特開 2024-166686 斜角電磁超音波探触子とこれを用いたき裂探傷装置と方法

(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】P2024166686

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】斜角電磁超音波探触子とこれを用いたき裂探傷装置と方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/24 20060101AFI20241122BHJP

【ＦＩ】

G01N29/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082966

(22)【出願日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000198318

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ検査計測

(74)【代理人】

【識別番号】100097515

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 実

(74)【代理人】

【識別番号】100136700

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 俊博

(72)【発明者】

【氏名】常田 萌斗

(72)【発明者】

【氏名】大森 征一

(72)【発明者】

【氏名】鳩 昌洋

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA07

2G047BB02

2G047BC07

2G047CA02

2G047GC01

2G047GC04

2G047GF18

(57)【要約】

【課題】リフトオフを最小限に維持でき、表面の検査位置から斜め位置にあるき裂に対し超音波を集束させて照射することができ、これにより微細なき裂を検出することができる斜角電磁超音波探触子とこれを用いたき裂探傷手段を提供する。
【解決手段】斜角電磁超音波探触子１０が、被検材１に静磁界Ｈを発生させるための磁石１２と、磁石と被検材の間に位置し被検材に近接可能であり同一平面上に配置された半円弧状コイル１４と、を備える。半円弧状コイル１４は、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心かつ複数の円弧部分１６と、円弧部分の両端部を半径方向に交互に接続する複数の接続部分１７とを有し、円弧部分１６の半径方向の軸間距離ΔＲが、内方から外方に順に狭くなっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検材に超音波を発生させる送信用探触子、又は、前記被検材のき裂で反射した前記超音波の反射エコーを検出する受信用探触子であって、
前記被検材に静磁界を発生させるための磁石と、該磁石と前記被検材の間に位置し前記被検材に近接可能であり同一平面上に配置された半円弧状コイルと、を備え、
前記半円弧状コイルは、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心かつ複数の円弧部分と、前記円弧部分の両端部を半径方向に交互に接続する複数の接続部分とを有し、
前記円弧部分の半径方向の軸間距離が、内方から外方に順に狭くなっている、斜角電磁超音波探触子。

【請求項2】

前記半径方向に隣接する少なくとも１対の前記円弧部分は、それぞれ前記同一平面上に配置され前記半径方向に間隔を隔てた複数のループ線からなり、
前記接続部分は、複数の前記ループ線で構成される前記円弧部分のそれぞれを同一方向に電流が流れるように前記ループ線の両端部を前記半径方向に交互に接続する複数の中間接続線を有し、
これにより、少なくとも１対の前記円弧部分の間で、前記電流がループ状に流れる、請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子。

【請求項3】

前記送信用探触子は、前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させる、請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子。

【請求項4】

前記受信用探触子は、前記超音波の前記反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子。

【請求項5】

互いに連結された前記送信用探触子と前記受信用探触子とを備え、
前記送信用探触子の前記円弧部分は、円弧の中心である送信用中心と、平面視で前記送信用中心を通る中心線である送信用中心線とを有し、
前記受信用探触子の前記円弧部分は、円弧の中心である受信用中心と、平面視で前記受信用中心を通る中心線である受信用中心線とを有し、
前記送信用中心と前記受信用中心が一致又は近接して位置し、前記送信用中心線と前記受信用中心線が一致又は６０°未満の鋭角で交叉する、請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子。

【請求項6】

請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子を複数備え、
第１の前記斜角電磁超音波探触子は、前記送信用探触子であり、
第２の前記斜角電磁超音波探触子は、前記受信用探触子であり、
前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させ、
前記超音波の反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、き裂探傷装置。

【請求項7】

請求項５に記載の斜角電磁超音波探触子を備え、
前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させ、
前記超音波の反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、き裂探傷装置。

【請求項8】

前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流す探触子制御器と、
前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出するデータ解析装置と、を備える、請求項６又は７に記載のき裂探傷装置。

【請求項9】

請求項１に記載の斜角電磁超音波探触子を複数用い、
第１の前記斜角電磁超音波探触子は、前記送信用探触子であり、
第２の前記斜角電磁超音波探触子は、前記受信用探触子であり、
前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させ、
前記超音波の反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、き裂探傷方法。

【請求項10】

前記送信用探触子の前記円弧部分はその中心である送信用中心を有し、
前記受信用探触子の前記円弧部分はその中心である受信用中心を有し、
前記被検材の前記き裂に対し、前記送信用探触子と前記受信用探触子を同一線上に位置決めし、かつ前記送信用中心と前記受信用中心を前記き裂に近接して位置決めする、請求項９に記載のき裂探傷方法。

