特開 2022-165526 渦流探傷装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165526

(43)【公開日】2022-11-01

(54)【発明の名称】渦流探傷装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20210101AFI20221025BHJP

【ＦＩ】

G01N27/90

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070891

(22)【出願日】2021-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】517166756

【氏名又は名称】テックス理研株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087572

【弁理士】

【氏名又は名称】松川 克明

(74)【代理人】

【識別番号】100085213

【弁理士】

【氏名又は名称】鳥居 洋

(72)【発明者】

【氏名】熊倉 裕二

(72)【発明者】

【氏名】小西 伸彦

(72)【発明者】

【氏名】川端 達也

【テーマコード（参考）】

2G053

【Ｆターム（参考）】

2G053AB21

2G053BA03

2G053BA12

2G053BA13

2G053BB03

2G053BC02

2G053BC14

2G053CA03

2G053CA17

2G053CB10

2G053DA02

2G053DA09

2G053DA10

2G053DB01

(57)【要約】

【課題】 渦流探傷装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号を除去する渦流探傷装置を提供する。
【解決手段】 被検査体３に対して同軸かつ離間して配置された一対の検出コイル１０ａ、１０ｂと、これら検出コイル１０ａ、１０ｂが生じる磁界が逆位相となるように各検出コイルによりブリッジの２辺が構成されたブリッジ回路とを具備し、一対の検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、第１の励磁コイル１１と第２励磁コイル１２を各検出コイル１０ａ、１０ｂと同軸に配置し、検出コイル１０ａ、１０ｂとその隣に配置される第２励磁コイル１２との間の距離Ｄを、第２励磁コイル１２で励磁し隣に位置する検出コイル１０ａ、１０ｂで検出される振動ノイズ信号と第１励磁コイル１１で励磁し検出コイル１０ａ、１０ｂで検出される振動ノイズ信号との位相を逆位相になる距離に設定した。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検査体に対して非接触且つ同軸に離間して配置された一対の検出コイルと、これら検出コイルが生じる磁界が逆位相となるように各検出コイルによりブリッジの２辺が構成されたブリッジ回路とを具備した渦流探傷装置であって、
励磁磁場を発生させて前記被検査体の表層部に渦電流を発生させる第１の励磁コイルと、
前記一対の検出コイルを挟むように、前記各検出コイルと同軸に配置される一対のコイル部で構成され、励磁磁場を発生させて被検査体の表層部に渦電流を発生させる第２の励磁コイルとを備え、
前記検出コイルとその隣側に配置される前記第２の励磁コイルのコイル部との間の距離を、前記第２の励磁コイルで励磁し隣に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が変化する距離に設定した、渦流探傷装置。

【請求項2】

請求項１に記載の渦流探傷装置であって、
前記第１の励磁コイルは、前記一対の検出コイルを挟むように、前記各検出コイルと同軸に配置される一対のコイル部で構成され、前記第１の励磁コイルのコイル部は、前記検出コイルと前記第２の励磁コイルの各コイル部との間に配置される、渦流探傷装置。

【請求項3】

請求項１に記載の渦流探傷装置であって、
前記第１の励磁コイルは、前記検出コイルと同心状に、前記検出コイルの外周側に配置される、渦流探傷装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の渦流探傷装置であって、
前記検出コイルとその隣側に配置される前記第２の励磁コイルとの間の距離を、前記第２の励磁コイルで励磁し隣側に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が逆位相になる距離に設定した、渦流探傷装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の渦流探傷装置であって、
前記第２の励磁コイルに交流電力を与え、前記第２の励磁コイルで励磁し隣側に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第１の励磁コイルに交流電力を与え、前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が逆位相になるように、前記第２の励磁コイルに与える交流電力の位相を変換して前記第2の励磁コイルに与える、渦流探傷装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の渦流探傷装置であって、
発振器と、前記発振器からの交流出力を増幅する第１電力増幅器と、前記発振器からの交流出力の位相を変換する第２の励磁用位相変換器と、前記第２の励磁用位相変換器からの交流出力を増幅する第２電力増幅器と、を備え、
前記第１の励磁コイルに前記電力増幅器から交流電力を与え、前記第２の励磁コイルに前記励磁用電力増幅器から交流電力を与える、渦流探傷装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の渦流探傷装置であって、
前記被検査体は、金属製丸棒材又は金属製丸パイプ材であり、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルは貫通コイルであり、前記丸棒材の外径と前記検出コイル及び前記第２の励磁コイルの内径との差に基づいて、前記検出コイルと前記第２の励磁コイルとの間の距離が設定される、渦流探傷装置。

