JP5592082B2

JP5592082B2 - Eddy current flaw detection system

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Publication number: JP5592082B2
Application number: JP2009115494A
Authority: JP
Inventors: 豐鈴木; 裕二安達; 尚幸河野; 聡北澤; 直昭柴下; 茂雄桜井; 健工藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: JP2010266223A

Description

本発明は、渦電流探傷システムに係り、特に、コイルの直進走査により広域を高速探傷するのに好適な渦電流探傷システムに関する。 The present invention relates to an eddy current flaw detection system, and more particularly to an eddy current flaw detection system suitable for high-speed flaw detection over a wide area by linearly scanning a coil.

渦電流探傷（以下ＥCTと記す）とは検査対象上でコイルに交流電圧を印加したときの、コイルのインピーダンス変化から欠陥を検出するという検査手法である。検査対象内に欠陥が無い場合には渦電流はコイルに添って流れるが、欠陥がある場合には欠陥を迂回して流れる。この渦電流の変化をコイルのインピーダンス変化として検出することで欠陥の有無を判断する。 Eddy current flaw detection (hereinafter referred to as ECT) is an inspection technique in which a defect is detected from a change in impedance of a coil when an AC voltage is applied to the coil on the inspection object. When there is no defect in the inspection object, eddy current flows along the coil, but when there is a defect, it flows around the defect. The presence or absence of a defect is determined by detecting this change in eddy current as a change in the impedance of the coil.

従来、１回の直進走査でＥＣＴにより広範囲を探傷しようとする場合、複数のコイルを組み合わせるものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。 Conventionally, when flaw detection is to be performed over a wide area by ECT by one straight scanning, a combination of a plurality of coils is known (for example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特許第３１８１２１０号明細書Japanese Patent No. 3181210 特開２００３−２８８３９号公報JP 2003-28839 A

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の構成のセンサをコイルの軸方向に走査する場合、センサ中心下に不感帯が生じるという問題がある。これは、コイル中心下において、欠陥を迂回して検査対象内部へ流れる電流と、欠陥通過後に内部から表面へ流れる電流の合成値が０で近似されるため、感度が低下するものである。 However, when the sensors having the configurations described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are scanned in the axial direction of the coil, there is a problem that a dead zone is generated below the center of the sensor. This is because the combined value of the current flowing inside the inspection object bypassing the defect under the center of the coil and the current flowing from the inside to the surface after passing the defect is approximated by 0, so that the sensitivity is lowered.

本発明の目的は、コイル下の不感帯を解消できる渦電流探傷システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an eddy current flaw detection system that can eliminate a dead zone under a coil.

（１）上記目的を達成するために、本発明は、コイルを有する渦電流センサと、渦電流探傷装置とを有しコイル中心軸下の渦電流分布を非対称とすることで、前記コイルの中心軸下の不感帯を解消する渦電流探傷システムであって、前記渦電流センサは、不感帯を有した直方体の複数のコイルを備え、コイル軸方向と直交する投影面上でコイル下に存する一方の前記コイルの不感帯を、他方の前記コイルの有感帯と重複させることによりコイル中心軸下の渦電流分布を複数のコイルで構成される前記渦電流センサにおいて非対称とすることで、前記コイルの不感帯を解消し、前記複数のコイルの軸方向距離ｘが、Ｂ：磁束密度、μ：透磁率、ｎ：コイルの巻き数、Ｉ：電流、ｒ：コイル半径、Ｌ：コイル長さ、Ｂｌ（ｘ）：コイル中心からの距離ｘにおける大きな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｂｓ（０）：コイル中心における小さな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｎ：整数の間で
Ｂ＝μｎＩ（√（ｒ^２／（ｒ^２＋ｘ^２））−√（ｒ^２／（ｒ^２＋ｘ^２＋Ｌ^２）））
Ｂｌ（ｘ）＜Ｂｓ（０）／Ｎ
の関係を満たすものとする。
かかる構成により、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。 (1) In order to achieve the above object, the present invention includes an eddy current sensor having a coil and an eddy current flaw detector, and makes the eddy current distribution below the central axis of the coil asymmetric so that the center of the coil is An eddy current flaw detection system that eliminates a dead zone under an axis, wherein the eddy current sensor includes a plurality of rectangular parallelepiped coils having a dead zone, and the one of the ones existing under the coil on a projection plane orthogonal to the coil axis direction. The dead zone of the coil is made asymmetric in the eddy current sensor composed of a plurality of coils by overlapping the dead zone of the coil with the sensitive zone of the other coil so that the eddy current distribution below the central axis of the coil is made asymmetric. And the axial distance x of the plurality of coils is B: magnetic flux density, μ: magnetic permeability, n: number of coil turns, I: current, r: coil radius, L: coil length, Bl (x) : From coil center The magnetic flux density changes caused by large defects in the release x, Bs (0): the magnetic flux density changes caused by small defects in the coil center, N: between integer ^{^{B = μnI (√ (r 2}} / (r 2 + x 2)) - √ (r ² / (r ² + x ² + L ² )) )
Bl (x) <Bs (0) / N
Satisfy the relationship.
With this configuration, the dead zone under the coil can be eliminated.

