特許 7079538 渦流探傷装置

(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】

(24)【登録日】2022-05-25

(45)【発行日】2022-06-02

(54)【発明の名称】渦流探傷装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20210101AFI20220526BHJP

【ＦＩ】

G01N27/90

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021574612

(86)(22)【出願日】2021-01-14

(86)【国際出願番号】 JP2021000999

(87)【国際公開番号】W WO2021153245

(87)【国際公開日】2021-08-05

【審査請求日】2021-12-21

(31)【優先権主張番号】P 2020011486

(32)【優先日】2020-01-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【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

【審査官】小澤 瞬

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－１８８３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０２２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４０４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２１４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－０８８１５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０９０６０９３８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２ － Ｇ０１Ｎ ２７／９０９３

(57)【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、
前記一対の検出コイルを挟むように、一対の励磁コイルを前記各検出コイルと同軸に配置し、
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距離を、前記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検出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距離を、前記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検出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3】

請求項１に記載の渦流探傷装置であって、
前記励磁コイルに交流電力を与え、前記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、前記検出コイルに交流電力を与え前記検出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、前記励磁コイルに与える交流電力の位相を変換して前記励磁コイルに与える、渦流探傷装置。

【請求項4】

請求項３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励磁用位相変換器と、前記励磁用位相変換器からの交流出力を増幅する励磁用電力増幅器と、を備え、
前記検出コイルに前記電力増幅器から交流電力を与え、前記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5】

請求項１から４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、丸棒材、前記検出コイル及び前記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励磁コイルの内径との差に基づいて、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が設定される、渦流探傷装置。

【請求項6】

請求項５に記載の渦流探傷装置であって、
前記被検査体に対して近接して配置されるプローブを備え、
前記プローブは、円筒状又は半円筒状に形成され、内部に前記検出コイルと前記励磁コイルが設けられている、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、被検査体の表層部に渦電流を発生させるコイルと、前記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渦流探傷装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

【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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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】

【0008】

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、前記一対の検出コイルを挟むように、一対の励磁コイルを前記各検出コイルと同軸に配置し、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距離を、前記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検出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。

【0009】

また、本発明は、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距離を、前記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検出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。

【0010】

また、本発明は、前記励磁コイルに交流電力を与え、前記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、前記検出コイルに交流電力を与え前記検出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の位相が逆位相になるように、前記励磁コイルに与える交流電力の位相を変換して前記励磁コイルに与えるように構成することが好ましい。

【0011】

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励磁用位相変換器と、前記励磁用位相変換器からの交流出力を増幅する励磁用電力増幅器と、を備え、前記検出コイルに前記電力増幅器から交流電力を与え、前記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。

【0012】

また、前記被検査体は、丸棒材、前記検出コイル及び前記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励磁コイルの内径との差に基づいて、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を設定すればよい。

【0013】

また、本発明は、前記被検査体に対して近接して配置されるプローブを備え、前記プローブは、円筒状又は半円筒状に形成され、内部に前記検出コイルと前記励磁コイルを設けるように構成することができる。

【発明の効果】

【0014】

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】

【0015】

【図1】図１は、本発明に係る渦流探傷装置及び被検査体の概略図である。

【図2A】図２Ａ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2B】図２Ｂは、本発明に係る渦流探傷装置の励磁コイル部分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確認した具体例を説明するための模式図である。

【図5】図５は、検出コイルとその隣に配置される励磁コイルとの間の距離を変化させ、検出コイルの励磁と励磁コイルの励磁をそれぞれ独立して行った時の検出コイルのインピーダンスの変化を測定した結果を表す測定図である。

【図6】図６は、検出コイルとその隣に配置される励磁コイルとの間の距離を変化させ、検出コイルの励磁と励磁コイルの励磁をそれぞれ独立して行った時の検出コイルの合成信号を表した説明図である。

【図7】図７は、検出コイルとその隣に配置される励磁コイルとの間の距離を変化させた時の距離と位相の関係を示す説明図である。

【図8】図８は、本発明に係る第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。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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法は、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。

【0017】

図１に示すように、本発明の被検査体３は、例えば、パイプ、丸棒材等の導体である。この被検査体３に対してプローブ１０が近接して配置される。このプローブ１０は、円筒状または半円筒状に形成され、内部に一対の検出コイル１０ａ、１０ｂと検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように一対の励磁コイル１１ａ、１１ｂが設けられている。本実施形態においては、プローブ１０は、円筒状に形成されている。内部に設けられる一対の検出コイル１０ａ、１０ｂと一対の励磁コイル１１ａ、１１ｂは、貫通コイルで構成されている。

