JPS63259405A - 電磁超音波計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電磁超音波計測装置に関し、特に導電性被検材
中に、電磁的な方法で超音波を発生させ、被検材中を伝
播して反射して返ってきた超音波を、電磁的な手段で検
出することにより、被検材の厚み測定や、内部欠陥の検
出を行なう電磁超音波計測装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は、従来の電磁超音波計測装置の説明図である。

図において、被検材１の上方位置に励磁コイル２と断面
８字状の鉄心３および直流電源７とで構成される直流電
磁石が設置され、鉄心３の中央脚４の先端前方に超音波
送受信コイル５が取付けられている。励磁コイル２、磁
束を効果的に流す鉄心３および送受信コイル５とで探触
子６が構成される。送受信コイル５にはパルス発生器８
よりパルス電流が供給され、検出信号を表示装置９に加
える。

第４図は、従来の電磁超音波発生メカニズムの説明図で
ある。第３図の励磁コイル２を直流電源７で励磁し被検
材１に直流磁界を加える。直流磁界を加えた状態で、送
受信コイル５にパルス発生器８からパルス電圧を印加す
るとコイルにパルス電流が流れ変化磁界を発生し変化を
押さえようと送受信コイル５のパルス電流とは逆向きの
渦電流１１が被検材１に発生する。この渦電流と前もっ
て与えておいた直流磁界との相互作用（ローレンツ力１
３）により、被検材中に変化歪が渦電流の中心を境に放
射状に発生し、この変化歪が横波の超音波として被検材
１中を伝播する。超音波は被挟材１中の底面に向けて伝
播し、被検材中の欠陥あるいは底面から反射し被検材１
の表面に到達する。表面に到達した反射超音波は、前記
した超音波発生と逆の過程により送受信コイル５で検出
され表示装置９に表示される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電磁超音波探傷装置は材料内の欠陥や製品の厚みを測定
する際に、従来の一般的な超音波探傷装置が被測定物と
接触させる必要があるのに対し、非接触で行なえるとい
う特徴を有するとともに、測定データの信頼性が高いと
いう点もあるが、受信信号レベルが従来の超音波探傷装
置の信号レベルの大略１／１００程度という問題がある
。また、被測定材中で発生した超音波の音響学的なビー
ムの指向性が悪いという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
導電性被検材に磁界を加える磁極の被検材対向面に、高
周波パルス電流を流す送受信コイルを取付けた電磁超音
波計測装置において、上記磁極を互いに逆向きの磁界を
有する２つの磁極で構成したことを特徴とする電磁超音
波計測装置である。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

電磁超音波を発生させるには、符号ＩＯの互いに逆方向
の磁界を発生させる磁極の端面に取付けられている符号
５のコイルにパルス電流を流し、相互誘導現象により静
磁界のかかった電導体被検材１の表面内部に渦電流１１
を発生させることにより生ずるローレンツ力１３により
、電導体内部に変化歪（弾性波）を生じ、横波の超音波
１６を発生させ、この波が電導体内を伝播し、底面にて
反射し、再び波が表面に戻り、ここで静磁界のかかった
電導体１の内部の振動（運動）により電位が発生する。

この電位を相互誘導現象によりコイル５に電位を発生さ
せて、この電位変化を制御盤１７で解析することにより
、超音波測定を行なうものである。

第１図において符号１０は互いに逆向きの静磁界を発生
するプラスチック製の永久磁石の使用例を示す。現在磁
束密度が９にガウス程度でありまた、電気抵抗は焼結タ
イプの希土類磁石に較べ約１２００倍、鉄製磁極に対し
約３０００〜１０゜０００倍となるため磁石内の渦電流
はほとんど発生しない。符号１８は外部の不必要な電磁
波を遮断するシールを示し、アース線（符号１９）にて
シールドする。符号ｌは被検材を示す。符号１７はパル
ス電流を発生させるパルス発生装置を有するとともに、
受信電圧を増幅し解析する機能を持つ制御盤である。制
御盤より発信されたパルス電流は符号２０の信号伝達線
を通り送受信コイル５内を流れる。このとき相互誘導現
象により符号１の被検材内に符号１１の渦電流を発生し
、互いに逆方向の静磁界と作用して符号１３の同位相の
ローレンツ力を発生し、符号１６の同位相の超音波とな
って被検材内を伝播し、反射して戻り、誘導電気の発生
、相互誘導により送受信コイル、にて受信、制御盤によ
り増幅解析し、超音波測定が行なわれる。

