バイブ、あるいは航空機の外表面のような積層金属構造物中の 傷を検出するために実用化されてきた。

Ａｒｎｅｌｏの米国特許第３，４３７，９１８号は板状の構造物用の渦電流検出 システムを記載している。板用の渦電流検出システムは、Ｈｕｌｅｋ等の米国特 許第４，５３４，４０５号、ソ連特許第１，１５５．９３０号、特公昭６０−１ ４７６４８号、持分Ｐ５９−１６２４４１３　号し’：−モ記ｔＢすれている。

Ｂｅｒｇｓｔｒａｎｄ等の米国特許第３，６９４，７４０号、特公昭６１−１４ ５６９、Ｒｕｄｏｒｆｆの英国特許６３１，９８７号、Ｃ１ｅｒｋ等の米国特許 第４，８５５，６７７号は種実パイプ様の構造物の渦電流の検出を記載している 。積層構造物用の検出システムは、Ｒｏｇｅ　１等の米国特許第４，２１９．７ ７４号、Ｄａｖｉｓ等の米国特許第４，４１４，５０８号、Ｌａｋｉｎ等の米国 特許第４，４９５，４６６号、Ｈａｒｒｉｓｏｎの米国特許第４，４９６．９０ ４号、Ｈａｒｒｉｓｏｎの米国特許第４，４４５．０８９号、Ａ　ｒｎａｕｄ等 の米国特許第４．６７７．３７９号及び）ｌａｒｒｉｓ等の米国特許第４，０９ ５，１８１号に見られる。

上記の特許の多くは、試験ピース中に磁界を誘導するのに単一のコイルを使用す るシステムを記載している。傷は試験コイルのインピーダンスの変化に注目する ことにより検出される。上記の特許のその他のものでは、駆動コイルと感知コイ ルの両方が使用される。一般的には傷の検出は感知コイル中の電圧の変動を利用 して行われる。電圧の変動は、ヌルブリッジ（ｎｕｌｌ　ｂｒｉｄｇｅ）を使用 して検出される。

上記したＣ１ｅｒｋの米国特許第４．８５５，６７７号においては、それぞれが 異なる周波数で駆動される同軸の複数のコイルがバイブ中の異なる深さにおける 傷を検出するのに使用される。上記した特公昭５９−１６２４４８号においては 、駆動コイルから独立した感知エレメントが、１８０°離れた２つの半径に沿っ て２セツト配置されている。感知コイルのセットは、駆動コイルの中心の直下で 回転する。

上記したＬａｋｉｎの米国特許第４，４９５，４６６号に記載されたように、航 空機の翼及び胴体上の表皮はいくつかの留められた層と多数の留め具（ファスナ ー）から構成されている。各留め具は層のそれぞれを貫通する穴に位置する。航 空機構造物の応力に呼応して留め具の穴の周辺に疲労ひび割れが進行する。

航空機構造物においては、このようなひび割れが小さいうちに検出されると、そ のそばにひび割れを有する留め具を外し、穴をえぐって少し大きな直径にしてそ の中にひび割れが入るようにした穴が境界となるようにし、より大きな留め具を 挿入することができる。従って、これによりひび割れを除去することができ、こ のようにして最初に欠陥を生じた部分の一体性を著しく損なうことなく構造的欠 陥を除去することができる。

航空機構造物（あるいはその他の構造物）については、上記したＲｏｇｅ　ｌの 米国特許第４，２１９．７７４号及びＤａｖｉｓの米国特許第４，４１４，５０ ８号では、留め真穴の検査のために留め具を外す必要がある。これは時間を要し 、手間のかがる作業である。

さらに、時間と費用のことは置くとしても、留め具を取り除く工程において積層 構造物中に新たな傷が入る可能性がある。

例えば２層系の２番目の層のような、さらに深い層中の欠陥を検出するためには 、最初の層からの信号を２番目の層からの信号から分離するための手段が工夫さ れている。このような手段としては、上記のＬａｋｉｎの米国特許第４，４９５ ，４６６号に論じられている多重周波数感知、あるいは上記の）Ｉａｒｒｉｓの 米国特許第４，０９５，１８１号、Ｈａｒｒｉｓｏｎの米国特許第４，４４５， ０８９号及び第４，４９６，９０４号及びＡｒｎａｕｄの米国特許第４，６６７ ．３７９号に共通するセンサの運動等がある。これ等の特許で実施されている方 法はより古い方法を改良するものではあるが、傷の検出はやはり困難で時間のか かる工程であることに変わりはない。

航空機、特に軍用機の構造には複合材が使用される場合が増加している。このよ うな複合材においては、その複合材が固定されるより深い下層の金属構造物の傷 の検出が遮られるものである。さらに、下層の金属構造体は複雑な形状である傾 向にあり、例えば上記したＡｒｎａｕｄ特許第４，６７７．３７９号のもののよ うな検出システムに歪みを生じ得る。これは、Ａｒｎａｕｄの特許が実質的に平 坦で均一な構造物における均一な間隔のリベットの配列に沿った均一な検出器の 動きに依存していることによるものである。実際、この特許に記載されているよ うに、探査コイルは、リベットの連続における隣接するリベット間の距離の２分 の１に等しい距離だけ一次巻線から離れたものとして記載されている。これは留 め具のパターンが極めて均一であることを要求するものである。複合材が下層の 金属構造物に固定されている構造物においてはそのような均一のパターンは使用 されているかもしれないが、使用されていないかもしれない、−上記Ａｒｎａｕ ｄ等の米国特許第４，６７７．３７９号及びＨａｒｒｉｓｏｎの米国特許第４． ４９６，９０４号の両方において直角位相検出（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　ｄｅｔ ｅｃｔｉｏｎ）が挙げられている。この検出法は、信号の分析のために該信号の 大きさと位相成分の両方を使用するものである。しかし、上記したように、Ａｒ ｎａｕｄの特許は留め具の幾何学的配置に対応する検出器の幾何学的形状を必要 とするものであり、Ｈａｒｒｉｓｏｎの第４，４９６，９０４号特許は、欠陥検 知のために留め具の中心の直上で回転する検出器を必要とする。

その他の航空機構造物の検査に使用される方法としては、放射線写真法がある。

しかしこのような放射線写真法は、その中に小さなひび割れを有する部分とクラ ンクを有しない部分の間で密度の差がないため、ひび割れの７５％までが見過ご されてしまう。さらに、航空機の幾何学的形状は、構造物の一方の側にＸ−線フ ィルムを置き、他方に適当なＸ−線発生装置を置くことを阻むので、このような 検出法は航空機の多くの領域で実施するのが困難である。

発明の開示 本発明の目的は、例えば航空機構造物のような積層構造物中の欠陥を検出するた めの改良された検出システムを提供することにある。

本発明の別の目的は、積層構造物の金属層に発生する渦電流を利用する検出シス テムを提供することにある。

本発明の別の目的は、例えば航空機のような複雑な構造物について、例えば検査 される留め具当たり３０秒未満といった妥当な検査速度で、簡単な方法により実 施することができ、また検査される構造物から留め具を除去することな〈実施す ることができる検査システム及び方法を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、金属層が複合材層の下に埋め込まれており、金属層 が検査中の１の領域と次に検査される領域とが異なるような複雑な形状を有する 可能性があるような積層構造物を検査するための装置及び方法を提供することに ある。

これら及びその他の目的に従い、本明細書の以下の記載から明らかなように、高 透磁率物質から形成されたボディを有する渦電流プローブ検出器が提供される。

前記ボディは中央コアと該中央コアから離れた追加の壁部を含むような形とされ る。前記中央コアはその上に巻かれたコア駆動コイルを有する。前記追加の壁部 はその上に巻かれたもう１つの駆動コイルを有する。複数の独立した感知コイル が前記追加の壁部に関連して対称なアレイの形態で配置される。

さらに本発明によれば、高い透磁率を有する物質から形成されたボディを有する 渦電流プローブが提供され、前記ボディは中央コアと、該中央コアから発して径 方向に伸びる壁部と、前記径方向の壁部から伸びる円周状に伸びる前記コアと同 心の壁部を含むような形とされる。前記中央コアはその上に巻かれた駆動コイル を有する。円周状の壁部は、径方向の壁部から離れた端部（ｒｉｍ）を有する。

前記端部は、複数の隙間を有し、該隙間は端部を複数の対称な独立した分割部分 に分けており、これらは円周状に伸びる壁部上に対称に配置されている。これら の分割部分は軸が中央コアの軸に実質的に平行であるように伸びる形状にある。

分割部分の数と同数の複数の独立した感知コイルは、分割部分のそれぞれの１つ の周りに感知コイルのそれぞれの１つが巻かれ、各分割部分がその周りに巻がれ た独立した感知コイルを有するように、分割部分上に位置する。さらに外側の駆 動コイルは、円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻がれる。好ましい態様におい ては、複数の隙間と複数の分割部分とで、実質的に直線的な側面の挟間を開けた 開口部（ｃｒｅｎｅｌａｔｅｄ　ｏｐｅｎｉｎｇ、隙間を形成する開口部）によ り分離される実質的にプリズム状の分割部分からなる城壁型の（ｃａｓｔｅｌ　 ｆａｔｅｄ）構造物を形成する。

さらに、本発明によれば、高透磁率物質から形成されたボディを有する渦電流プ ローブが提供され、前記ボディは中央コアと、該コアから発して径方向に伸びる 壁部と、前記径方向の壁部から伸びる円周状に伸びる前記コアと同心の壁部を含 むような形とされる。前記中央コアはその上に巻かれたコア駆動コイルを有する 。円周状に伸びる壁部は、径方向の壁部がら離れた端部を有する。前記端部は、 複数の隙間を有し、該隙間は端部を複数の対称な分割部分に分けており、これら は円周状に伸びる壁部上に対称に位置している。これらの各分割部分は、中央コ アの軸に実質的に垂直である平面上で空間に位置するその部分を含むような形状 を有する。分割部分の数と同数の複数の感知コイルは、それぞれの感知コイルが 、中央コアの軸に実質的に垂直な空間中の平面に位置するそれぞれの分割部分の 部分の周りに巻かれるように分割部分上に位置する。このように位置することに より、各独立した分割部分はその周りに巻かれた独立した感知コイルを有する。

好ましい態様においては、前記構造物はさらに、円周状に伸びる壁部の外側の周 りに巻かれた外側駆動コイルを有する。

さらに本発明によれば、高透磁率物質から形成された第１のボディを有し、前記 第１のボディは中央コアと、該コアから発して径方向に伸びる壁部と、前記径方 向の壁部から伸び円周状に伸びる前記コアと同心の壁部を含むような形とされる 渦電流プローブが提供される。前記中央コアはその上に巻かれたコア駆動コイル を有する。円周状に伸びる壁部は、径方向の壁部がら離れたへり部（ｔｉｐ）を 有する。第１のボディとは構造的に独立したもう１つのボディは複数の個々の部 分に対称に分割可能なものである。このもう１つのボディは第１のボディの円周 状に伸びる壁部上に該壁部のへり部に関連して装着されている。前記もう１つの ボディの部分の数と同数の複数の独立したトランスデユーサ手段が、トランスデ ユーサ手段のそれぞれの１つが前記もう１つのボディの部分のそれぞれの１つに っいて位置し、各独立した部分がそれと作動的に関連する独立したトランスデユ ーサ手段を有するように、前記もう１つのボディ上に位置する。トランスデユー サ手段は渦電流を感知するためのものであり、円周状に伸びる壁部の端部につい て対称な少なくとも１つのアレイの形で位置する。

１つの本発明の好ましい態様においては、前記トランスデユーサ手段はそれぞれ 感知コイルを含んでおり、前記もう１つの部分の少なくとも部分は高透磁率物質 から形成されている。好ましくは、前記もう１つのボディのそのような部分は、 前記もう１つのボディに装着されたフェライトコアとして形成され、それぞれの 感知コイルは各フェライトコアのそれぞれの周りに巻かれている。本発明の第１ の態様においては、感知コイルは、前記もう１つのボディが第１のボディ上に装 着されているときに各感知コイルの軸が第１のボディの中央コアの軸と実質的に 平行に位置するようにもう１つのボディ上に配向される。本発明のもう１つの態 様においては、感知コイルは、前記もう１つのボディが第１のボディ上に装着さ れているときに各感知コイルの軸が第１のボディの中央コアの軸と実質的に垂直 な平面上の空間中に位置するようにもう１つのボディ上に配向される。もう１つ の好ましい態様においては、外側駆動コイルは、円周状に伸びる壁部の外側の周 りに巻かれる。さらにもう１つの好ましい態様においては、複数の感知コイルは 第１及び第２の環状アレイに分けることができ、第１の環状アレイは中央コアか ら第１の半径距離に広がって位置し、第２の環状アレイは中央コアから第２の半 径距離に広がって位置する。第１と第２の半径距離は異なるものである。