【請求項8】

請求項１～６に記載の渦流探傷装置であって、
前記被検査体は、金属製丸パイプ材又は金属製丸棒材であり、
前記被検査体に対して近接して配置され、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとを有する渦流探傷プローブを備え、
前記渦流探傷プローブは、円筒状又は半円筒状に形成されている、渦流探傷装置。

【請求項9】

請求項１～６のいずれか１項に記載の渦流探傷装置であって、
前記被検査体は、金属製角パイプ材又は金属製角棒材であり、
前記検査体に対して近接して配置され、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとを有する渦流探傷プローブを備え、
前記渦流探傷プローブは、被検査体を囲むように形成された矩形のパイプ形状又は被検査体の表面に離間して配置される矩形板形状に形成されている、渦流探傷装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、渦流探傷装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、励磁磁場を発生させて被検査体の表層部に渦電流を発生させる励磁コイルと、差動接続される一対の検出コイルと、前記検出コイルのインピーダンス変化による信号を処理する信号処理部とを備え、前記信号に基づいて前記被検査体の欠陥等を検査する相互誘導型渦流探傷装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

渦流探傷装置は、被検査体の表面に渦電流を誘起し、この渦電流が作る反作用磁場の変化を検出することで、傷などの欠陥の有無を検知する表面検査技術として用いられている。なお、渦流探傷装置は、励磁コイルと検出コイルを１つのコイルで構成する自己比較型と、それぞれ別々のコイルで構成する相互誘導型とがある。これら渦流探傷装置は、Ｓ／Ｎ比を向上させることが望まれている。

【0003】

例えば、特許文献１には、被検査体としての導体と非接触且つ同軸に一対の検出コイルが配置され、前記一対の検出コイルの間に、生じる磁界が互いに同相となるように一対の共振コイルを前記各検出コイルと同軸に配置し、共振コイルに容量回路を設けた渦流探傷装置が開示されている。

【0004】

上記した特許文献１に記載した渦流探傷装置においては、導体内部に傷や異物がない場合には、共振コイルに流れる誘導電流は相殺されるので、変化はない。これに対して、上記した装置においては、導体内部に傷や異物がある場合には、各検出コイルが生じる磁界に偏りが生じるため、各共振コイルが生じる誘導電流値に差が生じ、この差分の電流が流れて共振コイルが共振する。これにより、上記した装置は、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第２８８２８５６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、上記した特許文献１においては、渦流探傷装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号が発生した場合には、そのノイズ信号により、Ｓ／Ｎ比が低下するという問題があった。

【0007】

また、上記した特許文献１においては、共振コイルにも出力を増幅するための増幅回路がそれぞれ必要となり、装置が複雑になるという難点もあった。

【0008】

本発明の課題は、装置を複雑化することなく、検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号を除去することができる渦流探傷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、被検査体に対して非接触且つ同軸に離間して配置された一対の検出コイルと、これら検出コイルが生じる磁界が逆位相となるように各検出コイルによりブリッジの２辺が構成されたブリッジ回路とを具備した渦流探傷装置であって、励磁磁場を発生させて前記被検査体の表層部に渦電流を発生させる第１の励磁コイルと、前記一対の検出コイルを挟むように、前記各検出コイルと同軸に配置される一対のコイル部で構成され、励磁磁場を発生させて被検査体の表層部に渦電流を発生させる第２の励磁コイルとを備え、前記検出コイルとその隣側に配置される前記第２の励磁コイルのコイル部との間の距離を、前記第２の励磁コイルで励磁し隣に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が変化する距離に設定した。

【0010】

本発明は、上記のように構成することにより、前記第１の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第２の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号と位相とを変化させることができる。この結果、互いのノイズ信号が重畳することにより、ノイズ信号を減少させることが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【0011】

また、本発明は、前記第１の励磁コイルは、前記一対の検出コイルを挟むように、前記各検出コイルと同軸に配置される一対のコイル部で構成され、前記第１の励磁コイルのコイル部は、前記検出コイルと前記第２の励磁コイルの各コイル部との間に配置されるように構成できる。

【0012】

また、本発明は、前記第１の励磁コイルは、前記検出コイルと同心状に、前記検出コイルの外周側に配置されるように構成できる。

【0013】

また、本発明は、記検出コイルとその隣側に配置される前記第２の励磁コイルとの間の距離を、前記第２の励磁コイルで励磁し隣側に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が逆位相になる距離に設定することが好ましい。

【0014】

本発明は、上記のように構成することにより、前記第１の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第２の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号とが逆位相となる。この結果、互いのノイズ信号が重畳することにより、ノイズ信号を相殺することが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【0015】

