特許 5750208 渦電流探傷プローブ、渦電流探傷装置及び渦電流探傷方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5750208

(24)【登録日】2015年5月22日

(45)【発行日】2015年7月15日

(54)【発明の名称】渦電流探傷プローブ、渦電流探傷装置及び渦電流探傷方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20060101AFI20150625BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/90

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2010-274130(P2010-274130)

(22)【出願日】2010年12月8日

(65)【公開番号】特開2012-122859(P2012-122859A)

(43)【公開日】2012年6月28日

【審査請求日】2013年10月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】390002808

【氏名又は名称】マークテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102233

【弁理士】

【氏名又は名称】有賀 正光

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 直樹

【審査官】 松谷 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２８７９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３１２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０４３０６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−０６９０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９６７１９３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／７２−２７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブを用いて、
２個の励磁素子を周波数及び位相が同じ励磁電流により交互に励磁し、一方及び他方の励磁素子の励磁中に検出素子に発生した検出電圧を励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波し、２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、その和信号又は差信号を用いてキズを評価することを特徴とする渦電流探傷方法。

【請求項2】

請求項１に記載の渦電流探傷方法において、前記参照信号は、励磁電流と位相が同じ参照信号と励磁電流と位相が９０度異なる参照信号からなり、前記２個の励磁素子の一方及び他方の励磁中に２つの参照信号により同期検波し、参照信号毎に２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、２つの和信号又は差信号を用いてキズを評価することを特徴とする渦電流探傷方法。

【請求項3】

２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブを用いて、
２個の励磁素子を周波数及び位相が同じ励磁電流により交互に励磁し、一方及び他方の励磁素子の励磁中に検出素子に発生した検出電圧を励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波し、２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、その和信号又は差信号を用いてキズを評価すると同時にその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価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、前記参照信号は、励磁電流と位相が同じ参照信号と励磁電流と位相が９０度異なる参照信号からなり、前記２個の励磁素子の一方及び他方の励磁中に２つの参照信号により同期検波し、参照信号毎に２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価することを特徴とする渦電流探傷方法。

【請求項5】

２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブ、
２個の励磁素子に周波数及び位相が同じ励磁電流を交互に供給する励磁電源、励磁電流と同じ周波数の参照信号を供給する参照信号源、一方及び他方の励磁素子の励磁中に、検出素子に発生した検出電圧を参照信号により同期検波する同期検波器、同期検波器の出力から２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生する手段、その和信号又は差信号を用いてキズを評価する手段を備えていることを特徴とする渦電流探傷装置。

【請求項6】

２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブ、
２個の励磁素子に周波数及び位相が同じ励磁電流を交互に供給する励磁電源、励磁電流と同じ周波数の参照信号を供給する参照信号源、一方及び他方の励磁素子の励磁中に、検出素子に発生した検出電圧を参照信号により同期検波する同期検波器、同期検波器の出力から２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生する手段、その和信号又は差信号を用いてキズを評価すると同時にその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価する手段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】

本願発明は、励磁素子と検出素子からなる渦電流探傷プローブを所定の方向へ走査（移動）して、被検査体（被探傷体）のキズを検出する渦電流探傷プローブ、渦電流探傷装置及び渦電流探傷方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被検査体の探傷面には、渦電流探傷プローブの走査方向に対して様々な方向に進展する（延在する）キズが存在するが、一般の渦電流探傷プローブは、キズの進展方向により検出感度が異なるため、キズを十分に検出できない場合があった。その点に鑑み、いずれの方向へ進展するキズも、即ち全方向のキズを検出できるように構成した渦電流探傷プローブが提案されている。
図８（ａ）の渦電流探傷プローブは、回転式の検出コイルを備えた渦電流探傷プローブを用いた例であり（特許文献１参照）、図８（ｂ）の渦電流探傷プローブは、直交する２個の励磁コイルを備えている（特許文献２参照）。

【0003】

まず図８（ａ）の渦電流探傷プローブについて説明する。
渦電流探傷プローブ１１は、円形（ドウナツ状）の励磁コイル１１１と四角形の検出コイル１１２からなる。励磁コイル１１１は、コイル軸が被検査体Ｔの探傷面に垂直になる（コイル面は平行になる）ように配置し、検出コイル１１２は、コイル軸が被検査体Ｔの探傷面と平行になる（コイル面は垂直になる）ように配置してある。検出コイル１１２は、軸Ｐ１を中心に回転する。渦電流探傷プローブ１１は、検出コイル１１２を回転しながら、走査方向ＳＣの方向へ移動する。
なおここで本願は、コイルの巻線に囲まれた開口部の面（コイル軸と直交する面）をコイル面と呼ぶ。