本発明のさらに別の態様においては、第１のボディの中央コアは中空であっても よく、その中空中央コア内に位置する調心コイルを含んでいてもよい。さらに、 第１のボディからは独立した、その上に中央突起を有する内部ボディを前記中空 中央コア中に位置させ、内部ボディの中央突起の周りに調心コイルを巻くことが できる。

本発明のさらに別の好ましい態様においては、上記したトランスデユーサ手段の それぞれはホール効果センサエレメントを含むことができ、このようなポール効 果センサエレメントは前記もう１つのボディ上のそれぞれの部分に位置し、複数 のホール効果センサエレメントの全部は円周状に伸びる壁部の端部に関して対称 な少なくとも１つのアレイの形に配向されるっさらにより好ましい態様において は、前記もう１つのボディはその上に一体的に形成された前記ホール効果センサ エレメントを有する一体のボディである。

またさらに好ましい本発明の態様においては、欠陥について分析される積層構造 物に対してプローブあるいはその部分を運動させる手段を含むことができる。

従って本発明はさらに、高透磁率物質から形成された第１のボディを有し、前記 第１のボディは中央コアと、該コアから発して径方向に伸びる壁部と、前記径方 向の壁部から伸びる円周状に伸びる前記コアと同心の壁部を含むような形とされ る渦電流プローブを包含する。前記中央コアはその上に巻かれたコア駆動コイル を有する。第１のボディとは構造的に独立したもう１つのボディは複数の個々の 部分に対称に分けられるものであり、このもう１つのボディは第１のボディの円 周状の壁部に動くことができるように関連している。前記もう１つのボディは複 数の独立したトランスデユーサ手段を有し、前記もう１つのボディの部分のそれ ぞれがその中に位置するトランスデユーサ手段の１つを含み、トランスデユーサ 手段の全部が円周状に伸びる壁部の端部について対称な少なくとも１つのアレイ の形に配向されている。前記もう１つのボディに対して閉鎖された所定の軌道内 で第１のボディを動かす手段がさらに備えられる９本発明の１つの態様において は、第１のボディの中央コアの軸からは半径方向に離れているが平行である軸の 周りを第１のボディが回転する。別の態様においては、前記ボディの中央コアの 軸からは半径方向に離れているが平行である軸の周りを前記ボディが振動し、第 １のボディはこの軸の周りを回転しない、本発明によればさらに、高透磁率物質 から形成された線形ボディを含む渦電流プローブが提供される。線形ボディは、 第１の種実な細長い部分、第１の複数の個々の分割部分、及び第２の個々の複数 の分割部分を有するものと見ることができる。第１の種実な細長い部分はその種 実な細長い部分の細長い方向に沿って伸びる対向する側部を有している。第１の 複数の個々の分割部分は種実な細長い部分の側部の第１のものに沿って第１の線 形アレイの形で配置されている。第２の複数の個々の分割部分は種実な細長い部 分の側部の第２のものに沿って第２の線形アレイの形で配置されている。そのよ うに配置されることにより、第１のアレイの個々の分割部分はそれぞれ互いに離 れており、種実な細長い部分に実質的に垂直であり、互いに実質的に平行である 。さらに第２のアレイの個々の分割部分もそれぞれ互いに離れており、種実な細 長い部分に対して実質的に垂直に配向しており、実質的に互いに平行である。前 記種実部分の側部の間の種実部分の周りに駆動コイルが巻かれている。第２の分 割部分の数と同数の複数の個々の感知コイルは、第２の分割部分上に位置し、感 知コイルのそれぞれの１つは第２の複数の分割部分のそれぞれの１つの上に巻か れ、第２の複数の分割部分のそれぞれはその周りに巻かれた独立した感知コイル を有するようになっている。この検出器の１つの態様においては、外側駆動コイ ルをプローブのボディの辺縁部分の上に巻（ことができる。この線形のプローブ のもう１つの態様においては、ボディは第２の種実な細長い部分と、第３の複数 の個々の分割部分を有することができる。

第２のボディ部分は第１のボディ部分と結合し、第２の複数の分割部分が第１と 第２のボディの部分の間に位置するようにされている。第２の駆動コイルは第２ の部分の側部の間の第２の細長い部分の周りに巻かれており、第３の複数の分割 部分は第２の種実な細長い部分の反対の側部に沿って第３の線形アレイの形で配 置される。

さらに本発明により、積層構造物を検査する方法が提供され、該方法は高い透磁 率の物質から形成されたボディを有し、該ボディは中央コアとその上に巻かれた コア駆動コイルを含む形とされたものであるプローブを選択することを含む。

該ボディはさらに中央コアから離れた追加の壁部を有する。追加の壁部は、それ に関連して位置する複数の感知コイルとその上に巻かれたもう１つの駆動コイル を有する。プローブは積層構造物に対して検査する領域上のほぼ中心に位置する ようにされる。コア駆動コイルは第１の交流周波数の第１の入力信号により駆動 され、構造物中に渦電流を発生する。感知コイルは、構造物中に発生された渦電 流に関連する最初の出力信号を検出するように作動される。検出された最初の出 力信号は、構造物の上層中にある欠陥を示す偏差について分析される。コア駆動 コイルは第２の交流周波数の第２の入力信号により駆動され、構造物中に渦電流 を発生する。第２の交流周波数は、第１の周波数よりも低い周波数であるように 選択される。感知コイルは、構造物中に発生された渦電流に関連する別の出力信 号を検出するようにさらに作動される。これらの別の出力信号は記憶される。前 記もう１つの駆動コイルは前記第２の入力信号により駆動され、構造物中で別の 渦電流を発生する。再度、構造物中に発生された渦電流に関連する追加の出力信 号を検出するように感知コイルが作動され、これらの追加の出力信号も記憶され る。追加の出力信号は記憶された別の出力信号に換算され、換算された出力信号 は構造物の下層の欠陥を示す偏差について前記側の出力信号と比較される。

直前の段落の方法は、さらにコア駆動コイルを第１の入力信号で駆動し、各感知 コイルを作動させて構造物中に発生した渦電流に関する出力信号を検出すること によってプローブを中心に位置させることを含むことができる。これらの検出さ れた出力信号は、プローブが検査される領域の中心からずれていることを示す偏 差について分析される。前記方法はさらに、各感知コイルで検出された最初の出 力信号を記憶し、記憶された最初の出力信号を記憶された別の出力信号に換算す ることを含むことができる。この換算された最初の出力信号は、プローブが検査 される領域の中心からずれていること、あるいはプローブが検査される領域に対 して平行に向いていないこと、即ち傾斜しあるいは傾いていることを示す偏差に ついて別の出力信号と比較される。前記方法は、欠陥がないことが判っている積 層構造物に対してプローブを置き中心に位置させ、コア駆動コイルを第２の入力 信号で駆動することによりプローブをカリプレート（較正）することを含むこと ができる。次いで各感知コイルが作動され、構造物中に発生した渦電流に関する カリブレーション信号を検出する。これらのカリプレートされた信号は記憶され 、追加の出力信号と比較され、換算係数が決定される。

さらに本発明の目的によれば、積層構造物を検査する方法が提供され、該方法は 、高透磁率物質から形成されたボディを有し、該ボディは中実軸を有する中央コ アとその上に巻かれたコア駆動コイルを含む形とされたものであるプローブを選 択することを含む。該ボディは中央コアから離れた追加の壁部を有する。追加の 壁部は、該追加の壁部に関連して位置する複数の独立した感知コイルを有する。

該方法は、検査される領域のほぼ近くで積層構造物に対してプローブを置き、コ アの中心軸に平行でそれから半径方向に離れた中心からはずれた軸の周辺に中心 が位置する閉鎖サーキット中でプローブを運動させることを含む。次いでコア駆 動コイルが交流周波数の信号で駆動され、構造物中に渦電流を発生させる。感知 コイルが作動されて構造物中に発生した渦電流に関連する信号を検出する。次い で検出された信号は、構造物中の欠陥を示す偏差について分析される。軌道中の プローブの運動は、プローブが中心からはずれた軸の周りを回転することなく中 心からはずれた軸の周りを動く振動運動であるか、あるいはプローブが中心から はずれた軸の周りを回転する回転運動であることができる。好ましい態様におい ては、前記追加の壁部は、中央コアから半径方向に離れた円周状に伸びる壁部で あり、感知コイルはこの円周状に伸びる壁部の周りに対称なアレイの形で位置す る。

さらに本発明の目的によれば、積層構造を検査するもう１つの方法が提供され、 該方法は、高透磁率物質で形成された第１のボディを有し、該第１のボディはコ ア軸を有する中央コアとその上に巻かれたコア駆動コイルを含む形状とされるプ ローブを選択することを含む。プローブはさらにもう１つのボディを有し、該も う１つのボディはもう１つのボディの中心軸を有し、該もう１つのボディの中心 軸の周りに位置する複数の独立した感知コイルを有し、前記もう１つのボディは 前記第１のボディのそばに位置し、前記もう１つのボディの中実軸はコア軸に平 行であるが、それから半径方向に離れて位置するものである。プローブはさらに 、第１のボディを第１のボディについての所定の閉鎖軌道内で運動させるための 手段を有する。前記方法は、プローブの第１のボディを積層構造物に対して検査 される領域のほぼ近（に位置させ、前記もう１つのボディ軸の周辺に中心を位置 させた閉鎖軌道中をプローブの第１のボディを運動させることを含む。次いでコ ア駆動コイルは交流周波数の信号で駆動されて構造物中で渦電流を発生し、感知 コイルは渦電流に関連する信号を検出するように作動される。検出された信号は 、その後、構造物の層中の欠陥を示す偏差について分析される。閉鎖軌道中での 第１のボディの運動は、第１のボディをもう１つのボディの軸について回転させ ることによるものか、あるいは第１のボディがもう１つのボディの軸の周りで振 動し、もう１つのボディの軸の周りの第１のボディの回転に対して固定した第１ のボディを保持する運動であってもよい。

さらに、本発明により、高透磁性物質から形成されるボディを含む構造的欠陥検 出システムが提供される。該検出システムは、さらに複数の独立した駆動コイル を含み、各コイルはボディ上に独立して位置し、それぞれは駆動コイル中を伝導 するＡＣ信号に応答して金属構造物中に渦電流を誘導することができるものであ る。複数の独立したトランスデユーサ手段がボディに対して作動的な関係におい て対称なアレイの形態で位置する。各トランスデユーサ手段は構造物中の渦電流 を感知し、感知した渦電流に応答して出力信号を発生するためのものである。

トランスデユーサ手段は、独立した駆動コイルから形成されている。検出システ ムはさらに、選択された周波数の選択されたＡＣ信号を少なくとも１つ発生する ための信号発生手段と、選択された信号により駆動コイルの１つを独立して駆動 するための駆動選択手段を有する。検出システムはさらに、複数のトランスデユ ーサ手段のそれぞれの出力を独立に加工し、トランスデユーサ手段の出力信号の 間の相違を示す出力を生成するための、複数のトランスデユーサ手段と作動的に 関連した信号処理手段を有する。好ましい態様においては、トランスデユーサ手 段はボディに装着された感知コイルを含む。別の好ましい態様においては、信号 発生手段が駆動信号及び第１及び第２の参照信号を発生し、少なくとも第２の参 照信号は駆動信号及び第１の参照信号と位相が異なるものである。駆動選択手段 は駆動信号で駆動コイルを駆動し、信号処理手段は第１及び第２の両方の参照信 号に関連してトランスデユーサのそれぞれの出力信号を処理し、それに応答して 位相及び大きさの両方の成分を有する出力を発生する。

さらに本発明により、構造物中の欠陥を検出する方法が提供され、該方法は、高 透磁率物質から形成されたボディを有し、その上に位置する少なくとも１つの駆 動コイルであって該駆動コイル中に伝導するＡＣ信号に応答して金属構造物中に 渦電流を導入することができる駆動コイルを有するプローブを選択することを含 む。さらにそれは前記ボディに対して作動的な関係にある対称なアレイの形で位 置する複数の独立したトランスデユーサ手段を有し、各トランスデユーサ手段は 金属構造物中の渦電流を感知することができ、それに応答して出力信号を発生で きるものである。トランスデユーサ手段は駆動コイルから独立したものである。