また、本発明は、前記第２の励磁コイルに交流電力を与え、前記第２の励磁コイルで励磁し隣側に位置する前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第１の励磁コイルに交流電力を与え、前記第１の励磁コイルで励磁し前記検出コイルで検出される偏心又は振動によるノイズ信号との位相が逆位相になるように、前記第２の励磁コイルに与える交流電力の位相を変換して前記第２の励磁コイルに与えるように構成することが好ましい。

【0016】

本発明は、上記のように、前記第２の励磁コイルに与える交流電力の位相を変換して前記第２の励磁コイルに与えるように構成することにより、前記第１の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号と、前記第２の励磁コイルによる励磁磁場から得られる検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号とが逆位相となる。この結果、互いのノイズ信号が重畳することにより、ノイズ信号を相殺することが可能となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【0017】

また、本発明は、発振器と、前記発振器からの交流出力を増幅する第１電力増幅器と、前記発振器からの交流出力の位相を変換する第２の励磁用位相変換器と、前記第２の励磁用位相変換器からの交流出力を増幅する第２電力増幅器と、を備え、前記第１の励磁コイルに前記電力増幅器から交流電力を与え、前記第２の励磁コイルに前記励磁用電力増幅器から交流電力を与えるように構成することができる。

【0018】

また、前記被検査体は、金属製丸棒材又は金属製丸パイプ材であり、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルは貫通コイルであり、前記丸棒材の外径と前記検出コイル及び前記第２の励磁コイルの内径との差に基づいて、前記検出コイルと前記第２の励磁コイルとの間の前記距離を設定すればよい。

【0019】

また、本発明は、前記被検査体は、金属製丸パイプ材又は金属製丸棒材であり、前記被検査体に対して近接して配置され、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとを有する渦流探傷プローブを備え、前記渦流探傷プローブは、円筒状又は半円筒状に形成されているように構成することができる。

【0020】

また、本発明は、前記被検査体は、金属製角パイプ材又は金属製角棒材であり、前記検査体に対して近接して配置され、前記検出コイルと前記第１の励磁コイルと前記第２の励磁コイルとを有する渦流探傷プローブを備え、前記渦流探傷プローブは、被検査体を囲むように形成された矩形のパイプ形状又は被検査体の表面に離間して配置される矩形板形状に形成されているように構成することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、検査装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号を除去することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させたる渦流探傷装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る渦流探傷装置及び被検査体の概略図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略回路図である。

【図3】図３は、本発明の第１実施形態に係る渦流探傷装置を示すブロック図である。

【図4】図４は、本発明に係る渦流探傷装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズ信号の除去を説明するための模式図である。

【図5】図５は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置及び被検査体の概略図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略回路図である。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置を示すブロック図である。

【図8】図８は、本発明に係る第３実施形態に係る渦流探傷装置を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

次に、本発明の実施形態に係る渦流探傷装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る渦流探傷装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

【0024】

図１に示すように、本発明の被検査体３は、例えば、金属製丸パイプ材、金属製丸棒材等の導体である。この被検査体３に対して渦流探傷プローブ１が近接して配置され、被検査体３に発生した渦電流の変化を検出して探傷検査が行なわれる。渦流探傷プローブ１は、渦流探傷にて、被検査体３の傷や減肉などを検出する。以下においては、傷や減肉などを総称して欠陥という。

【0025】

本発明の第１実施形態にかかる渦流探傷装置に用いられる渦流探傷プローブ１は、円筒状又は半円筒状に形成され、内部に一対の検出コイル１０ａ、１０ｂと、励磁磁場を発生させて被検査体３の表層部に渦電流を発生させる第１の励磁コイル１１と、第２の励磁コイル１２とを備える。第２の励磁コイル１２は、一対の検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、各検出コイル１０ａ、１０ｂと同軸に配置される一対のコイル部１２ａ、１２ｂで構成されている。本発明の第１実施形態にかかる渦流探傷プローブ１は、相互誘導型渦流探傷装置に用いられるプローブである。第１の励磁コイル１１は、相互誘導用励磁コイルとして用いられる。第２の励磁コイル１２は、ノイズキャンセル用励磁コイルとして用いられる。

【0026】

この第１実施形態においては、一対の検出コイル１０ａ、１０ｂ、第１の励磁コイル１１、第２の励磁コイル１２は、貫通コイルで構成されている。

【0027】

第１の励磁コイル１１は、一対の検出コイルを１０ａ、１０ｂを挟むように、同軸に配置された一対のコイル部１１ａ、１１ｂで構成されている。第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａは、検出コイル１０ａと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａとの間に配置され、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ｂは、検出コイル１０ｂと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂとの間に配置される。