【0004】

被検査体Ｔの探傷面には、走査方向ＳＣの方向へ進展するキズ（以下長手キズと呼ぶ）Ｆ１、走査方向ＳＣの方向と直交する方向へ進展するキズ（以下直交キズと呼ぶ）Ｆ２、走査方向ＳＣの方向と４５度の方向へ進展するキズＦ３が存在する。その場合、検出コイル１１２は、回転しながらキズＦ１，Ｆ２，Ｆ３を通過するから、いずれのキズに対してもコイル面が各キズの長手方向（進展方向）と直交するときがある。したがって検出コイル１１２は、いずれの方向のキズも高感度で検出できる。

【0005】

次に図８（ｂ）の渦電流探傷プローブについて説明する。
渦電流探傷プローブ１２は、四角形の励磁コイル１２１ａ，１２１ｂと円形（ドウナツ状）の検出コイル１２２からなる。励磁コイル１２１ａ，１２１ｂは、コイル軸が直交し（コイル面も直交する）、コイル軸が被検査体Ｔの探傷面と平行になる（コイル面は直交する）ように配置し、検出コイル１２２は、コイル軸が被検査体Ｔの探傷面に垂直になる（コイル面は平行になる）ように配置してある。渦電流探傷プローブ１２は、走査方向ＳＣの方向へ移動してキズＦ１，Ｆ２，Ｆ３を探傷する。
図８（ｂ）の渦電流探傷プローブの場合、２種類の渦電流探傷方法がある。第１の渦電流探傷方法は、励磁コイル１２１ａ，１２１ｂに周波数が同じで位相が９０度異なる励磁電流を供給して回転磁界を発生し、検出コイル１２２の検出電圧を励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波して渦電流探傷信号を取り出す。第２の渦電流探傷方法は、励磁コイル１２１ａ，１２１ｂに周波数が異なる励磁電流を供給し、各励磁コイルの励磁中に発生する検出コイル１２２の検出電圧を夫々励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波して２つの渦電流探傷信号を取り出し、両渦電流探傷信号を別々に、或いは加算して探傷に用いる。渦電流探傷プローブ１２は、直交する２個の励磁コイル１２１ａ，１２１ｂにより被検査体Ｔに渦電流を発生（誘導）するから、進展方向の異なるキズを検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７―２４８１６９号公報

【特許文献2】特開２００９−２８７９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前記図８（ａ）の回転式検出コイルからなる渦電流探傷プローブは、検出コイルを回転しなければならないから、探傷の高速化に限度があり、またメンテナンスの問題がある。一方図８（ｂ）の直交型の励磁コイルからなる渦電流探傷プローブは、渦電流探傷プローブの構成や操作は簡単であるが、前記第１の渦電流探傷方法は、キズの方向により渦電流探傷信号の位相が変わるため、位相による雑音の分離が困難になる。また前記第２の渦電流探傷方法は、キズの進展する方向によりキズの検出感度が大きく異なり、例えば、直交キズの検出感度は高いが、長手キズの検出感度は低いため、長手キズの渦電流探傷信号対雑音の比（Ｓ／Ｎ）が悪くなってしまう。
本願発明は、従来の前記問題点に鑑み、直交型の検出コイルからなる渦電流探傷プローブ、その渦電流探傷プローブを備えた渦電流探傷装置とその渦電流探傷プローブを用いて行う渦電流探傷方法において、長手キズの渦電流探傷信号のＳ／Ｎを改善することを目的とする。