プローブは構造物と関連した位置に置かれる。ＡＣ駆動信号が、第１及び第２の ＡＣ参照信号と同様に発生される。少なくとも第２の参照信号は駆動信号及び第 １の参照信号とは位相において異なっている。駆動コイルは駆動信号で駆動され 、構造物中に渦電流を誘導する。トランスデユーサ手段には構造物中の渦電流に 応答して生成されたトランスデユーサ出力信号のために信号が送られる。各トラ ンスデユーサ手段の出力信号は第１及び第２の参照信号の両方に関連して処理さ れ、それに応答して位相及び大きさの両方の成分を有する多重成分出力信号が発 生される。各トランスデユーサ手段の多重成分出力信号の位相及び大きさの成分 が比較され、構造物中の欠陥を検出する。

図面の簡単な説明 図１は、従来技術のプローブを絵で表した図である。

図２は、本発明のプローブを絵で表した図である。

図３ａは、構造物中に位置する留め具の断面を取り囲む渦電流の描写的な図であ り、図３ｂは、同様な描写的な図であり、さらに構造物中に位置するひび割れを 含むものである。

図４は、その中に留め具を有する積層構造物の側両立面図である。

図５は、図４の構造物の最下層の上部平面図である。

図６は、本発明のプローブとその中に留め具を有する積層構造物の断面の側両立 面図である。

図７．８．９及び１０は、本発明のプローブを使用して発生される信号の絵で表 した出力ディスプレイを示すグラフである。

図１１は、本発明の別のプローブの絵で表した図である。

図１２は、図１１のプローブの断面における側両立面図である。

図１３．１４及び１５は、本発明のプローブの部分を絵で表した図である。

図１６は、本発明のプローブの部分を絵で表した図である。

図１７は、本発明の別のプローブの等角投影図である。

図１８は、本発明のもう１つのプローブの等角投影図である。

図１９は、本発明の検出システムの概略図である。

図２０は、図１９のシステムの部分をより詳細に説明する簡略化した概略ブロッ ク図である。

図２１は、図１９のシステムの別の部分をより詳細に説明する簡略化した概略ブ ロック図である。

図２２．２３．２４及び２５は、本発明のプローブを使用して発生される信号の 別の絵で表した出力ディスプレイである。

図２６は、本発明の検出方法のステップを示すブロック図である。

図２７ａは、本発明のもう１つのプローブの立面図であり、図２７ｂは、図２７ ａのプローブのある部品とこれらの部品が互いに動いてそれらが横切る通路を概 略的に示す平面図である。

図２８ａは、本発明のさらにもう１つのプローブの立面図であり、図２８ｂは、 図２８ａのプローブのある部品とこれらの部品が互いに動いてそれらが横切る通 路を概略的に示す平面図である。

図２９ａは、本発明のさらにもう１つのプローブの立面図であり、図２９ｂは、 図２９ａのプローブのある部品とこれらの部品が互いに動いてそれらが横切る通 路を概略的に示す平面図である。

発明を実施する態様 航空機は通常、多数の層の表皮部を留め具を用いて下部構造に固定することによ り製造されている。この設計は、隠れた下部構造中に位置する無数の留め具の穴 をもたらす。疲労ひび割れは往々にしてそのような留め具の穴から始まる。この ような疲労ひび割れを発見するために、各穴の周りの直近の領域を検査する必要 がある。疲労ひび割れの位置を特定することは、航空機の航行安全のために最重 要である。

超音波法は、積層構造物の最上層の疲労ひび割れを検出するのには有用であるが 、下部層については使用できない。放射線写真検出及び慣用の渦電流検出は、ひ び割れが修理するのにコストがががったり困難であるようなサイズにまで大きく なったときに初めてひび割れを発見できるに過ぎない。実際に、放射線写真法で は、例えばひび割れが翼桁全体に拡がり、がなりの幅になるまで疲労ひび割れを 発見できないことが示されている。留め具の穴に入るプローブを使用してひび割 れを検出するために留め具を外すことは困難で費用のかがる作業であり、またそ れ自体構造物を損傷し得るものである。

設計基準としては、６．３５ｍｍ　（０，２５インチ）の最上層、例えば０．２ ５−１’　ンチ（６，３５）のアルミニウム表皮材で、鋼、チタンあるいはアル ミニウムの留め具を有する表皮材を使用する航空機構造物の下部層中の２．５ｎ ｏ＋＋　（０，１インチ）のひび割れを検出するということが望ましい。さらに 、そのような検査は込み入らないものであって、高度に熟練した作業員を必要と せず、かなり早い検査速度で実施できるものであるべきである。

本発明によればそのような設計上の特徴が達成され、留め真穴あたり３０秒以下 という検査速度が示された。ひび割れは、留め真穴をくり抜き、大きめの留め具 を設置することにより除去できるような小さいサイズにあるうちに発見できる。

さらに、ひび割れの検出は、少なくとも、アルミニウム上にアルミニウム、アル ミニウム上にチタン、チタン上にチタン、チタン上に複合材、及びアルミニウム 上に複合材を有する航空機フレーム構造物の中の強磁性または非強磁性の留め具 を使用して行うことができる。このような検出は、最上層が金属である場合はそ の最上層、及び航空機フレーム、翼アセンブリ、尾翼アセンブリ等の金属構造部 品の下部の層中に誘導された渦電流を利用して行われる。さらにそのような検査 は、近傍に縁、表面あるいは留め具のような特徴が存在し、それら自体が渦電流 を妨害し、従って信号を遮断するような構造部品について達成された。

本発明の１つの態様においては、本発明はＬａｋｉｎにより米国特許第４，４９ ５．４６６号に記載されたようなプローブシステムの改良を含む。米国特許第４ ，４９５，４６６号の記載の全体はそのまま参考文献として本明細書の一部とす る。Ｌａｋｉｎと同様に、本発明においては、割れ目はその渦電流の摂動により 検出される。誘導された渦電流の摂動は関連する磁束中の変化を起こす。そして その磁束中の変化がプローブによって検出される。

米国特許第４，４９５，４６６号とは異なり、本発明のプローブは近傍にある縁 、表面あるいは留め具の特徴のようなそれら自体が渦電流を妨害するような、即 ち妨害信号を生成するような構造的特徴の検出を可能とする多数の駆動コイルを 使用するものである。米国特許第４，４９５，４６６号は、そのような多数の駆 動コイルを使用するものではなく、従って例えば近傍の縁、表面あるいは留め具 の特徴のような妨害的な構造的特徴を検出する能力を有しない。

図１に示したのは、米国特許第４，４９５，４６６号のプローブである。該プロ ーブは番号３０で示される。プローブ３ｏは、中央ポストまたはコア３４及びＬ ａｋｉｎがカップコアセグメント３８と指称するものを規定する複数の鍵穴形の 開口部３６を有するコアボディ３２を含む。中央コイル４ｏは中央コア３４の周 りに巻かれている。集合的に番号４２で示される複数の感知コイルは、それぞれ のカップコアセグメント３８がその基部にまがれた感知コイル４２を有するよう に開口部３６の間に巻かれている。

図２は本発明のプローブの例である。図２において、プローブ４４は、中央コア ４８を含むボディ４６がら形成されており、中央コア４８はその上に巻がれた駆 動コイル５０を有する。真っ直ぐな側面の隙間を形成する開口部５２により複数 の分割部分５４が規定されており、これらのそれぞれはその上に巻かれた独立し た感知コイル５６を有する。さらに、外側の駆動コイル５８がボディ４６の周囲 の周りに、感知コイル５６の半径方向外側に巻かれている。

隙間を形成する開口部５２は、ボディ４６の円周状に伸びる壁部６２の端部６ｏ に城壁のような構造を形成する。これにより真っ直ぐな壁を有するプリズム状の 形状で断面が先端を切り取ったパイのような形状の分割部分５４が残基れる。

ボディ４６は高透磁率物質、例えばフェライト物質から形成されている。中央コ ア駆動コイル５０及び外側駆動コイル５８は互いに完全に独立したものである。

さらに、感知コイル５６はそれぞれ互いに独立しており、同様に駆動コイル５ｏ 及び５８からも独立している。

図３ａ及び図３ｂにおいては、米国特許第４，４５９，４６６号のプローブ３ｏ の作動と、米国特許第４，４５９．４６６号と共通な本発明のプローブ４６の特 徴とが示されている。

この図においては、中央コ乙例えば米国特許第４，４５９．４６６号のプローブ ３ｏのコア３４、あるいは本発明のプローブ４４のコア４８は留め具６４の上に 位置するようにされ、ＡＣ電流がプローブの中央コアを取り巻くコイルを通され たとき、図３ａにおいて線６６によって示される渦電流が、留め具６４が位置す る金属構造物中に発生される。プローブコアを取り巻くコイル中を流れる電流に より発生された磁束により渦電流６６が金属構造中に誘導される。図３ｂに示し たように、例えばひび割れ６８のような欠陥が留め具６４に隣接して構造物中に 存在すると、図３ｂの線７ｏで示したように渦電流がひび割れ６８の存在によっ て摂動し、そしてこれがこれらの渦電流に関連する磁束を摂動させる。

米国特許第４，４９５，４６６号のプローブ３０及び本発明のプローブ４４の両 方において、プローブの感知コイルは磁束に対して感受性を有する。磁束の変化 に応答して、感知コイル中に電流が誘導されるものである。ひび割れ６８によっ て生じた磁束の摂動は感知コイルによって感知され、これらの感知コイルは留め 具６４の周りの電流の空間的分布を測定する。割れ目は電流分布中の摂動として 検出される。

構造物が留め具の幾何学的形状に対して実質的に無限大に大きく、構造物のその 他の部分が留め具の周りの渦電流の分布に影響を及ぼさないような構造物中に留 め具が単に位置するのならば、米国特許第４，４５９，４６６号のプローブ３ｏ のような検出器はひび割れ６８のような欠陥を検出するのに非常に有効であろう 。しかしながら、実際には、特に複合材構造物から形成される航空機については 、留め具が同様に通る下部の層あるいは第２の層は、図３ａに示したような渦電 流の理想的な円形分布を妨害するような幾何学的形状あるいは特別な特徴を有し ているのが一般的である。

図４に示したように、複合材の外皮７２がアルミニウム翼桁７４の上に積層され ており、所定位置に留め具７６により保持されている。図５においては、−翼桁 ７４のみを示したものである。示されるように、翼桁７４は貝殻のような側部７ ８と真っ直ぐなウェブ側部８０を有する。集合的に番号８２により示されている 留め真穴は、真っ直ぐなウェブ側部８０よりも貝殻状の側部７８に近い方に位置 する。これ自体で、留め真穴８２の周りの幾何学的形状は、留め真穴８２の周り の渦電流を摂動させるのに充分な程度に貝殻状の側部と真っ直ぐなウェブ側部と の間で異なっている。米国特許第４，４５９，４６６号の図１のプローブ３ｏの ようなプローブは、留め真穴８２の周りのひび割れとアルミニウム翼桁７４の複 雑な幾何学的形状とを見分けることができない。

本発明の代表的なプローブ８４を図６に示す。プローブ８４は、図２のプローブ 躬と共通する多くのものを有すると共に、それに加えて別の特徴も有する。プロ ーブ８４は留め具８６の上に位置している。ナツト８８と共に、留め具８６は積 層構造物の第１の層９０と第２の層９２を一体に保持している。第２の層９２は 、第１の層９０とは異なる幾何学的形状を有していることが判る。従って、図６ で見て留め具の右側の渦電流は図６で見て留め具の左側の渦電流とは異なってい る。

プローブ８４は中央コア９４を有しており、その周りには中央コアコイル９６が 巻かれている。径方向に伸びる壁部９８は中央コア９４から径方向に伸び、円周 状に伸びる壁部１００と結合する。壁部１００は、第１の層９０の上部に対して 置かれる端部１０２を有する。端部１０２は図２のプローブ４４について説明し たように隙間が設けられており、その円周の周りに個々の分割部分を形成してい る。感知コイル１０４及び１０６は壁部１００の端部１０２上のこれらの分割部 分の２つの周りに位置している。

もちろん、図６では見えないが、図２に示したようなそれぞれそれ自身の検知コ イルを有するその他の分割部分がある。感知コイル１０４及び１０６の半径方向 の外側には外側駆動コイル１０８がある。プローブ８４の中央コア９４は中空で あり、その中に位置する中央ボディ１１０を有する。中央ボディ１１０はその上 に突起１１２を有し、その上には中央ボディコイル１１４が巻かれている。