（２）上記（１）において、好ましくは、前記渦電流センサを移動するセンサ移動用アクチュエータと、該センサ移動用アクチュエータを駆動するアクチュエータドライバと、アクチュエータ制御パソコンを備えるようにしたものである。 (2) Oite above (1) are preferably those which as comprising a sensor moving actuator for moving the eddy current sensor, an actuator driver for driving said sensor moving actuator, the actuator control computer .

本発明によれば、コイル下の不感帯を解消できるものとなる。 According to the present invention, the dead zone under the coil can be eliminated.

本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an eddy current flaw detection system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。It is a block diagram of the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける磁束密度の軸方向距離ｘに対する依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the dependence with respect to the axial direction distance x of the magnetic flux density in the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the sensor moving mechanism used for the eddy current flaw detection system by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a detailed configuration of an eddy current flaw detection system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flaw detection operation | movement of the eddy current flaw detection system by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの全体構成図である。It is a whole block diagram of the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。It is a block diagram of the ECT sensor used for the eddy current test system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図である。It is explanatory drawing of the eddy current distribution around the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける検出感度のコイル１端の軸方向長さに対する依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the dependence with respect to the axial direction length of the coil 1 end of the detection sensitivity in the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the sensor moving mechanism used for the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flaw detection operation | movement of the eddy current flaw detection system by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。It is a block diagram of the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図である。It is explanatory drawing of the eddy current distribution around the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの配置の説明図である。It is explanatory drawing of arrangement | positioning of the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける検出感度の傾斜角依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the inclination angle dependence of the detection sensitivity in the ECT sensor used for the eddy current flaw detection system by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the sensor moving mechanism used for the eddy current flaw detection system by the 3rd Embodiment of this invention.

以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムについて説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成について説明する。 Hereinafter, the eddy current flaw detection system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態の渦電流探傷システムは、ＥＣＴセンサ１と、渦電流探傷（ＥＣＴ）装置８と、パソコン９と、センサ移動機構１２と、アクチュエータ１３と、アクチュエータドライバ１４から構成される。 The eddy current flaw detection system according to the present embodiment includes an ECT sensor 1, an eddy current flaw detection (ECT) device 8, a personal computer 9, a sensor moving mechanism 12, an actuator 13, and an actuator driver 14.

ＥＣＴセンサ１は、複数のコイルから構成される。ＥＣＴセンサ１は、検査対象２の上に設置され、アクチュエータ１３により、検査対象２の上を移動する。ＥＣＴセンサ１の構成については、図２を用いて後述する。 The ECT sensor 1 is composed of a plurality of coils. The ECT sensor 1 is installed on the inspection object 2 and is moved on the inspection object 2 by the actuator 13. The configuration of the ECT sensor 1 will be described later with reference to FIG.

センサ移動機構１２は、アクチュエータ１３を含み、アクチュエータ１３やＥＣＴセンサ１を検査対象２の上に設置する機構を有している。センサ移動機構１２の構成については、図４を用いて後述する。アクチュエータ１３は、アクチュエータドライバ１４によって駆動される。パソコン９は、アクチュエータドライバ１４に制御信号を送り、アクチュエータ１３の移動方向や移動距離を制御する。 The sensor moving mechanism 12 includes an actuator 13 and has a mechanism for installing the actuator 13 and the ECT sensor 1 on the inspection object 2. The configuration of the sensor moving mechanism 12 will be described later with reference to FIG. The actuator 13 is driven by an actuator driver 14. The personal computer 9 sends a control signal to the actuator driver 14 to control the moving direction and moving distance of the actuator 13.

ＥＣＴ装置８は、検査対象２上でＥＣＴセンサ１のコイルに交流電圧を印加するとともに、検査対象２内の欠陥による渦電流変化に伴うコイルのインピーダンス変化に基づいて欠陥を検出する。 The ECT device 8 applies an AC voltage to the coil of the ECT sensor 1 on the inspection object 2 and detects a defect based on the impedance change of the coil accompanying the eddy current change due to the defect in the inspection object 2.

