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    公开号:WO1987000287A1
    申请号:PCT/JP1986/000340
    申请日:1986-07-02
    公开日:1987-01-15
    发明作者:Michiaki Takahashi；Kazuyoshi Miyazawa；Mitsuo Yoshida；Jun-Ichi Fujisawa；Shigeyuki Nitta；Nobuji Obara；Shoji Hayashibe；Yoshikazu Sawada
    申请人:Nippon Steel Corporation；Eddio Corporation；
    IPC主号:G01N27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 回転磁界を用 いた金属材の疵の
    [0002] 非破壊検査方法および装置 技術分野
    [0003] 本発明は回転磁界を用 い た鋼材の探傷方法および装置 に関するあのであ り 、 特に円 筒ま た は円柱状の被検金属 材の外周面に沿っ て 回転する回転磁界を与えて 、 該被検 材の傷を非破壊的に検査する方法お よび装置に関する 。
    [0004] 背景技術
    [0005] 円筒ま た は円柱状の金属材、 た と えば棒鋼や鋼管等の 表面癒ま た は ヮ レ疵を非破壊的に検査する方法 と し て 、 被検材に数 KH z か ら数 1 0 K H z の髙周波磁界を加え、 そ れに よつ て被検材表面に発生する渦電流の状態が 铌 の 有 無に よつて変化 し 、 し たがって渦電流に よ り発生する磁 束が変化するので、 その変化を被検材に接近 し て 設けた 検知コ ィ ル等の検知素子に よって検知 ¾ る ¾a電流検査法 が公知である 。 ま た被検材が磁性材料の場合は前述の よ う な高周波磁界に よつ て被検材の表面に生 じ る漏洩磁束 の状態が疵の有無に よっ て変化するのを被検材に接近 し て設けたホ ール素子、 検知コ イ ル等の検知素子に よっ て 検知 する磁気的検査法が公知である 。 こ れ ら の検知法の 原理について は "ェ業計測法ハ ン ドプッ ク " 、 1 9 8 2 一 3 朝倉書店 6 3 3 〜 6 4 1 頁に詳細に開示さ れて いる 上述の何れの検査法においても、 被検材の全周 に渉つ て検査する場合に は、 磁界を印加する励磁部と検知素子 を含む検査装置を固定 して被検材を回転するか、 被検材 を固定 し て検査装置を被検材の周 り に回転せ し めるか し なければな らず、 いずれの場合も回輊機構が必要とな り 装置全体が大型化するのみな らず、 検査に 時間がかかる という 問題がある 。 これを解決するた め、 た とえば、 英 国特許第 1 , 4 3 6 ， 1 8 6 号明細書に は誘導電動機の ステー タ の如き多相交流巻線構造の円筒状励磁部を設け、 これに多相交流を流 し て 回転磁界を発生せ しめ、 該励磁 部を貫通 し て挿入された被検材の表面疵を、 該被材の表 面に近接 し かっ これを囲む 卜 ロ イ ダル状の コ イルに よ り 検知する方法が提案されている 。 しか し なが ら 、 こ 方 法は、 上記芙国特許明細書に も記載の如 く 励磁部に流す 多相交流は単一周波数であ り 、 低周波で用いるの に は適 しているが、 高周波で用いる た めに は励磁部の鉄心を除 く か、 フェライ 卜 等の特殊の材料で鉄心をつ く らねばな ら ない 。 低周波磁界を用いた場合は、 感度が低下 し特に 被検材の表面疣について は感度の低下が著 し く 検出 は殊 ど不可能である。 フ ェラ イ 卜 等の材料で鉄心をつ く り周 波数を髙 く して も 、 それに伴い回転磁界の回転数も増加 する た め雑音が増え実用的に充分な感度を得るほ ど周波 数を高 く する こ と はできない。
    [0006] し たがっ て本発明は、 被検材と検査装置 と の間の相対 的な機械的回転を必要 とせず、 し かも被検材の表面疵の 検知につ い て充分な感度をもっ た 、 金属材の傷の非破壊 的検査方法お よびその装置を提供する こ とを 目 的 と する 発明の開示