電流（入力信号）が中央コアコイル９６に流れると、磁束線１１６が第１及び第 ２の層９０及び９２を貫通し、そしてこれらの層が金属製である場合にはその中 に渦電流を誘導する。図４の構造については、複合材層９２が金属製ではないた め、その中にはごく僅かの渦電流しか発生しない。しかし、アルミニウム翼桁７ ４においては、それが金属製であるため、有意な愚の渦電流が発生する。説明の 目的のため、図６の第１及び第２の層９０及び９２が金属製であると仮定すると 、磁束線１１６はこれらの層の両方に渦電流を発生する。そしてこれらの渦電流 は感知コイル１０４及び１０６（及び円周状に伸びる壁部１００の円周上に並ぶ その他の感知コイル）により感知される。

図６より、この領域の層９２の縁１１８の存在のため第２の層９２中の磁束は留 め具８６の右手側と留め具８６の左手側とでかなり異なることは明らかである。

従って、感知コイル１０４は、単にその空間的位置により、感知コイル１０６と は異なる第２の層９２内における渦電流環境を検知することになる。しかし、こ の相違は層９２のひび割れによるものではなく、単に層９２の幾何学的形状を示 すものである。

本発明のプローブを使用して、外側駆動コイル１０８を活性化することにより発 生される磁束で第１及び第２の層９０及び９２を独立して検出にかけて、第２の 層９２中の渦電流の摂動をひび割れ及びその他の欠陥により生じたものから区別 できる。

外側駆動コイル１０８を駆動することに応答して円周状に伸びる壁部１００から 放射される磁束線は、これらの外側駆動コイルに隣接する構造材料の層の幾何学 的形状、即ち縁１０８に感応するが、留め具８６は外側駆動コイル１０８から内 側に離れているので留め具８６には感応しない。

外側駆動コイル１０８により誘導される渦電流に応答して感知コイル１０４及び １０６により測定を行うと、これらの測定は、留め具８６から外側向きのこの構 造物のこれらの領域で走査された構造物の幾何学的形状を示すものとなる。そし てこれらの測定を、中央コアフィル９６を駆動した場合に行った測定と比較し、 この２つの測定の結果を一方から他方に換算すると、構造の幾何学的形状により 発生された出力信号の部分を除去して、ひび割れやその他の欠陥を示す信号を、 試験される構造物の幾何学的形状のみによって生じた信号から区別することがで きる。外側駆動コイル１０８あるいはその他の追加のコイルを導入することによ りこれが可能になるものである。

図７．８．９及び１０は、プローブ、例えば１６の個々の感知コイルを有する図 ２のプローブ４４についての応答曲線を示すものである。縦軸はプローブの応答 の大きさを示すものであり、水平軸は個々の１６の感知コイルのそれぞれのにつ いて応答を示すように分割されている。図２のプローブ４４が、構造物、例えば 複雑な幾何学的形状の部品、即ち貝殻状とウェブ化された側部を有する層７４を 下部の部品として含む図４及び５の構造物に対して置かれる。特定する目的のた め、プローブの感知コイルに１から１６までの番号を付す。プローブは、感知コ イル５番が貝殻状の側部の直近に位置し、感知コイル１３番がウェブ化された側 部の直近に位置するように置かれる。感知コイルの個々の応答を結合して大まか な曲線を作成する。

図７に示した曲線は、プローブ４４の中央またはコアフィル５０を適当な選択さ れた周波数のＡＣ信号で駆動したときに得られるものである。図８に示した応答 は、この場合には外側駆動コイル５８をこの同じ信号で駆動したことを除いて同 じ位置にある前記プローブを示したものである。図７及び図８を比較すると明ら かなように、プローブ応答を結合することにより得られる曲線の形状は換算定数 を除いて非常によく似ている。図８のスケールは図７のスケールよりもかなり大 きい。

この曲線の形状がいくらかは複雑であることは明らかであり、ひび割れが留め真 穴８２の１つの周りに存在するか否かを決定することは直ちには明らかではない 。

これらは複雑には見えるが、図７及び図８の応答は、複雑な幾何学形状の積層構 造物中の留め真穴の周りにひび割れあるいはその他の欠陥がない場合に得られた 応答の例示である。

図９及び図１０においては、図７及び図８に示したものと同様の応答を測定した ものであるが、この場合は試験した留め真穴の近傍にひび割れがあったものであ る。図９は、中央コイルが作動されたときに得られた応答曲線であり、図１０は 外側コイルが作動されたときに生成された応答曲線である。この場合、曲線の形 状は、コイル５番あたりに通常中心が置かれる貝殻状の縁の周辺は、コイル１３ 番あたりに中心が置かれるウェブ側部の周辺と比較して異なっているように見え る。曲線はウェブ化側部近くにおいては大体似ており、貝殻状側部近くにおいて は異なっている。

図９の曲線から、それ自体では、幾何学的形状により生成された応答か、あるい は欠陥により生成された応答を見ているのかどうかは判らないであろう。しかし 、図９の曲線を図１０の曲線と比較し、図１０の曲線を試験されている構造物の 幾何学的形状を示すのみの応答を除去するのに使用すると、留め真穴の近傍のひ び割れの存在を決定することができる。図１０の曲線を図９のものに換算し差し 引くと、センサ４または５に隣接してひび割れが位置することが明らかになるこ とが判る。

本発明により、プローブボディの外側の近傍に第２の駆動コイルを置くことによ り、第２の駆動コイルを、試験されている構造物の境界に感応するが、試験され る留め真穴の近傍の小さい割れ目については感応しない渦電流分布を発生するの に使用することができる。この外側コイルを駆動したときに得た測定を使用して 、中央コイルを駆動したときに得た測定から境界の変化の影響を除去することが できる。残ったものが、留め真穴の周囲の割れ目を示す信号である。

図６に戻ると、プローブボディの中央コア９４を中空に形成することにより、鋼 製留め具の周囲の領域を検査するのにプローブを使用することができる。中空の 中央コアを使用することにより、鋼製の留め具の頭部に発生する渦電流は限定さ れる。これにより、留め真穴周囲の割れ目に対するより高い感応を得ることがで きる。もう１つのコアボディ、中央ボディ１１０を中空中央コア中に置くことに よりさらに利点が得られる。中央コアボディコイル１１４を鋼製留め具の直上で 作動させることにより、そのような鋼製留め具の上で、便利にプローブ８４の中 心を決定することができる。中央ボディコイル１１４を駆動することによって、 渦電流が留め具頭部に発生し、これは感知コイルアレイによって感知される。個 々の感知コイルにより感知される信号がほぼ等しくなるまでプローブ８４を動か すことにより、留め真上でプローブ８４の中心の位置を便利に決めることができ る。

図１１から図１６は、本発明のもう１つの態様の説明である。この態様において は、図１１及び１２に示したプローブ１２０は、実質的にプローブ８４について 説明したのと同様にミ中央コア１２４、径方向に伸びる壁部１２６及び円周状の 壁部１２８を有するボディ１２２から形成されている。中央コイル１３０は中央 コア１２４の上に巻かれており、外側コイル１３２は円周状の壁部１２８の上に 巻かれている。しかしながら、円周状の壁部１２８の端部は、前出のプローブの ように分割部分に分けられておらず、即ち隙間が設けられていない。その代わり に、種実のへり部１３４で終わっている。もう１つのボディ１３Ｂがへり部１３ ４の上に装着される。図１１及び図１２においては、前記もう１つのボディ１３ Ｂは単に一体的なボディとして示されており、それに関連する感知エレメント、 即ち感知コイルは示されていない。好ましくは、プローブ１２０の主ボディ１２ ２は高い透磁率の材料、例えばフェライト材料で形成されている。しかし、ボデ ィ１３６はそのようなフェライト材料で形成されていなくてもよく、より容易に 加工できる、例えば樹脂等の材料から形成されていてもよい。

図１１においては、説明の目的で、集合的に番号１３８で示される一連の仮想の 線が示され、ボディ１３６を複数の部分に分けている。これらの部分は、コア１ ２４から発して広がる仮想の線１３８に関して対称である。図１３から図１６に さらに示されているように、仮想の分割線１３８で規定される各部分にトランス デユーサが位置している。従って、中央コア１２４についてボディ１３６の周り に位置する円周状の対称が存在する。これは当然、図２のプローブ４４及びプロ ーブ４４の構造の部分である複数の分割部分５４及び感知コイル５６において説 明した対称と同一である。

図１３においては、ボディ１３６は集合的に番号１４０で示される複数の感知コ イルを有している。感知コイル１４０のそれぞれはフェライトコア１４２の周り に巻かれていてもよい。フェライトコア１４２は、単なるフェライトロッドの小 部分であり、適当なフェライトロッドを適当な位置に部分として形成することに より得られる。そのフェライトコア１４２に巻かれた感知コイル１４０は樹脂マ トリックス１４４に埋め込まれ、もう１つのボディの１つの態様を形成している 。この態様においては、感知コイル１４０の軸は、ボディ１３６がボディ１２２ に装着されたとき、中央コア１２４の軸に平行であり、それから半径方向に離れ ている。感知コイル１４０とそれに付随するフェライトコア１４２は対称なアレ イの形態で円周状に樹脂１４４中に配置され、ボディ１２２上に装着されたとき にボディ１３６内で対称なアレイを形成する。感知コイル１４０とその中央フェ ライトコア１４２のそれぞれは、線１３８で規定される部分の１つの適当に位置 する。

次に図１３とともに図１４を参照すると、中央フェライトコア１４８を有してい てもよい複数の感知コイル１４６は、樹脂マトリックス１５０中に位置している 。しかし、図１３の態様とは異なり、図１４の態様においては、感知コイル１４ ６及びそのフェライトコア１４８の軸はボディ１２２の中央コア１２４の軸に垂 直な平面上にある。図１３の対称と同様に、図１４の感知コイル１４６のそれぞ れは、図１１の線１３８により規定される部分の１つに位置する。

図１５には本発明のもう１つの態様が示されている７この態様においては、中央 コア１２４について見た場合、感知コイルは同一の弧状の距離だけの間隔を有す るが、中央コア１２４がら異なる半径方向の距離に位置している。図１５の態様 においては、感知コイル１５２のアレイが外側の環状の対称プレイを形成し、さ らに感知コイル１５４のもう１つのアレイが内側の環状の対称アレイを形成する 。図の説明を容易にするため、図１５の感知コイル１５２及び１５４にはフェラ イトコアは含まれていないが、そのようなフェライトコアは容易にその中に導入 することができる。感知コイルはフェライトコアと共にあるいはそれなしで作動 する。外側の環状の対称アレ伺５２についてはフェライトコアを使用することが 好ましい、感知コイル１５２及び１５４の位置を決める際には、感知コイル１５ ２を図１１の線１３８により規定される部分の１つに置き、そして次に感知コイ ル１５４を次の隣接する部分に置き同様にプローブ１２０の周囲全体にわたり交 互に行う。使用する際には、感知コイル１５２のアレイは感知コイル１５４のア レイがらは独立したものと見られ、これはそれらを含むプローブを構造物の留め 具入の周りを走査するのに使用したときにやや異なる磁束環境にさらされること になるからである。

図１６には、図１１のプローブ１２０のもう１つの態様が示されている。この態 様においては、もう１つのボディ１３６はその中に形成された複数のホール効果 センサ１５８を有する一体のボディ１５６として形成されている。ホール効果セ ンサは、適当なＩＣデバイス製造法を使用して一体のボディ１５６中に一体に形 成できる。

そのように形成されると、ホール効果センサはそのような一体のボディの表面上 だけに形成することができるので、一体のボディの厚さを非常に薄（することが できる。作動の際は、ホール効果センサ１５８は、他の態様について記載した感 知コイルに類似した形で作動する。

図１７及び１８においては、さらにもう１つの本発明のプローブが示されている 。図１７においては、第１の線形プローブ１６０が示されている。線形プローブ １６０は、全体的に番号１６２で示される第１の細長い部分を有している。この 部分は第１の側部１６４と第２の側部１６６を有している。細長い部分１６２の 細長い方向の周りは駆動コイル１６８に包まれている。該駆動コイルは、実質的 に第１及び第２の側部１６４及び１６６の間に位置している。番号１７０で集合 的に示される複数の個々の分割部分は第１の側部１６４に沿って伸びている。分 割部分１７０のそれぞれは互いに離間しており、種実な細長い部分１６２に実質 的に垂直な方向に向いている。さらに、分割部分１７０は実質的に互いに平行で ある。分割部分１７０は、分割部分の第１のアレイを形成している。同様に、複 数の分割部分１７２が側部１６６に沿って位置している。第１の分割部分と同様 に、分割部分１７２は互いに離間しており、種実な細長い部分１６２に実質的に 垂直な方向に向いており、それらは互いに平行である。