【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方法は、２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブを用いて、
２個の励磁素子を周波数及び位相が同じ励磁電流により交互に励磁し、一方及び他方の励磁素子の励磁中に検出素子に発生した検出電圧を励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波し、２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、その和信号又は差信号を用いてキズを評価することを特徴とする。
請求項２に記載の渦電流探傷方法は、請求項１に記載の渦電流探傷方法において、前記参照信号は、励磁電流と位相が同じ参照信号と励磁電流と位相が９０度異なる参照信号からなり、前記２個の励磁素子の一方及び他方の励磁中に２つの参照信号により同期検波し、参照信号毎に２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、２つの和信号又は差信号を用いてキズを評価す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、２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブを用いて、
２個の励磁素子を周波数及び位相が同じ励磁電流により交互に励磁し、一方及び他方の励磁素子の励磁中に検出素子に発生した検出電圧を励磁電流と同じ周波数の参照信号により同期検波し、２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生し、その和信号又は差信号を用いてキズを評価すると同時にその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価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、前記参照信号は、励磁電流と位相が同じ参照信号と励磁電流と位相が９０度異なる参照信号からなり、前記２個の励磁素子の一方及び他方の励磁中に２つの参照信号により同期検波し、参照信号毎に２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価することを特徴とする。
請求項５に記載の渦電流探傷装置は、２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブ、
２個の励磁素子に周波数及び位相が同じ励磁電流を交互に供給する励磁電源、励磁電流と同じ周波数の参照信号を供給する参照信号源、一方及び他方の励磁素子の励磁中に、検出素子に発生した検出電圧を参照信号により同期検波する同期検波器、同期検波器の出力から２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生する手段、その和信号又は差信号を用いてキズを評価する手段を備えていることを特徴とする。
請求項６に記載の渦電流探傷装置は、２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、該励磁素子は導電板からなり、２個の導電板は、探傷面対向面が探傷面に平行で、探傷面対向面の励磁電流の方向は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある、若しくは該励磁素子はコイルからなり、２個のコイルは、コイル軸が探傷面に平行で、コイル軸は交差し走査方向中心線に対して±θとなるように配置してある渦電流探傷プローブ、又は該渦電流探傷プローブにおいて、前記θは、４５度である渦電流探傷プローブ、
２個の励磁素子に周波数及び位相が同じ励磁電流を交互に供給する励磁電源、励磁電流と同じ周波数の参照信号を供給する参照信号源、一方及び他方の励磁素子の励磁中に、検出素子に発生した検出電圧を参照信号により同期検波する同期検波器、同期検波器の出力から２つの渦電流探傷信号を取り出してその２つの渦電流探傷信号の和信号又は差信号を発生する手段、その和信号又は差信号を用いてキズを評価すると同時にその２つの渦電流探傷信号を用いてキズを評価する手段を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本願発明の渦電流探傷プローブを用いると、２個の励磁素子により発生する渦電流は、走査方向に並んで発生する渦電流は同相になり、走査方向と直交する方向に並んで発生する渦電流は、逆相になる。また励磁素子と励磁電源の接続を変えるとその位相関係は、逆になる。したがって前者の場合には、渦電流探傷信号の和を取ることにより、また後者の場合には、渦電流探傷信号の差を取ることにより、長手キズに起因する渦電流探傷信号を増大し、直交キズに起因する渦電流探傷信号を抑制できるから、長手キズに起因する渦電流探傷信号のＳ／Ｎを改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブの励磁素子と検出素子の配置、及び励磁素子により発生する渦電流を示す。

【図2】図２は、本願発明の実施例に係る渦電流探傷プローブの構造を示す。

【図3】図３は、本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の構成を示す。

【図4】図４は、本願発明の実施例に係る渦電流探傷装置の構成を示す。

【図5】図５は、図４の渦電流探傷装置の変形例を示す。

【図6】図６は、長手キズに対する渦電流探傷プローブの走査時間（走査位置）と渦電流探傷信号のピーク値の試験結果を示す。

【図7】図７は、直交キズに対する渦電流探傷プローブの走査時間（走査位置）と渦電流探傷信号のピーク値の試験結果を示す。

【図8】図８は、従来の渦電流探傷プローブの構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本実施形態の渦電流探傷プローブは、２個の励磁素子と１個の検出素子からなり、励磁素子が導電板の場合、２個の導電板は、励磁電流の方向が交差しその交差部の中心を通り渦電流探傷プローブの走査方向に平行な線（走査方向中心線）において左右対称になるように配置してある。また２個の導電板は、交互に励磁するように構成してある。２個の導電板を励磁すると、渦電流探傷プローブの走査方向に並んで発生する渦電流は、同相になり、渦電流探傷プローブの走査方向と直交する方向に並んで発生する渦電流は、逆相になる。その特性を利用して、渦電流探傷プローブの走査方向に進展するキズ（長手キズ）に起因する渦電流探傷信号は加わり合い、渦電流探傷プローブの走査方向と直交する方向に進展するキズ（直交キズ）に起因する渦電流探傷信号は打ち消し合うように構成してある。その結果長手キズに起因する渦電流探傷信号は増大し、直交キズに起因する渦電流探傷信号は抑制されるとともに、後述するように走査方向と直交する方向に進展する電磁気特性の変化に起因する雑音も抑制されて、長手キズの渦電流探傷信号のＳ／Ｎを改善することができる。