    [0007] 上記目 的を達成するため 、 本発明 に よる方法および装 置に よつ て 、 検査さ るべき円筒ま た は円柱状の金属材料 の表面疣は、 該被検材の長手方向軸を中心 と し て該被検 材を囲むよ う 励磁コ ィ ルを配置 し 、 該励磁コ イ ルに前記 被検材の長手方向軸周 り に 回転する回転磁界を発生させ る よ う な比較的低周波の多相交流に被検材の表面疵を検 知する に必要な感度に基づいて選ばれた検査周波数の高 周波交流 重畳 し に ものを前記励磁コ イ ルに与え、 前記 髙周波数の交流に よつ て前記被検材の表面 に生 じ る電磁 気的効果が前記回転磁界 と共に被検材の周方向 に 回転移 動するよ う に し 、 該電磁効果が該被検材の表面癒の存在 に よっ て変化するのを該被検材の表面に近接 し て 設け ら れた検知素子群に よつ て検知する こ と に よ り 、 前記表面 疵が検知さ れる 。
    [0008] 本発明のさ ら に好 ま し い形態において は 、 前記回転磁 界を発生 する た め の低周波多相交流の各相を前記高周波 交流でそれぞれ独立に平衡変調 し たものを前記励磁コ ィ ルに与えるよ う に し て いる 。
    [0009] 図面の簡単な説明
    [0010] 第 1 図 は本発明の第 1 の実施例の構成を示すブ ロ ッ ク 図である 。
    [0011] 第 2 A 図 は第 1 図の実施倒 における励磁部の側面図で ある。
    [0012] 第 2 B 図は第 2 図の B— B ' に沿っ た断面図である 。 第 3 A 図、 第 3 B 図 は セ ンサ群の構成を示す正面図お よび側面図である。
    [0013] 第 4 A 図、 第 4 B 図はセ ンサ · コ イ ルの配置を示する 正面図および側面図である 。
    [0014] 第 5 図 は傷の位置 と検出信号 との関係を示す図面であ る。
    [0015] 第 6 図は第 1 の実施例の変形を示すブロ ッ ク 図である 第 7 図、 第 8 図、 第 9 図は本発明の第 2 の実施例 にお ける各 '種変形を示すプロ ッ ク 図である 。
    [0016] 第 1 0 図 は第 2 の実施例 に おける励磁部に印加さ れる 平衡変調された多相交流の波形を示す図面である 。
    [0017] 第 1 1 図 は セ ン サの出力 波形を示す図面であ る 。
    [0018] 第 1 2 A 図 、 第 1 2 B 図 は被検材の振動 ノ イズ消去回 路のない場合 と 、 あ 場合につ いて セ ンサ出力 と ¾位置 との関係を示す図面である σ
    [0019] 発明を実施するための最良の形態 本発明の第 1 実施倒を第 1 図 につ いて説明する 。 第 1 図 において 、 1 は検-查さ るべき円筒ま た は円柱状の金属 材料である 。 被検材 1 の長手方向軸 0の周 り に回転する 回転磁界を発生さ せる励磁装置 2 が被検材 1 を囲むよ う に設け られ、 被検材 1 と励磁装置 2 との簡 に 、 励磁装置 2 の内周面に沿つ て セ ンサ群 3 が設け ら れる。 励磁装置 2 は多相誘導電動機のステ一タ と周様の構成で、 第 2 Α 図、 第 2図に示さ れる よ う に 円筒状外側支持体 2 1 に支 持さ れた鉄心 2 2 、 鉄心 2 2の内周面に 設け ら れたス ロ ッ 卜 に 収め ら れた多相巻線 2 3お よびその内面に設け ら れた内側絶縁円筒 2 4をあっ て いる 。 簡単のため 3相交 流を用いる場合につ いて 説明する と巻線 2 3 は電気角 2 π / 3宛離 し て設け ら れた 3つのコ イ ルか ら な り 、 周波 数 f Hzの 3相交流で励磁する と 、 極数 Pの場合
    [0020] 120 f
