特許 6472334 渦電流検査装置

(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】6472334

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】渦電流検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20060101AFI20190207BHJP

【ＦＩ】

   G01N27/90

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-113521(P2015-113521)

(22)【出願日】2015年6月3日

(65)【公開番号】特開2016-224010(P2016-224010A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2018年1月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】特許業務法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三木 将裕

(72)【発明者】

【氏名】成重 将史

(72)【発明者】

【氏名】吉田 功

【審査官】 塚本 丈二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８１７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３３４４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７４９４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１７３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９６６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４２２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０３２２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２３７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６９６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４７０３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１９０５０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／００５７２６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５８−３４３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２７／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走査方向に対して直交する直線方向に並んだ複数のコイルからなる第１列コイル群と、前記第１列コイル群に平行になるように並んだ複数のコイルからなる第２列コイル群とを有するマルチコイルプローブを備えた渦電流検査装置であって、
前記第１列コイル群中の二つのコイルで構成されるコイル対を用いて起電力信号を測定する直交検出モードと、
前記走査方向に対して交差する方向に並んだ前記第１列および第２列コイル群中の二つのコイルで構成される第１コイル対を用いて起電力信号を測定する第１交差検出モードと、
前記走査方向に対して交差する方向が前記第１コイル対が交差する方向と同じ側であって、前記第１コイル対のコイル対交差角よりも大きいコイル対交差角を有する方向に並んだ前記第１列および第２コイル群中の二つのコイルで構成される第２コイル対を用いて起電力信号を測定する第２交差検出モードとを具備していることを特徴とする渦電流検査装置。

【請求項2】

起電力信号に対し、コイル対を構成する二つのコイルの間隔に応じて所定の補正を行う信号強度補償部を有している請求項１に記載の渦電流検査装置。

【請求項3】

起電力信号の信号強度の最大値と所定の基準値とを用いて欠陥の有無を判定する信号強度測定部を有している請求項１または請求項２に記載の渦電流検査装置。

【請求項4】

基準信号に対する起電力信号の位相角を用いて欠陥の有無を判定する信号位相評価部を有している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の渦電流検査装置。

【請求項5】

第１列および第２列コイル群におけるコイルが平面視で千鳥状に配置されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の渦電流検査装置。

【請求項6】

最大欠陥交差角が、欠陥に対する起電力信号の信号強度がゼロとなる欠陥交差角を含まない単一の欠陥交差角の範囲に収められている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の渦電流検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、渦電流検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

導電性材料により形成された構造物の欠陥検査として、渦電流検査装置が広く利用されている。この渦電流検査装置は、励磁コイルを用いて検査対象となる構造物中に渦電流を発生させ、欠陥近傍での渦電流の変化を検出コイルで検出して上記欠陥を探知する。

【0003】

このような渦電流検査装置としては、例えば、センサ本体に複数の渦流センサを探傷移動方向に千鳥状に配列し、これら複数のセンサから探傷移動方向と交差する少なくとも２方向に並べて配置された２つのセンサからなるセンサ対を選択しながら切り替えて探傷するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

上記渦電流検査装置では、探傷移動方向と交差する２方向のセンサ対を選択して切り替えることで交差する２方向の渦電流を測定することができ、センサ対が１方向にのみ配列された装置に比べて欠陥の方向に対する感度差を低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平８−３３４４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述したような従来の装置を用いる場合であっても、最大欠陥交差角が大きい場合や、材料物性（導電率などの電磁気特性）等の影響により欠陥の方向に対する感度変化が大きい場合などでは、感度の低下に起因して必ずしも確実に欠陥を探知できないことがある。

【0007】

例えば、図４（ｂ）に示すような感度変化が互いに異なる材料Ｍ、Ｎで形成された２つの被検体を測定する場合、材料Ｎは材料Ｍに比べて感度変化が大きく、材料Ｍでは起電力信号の信号強度が０となる交差角が約５５°であるのに対し、材料Ｎでは約３５°となっている。そのため従来のような複数のコイルが正三角形状の千鳥状に配列（最大交差角３０°）された渦電流検査装置を用いて探傷する場合、材料Ｎで形成された被検体の測定では欠陥交差角が大きくなると起電力信号が急激に低下し、上記欠陥交差角が最大欠陥交差角近傍となる状態では十分な強度の起電力信号が得られず、その結果、欠陥を確実に検知できないおそれがある。