【0012】

次に渦電流探傷の際に発生する雑音についてみると、被検査体の探傷面の電磁気的特性は、キズ以外に探傷面の微細な凹凸等形状の変化や材質の変化等によっても変わるから、渦電流探傷信号には、キズ以外の電磁気的特性の変化に起因して発生する信号、即ち雑音が混入している。雑音は、渦電流探傷信号と同様に、渦電流探傷プローブの走査方向に平行な方向へ進展する電磁気特性の変化に起因する雑音よりも、その走査方向と直交する方向へ進展する電磁気特性の変化に起因する雑音の方が大きくなる。しかし前記のように直交キズに起因する渦電流探傷信号を抑制すると、渦電流探傷プローブの走査方向と直交する方向の雑音も抑制される。したがって本実施形態の渦電流探傷装置は、直交キズに起因する渦電流探傷信号を抑制するとともに、走査方向と直交する方向へ進展する電磁気特性の変化に起因する雑音も抑制できるから、長手キズに起因する渦電流探傷信号のＳ／Ｎを大幅に改善できる。

【実施例】

【0013】

図１〜図７により本願発明の実施例について説明する。
なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。

【0014】

図1、図２により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。
図１は、渦電流探傷プローブの励磁素子と検出素子の配置例、及び励磁素子により発生（誘導）する渦電流を示す。
渦電流探傷プローブＰは、励磁素子として２個の導電板ＥＰ１，ＥＰ２と検出素子として１個の検出コイルＤＣを備えている。

【0015】

まず図１（ａ）について説明する。
導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、被検査体の探傷面に対向する面（探傷面対向面と呼ぶ）を被検査体の探傷面に平行に配置し、探傷面対向面を流れる励磁電流ｉｅ１，ｉｅ２の方向（励磁電流の方向）が交差するように配置してあり、その交差部の中心ＰＣを通り、渦電流探傷プローブＰの走査方向ＳＣと平行な線（走査方向中心線と呼ぶ）に対して±θとなるように配置してある。即ち導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、励磁電流の方向が走査方向中心線において左右対称となるように配置してある。θは、０度より大きく９０度より小さい範囲に設定するが、４５度前後に設定すると、０〜９０度の方向（全方向）に進展するキズを高感度で検出できる。
なお励磁素子として２個の励磁コイルを用いる場合には、両励磁コイルのコイル軸又はコイル面が走査方向ＳＣに対して±θとなるように配置する。また検出素子は、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ素子を用いることもできる。

【0016】

導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を介して交互に励磁電源ＲＶへ接続して、交互に励磁する。即ち励磁電源ＲＶは、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２が接点ａ１側へ切替わっているとき、導電板ＥＰ１に接続され、接点ａ２側へ切替わっているとき導電板ＥＰ２に接続される。スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２は、時分割で交互に切替えて探傷するが、時分割でなく、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を接点ａ１側へ切替えたまま、渦電流探傷プローブＰを走査して第１回目の探傷を行い、次にスイッチＳＷ１１，ＳＷ１２を接点ａ２側へ切替えて第１回目の探傷と同じ場所を再度走査して第２回目の探傷を行うこともできる。その場合、スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２の切替え制御は簡単になるが、同じ場所を２回走査することになるから、探傷時間が長くなる。

【0017】

次に図１（ｂ１）〜（ｂ３）により、導電板ＥＰ１，ＥＰ２の励磁電流によって被検査体の探傷面に発生する渦電流ついて説明する。
図１（ｂ１）において、導電板ＥＰ１に励磁電流ｉｅ１を流すと励磁電流ｉｅ１の両側（励磁電流の方向の両側）に位相が１８０度異なる（逆相の）渦電流ｉｕ１１，ｉｕ１２が発生する。また図１（ｂ２）において、導電板ＥＰ２に励磁電流ｉｅ２を流すと励磁電流ｉｅ２の両側に位相が１８０度異なる渦電流ｉｕ２１，ｉｕ２２が発生する。

【0018】

図１（ｂ１）と図１（ｂ２）を重ねると、図１（ｂ３）のようになる。即ち図１（ａ）の渦電流探傷プローブＰが発生する渦電流は、図１（ｂ３）のようになる。図１（ｂ３）の場合、渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２１は同相になり、渦電流ｉｕ２２，ｉｕ１２も同相になる。一方渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２２は逆相になり、渦電流ｉｕ２１，ｉｕ１２も逆相になる。したがって走査方向ＳＣと平行な方向へ進展するキズ（長手キズ）に起因して発生する渦電流探傷信号、例えば渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２１によって発生する渦電流探傷信号は、加わり合って増大する。渦電流ｉｕ２２，ｉｕ１２についても同様である。一方走査方向ＳＣに直交する方向へ進展するキズ（直交キズ）に起因して発生する渦電流探傷信号、例えば渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２２によって発生する渦電流探傷信号は、打ち消し合って抑制される。渦電流ｉｕ２１，ｉｕ１２についても同様である。