次に、図２及び図３を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ１の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図である。図２（Ａ）は上面図であり、図２（Ｂ）は正面図である。図３は、本発明の第１の実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサにおける磁束密度の軸方向距離ｘに対する依存性の説明図である。 Next, the configuration of the ECT sensor 1 used in the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a configuration diagram of an ECT sensor used in the eddy current flaw detection system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a front view. FIG. 3 is an explanatory diagram of the dependence of the magnetic flux density on the axial distance x in the ECT sensor used in the eddy current flaw detection system according to the first embodiment of the present invention.

図示の例では、ＥＣＴセンサ１は、３個のコイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃから構成されている。なお、図示の例では、ＥＣＴセンサ１が３個のコイルから構成されているものとしているが、実際には、３個以外の複数個で構成することも可能であるが、ここでは、説明の都合上３個としている。 In the illustrated example, the ECT sensor 1 is composed of three coils 5A, 5B, and 5C. In the example shown in the figure, the ECT sensor 1 is assumed to be composed of three coils. However, in actuality, it may be composed of a plurality other than three. Three for convenience.

図２（Ａ）に示すように、各コイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線が巻回されて、コイルを構成している。各コイル５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、それぞれ、中央下の位置に不感帯ＵＳ−Ａ、ＵＳ−Ｂ、ＵＳ−Ｃを有している。 As shown in FIG. 2A, each of the coils 5A, 5B, and 5C has a coil formed by winding a conductive wire around the coil axial direction AX. Each of the coils 5A, 5B, 5C has a dead zone US-A, US-B, US-C at a position below the center.

そこで、図２（Ａ）に示すように、コイル軸方向と直交する投影面上で、コイル５Ａの不感帯がコイル５Ｂの有感帯と重複するように配置したものである。この結果、コイル５Ａの不感帯ＵＳ−Ａは、コイル５Ｂの有感帯により検出可能となる。コイル５Ｂの不感帯ＵＳ−Ｂは、コイル５Ａ，５Ｃの有感帯により検出可能となる。また、コイル５Ｃの不感帯ＵＳ−Ｃは、コイル５Ｂの有感帯により検出可能となる。このように、本実施例では、コイル軸方向と直交する投影面上で、一方のコイルの不感帯が他方のコイルの有感帯と重複するように配置する。 Therefore, as shown in FIG. 2A, the dead zone of the coil 5A is arranged so as to overlap the sensitive zone of the coil 5B on the projection plane orthogonal to the coil axis direction. As a result, the dead zone US-A of the coil 5A can be detected by the sensitive zone of the coil 5B. The dead zone US-B of the coil 5B can be detected by the sensitive zones of the coils 5A and 5C. In addition, the dead zone US-C of the coil 5C can be detected by the sensitive zone of the coil 5B. As described above, in this embodiment, the dead zone of one coil is arranged so as to overlap the sensitive zone of the other coil on the projection plane orthogonal to the coil axis direction.

以上のようなコイル配置とすることにより、個々のコイルの不感帯を解消することができる。 By adopting the coil arrangement as described above, dead zones of individual coils can be eliminated.

ところで、複数のコイルを組み合わせて探傷する場合、１つのコイルの磁束密度変化が他のコイルの出力を変動させる。このため、大きな欠陥と小さな欠陥が共存する場合、大きな欠陥で生じる信号が他のコイルの磁束密度を変化させ、小さな欠陥の信号が検出できない場合がある。 By the way, when flaw detection is performed by combining a plurality of coils, the change in magnetic flux density of one coil causes the output of another coil to fluctuate. For this reason, when a large defect and a small defect coexist, a signal generated by the large defect may change the magnetic flux density of another coil, and a small defect signal may not be detected.

そこで、コイル間の干渉による感度低下を防止するため、本実施形態では、例えば、図２（Ａ）に示すコイル５Ａとコイル５Ｂのコイル軸方向ＡＸの距離ｘを以下に説明する数式（１）、数式（２）を満たすようにように、所定距離以上離すようにしている。 Therefore, in order to prevent a reduction in sensitivity due to interference between the coils, in the present embodiment, for example, a mathematical expression (1) described below for the distance x in the coil axial direction AX of the coils 5A and 5B shown in FIG. In order to satisfy the formula (2), the distance is set to a predetermined distance or more.