集合的に番号１７４で示される複数の感知コイルは分割部分１７２の周りに巻か れている。従って、各分割部分１７２はその周りに巻がれた感知コイル１７４を 有する。

感知コイル１７４は互いに独立しており、駆動コイル１６８からも独立している 、別の駆動コイル１７６がプローブ１６０の辺縁部分に巻かれている。プローブ １６０は上述の円形のプローブと同等な形で作動される。検査について選択され るプローブの幾何学的形状、即ち円形であるか線形であるかは検査される領域の 対称性に依る。円形あるいは線形プローブを選択するにあたっては、渦電流が発 生されて検査される部分に達したときに、渦電流が検査される領域の対称性に合 致し、予測される割れ目により摂動されるようにプローブの幾何学的形状を選択 する。

図１８においては、図１７のプローブのを拡張したもう１つのプローブが示され ている。この図においては、プローブ１７８は、実質的に図１７について記載し た第１の細長い部分の第２の側部１６６の上で第１の細長い部分１６２に結合す る第２の細長い部分１８０を有すること以外、プローブ１６０の特徴の全てを有 する。集合的に番号１８２で示される第３の分割部分のアレイが線形のプレイの 形状で第２の細長い部分１８０の外側の縁に沿って伸びている。感知コイル１７ ４はプローブの中央アレイ中に位置している。第２の駆動コイル１８４が第２の 細長い部分１８０の周りに位置している。

図１９は、本発明のプローブに関連するエレクトロニクス装置の概略図である。

図１９に示されているのは、ポータプルパーソナルコンピュータ１８６と、コン ピュータ１８６の適当な周辺スロットに挿入される３つのボードである。ボード はコンピュータの内部バス、コンピュータバス１８８上に接続されている、これ らのボードの最初のものは、ジェネレータ及びプログラマブルシグナルソースボ ード１９０である。第２のボードは、１６チヤンネル直角位相検出ボード１’１ ２であり、第３のボードはデータ獲得ボード１９４である。このシステムには、 プローブ１９６で示されるプローブも接続されている。プローブ１９６は上記の プローブのいずれのものであってもよい。

使用に際しては、プローブ１９６は試験される留め具の上の適当な位置に置かれ 、オペレータはコンピュータ１８６に適当なコマンドを入力し、ボード１９０上 に信号が発生され、プローブ１９６を駆動するのに使用されるようにする。プロ ーブの感知コイルの出力信号は検出のためのボード１９２に向けられ、そこから コンピュータ＋８６上で適当な読み取りを与えるためのバス１８８上に戻して導 入するためのデジタル形状に変換するためのボード１９４に向けられる。

ボード１９０は低周波ソース手段１９８、増幅器手段２ｏｏ、及び駆動手段２０ ２を含む。低周波ソース１９８は選択された周波数の適当なＡＣ信号を発生する のに使用される。これは増幅器２００で増幅され、駆動手段２０２を経由してプ ローブ１９６中の適当な駆動コイルに向けられる。

感知コイルのそれぞれは、ボード１９２上の集合的に番号２０４で示される独立 した直角位相検出手段に接続されている。直角位相検出手段２０４がらの出力は 、やはりボード１９２上にあるマルチプレクサ手段２０６に向けられる。第１及 び第２の検出出力は、以下に記載するように、ボード１９４上の番号２０８で集 合的に表される標準アナログ−デジタル変換器手段に供給される。デジタル信号 はその後、コンピュータ１８６により分析されディスプレイされるためにバス１ ８８にフィードバックされる。

図１９のボード１９０が図２０により詳細に示されている。インタフェイス手段 ２１０が図１９のコンピュータバス１８８に接続されている。これは内部ボード バス２１２をコンピュータバス１８８に接続している。ボード１９０はさらにプ ログラマブル周波ソース２１４を含む。プログラマブル周波ソース２１４からの 選択された周波数の適当な信号は独立して内部バス２１２上、第１、第２及び第 ３のプリセッタブルカウンタ２１６．２１８及び２２０にそれぞれ送られる。ク ロック信号はさらにクロックライン２２２上のカウンタに送られる。

それぞれのカウンタ２１６．２１８及び２２０は、任意の波形、例えばサイン波 形を記憶するそれぞれのメモリユニットに関連させられている。これらのメモリ ユニットは番号２２４．２２６及び２２８で示されている。これらは、ＥＦＲＯ Ｍ％ＲＯＭあるいはその他の前もって選択された適当な波形を記憶することがで きる適当なＩＣデバイスとして選択することができる。プリセットされた周波数 と波形の信号はメモリユニット２２４がらＤ−Ａ変換器２３０へ供給され、次に 既知の前もって選択された位相の第１の参照出力を発生するためのローパスフィ ルタ２３２に供給される。同様な方法により、メモリユニット２２６からの既知 の周波数及び位相の信号はＤ−Ａ変換器２３４及びローパスフィルタ２３６を通 して供給され、既知の周波数及び位相の第２の参照信号を発生する。一般に、第 ２の参照信号は、例えば９０℃だけ位相がずれていること以外は、第１の参照信 号と同じ周波数及び大きさを有する。例えば、ローパスフィルタ２３２がらの信 号がサイン波信号であり、ローパスフィルタ２３６からの信号がコサイン波信号 である（即ち、位相が９０℃ずれている）。

同様な方法により、メモリユニット２２８からの信号はＤ−Ａ変換器２３８及び ローパスフィルタ２４０を通して供給される。しかしこの信号は、パワーアンプ ２４２を通り、次に駆動選択リレー２４４を通る。部品の２１４から２４０は全 体で図１９の低周波ソース手段１９８を含んでいる。増幅器２４２は増幅手段２ ００を含み、駆動選択リレー２４４は駆動手段２０２を含んでいる。

さらに、図２０に見られるように、ボード１９０上にはマルチプレクサ及びシス テムコントロールモジュール２４６が配置され、以下に詳細に説明するように、 ボード１９２上でのゲイン及びマルチプレックス選択を制御する。さらにモジュ ール２４６はデジタル獲得ボード１９４のデジタル出力信号を制御する。さらに 、ボード１９２のためのＤＣ電源２４８がボード１９０上に配置されている。

ボード１９０の特徴を要約すると、これは３チヤンネルのサイン波出力（あるい はその他の任意の波形）を発生し３つの全てのチャンネルの位相をコントロール し、チャンネルの１つ、即ちパワーアンプ２４２の大きさのコントロールを行う ソフトウェアを有するものである。周波数もソフトウェアコントロール下にあり 、適当なステップにおいて２０Ｈｚ〜２０ｋｌ（ｚの範囲にあるものとすること ができる。アンプ２４２の出力は、駆動選択リレー２４４を介して、プローブの 種々の駆動コイルに向かわせることができ、例えば上山のプローブについて記載 した中央コイル、外側コイルあるいは調心コイルに向かわせることができる。選 択リレー２４４を介する駆動コイルへの出力及びバス１８８及び２１２を介する コンピュータ１８６がらの入力もソフトウェア制御下にある。そして、直角位相 検出ボード１９２のための電源供給電圧は電源２４８がら供給される。

直角位相検出ボード１９２は、適当なケーブルを介してプローブ１９６に結合さ れている。これは１６チヤンネルボードであり、各特定のチャンネルはプローブ １９６中の個々の感知コイルに接続されている。各チャンネルは感知コイルの低 周波出力を増幅し、直角位相成分によりそれを並列化し、出力をローパスフィル ターにかける。出力は、感知コイル出力の直角位相成分を表す２種のＤＣ信号で ある。

これらのチャンネルの出力は以下のようにソフトウェア制御下に多重化される。

図２１に示したのは、図１９に示されるような１６の直角位相検出手段２０４の １つである。感知コイルからの出力は、ボード１９０上にある多重化及びシステ ム制御ユニット２４６の制御下にあるプリアンプ２５０に向がわせられる。プリ アンプ２５０からの出力は、ボード１９０上のローパスフィルタ２３２からの第 １の参照位相出力信号も受ける第１の４つの四分割マルチプライヤ２５２に供給 される。プリアンプ２５０からの出力は、さらにローパスフィルタ２３６からの 出力、即ち第１の参照信号とは位相のずれた第２の参照信号を受ける、第２の４ つの四分割マルチプライヤ２５４にも供給される。４つの四分割マルチプライヤ ２５２がらの出力は、ローパスフィルタ２５６を通り、そこから第１のマルチプ レクサ２５８に供給される。第２の４つの四分割マルチプライヤ２５４からの出 力は、ローパスフィルタ２６０を通り、そこから第２のマルチプレクサ２６２に 供給される。

マルチプレクサ２５８及び２６２の全体で、ボード１９２上のマルチプレクサ手 段２゜６を含む。プローブ１９６の感知コイルのチャンネル２０４のそれぞれか らの出力信号は等しくマルチプレクサ２５８及び２６２に向がわされる。このマ ルチプレクサ２５８及び２６２の信号獲得は、図２０に見られるようにボード１ ９０上のマルチプレクサ及びシステムコントロール制御モジュール２４６の制御 下にある。マルチプレクサ２５８からの第１のプローブ出力は、ボード１９４上 のＡ−Ｄ変換器２０８への入力であり、マルチプレクサ２６２からの第２のプロ ーブ出力は、ボード１９４上のＡ−り変換器２０８への入力である。デジタル形 への変換の後、信号はコンピュータ１８６上での適当な処理とディスプレイのた めにコンピュータバス１８８に供給される。

要約すると、図１９．２０及び２１に示した部品については、少なくとも１つの 選択された周波数の選択されたＡＣ信号を発生するための信号発生手段とともに 上記したような適当なプローブを含む、構造的欠陥検出システムが示されている ものである。駆動選択手段は独立して前記信号をプローブの駆動コイルの１つに 伝達する。プローブのトランスデユーサ手段と関連する信号処理手段は複数のト ランスデユーサ手段のそれぞれにおいて独立して出力信号を処理し、複数のトラ ンスデユーサ手段の出力信号中の相違を示すその出力を生成する。

上記のプローブにおいて示したように、好ましくはトランスデユーサ手段は感知 コイルまたはホール効果センサを含む。さらに、これらのボード上に示したよう に、信号発生手段は駆動信号及び第１及び第２の参照信号を発生し、少なくとも 第２の参照信号は駆動信号及び第１の参照信号とは位相において異なっている。

駆動信号はまた、第１の参照信号と異なっていてもよく、例えば位相が４５°ず れていてもよい。従って、第１の参照信号は０位相信号、即ちサイン信号であり 、駆動信号は４５°位相駆動信号であり、第２の参照信号は９０°位相駆動信号 、即ちコサイン信号であってもよい。

駆動選択手段は駆動信号により選択された駆動コイルを駆動し、信号処理手段は 第１及び第２の参照信号の両方と関連して各トランスデユーサの出力信号を加工 し、それに応答して出力を発生する。この出力は、ボード１９２の直角位相検出 法を用いることにより、位相及び大きさの両成分を有する。

一般には、図１９．２０及び２１に示したように、本発明は構造物中の欠陥を検 出する方法を使用し、該方法においては、図１９．２０及び２１０部品は上記し たプローブと共に利用される。プローブは試験される構造物の領域に関連する位 置に置かれる。ＡＣ駆動信号及び第１及び第２のＡＣ参照信号が、少なくとも第 ２の参照信号が位相において駆動信号及び第１の参照信号とは異なるように発生 される。駆動コイルは駆動信号により駆動され、構造物中に渦電流を導入する。

検出器中の感知コイルあるいは他のトランスデユーサ手段は、構造物中の渦電流 に応答して生成される出力信号のために個々に信号を送られる。これらの出力信 号は、第１及び第２の参照信号の両方と関連して処理され、これに応答して位相 及び大きさの両成分を有する多重成分出力信号が発生される。それぞれのトラン スデユーサ手段の多重成分出力信号の位相及び振幅成分の比較を行うことにより 、構造物中の欠陥を検出することができる。

ここで図２２及び２３を参照すると、図１９の独立した直角位相プローブ２０４ の出力信号の位相及び大きさ成分の両方の有用性が示されている。図７．８．９ 及び１０のグラフのように個々のセンサコイルの出力が水平軸に沿ってプロット されている。垂直軸は相対的大きさを表す。大きさ及び位相の両方がプロットさ れている。第１の層の信号は図２２のものであり、高周波信号を用いて最も良く 検出され、非常に小さい大きさの位相成分２６３及び高い相対的大きさの振幅成 分２６４を有する。下層に存在する下に埋まった層中の欠陥を示す信号について は、図２３に示すように振幅成分２６５は高い相対大きさを有するが、その位相 成分２６６は、第１の層の信号とは異なり、これも高い相対大きさを有する。図 ２２及び２３を比較すると、位相の相対大きさは、第１の層から第２の層へと欠 陥の深さが増加するにつれて増加していることが判る。従って、留め真穴周辺の 欠陥の深さを区別することができ、即ち各感知コイルで検出された位相及び信号 の大きさの成分の両方を見ることにより、欠陥が第１の層あるいは第２の層のい ずれにあるかを区別することができる。