【請求項11】

請求項５に記載の斜角電磁超音波探触子を用い、
前記被検材の前記き裂に対し、前記送信用中心と前記受信用中心を前記き裂に近接して位置決めする、き裂探傷方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微細なき裂を検出するための斜角電磁超音波探触子とこれを用いたき裂探傷手段に関する。

【背景技術】

【0002】

電磁超音波探触子（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ，以下「ＥＭＡＴ」）とは、磁石とコイルを組み合わせた探触子である。また、ＥＭＡＴを用いたき裂探傷法は、磁石によるバイアス磁場とコイルに印加する高周波電流により発生する渦電流との相互作用により、検査対象の表層部に直接超音波を発生させる非破壊検査法である。
ＥＭＡＴは超音波の発生に電磁波を用いることから、試験体に非接触でき裂探傷が可能であり、接触媒質（カプラント）を必要としない。また、ＥＭＡＴは電磁波によって試験体表面に直接超音波を発生させるため、超音波の周波数が探触子の固有振動数に依存しない。そのため、ＥＭＡＴはピエゾ素子を用いる超音波探触子（以下「ピエゾ探触子」）と比較して広い周波数域での使用が可能である。

【0003】

種々のＥＭＡＴのうち、斜角電磁超音波探触子（以下、「斜角ＥＭＡＴ」）は、例えば蛇行コイルの上に永久磁石を載せ、蛇行コイルに交流電流を流すことで、横波（ＳＶ波）を試料内部に斜め方向に放射するＥＭＡＴである。
斜角ＥＭＡＴは、例えば特許文献１，２に開示されている。

【0004】

特許文献１の「欠陥位置推定法」は、斜角ＥＭＡＴの超音波指向性を有する範囲について、各点毎に受信波形を検出し、その信号レベルを用いて、送信及び受信の分割した微少面全ての組合せについて加算する処理を行い、値の大きい範囲を欠陥とする。

【0005】

特許文献２の「電磁超音波探傷装置」は、静磁界発生用の磁石と発信コイルと受信コイルとを備える。磁石は、被検材に静磁界を発生させる。発信コイルは、パルス電流を流すことにより被検材内に渦電流を発生させる。静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力が誘起され、被検材の表面を加振して斜角の超音波が発生する。受信コイルは、超音波の探傷部に対する反射エコーを検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開昭６３－３０５２４５号公報

【特許文献2】特開平１１－２４８６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

橋梁などの大型構造物の溶接部（例えば、図１７に示す鋼床版のＵリブ溶接部）は、安全性の確保及び信頼性の向上のために、完成後に定期的に非破壊検査をすることが求められる。
しかしかかる大型構造物の溶接部の総面積は大きく、かつその表面は厚い塗膜に覆われている。そのため、ピエゾ素子を用いる従来の超音波探触子（ピエゾ探触子）は、塗膜の除去と接触媒質（カプラント）を必要とするため能率が低く適用が困難である。
これに対し上述した斜角ＥＭＡＴは、試験体表面から探触子が離れた状態でき裂の非破壊検査ができるため、塗膜の除去とカプラントが不要であり、能率良く検査ができる。なお、この場合の、試験体表面と探触子との間隔を「リフトオフ」と呼ぶ。

【0008】

しかし、大型構造物の溶接部に発生するき裂は、その表面（検査位置）から斜めに深い位置に発生することが予想される。そのため、上述した斜角ＥＭＡＴを用いた場合でも、き裂で反射する超音波（「反射エコー」）が微弱であり、微細なき裂の検出が困難であった。

【0009】

例えば、特許文献１の「欠陥位置推定法」では、斜角ＥＭＡＴの超音波指向性を有する範囲について、各点毎に、受信波形を検出し、その信号レベルを用いるので、各点毎の信号レベルが微弱であり、微細なき裂の検出が困難である。

【0010】

また、特許文献２の「電磁超音波探傷装置」では、磁石と発信コイルにより、被検材の表面を加振して斜角の超音波を発生し、受信コイルにより超音波の探傷部に対する反射エコーを検出する。しかし、発生する斜角の超音波は、集束することなくき裂に照射されるので、微弱である。また受信コイルが発信コイルと磁石の間に位置するので、受信コイルのリフトオフが発信コイルより大きくなる。そのため、受信コイルで検出する超音波がさらに微弱であり、微細なき裂の検出が困難である。