【0018】

検出コイル１０ａ、１０ｂ及び励磁コイル１１ａ、１１ｂ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。プローブ１０と被検査体３とは相対的に移動する。すなわち、渦流探傷装置は、被検査体３に対してプローブ１０が移動し、被検査体３を検査する場合と、固定されたプローブ１０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は、被検査体３に対してプローブ１０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する。

【0019】

本実施形態においては、被検査体３は金属製丸棒材である。

【0020】

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励磁コイル１１ａ、１１ｂ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、励磁コイル１１ａと検出コイル１０ａとの間、励磁コイル１１ｂ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。

【0021】

次に、図２Ａ及び図２Ｂ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２Ａ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、図２Ｂは、本発明に係る渦流探傷装置の励磁コイル部分の構成を示す概略回路図である。

【0022】

図２Ａに示すように、ブリッジ回路２４は、検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１２ａ、１２ｂ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１２ａ、１２ｂはブリッジ回路２４の他の２辺として結線される。

【0023】

交流電源３０（図３においては、発振器２１と電力増幅器２２）からの交流出力は、ブリッジ回路２４を介して、検出コイル１０ａ、１０ｂに与えられ、被検査体３を励磁し、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。

【0024】

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、検出コイル１０ａ、１０ｂは、被検査体３を励磁すると共に、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。

【0025】

図２Ｂに示すように、交流電源３０（図３においては、発振器２１と励磁用電力増幅器２３）からの交流出力は、励磁コイル１１ａ、１１ｂに与えられ、励磁コイル１１ａ、１１ｂを励磁する。この励磁コイル１１ａ、１１ｂからの励磁により、被検査体３が励磁され、渦電流が発生する。励磁コイル１１ａは、生じる磁界が検出コイル１０ａと同相となるようにコイルが巻回されている。励磁コイル１１ｂは、生じる磁界が検出コイル１０ｂと同相となるように、コイルが巻回されている。

【0026】

検出コイル１０ａは、励磁コイル１１ａ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。

【0027】

検出コイル１０ｂは、励磁コイル１１ｂ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。

【0028】

このように、検出コイルと１０ａは、自己のコイル１０ａの励磁と励磁コイル１１ａ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、自己のコイル１０ｂの励磁と励磁コイル１１ｂ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。

【0029】

図２Ａ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。

【0030】

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。

【0031】

図３に示すように、渦流探傷装置１００は、発振器２１、電力増幅器２２、励磁用電力増幅器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。

【0032】

ブリッジ回路２４は、図２Ａに示すように、プローブ１０の検出コイル１０ａ、１０ｂと抵抗１２ａ、１２ｂにより構成される。

【0033】

発振器２１からの交流出力は、電力増幅器２２で増幅され、ブリッジ回路２４を介して検出コイル１０ａ、１０ｂに与えられる。また、発振器２１からの交流出力は、励磁用電力増幅器２３で増幅され、励磁コイル１１ａ、１１ｂに与えられる。

【0034】

検出コイル１０ａ、励磁コイル１１ａ、検出コイル１０ｂ、励磁コイル１１ｂ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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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被検査体３の損傷等を検出する。

【0040】

ところで、上記した渦流探傷装置１００においては、プローブ１０または被検査体３の振動若しくはプローブ１０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、励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂ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。

【0041】

プローブ１０が移動する場合においては、プローブ１０の移動により、プローブ１０に振動が発生することで、検出コイル１０ａ、１０ｂと被検査体３との間の距離及び励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂ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との間の距離及び励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂ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、プローブ１０または被検査体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または励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂ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、励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂ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。

【0042】

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、コイルまたは被検査体の振動若しくはコイルまた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。

【0043】

ここで、発明者らは、検出コイル１０ａと励磁コイル１１ａとの間の距離Ｄおよび検出コイル１０ｂと励磁コイル１１ｂ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、励磁コイル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検出コイル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。

【0044】

さらに、本発明者らは、被検査体３の表面と検出コイル１０ａ、１０ｂとの間隔について鋭意検討した。その結果、被検査体３の表面と検出コイル１０ａ、１０ｂとの間隔と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が分かった。