上記に引用した米国特許第４．４５９，４６６号において言及されているように 、上部層におけるひび割れを検出するためには高い周波数が最も適しており、一 方、下部層のひび割れを検出するためにはより低い周波数を使用する必要がある 。図２０に示したボードのプログラマブル周波ソース２１４によれば、約２０Ｈ ｚ〜約２０ｋＨｚの有用な範囲の適当な検出周波数を選択することが可能である 。一般に、クランク応答の大きさはひび割れのサイズに比例する。さらに、ひび 割れ応答の位相及びスペクトル内容及び周波数依存性はひび割れの特徴にシステ マティックな形で関連する。

表面近くあるいは第１の層のひび割れについては、図２２に示した通り高い周波 数の応答が鋭敏であり、それが近い部分のひび割れであることを示す位相応答を 有する。第２の層のひび割れは、低い周波数の応答中においてのみ検出されるこ とになる。それはより広く、より鋭敏でない応答を示すことになる。さらに図２ ３に示したように、位相応答はひび割れが構造物中のより深い部分から生じてい ることも示すことになる。

一般的に考えると、中央駆動コイルにより発生された渦電流分布はプローブの周 りに均一には分布しない。隣接する構造的な縁、プローブの置き方等が電流分布 に歪みを生じさせ、プローブ感知コイルで測定されることになる。理論に拘束さ れることは望まないが、現在のところプローブ応答の全体はこれらの効果の線形 重畳として扱うことができると考えられる。チェックされる表面に対してプロー ブが傾いたり持ち上がったりすることは、プローブがチェックされる留め具から 中心がずれていることと同様にひび割れ応答に影響を及ぼすが、その程度は小さ いものである。現在のところ、プローブ応答のトータルはひび割れ応答に、隣接 する構造による応答、中心がずれていることによる応答、持ち上がりによる応答 、留め具自体に関する応答をプラスしたものの合計であると考えられる。

上述したプローブ及び回路機構を使用することにより、ひび割れ応答ではない応 答を除去して、隣接する構造による応答がらひび割れ応答を区別することができ る。記載したように、構造物の幾何学的形状は、特に第２の層のひび割れについ て渦電流応答をマスクすることになる。さらに、表皮部分の厚さ及び縁から穴ま での距離もこれに影響する。図７．８．９及び１ｏについて記載したように、外 側駆動コイルを使用することにより、感知コイルアレイは、隣接する構造にのみ 依存し、留め具穴には感受性を有しない応答を感知する。そしてこの応答は留め 具穴に感受性を有する中央駆動コイルからの応答に換算することができる。換算 した後、隣接する構造の応答を除去して構造的な応答から直接ひび割れの存在の 結果である応答を区別する。言い換えると、中央駆動コイルの作動に対する応答 は構造的な影響とひび割れ成分を含んでおり、外側駆動コイルからのものは構造 的な影響のみを含んでおり、この構造的影響は換算して構造による応答を除去す るのに使用することができる。

同様な方法により、持ち上がり（プローブ面が試験される表面について完全に平 行であるが上方にある）、傾斜または傾斜した持ち上がり（プローブ面が試験さ れる表面に対して角度を有している）、あるいは中心がずれていることによる応 答も除去することができる。傾斜、持ち上がり及び中心のずれは表面の特徴に関 連する。これらの表面の特徴に対するプローブの応答は表面に近い渦電流により 優勢に発生される。多重周波数法を使用することにより、高い周波数での測定で 、構造物のより深い部分から発生する効果から表面に近い効果を単離することが できる。さらに、傾斜、持ち上がり及び中心のずれによる応答は特徴的な位相応 答を有する。これらを高い周波数で測定することにより、これらを換算し低周波 数での応答から除去することができる。これは高周波数応答を低周波数応答に換 算することにはほぼ直線的な関係があるがらである。これにより傾斜、持ち上が り及び中心のずれによる応答を除去することができる。

中心のずれによる応答の除去を図２４及び２５に示した。前のグラフと同様に、 水平軸は個々のセグメントを表し、垂直軸は相対的大きさを表す。図２４の線２ ６７は中心がずれていることに対する補償がない出力を表している。中心のずれ を前記応答線について補償した場合が線２６８により示されている。中心のずれ に対する補償がされないと、線２６７で表されるような線であり得るひび割れの 応答を検出することは困難であろう。しかし、中心に対する補償がなされた後に は、線２６８よりひび割れが存在しないことは明らかである。これは、線２６９ が中心に位置させる補償の前の応答を表し、線２７０が中心に位置させる補償を 行った場合を示す図２５と比較される。線２７０は、線２６９においてはそれが 中心のずれによる応答を含んでいるために単純には明らかでないひび割れの存在 を示している。

欠陥を有しない留め具について、直角位相検出を使用し、「インピーダンスダイ アグラム」上（この場合、応答の実在の成分を横座標にプロットし、応答の仮想 の成分を縦座標にプロットする擬似インピーダンスダイアグラム上）にプロット すると、一般には全ての応答は起源のものに近いものとなるが、もし中心のずれ が存在すると、実在の成分は個々のセンサについて仮想の成分よりも変化する。

これに対して、傾斜または持ち上がりがあると、仮想の成分は実在の成分よりも 大きな程度で変化する。これらの特徴により、持ち上がり、中心のずれの結果に よる誤った応答を特定し、除去することができる。

留め具も誤った応答を生成し得る。留め具の頭部はい（らか楕円の形状を有し得 、この頭部のパターンが異なったり、留め具穴が傾斜している可能性がある。

そのような留め具の特徴による応答は一般に表面の形状の位相の特徴を有するが 、表面に近いひび割れのスペクトル応答特性は有しない。留め具について対称な 円錐形の角度や大きめの穴の変化はプローブ応答のＤＣシフトに影響するだけで 、それらは対称であるのでプローブ応答には影響しない。

従って、図２６のフローチャートに示したような以下のステップが、種々の応答 を峻別し、例えば留め具穴におけるひび割れのような欠陥を区別するのに使用さ れる。図２６のステップ２７２においては、欠陥を有しないことが判っている留 め具穴を測定することによりプローブのカリブレーションが行われる。そして検 出器はステップ２７４において、高周波数信号及び出力２７６におけるリアルタ イムディスプレイを使用して中心に置かれる。上記したように直角位相分析の実 在の成分を使用して、適当なリアルタイムディスプレイにおいて個々のセンサ応 答の間の変化が殆ど見られなくなるまでプローブを移動させることができる。

ステップ２７８において殆ど中心に置かれたプローブにおいて、高周波信号によ り中央ドライブが駆動され、次にやはりこの高周波信号により外側ドライブが駆 動される。次いで図７から１０について説明したような方法を使用して、第１の 層における欠陥は出力２８０においてリアルタイム出力として観察される。ステ ップ２８２においては、中央ドライブは今度は低周波信号によって駆動され、中 心のずれ及び持ち上がりの補償の決定のために高周波信号と比較される。傾斜、 持ち上がり及び中心のずれは多くは表面的な影響であるので、これらは高周波信 号中に検出可能であり、適当に換算された高周波信号を使用することによって低 周波信号から除去することができる。このような補償はステップ２８４で行われ る。ステップ２８６においては、外側ドライブは低周波信号で駆動されて隣接す る構造を検出する。このような隣接する構造の補償は、ステップ２８８で行われ る。カリブレーションステップ２７２からの入力は次にステップ２９０において 、欠陥がないことが判明している隣接する穴からの内側及び外側駆動応答の両方 を換算するのに使用される。そのような換算の際、第２の層の欠陥は出力２９２ において明らかであり、欠陥が特定されると、プローブはステップ２９４におい て次の穴に移動される。

隣接する穴をカリブレーションに使用するのとは異なり、プローブあるいはその 個々の部分を移動することができる、中央コイルが駆動されたときに発生される 渦電流中の電流密度は、留め具穴に隣接した位置から、プローブのボディの下に 位置するが留め具穴からは離れた最大値まで増加し、そしてプローブのボディの 外側の最小値に下降する。中央駆動コイル及び外部駆動コイルの間の実質的中間 にある位置で最大電流密度になるという利点が得られる。

図２７ａに示したように、本発明のプローブ２９６が構造物３００中にある留め 具２９８上に置かれる。プローブ２９６は、プローブ２９６の外側直径よりも大 きい内部直径を有する円形ガイド３０２内にはめ込まれている。そしてガイド３ ０２内においてガイド３０２の範囲内での円形状の動きでプローブを運動させる ことによってプローブ２９６をガイド３０２内で振動させることができる。この 運動は図２７ｂに示した。図２７ｂにおいては、中央コイルの通路が線３０４に よって示されており、適当な代表的感知コイルの通路が線３０６で表されている 。プローブはそれを回転させることなくガイド３０２内でプローブの中心につい て振動される。中央コイルと感知コイルは、図２７ｂの線３０４及び３０６によ って示された軌道を通って運動する。プローブの感知コイルはこのようにして振 動されるが、プローブ自体の回転の中心については回転しない。

図２８ａにおいては、別の運動方法が示されている。軸心３０８がプローブ３１ ０にプローブの中央コアから中心をずらして装着されている。軸心３０８は、実 質的に留め具３１２の中心とともに中心に位−する。そしてプローブは軸心３０ ８について回転し、これは軸心３０８の軸に沿った回転の中央線について中央コ イル及び感知コイルの位置を変える。これはプローブをこの軸に対して回転させ るものである。中心のずれた回転運動の通路は図２８ｂに示した。

別の実施態様を図２９ａに示した。この実施態様においては、感知コイル３１４ が、中央駆動コイル３２０を含むボディ３１８から独立したボディ３１６中に位 置している。軸心３２２がボディ３１８に結合され、ボディ３１６の周りに装着 されたケース３２４内でボディ３１８を回転させる。感知コイルはその位置に止 まる炉、駆動コイルは留め具３２６の中心から中心のずれた回転をする。これは 図２８ｂにおいて検出器全体について見られた回転と等価であるが、中央駆動コ イルを含むプローブの主ボディのみがそのように回転する。この中心のずれた回 転の通路は図２９ｂに示した。

図２７ｂに示したのと同様な方法で、中央ボディ３１８及びその駆動コイル３２ ０はケース３２４に沿って振動できる（ただし、回転については固定されている ）。

いずれの場合においても、軸心の軸は実質的にボディ３１６の中心、即ち感知コ イル３１４の中心にある。

図１ 先行技術 図２ 図３０−　図３ｂ 図４ 図５ 図６ 図７ 感知エレメント 図８ １３５７’／１１１３１５／ 感知エレメント 図９ ノ　３５７９　ツノ　ノ３　ノー５−　ｌ感知エレメント 図１０ 図１１ 図１３ 図１４ 図１６ 図１８ 図１９ 図２０ 図２２ 図２３ ２４　と−８ノθ　ノ２　／４　必 感知エレメント ２　４　６　８　１０　／２　／４　／（ａ感知エレメント 図２５ ２４　乙　δ　１０　／２　／４　／４感知エレメント 図２６ 図２７．　図２７ｂ ρＣＴ／ＵＳ　９３１００４１９

Claims (52)