【0011】

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、リフトオフを小さく維持でき、検査位置から斜め位置にあるき裂に対し超音波を集束させて照射することができ、これにより微細なき裂を検出することができる斜角電磁超音波探触子とこれを用いたき裂探傷手段を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明によれば、被検材に超音波を発生させる送信用探触子、又は、前記被検材のき裂で反射した前記超音波の反射エコーを検出する受信用探触子であって、
前記被検材に静磁界を発生させるための磁石と、該磁石と前記被検材の間に位置し前記被検材に近接可能であり同一平面上に配置された半円弧状コイルと、を備え、
前記半円弧状コイルは、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心かつ複数の円弧部分と、前記円弧部分の両端部を半径方向に交互に接続する複数の接続部分とを有し、
前記円弧部分の半径方向の軸間距離が、内方から外方に順に狭くなっている、斜角電磁超音波探触子が提供される。

【0013】

また本発明によれば、上記の斜角電磁超音波探触子を複数備え、
第１の前記斜角電磁超音波探触子は、前記送信用探触子であり、
第２の前記斜角電磁超音波探触子は、前記受信用探触子であり、
前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させ、
前記超音波の反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、き裂探傷装置が提供される。

【0014】

さらに本発明によれば、上記の斜角電磁超音波探触子を複数用い、
第１の前記斜角電磁超音波探触子は、前記送信用探触子であり、
第２の前記斜角電磁超音波探触子は、前記受信用探触子であり、
前記送信用探触子の前記半円弧状コイルに高周波電流を流すことにより前記被検材に発生した静磁界と渦電流との作用によりローレンツ力を誘起させ、前記被検材の表面を加振することで斜角の前記超音波を発生させ、かつ前記超音波を前記円弧部分の中心に集束させ、
前記超音波の反射エコーによる前記被検材の表面の振動と静磁界から前記受信用探触子の前記半円弧状コイルに発生する電圧変化又は電流変化を検出する、き裂探傷方法が提供される。

【発明の効果】

【0015】

上記本発明の構成によれば、斜角電磁超音波探触子（斜角ＥＭＡＴ）が、送信用探触子又は受信用探触子であり、磁石と被検材の間に位置し被検材に近接可能であり同一平面上に配置された半円弧状コイルを備える。これにより、被検材と半円弧状コイルの間隔であるリフトオフを最小限に維持できる。

【0016】

また、複数の円弧部分の半径方向の軸間距離が、内方から外方に順に狭くなっているので、半円弧状コイルに高周波電流を流して被検材の表面を加振することで発生する超音波（ＳＶ波）を一線上に集束させることができる。
さらに、半円弧状コイルの複数の円弧部分は、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心であるので、発生した超音波を円弧部分の中心の真下の収束点に集束させて照射することができ、これにより微細なき裂を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の斜角電磁超音波探触子の第１実施形態図である。

【図2】斜角ＥＭＡＴを用いたき裂探傷装置の全体構成図である。

【図3】探触子制御器によるパルス波形の模式図である。

【図4】斜角ＥＭＡＴを用いたき裂探傷方法の全体フロー図である。

【図5】実施例１の試験方法の模式図である。

【図6】テスト１で用いた半円弧状コイルの説明図である。

【図7】テスト２で用いた半円弧状コイルの説明図である。

【図8】テスト３で用いた半円弧状コイルの説明図である。

【図9】テスト４で用いた２１弧の半円弧状コイルの説明図である。

【図10】テスト１の試験結果を示す図である。

【図11】テスト２の試験結果を示す図である。

【図12】テスト３の試験結果を示す図である。

【図13】テスト４の試験結果を示す図である。

【図14】Ｖ型配置（Ａ）とＩ型配置（Ｂ）の説明図である。

【図15】探触子配置の試験結果を示す受信波形である。

【図16】本発明の斜角電磁超音波探触子の第２実施形態図である。

【図17】被検材である鋼床版のＵリブ溶接部の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0019】

（第１実施形態）
図１は、本発明の斜角電磁超音波探触子１０の第１実施形態図であり、（Ａ）は斜角電磁超音波探触子１０が被検材１の表面１ａに位置する際の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線における断面図である。
なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）を上方から見た図である。

【0020】

本発明の斜角電磁超音波探触子１０（以下、「斜角ＥＭＡＴ１０」）は、被検材１の内部に超音波２を発生させる送信用探触子１０Ａ、又は、被検材内のき裂４で反射した超音波２の反射エコー３を検出する受信用探触子１０Ｂである。
すなわち、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂは、詳細寸法を除き、基本的に同一の構造を有する。
以下、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂを区別が不要な場合に、単に、斜角ＥＭＡＴ１０と呼ぶ。