これらのコイル間の軸方向距離ｘは、以下の式（１）と式（２）を用いて決定する。

Ｂ＝μｎＩ（√（ｒ^２／（ｒ^２＋ｘ^２）−√（ｒ^２／（ｒ^２＋ｘ^２＋Ｌ^２）） …（１）

Ｂｌ（ｘ）≦Ｂｓ（０）／Ｎ …（２）

ここで、Ｂ：磁束密度、μ：透磁率、ｎ：コイルの巻き数、Ｉ：電流、ｒ：コイル半径、Ｌ：コイル長さ、Ｂｌ（ｘ）：コイル中心からの距離ｘにある大きな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｂｓ（０）：コイル下にある小さな欠陥で生じる磁束密度変化、Ｎ：整数である。 The axial distance x between these coils is determined using the following equations (1) and (2).

B = μnI (√ (r ² / (r ² + x ² ) −√ (r ² / (r ² + x ² + L ² ))) (1)

Bl (x) ≦ Bs (0) / N (2)

Here, B: magnetic flux density, μ: magnetic permeability, n: number of turns of coil, I: current, r: coil radius, L: coil length, Bl (x): large defect at distance x from coil center Bs (0): magnetic flux density change caused by a small defect under the coil, N: integer.

例えば、大きな欠陥による磁束密度変化率が１％で、小さな欠陥での磁束密度変化が０．１％の場合、大きな欠陥を検出した際に生じる磁束密度変化が、他のコイルの磁束密度の０．０１％以下となるようコイル軸方向間距離を設ければ、コイル間の干渉による感度低下が防止される。コイル幅３ｍｍ（ここでは、図２（Ａ）に示す幅Ｗ１）、長さ２ｍｍ（ここでは、図２（Ａ）に示す長さＬ１）とした場合、磁束密度の軸方向距離ｘの依存性は、図３に示すようになる。 For example, when the magnetic flux density change rate due to a large defect is 1% and the magnetic flux density change at a small defect is 0.1%, the magnetic flux density change that occurs when a large defect is detected is 0% of the magnetic flux density of other coils. If the distance between the coil axial directions is set so as to be not more than 0.01%, a decrease in sensitivity due to interference between coils is prevented. When the coil width is 3 mm (here, the width W1 shown in FIG. 2A) and the length is 2 mm (here, the length L1 shown in FIG. 2A), the dependency of the magnetic flux density on the axial distance x. Is as shown in FIG.

図３において、Ｂｓ（０）＝０．１、Ｎ＝１０を代入した場合に、式（２）を満たすＢｌ（ｘ）のｘは７．６ｍｍ以上となる。コイル間のコイル軸方向間距離ｘを７．６mm以上とすることにより、小さな欠陥と大きな欠陥を同時に検出可能となる。 In FIG. 3, when Bs (0) = 0.1 and N = 10 are substituted, x of Bl (x) satisfying the equation (2) is 7.6 mm or more. By setting the distance x between the coils in the coil axis direction to be 7.6 mm or more, it becomes possible to simultaneously detect a small defect and a large defect.

次に、図４のセンサ移動機構の構成を示す斜視図を用いて、センサ移動機構１２の構成について説明する。 Next, the configuration of the sensor moving mechanism 12 will be described using a perspective view showing the configuration of the sensor moving mechanism of FIG.

センサ移動機構１２は、格納容器１６に取り付けられた並進アクチュエータ１３ａ１，１３ａ２と、回転アクチュエータ１３ｂを備えている。回転アクチュエータ１３ｂには、ＥＣＴセンサ１が取り付けられている。並進アクチュエータ１３ａ１は、並進アクチュエータ１３ａ２と回転アクチュエータ１３ｂを、図の左右方向に移動可能である。並進アクチュエータ１３ａ２は、回転アクチュエータ１３ｂを、図の上下方向に移動可能である。回転アクチュエータ１３ｂは、その回転軸を中心に、ＥＣＴセンサ１を回転可能であり、例えば、並進アクチュエータ１３ａ２の移動方向に対して、ＥＣＴセンサ１を所定の角度に傾斜させることができる。並進アクチュエータ１３ａ１，１３ａ２と、回転アクチュエータ１３ｂとしては、超音波式アクチュエータやモータ等を用いる。 The sensor moving mechanism 12 includes translational actuators 13a1 and 13a2 attached to the storage container 16, and a rotation actuator 13b. The ECT sensor 1 is attached to the rotary actuator 13b. The translation actuator 13a1 can move the translation actuator 13a2 and the rotation actuator 13b in the left-right direction in the figure. The translation actuator 13a2 can move the rotary actuator 13b in the vertical direction in the figure. The rotary actuator 13b can rotate the ECT sensor 1 around its rotation axis. For example, the ECT sensor 1 can be inclined at a predetermined angle with respect to the moving direction of the translation actuator 13a2. As the translation actuators 13a1 and 13a2 and the rotation actuator 13b, an ultrasonic actuator, a motor, or the like is used.

