JPH09178710A - 渦電流探傷装置用探傷子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被検体金属に存在する欠陥の方向を容易に感知
でき、かつ、欠陥に関して多くの情報が得られ、正確な
修理、期間の大幅短縮等を可能とする。 【解決手段】探傷子は、励磁コイル１０３の内部に各々
が直角に交わる方形の２個の方形のコイル２，３を設け
た構成となっている。探傷子を上記の構成とすることに
より、被検体金属１１０中の渦電流が励磁コイル１０３
と同心状に発生し、欠陥の方向によって変化する渦電流
の影響が、欠陥の方向によって決まる１個の検出コイル
２又は３にしか発生しない。従って、２個の検出コイル
は互いにその差を出力するように構成することにより、
信号の発生する方向が欠陥の方向によって逆になるの
で、検出した信号の方向（極性）から欠陥の方向を判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば金属の平板
等の健全性を確認する渦電流探傷装置用探傷子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金属の平板等の健全性を確認する装置と
して、一般に渦電流探傷装置が使用されている。この従
来の渦電流探傷装置は、図５に示すように検出コイル１
０１、ダミーコイル１０２、励磁コイル１０３からなる
探傷子と、表示画面１２１を有する探傷器１２０及び両
者間を接続する接続ケーブル１３０により構成されてい
る。

【０００３】このような構成を有する渦電流探傷装置の
電気的な接続状態を図６に示す。図５及び図６におい
て、１１０は対象とする被検体金属、１１１は被検体金
属の表面近くにある欠陥、１３１は励磁コイル１０３が
発生する磁界、１３２は励磁コイル１０３が発生する磁
界１３１によって金属体中を流れる渦電流、１３３は渦
電流１３２によって発生する磁界、１４１は探傷器１２
０が内蔵する発振器である。

【０００４】励磁コイル１０３には接続ケーブル１３０
を通じて、発振器１４１から一定の振幅、一定周波数の
交流の電流が流される。励磁コイル１０３に交流の電流
が流れることによって、励磁コイル１０３から磁界１３
１が発生する。この磁界１３１は、検出コイル１０１、
ダミーコイル１０２及び被検体金属１１０と鎖交し、被
検体金属１１０に渦電流１３２が発生する。この渦電流
１３２は被検体金属１１０が健全な場合、励磁コイル１
０３と同心円状に発生する。この渦電流１３２によって
も磁界１３３が発生し、この磁界１３３も検出コイル１
０１と鎖交する。

【０００５】これらの交流の磁界１３１，１３３が検出
コイル１０１と鎖交することによって、検出コイル１０
１に交流の電圧が誘起する。ダミーコイル１０２と交流
の磁界１３１が鎖交するので、ダミーコイル１０２にも
交流の電圧が誘起する。検出コイル１０１及びダミーコ
イル１０２は、探傷器１２０の内部でブリッジ回路を構
成し、探傷子が被検体金属１１０の健全部にあるとき、
検出コイル１０１及びダミーコイル１０２に誘起する電
圧が互いに相殺され、出力が発生しないように調整され
る。

【０００６】図５における矢印１５１は探傷子の走査方
向Ｘ、矢印１５２は探傷子の走査方向Ｙを示しており、
探傷子を被検体表面で、これらの矢印Ｘ，Ｙの方向に走
査して、被検体金属１１０を探傷する。

【０００７】被検体金属１１０に欠陥１１１が存在する
場合、渦電流１３２の流れ方が欠陥の無い場合に比べて
変化する。このとき、渦電流１３２が発生する磁界１３
３も欠陥の無い場合に比べて変化するため、検出コイル
１０１に誘起する電圧も変化し、この電圧の変化を探傷
器１２０にて処理し、探傷器１２０の画面１２１に表示
する。実際に適用される場合、探傷子を被検体金属１１
０の表面上を矢印１５１及び１５２の方向に走査し、こ
のときの探傷器１２０の画面１２１に現われる信号波形
１２３、即ち、検出コイル１０１に誘起する電圧を処理
した信号波形１２３を観察する。探傷子が被検体金属１
１０の健全部（欠陥の無い部分）にあるときは、検出コ
イル１０１及びダミーコイル１０２に誘起する電圧が相
殺されるように調整されているため、探傷器１２０の画
面１２１の信号波形１２３は点状となり、欠陥の無いこ
とが判定される。