【0019】

以上のように２個の導電板ＥＰ１，ＥＰ２によって発生する渦電流の内、走査方向ＳＣと平行な方向に並んで発生する渦電流（例えば渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２１）により発生する渦電流探傷信号は増大し、走査方向ＳＣと直交する方向に並んで発生する渦電流（例えば渦電流ｉｕ１１，ｉｕ２２）により発生する渦電流探傷信号は抑制される。したがって長手キズに起因する渦電流探傷信号の検出感度は、高くなり、直交キズに起因する渦電流探傷信号の検出感度は、低くなる。
図１（ｂ３）において、励磁電流ｉｅ１，ｉｅ２の方向が逆になると、渦電流ｉｕ１１〜ｉｕ２２の方向も逆になるから、長手キズに起因する渦電流探傷信号の検出感度と、直交キズに起因する渦電流探傷信号の検出感度の関係は、図１（ｂ３）の場合と同じである。しかし励磁電流ｉｅ１，ｉｅ２のいずれか一方が逆になると、走査方向ＳＣと平行な方向に並んで発生する渦電流により発生する渦電流探傷信号は抑制され、走査方向ＳＣと直交する方向に並んで発生する渦電流により発生する渦電流探傷信号は増大する。

【0020】

図２は、渦電流探傷プローブの構造例を示す。
図２（ａ１），（ａ２），（ａ３）は、励磁素子が導電板からなる渦電流探傷プローブを、図２（ｂ１），（ｂ２）は、励磁素子が励磁コイルからなる渦電流探傷プローブを示す。
図２（ａ１），（ａ２），（ａ３）について、図２（ａ１）は、渦電流探傷プローブの平面図、図２（ａ２）は、図２（ａ１）のＡ部分の矢印方向の断面図、図２（ａ３）は、導電板の斜視図である。
導電板ＥＰ１、導電板ＥＰ２は、四角形の導電板からなり、両導電板の探傷面対向面は、互いに平行で、かつ探傷面と平行に配置してある。また検出コイルＤＣは、コイル面が導電板ＥＰ１，ＥＰ２の探傷面対向面と平行に、両探傷面対向面の略中央に配置してある。そして導電板ＥＰ１，ＥＰ２には、導電板ＥＰ１の探傷面対向面を流れる励磁電流ｉｅ１と導電板ＥＰ２の探傷面対向面を流れる励磁電流ｉｅ２が交差する方向へ流れるように、即ち両導電板の励磁電流方向が交差するように励磁電源ＲＶを接続してある。なお導電板ＥＰ１，ＥＰ２の間は、絶縁材等により絶縁してある。

【0021】

導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、長さＬ、幅Ｗ、厚さｔの四角形の板状体である。また導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、長さＬで所定の厚さ（幅Ｗ方向の厚さ）の導体片（例えば銅の導体片）を複数個幅Ｗ方向へ積層し貼り合せて、板状体に形成してある。導電板ＥＰ１，ＥＰ２は、導体片を貼り合せない一枚板であってもよい。
図２（ａ１），（ａ２）の渦電流探傷プローブは、導電板ＥＰ１，ＥＰ２の探傷面対向面を被検査体Ｔの探傷面と平行に配置するから、薄く形成することができ、構造が簡単になる。

【0022】

図２（ｂ１），（ｂ２）について、図２（ｂ１）は、渦電流探傷プローブの平面図、図２（ｂ２）は、図２（ｂ１）のＢ部分の矢印方向の断面図である。
四角形の励磁コイルＥＣ１，ＥＣ２は、コイル軸が直交する（コイル面も直交する）ように配置し、四角形の検出コイルＤＣは、コイル軸が励磁コイルＥＣ１，ＥＣ２のコイル軸と直交し、励磁コイルＥＣ１，ＥＣ２の交差部と略対向する位置に配置してある。渦電流探傷プローブＰは、励磁コイルＥＣ１，ＥＣ２のコイル軸が探傷面に平行になり、検出コイルＤＣのコイル軸が被検査体Ｔの探傷面に垂直になるように設置して探傷する。
なお励磁コイルＥＣ１，ＥＣ２、検出コイルＤＣは、四角形に限らず、楕円形、円形等であってもよい。

【0023】

図３（ａ）は、図１の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷装置のブロック図、図３（ｂ）は、渦電流探傷プローブの走査方向を示す図である。
導電板ＥＰ１，ＥＰ２には、スイッチＳＷ１を介して励磁電源ＥＶが接続され、所定周波数の励磁電流が時分割で交互に供給される。導電板ＥＰ１，ＥＰ２のいずれかが励磁されているとき、検出コイルＤＣの検出電圧は、同期検波器ＤＥ１に供給される。また同期検波器ＤＥ１には、参照信号源ＲＶから励磁電流と同じ周波数の参照信号ＲＳ１が供給される。