格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２を検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の検査対象上における位置と角度を、任意に制御することが可能となる。 Fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are attached to the four corners of the storage container 16. The fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are configured by suckers, magnets, and the like. By using the fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D, the sensor moving mechanism 12 can be fixed on the inspection target. As a result, the position and angle of the ECT sensor 1 on the inspection target can be arbitrarily controlled.

次に、図５のブロック図を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。 Next, the detailed configuration of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

パソコン９は、キーボード２６と、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（ＢＲ）等の記録メディア２７とからなる入力装置を備えている。また、パソコン９は、表示装置となるモニタ２８を備えている。また、パソコン９は、Ｉ／Ｏポート２５と、ＣＰＵ２１と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）２２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２３と、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２４とを備えている。 The personal computer 9 includes an input device including a keyboard 26 and a recording medium 27 such as a CD, MO, DVD, Blu-ray disc (BR). Further, the personal computer 9 includes a monitor 28 serving as a display device. The personal computer 9 also includes an I / O port 25, a CPU 21, a hard disk drive (HDD) 22, a random access memory (RAM) 23, and a read only memory (ROM) 24.

ＥＣＴ装置８は、Ｉ／Ｏポート３１と、Ｄ／Ａコンバータ３０と、Ａ／Ｄコンバータ２９とを備えている。 The ECT device 8 includes an I / O port 31, a D / A converter 30, and an A / D converter 29.

次に、図６のフローチャートを用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作について説明する。 Next, the flaw detection operation of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.

図６のステップ１０１は、検査対象情報入力ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い、検査対象形状及び材質、使用温度や応力等の検査対象使用環境を入力する。 Step 101 in FIG. 6 is an inspection object information input step. In this step, using the input device such as the keyboard 26 and the recording medium 27 of the personal computer 9, the inspection target use environment such as the inspection target shape and material, the use temperature and the stress is input.

入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。 The input information is transmitted to the CPU 21 via the I / O port 25 and recorded in a storage device such as the HDD 22 or the RAM 23.

ステップ１０２は、センサ走査条件解析ステップである。このステップにおいて、ステップ１０１で入力した検査対象の形状、材質、使用環境に基づき、ＣＰＵ２１で検査対象内の応力分布を解析する。欠陥発生頻度が高いのは最大応力の垂直方向なので、その垂直方向とコイルの軸方向が平行となるようにＥＣＴセンサ１の走査方向を決定する。渦電流はコイルの軸方向と垂直に流れるので、最大応力の垂直方向とコイルの軸方向を平行とすると欠陥に対して垂直に渦電流が流れ、検出感度が最大となる。 Step 102 is a sensor scanning condition analysis step. In this step, the CPU 21 analyzes the stress distribution in the inspection object based on the shape, material, and usage environment of the inspection object input in step 101. Since the defect occurrence frequency is high in the vertical direction of the maximum stress, the scanning direction of the ECT sensor 1 is determined so that the vertical direction is parallel to the axial direction of the coil. Since the eddy current flows perpendicular to the axial direction of the coil, when the vertical direction of the maximum stress and the axial direction of the coil are parallel, the eddy current flows perpendicular to the defect, and the detection sensitivity is maximized.

ステップ１０３は、ＥＣＴセンサ設置ステップである。このステップにおいて、検査対象２の上に、ＥＣＴセンサ１を載置したセンサ移動機構１２を設置し、ＥＣＴセンサ設置位置をパソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い入力する。入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。 Step 103 is an ECT sensor installation step. In this step, the sensor moving mechanism 12 on which the ECT sensor 1 is placed is installed on the inspection object 2, and the ECT sensor installation position is input using an input device such as the keyboard 26 and the recording medium 27 of the personal computer 9. The input information is transmitted to the CPU 21 via the I / O port 25 and recorded in a storage device such as the HDD 22 or the RAM 23.

ステップ１０４は、ＥＣＴ実施ステップである。このステップにおいて、ステップ１０２で解析したセンサ走査方向及びステップ１０３で入力したセンサ位置情報に基づき、ＣＰＵ２１でアクチュエータ移動方向及び移動量を決定し、Ｉ／Ｏポート２５を介してアクチュエータドライバ１４に移動信号を伝達し、アクチュエータ１３を駆動してＥＣＴセンサ１を走査する。 Step 104 is an ECT implementation step. In this step, based on the sensor scanning direction analyzed in step 102 and the sensor position information input in step 103, the CPU 21 determines the actuator moving direction and moving amount, and sends a movement signal to the actuator driver 14 via the I / O port 25. And the actuator 13 is driven to scan the ECT sensor 1.