【0021】

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、斜角ＥＭＡＴ１０は、磁石１２と半円弧状コイル１４とを備える。

【0022】

磁石１２は、被検材１の内部に静磁界Ｈを発生させるための磁石である。この例で、磁石１２は、Ｎ極とＳ極を有する永久磁石１２ａであり、Ｎ極が被検材１の表面付近に位置し、Ｓ極が被検材１の表面から離れた位置に位置する。磁石１２は、好ましくはネオジム磁石である。
なお、この例で、磁石１２は単一の永久磁石１２ａであるが、本発明はこの例に限定されず、複数の永久磁石１２ａで構成してもよい。また、磁石１２は永久磁石に限定されず、電磁石であってもよい。

【0023】

図１（Ｂ）に示すように、半円弧状コイル１４は、同一平面上に配置されており、磁石１２と被検材１の間に位置し被検材１に近接可能に構成されている。

【0024】

なお、この例で斜角ＥＭＡＴ１０を適用する被検材１の表面１ａは平面である。また、磁石１２の表面（この図で下面）も被検材１の表面１ａに対し平行に位置決め可能な平面である。
さらに半円弧状コイル１４も被検材１の表面１ａに近接可能な同一平面上に配置されている。

【0025】

また、図１（Ａ）に示すように、半円弧状コイル１４は、複数の円弧部分１６と複数の接続部分１７とを有する。
複数の円弧部分１６は、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心の導線からなる。また、円弧部分１６は、半径方向に軸間距離ΔＲを隔てている。
また、図１（Ｂ）に示すように、円弧部分１６の軸間距離ΔＲは、内方から外方に順に狭くなっている。

【0026】

複数の接続部分１７は、複数の円弧部分１６の両端部を半径方向に交互に接続する。
なお、円弧部分１６と接続部分１７は、一体かつ同一の単一導線であり、その端部１４ａ，１４ｂは、図示しない高周波電源に接続される。すなわち、半円弧状コイル１４は全体として１本の導線（例えばエナメル線）からなる。

【0027】

図１において、斜角ＥＭＡＴ１０が送信用探触子１０Ａである場合、送信用探触子１０Ａは、半円弧状コイル１４に高周波電流を流すことにより被検材内に渦電流５を発生する。
この渦電流５と磁石１２による静磁界Ｈとの作用によりローレンツ力６が誘起され、ローレンツ力６により被検材１の表面１ａが加振されることで斜角の超音波２が発生する。

【0028】

また、複数の円弧部分１６の軸間距離ΔＲが、内方から外方に順に狭くなっているので、半円弧状コイル１４に高周波電流を流して被検材１の表面を加振することで発生する超音波２（ＳＶ波）を一線上に集束させることができる。
この超音波２が集束する線は、図１において、円弧部分１６の中心線ＣＬに直交し、被検材１の表面１ａに平行に位置する。
さらに、半円弧状コイル１４の複数の円弧部分１６が、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心であるので、発生した超音波２を円弧部分１６の中心Ｏの図で真下の収束点Ｏａに集束させて照射することができる。

【0029】

図１において、斜角ＥＭＡＴ１０が受信用探触子１０Ｂである場合、受信用探触子１０Ｂは、超音波２の反射エコー３による被検材１の表面１ａの振動と静磁界Ｈから半円弧状コイル１４に発生する電圧変化又は電流変化を検出する。

【0030】

図２は、斜角ＥＭＡＴ１０を用いたき裂探傷装置１００の全体構成図である。
この図において、き裂探傷装置１００は、複数の斜角ＥＭＡＴ１０、探触子制御器２０、及びデータ解析装置３０を備える。

【0031】

複数（この例では２台）のうち、第１の斜角ＥＭＡＴ１０は送信用探触子１０Ａであり、第２の斜角ＥＭＡＴ１０は受信用探触子１０Ｂである。
この例で、平面視において、被検材内のき裂４から送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂがその順で同一線上に位置する。
以下、「平面視」とは、被検材１の表面１ａをその外側から鉛直方向に見る状態を意味する。また、「同一線上」とは、図１６に示すように、送信用探触子１０Ａの送信用中心線ＣＬ１と受信用探触子１０Ｂが一致又は６０°未満の鋭角で交叉する場合を含む。