【0008】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、感度低下を抑制することができ、欠陥を確実に探知することができる渦電流検査装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、
（１）走査方向に対して直交する直線方向に並んだ複数のコイルからなる第１列コイル群と、前記第１列コイル群に平行になるように並んだ複数のコイルからなる第２列コイル群とを有するマルチコイルプローブを備えた渦電流検査装置であって、
前記第１列コイル群中の二つのコイルで構成されるコイル対を用いて起電力信号を測定する直交検出モードと、
前記走査方向に対して交差する方向に並んだ前記第１列および第２列コイル群中の二つのコイルで構成される第１コイル対を用いて起電力信号を測定する第１交差検出モードと、
前記走査方向に対して交差する方向が前記第１コイル対が交差する方向と同じ側であって、前記第１コイル対のコイル対交差角よりも大きいコイル対交差角を有する方向に並んだ前記第１列および第２コイル群中の二つのコイルで構成される第２コイル対を用いて起電力信号を測定する第２交差検出モードとを具備していることを特徴とする渦電流検査装置、
（２）起電力信号に対し、コイル対を構成する二つのコイルの間隔に応じて所定の補正を行う信号強度補償部を有している前記（１）に記載の渦電流検査装置、
（３）起電力信号の信号強度の最大値と所定の基準値とを用いて欠陥の有無を判定する信号強度測定部を有している前記（１）または（２）に記載の渦電流検査装置、
（４）基準信号に対する起電力信号の位相角を用いて欠陥の有無を判定する信号位相評価部を有している前記（１）から（３）のいずれか１項に記載の渦電流検査装置、
（５）第１列および第２列コイル群におけるコイルが平面視で千鳥状に配置されている前記（１）から（４）のいずれか１項に記載の渦電流検査装置、並びに
（６）最大欠陥交差角が、欠陥に対する起電力信号の信号強度がゼロとなる欠陥交差角を含まない単一の欠陥交差角の範囲に収められている前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の渦電流検査装置
に関する。

【0010】

なお、「起電力信号」とは、コイル対を用いて測定された起電力の信号を意味し、「制御信号」とは、コイル対を用いて被検体に入力する信号を意味する。また、「コイル対交差角」とは、マルチコイルプローブの走査方向に対してコイル対を構成する二つのコイルの並び方向（以下、コイル対に対応して「第１コイル対方向」などともいう）がなす角度を意味する。また、「欠陥交差角」とは、コイル対方向と欠陥の長手方向とがなす角度を意味し、「最大欠陥交差角」とは、直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードで用いられるコイル対のうちの欠陥交差角が最も小さくなるコイル対が取り得る欠陥交差角の最大値を意味する。また、「走査方向に対して交差する方向が第１コイル対が交差する方向と同じ側」とは、コイル対方向に沿った直線が直交座標系の原点を通る直線であると仮定した場合、上記直交座標系の原点を通る上記直線と異なる直線が上記直線と同じ象限に存する態様を意味する。

【発明の効果】

【0011】

本発明は、感度低下を抑制することができ、欠陥を確実に探知することができる渦電流検査装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る渦電流検査装置の概略構成図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。

【図2】図１のマルチコイルプローブの概略拡大図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。

【図3】図１の渦電流探傷器の構成を示す概略ブロック図である。

【図4】欠陥交差角に対する信号強度の変化を示す概略図であって、（ａ）は欠陥交差角の説明、（ｂ）は欠陥交差角と起電力信号の信号強度との関係の一例をそれぞれ示す。

【図5】コイル間隔比と信号強度比との関係の一例を示す概略図である。

【図6】直交検出モードを説明するための概略図である。

【図7】第１交差検出モードを説明するための概略図である。

【図8】第２交差検出モードを説明するための概略図である。

【図9】図１の渦電流検査装置を用いて得られるリサージュ波形の概略説明図であって、（ａ）は欠陥に起因する起電力信号の一例、（ｂ）はリフトオフに起因する起電力信号の一例をそれぞれ示す。

