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漏洩磁束探傷方法及び装置 コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P110002186
整理番号 S2009-0623-N0
掲載日 2011年4月6日
出願番号 特願2009-157126
公開番号 特開2011-013087
登録番号 特許第4487082号
出願日 平成21年7月1日(2009.7.1)
公開日 平成23年1月20日(2011.1.20)
登録日 平成22年4月9日(2010.4.9)
発明者
  • 塚田 啓二
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 漏洩磁束探傷方法及び装置 コモンズ 外国出願あり
発明の概要


【課題】漏洩磁束探傷方法において、測定した結果が測定状態の変動に影響されることなく、欠陥による真の信号が精度良くとらえられる計測及び解析方法を提供する。
【解決手段】被検査材表面に平行な磁束を発生させ、被検査体表面から漏洩する磁束を磁気センサによって検知する漏洩磁束探傷方法において、周波数が可変の交流磁場を発生させる励磁コイルと、励磁コイル用電源と、被検査体表面から漏洩した磁場の表面に水平な成分を検知する磁気センサと、磁気センサの出力から励磁コイルと同じ周波数の信号を検波するロックイン検波回路と、ロックイン検波回路の出力信号により磁気センサの出力の信号強度と位相変化を解析する信号解析装置を備え、多点計測した各計測点の位相と全ての計測点で共通の調整位相を足し合わせた位相の三角関数の余弦あるいは正弦を求め、各計測点での信号強度と正弦あるいは余弦をかけあわせた解析値を任意での調整位相で表示する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


従来、鋼材の欠陥を検査する方法として、磁気を用いた漏洩磁束探傷方法がある。これは、測定対象を直流あるいは交流によって磁化させて、測定対象の表面から漏洩する磁束を主に磁気センサとしてサーチコイルで検出している。最近では、磁気センサとして磁気抵抗素子(MR)、ホール素子、磁気インピーダンス素子(MI)などが用いられ始めている。鋼材表面に欠陥があると表面に漏洩磁束が発生するので、磁気センサによって表面に平行な磁場成分あるいは垂直な磁場成分を計測する。ここで、測定対象を磁化させる方法としては、励磁コイルによって直流に磁化させる方法と、交流に磁化させる方法がある。直流に磁化させる方法では、測定対象断面を一様に磁化させることができるので内部の欠陥を探傷する方法として主に用いられている。また、交流磁化では、周波数に依存した表皮効果により主に材料表面近くでの探傷に用いられている。また、磁気センサとしてMRや、ホール素子、MI素子などの低周波まで感度がある磁気センサを用いることにより、低周波で励磁することができ深部の欠陥を検出できるようになってきた。渦電流探傷方法は一般的には漏洩磁束探傷方法を含み、測定対象に磁場を印加して磁気センサで計測する方法としては同じ構成である。この渦電流探傷方法として、低周波磁場を印加して、試料表面に平行な磁場成分を検出する方法については、特許第3987941号公報(特許文献1)で記載した。



測定対象として様々な形状があるが、円柱状の鋼管や棒鋼などの欠陥を検出する場合には、励磁コイルとして貫通型コイルに測定対象を通して、交流磁化をする方法が良く行われている。また、大きな鋼管やタンクなどの検査には、表面が平坦に近いため、Uの字の形状のヨーク材に励磁コイルを取り付け、ヨーク材両端の部分を測定対象に接触させ交流で磁化させる方法がよくとられている(非特許文献1、2参照)。



このような漏洩磁束探傷で測定対象の様々な位置で計測して得られた、多点計測データの処理として従来は、磁気センサの出力をそのまま信号強度として用い、計測位置による信号強度変化を見ることにより、欠陥部分や大きさを推定していた。また、最近では、磁気センサの出力を、励磁コイルと同期させてロックインアンプによって検波し、信号強度の他、位相を解析することが行われている。すなわち、計測位置による信号強度変化の他、位相変化をグラフ化して欠陥部分や大きさを推定している。例えば特開2007-64628号公報(特許文献2)では信号強度変化のグラフから、欠陥の深さと、大きさを同定する解析方法が記載されている。