【特許請求の範囲】
1. １．高透磁率物質から形成されたボディであって、中央コアと該中央コアから離 れた追加の壁部を含むような形であり、前記中央コアはその上に巻かれた中央コ ア駆動コイルを有する前記ボディ、前記追加の壁部に関連してアレイの形態で配 置される複数の感知コイル、及び前記追加の壁部の上に巻かれ、前記コア駆動コ イルからは独立したもう１つの駆動コイルを含むことを特徴とする渦電流プロー ブ。
2. ２．高透磁率物質から形成されたボディであって、中央コアと、該中央コアから 発して径方向に伸びる壁部と、前記径方向に伸びる壁部から伸びる円周状に伸び る前記コアと同心の壁部を含むような形であって、前記中央コアはその上に巻か れたコア駆動コイルを有し、前記円周状に伸びる壁部は、前記径方向に伸びる壁 部から離れた端部を有し、前記端部は複数の隙間を有し、該隙間は端部を複数の 対称な独立した分割部分に分けており、これらは円周伏に伸びる壁部上に対称に 配置され、これらの分割部分は軸が中央コアの軸に実質的に平行であるように伸 びるような形状にある前記ボディ、前記分割部分の数と同数の複数の独立した感 知コイルであって、分割部分のそれぞれの１つの周りに感知コイルのそれぞれの １つが巻かれ、各分割部分がその周りに巻かれた独立した感知コイルを有する前 記感知コイル、及び円周伏に伸びる童部の外側の周りに巻かれる外側の駆動コイ ルを含むことを特徴とする渦電流プローブ。
3. ３．前記外側駆動コイルが前記コア駆動コイルから独立していることを特徴とす る請求項２記載の渦電流プローブ。
4. ４．前記複数の隙間と複数の分割部分との全部で、実質的に直線的な側面の隙間 を形成する開口部により分離される実質的にプリズム状の分割部分からなる城壁 型の構造物を形成することを特徴とする請求項２記載の渦電流プローブ。
5. ５．高透磁率物質から形成されたボディであって、中央コアと、該コアから発し て径方向に伸びる壁部と、前記径方向に伸びる壁部から伸びる円周伏に伸びる前 記コアと同心の壁部を含むような形で、前記中央コアはその上に巻かれたコア駆 動コイルを有し、円周伏に伸びる壁部は前記径方向の壁部から離れた端部を有し 、前記端部は複数の隙間を有し、該隙間は端部を複数の対称な分割部分に分けて おり、これらは円周状に伸びる壁部の周りに対称に位置しており、各分割部分は 中央コアの軸に実質的に垂直である平面中で空間に位置する部分を含むような形 状を有する前記ボディ、及び分割部分の数と同数の複数の感知コイルであって、 感知コイルのそれぞれの１つが、前記平面に位置するそれぞれの分割部分の１つ の前記部分の周囲に巻かれ、それぞれの独立した分割部分はその周りに巻かれた 独立した感知コイルを有するものである感知コイルを含むことを特徴とする渦電 流プローブ。
6. ６．さらに、円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻かれた外側駆動コイルを含む ことを特徴とする請求項５記載の渦電流プローブ。
7. ７．高透磁率物質から形成された第１のボディであって、中央コアと、該コアか ら発して径方向に伸びる壁部と、前記径方向に伸びる壁部から伸びる円周状に伸 びる前記コアと同心の壁部を含むような形であり、前記中央コアはその上に巻か れた中央コア駆動コイルを有し、前記円周状に伸びる壁部は、径方向に伸びる壁 部から離れたへり部を有する前記第１のボディ、第１のボディとは構造的に独立 したもう１つのボディであって、複数の個々の部分に対称に分割可能なものであ り、前記円周状に伸びる壁部上に前記へり部に関連して装着されているもう１つ のボディ、及び前記もう１つのボディの部分の数と同数の複数の独立したトラン スデューサ手段であって、渦電流を感知するためのものであり、前記もう１つの ボディ上に位置し、トランスデューサ手段のそれぞれの１つが前記部分のそれぞ れの１つについて位置し、各独立した部分がそれと作動的に関連する独立したト ランスデューサ手段を有しており、全部で円周状に伸びる壁部の端部について対 称な少なくとも１つのアレイの形で配向される複数のトランスデューサ手段を含 むことを特徴とする渦電流プローブ。
8. ８．前記トランスデューサ手段のそれぞれが感知コイルを含んでおり、感知コイ ルは、感知コイルのそれぞれの１つが前記部分のそれぞれの１つに位置して、各 独立した部分がそれと作動的に関連する独立した感知コイルを有するように、前 記もう１つのボディ上に位置し、複数の感知コイルは全部が前記円周状に伸びる 壁部の端部について対称な少なくとも１つのアレイの形で配向されることを特徴 とする請求項７記載の渦電流プローブ。
9. ９．前記もう１つの部分の少なくとも部分は高透磁率物質から形成されているこ とを特徴とする請求項８記載の渦電流プローブ。
10. １０．前記部分のそれぞれが高透磁率物質から形成されている部分のコアを有す ることを特徴とする請求項９記載の渦電流プローブ。
11. １１．さらに、前記感知コイルの数と同数の複数の独立したフェライトコアを含 み、該複数の独立したフェライトコアは前記もう１つのボディに装着され、独立 した感知コイルの１つが前記独立したフェライトコアのそれぞれの１つの周りに 巻かれていることを特徴とする請求項８記載の渦電流プローブ。
12. １２．感知コイルは、前記もう１つのボディが第１のボディ上に装着されたとき に各感知コイルの軸が第１のボディの中央コアの軸と実質的に平行に位置するよ うにもう１つのボディ上に配向されることを特徴とする請求項８記載の渦電流プ ローブ。
13. １３．感知コイルは、前記もう１つのボディが第１のボディ上に装着されたとき に各感知コイルの軸が第１のボディの中央コアの軸と実質的に垂直な平面上で空 間中に位置するようにもう１つのボディ上に配向されることを特徴とする請求項 ８記載の渦電流プローブ。
14. １４．前記円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻かれる外側駆動コイルをさらに 含むことを特徴とする請求項７記載の渦電流プローブ。
15. １５．前記円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻かれる外側駆動コイルをさらに 含むことを特徴とする請求項１２記載の渦電流プローブ。
16. １６．前記円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻かれる外側駆動コイルをさらに 含むことを特徴とする請求項１３記載の渦電流プローブ。
17. １７．前記複数の感知コイルは第１の環状アレイ及び第２の環状アレイに分けら れており、第１の環状アレイは中央コアから第１の半径距離に広がって位置し、 第２の環状アレイは中央コアから第２の半径距離に広がって位置し、第１の半径 距離と第２の半径距離は異なるものであることを特徴とする請求項８記載の渦電 流プローブ。
18. １８．前記中央コアは中空であり、第１のボディからは独立した内部コアボデイ であって、中央突起を有し、前記第１のボディの中空コア中にはめ込まれ保持さ れるためのサイズと形を有する内部コアボディ、及び内部コアボディの中央突起 の周りに巻かれる調心コイルをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の渦電 流プローブ。
19. １９．上記トランスデューサ手段のそれぞれはホール効果センサエレメントを含 み、該ホール効果センサエレメントのそれぞれの１つは前記部分のそれぞれの１ つに位置してホール効果センサエレメントは前記もう１つのボディ上に位置し、 前記独立した部分のそれぞれはそれと作動的に関連した独立したホール効果セン サエレメントを含み、複数のホール効果センサーエレメントは全部が円周状に伸 びる壁部の端部に関して対称な少なくとも１つのアレイの形に配向されることを 特徴とする請求項７記載の渦電流プローブ。
20. ２０．前記第１のボディに関連する、前記第１のボディを前記中央コアの中心か らずれた点の周りの閉鎖軌道内で運動させる手段をさらに含むことを特徴とする 請求項７記載の渦電流プローブ。
21. ２１．高透磁率物質から形成されたボディであって、中央コアと、該中央コアか ら発して径方向に伸びる壁部と、前記径方向の壁部から伸びる円周状に伸びる前 記中央コアと同心の壁部を含むような形とされ、前記中央コアは中心軸を有し、 前記中央コアはその上に巻かれたコア駆動コイルを有する前記ボディ、複数の独 立した渦電流を感知するためのトランスデューサ手段であって、円周状に伸びる 壁部について作動的な関係において対称な環状アレイに形に位置するトランスデ ューサ手段、及び前記ボディを所定の軌道内で運動させる手段を合むことを特徴 とする渦電流プローブ。
22. ２２．前記ボディを所定の閉鎖軌道内で運動させる手段が、前記ボディを中心が ずれた軸の周りの軌道内を運動させるものであり、前記中心がずれた軸は前記中 央コアの軸に平行であるが半径方向に離れているものであることを特徴とする請 求項２１記載の渦電流プローブ。
23. ２３．前記ボディが前記中心のずれた軸の周りを回転することを特徴とする請求 項２２記載の渦電流プローブ。
24. ２４．前記ボディが前記中心のずれた軸の周りを振動するが前記中心のずれた軸 の周りを回転しないことを特徴とする請求項２２記載の渦電流プローブ。
25. ２５．高透磁率物質から形成された第１のボディであって、中央コアと、該コア から発して径方向に伸びる壁部と、前記径方向の壁部から伸びる円周状に伸びる 前記コアと同心の壁部を含むような形とされ、前記中央コアはその上に巻かれた コア駆動コイルを有する前記第１のボディ、第１のボディとは構造的に独立した もう１つのボディであって、複数の個々の部分に対称に分けられ、第１のボディ の円周状に伸びる壁部に動くことができるように関連するもう１つのボディ、前 記もう１つのボディの前記部分の数と同数の複数の独立したトランスデューサ手 段であって、渦電流を感知するためのものであり、前記もう１つのボディ上に位 置し、トランスデューサ手段のそれぞれの１つが前記部分のそれぞれの１つに位 置して前記独立した部分のそれぞれがそれと作動的に関連する独立したランスデ ューサ手段を含み、複数のトランスデューサ手段が全部で円周状に伸びる壁部の 端部について対称な少なくともも１つのアレイの形に配向されている前記トラン スデューサ手段、及び前記もう１つのボディに対して閉鎖された所定の軌道内で 第１のボディを運動させる手段を含むことを特徴とする渦電流プローブ。
26. ２６．前記もう１つのボディが中央軸を有し、前記もう１つのボディの中央軸が 第１のボディの中央コアの軸に平行であるが半径方向に離れて位置し、前記もう １つのボディに対して閉鎖された所定の軌道内で第１のボディを動かす手段が、 前記第１のボディを、前記もう１つのボディの中央軸を中心とし、前記第１のボ ディの前記中央コアの軸からは中心がすれている軌道内を運動させるものである ことを特徴とする請求項２５記載の渦電流プローブ。
27. ２７．前記第１のボディが前記もう１つのボディの中央軸の周りを回転すること を特徴とする請求項２６記載の渦電流プローブ。
28. ２８．前記第１のボディが前記もう１つのボディの中央軸の周りを振動するが前 記もう１つのボディの中央軸の周りを回転しないことを特徴とする請求項２７記 載の渦電流プローブ。
29. ２９．高透磁率物質から形成された第１のボディであって、コアから径方向に伸 びる径方向に伸びる壁部と、前記径方向の壁部から伸びる前記コアと同心の円周 状に伸びる壁部を含むような形とされ、前記中央コアはその上に巻かれたコア駆 動コイルを有し、前記円周状に伸びる壁部は前記径方向に伸びる壁部から離れた へり部を有する前記第１のボディ、及び第１のボディとは構造的に独立したもう １つのボディであって、このもう１つのボディの周りの少なくとも１つのアレイ の形で対称に位置する複数のホール効果センサエレメントを有するもう１つのボ ディを有し、前記もう１つのボディは前記円周状に伸びる壁部のへり部上に装着 されることを特徴とする渦電流プローブ。
30. ３０．前記もう１つのボディがその中に一体に形成された前記ホール効果センサ エレメントを有する一体のボディであることを特徴とする請求項２９記載の渦電 流プローブ。
31. ３１．高透磁率物質から形成された第１のボディであって、中空の中央コアと、 該中央コアから発し径方向に伸びる壁部と、前記径方向の壁部から伸びる円周状 に伸びる前記コアと同心の壁部を含むような形とされ、前記中空の中央コアはそ の上に巻かれたコア駆動コイルを有し、前記円周状に伸びる壁部は前記径方向に 伸びる壁部から離れた端部を有し、前記端部は前記端部を円周状に伸びる壁部に ついて対称に位置する対称な独立した複数の分割部分に分ける隙間を有し、前記 分割部分は前記中央コアの軸と実質的に平行な軸に沿って伸びる形である前記第 １のボディ、前記分割部分の数と同数の複数の独立した感知コイルであって、各 分割部分がその周りに巻かれた独立した感知コイルを有するように、前記分割部 分のそれぞれの１つの周りにそれぞれの１つが巻かれた感知コイル、及び前記第 １のボディの中空のコア中に位置する調心コイルを含むことを特徴とする渦電流 プローブ。