【0045】

本発明者らは、例えば、被検査体２が金属製丸棒材、検出コイル１０ａ、１０ｂと励磁コイル１１ａ、１１ｂは貫通コイルの場合、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。確認した具体例については、後述する。

【0046】

本発明の第１実施形態は、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。励磁コイル１１ａと検出コイル１０ａとの間の距離Ｄ及び励磁コイル１１ｂと検出コイル１０ｂとの間の距離Ｄになるように、プローブ１０に各コイルを配置する。これにより、渦流探傷装置１００のプローブ１０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または振動によるノイズを除去することができる。

【0047】

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、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検出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、偏心また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。

【0048】

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、偏心また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。

【0049】

次に、本発明の具体例を図４～図７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、振動また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。

【0050】

図４は、本発明に係る渦流探傷装置の振動、被検査体の偏心また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。

【0051】

図４に示す具体例のプローブ１０は、検出コイル１０ａ、１０ｂと検出コイル１０ａ、１０ｂを挟むように一対の励磁コイル１１ａ、１１ｂが設けられている。検出コイル１０ａ、１０ｂと励磁コイル１１ａ、１１ｂの内径は同じである。これらコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂに金属製の丸棒材からなる被検査体３が挿入される。これらコイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの内径と被検査体３の外径との差は４ｍｍである。

【0052】

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を傾斜移動させた。そして、被検査体３の端部の移動距離ｄが２ｍｍになる位置で停止させた。

【0053】

検出コイル１０ａ、１０ｂと励磁コイル１１ａ、１１ｂには、励磁周波数１６ｋＨＺ、起磁力は１３３×１０ｍＡの交流電力を与える。インピーダンスの変化は、検出コイル１０ａ、１０ｂにより検出した。検出コイル１０ａ、１０ｂと励磁コイル１１ａ、１１ｂへの交流電力は、検出コイル１０ａ、１０ｂだけ与える場合と、励磁コイル１１ａ、１１ｂだけ与える場合になるように制御した。

【0054】

この具体例では、励磁コイル１１ａをコイルＣ１、検出コイル１０ａをコイルＣ２、検出コイル１０ｂをコイルＣ３、励磁コイル１１ｂをコイルＣ４として表している。

【0055】

図４に示す具体例のプローブ１０を用いて、コイルへの交流電力の供給を変えてインピーダンス変化を検出した。

【0056】

まず、コイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）にだけ交流電力を与えて励磁し、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）からインピーダンスの変化を検出した。この検出結果をＣ１、Ｃ４として表し、その結果を表１及び図５に示す。

【0057】

確認のために使用したプローブ１０は、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍと変化させている。

【0058】

【表1】

【0059】

同様に、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）にだけ交流電力を与えて励磁し、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）からインピーダンスの変化を検出した。この検出結果をＣ２、Ｃ３として表し、その結果を表２及び図５に示す。

【0060】

【表2】

【0061】

表１、表２及び図５は、検出コイルのインピーダンス変化に対して、励磁する交流周波数と０度及び９０度の位相差を持った信号を乗算し、その位相差電圧と電圧振幅を２次元平面になるように算出している。図５において、Ｘ軸は同位相成分（ＩＮ－ＰＨＡＳＥ）、Ｙ軸は直交成分（ＱＵＡＤＲＡＴＵＲＥ）である。

【0062】

図５において、〇印は、Ｃ１，Ｃ４の結果、□印は、Ｃ２，Ｃ３の結果を表している。〇印に付した符号は、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄに対応している。

【0063】

表２及び図５から、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）だけの励磁の場合には、被検査体３を移動させても一定の値をとることが分かる。すなわち、被検査体３が偏心または振動しても一定の値をとる。

【0064】

また、表１と図５から、コイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）だけの励磁の場合には、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄが異なると、検出値も異なる。すなわち、被検査体３が偏心または振動すると、電圧振幅、位相が異なる。

【0065】

図５からコイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）だけの励磁の検出結果とコイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）だけの励磁の検出結果は、位相が異なることが分かる。

【0066】

次に、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）を励磁した検出値とコイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）励磁した検出値の合成信号を算出した結果を表３及図６に示す。表３及び図６は、上記の表１、表２及び図５と同様に算出している。