【0028】

第１の励磁コイル１１を構成する一対のコイル部１１ａ、１１ｂに交流電流を与え、励磁磁場を発生させることにより、被検査体３の表層部に渦電流が発生する。第２の励磁コイル１２を構成する一対のコイル部１２ａ、１２ｂに交流電流を与え、励磁磁場を発生させることにより、被検査体３の表層部に渦電流が発生する。

【0029】

一対の検出コイル１０ａ、１０ｂは、差動接続される。差動接続されている一対の検出コイル１０ａ、１０ｂは、ブリッジ回路に接続されている。一対の検出コイル１０ａ、１０ｂは、被検査体３に発生した渦電流の変化を検出する。一対の検出コイル１０ａ、１０ｂに発生する電圧が異なると、ブリッジ回路から欠陥を検知したことを示す信号が出力される。

【0030】

検出コイル１０ａ、１０ｂと第１の励磁コイル１１を構成する一対のコイル部１１ａ、１１ｂと第２の励磁コイル１２を構成する一対のコイル部１２ａ、１２ｂは、被検査体３に対して非接触且つ同軸に離間して配置されている。渦流探傷プローブ１と被検査体３とは相対的に移動する。すなわち、渦流探傷装置１００は、被検査体３に対して渦流探傷プローブ１が移動し、被検査体３を検査する場合と、固定された渦流探傷プローブ１に対して被検査体３が移動する場合がある。本実施形態の渦流探傷装置１００は、被検査体３に対して渦流探傷プローブ１が図中矢印方向に移動し、被検査体３の表面等の状態を検査し、欠陥の有無を検出する。

【0031】

本実施形態においては、被検査体３は金属製丸パイプ材又は金属製丸棒材である。

【0032】

本実施形態においては、検出コイル１０ａ、１０ｂとその隣にそれぞれ配置される第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂとの間は、距離Ｄを開けて配置されている。図１に示すように、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａと検出コイル１０ａとの間、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂと検出コイル１０ｂとの間は、それぞれ距離Ｄを隔てて配置されている。この距離Ｄについては、後述する。

【0033】

次に、図２に従い本実施形態の回路構成の概略について説明する。図２は、本発明に係る渦流探傷装置の検出コイル部分の構成を示す概略回路図である。

【0034】

図２に示すように、ブリッジ回路２４は、検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１３ａ、１３ｂとからなり、検出コイル１０ａ、１０ｂは、ブリッジ回路２４の二辺として結線され、抵抗１３ａ、１３ｂはブリッジ回路２４の他の２辺として結線される。

【0035】

検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、一対のコイル部１１ａ、１１ｂで構成された第１の励磁コイル１１が設けられている。本実施形態は、第１の励磁コイル１１により、励磁し、検出コイル１０ａ、１０ｂで検出する相互誘導型渦流探傷装置である。

【0036】

相互誘導型渦流探傷装置は、励磁コイルによる励磁電圧を増加させることができる。すなわち、自己誘導型においては、ブリッジ回路との関係からコイルの大きさに制約がある。これに対して、相互誘導型においては、かかる制約はないので、コイルの大きさに自由度が得られ、励磁電圧を増加させることが容易である。励磁電圧を大きくすることで、検出信号を大きくすることができる。例えば、検出コイルと被検査体との間のクリアランスが大きい場合、すなわち、充電率が低い場合には、励磁電圧を大きくすることで検出信号が大きくでき、検出精度の向上を図ることができる。

【0037】

交流電源３０（図３においては、発振器２１と第１電力増幅器２２）からの交流出力は、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、１１ｂに与えられ、コイル部１１ａ、１１ｂが励磁される。このコイル部１１ａ、１１ｂからの励磁により、被検査体３の表層部が励磁され、渦電流が発生する。検出コイル１０ａ、１０ｂは、渦電流により生成される磁束の変化にともなうインピーダンス変化を検出部３１（図３においては、位相検波器２７など）で検出する。

【0038】

検出コイル１０ａ、１０ｂは、生じる磁界が互いに逆相となるように、差動接続されている。本実施形態においては、第１の励磁コイル１１により、被検査体３を励磁し、検出コイル１０ａ、１０ｂは、渦電流により生成される磁束の変化に伴うインピーダンスの変化を検出する。