32. ３２．第１のボディから独立した内側コアボディであって、前記第１のボディの 中空のコア中にはめ込まれ保持されるサイズと形を有し、高透磁率物質から形成 された中央突起を有する内側コアボディをさらに有し、前記調心コイルが前記中 央突起の周りに巻かれていることを特徴とする請求項３１記載の渦電流プローブ 。
33. ３３．前記円周状に伸びる壁部の外側の周りに巻かれた外側駆動コイルをさらに 含むことを特徴とする請求項３１記載の渦電流プローブ。
34. ３４．高透磁率物質から形成された線形ボディであって、第１の稠実な細長い部 分、第１の複数の個々の分割部分、及び第２の個々の複数の分割部分を含み、稠 実な細長い部分はその稠実な細長い部分の細長い方向に沿って伸びる対向する側 部を有し、第１の複数の個々の分割部分は稠実な細長い部分の側部の第１のもの に沿って第１の線形アレイの形で配置され、第２の複数の個々の分割部分は稠実 な細長い部分の側部の第２のものに沿って第２の線形アレイの形で配置され、第 １のアレイの個々の分割部分はそれぞれ互いに離れており、おのおの稠実な細長 い部分に実質的に垂直で、互いに実質的に平行に配向されており、第２のアレイ の個々の分割部分はそれぞれ互いに離れており、おのおの稠実な細長い部分に実 質的に垂直で、互いに実質的に平行に配向されている、前記線型のボディ、前記 稠実な部分の側部の間の稠実部分の周りに巻かれた駆動コイル、及び第２の分割 部分と数が同数の複数の個々の感知コイルであって、感知コイルのそれぞれの１ つは第２の複数の分割部分のそれぞれの１つの上に巻かれ、第２の複数の分割部 分の各分割部分はその周りに巻かれた独立した感知コイルを有するようになって いる感知コイルを含むことを特徴とする渦電流プローブ。
35. ３５．前記ボディの辺縁部分の上に巻かれた外側駆動コイルをさらに含むことを 特徴とする請求項３４記載の渦電流プローブ。
36. ３６．さらに、第２の稠実な細長い部分と、第３の複数の個々の分割部分を有す る前記ボディを含み、第２の稠実な細長い部分は側部を有し、第２の稠実な細長 い部分はその第１の側部に沿って前記第１の稠実な細長い部分に前記第１の細長 い稠実な部分の第２の側部上に結合され、第１及び第２の稠実な細長い部分は同 一平面を形成し、互いに平行であって、第２の線型アレイは前記第１と第２の細 長い部分の間に位置するようにされており、第２の駆動コイルは前記第２の稠実 な細長い部分の側部の間の前記第２の稠実な細長い部分の周りに巻かれており、 前記第３のアレイの個々の分割部分は互いに離間しており、それぞれ前記第２の 稠実な細長い部分に対して実質的に垂直で実質的に互いに平行に配向しており、 前記第３の複数の分割部分は前記第２の稠実な細長い部分の別の側部に沿って第 ３の線形アレイの形で配置されることを特徴とする請求項３４記載の渦電流プロ ーブ。
37. ３７．積層構造物を検査する方法であって、高透磁率物質から形成されたボディ を有し、該ボディは中央コアとその上に巻かれたコア駆動コイルと中央コアから 離れた追加の壁部をを含む形とされたものであって、さらに追加の壁部に関連し て位置する独立した複数の感知コイル及び追加の壁部の上に巻かれたもう１つの 駆動コイルを有するプローブを選択し、前記プローブを構造物に対して検査する 領域上のほぼ中心に位置するように置き、 コア駆動コイルを第１の交流周波数の第１の入力信号により駆動して構造物中に 渦電流を発生させ、 各感知コイルを、構造物中に発生された渦電流に関連する最初の出力信号を検出 するように作動させ、検出された最初の出力信号を、構造物の上層中にある欠陥 を示す偏差について分析し、 コア駆動コイルを第２の交流周波数の第２の入力信号により駆動し、構造物中に 渦電流を発生させ、ここで第２の交流周波数は、第１の周波数よりも低い周波数 であり、 各感知コイルを、構造物中に発生された渦電流に関連する別の出力信号を検出す るように作動させ、 各感知コイルにより検出された別の出力信号を記憶させ、前記外側駆動コイルを 前記第２の入力信号により駆動して構造物中で渦電流を発生させ、 構造物中に発生された渦電流に関連する追加の出力信号を検出するように感知コ イルを作動させ、 各感知コイルにより検出された追加の出力信号を記憶させ、前記個々の感知コイ ルのそれぞれからの記憶された追加の出力信号を記憶された個々の感知コイルの それぞれからの別の出力信号に換算し、換算された追加の出力信号を構造物の下 層の欠陥を示す偏差について前記別の出力信号と比較することを含むことを特徴 とする積層構造物を検査する方法。
38. ３８．コア暴動コイルを前記第１の入力信号で駆動してプローブを中心に位置さ せ、 前記感知コイルのそれぞれを作動させて前記構造物中に発生された渦電流に関連 する出力信号を検出し、 これらの検出された出力信号を、プローブが検査される領域の中心からずれてい ることを示す偏差について分析することを含むことを特徴とする請求項３７記載 の方法。
39. ３９．さらに、各感知コイルで検出された最初の出力信号を記憶させ、記憶され た個々の感知コイルのそれぞれからの最初の出力信号を記憶された個々の感知コ イルのそれぞれからの別の出力信号に換算し、前記換算された最初の出力信号を 、プローブが検査される領域の中心からずれていること、及びプローブが検査さ れる領域に対して平行に向いていないことを示す偏差について別の出力信号と比 較するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３７記載の方法。
40. ４０．さらに、欠陥がないことが判っている積層構造物に対してプローブを置き 中心に位置させることによりプローブをカリブレートし、コア駆動コイルを第２ の入力信号で駆動し、各感知コイルを作動させて構造物中に発生した渦電流に関 するカリプレーション信号を検出し、 各感知コイルで検出されたカリプレーション信号を記憶させ、追加の出力信号を 前記カリプレーション信号と比較して換算係数を決定するステップ含むことを特 徴とする請求項３７記載の方法。
41. ４１．積層構造物を検査する方法であって、高透磁率物質から形成されたボディ を有し、該ボディは中央コアとその上に巻かれたコア駆動コイルと追加の壁部を 含む形とされたものであって、追加の壁部は該追加の壁部に関連して位置する複 数の独立した感知コイルを有する検出器を選択し、 検査される領域のほぼ近くで積層構造物に対してプローブを置き、コアの中心軸 に平行でそれから半径方向に離れた中心からはずれた軸の周辺に中心が位置する 閉鎖軌道中でプローブを運動させ、コア駆動コイルを交流周波数で駆動して構造 物中に渦電流を発生させ、各感知コイルを作動させて構造物中に発生した渦電流 に関連する信号を検出し、検出された信号を、構造物の層中の欠陥を示す偏差に ついて分析することを含むことを特徴とする積層構造物を検査する方法。
42. ４２．プローブを中心からはずれた軸の周りを回転させることなく中心からはず れた軸の周りを振動させることにより、プローブを前記軌道中で運動させること を特徴とする請求項４１記載の方法。
43. ４３．プローブを中心からはずれた軸の周りを回転させることにより、プローブ を前記軌道中で運動させることを特徴とする請求項４１記載の方法。
44. ４４．積層構造物を検査する方法であって、高透磁率物質で形成された第１のボ ディを有し、該第１のボディはコア軸を有する中央コアとその上に巻かれたコア 駆動コイルを含む形状とされるプローブであって、さらにもう１つのボディを有 し、該もう１つのボディはもう１つのボディの中心軸を有し、該もう１つのボデ ィの中心軸の周りに位置する複数の独立した感知コイルを有し、前記もう１つの ボディは前記第１のボディのそばに位置し、前記もう１つのボディの中心軸はコ ア軸に平行であるが、それから半径方向に離れて位置するものであり、さらに、 第１のボディをもう１つのボディに対して所定の閉鎖軌道内で運動させるための 手段を有するプローブを選択し、検査される領域のほぼ近くで前記構造物に対し てプローブのもう１つのボディを置き、 前記もう１つのボディの軸の周辺に中心がある閉鎖軌道中を前記プローブの第１ のボディを運動させ、 コア駆動コイルを交流周波数の信号で駆動して構造物中に渦電流を発生させ、各 感知コイルを作動して構造物中に発生した渦電流に関連する信号を検出し、検出 された信号を、構造物の層中の欠陥を示す偏差について分析することを含むこと を特徴とする積層構造物を検査する方法。
45. ４５．もう１つのボディの軸の周りを前記第１のボディを回転させることにより 前記閉鎖軌道中で前記第１のボディを運動させることを特徴とする請求項４４記 載の方法。
46. ４６．第１のボディをもう１つのボディの軸の周りで振動させ、もう１つのボデ ィの軸の周りの第１のボディの回転に対して固定した第１のボディを保持するこ とにより、前記第１のボディを前記閉鎖軌道内で運動させることを特徴とする請 求項４４記載の方法。
47. ４７．渦電流による構造的欠陥検出システムであって、高透磁性物質から形成さ れるボディ、 複数の独立した駆動コイルであって、各駆動コイルはボディ上に独立して位置し 、各駆動コイルは各駆動コイル中を伝導する交流信号に応答して金属構造物中に 渦電流を誘導することができる前記駆動コイル、ボディに対して作動的な関係に おいて対称なアレイの形態で位置する複数の独立したトランスデューサ手段であ って、それぞれが金属構造物中の渦電流を感知し、感知した渦電流に応答して出 力信号を生成するためのものであり、各トランスデューサ手段は駆動コイルから は独立している前記トランスデューサ手段、選択された周波数の交流駆動信号を 発生するための信号発生手段、前記交流駆動信号により選択された駆動コイルの １つを独立して駆動するための駆動選択手段であって、前記交流駆動信号は、前 記選択された１つの駆動コイルのみを伝導するものであり、これにより前記駆動 コイルの選択された１つのみによって渦電流が前記金属構造物中に誘導されるも のである駆動選択手段、及び複数のトランスデューサ手段と作動的に関連した信 号処理手段であって、複数のトランスデューサ手段のそれぞれの出力信号を独立 して同時に処理し、各トランスデューサ手段の独立して処理されたそれぞれの出 力信号から形成されたマルチプレックス信号を含む検出出力信号を生成するため の信号処理手段であり、前記独立して処理された出力信号のそれぞれは位相成分 と大きさの成分を有するものであり、前記検出された出力信号は前記複数のトラ ンスデューサ手段の出力信号の間の相違を示すものである信号処理手段を含むこ とを特徴とする渦電流による構造的欠陥検出システム。
48. ４８．トランスデューサ手段のそれぞれがボディに装着された感知コイルを含む ことを特徴とする請求項４７記載の渦電流による構造的欠陥検出システム。
49. ４９．信号発生手段がさらに第１及び第２の参照信号を発生する手段を有し、第 ２の参照信号は交流駆動信号及び第１の参照信号と位相が異なるものであり、駆 動選択手段は駆動信号で駆動コイルを駆動し、信号処理手段は第１及び第２の両 方の参照信号に関連して各トランスデューサ手段の出力信号を独立して同時に処 理するものであることを特徴とする請求項４７記載の渦電流による構造的欠陥検 出システム。
50. ５０．金属構造物中の欠陥を検出する方法であって、高透磁率物質から形成され たボディを有し、その上に位置する少なくとも１つの駆動コイルであって該駆動 コイル中に伝導する交流駆動信号に応答して金属構造物中に渦電流を誘導するこ とができる駆動コイルを有するプローブであって、さらに該プローブは前記ボデ ィに対して作動的な関係にある対称なアレイの形で位置する複数の独立したトラ ンスデューサ手段を有し、各トランスデューサ手段は金属構造物中の渦電流を感 知することができ、感知した渦電流に応答して出力信号を発生でき、トランスデ ューサ手段は駆動コイルから独立したものであるプローブを選択し、 前記プローブを構造物と関連した位置に置き、前記駆動信号、第１及び第２の参 照信号を発生させ、ここで第２の参照信号は駆動信号及び第１の参照信号とは位 相において異なっており、選択された駆動コイルを駆動信号で駆動して構造物中 に渦電流を誘導し、トランスデューサ手段に構造物中に発生した渦電流に応答し て生成されたトランスデューサ出力信号のために信号を送り、各トランスデュー サ手段の出力信号を第１及び第２の参照信号の両方に関連して処理し、それに応 答して位相及び大きさの両方の成分を有する多重成分出力信号を発生し、 各トランスデューサ手段の多重成分出力信号の位相及び大きさの成分を比較し、 これにより構造物中の欠陥を検出することを含むことを特徴とする金属構造物中 の欠陥を検出する方法。
51. ５１．前記トランスデューサ手段のそれぞれがホール効果センサを含むことを特 徴とする請求項４７記載の渦電流による構造的欠陥検出システム。
52. ５２．さらに前記駆動信号が、位相において前記第１の参照信号及び第２の参照 信号と異なっていることを特徴とする請求項４９記載の渦電流による構造的欠陥 検出システム。