【0024】

スイッチＳＷ１が接点ａ１側へ切り替っているとき、即ち導電板ＥＰ１が励磁されているとき、スイッチＳＷ４は接点ｄ１側へ切り替る。そのとき同期検波器ＤＥ１の検波出力は、ローパスフィルタＬＰＦ１、ハイパスフィルタＨＰＦ１へ供給され、渦電流探傷信号Ｘ１が取り出される。スイッチＳＷ１が接点ａ２側へ切り替り、スイッチＳＷ４が接点ｄ２側へ切り替ると、同期検波器ＤＥ１の検波出力は、ローパスフィルタＬＰＦ２、ハイパスフィルタＨＰＦ２へ供給され、渦電流探傷信号Ｘ２が取り出される。渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２は、夫々メモリＭＥ１１，ＭＥ２１に保存する。加算器ＡＤ１は、渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２の和信号ＺＸを出力する。和信号ＺＸは、キズの評価に用いる。なお渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２は、夫々和を取らずにキズの評価に用いることができる。

【0025】

次に図３（ｂ）のように渦電流探傷プローブＰをＳＣ方向へ走査するとき、その走査方向ＳＣと平行な方向に進展する長手キズＦ１、走査方向ＳＣと直交する方向に進展する直交キズＦ２と渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２の関係について説明する。
前述した図１の導電板ＥＰ１，ＥＰ２により発生する渦電流の説明から分かるように、渦電流探傷プローブＰが長手キズＦ１を通過するとき、導電板ＥＰ１の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｘ１と、導電板ＥＰ２の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｘ２は、位相が同じになる（ただし渦電流探傷プローブＰの交差部の中心ＰＣが長手キズＦ１を通過するときは、逆相となる）。一方渦電流探傷プローブＰが直交キズＦ２を通過するとき、導電板ＥＰ１の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｘ１と、導電板ＥＰ２の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｘ２は、位相が逆になる。したがって加算器ＡＤ１により、渦電流探傷信号Ｘ１と渦電流探傷信号Ｘ２の和を取ると、長手キズＦ１に起因する渦電流探傷信号Ｘ１と渦電流探傷信号Ｘ２は加わり合って増大するから加算信号ＺＹは増大するが、直交キズＦ２に起因する渦電流探傷信号Ｘ１と渦電流探傷信号Ｘ２は打ち消し合って抑制されるから加算信号ＺＹは小さくなる。
なお前記θが４５度の場合、渦電流探傷プローブＰの走査方向に平行する方向と直交する方向の間の方向に進展するキズは、その走査方向と０度〜±４５度の方向のキズに起因する渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２は、同相になり、±４５度〜±９０度の方向のキズに起因する渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２は、逆相になる。

【0026】

図３の渦電流探傷装置において、長手キズに起因する２つの渦電流探傷信号及び直交キズに起因する２つの渦電流探傷信号の位相関係は、前述したように、励磁電源ＥＶと導電板ＥＰ１、ＥＰ２の接続の仕方により変わるが、その位相関係を確認する必要のあるときは、例えば、被検査体に人工的にキズを形成し、そのキズの長手方向と直交する方向へ渦電流探傷プローブＰを走査し、そのとき得られた渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２の位相から確認できる。その場合渦電流探傷プローブＰは、そのキズの長手方向と平行する方向へ走査してもよい。
なお図３の渦電流探傷装置は、1個の渦電流探傷プローブＰを用いているが、複数個の渦電流探傷プローブＰを千鳥状に配置すれば、広い範囲のキズを漏れなく探傷できる。

【0027】

次に図４の渦電流探傷装置について説明する。
図４は、図１の渦電流探傷プローブを用いた渦電流探傷装置のブロック図で、位相が励磁電流と同じ参照信号と位相が励磁電流と９０度異なる参照信号を用いている。基本的構成は、図３の渦電流探傷装置と同じである。
導電板ＥＰ１，ＥＰ２には、励磁電源ＥＶから所定周波数の励磁電流がスイッチＳＷ１を介して交互に供給される。検出コイルＤＣの検出電圧は、スイッチＳＷ１が接点ａ１側へ切り替り、スイッチＳＷ２が接点ｂ１側へ切り替っているとき、同期検波器ＤＥ１１，ＤＥ１２に供給され、スイッチＳＷ１が接点ａ２側へ切り替り、スイッチＳＷ２が接点ｂ２側へ切り替っているとき、同期検波器ＤＥ２１，ＤＥ２２に供給される。また同期検波器ＤＥ１１〜ＤＥ２２には、参照信号源ＲＶから励磁電源ＥＶの周波数（励磁電流の周波数）と同じ周波数の第1参照信号ＲＳ１、第２参照信号ＲＳ２が供給される。参照信号ＲＳ１は、励磁電流と同じ位相であるが、参照信号ＲＳ２は、移相回路ＰＳにより９０度移相してある。即ち同期検波器ＤＥ１１〜ＤＥ２２には、周波数及び位相が励磁電流と同じ第1参照信号ＲＳ1（位相０度）と、周波数が励磁電流と同じで位相が９０度異なる（位相９０度の）第２参照信号ＲＳ２が供給される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、時分割で切替えることができる。