【0032】

また、送信用探触子１０Ａの円弧部分１６はその中心である送信用中心Ｏ１を有し、受信用探触子１０Ｂの円弧部分１６はその中心である受信用中心Ｏ２を有する。
さらに受信用探触子１０Ｂの円弧部分１６は、送信用探触子１０Ａの円弧部分１６よりも半径が大きく設定され、送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２が一致又は近接して位置するようになっている。

【0033】

探触子制御器２０は、送信用探触子１０Ａの半円弧状コイル１４に高周波電流を流す。
図３は、探触子制御器２０による入力波形の模式図である。この例で、入力波形は、振幅が２０００Ｖ、１波長が０．５μｓの正弦波であり、５波長が連続するパルス電圧である。なお、入力波形はこの例に限定されず、矩形パルス波であってもよい。

【0034】

図２において、データ解析装置３０は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４に発生する電圧変化又は電流変化を検出する。
また、データ解析装置３０は、図示しない画像表示装置と画像処理装置とを備え、受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４に発生する電圧変化（又は電流変化）を表示すると共に、好ましくは、き裂４の有無、及びその大きさを検出し出力する。

【0035】

上述したき裂探傷装置１００において、探触子制御器２０により、送信用探触子１０Ａの半円弧状コイル１４に高周波電流を流し、送信用探触子１０Ａにより、斜角の超音波２を発生させ、かつ超音波２を円弧部分１６の送信用中心Ｏ１に集束させる。
また、データ解析装置３０により、超音波２の反射エコー３による被検材１の表面の振動と静磁界Ｈから受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４に発生する電圧変化又は電流変化を検出する。

【0036】

図４は、斜角ＥＭＡＴ１０を用いたき裂探傷方法の全体フロー図である。
本発明のき裂探傷方法は、Ｓ１～Ｓ４の各ステップ（工程）を有する。

【0037】

準備ステップＳ１では、２台の斜角ＥＭＡＴ１０（送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂ）を準備する。

【0038】

位置決めステップＳ２では、被検材１のき裂４に対し、平面視で送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂを順に同一線上に位置決めする。また同時に、送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２をき裂４に一致又は近接して位置決めする。
なお、「同一線上」とは、後述するＩ型配置（図１４参照）を意味するが、上述したように送信用中心線ＣＬ１と受信用中心線ＣＬ２が一致又は６０°未満の鋭角で交叉する状態であればよい。
また、同一線上の順は、被検材１のき裂４から受信用探触子１０Ｂ、送信用探触子１０Ａの順であってもよい。

【0039】

送受信ステップＳ３では、探触子制御器２０により送信用探触子１０Ａの半円弧状コイル１４に高周波電流を流す。これにより被検材１に発生した静磁界Ｈと渦電流との作用によりローレンツ力６を誘起させ、被検材１の表面１ａを加振することで斜角の超音波２を発生させる。また同時に超音波２を円弧部分１６の中心Ｏ１に集束させる。
また、並行してデータ解析装置３０により、超音波２の反射エコー３による被検材１の表面１ａの振動と静磁界Ｈから受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４に発生する電圧変化又は電流変化を検出する。

【0040】

解析ステップＳ４では、データ解析装置３０により、受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４に発生する電圧変化（又は電流変化）を表示すると共に、好ましくは、き裂４の有無、及びその大きさを検出し出力する。

【0041】

上述したように、平面視で被検材内のき裂４に対し送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂが同一線上に位置し、かつ送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２がき裂４に近接して位置するので、以下の効果が得られる。

【0042】

（１）送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの両方の半円弧状コイル１４を被検材１の表面に近接することができるので、両方のリフトオフの影響を最小限に抑えることができる。
（２）平面視で送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの両方が、き裂４に正対しているので、き裂４で反射された反射エコー３のみが受信用探触子１０Ｂで検出される。すなわち、送信用探触子１０Ａによる超音波２の大部分はき裂以外の箇所で反対側に飛散する。これにより、送信用探触子１０Ａの超音波２による受信用探触子１０Ｂのノイズ（雑音）を低減することができる。

【0043】

以下、本発明の実施例を説明する。

【実施例0044】

図１（Ａ）に示した斜角ＥＭＡＴ１０は、半円弧状コイル１４を構成する導線（例えばエナメル線）の線径、高さ方向巻き数、平面方向巻き数、弧の数によって性能が大きく変化する可能性がある。