センサ走査と同時にＩ／Ｏポート２５、３１を介してＥＣＴ装置８に計測開始信号を伝達する。ＥＣＴ装置８では、Ｄ／Ａコンバータ３０を介してＥＣＴセンサ１に交流電圧を印加するとともに、Ａ／Ｄコンバータ３１を介して測定信号を取得する。測定信号はＩ／Ｏポート３１、２５を介してパソコン９のＣＰＵ２１に伝達され、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示される。また、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記憶させる。 Simultaneously with sensor scanning, a measurement start signal is transmitted to the ECT device 8 via the I / O ports 25 and 31. In the ECT device 8, an AC voltage is applied to the ECT sensor 1 via the D / A converter 30 and a measurement signal is acquired via the A / D converter 31. The measurement signal is transmitted to the CPU 21 of the personal computer 9 via the I / O ports 31 and 25 and displayed on the monitor 28 via the I / O port 25. Further, it is stored in a storage device such as HDD 22 or RAM 23.

以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。 As described above, according to this embodiment, the dead zone under the coil can be eliminated in the eddy current flaw detection system. Further, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to interference between coils.

次に、図７〜図１３を用いて、本発明の第２の実施形態による渦電流探傷システムの構成について説明する。
最初に、図７を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成について説明する。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。 Next, the configuration of the eddy current flaw detection system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
First, the overall configuration of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

本実施形態の渦電流探傷システムは、ＥＣＴセンサ１Ａと、ＥＣＴ装置８と、パソコン９と、センサ移動機構１２Ａと、エンコーダ１５から構成される。 The eddy current flaw detection system according to this embodiment includes an ECT sensor 1A, an ECT device 8, a personal computer 9, a sensor moving mechanism 12A, and an encoder 15.

ＥＣＴセンサ１Ａは、複数のコイルから構成される。ＥＣＴセンサ１Ａは、検査対象２の上に設置され、センサ移動機構１２Ａにより、検査対象２の上を移動する。ＥＣＴセンサ１Ａの構成については、図８を用いて後述する。 The ECT sensor 1A is composed of a plurality of coils. The ECT sensor 1A is installed on the inspection object 2 and moves on the inspection object 2 by the sensor moving mechanism 12A. The configuration of the ECT sensor 1A will be described later with reference to FIG.

センサ移動機構１２Ａは、ＥＣＴセンサ１Ａを検査対象２の上に設置する機構を有している。センサ移動機構１２Ａの構成については、図１１を用いて後述する。エンコーダ１５は、センサ移動機構１２ＡによるＥＣＴセンサ１Ａの移動量を検出して、検出量をパソコン９に出力する。 The sensor moving mechanism 12 A has a mechanism for installing the ECT sensor 1 A on the inspection object 2. The configuration of the sensor moving mechanism 12A will be described later with reference to FIG. The encoder 15 detects the amount of movement of the ECT sensor 1A by the sensor moving mechanism 12A and outputs the detected amount to the personal computer 9.

次に、図８〜図１０を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサ１Ａの構成について説明する。
図８はＥＣＴセンサの構成図、図９はＥＣＴセンサの渦電流分布の説明図、図１０はＥＣＴセンサの検出感度のコイル１端の軸方向長さに対する依存性の説明図である。 Next, the configuration of the ECT sensor 1A used in the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a configuration diagram of the ECT sensor, FIG. 9 is an explanatory diagram of eddy current distribution of the ECT sensor, and FIG. 10 is an explanatory diagram of dependency of the detection sensitivity of the ECT sensor on the axial length of the coil 1 end.

図２に示した例では、複数個のセンサをセンサのコイル軸方向でずらして配置しているが、本実施形態では、後述のとおりコイル下の不感帯を解消しているため、図８（A）、図８（Ｂ）に示すように個々のコイルの有感帯を重複させることなく連続するように配置することが可能である。 In the example shown in FIG. 2, a plurality of sensors are arranged so as to be shifted in the coil axis direction of the sensor, but in this embodiment, the dead zone under the coil is eliminated as will be described later. ), And as shown in FIG. 8B, it is possible to arrange the sensitive bands of the individual coils so as not to overlap each other.