【図10】図１の渦電流検査装置を用いた測定の概略フローチャートである。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る渦電流検査装置におけるマルチコイルプローブの概略拡大図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図をそれぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の渦電流検査装置は、走査方向に対して直交する直線方向に並んだ複数のコイルからなる第１列コイル群と、上記第１列コイル群に平行になるように並んだ複数のコイルからなる第２列コイル群とを有するマルチコイルプローブを備えた渦電流検査装置であって、上記第１列コイル群中の二つのコイルで構成されるコイル対を用いて起電力信号を測定する直交検出モードと、上記走査方向に対して交差する方向に並んだ上記第１列および第２列コイル群中の二つのコイルで構成される第１コイル対を用いて起電力信号を測定する第１交差検出モードと、上記走査方向に対して交差する方向が上記第１コイル対が交差する方向と同じ側であって、上記第１コイル対のコイル対交差角よりも大きいコイル対交差角を有する方向に並んだ上記第１列および第２コイル群中の二つのコイルで構成される第２コイル対を用いて起電力信号を測定する第２交差検出モードとを具備していることを特徴とする。

【0014】

当該渦電流検査装置は、上記直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードを具備していることで、直交検出モードおよび第１交差検出モードのみを具備している渦電流検査装置に比して最大欠陥交差角を小さくすることができ、欠陥を確実に探知することができる。

【0015】

以下、当該渦電流検査装置の第１および第２の実施形態について図１〜図１１を参照して説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。

【0016】

なお、以下の実施形態では、検査対象として板状の被検体を検査する場合について説明する。また、便宜上、マルチコイルプローブの長手方向をＸ方向、マルチコイルプローブの走査方向をＹ方向、並びに上記Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向をＺ方向とする。

【0017】

また、本明細書において、「欠陥」とは、き裂、欠損などの幾何学上の特異的部位（傷）を意味している。

【0018】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る渦電流検査装置の概略構成図である。当該渦電流検査装置１は、図１に示すように、概略的に、本体１００と、渦電流探傷器２００と、プローブ移動制御器３００と、表示器４００とにより構成されている。

【0019】

本体１００は、マルチコイルプローブ１１０と、プローブ移動ユニット１２０と、ガイドレール１３０と、プローブ押さえ治具１４０と、緩衝材１５０と、押さえ調整ねじ１６０とを備えている。

【0020】

マルチコイルプローブ１１０は、図２に示すように、走査方向（Ｙ方向）に対して直交する直線方向（Ｘ方向）に並んだ複数のコイル１１２からなる第１列コイル群Ｒ１と、第１列コイル群Ｒ１に平行になるように並んだ複数のコイル１１２からなる第２列コイル群Ｒ２とを有している。第１列および第２列コイル群Ｒ１、Ｒ２を構成するコイル１１２は、被検体ｓ内に渦電流を励起することと、被検体ｓの表層部での渦電流分布の変化を検出することの両方の作用を行う。以下、被検体ｓ内に渦電流を励起するコイル１１２を「励磁コイル」、被検体ｓ表層部での渦電流分布の変化を検出するコイル１１２を「検出コイル」ともいう。なお、上記第１列コイル群Ｒ１を構成するコイル１１２を、紙面上から順にコイルａ１、コイルａ２、・・・と称する。また、上記第２列コイル群Ｒ２を構成するコイル１１２を、紙面上から順にコイルｂ１、コイルｂ２、・・・と称する。

【0021】

第１列および第２列コイル群Ｒ１、Ｒ２におけるコイル１１２は、平面視で互いに半ピッチずらした千鳥状に配置されている。このように、上記コイル１１２が千鳥状に配置されていることで、最大欠陥交差角を小さくして起電力信号の信号強度を高めることができ、欠陥をさらに確実に探知することができる。上記千鳥状のコイル配置としては、第１列コイル群Ｒ１を構成するコイル１１２と第２コイル群Ｒ２を構成するコイル１１２とを互いに半ピッチずらした千鳥状の配置が好ましく、互いに半ピッチずらした千鳥状の配置であって各コイル１１２が仮想正三角形の各頂点に位置する配置がより好ましい。これにより、最大欠陥交差角を小さくすることでき、欠陥をさらに確実に探知することができる。

【0022】

また、最大欠陥交差角は、欠陥に対する起電力信号の信号強度がゼロとなる欠陥交差角を含まない単一の欠陥交差角の範囲に収められていることも好ましい。このように、最大欠陥交差角が上記範囲であることで、欠陥があるにもかかわらず起電力信号の信号強度がゼロとなるのを回避することができ、欠陥をよりいっそう確実に探知することができる。