【0045】

そこで、半円弧状コイル１４の最適条件を求めるために、表１に示すテスト１～４を実施した。

【0046】

【表1】

【0047】

図５は、実施例１の試験方法の模式図であり、（Ａ）は送信用探触子１０Ａの試験方法、（Ｂ）は受信用探触子１０Ｂの試験方法である。
テスト１～４では、ピエゾ素子を用いた斜角探触子（「ピエゾ探触子８」）を（Ａ）では受信用、（Ｂ）では送信用に用いた。
また、この試験では、被検材１として板厚１２ｍｍの鋼板を用い、その裏面からの反射エコー３を検出した。

【0048】

（テスト１：線径）
図６は、テスト１で用いた半円弧状コイル１４の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。なお、符号７は台座である。
台座７は、磁界により磁化しない非磁性体であるのがよい。また、台座７の厚さは、必要とするリフトオフよりも小さく、例えば０．５～１ｍｍであるのがよい。

【0049】

この例で、半円弧状コイル１４は、内側から１０の円弧部分１６を有する。図中の１～１０の数字は、円弧部分１６の内側からの順番を位置している。
以下、必要な場合に、内側からｉ番目の円弧部分１６を「円弧部分１６－ｉ」とする。

【0050】

またこの例で、１０の円弧部分１６の両端部は内方から半径方向に交互に接続部分１７により接続されている。
なお、この図において、接続部分１７は直線で示しているが、導線の折れ曲がりを防ぐため図１（Ａ）と同様に円弧であるのがよい。

【0051】

テスト１では、半円弧状コイル１４を構成する導線（エナメル線）の線径が、０．０５，０．１，０．２，０．３２ｍｍの場合を試験した。
なお、表１に示すように、高さ方向巻き数は１、平面方向巻き数は１、弧の数は１０とした。

【0052】

図１０は、テスト１の試験結果を示す図である。この図において、横軸は線径（ｍｍ）、左側の縦軸は図５（Ａ）の送信用探触子１０Ａによる送信電圧（Ｖ）、右側の縦軸は図５（Ｂ）の受信用探触子１０Ｂによる受信電圧（Ｖ）である。
また、図中の白丸は送信用探触子１０Ａによる送信電圧（Ｖ）、黒丸は受信用探触子１０Ｂによる受信電圧（Ｖ）である。
なお、線径０．０５ｍｍの受信用探触子１０Ｂは試験中に断線したためそのデータは欠落している。

【0053】

図１０の試験結果から、受信電圧（Ｖ）は線径が０．１，０．２，０．３ｍｍの範囲で差がほとんどなく、送信電圧（Ｖ）は線径が０．０５，０．１，０．２，０．３ｍｍの範囲で０．１ｍｍが最も大きいことがわかる。
この結果から、０．１～０．３ｍｍの線径が適用可能であり、特に０．１ｍｍの線径が最適と考えられる。

【0054】

（テスト２：高さ方向巻き数）
図７は、テスト２で用いた半円弧状コイル１４の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。
この例で、平面形状は、図６と同じであり、その内側から１～４の円弧部分１６のみを示している。

【0055】

図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、この例では半円弧状コイル１４を構成する導線を円弧部分１６－１，１６－２の間、及び円弧部分１６－３，１６－４の間でそれぞれ高さ方向にループ状に３段を重ねている。
図示しないその他の円弧部分１６も同様である。

【0056】

テスト２では、半円弧状コイル１４を構成する導線（エナメル線）の高さ方向巻き数が、１，５，１０段の場合を試験した。
なお、表１に示すように、線径は０．１ｍｍ、平面方向巻き数は１、弧の数は１０とした。

【0057】

図１１は、テスト２の試験結果を示す図である。この図において、横軸は高さ方向巻き数である。その他の左側の縦軸、右側の縦軸、図中の白丸、及び黒丸は図１０と同様である。

【0058】

テスト２の結果から、高さ方向巻き数は、１段から５，１０段に増やしても送信電圧、受信電圧の両方の効果が小さいことがわかる。
この結果から、段数による効果は少なく、製作の容易性から高さ方向巻き数は１段が最適と考えられる。

【0059】

（テスト３：平面方向巻き数）
図８は、テスト３で用いた半円弧状コイル１４の説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。
この例で、平面形状は、図６と同じであり、その内側から１～４の円弧部分１６のみを示している。

【0060】

図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、この例では半円弧状コイル１４を構成する導線を円弧部分１６－１，１６－２の間、円弧部分１６－３，１６－４の間でそれぞれ平面方向に３弧重ねている。なお、図の明確化のため線の太さを変えて示しているが、実際には同一である。
また図示しないその他の円弧部分１６も同様である。