【0039】

図２に示すように、検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、一対のコイル部１２ａ、１２ｂからなる第２の励磁コイル１２が設けられている。交流電源３０（図３においては、発振器２１と第２電力増幅器２３）からの交流出力は、第２の励磁コイル１２を構成するコイル部１２ａ、１２ｂに与えられ、コイル部１２ａ、１２ｂが励磁される。このコイル部１２ａ、１２ｂからの励磁により、被検査体３の表層部が励磁され、渦電流が発生する。この第２の励磁コイル１２は、ノイズキャンセル用励磁コイルとして用いられる。

【0040】

コイル部１２ａは、生じる磁界が第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａと同相となるようにコイルが巻回されている。コイル部１２ｂは、生じる磁界が第１の励磁コイル１１のコイル部１１ｂと同相となるように、コイルが巻回されている。

【0041】

検出コイル１０ａは、コイル部１２ａによる被検査体３からの渦電流により生成される磁束の変化に伴うインピーダンスの変化も検出する。

【0042】

検出コイル１０ｂは、コイル部１２ｂによる被検査体３からの渦電流により生成される磁束の変化に伴うインピーダンスの変化も検出する。

【0043】

このように、検出コイル１０ａは、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａの励磁と第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａの励磁に基づく合成インピーダンスの変化を検出する。また、検出コイル１０ｂは、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ｂの励磁と第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂの励磁に基づく合成インピーダンスの変化を検出する。そして、被検査体３に異常がない場合には、このブリッジ回路２４の出力信号がゼロバランスになるように設定されている。

【0044】

図２の端子Ａ、Ｂ間の出力が検出部３１から出力され、この出力信号に基づいて、被検査体３の検査を行うことができる。

【0045】

次に、本発明の第１実施形態に係る渦流探傷装置について、図３のブロック図に従い更に説明する。

【0046】

図３に示すように、渦流探傷装置１００は、発振器２１、第１電力増幅器２２、第２電力増幅器２３、ブリッジ回路２４、検出用位相変換器２６、増幅器２５、位相検波器２７を備える。

【0047】

ブリッジ回路２４は、図２に示すように、渦流探傷プローブ１の検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１３ａ、１３ｂにより構成される。

【0048】

発振器２１からの交流出力は、第１電力増幅器２２で増幅され、第１の励磁コイル１１のコイル部（相互誘導用励磁コイル部）１１ａ、１１ｂに与えられる。また、発振器２１からの交流出力は、第２電力増幅器２３で増幅され、第２の励磁コイル１２のコイル部（ノイズキャンセル用コイル部）１２ａ、１２ｂに与えられる。

【0049】

第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ｂ、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂにそれぞれ加えられた交流出力により、被検査体３が励磁される。そして、検出コイル１０ａ、１０ｂは、渦電流により生成される磁束の変化に伴うインピーダンス変化を検出する。

【0050】

ブリッジ回路２４から出力される検出コイル１０ａ、１０ｂ間の不平衡出力が増幅器２５で増幅され、位相検波器２７に送られる。発振器２１からの交流出力が検出用位相変換器２６に与えられる。この検出用位相変換器２６の出力は位相検波器２７に与えられる。

【0051】

検出用位相変換器２６は、発振器２１からの信号を励磁信号と同じ位相の信号と、励磁信号に対して９０度位相のずれた信号に変換し、位相検波器２７に与える。

【0052】

増幅器２５で増幅された不平衡出力と検出用位相変換器２６の出力が位相検波器２７に与えられ、検出コイル１０ａ、１０ｂの出力は検出用位相変換器２６の出力とあいまって検波される。

【0053】

位相検波器２７は、励磁信号と同じ位相の信号によって不平衡出力を同期検波してＸ軸の渦電流信号を出力するとともに、励磁信号に対して９０度位相のずれた信号によって不平衡出力を同期検波してＹ軸の渦電流信号を出力する。そして、検波されたＸ軸およびＹ軸の渦電流信号をフィルタ（図示しない）やＡ／Ｄ変換器（図示しない）を介して信号処理装置２８に取り込み、測定結果等を表示器などの出力部２９に表示する。信号処理装置２８としては、例えば、渦流探傷装置１００に接続されたパーソナルコンピューター（ＰＣ）で構成される。

【0054】

本実施形態においては、検出コイル１０ａ、１０ｂからの出力値に基づいての被検査体３の損傷等を検出する。

【0055】

ところで、上記した渦流探傷装置１００においては、渦流探傷プローブ１又は被検査体３の振動若しくは渦流探傷プローブ１と被検査体３との間の偏心などが発生すると、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の距離、第１の励磁コイル１１（コイル部１１ａ、１１ｂ）、第２の励磁コイル１２（コイル部１２ａ、１２ｂ）と被検査体３との間の距離がそれぞれ変化して、ノイズ信号が発生する。