図８（Ｃ）に示すように、本実施形態のＥＣＴセンサ１Ａに用いるコイル５’は、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線を巻回して、コイルを構成している。コイル５’の下面が、検査対象に設置される設置面となる。このコイルは、底辺の長さをＷａとし、上辺の長さをＷｂとする台形となっており、コイル５’の両端の軸方向長さを中心軸に対して非対称としている。 As shown in FIG. 8C, the coil 5 ′ used in the ECT sensor 1 A of this embodiment forms a coil by winding a conductive wire around the coil axial direction AX. The lower surface of the coil 5 'is an installation surface installed on the inspection target. This coil has a trapezoidal shape in which the length of the bottom side is Wa and the length of the upper side is Wb, and the axial lengths of both ends of the coil 5 'are asymmetric with respect to the central axis.

コイル５’の両端の軸方向長さを中心軸に対して非対称とすることで、図９に示すように非対称コイル５’の中心下に欠陥３が存在する場合、渦電流分布は対称性が崩れるため欠陥を迂回する渦電流ｉ，ｉ’の合成値（ｉ＋ｉ’）が０とならないため、不感帯が解消される。 By making the axial length of both ends of the coil 5 ′ asymmetric with respect to the central axis, as shown in FIG. 9, when there is a defect 3 below the center of the asymmetric coil 5 ′, the eddy current distribution is symmetric. Since the composite value (i + i ′) of the eddy currents i and i ′ bypassing the defect does not become 0 because it collapses, the dead zone is eliminated.

検出感度Ｓのコイル幅比依存性は、以下の式（３）で記述される。

Ｓ＝（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷ＳＬ …（３）

ここで、Ｗａは１端のコイル軸方向長さであり、Ｗｂは他端のコイル軸方向長さであり、Ｃｗは欠陥幅であり、ＳＬはコイル径方向長さである。 The dependence of the detection sensitivity S on the coil width ratio is described by the following equation (3).

S = (Wa−Wb) × Cw ÷ SL (3)

Here, Wa is the length in the coil axial direction at one end, Wb is the length in the coil axial direction at the other end, Cw is the defect width, and SL is the length in the coil radial direction.

ここで、必要な検出下限がＤLの場合に、必要なコイル幅の関係は、以下の式（４）となる。

ＤＬ＜（Ｗａ−Ｗｂ）×Ｃｗ÷ＳＬ …（４）

図１０は、ＳＬ＝２ｍｍ、Ｗａ＝１ｍｍ、Ｗｂ＝０．１〜１ｍｍ、Ｃｗ＝０．５ｍｍの場合の検出感度の長さＷｂに対する依存性を示している。必用検出下限ＤＬが０．４の場合には長さＷｂを０．６５ｍｍ以下とすることで、必要感度が得られる。 Here, when the necessary detection lower limit is DL, the necessary coil width relationship is expressed by the following equation (4).

DL <(Wa−Wb) × Cw ÷ SL (4)

FIG. 10 shows the dependence of the detection sensitivity on the length Wb when SL = 2 mm, Wa = 1 mm, Wb = 0.1 to 1 mm, and Cw = 0.5 mm. When the necessary detection lower limit DL is 0.4, the required sensitivity can be obtained by setting the length Wb to 0.65 mm or less.

次に、図１１のセンサ移動機構の斜視図を用いて、センサ移動機構１２Ａの構成について説明する。 Next, the configuration of the sensor moving mechanism 12A will be described using the perspective view of the sensor moving mechanism of FIG.

センサ移動機構１２Ａは、格納容器１６に摺動可能に保持されたセンサ固定ジグ１９を備えている。センサ固定ジグ１９には、ＥＣＴセンサ１Ａが取り付けられている。 The sensor moving mechanism 12 A includes a sensor fixing jig 19 that is slidably held in the storage container 16. An ECT sensor 1 A is attached to the sensor fixing jig 19.

また、格納容器１６には、回転可能なオスネジ２０が保持されている。オスネジ２０の一端には、ハンドル１８が取り付けられ、他端にはエンコーダ１５が取り付けられている。 The storage container 16 holds a rotatable male screw 20. A handle 18 is attached to one end of the male screw 20, and an encoder 15 is attached to the other end.

一方、センサ固定ジグ１９の内部にはメネジが形成されており、このメネジには、オスネジ２０が係合している。従って、ハンドル１８を回すことによりオスネジ２０を回転させると、センサ固定ジグ１９は図示の上下方向に移動する。それに伴って、ＥＣＴセンサ１Ａも、図示の上下方向に移動する。これによって、センサの直線走査が可能となる。 On the other hand, a female screw is formed inside the sensor fixing jig 19, and a male screw 20 is engaged with this female screw. Therefore, when the male screw 20 is rotated by turning the handle 18, the sensor fixing jig 19 moves in the vertical direction shown in the figure. Accordingly, the ECT sensor 1A also moves in the vertical direction shown in the figure. Thereby, linear scanning of the sensor becomes possible.