【0028】

同期検波器ＤＥ１１〜ＤＥ２２は、検出コイルＤＣの検出電圧を参照信号ＲＳ１又は参照信号ＲＳ２により同期検波する。その検波出力は、ローパスフィルタＬＰＦ１１〜ＬＰＦ２２、ハイパスフィルタＨＰＦ１１〜ＨＰＦ２２に供給され、渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２が取り出される。渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２は、夫々メモリＭＥ１１〜ＭＥ２２に保存する。

【0029】

渦電流探傷信号Ｘ１，Ｙ１は、導電板ＥＰ１に励磁電流が流れているとき、即ち導電板ＥＰ１の励磁中に検出された検出電圧（第１検出電圧）を、夫々参照信号ＲＳ１又は参照信号ＲＳ２により同期検波して得られた渦電流探傷信号であり、渦電流探傷信号Ｘ２，Ｙ２は、導電板ＥＰ２に励磁電流が供給されているとき、即ち導電板ＥＰ２の励磁中に検出された検出電圧（第２検出電圧）を、夫々参照信号ＲＳ１又は参照信号ＲＳ２により同期検波して得られた渦電流探傷信号である。また渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２は、導電板ＥＰ１又は導電板ＥＰ２の励磁中に検出された検出電圧（第１検出電圧又は第２検出電圧）を、参照信号ＲＳ１により同期検波して得られた渦電流探傷信号であり、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２は、導電板ＥＰ１又は導電板ＥＰ２の励磁中に検出された検出電圧（第１検出電圧又は第２検出電圧）を、参照信号ＲＳ２により同期検波して得られた渦電流探傷信号である。
加算器ＡＤ１は、メモリＭＥ１２，ＭＥ２２の渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和を取って和信号ＺＹを、また加算器ＡＤ２は、メモリＭＥ１１，ＭＥ２１の渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２の和を取って和信号ＺＸを出力する。

【0030】

和信号ＺＸは、長手キズの場合、渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２が加わり合って増大し、直交キズの場合、渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２が打消し合って抑制される。和信号ＺＹも同様に、長手キズの場合、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２が加わり合って増大し、直交キズの場合、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２が打消し合って抑制される。
キズの評価は、加算器ＡＤ１の和信号ＺＹと加算器ＡＤ２の和信号ＺＸを演算器（図示せず）で演算して行う。またキズの評価は、渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２を演算器で演算して行うこともできる。
以上は、加算器ＡＤ１により渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和を取り、加算器ＡＤ２により渦電流探傷信号Ｘ１，Ｘ２の和を取る例であるが、差を取ることもできる。その場合、長手キズに起因する差信号ＺＹ、差信号ＺＸは抑制され、直交キズに起因する差信号ＺＹ、差信号ＺＸは増大する。

【0031】

なお図４において、スイッチＳＷ１を接点ａ１側へ切り替えた状態で第１回目の探傷を行って渦電流探傷信号Ｘ１，Ｙ１を取得し、次に接点ａ２側へ切り替えた状態で第２回目の探傷を行って渦電流探傷信号Ｘ２，Ｙ２を取得することもできる。その場合、スイッチＳＷ２は省略して検出コイルＤＣを同期検波器ＤＥ１１，ＤＥ１２に直接接続し、ハイパスフィルタＨＰＦ１１，ＨＰＦ１２の夫々の出力にスイッチＳＷ１と同様のスイッチを接続して、ハイパスフィルタＨＰＦ１１，ＨＰＦ１２の出力から渦電流探傷信号Ｘ１，Ｙ１を取り出してメモリ等（例えばメモリＭＥ１１，ＭＥ１２）に保存し、その後ハイパスフィルタＨＰＦ１１，ＨＰＦ１２の出力から渦電流探傷信号Ｘ２，Ｙ２を取り出してメモリ等（例えばメモリＭＥ２１，ＭＥ２２）に保存するように構成することもできる。その場合には、同じ箇所を複数回走査する必要があるが同期検波器ＤＥ２１〜ハイパスフィルタＨＰＦ２１、同期検波器ＤＥ２２〜ハイパスフィルタＨＰＦ２２を省略できる。