【０００８】従って、上記のように探傷子を被検体金属
１１０上で移動させながら、探傷器１２０の画面１２１
を観察することによって、欠陥の有無を判断でき、被検
体金属１１０の健全性を知ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
探傷子を用いた探傷装置では、被検金属中の渦電流が探
傷子の励磁コイルと同心円状に流れるため、欠陥による
信号が欠陥の方向とは無関係に発生し、欠陥の方向が分
からないというような問題があった。

【００１０】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、被検体金属に存在する欠陥の方向を容易に
感知でき、かつ、欠陥に関して多くの情報を得ることが
でき、正確な修理、期間の大幅短縮等を可能にする渦電
流探傷装置用探傷子を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る渦電流探傷
装置用探傷子は、渦電流探傷器からの信号により励磁さ
れる励磁コイルと、この励磁コイルの内側に直交して配
置される第１及び第２の検出コイルとを具備し、上記第
１及び第２の検出コイルが被検体金属の健全部に位置し
ているときは被検体金属に発生した渦電流による磁界を
均等に受け、上記第１及び第２の検出コイルが被検体金
属の欠陥上を走査したときは該欠陥の方向に対応して上
記第１あるいは第２の検出コイル誘起電圧が発生するよ
うに構成したことを特徴とする。

【００１２】（作用）被検体金属上を探傷子により走査
すると、被検体金属中に励磁コイルによって発生する渦
電流が励磁コイルと同心円状に発生する。被検体金属上
に欠陥がある場合、欠陥の方向によって変化する渦電流
の影響が、欠陥の方向によって決まる１個の検出コイル
にしか発生しない。従って、第１、第２の検出コイルに
誘起する信号の方向（極性）によって欠陥の方向を判定
することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係
る渦電流探傷装置の構成図である。図１において、１０
３は探傷子の励磁コイルで、探傷器１２０からの交流電
流によって交流の磁界を発生する。上記励磁コイル１０
３の内側には、例えば方形の第１の検出コイル２及び第
２の検出コイル３が直交するように配置される。上記検
出コイル２，３は、励磁コイル１０３の磁界及び被検体
金属１１０中の渦電流の変化による磁界の変化等によっ
て誘起する電圧が変化する。この検出コイル２，３の誘
起電圧は探傷器１２０に送られ、各誘起電圧の差が処理
されて画面１２１に信号波形５２として表示される。

【００１４】１２０は従来の探傷装置と同一の渦電流探
傷器であり、１３０は同様に探傷器１２０とコイルの間
を接続するケーブルである。１１１は被検体金属１１０
の欠陥であり、１３２は被検体金属１１０中を流れる渦
電流、１３３は渦電流が発生する磁界、矢印１５１は探
傷子の走査方向Ｘ、矢印１５２は探傷子の走査方向Ｙで
ある。

【００１５】次に上記実施形態の動作を図２、図３及び
図４を参照して説明する。図２は本発明に係る探傷子の
作用を説明するための図である。図３は同探傷子の信号
波形を説明するための図で、（ａ）は欠陥が無い場合、
（ｂ）は探傷子が欠陥を通過した場合の信号波形であ
る。図３において、１２５は探傷器１２０の画面１２１
で観察される欠陥が無い場合の信号波形、１２６は探傷
子が欠陥を横切った場合の信号波形、５５は信号波形の
左側のピーク点、５６は信号波形の右側のピーク点であ
る。

【００１６】また、図４は欠陥の方向と信号波形の方向
を説明するための図で、同図（ａ）の６１は第１の検出
コイル２が該コイル２と平行な方向の欠陥を横切った場
合の信号波形、６２は信号波形６１の発生し始める方向
を示している。また、同図（ｂ）の６３は第２の検出コ
イル３が該コイル３と平行な方向の欠陥を横切った場合
の信号波形、６４は信号波形６３の発生し始める方向を
示している。

【００１７】図２は、被検体金属１１０中を流れる渦電
流１３２の流れ方が欠陥１１１にどのように影響され、
それに伴って生じる第１の検出コイル２及び第２の検出
コイル３の誘起電圧の変化を示したものである。