【0023】

マルチコイルプローブ１１０は、具体的には、コイル１１２を固定し電気的に配線を施工した基板１１１と、渦電流信号の変化を検出するコイル１１２の選択および切り替えを行うマルチプレクサ回路部１１３とを更に有している。これら基板１１１とコイル１１２とマルチプレクサ回路部１１３とは電気的に結線されており、マルチプレクサ回路部１１３は、後述する渦電流探傷器２００に接続されている。マルチプレクサ回路部１１３には検出モードに応じた励磁コイルおよび検出コイルの切り替えプログラムが記憶されており、渦電流探傷器２００からの指示でプログラムが作動して渦電流を測定する。なお、基板１１１は、可撓性を有する材料により形成されてることが好ましい。これにより、曲面部を測定する際に被検体ｓとの密着性を高めることができる。

【0024】

プローブ移動ユニット１２０は、マルチコイルプローブ１１０を保持すると共に、マルチコイルプローブ１１０を被検体ｓに対して走査方向に平行移動する。このプローブ移動ユニット１２０は、ガイドレール１３０に沿って移動する車輪（不図示）と、車輪を動かすモータ（不図示）と、マルチコイルプローブ１１０の移動量を測定するエンコーダ（不図示）とを有し、マルチコイルプローブ１１０をＹ方向（走査方向）に平行移動させて測定を行う。プローブ移動ユニット１２０の移動制御は、後述するプローブ移動制御器３００により行われる。

【0025】

ガイドレール１３０は、プローブ移動ユニット１２０を平行移動できるように支持する。プローブ押さえ治具１４０は、マルチコイルプローブ１１０を一定の押し付け力で被検体ｓに当接させる。緩衝材１５０は、スポンジ等で形成され、マルチコイルプローブ１１０の被検体ｓへの押し付け力を均一化する。押さえ調整ねじ１６０は、マルチコイルプローブ１１０の押し付け力を調整する。

【0026】

渦電流探傷器２００は、検出コイルで測定された起電力信号を入力とし、上記起電力信号の中から探傷信号を取得し、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号として出力する。渦電流探傷器２００は、概略的に、図３に示すように、検出モード制御部３０１、励磁信号制御部３０２、起電力信号測定部３０３、信号強度測定部３０４、信号位相評価部３０５、位置制御部３０６、欠陥判定部３０７、信号強度補償部３０８、および描画部３０９により構成されている。

【0027】

検出モード制御部３０１は、直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードの中から検出モードを選択し、励磁信号制御部３０２と起電力信号測定部３０３と信号強度補償部３０８とへ検出モードに関する信号を送信する。また、検出モード制御部３０１は、位置制御部３０６にプローブ移動ユニット１２０の移動指示を送ると共にその移動量を受信する。

【0028】

励磁信号制御部３０２は、検出モード制御部３０１からの信号を受信し、マルチプレクサ回路部１１３に励磁コイルを指定して励磁信号を送信する。起電力信号測定部３０３は、マルチコイルプローブ１１０で検出した信号をマルチプレクサ回路部１１３から受信して、信号強度測定部３０４および描画部３０９に伝達する。なお、マルチコイルプローブ１１０における励磁コイルでの励磁および検出コイルでの検出は連続して行われる。また、起電力信号測定部３０３は、全検出モードでの起電力信号の測定が終了したときに、検出モード制御部３０１にその位置での測定終了の信号を送る。

【0029】

信号強度測定部３０４は、渦電流検査装置１を校正するために用いられる基準となる欠陥（以下、「校正欠陥」ともいう）の測定によりあらかじめ取得した基準信号が記憶されており、検出コイルにより測定された起電力信号の信号強度の最大値と所定の基準値とを用いて欠陥の有無を判定する。このように、信号強度測定部３０４を有していることで、当該渦電流検査装置１は、欠陥を一律に判定することができる。

【0030】

信号位相評価部３０５は、校正欠陥の測定によりあらかじめ取得した基準信号が記憶されており、基準信号に対する上記起電力信号の位相角を用いて欠陥の有無を判定する。このように、信号位相評価部３０５を有していることで、当該渦電流検査装置１は、起電力信号の由来を判別することができ、欠陥をより確実に探知することができる。

【0031】

位置制御部３０６は、検出モード制御部３０１からの信号を受信し、プローブ移動制御器３００にプローブ移動ユニット１２０の移動指示を送ると共にその移動量を記憶し、この記憶された移動量を検出モード制御部３０１と描画部３０９に送信する。また、欠陥判定部３０７は、信号強度測定部３０４および信号位相評価部３０５の評価結果に基づいて起電力信号を評価し、この評価結果を描画部３０９に送信する。