【0032】

図５は、図４の渦電流探傷装置の変形例で、図４の４個の同期検波器を1個にし、１個の同期検波器ＤＥ１２を時分割で使用する例である。
スイッチＳＷ１を接点ａ１側へ、スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２を接点ｅ１，ｆ１側へ切替える。その間にスイッチＳＷ３、ＳＷ４を接点ｃ１、ｄ１へ切替えて渦電流探傷信号Ｘ１を取り出し、メモリＭＥ１１に保存する。次にスイッチＳＷ３，ＳＷ４を接点ｃ２，ｄ２側へ切替えて渦電流探傷信号Ｙ１を取り出し、メモリＭＥ１２に保存する。
次にスイッチＳＷ１を接点ａ２側へ、スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２を接点ｅ２，ｆ２側へ切替える。その間に、スイッチＳＷ３，ＳＷ４を接点ｃ１，ｄ１側へ切替えて渦電流探傷信号Ｘ２を取り出し、メモリＭＥ２２に保存する。次にスイッチＳＷ３，ＳＷ４を接点ｃ２，ｄ２側へ切替えて渦電流探傷信号Ｙ２を取り出し、メモリＭＥ２１に保存する。
図２の渦電流探傷装置は、同期検波器が１個でよいから、構成が簡単になる。

【0033】

ここで図６、図７により、図４の渦電流探傷装置の探傷試験の結果について説明する。
探傷試験は、渦電流探傷プローブＰをＳＣ方向へ走査して渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２を取得した。図６、図７は、取得した渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の波形を示す。
試験に用いた渦電流探傷プローブＰの導電板ＥＰ１、ＥＰ２のサイズは、図２（ａ３）において、厚さｔ＝１ｍｍ、長さＬ＝幅ｗ＝１２ｍｍ、導体片の厚さ＝０．２ｍｍである。また被試験体は、長さ２０ｍｍのＳＳ４００の鋼板に深さ０．５ｍｍの放電加工キズを形成したものを用いた。励磁電流と参照信号の周波数は、３６ｋＨｚで、参照信号は、位相が励磁電流と９０度異なる参照信号を用いた。また渦電流探傷プローブＰは、リフトオフ１ｍｍで走査した。

【0034】

図６、図７において、縦軸は、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２（Ｙと表示）の振幅の最大値（Ｖ）を、横軸は、渦電流探傷プローブＰの走査時間（ｓ）を表している。
図６は、長手キズに起因する渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の波形で、図６（ａ）は、導電板ＥＰ１の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｙ１、図６（ｂ）は、導電板ＥＰ２の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｙ２、図６（ｃ）は、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和信号の波形である。
図６（ａ），（ｂ）の波形は、位相が同じであるから、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和信号は、両渦電流探傷信号が加わり合って図６（ｃ）のように増大した波形になる。

【0035】

図７は、直交キズに起因する渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の波形で、図７（ａ）は、導電板ＥＰ１の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｙ１、図７（ｂ）は、導電板ＥＰ２の励磁中に得られた渦電流探傷信号Ｙ２、図７（ｃ）は、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和信号の波形である。
図７（ａ），（ｂ）の波形は、位相が逆になるから、渦電流探傷信号Ｙ１，Ｙ２の和信号は、両渦電流探傷信号が打消し合って図７（ｃ）のように抑制された波形になる。
以上図６、図７から明らかなように、図４の渦電流探傷装置は、長手キズに起因する渦電流探傷信号を増大し、直交キズに起因する渦電流探傷信号を抑制するから、従来十分には検出できなかった長手キズを確実に検出することができる。

【符号の説明】

【0036】

ＡＤ１，ＡＤ２ 加算器
ＤＥ１，ＤＥ１１，ＤＥ１２，ＤＥ２１，ＤＥ２２ 同期検波器
ＤＣ 検出コイル
ＥＣ１，ＥＣ２ 励磁コイル
ＥＰ１，ＥＰ２ 導電板
ＥＶ 励磁電源
ＬＰＦ１，ＬＰＦ２，ＬＰＦ１１，ＬＰＦ１２，ＬＰＦ２１，ＬＰＦ２２ ローパスフィルタ
ＨＰＦ１，ＨＰＦ２，ＨＰＦ１１，ＨＰＦ１２，ＨＰＦ２１，ＨＰＦ２２ ハイパスフィルタ
ＭＥ１１，ＭＥ１２，ＭＥ２１，ＭＥ２２ メモリ
Ｐ 渦電流探傷プローブ
ＰＳ 移相器（９０度移相）
ＲＳ１，ＲＳ２ 参照信号
ＲＶ 参照信号源
Ｔ 被検査体

【図4】

【図5】

【図1】

【図2】

【図3】

【図6】

【図7】

【図8】