【００１８】図２（ａ）は、健全な金属体上に探傷子が
ある場合の渦電流及び渦電流が発生する磁界について示
している。健全な金属体上に探傷子がある場合、渦電流
１３２は真円になって流れ、渦電流が発生する磁界１３
３は、検出コイル２，３の周囲に均等に生じ、これらの
渦電流が発生する磁界１３３は各検出コイル２，３に対
して、その左右の磁界が逆方向に鎖交する。このため各
々の検出コイル２，３に誘起する電圧は、互いに打消し
合って発生しない。従って、被検体金属１１０の健全部
で、探傷子が走査されても、各々の検出コイル２，３に
は電圧が誘起しない。このように誘起電圧が無い場合、
探傷器１２０の内部で信号処理されても、図３（ａ）の
ように信号波形１２５は探傷器１２０の画面１２１の原
点で表示され、振れが生じない。

【００１９】図２（ｂ）は、検出コイル２の右側に欠陥
１１１が接近した場合の例である。この場合には、金属
体中を流れる渦電流１３２は図のように真円にはなら
ず、欠陥１１１の近傍で流れが欠陥１１１と平行にな
る。このため渦電流１３２によって発生する磁界１３３
も検出コイル２に対して左右で均等にならず、検出コイ
ル２の右側の磁界が、検出コイル２と強く鎖交し、検出
コイル２に一定極性の電圧を誘起する。

【００２０】図２の（ｂ），（ｃ），（ｄ）では、検出
コイル３を省略して描いたが、図２では、検出コイル２
に平行な方向の欠陥１１１が存在する場合について説明
しており、この場合では、欠陥１１１の存在による渦電
流の流れ方の変化により生じる渦電流が発生する磁界は
検出コイル３に対して左右均等となり、電圧を誘起しな
いためである。

【００２１】図２（ｂ）に示すように、検出コイル２に
平行な方向の欠陥１１１の接近によって、一定極性の電
圧が検出コイル２に誘起する。このとき検出コイル３に
は電圧が誘起されない。検出コイル２と検出コイル３に
誘起する電圧は、探傷器１２０の内部で互いに減算され
るが、検出コイル３には電圧が誘起されないため、検出
コイル２に誘起する電圧そのものが信号処理され、探傷
器１２０の画面１２１上の信号波形１２６に振れが発生
する。

【００２２】図２（ｃ）は、検出コイル２と該コイル２
と平行な欠陥１１１の中心が一致した場合を説明した図
である。この場合、図を簡単にするため、検出コイル２
を省略して描いた。図２（ｃ）のように、検出コイル２
と欠陥１１１の中心が一致した場合、渦電流１３２は楕
円になり、この渦電流１３２により発生する磁界１３３
は図２（ａ）のときと異なり、周囲が均一にはならな
い。しかし、この磁界１３３は、検出コイル２に対して
左右均等になり、左右の磁界は検出コイル２に対して互
いに逆方向で鎖交する。このため検出コイル２の誘起電
圧は、互いに打消し合って出力が発生しない。従って、
図２（ｃ）の場合は、検出コイル２，３には電圧が誘起
せず、これらの減算によっても電圧は生じなず、これを
探傷器１２０の内部回路で信号処理しても、信号波形に
振れは生じない。この場合、信号波形は、探傷器１２０
の画面１２１の原点上に表示される。

【００２３】図２（ｄ）は、図２（ｂ）とは逆に、欠陥
１１１が検出コイル２の左側に近接した場合の例であ
る。この場合、渦電流１３２は図２（ｂ）と逆になり、
左側で欠陥１１１と平行になる。このため検出コイル２
の左側の磁界１３３が検出コイル２と強く鎖交して電圧
が誘起する。この場合、磁界１３３が検出コイル２と鎖
交する方向は、図２（ｂ）と逆になり、検出コイル２が
誘起する電圧の極性が図２（ｂ）と逆になる。この逆極
性の誘起電圧は探傷器１２０の内部回路で信号処理さ
れ、探傷器１２０の画面１２１に振れとなって現われる
が、この場合の振れは図２（ｂ）の場合と逆になる。

【００２４】今、検出コイル２と平行な方向に欠陥１１
１が存在し、この欠陥１１１に対して検出コイル２が図
２の矢印１５１の方向に移動するとき、欠陥１１１は、
図２（ｂ）のように検出コイル２に右側から接近し、次
に図２（ｃ）のように検出コイル２と欠陥１１１の中心
が一致し、その後、図２（ｄ）のように検出コイル２か
ら欠陥１１１が左側から離れる。この場合、以上の説明
のように、図２（ｂ）と図２（ｄ）では電圧が誘起する
が、誘起する電圧の極性が逆になるため、これが探傷器
１２０の内部回路で信号処理され、探傷器１２０の画面
１２１上で、図２（ｂ）と図２（ｄ）では逆の振れとな
って現われる。