    [0021] 回転数 R - p ( rpm ) の回転磁界が発生する 。 多数の セ ンサ 3 0よ り なるセ ンサ群 3 は内側絶緣円 筒 2 4の内壁に 沿っ て 円周方向 に 1 列 に配列さ れて いる。 第 3 A、 3 B図 に よ り 詳細 に示すよ う に 、 各セ ンサ 3 0 は リ ー ド線 3 3 に よ り コ ネ ク タ 3 4に接続さ れる。 1 群 のコ ネ ク タ 群 3 4は絶縁円筒 2 4よ り大径の円板上に配 列さ れ、 素子間間隔が十分 と れる よ う に し て ある 。 セ ン サ と し て はホール素子、 磁気抵抗素子、 お よび検知 コ ィ ルなどの磁気検出素子であればいずれで もよ く 、 ま た検 出する磁束の向きは被検材の外周に対 し半径方向、 接線 方向のいずれでも よ い。 第 4 A、 4 B図 はセ ンサと し て 検知 コ イ ル 3 0を用 い 、 磁界の接線方向成分を検出す る 場合の コ イ ル姿勢を示す 。 半径方向成分を検出する場合 は 、 第 4 A図でコ イ ルを 9 0。 回転させ 、 コ イ ル面が接 耱方向 に なるよ う に する 。 検知 コ イ ルは小さ い程感度が 高 く なるが通常径が 6〜 8廳 øのものを用 いる 。 第 1 図 に ¾ どつ て 、 励磁装置 2の巻線 3 に三相交流電 g 源 4よ り発生する回転磁界の所望回転数に応 じ て選ばれ た低周波の三相交流 と 、 高周波電源 5 よ り発生する検査 周波数 と して適当な周波数の高周波交流 とを波形合成器 7 に よっ て合成 し て得 ら れる合成さ れた電流を印加する こ の合成は加算的も し く は乗算の何れでも よ く 、 好ま し く は後で説明するよ う な低周波交流を高周波交流で平衡 変調 して得ら れる第 1 0図の よ う な合成波を用いる 。 ま た前記回転磁界をつ く る三相交流の周波数は、 渦電流を 利用 する場合 1 〜 "！ O O O Hz、 漏洩磁束を利用 する場合 1 〜 9 0 0 Hz、 ま た検査周波数は渦電流を利用 する場合 1 0〜 1 0 0 0 KHZ 、 漏洩磁束を利用 する場合 1 〜 1 0 0 KHZ が好ま しい 。
    [0022] 合成された交流に よ り 、 励磁装置 2 は被検材の靳面周 方向すなわ ち 長手方向軸 0の周 り に低周波交流の周波数 に よって決め ら れる回転速度で回転する回転磁界が生 じ 重畳さ れた高周波交流に よっ て被検材の表面に生 じ る渦 電流ま た は漏洩磁束の よ う な電磁効果が、 被検材の表面 癒の有無に よっ て変化するのでこれを セ ンサ群 3 に よつ て検知する 。 すなわち各セ ンサ 3 0 a , 3 0 b , 3 0 c は検波器 8 に接続さ れ、 その出力が記録計 6 に記録さ れ る 。 表面疵が存在する場合その位置に応 じ た セ ンサ出力 に変化 ^生 じ るので記録計 6 に 記録さ れた 出力波形か ら 傷の存在お よび位置が確認される 。 これを第 5 図 に よ り 説明する 。
    [0023] 第 5 図 において 、 縦軸 は被検材の断面周方向 に配置 し た セ ンサ 3 0 a , 3 0 b , 3 0 c , ··· ···を、 横軸は被検 材の長手方向を示 し 、 斜線部はセ ンサに よ る回転磁界に よっ て 被検材表面に誘起する電磁効杲 （ 渦電流 ま た は漏 洩磁束 ） を検出 し た セ ンサを示す。 励磁装置に よる磁界 は、 前述の通 り 被検材の断面周方向を一定の周期で回軺 するため、 こ の磁界に よっ て被検材の表面を誘起する電 磁効果ち被検材断面周方向であた かも回転 し て いる ご と く にな り 、 従っ て この電磁効果を検出 する セ ンサも断面 周方向で磁界の回転速度 と周期 し て 、 周図斜線に示す よ う に移勤する事 となる 。 今、 同図 に示す様に ヮ レ疣 5 0 が被検材の表面に存在す る と 、 ヮ レ疵 5 0の存在する真 上に あるセ ンサが動作する毎に 5 1 の様に疵信号が得 ら れる 。