【0061】

すなわちこの例で、半径方向に隣接する１対の円弧部分１６－１，１６－２は、それぞれ同一平面上に配置され半径方向に間隔を隔てた複数（この例で３本）のループ線１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなる。

【0062】

また接続部分１７は、複数の中間接続線１７ａを有する。
複数の中間接続線１７ａは、複数のループ線１５ａ，１５ｂ，１５ｃで構成される円弧部分１６－１，１６－２のそれぞれを同一方向に電流が流れるようにループ線１５ａ，１５ｂ，１５ｃの両端部を半径方向に交互に接続する。
なお、複数の中間接続線１７ａは、同一平面上にはなく、互いに干渉しないように立体的に交叉する。
この構成により、１対の円弧部分１６－１，１６－２の間で、電流がループ状に流れるようになっている。

【0063】

また、この場合、接続部分１７の「円弧部分１６の両端部を半径方向に交互に接続する機能」は、図中の端部接続線１７ｂが有する。

【0064】

この例で、半径方向に隣接する１対の円弧部分１６－３，１６－４も同様である。
また、図示しないその他の円弧部分１６も同様である。

【0065】

テスト３では、円弧部分１６を構成するループ線１５の数（すなわち平面方向巻き数）がそれぞれ１，２，３巻きの場合を試験した。
なお、表１に示すように、線径は０．１ｍｍ、高さ方向巻き数は１、弧の数は１０とした。

【0066】

図１２は、テスト３の試験結果を示す図である。この図において、横軸は平面方向巻き数である。平面方向巻き数は、それぞれの円弧部分１６のループ数に相当する。
なおループ数（平面方向巻き数）が１の場合、ループ線１５と円弧部分１６は同一である。
その他の左側の縦軸、右側の縦軸、図中の白丸、及び黒丸は図１０と同様である。

【0067】

テスト３の結果から、平面方向巻き数（ループ数）は、１巻から２巻，３巻に増やすほど送信電圧、受信電圧の両方が大きくなることがわかる。
この結果から、ループ数は複数であることが好ましく、この例では３巻が最適と考えられる。

【0068】

（テスト４：弧の数）
テスト４では、円弧部分１６の数（以下、「弧の数」）が１０弧と２１弧の場合を試験した。
なお、表１に示すように、線径は０．１ｍｍ、高さ方向巻き数は１、平面方向巻き数は３とした。

【0069】

図９は、テスト４で用いた２１弧の半円弧状コイル１４の説明図である。なおこの図で、平面方向巻き数は、円弧部分１６－１，１６－２と円弧部分１６－３，１６－４のみを図示しているが、その他の円弧部分１６も同様である。
また、１０弧の半円弧状コイル１４は、テスト３で用いたものを使用した。

【0070】

図１３は、テスト４の試験結果を示す図である。この図において、横軸は弧の数である。
その他の左側の縦軸、右側の縦軸、図中の白丸、及び黒丸は図１０と同様である。

【0071】

テスト４の結果から、円弧部分１６の数（弧の数）は、２１弧の方が１０弧よりも送信電圧、受信電圧の両方が大きくなることがわかる。
この結果から、弧の数は多いほど効果が大きく、この例では２１弧が最適と考えられる。

【0072】

上述したテスト１～４の結果から得られた、斜角ＥＭＡＴ１０の半円弧状コイル１４の最適条件は表２の通りである。

【0073】

【表2】

【実施例0074】

（探触子配置）
送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの探触子配置として、Ｖ型配置とＩ型配置が想定される。
図１４は、Ｖ型配置（Ａ）とＩ型配置（Ｂ）の説明図である。
被検材１として板厚１２ｍｍの鋼板を用い、その端面１ｂからの反射エコー３を検出した。

【0075】

図１５は、探触子配置の試験結果を示す受信波形であり、（Ａ）はＶ型配置の受信波形、（Ｂ）はＩ型配置の受信波形である。
この試験結果から、送受信効率はＩ型配置の方がＶ型配置よりも高いことが明らかとなった。

【0076】

（第２実施形態）
図１６は、本発明の斜角ＥＭＡＴ１０の第２実施形態図である。
この例で、斜角ＥＭＡＴ１０は、互いに連結されＩ型配置に固定された送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂとを備える。
また、この例で、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの半円弧状コイル１４の高さ方向巻き数は１、平面方向巻き数は３、弧の数は４であるが、高さ方向巻き数（１）を維持する限りで、線径、平面方向巻き数、及び弧の数は任意である。