【0067】

【表3】

【0068】

表３及び図６から、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）を励磁した検出値とコイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）を励磁した検出値を合成すると、信号は０点位置に近づき、偏心又は振動によるノイズが減少できることが分かる。なお、図６において、△印は合成信号を表し、△印に付した符号は、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄに対応している。

【0069】

図６に示すように、各検出信号の位相が異なることから、偏心また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。そして、コイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）で励磁し、検出コイル１０ａ、１０ｂで検出される偏心ノイズまたは振動ノイズ信号とコイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）で励磁し検出コイル１０ａ、１０ｂで検出される偏心ノイズまたは振動ノイズ信号の位相が逆位相になる励磁コイルと検出コイルの距離Ｄが存在することが分かる。

【0070】

次に、両検出信号が逆位相になる励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを確認するために、両検出信号の位相を算出した結果を表４及び図７に示す。図７において、Ｃ２，Ｃ３は、コイルＣ２（検出コイル１０ａ）、コイルＣ３（検出コイル１０ｂ）を励磁した検出値の位相値であり、Ｃ１，Ｃ４は、コイルＣ１（励磁コイル１１ａ）、コイルＣ４（励磁コイル１１ｂ）を励磁した検出値の位相値である。また、図７において、〇印は、Ｃ１，Ｃ４の結果、□印は、Ｃ２，Ｃ３の結果を表している。

【0071】

【表4】

【0072】

表４及び図７より、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄが６ｍｍになると、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。従って、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄが６ｍｍ近傍で逆位相になる距離がある。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。そして、この被検査体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。

【0073】

この結果、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また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ことが確認できた。

【0074】

また、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄが４ｍｍ～１０ｍｍでは、両信号の位相が異なる。すなわち、励磁コイル１１ａ、励磁コイル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からの検出信号と、検出コイル１０ａ、検出コイル１０ｂ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は異なる。そして、両検出信号を合成すると、偏心または振動によるノイズを減少させることができる。両検出信号が逆位相ではなくても、偏心又は振動によるノイズは減少するので、Ｓ／Ｎ比は向上する。偏心又は振動によるノイズを確実に除去するためには、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を設定することが好ましい。ただし、偏心又は振動によるノイズを減少させるには、両検出信号の位相を変化させればよい。よって、Ｓ／Ｎ比の要求に応じて、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを設定すればよい。

【0075】

上記した具体例は、コイルの内径とコイル内に挿入される被検査体３の外径との差は、４ｍｍであった。被検査体の外径、コイルの内径との差は、これに限らず種々の大きさで、両検出信号が逆位相になる励磁コイルと検出コイルの距離Ｄがあることを確認した。すなわち、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄは、被検査体の表面とコイルとの間の距離に応じて最適な値がある。

【0076】

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。

【0077】

図８に示す第２実施形態においては、励磁コイルと検出コイルの距離Ｄを所定の値に設定し、コイル１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの内径と被検査体３の外径との差により、両検出信号が逆位相にならない場合には、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２実施形態においては、発振器２１からの交流出力は、励磁用位相変換器４０に与えられる。なお、図８に示す第２実施形態は、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。

【0078】

図８に示すように、発振器２１からの交流出力は、励磁用位相変換器４０に与えられる。この励磁用位相変換器４０は、励磁コイル１０ｃ、１０ｄに与える励磁用の交流電力の位相を変換する。この位相変換器４０は、両検出信号の位相が逆位相になるように、励磁コイル１１ａ、１１ｂに与える交流電力の位相を変換する。

【0079】

励磁用位相変換器４０で位相変換された交流電力は、励磁用電力増幅器２３に与えられ、励磁用電力増幅器２３で増幅し、励磁コイル１１ａ、１１ｂに与えられる。

【0080】

これにより、励磁コイル１１ａ、励磁コイル１１ｂに励磁用位相変換器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、検出コイル１０ａ、検出コイル１０ｂ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。

【0081】

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。

【符号の説明】

【0082】

３ ：被検査体
１０ ：プローブ
１０ａ ：検出コイル
１０ｂ ：検出コイル
１１ａ ：励磁コイル
１１ｂ ：励磁コイル
２０ ：渦電流探傷装置
２１ ：発振器
２２ ：電力増幅器
２３ ：励磁用電力増幅器
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
４０ ：励磁用位相変換器
Ｄ ：距離

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】