    [0024] 第 1 図の実施例の変形を第 6図 に よ り 説明 する 。 第 6 図 におい て第 1 図 と周様の要素は周 じ符号で示す 。 第 6 図の検出部 ^は第 1 図の対応する部分 と周 じである 。 発 信回路 ^に は波形合成器 7 に よっ て合成さ れた電流を各 相毎に増幅する増幅器 7 aが設け られている 。 受信回路 ( は記録計 6は第 1 図の もの と周様で あ るが、 第 1 図の 検波器 8 に代えてサンプ リ ング回路 9 、 差動増幅器 1 0 周期制御部 1 1 が設け ら れて いる。 周期制御部 1 1 は波 形合成器 7 よ り 得 ら れる回転磁界の回転周波数 と周期 し たパルス信号を出力 する 。 サンプ リ ング回路 9 はセ ンサ 群 3の各セ ンサ 3 0 a , 3 0 b , に対応 し て設け ら れた ス ィ ッチ群 （ 図示せず ） を有 し 、 各セ ンサの出力 を 対応するスィ ッチを介 し て差動増幅器 1 0に接続 し 、 各 スィ ッチは前記周期制御部 1 1 のパルス信号に よ り 顒次 閉 じそれに よ り 各セ ンサ出力を頫次サンプ リ ン夕する よ う になつ ている。 回転磁界に よっ て被検材の表面に 誘起 さ れる電磁気的効果た と えば漏洩磁束も被検材の表面を 周方向 に回転磁界 と周期 し て移動するので 、 その移動す る漏洩磁束に対応 し た位置にあるセ ンサに接続されたス イ ッ チを閉 じ る よ う 前記周期制御部 1 1 のパルス信号の 位相が調整される 。 この位相調整は、 周期制御部 1 1 に 位相調整器 （ 図示せず ） を設け予め既知の場所に 1 つ の 検出コ イ ルに相当 し たサイズの小さな癒をつけた試験材 を検出部（ に挿入 し て装置を作動 し た と き差動増幅器 1 0の出力が最大となる よう に位相調整器でパルス信号の 位相を調整する こ と に よ り 行なわれる。 差勁増幅器 1 0 は、 セ ンサ出力を受けて 、 所定の基準 レベルを越える レ ベルの出力 を増幅 し て増幅出力 を記録計 6 に与える 。
    [0025] 次に本発明の第 2の実施例を第 7図 に よ り 説明する 。 検出部 7 0は、 第 1 図のもの と周 じである 。 発信回路 7 1 は回転磁界の回転数に応 じて決め ら れる低周波の 2相 交流を発生する 2相交流発生器 7 2 、 その出力 をそれぞ れ 2 4 0 β 、 1 2 0 * 位相シフ ト する 2 4 0。 位相シフ 卜 回路 7 2 a , 7 2 bを有する 。 2 4 0。 、 1 2 0 ° 位 相シフ ト 回路 7 2 a ， 7 2 bの出力お よび 2相交流発生 器 7 2の出力 は、 それぞれ平衡変調器 7 3 a , 7 3 b , . 7 3 c に与え ら れ、 検査周波発生器 8 0よ り発生する数 KHZ 乃、至数 1 O KHZ の髙周波交流を平衡変調 し て第 1 0 図 に示さ れるよ う な 、 A相 、 B相 、 C相の 3相交流を得 る。 この 3相交流を増幅器 7 4 a , 7 4 b , 7 4 cで増 幅 し て検出部の 3相巻镍に与えて 、 検査周波数の高周波 交流の重畳さ れた回転磁界が得 ら れる 。
    [0026] セ ンサ群 3 0 は第 1 の実施例のもの と周様に構成され、 各セ ンサ 3 0 a , 3 0 b , 3 0 η の一端は接力 さ れ 他端の出力端が増幅器 7 5 a , 7 5 b , ··· "· 7 5 η を介 し て位相検波器 7 6 a , 7 6 b , …… 7 6 η に接続さ れ る 。 各位相検波器は検査周波発生器 8 0の出力 を位相シ フ 卜 回路 7 9 で位相シ フ 卜 し た ものを基準波と し て入力 さ れるセ ンサ出力 を位相検波 し た出力 を発生する 。
    [0027] 各セ ンサの出力電圧は、 被検材が無い場合に は コ イ ル と鎖交する磁束がないか ら零であ り 、 又、 円周面が一様 な無疣の被検体が貫挿さ れた場合は、 各セ ンサに一様な 渦電流 リ ア ク シ ョ ン信号が検出さ れるが、 この信号は位 相検波の基準波位相を適当 に設定する と消去でき、 位相 検波器に は現われない 。 位相シフ 卜回路 7 9 は被検材に ¾がない場合位相検波器の出力 が零に なる よ う に位相調 整する 。