【0077】

図１６において、送信用探触子１０Ａの円弧部分１６は、円弧の中心である送信用中心Ｏ１と、平面視で送信用中心Ｏ１を通る中心線である送信用中心線ＣＬ１とを有する。
また、受信用探触子１０Ｂの円弧部分１６は、円弧の中心である受信用中心Ｏ２と、平面視で受信用中心Ｏ２を通る中心線である受信用中心線ＣＬ２とを有する。

【0078】

また、送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２は、一致又は近接して位置する。なお近接とは、対象とするき裂の最大寸法（例えば、１０ｍｍ）より短い距離を意味する。また、送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２は平面視で一致することが好ましい。

【0079】

さらに、送信用中心線ＣＬ１と受信用中心線ＣＬ２は互いに一致又は６０°未満の鋭角で交叉する。

【0080】

なお、この図において、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの磁石１２は、一体でも、それぞれに分割されていてもよい。また、この例では、中心Ｏに近い側に送信用探触子１０Ａを配置し、遠い側に受信用探触子１０Ｂを配置しているが、その逆であってもよい。

【0081】

第２実施形態の斜角ＥＭＡＴ１０の構成により、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０ＢをＩ型配置に固定して一体化することができる。

【0082】

また、第２実施形態の斜角ＥＭＡＴ１０を用いる場合、図４の準備ステップＳ１において、１台の斜角ＥＭＡＴ１０（互いに連結された送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂ）を準備する。
また、位置決めステップＳ２では、被検材１のき裂４に対し、平面視で送信用中心Ｏ１と受信用中心Ｏ２をき裂４に近接して位置決めする。
その他の方法は、第１実施形態と同様である。

【0083】

第２実施形態の斜角ＥＭＡＴ１０を用いることのより、斜角ＥＭＡＴ１０の位置決めが容易となり、能率良く非破壊検査することができる。

【0084】

図１７は、被検材１である鋼床版のＵリブ溶接部の断面図である。
この図において、５ａは鋼床版、５ｂはＵリブ、５ｃはその溶接部である。また符号９は、鋼床版５ａの上面に位置するアスファルトである。
鋼床版５ａは、高速道路又は橋梁に用いられ、アスファルト９の上を車両（例えば自動車）が通過する。そのため、溶接部５ｃに発生するき裂４は、鋼床版５ａの下面に本発明の斜角ＥＭＡＴ１０を上向きに当接させて、非破壊検査する。

【0085】

上述した本発明の実施形態によれば、斜角電磁超音波探触子（斜角ＥＭＡＴ）１０が、送信用探触子１０Ａ又は受信用探触子１０Ｂであり、磁石１２と被検材１の間に位置し被検材１に近接可能であり同一平面上に配置された半円弧状コイル１４を備える。これにより、被検材１と半円弧状コイル１４の間隔であるリフトオフを最小限に維持できる。

【0086】

また、複数の円弧部分１６の半径方向の間隔（軸間距離ΔＲ）が、内方から外方に順に狭くなっているので、半円弧状コイル１４に高周波電流を流して被検材１の表面を加振することで発生する超音波２（ＳＶ波）の放射角度を一線上に集束させることができる。
さらに、半円弧状コイル１４の複数の円弧部分１６は、円弧角が９０°以上、１８０°未満の同心であるので、発生した超音波２を円弧部分１６の中心Ｏの真下の収束点Ｏａに集束させて照射することができ、これにより微細なき裂を検出することができる。

【0087】

また、図８に示したように、半径方向に隣接する少なくとも１対の円弧部分１６が、それぞれ同一平面上に配置され半径方向に間隔を隔てた複数のループ線１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなり、少なくとも１対の円弧部分１６の間で、電流がループ状に流れる。
この構成により、それぞれの円弧部分１６を同一方向に電流が流れるので、円弧部分１６の電流が増加し、送受信効率を高めることができる。

【0088】

さらに、実施例２に示したように、送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂの探触子配置として、Ｉ型配置を採用することで、Ｖ型配置よりも送受信効率を高めることができる。

【0089】

また、図１６に示したように、斜角電磁超音波探触子１０を、互いに連結されＩ型配置に固定された送信用探触子１０Ａと受信用探触子１０Ｂとすることで、斜角電磁超音波探触子１０の位置決めが容易となる。これにより、作業性の悪い鋼床版のＵリブ溶接部の検査であっても、単一の斜角電磁超音波探触子１０を鋼床版５ａの下面に上向きに当接させて、溶接部５ｃに発生するき裂４を能率良く非破壊検査することができる。

【0090】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。