【0032】

信号強度補償部３０８は、測定された起電力信号に対し、コイル対を構成する二つのコイルの間隔に応じて所定の補正を行う。このように、信号強度補償部３０８を有していることで、当該渦電流検査装置１は、検出モードごとのコイル間隔の差異による信号の感度差を補償することができ、精度よく欠陥を探知することができる。ここで、本実施形態では３つの検出モードの実施が例示されているが、各検出モードでは励磁コイルと検出コイルの間隔が異なるため、検出モードごとに起電力信号のレベルに差が生じる。そこで、信号強度補償部３０８を用いて検出モードでのコイル間隔に応じて信号強度測定部３０４で測定された信号強度に係数を乗算して感度差を補償する。信号強度補償部３０８で補償された信号は信号強度測定部３０４に返信される。また、描画部３０９は、起電力信号測定部３０３、位置制御部３０６および欠陥判定部３０７からの出力（検査結果）を集積および記録すると共に、検査結果を表示器４００に送信する。

【0033】

なお、上述した渦電流探傷器２００としては、例えば、パソコン等の汎用の演算処理装置を用いることができる。渦電流探傷器２００として上記演算処理装置を用いる場合、演算処理装置は単一の装置であってもよく、演算処理を分担させた複数の装置であってもよい。

【0034】

プローブ移動制御器３００は、プローブ移動ユニット１２０の移動を制御する。プローブ移動制御器３００は、プローブ移動ユニット１２０の移動量を記憶し、その移動量を検出モード制御部３０１および描画部３０９に送信する。

【0035】

表示器４００は、描画部３０９から受信した検査結果を表示する。表示器４００としては、例えば、二次元ディスプレイ等のモニタなどを採用することができる。上記検査結果は、例えば、測定位置に対応付けて二次元画像としてモニタ上に表示される。

【0036】

次に、上述した構成の渦電流検査装置１を用いた検出モードおよび欠陥判定方法について詳述する。

【0037】

［検出モード］
上述したように、欠陥交差角や材料物性（導電率などの電磁気特性）等により信号強度が変化するため（図４（ｂ）参照）、最大欠陥交差角が可及的に小さくなるような検出モードにすることが、欠陥の識別性を向上させるためには重要である。

【0038】

しかしながら、一定の間隔でコイル１１２が配列されたマルチコイルプローブ１１０を用いて欠陥方向に応じた検出モードを複数設定すると、検出モードにより励磁コイルと検出コイルとの間隔が種々異なる。図５は、コイル間隔比と信号強度比との関係の一例を示す概略図である。この図から分かるように、コイル間隔の指標となるコイル間隔比が大きくなるにつれて起電力信号の信号強度比が低下する。

【0039】

そこで、あらかじめコイル間隔による信号強度の低下率を渦電流探傷器２００に保有しておこことで、検出モードごとのコイル間隔の相異に起因する信号強度の差異を補正することができる。

【0040】

ここで、本実施形態の検出モードについて、図６〜図８を参照して説明する。これらの図に示すように、当該渦電流検査装置１は、直交検出モードと、第１交差検出モードと、第２交差検出モードとを具備している。なお、図６〜図８は、図２に示したマルチコイルプローブ１１０のうちの一部のコイル１１２の配列のみを示している。また、これらの検出モードではマルチコイルプローブ１１０を図中Ｙ方向に走査するものとする。

【0041】

直交検出モードは、図６に示すように、第１列コイル群Ｒ１中の二つのコイル１１２で構成されるコイル対を用いて起電力信号を測定するモードである。このモードでは、例えば、コイルａ１を励磁コイル、コイルａ２を検出コイルとして測定を行った後、コイルａ２を励磁コイル、コイルａ３を検出コイルとして測定を行い、以下第１列コイル群Ｒ１中のコイル１１２を順次切り替えながら測定を行う。このモードは、Ｘ軸方向に進展した欠陥の検出性に優れている。