【0056】

渦流探傷プローブ１が移動する場合においては、渦流探傷プローブ１の移動により、渦流探傷プローブ１に振動が発生することで、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の距離と第１の励磁コイル１１（コイル部１１ａ、１１ｂ）と第２の励磁コイル１２（コイル部１２ａ、１２ｂ）と被検査体３との間の距離がそれぞれ変化して、ノイズ信号が発生する。また、被検査体３が移動する場合には、被検査体３の移動により、被検査体３に振動が発生することで、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の距離と第１の励磁コイル１１（コイル部１１ａ、１１ｂ）と第２の励磁コイル１２（コイル部１２ａ、１２ｂ）と被検査体３との間の距離がそれぞれ変化して、ノイズ信号が発生する。さらに、渦流探傷プローブ１又は被検査体３が振動しない場合においても、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３又は第１の励磁コイル１１（コイル部１１ａ、１１ｂ）と第２の励磁コイル１２（コイル部１２ａ、１２ｂ）と被検査体３との間で偏心している場合においては、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の距離と第１の励磁コイル１１（コイル部１１ａ、１１ｂ）と第２の励磁コイル１２（コイル部１２ａ、１２ｂ）と被検査体３との間の距離がそれぞれ変化して、ノイズ信号が発生する。

【0057】

このことから、この明細書においては、偏心又は振動によるノイズ信号とは、コイル又は被検査体の振動若しくはコイル又は被検査体の偏心により、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の相対的な距離の変化により発生するノイズ信号を意味する。

【0058】

ここで、本発明者らは、検出コイル１０ａと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａとの間の距離Ｄおよび検出コイル１０ｂと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂとの間の距離Ｄとノイズ信号との関係を鋭意検討した。その結果、第２の励磁コイル１２で励磁し隣に位置する検出コイルにより検出される振動ノイズ信号と第１の励磁コイル１１で励磁し検出コイルにより検出される偏心又は振動によるノイズ信号の位相が逆位相になる距離Ｄが存在することが分かった。

【0059】

本発明者らは、例えば、被検査体３が金属製丸棒材、検出コイル１０ａ、１０ｂと第１の励磁コイル１１と第２の励磁コイル１２が貫通コイルの場合、前記丸棒材の外径とコイルの内径との差により、前記検出コイルとその隣に配置される前記励磁コイルとの間の前記距離Ｄに最適な値があることを確認した。

【0060】

本発明の第１実施形態は、第２の励磁コイルと隣に位置する検出コイルとの間で、それぞれの偏心又は振動によるノイズ信号が逆位相となる距離Ｄを求める。第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａと検出コイル１０ａとの間の距離Ｄ及び第２の励磁コイル１２のコイル部１２ｂと検出コイル１０ｂとの間の距離Ｄになるように、渦流探傷プローブ１に検出コイル１０ａ、１０ｂ、第１の励磁コイル１１、第２の励磁コイル１２の各コイルを配置する。これにより、渦流探傷装置１００の渦流探傷プローブ１の振動、被検査体３の偏心など発生した場合においても偏心又は振動によるノイズを除去することができる。

【0061】

第２の励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを最適に設定することにより、第２の励磁コイルで励磁し隣の検出コイルで検出される振動ノイズ信号と第１の励磁コイルで励磁し検出側コイルで検出される振動ノイズ信号の位相が逆位相、すなわち位相が１８０度シフトする。この結果、偏心又は振動によるノイズにより発生する励磁コイルと検出コイルの合成信号は、減衰することができる。

【0062】

また、検出コイルと隣に位置する励磁コイルによる渦電流は、被検査体３のキズ等による渦電流の信号は変化しないことも確認できた。この結果、偏心又は振動によるノイズを除去することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【0063】

次に、本発明の具体例につき図４を参照して説明する。本具体例においては、丸棒材を偏心させて、検出コイルでインピーダンス変化を検出し、振動又は被検査体の偏心などによるノイズ信号が除去できることを確認した。

【0064】

図４は、本発明に係る渦流探傷装置の振動、被検査体の偏心又は振動によるノイズの除去を確認した具体例を説明するための模式図である。

【0065】

図４に示す具体例の渦流探傷プローブ１は、検出コイル１０ａ、１０ｂと検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように第１の励磁コイル１１を構成する一対のコイル部１１ａ、１１ｂが設けられている。一対のコイル部１１ａ、１１ｂを挟むように第２の励磁コイル１２を構成する一対のコイル部１２ａ、１２ｂが設けられている。