第２図により本発明における電磁超音波計測装置の改良
点を説明する。

従来は第４図に示すように渦巻コイルにパルス電流を流
し被検材中に渦電流を発生させるが、渦電流は中心点に
対し互いに逆向きの流れを示し、この状態に一様方向の
静磁界が加わると、渦電流の中心点を境に互いに逆向き
のローレンツ力が発生する。発生した超音波の音響学的
超音波ビームは、第５図に示すように、同一探触子から
相反する位相をもつ２個のビームとなる。このため超音
波を発生する振動面直径が小さくなり指向性の悪いビー
ムとなり、中心線上では位相の相反するビームの重なり
により互いにビームは打ち消され不感帯を示す。これら
のビームは送受信コイルの１／２の半径をもつ環状を呈
する。環状の個々のビームにて反射された超音波は個々
の反射面に対応する情報をもつが、受信コイルが一体の
ため受信信号は個々の環状面のｆａ号の複合されたもの
となる。

これに対し第２図のように静磁界をコイル中心を境に互
いに逆向きにした場合、被検材中で発生するローレンツ
力は送受信コイルの全域にわたり同位相化され振動面直
径が従来方法の２倍となり音響学的な超音波ビームの指
向性は高くなる。発生ビームは送受信コイル中心線上に
１本生じる。

このため、措向性向上による受信信号レベルの向上、測
定点が限定されることによる探傷能力の向上が得られる
。送受信コイルの巻数、素線仕様により受信特性は変化
するが、ある仕様においては約２倍の受信特性を示した
。

本発明の他の実施例を第６〜８図に示す。第６図の実施
例は、磁界を加える磁極１０の幅を狭くした点を特徴と
する。この状態で発生した超音波の音響学的ビームは送
受信コイルの中心線上に幅Ｗの大きさにて発生するため
、極めて指向性の強いビームとなり肉厚測定や探傷を行
なう場合極めて小さなポイントに対し測定が可能となる
。

第７図は、第６図と同様な磁極を使用し円形の送受信コ
イルの代わりに楕円形の送受信コイルを使用したことを
特徴とする。この状態で発生するローレンツ力は送受信
コイルの中心部から円周まで作用する方向性が均一化し
ビームのｔ上向性が強められる特性をもつ。

第８図は、構造的には第６図と同じであるが磁極が送受
信コイルに対し回転できるようにした点を特徴とする。

電磁超音波にて測定を行なうとき、磁界により探触子は
被検材に吸着され測定点を変える場合、探触子を被検材
より取り除く作用が必要であるが、本実施例は送受信コ
イルは吸着されたままで被検材に与える磁場が回転でき
ることにより回転する磁場に対応した面の測定が効率よ
〈実施される。これにより被検材中の割れの方向や欠陥
の方向が効率よく測定できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁極および送受信コイルで構成される
探触子から発生する超音波ビームが探触子中心上に設定
でき、しかも高い指向性をもたせることができるので、
受信信号強さレベルの向上、測定点が限定されることに
よる探傷能力の向上が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる電磁超音波計測装置の実施例の
説明図、第２図は、本発明になる電磁超音波探触子より
発生する超音波ビームの説明図、第３図は、従来の電磁
超音波計測装置の説明図、第４図は、従来装置において
送受信コイルに電流を流した際に発生する渦電流とロー
レンツ力の説明図、第５図は、従来装置の電磁超音波探
触子より発生する超音波ビームの説明図、第６〜８図は
、本発明の他の実施例の説明図である。 ｌ・・・被検材、５・・・送受信コイル、１０・・・磁
極、１１・・・渦電流、１３・・・ローレンツ力、１６
・・・発生超音波、１７・・・制御盤、１日・・・ノイ
ズ防止カバー、１９・・・アース線、２０・・・信号伝
達線。 代理人　弁理士　川　北　武　長 〜７ 第１図 Ｄ；探触子直径　　　　　　　　　　　　　　　第　　
２　　図第３図 第４図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性被検材に磁界を加える磁極の被検材対向面に、高
   周波パルス電流を流す送受信コイルを取付けた電磁超音
   波計測装置において、上記磁極を互いに逆向きの磁界を
   有する２つの磁極で構成したことを特徴とする電磁超音
   波計測装置。