    [0028] 被検材に癍がある と渦電流が局部的に乱れ、 その疵の 近 く に あ る セ ンサは他の セ ンサと位相及び振幅の異なる 誘起電圧を生 じ 、 かつ磁界の回転につ れて誘起電圧が変 化するか ら 、 該コ イ ルの 誘起電圧の位相検波出力 は回転 磁界 と同 じ周期の正弦波に なる 。 そ し て癒に最も近いセ ^ Q ンサの出力 の振幅が最大とな り 、 癒位置か ら 離れる につ れて セ ンサ出力の振幅は小になる 。 この様子を第 Ί 1 図 に示す 。 こ の図で はある セ ンサ n chが疵の直上に ある と し て お り 、 （ n — 1 ) ch、 ( n + 1 ) chはコ イル n の 左、 右にある コ イ ル、 （ n — 2 ) ch、 （ n + 2 ) chは更 にその左、 右にある コ イ ルを示 し 、 以下これに準ずる 。 なお この波形は位相検波器の出力 を ロ ーパス フ ィ ルタ し P F 7 7 a , 7 7 b , 7 7 ηを通 し て 、 検査周波 数成分を除去 し た後の出力波形である。
    [0029] ロ ーパス フィルタ し P Fか らの出力 は電子スィ ッチ 7
    [0030] 8 a , 7 8 b , 7 8 n を介 し てゾ ン ドパスフ ィ ルタ
    [0031] B P F 8 4に送ら れる 。 スィ ッチ 7 8 a , 7 8 b , は例えば電界効果 ト ラ ン ジス タ で構成さ れ、 リ ングカ ウ ンタ 8 3の出力 に よ り 開閉 される。 回転磁界を発生させ る 3相交流の 1 相 は位相シ フ 卜 回路 8 1 に入力 し 、 こ こ で 0〜 3 6 0 β の範囲内の任意の位相 に移相さ れたのち 位相 ロ ッ ク式の周波数て い倍器 8 2 に入力 する。 セ ンサ
    [0032] 3 0 a , 3 0 b , の個数を n とする と 、 周波数てい 倍器 8 2 は nて い倍を行ない、 従っ て 3相交流の周波数 を f と すれば n f を出力 して こ れを nステップ （ n進 ） リ ングカ ウ ン タ 8 3 に供铪する 。 リ ングカ ウ ンタ 8 3 の スィ ッチ制御出力 は n個あ り 、 従っ て スィ ッチ 7 8 a , 7 8 b , ……は 3相交流の 1 周期の間に 1 回 オ ンに され る 。 リ ングカ ウ ン タ 8 3の出力が 、 回軺磁界 に よ り 被検 材表面に生 じ る移動渦電流に対向 し た位置に あ るセ ンサ に接続されたスィ ッチを閉 じ る ょ ラ に 、 位相シフ 卜 回路 8 1 の出力の位相が調整さ れる 。 各スイ ッ チのオ ンであ る時間 は 3 相交流の 1 n 周期であ り 、 n は例えば 1 2 0 であ a しの よ う に し て各セ ンサの出力が順次サンプ リ ングされる 。 被検材がない場合口一パス フ ィ ルタ 7 7 a . 7 7 . b . ··· ···の出力 は零であ り 、 ス イ チ 7 8 a , 7 8 b ··· ··»のサンプ リ ング出力も零である。 無班の被 検材が挿貫されて いる場合は、 その揷貧偏心や材料の偏 平度や偏肉などに よ り 、 回耘磁界 と周—周期又は 1 Z 2 程度の周期の比較的小さ い振幅の出力 がある。 スィ ヅチ 7 8 a , 7 8 b , ··· ···か ら のサンプ リ ング出力 はパ ン ド パス フ ィルタ B P F 8 4 に送 ら れ、 こ こで羝情報以外の 信号即ち 朋記偏肉な どに よ る緩やかな信号及びスィ ッチ ングに伴な う スパイ ク信号などが除去さ れる o
    [0033] 周波数て い倍器 8 2 は リ ングカ ウ ン タ 8 3 の出力 が帰 還さ れ、 該力 ゥ ン タ の最終段出力パルスが位相シ フ 卜 回 路 8 1 の出力正弦波の基準位相例えばゼ ロ ク ロ ス点の位 相 に 口 ッ ク されるよ う に する 。