【0066】

検出コイル１０ａ、１０ｂと第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、１１ｂ、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂの内径は同じである。これらコイルに金属製の丸棒材からなる被検査体３が挿入される。

【0067】

図４に示すように、検出コイル１０ａ、１０ｂの間の径方向及び長さ方向の中心（ｃ）を中心として、図中矢印方向に被検査体３を端部の移動距離ｄだけ傾斜移動させた。

【0068】

第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、１１ｂと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂに、交流電力を与える。インピーダンスの変化は、検出コイル１０ａ、１０ｂにより検出する。第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、１１ｂと第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂへの交流電力は、第１の励磁コイル１１だけ与える場合と、第２の励磁コイル１２だけ与える場合になるように制御する。

【0069】

本発明者は、第１の励磁コイル１１だけの励磁の検出結果と第２の励磁コイル１２だけの励磁の検出結果は、位相が異なることを確認した。

【0070】

次に、第１の励磁コイル１１と第２の励磁コイル１２を励磁した検出値の合成信号を算出した各検出信号の位相が異なることから、偏心又は振動によるノイズが相殺され、ノイズを減少することができることがわかる。

【0071】

第２の励磁コイルと検出コイルは、両検出信号の位相が殆ど逆位相、すなわち、両者の位相が略１８０度になる距離Ｄがあると考えられる。この逆位相になる距離に励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを設定することで、偏心又は振動によるノイズを相殺して、ノイズを除去することができる。

【0072】

このように、本発明によれば逆位相になる距離に励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを設定することで偏心又は振動によるノイズを除去することができ、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【0073】

上記した第１実施形態においては、偏心又は振動によるノイズを確実に除去するために、両検出信号が逆位相になるように、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを設定している。

【0074】

次に、本発明の第２実施形態につき、図５～図７を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置及び被検査体の概略図、図６は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置の構成を示す概略回路図、図７は、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置を示すブロック図である。なお、第２実施形態は、第２の励磁コイルの構成が異なる以外は第１実施形態と同じなので、同一部分には同一符号を付し説明を省略する。

【0075】

本発明の第２実施形態にかかる渦流探傷装置に用いられる渦流探傷プローブ１は、円筒状又は半円筒状に形成され、内部に一対の検出コイル１０ａ、１０ｂと、励磁磁場を発生させて被検査体３の表層部に渦電流を発生させる第１の励磁コイル１１０と、第２の励磁コイル１２とを備える。第２の励磁コイル１２は、一対の検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、各検出コイル１０ａ、１０ｂと同軸に配置される一対のコイル部１２ａ、１２ｂで構成されている。本発明の第２実施形態にかかる渦流探傷プローブ１は、相互誘導型渦流探傷装置に用いられるプローブである。第１の励磁コイル１１０は、相互誘導用励磁コイルとして用いられる。第２の励磁コイル１２は、ノイズキャンセル用励磁コイルとして用いられる。

【0076】

第１実施形態の第１の励磁コイル１１は、一対の検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、同軸に配置された一対のコイル部１１ａ、１１ｂで構成されているのに対し、第２実施形態の第１の励磁コイル１１０は、検出コイル１０ａ、１０ｂと同心状に配置される。このように、第１の励磁コイル１１０は、検出コイル１０ａ、１０ｂと同心状に配置することにより、渦流探傷プローブ１の長さを第１実施形態のプローブより短くすることができる。

【0077】

図６は、本発明に係る渦流探傷装置の検出コイル部分の構成を示す概略回路図である。図６に示すように、ブリッジ回路２４は、検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１３ａ、１３ｂとからなり、検出コイル１０ａ、１０ｂは、ブリッジ回路２４の二辺として結線され、抵抗１３ａ、１３ｂはブリッジ回路２４の他の２辺として結線される。

【0078】

検出コイル１０ａ、１０ｂを覆うように、第１の励磁コイル１１０が設けられている。検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように、一対のコイル部１２ａ、１２ｂからなる第２の励磁コイル１２が設けられている。本実施形態は、第１の励磁コイル１１により、励磁し、検出コイル１０ａ、１０ｂで検出する相互誘導型渦流探傷装置である。第１の励磁コイル１１０の構成以外は第１実施形態と同様に構成されている。

【0079】

次に、本発明の第２実施形態に係る渦流探傷装置について、図７のブロック図に従い更に説明する。

【0080】

図７に示すように、渦流探傷装置１００は、発振器２１、第１電力増幅器２２、第２電力増幅器２３、ブリッジ回路２４、検出用位相変換器２６、増幅器２５、位相検波器２７を備える。