産業上の利用分野


本発明は、被検査材に交流磁場を印加し、被検査材表面から漏洩する漏洩磁束を検出することによって被検査材の欠陥を探傷する方法及び装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
被検査材に交流磁場を印加する磁場印加手段と、
前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出するセンサと、
前記センサから出力された信号と位相の変化を解析する解析手段と、
を用い、前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する漏洩磁束探傷方法であって、
前記磁場印加手段により前記交流磁場を所定の磁場印加方向に印加して前記被検査材の表面と平行な磁束を生じさせる工程と、
前記センサにより前記被検査材の表面の複数位置における前記所定の磁場印加方向と平行な方向の磁場の大きさを検出する工程と、
前記センサの出力を前記交流磁場と同じ周波数で位相が互いに直交する2つの信号に検波して前記解析手段に入力する工程と、
前記解析手段に入力された前記2つの信号によって、前記複数位置における磁場の大きさのデータと前記位相のデータを算出し、当該位相に対して校正用の補正位相を加えたデータの正弦値あるいは余弦値を求め、前記磁場の大きさのデータと前記正弦値あるいは前記余弦値との積を求め、前記複数位置における前記積の各値を用いて欠陥を特定する工程と、を備え
前記欠陥を特定する工程において、
前記校正用の補正位相は、前記複数位置における前記位相に対して共通して加えることで前記位相を調整する共通の調整位相であり、
前記複数位置における前記積の各値は、前記共通の調整位相を任意に変化させて求められる前記複数位置における前記積の各値のうち、前記欠陥による磁場変化のみが抽出され得る共通の調整位相の時の前記複数位置における前記積の各値であることを特徴とする漏洩磁束探傷方法。

【請求項2】
前記積の各値を、表示手段により表示する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の漏洩磁束探傷方法。

【請求項3】
被検査材に交流磁場を印加する磁場印加手段と、
前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出するセンサと、
前記センサから出力された信号と位相の変化を解析する解析手段と、
を備え、前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する漏洩磁束探傷装置であって、
前記センサの出力を前記交流磁場と同じ周波数で位相が互いに直交する2つの信号に検波するロックイン検波手段を備え、
前記磁場印加手段では、前記交流磁場を所定の磁場印加方向に印加して前記被検査材の表面と平行な磁束を生じさせ、
前記センサは、前記被検査材の表面の複数位置における前記所定の磁場印加方向と平行な方向の磁場の大きさを検出し、
前記解析手段は、前記2つの信号によって、前記複数の位置における磁場の大きさのデータと前記位相のデータを算出し、当該位相に対して校正用の補正位相を加えたデータの正弦値あるいは余弦値を求め、前記磁場の大きさのデータと前記正弦値あるいは前記余弦値との積を求め、前記複数位置における前記積の各値を用いて欠陥を特定し、
前記校正用の補正位相は、前記複数位置における前記位相に対して共通して加えることで前記位相を調整する共通の調整位相であり、
前記複数位置における前記積の各値は、前記共通の調整位相を任意に変化させて求められる前記複数位置における前記積の各値のうち、前記欠陥による磁場変化のみが抽出され得る共通の調整位相の時の前記複数位置における前記積の各値であることを特徴とする漏洩磁束探傷装置。

【請求項4】
前記校正用の補正位相を入力する入力手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の漏洩磁束探傷装置。

【請求項5】
前記センサを前記交流磁場の印加方向と交差する方向に移動させる走査手段を設けたことを特徴する請求項3または請求項4に記載の漏洩磁束探傷装置。

【請求項6】
前記磁場印加手段は2つの磁極部を有し、この2つの磁極部間に複数の前記センサを並べて設けたことを特徴とする請求項3から請求項5の何れか一項に記載の漏洩磁束探傷装置。

【請求項7】
前記2つの磁極部が一組の励磁コイルであり、当該励磁コイルの面を対向配置し、前記励磁コイルの中に被検査材を挿通可能とするとともに、前記励磁コイルの中心軸に対して平行な方向に複数の前記センサを並べて設けたことを特徴とする請求項6に記載の漏洩磁束探傷装置。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009157126thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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