    [0034] 位相シ フ 卜 回路 8 1 で位相シ フ 卜 を行なえば、 回転磁 界の位置 と セ ンサ出力 のサンプ リ ングタ イ ミ ング と の相 対関係が変り 、 回転磁界の最大磁束密度部が作用 する位 置の セ ンサ出力 をサンプ リ ングする こ と ち、 ま た零磁束 密度部が作用する位置の検出コ ィ ル出力 をサンプ リ ング するこ とおできる 。
    [0035] 第 8 図 は第 7 図の改良型で、 第 7 図に更に打消 し電圧 発生器 8 5 a ， 8 5 b , … ·"及び差動増幅器 8 6 a , 8
    [0036] 6 b , が追加 さ れ て い る 。 こ れ ら は回転 磁界発生器 の磁極や巻線の不揃い 、 ある い はセ ンサ群の組立て不攆 い な ど に起因する セッ 卜 固有の 出力 （ こ れ は ノ イ ズ ） を 消去する働きを する 。 即 ち 位相検波器 7 6 a . 7 6 b . の 出力 は被検材が ない場合、 理想的に は零 に な る が 実際 に は上記不揃いの た め歪波出力 がある 。 こ れ は.各セ ン サま ち ま ち で あ り 、 ロ ーバス フ ィ ルタ 7 7 a , 7 7 b , ··· ··· に よ り 回転磁界 と同一周期 の 正弦波 と し た と きその 波高値が ま ち ま ち に な る 。 従っ て こ れを前記サ ンア リ ン グ'処理すれば不規則信号が発生 し 、 ノ イ が生 じ る 。 こ の各コ イ につ き波高値が ま ち ま ち な信号を 、 差勁 ア ン プ 8 6 a , 8 6 b , ··* ·"及び打消 し 電圧発生器 8 5 a , 8 5 b , ♦·· ·"で消去する 。 打消 し 電圧発生器 8 5 a , 8 5 b , …… は回転磁界 と周一周期で振幅お よび位相が可 変の 正弦波を発生す る も の で 、 こ れ ら の振幅及び位相 は 被検材がない と きのフ ィ ル タ 7 7 a , 7 7 b , の 出 力 に一致させ 、 差動増幅器 8 6 a , 8 6 b , … …で打消 す 。 こ の振幅及び位相調整は手動 ま た は 自 動で行な う 。
    [0037] 第 9 図 は第 8 図 を更 に改良 し た も ので 、 被検材の振動 に よ る ノ イ ズを消去する こ と ができ る 。 差動増幅器 8 6 a , 8 6 , の出力 に そ れぞれ接続さ れた 電子ス ィ ツ チ 8 7 a , 8 7 b , "·〜お よ び差動増幅器 8 8 がそ の た め の手段で 、 ス ィ ッ チ 8 7 a , 8 7 b , はス イ ツ チ 7 8 a , 7 8 , と は 1 つ づつ ず れて リ ングカ ウ ン タ 8 3 の 出力 で制 卸 さ れ る 。 即 ち ス ィ ッ チ 8 7 a は 7
    [0038] 8 b と 、 8 7 b は 7 8 c と 、 8 7 η は 7 8 η と周 じ 出力 で オ ン さ れ、 ス ィ ッ チ 7 8 a , 7 8 b , "' …の 出力 と ス ィ ッ チ 8 7 a , 8 7 b , の 出力 の差が増幅器 8 8 で求め ら れ、 該差がパ ン ドパス フ ィ ル タ 8 4 に加わ る 。
    [0039] 第 8 図の場合 と 比較 し て 第 9 図の差動増福器 8 8 の 出 力 を第 1 2 A図 、 第 1 2 B 図 で 説明 す る 。 セ ンサ出力 は 第 1 2 A図 の棒グラ フ の如 く で 、 第 8 図 の場合 は こ の出 力 が記録計に 与え ら れる 。 差動増幅器 8 8 は こ れ ら の 隣 接 2 出力 A 、 B の差を逐次求める か ら （ A— B ) 出力 は 第 1 2 B図 の如 く な る 。 被検材の振動 に よ る コ イ ル出力 変化 は隣接 2 コ イ ル （ 本例で は 1 周 に 1 2 0個の コ イ ル を配設す る か ら コ イ ル間 隔は 3 〉 で は周 じ に 現わ れる と し て よ いか ら 上記差演算で消去さ れ （ A — B ) 出力 の 零 ク ロ ス点が疵位置 と し て よ い 。