【0042】

第１交差検出モードは、図７に示すように、走査方向に対して交差する方向に並んだ第１列および第２列コイル群Ｒ１、Ｒ２中の二つのコイル１１２で構成される第１コイル対を用いて起電力信号を測定するモードである。このモードでは、例えば、コイルａ１を励磁コイル、コイルｂ１を検出コイルとして測定を行った後、コイルａ２を励磁コイル、コイルｂ１を検出コイルとして測定を行う。次いで、コイルａ２を励磁コイル、コイルｂ２を検出コイルとして測定を行った後、コイルａ３を励磁コイル、コイルｂ２を検出コイルとして測定を行い、以下第１列コイル群Ｒ１中のコイル１１２および第２列コイル郡Ｒ２中のコイル１１２を順次切り替えながら測定を行う。このモードは、Ｙ軸方向に進展した欠陥の検出性に優れている。

【0043】

第２交差検出モードは、図８に示すように、走査方向に対して交差する方向が第１コイル対が交差する方向と同じ側であって、第１コイル対のコイル対交差角よりも大きいコイル対交差角を有する方向に並んだ第１列および第２列コイル群Ｒ１、Ｒ２中の二つのコイル１１２で構成される第２コイル対を用いて起電力信号を測定するモードである。このモードは、第１交差検出モードとは励磁コイルと検出コイルとの組合せが異なっている。このモードでは、例えば、コイルａ１を励磁コイル、コイルｂ２を検出コイルとして測定を行った後、コイルａ３を励磁コイル、コイルｂ１を検出コイルとして測定を行う。次いで、コイルａ２を励磁コイル、コイルｂ３を検出コイルとして測定を行った後、コイルａ４を励磁コイル、コイルｂ２を検出コイルとして測定を行い、以下第１列コイル群Ｒ１中のコイル１１２および第２列コイル郡Ｒ２中のコイル１１２を順次切り替えながら測定を行う。このモードは、Ｙ軸に対して斜め方向に進展した欠陥の検出性に優れている。

【0044】

なお、上述した直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードの切り替え、並びに上記各モードにおける励磁コイルおよび検出コイルの選定は、マルチプレクサ回路部１１３のプログラム動作で行われる。

【0045】

このように、当該渦電流検査装置１が直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードを具備することで、図６〜図８に示すように、各コイル１１２を仮想正三角形の各頂点に位置するように配置した場合、最大欠陥交差角は１５°になる。これは、直交検出モードおよび第１交差検出モードの２つの検出モードのみ具備する従来の渦電流検査装置において得られる最大欠陥交差角３０°の半分の値である。これを図４（ｂ）に示す材料Ｎにあてはめると、欠陥交差角３０°で信号強度が約２５％であるのに対し、欠陥交差角１５°では信号強度が約６５％となるので、信号とノイズとの区別が明確となって欠陥を確実に識別することができる。なお、第２交差検出モードにおけるコイル間隔は第１交差検出モードのものに比して√３倍となるが、信号強度補償部３０８により補償することで、補正された強度の信号を得ることができる。

【0046】

［欠陥判定方法］
欠陥の判定は二段階で行われる。第一段階としては、信号強度を用いる。具体的には、まず、校正欠陥をあらかじめ測定して基準信号を取得し、取得した基準信号からその最大値Ａ１を得る。なお、実際に発生する欠陥は校正欠陥のようにはっきりした性状でないため信号強度が校正欠陥に比して大きくない。そこで、信号の最大値Ａ１に係数αを乗じてこれを欠陥判定の基準値Ａ０（＝α×Ａ１）とする。

【0047】

第二段階としては、制御信号に対する起電力信号の位相変化に基づいて、欠陥信号とノイズ信号とを識別する。上記位相変化はリサージュ波形を用いて評価する。図９は、図１の渦電流検査装置を用いて得られるリサージュ波形の概略説明図であって、（ａ）は欠陥に起因する起電力信号の一例、（ｂ）はリフトオフに起因する起電力信号の一例をそれぞれ示す。図９（ａ）、（ｂ）において、横軸は制御信号Ｓの信号強度、縦軸は起電力信号Ｔの信号強度をそれぞれ示しており、これにより制御信号Ｓと起電力信号Ｔとの位相角を表すことができる。一般に、校正欠陥の位相は、制御信号Ｓに対する起電力信号Ｔの位相角が９０°となるように設定されている。そのため、欠陥に起因するリサージュ波形の位相角は、図９（ａ）に図示された太い実線のように、約９０°となる。これに対し、ノイズの一種であるリフトオフ信号（マルチコイルプローブ１１０が被検体ｓから離れることにより発生するノイズ）の位相角は、図９（ｂ）に図示された太い実線のように、約２２５°となる。