【0081】

ブリッジ回路２４は、図６に示すように、渦流探傷プローブ１の検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１３ａ、１３ｂにより構成される。

【0082】

発振器２１からの交流出力は、第１電力増幅器２２で増幅され、第１の励磁コイル１１０に与えられる。また、発振器２１からの交流出力は、第２電力増幅器２３で増幅され、第２の励磁コイル１２のコイル部（ノイズキャンセル用コイル部）１２ａ、１２ｂに与えられる。

【0083】

第１の励磁コイル１１０、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、コイル部１２ｂにそれぞれ加えられた交流出力により、被検査体３が励磁される。そして、検出コイル１０ａ、１０ｂは、渦電流により生成される磁束の変化に伴うインピーダンス変化を検出する。

【0084】

ブリッジ回路２４から出力される検出コイル１０ａ、１０ｂ間の不平衡出力が増幅器２５で増幅され、位相検波器２７に送られる。発振器２１からの交流出力が検出用位相変換器２６に与えられる。この検出用位相変換器２６の出力は位相検波器２７に与えられる。

【0085】

検出用位相変換器２６は、発振器２１からの信号を励磁信号と同じ位相の信号と、励磁信号に対して９０度位相のずれた信号に変換し、位相検波器２７に与える。

【0086】

増幅器２５で増幅された不平衡出力と検出用位相変換器２６の出力が位相検波器２７に与えられ、検出コイル１０ａ、１０ｂの出力は検出用位相変換器２６の出力とあいまって検波される。

【0087】

本実施形態においては、検出コイル１０ａ、１０ｂからの出力値に基づいての被検査体３の損傷等を検出する。

【0088】

次に、本発明の第３実施形態に係る渦流探傷装置について、図８のブロック図に従い説明する。
図８に示す第３実施形態においては、第２の励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを所定の値に設定し、両検出信号が逆位相にならない場合には、第２の励磁コイルに与える信号の位相を変換し、両信号が逆位相になるように調整したものである。このため、図８に示す第３実施形態においては、発振器２１からの交流出力は、第２励磁用位相変換器４０に与えられる。なお、図８に示す第３実施形態は、第２励磁用位相変換器４０を設けた以外は第１実施形態と同じなので、同一部分には同一符号を付し説明を省略する。

【0089】

図８に示すように、発振器２１からの交流出力は、第２励磁用位相変換器４０に与えられる。この第２励磁用位相変換器４０は、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂに与える励磁用の交流電力の位相を変換する。この第２励磁用位相変換器４０は、両検出信号の位相が逆位相になるように、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂに与える交流電力の位相を変換する。

【0090】

第２励磁用位相変換器４０で位相変換された交流電力は、第２電力増幅器２３に与えられ、第２電力増幅器２３で増幅し、第２の励磁コイル１２のコイル部１２ａ、１２ｂに与えられる。

【0091】

これにより、第２の励磁コイル１２を構成するコイル部１２ａ、コイル部１２ｂに第２励磁用位相変換器４０で位相変換された交流電力を与えて励磁し、検出コイル１０ａ、検出コイル１０ｂからの検出信号と、第１の励磁コイル１１のコイル部１１ａ、コイル部１１ｂに交流電力を与えて励磁し、検出コイル１０ａ、検出コイル１０ｂからの検出信号の位相信号が逆位相になり、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

【0092】

上述した実施形態においては、貫通コイルを用いた場合について説明したが、本発明は、貫通コイルだけではなく、内挿コイル、上置コイルにも適用でき、同様の効果を得ることができる。

【0093】

上述した実施形態においては、被検査体が金属製丸パイプ材、金属製丸棒材の場合について説明したが、被検査体は、金属製丸パイプ材、金属製丸棒材に限らず、金属製角パイプ材、金属製角柱材にも適用できる。この場合、渦流探傷プローブは、被検査体を囲むように形成された矩形のパイプ形状又は被検査体の表面に離間して配置される矩形板形状に形成するとよい。

【符号の説明】

【0094】

１ ：渦流探傷プローブ
３ ：被検査体
１０ａ ：検出コイル
１０ｂ ：検出コイル
１１ ：第１の励磁コイル
１２ ：第２の励磁コイル
２１ ：発振器
２２ ：第１電力増幅器
２３ ：第２電力増幅器
２４ ：ブリッジ回路
２５ ：増幅器
２６ ：検出用位相変換器
２７ ：位相検波器
２８ ：信号処理装置
２９ ：出力部
３０ ：交流電源
３１ ：検出部
４０ ：第２励磁用位相変換器
１００ ：渦流探傷装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】