    [0040] 回転磁界の発生 は 3相交流 に 限 ら ず 、 任意の m個の コ ィ ルを 2 π / mず ら し て 配置 し て m相交流で励磁 し て も よ く 、 本発明 はかかる多相交流方式を用 いる こ ともでき る 。
    [0041] 産業上の利用可 能性
    [0042] 本発明 は 回 耘磁界を低周 波の 多相交流で発生 し 、 こ れ に検査周波数であ る高周波交流を重畺 し て 、 高周波交流 に よ り 被検材 に 誘起さ れる電磁気効果を用 い て 被検材の 表面疵を検出 する ので 、 回転磁界の 回転数 と検査周波数 を 互い に独なに被検材の材質、 検出 し ょ う と す る班の位 置、 サイ ズに応 じ て最適の値を選ぶこ と ができるので金 属材の表面疵を極めて効率的かつ感度よ く 検出する こ と の出来る、 金属材の非破壊検査方法お よび装置を得る こ とがでさる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 長手の金属材の表面に電磁気効杲を誘起 し 、 該 電磁気効果が金属材の表面痴の有無に り変化するのを 利用 し た金属材の癒の非破壊検査方法に し て 、 被検材の 表面に前記電磁気効果を誘起する に適 し た検査周波数の 高周波交流の重畳さ れた合成低周波多相交流に よっ て.被 検材の長手方向軸周 り に回転する回転磁界をつ く り 、 前 記回転磁界の回転 と共に 前記髙周波交 に よつ て被検材 の表面に誘起される電磁気効果が被快材の表面に沿っ て 周方向 に 回転移動 する よ う に するこ と 、 前記鼋磁気効果 の変化を前記被検材の表面に近接 し てかつ前記電磁気効 果の回転移勤する周方向 に 配列さ れた 検知素子群に よつ て検知するこ と を含む金属材の疵の非破壊検査
    2 . 前記合成多相交流が前記検査周波数の高周波交 流で前記低周波多相交流の各相をそれぞれ独立に平衡変 調 し たちのである諳求め範囲第 1 項の金属材の ¾の非破 壊検査方法。
    3 . 前記電磁気効果が被検材の表面に生 じる渦電流 であ り 、 前記検査周波数が 1 0 〜 0 0 0 K H Z である請 求の範囲第 2 項の金属材の癒の非破壊検査方法。
    4 . 前記低周波多相交流の周波数が 1 〜 1 0 0 0 H z である請求の範囲第 3 項の金属材の铌の非破壊検査方法
    5 . 前記電磁気効果が被換材の表面に生 じ る渦電流 であ り 、 前記低周波多相交流の周波数が 1 〜 1 0 0 0 H z である請求の範囲第 2 項の金属材の疵の非破壊検査方法。
    6. 前記電磁気効果が被検材の表面の漏洩磁束であ り 、 前記検査周波数が 1 〜 1 0 0 KH z である請求の範囲 第 2 項の金属材の疵の非破壊検査方法。
    7. 前記低周波多相交流の周波数が 1 〜 9 0 0 H zで ある請求の範囲第 6項の金属材の癒の非破壊検査方法。
    8. 前記電磁気効果が被検材の表面の漏洩磁束であ り 、 前記低周波多相交流の周波数が 1 〜 9 0 0 H zである 請求の範囲第 2 項の金属材の疵の非破壊検査方法。
    9 . 長手の金属材の表面に電磁気効果を誘起 し 、 該 電磁気効果が金属材の表面疣の有無に よ り 変化するのを 利用 し た金属材の癒の非破壊検査装置に し て 、
    ' 被検材をその長手方向に貫通 し得る よ う に中空円筒状 に形成され、 回転磁界を生じる よ う 配設された多相巻線 をあっ た回転磁界を発生する装置 と 、
    被検材の表面に前記電磁気効果を誘起する に適 し た検 查周波数の髙周波交流で、 各相独立に平衡変調さ れた 、 所望の回転数の回転磁界を得る よ う選ばれた周波数の低 周波多相交流を発生 し 、 該低周波多相交流を前記回転磁 界発生装置の前記多相巻镍に印加する よ ^ 接続された発 信回路 と、
    前記中空円筒状の回転磁界の発生装置の内周面に沿つ て周方向 に配列 さ れ、 被検材の表面に生 じ る前記電気磁 気効果の変化を検知する に適 し た複数の検知素子 と 、