【0048】

したがって、例えば、直交検出モード、第１交差検出モードまたは第２交差検出モードのいずれかにおいて起電力信号の信号強度Ａが基準値Ａ０以上であり、かつ上記起電力信号のリサージュ波形での位相角が９０°近傍になる場合、その起電力信号は欠陥に由来するものであると判定することができる。また、起電力信号の信号強度Ａは基準値Ａ０以上であるが、上記起電力信号のリサージュ波形での位相角が９０°近傍にならない場合、その起電力信号はノイズであると判定することができる。

【0049】

次に、当該渦電流検査装置１の動作方法について説明する。なお、当該渦電流検査装置１の動作方法は、以下に示す方法にのみ限定されるものではない。

【0050】

図１０は、図１の渦電流検査装置を用いた測定の概略フローチャートである。なお、ここで説明する制御処理は、マルチプレクサ回路部１１３、渦電流探傷器２００およびプローブ移動制御器３００の内部メモリにあらかじめ記憶されたプログラムに基づいて実行される。

【0051】

まず、測定に先立って測定の準備を行う。この準備では、被検体ｓと同等の材料で形成された校正欠陥の信号（渦電流）をあらかじめ測定し、得られた信号を基準信号として渦電流探傷器２００に記憶させる。また、上記準備では、マルチコイルプローブ１１０のコイル間隔に関する寸法値を渦電流探傷器２００に入力して記憶させる。

【0052】

次いで、被検体ｓの測定開始位置にマルチコイルプローブ１１０を設置し、緩衝材１５０の介在下、プローブ抑え治具１４０を用いてマルチコイルプローブ１１０を被検体ｓに押し当てる。その際、被検体ｓに対する平常状態（欠陥が無い状態）の起電力信号を測定してコイルキャリブレーションを行い、この状態の起電力信号を記憶する（ステップＳ１）。

【0053】

次いで、プローブ移動制御器３００から信号を発信してプローブ移動ユニット１２０を操作し、これによりマルチコイルプローブ１１０を移動させる（ステップＳ２）。

【0054】

次いで、上述した３つの検出モードでの測定を行う。具体的には、まず直交検出モードでの測定（ステップＳ３）を行った後、第１交差検出モードでの測定（ステップＳ４）および第２交差検出モードでの測定（ステップＳ５）をこの順で行う。

【0055】

上記３つの検出モードでの測定が終了した後、マルチコイルプローブ１１０が測定終端位置まで移動したか否かの判定を行う（ステップＳ６）。この判定の結果、マルチコイルプローブ１１０が測定終端位置まで移動していない場合は更にマルチコイルプローブ１１０を移動させて渦電流測定を繰り返し、マルチコイルプローブ１１０が測定終端位置まで移動した場合は後述の信号強度評価に移行する。

【0056】

信号強度評価では、まず起電力信号の信号強度と基準信号の信号強度との比較を行う（ステップＳ７）。この評価では、上述の欠陥判定方法で説明したように欠陥判定の基準値Ａ０に対する大小で判定する。その際、起電力信号の信号強度ＡがＡ＜Ａ０の場合は有意な信号はないと判断されるため、欠陥なしと判定（ステップＳ１０）した後、測定を終了する。一方、起電力信号の信号強度ＡがＡ≧Ａ０の場合は有意な信号があると判断されるため、後述の位相角評価に移行する。

【0057】

位相角評価では、まず上述したリサージュ波形を描画して起電力信号の位相角を計算し、得られた位相角が欠陥の特徴と一致するか否かの判定を行う。具体的には、直交検出モード、第１交差検出モードおよび第２交差検出モードで得られた各起電力信号を用いてリサージュ波形の位相角が９０°近傍になるか否かの判定を行う（ステップＳ８）。その際、上記３つの検出モード全ての位相角が９０°近傍にならない場合は有意な信号はないと判断されるため、欠陥なしと判定（ステップＳ１０）した後、測定を終了する。一方、上記３つの検出モードのうちの少なくともいずれかの位相角が９０°近傍になる場合は有意な信号であると判断されるため、欠陥ありと判定（ステップＳ９）した後、測定を終了する。