【００２５】つまり、探傷子が検出コイル２を横切る方
向に走査された場合、図３（ｂ）に示すように、健全な
状態である振れの生じない原点から、欠陥１１１が検出
コイル２に接近することによって信号波形が信号波形の
左側のピーク点５５の方向に振れ、欠陥１１１が検出コ
イル２と一致することによって振れが生じなくなる原点
に戻り、次に、欠陥１１１が検出コイル２の左側に存在
することにより信号波形の右側のピーク点５６の方向に
振れ、更に欠陥１１１が検出コイル２から遠ざかること
により振れが無くなる原点に帰るというように信号波形
が発生する。つまり、探傷子が検出コイル２と平行な方
向の欠陥１１１を横切るとき、原点を対象とする図３
（ｂ）のような信号波形１２６が探傷器１２０の画面１
２１上に現われる。

【００２６】以上の説明のように、この信号波形１２６
の方向は、他の条件が一定であるとき、探傷子が移動す
る方向と常に一定の関係がある。また、第２の検出コイ
ル３に平行な方向に欠陥がある場合についても、全く同
様であり、検出コイル３が該コイル３に平行な方向の欠
陥を横切って走査されるとき、図３（ｂ）に示したと同
様な信号波形が発生する。

【００２７】しかし、前述したように、検出コイル２に
誘起される電圧と検出コイル３に誘起される電圧は、互
いに減算されるため、検出コイル３が該コイル３と平行
な方向の欠陥を横切って走査されるときの信号波形は、
図４のように検出コイル２が該コイル２と平行な方向の
欠陥を横切って走査されるときの逆極性（反対の方向
に）に現われる。

【００２８】即ち、図４（ａ）に示すように検出コイル
２が該コイル２と平行な方向の欠陥を横切って走査され
た場合、信号波形６１は信号の発生し始める方向６２の
方向に現われる。また、図４（ｂ）に示すように検出コ
イル３が該コイル３と平行な方向の欠陥を横切って走査
された場合、信号の発生し始める方向６４の方向に信号
波形６３が現われる。

【００２９】このように本発明によれば、欠陥の方向に
よって得られる信号波形の方向が異なり、信号波形の方
向の差を見分けることによって、欠陥の方向を知ること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、被
検体金属に存在する欠陥の方向を容易に感知することが
可能となり、次のステップで必要な修理等に対しての情
報が多くなり、修理を正確に行ない得ると共に、修理期
間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る探傷子及び渦電流探
傷器の構成図。

【図２】同実施形態における探傷子の作用を説明するた
めの図。

【図３】同実施形態における探傷子の信号波形を説明す
るための図。

【図４】同実施形態における欠陥の方向と信号波形の方
向を説明するための図。

【図５】従来の探傷子及び渦電流探傷器を示す説明図。

【図６】従来の探傷子及び渦電流探傷器の構成図。

【符号の説明】

２ 第１の検出コイル ３ 第２の検出コイル ５２ 信号波形 ５５ 信号波形の左側のピーク点 ５６ 信号波形の右側のピーク点 １０３ 励磁コイル １１０ 被検体金属 １２５ 欠陥が無い場合の信号波形 １２６ 探傷子が欠陥を横切った場合の信号波形 １２０ 探傷器 １２１ 探傷器の画面 １３０ 接続ケーブル １３２ 金属体中を流れる渦電流 １３３ 渦電流が発生する磁界

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦電流探傷器からの信号により励磁され
   る励磁コイルと、この励磁コイルの内側に直交して配置
   される第１及び第２の検出コイルとを具備し、上記第１
   及び第２の検出コイルが被検体金属の健全部に位置して
   いるときは被検体金属に発生した渦電流による磁界を均
   等に受け、上記第１及び第２の検出コイルが被検体金属
   の欠陥上を走査したときは該欠陥の方向に対応して上記
   第１あるいは第２の検出コイル誘起電圧が発生するよう
   に構成したことを特徴とする渦電流探傷装置用探傷子。