    前記検知素子の出力端に接続され、 各検知素子の出力 を処理 し て被検材の表面の疵の存在を示す信号を と り 出 す処理手段と 、
    を備え た金属材の疵を非破壊検査する装置。
    1 0 . 前記電磁気的効果が被検材の表面に生 じ る渦電 流である請求の範囲第 9 項の金属材の疣を非破壊検査す る装置。
    1 1 . 前記処理手段は、 前記検知素子の出力 を、 前記 検査周波数の高周波交流を基準波 と し て位相検波する複 数の位相検波器 と 、 該位相検波器のそれぞれの出力か ら 前記低周波多相交流 と周 じ周波数をもっ た成分を と り 出 す複数の ロ ーパスフ ィ ルタ と 、 該複数の ロ ーパス フ ィ ル タ の出力 を前記回転磁界の 回転 と周期 し て順次サンプ リ ングする複数のスィ ッチをもっ たサンプ リ ング回路を備 えて いる請求の範囲第 1 0 項の金属材の疣を非破壊検査 する装置。
    1 2 . 前記 ロ ーパス フ ィ ルタ と前記ス ィ ッチと の閭に それぞれ設け ら れ、 被検材に ¾がない場合に生 じる前記 ロ ーパス フ ィ ルタ の出力を打消すよ う に する複数の打消 し 回路をもっ た 請求の範囲第 1 1 項の金属材の铌を非破 壊検査する装置。
    1 3 . 前記サンプ リ ング回路は、 前記 ロ ーパス フ ィル タ の出力 を前記回 転磁界の回転 と周期 し て頫次サンプ リ ングする 2 組のスィ ッチ群を有 し 、 相隣る 2 つの検知素 子の出力 が前記 2 組のス ィ ッチ群のそ れぞれに よっ て同 時にサンプ リ ングされる よ う各ス ィ ッチ群の動作タ イ ミ ングが制御さ れ、 さ ら に周時にサンプ リ ングさ れた 2 つ の出力 の差を求める差動増幅器を設けてなる請求の範囲 第 1 1 項の金属材の疵を非破壊検査する装置。
    1 4 . 前記サンプ リ ング回路の出力 に接続さ れ、 該回 路の出力か ら疵情報以外の成分を除去するパ ン ドパス フ ィ ルタ を備えた請，求の範囲第 1 0項の金属材の疵を非破 壊検査する装置。
    1 5 . 前記電磁気効果が被検材の表面に生 じる請求の 範囲第 9 項の金属材の班を非破壊検査する装置。
    1 6 . 前記処理手段は、 前記検知素子の出力を、 前記 検査周波数の髙周波交流を基準波と し て位相検波.する複 数の位相検波器 と 、 該位相検波器のそれぞれの出力か ら 前記低周波多相交流 と周 じ周波数をもっ た成分を と り 出 す複数の ロ ーバス フ ィ ルタ と 、 該複数の ロ ーパス フ ィル タ の出力 を前記回転磁界の回転 と周期 し て頒次サンプ リ ングする複数のスィ ッチをもっ たサンプ リ ング回路を備 えている請求の範囲第 1 5 項の金属材の羝を非破壊検査 する装置。
    1 7 . 前記ロ ーパス フ ィ ルタ と前記スィ ッチ と の間 に それぞれ設け ら れ、 被検材に ¾がない場合に生 じ る前記 ロ ーパス フ ィ ルタ の出力を打消すよ う に す る複数の打消 し 回路をもっ た請求の範囲第 1 6 項の金属材の驼を穽破 壊検査する装置。
    1 8 . 前記サンプ リ ング回路 は 、 前記 ロ ーパス フ ィ ル タ の出力 を前記回転磁界の回転 と周期 し て頋次サンプ リ ングする 2 組のスィ ッチ群を有 し 、 相隣る 2 つの検知素 子の出力 が前記 2 組のス ィ ッチ群のそれぞれに よっ て周 時にサンプ リ ングさ れるよ う各スィ ッ チ群の動作タ イ ミ ングが制御さ れ、 さ ら に周時にサンプ リ ングさ れた 2 つ の出力 の差を求める差動増幅器を設けてなる請求の範囲 第 1 6 項の金属材の疵を宑破壊検査する装置。
    1 9. 前記サンプ リ ング回路の出力 に接続さ れ、 該回 路の出力 か ら癒情報以外の成分を除去するパ ン ドパス フ ィ ルタ を備えた請求の範囲第 1 5 項の金属材の疵を非破 壊検査する装置。
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