【0058】

［第２の実施形態］
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る渦電流検査装置におけるマルチコイルプローブの概略拡大図である。当該渦電流検査装置２は、マルチコイルプローブ１１５における第１列コイル群Ｒ１と第２列コイル群Ｒ２との間隔が調整可能である点で、第１の実施形態とは異なっている。なお、第２の実施形態において、マルチコイルプローブ１１５以外の構成は上述した第１の実施形態と同様であるため、その詳細な説明は省略する。また、第２の実施形態における検出モード、欠陥判定方法および動作方法については、上述した第１の実施形態のものと同様であるので、その詳細な説明は省略する。

【0059】

マルチコイルプローブ１１５は、図１１に示すように、概略的に、第１の基板１１６ａと、第２の基板１１６ｂとにより構成されている。

【0060】

第１の基板１１６ａは、第１列コイル群Ｒ１を構成するコイル１１２および第１のマルチプレクサ回路部１１７ａが配設され、これら第１の基板１１６ａとコイル１１２と第１のマルチプレクサ回路部１１７ａとは電気的に結線されており、第１のマルチプレクサ回路部１１７ａは、渦電流探傷器２００に接続されている。また、第２の基板１１６ｂは、第２列コイル群Ｒ２を構成するコイル１１２および第２のマルチプレクサ回路部１１７ｂが配設され、これら第２の基板１１６ｂとコイル１１２と第２のマルチプレクサ回路部１１７ｂとは電気的に結線されており、第２のマルチプレクサ回路部１１７ｂは、渦電流探傷器２００に接続されている。

【0061】

また、マルチコイルプローブ１１５は、上述した第１の基板１１６ａと第２の基板１１６ｂとがコイル間隔調整ガイド１１８を介して接続され、必要に応じて第１列コイル群Ｒ１と第２列コイル群Ｒ２との間隔が調整できるように調整ねじ１１９で固定されている。

【0062】

ここで、当該渦電流検査装置２におけるコイル間隔の設定方法を示す。例えば、上述した材料Ｎにおいて斜め方向に発生した欠陥を校正欠陥の信号強度の５０％の値が得られるように測定する場合、図４（ｂ）の測定データに基づくと、上記５０％となる欠陥交差角は約２０°である。そのため、Ｘ軸方向と第２交差検出モードのコイル対方向とのなす角度が４０°になるように第１列コイル群Ｒ１と第２列コイル群Ｒ２との間隔を調整すればよい。すなわち、第１列コイル群Ｒ１を構成する隣り合うコイル１１２どうしの間隔に対して１．２５倍（＝１．５×ｔａｎ４０°）となるように上記間隔を調整すればよい。

【0063】

このように、当該渦電流検査装置２は、マルチコイルプローブ１１５における第１列コイル群Ｒ１と第２列コイル群Ｒ２との間隔が調整可能であることで、最大欠陥交差角を適宜小さくすることができ、感度低下の抑制により欠陥を確実に探知することができる。また、当該渦電流検査装置２によれば、コイル対交差角の調整が可能となるので、コイル対交差角が異なる複数のマルチコイルプローブ１１５を被検体ｓの材質等に応じて準備したり、取り替える必要が無いという利点を有する。

【0064】

なお、本発明に係る渦電流検査装置は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0065】

例えば、上述した実施形態では、走査方向に対して直交する直線方向に二列に並んだコイル群を有するマルチコイルプローブ１１０、１１５を備えた渦電流検査装置１、２について説明したが、三列または四列以上に並んだコイル群を有するマルチコイルプローブを備えた渦電流検査装置であってもよい。かかる場合、これらのコイル群の中から第１列コイル群および第２コイル群を選択することができる。

【0066】

また、上述した実施形態では、第１および第２交差検出モードにおいて、特定のコイル対交差角を有する渦電流検査装置１、２について説明したが、第１コイル対および第２コイル対が上記関係を有する限り、上記特定のコイル対交差角に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0067】

ｓ 被検体
１、２ 渦電流検査装置
Ｒ１ 第１列コイル群
Ｒ２ 第２列コイル群
１００ 本体
１１０、１１５ マルチコイルプローブ
１１１ 基板
１１６ａ 第１の基板
１１６ｂ 第２の基板
１１２ コイル
１１３ マルチプレクサ回路部
１１７ａ 第１のマルチプレクサ回路部
１１７ｂ 第２のマルチプレクサ回路部
１２０ プローブ移動ユニット
２００ 渦電流探傷器
３００ プローブ移動制御器
３０８ 信号強度補償部
３０４ 信号強度測定部
３０５ 信号位相評価部
４００ 表示器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】