格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２Ａを検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の移動方向と移動方向に対する角度を、制御することが可能となる。 Fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are attached to the four corners of the storage container 16. The fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are configured by suckers, magnets, and the like. By using the fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D, the sensor moving mechanism 12A can be fixed on the inspection target. Thereby, it becomes possible to control the moving direction of the ECT sensor 1 and the angle with respect to the moving direction.

次に、図１２のブロック図を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成について説明する。 Next, the detailed configuration of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

パソコン９は、キーボード２６、記録メディア２７とからなる入力装置を備えている。また、パソコン９は、表示装置となるモニタ２８を備えている。また、パソコン９は、Ｉ／Ｏポート２５、ＣＰＵ２１、ＨＤＤ２２と、ＲＡＭ２３と、ＲＯＭ２４と、Ａ／Ｄコンバータ２９‘とを備えている。 The personal computer 9 includes an input device including a keyboard 26 and a recording medium 27. Further, the personal computer 9 includes a monitor 28 serving as a display device. The personal computer 9 includes an I / O port 25, a CPU 21, an HDD 22, a RAM 23, a ROM 24, and an A / D converter 29 '.

次に、図１３のフローチャートを用いて、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作について説明する。 Next, the flaw detection operation of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described using the flowchart of FIG.

ステップ２０１は、検査対象形状入力ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用い、検査対象形状及び材質、既往の欠陥の発生情報を入力する。 Step 201 is an inspection object shape input step. In this step, using the input device such as the keyboard 26 and the recording medium 27 of the personal computer 9, the shape and material to be inspected and the occurrence information of the existing defect are input.

ステップ２０２は、センサ走査条件解析ステップである。このステップにおいて、ステップ２０１で入力した既往の欠陥発生情報に基づき、最多頻度となる欠陥の発生方向をＣＰＵ２１で統計評価し、ＥＣＴセンサ１Ａの走査方向をセンサの軸方向と最多欠陥発生方向と平行となるように決定する。ここで解析したセンサ移動方向はＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録するとともに、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。渦電流はコイルの軸方向と垂直に流れるので、センサの軸方向と欠陥の発生方向が平行となるようにセンサを走査すると、欠陥に対して垂直に渦電流が流れて検出感度が最大となる。 Step 202 is a sensor scanning condition analysis step. In this step, the CPU 21 statistically evaluates the occurrence direction of the defect having the highest frequency based on the past defect occurrence information input in step 201, and the scanning direction of the ECT sensor 1A is parallel to the axial direction of the sensor and the most frequent defect occurrence direction. To be determined. The sensor moving direction analyzed here is recorded in a storage device such as the HDD 22 or RAM 23 and displayed on the monitor 28 via the I / O port 25. Since the eddy current flows perpendicularly to the axial direction of the coil, scanning the sensor so that the axial direction of the sensor and the direction of occurrence of the defect are parallel causes the eddy current to flow perpendicularly to the defect to maximize detection sensitivity. .

ステップ２０３は、センサ走査機構設置ステップである。このステップにおいて、ＥＣＴセンサ１Ａの軸方向がステップ２０２で評価した走査方向と平行となるようにＥＣＴセンサ移動機構１２Ａを設置し、ＥＣＴセンサの設置位置をパソコン９のキーボード２６、記録メディア２７等の入力装置を用いて入力する。入力情報は、Ｉ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達され、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。 Step 203 is a sensor scanning mechanism installation step. In this step, the ECT sensor moving mechanism 12A is installed so that the axial direction of the ECT sensor 1A is parallel to the scanning direction evaluated in step 202, and the ECT sensor installation position is set to the keyboard 26 of the personal computer 9, the recording medium 27, and the like. Input using an input device. The input information is transmitted to the CPU 21 via the I / O port 25 and recorded in a storage device such as the HDD 22 or the RAM 23.

ステップ２０４は、ＥＣＴ実施ステップである。このステップにおいて、パソコン９のキーボード２６から測定開始の信号を入力し、Ｉ／Ｏポート２５を介してＥＣＴ装置８に計測開始信号を伝達する。ＥＣＴ装置８ではＤ／Ａコンバータ３０を介してＥＣＴセンサ１Ａに交流電圧を印加するとともに、Ａ／Ｄコンバータ２９を介して測定信号を取得する。測定信号はＩ／Ｏポート２５を介してパソコンのＣＰＵ２１に伝達され、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示される。また、ＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記録される。 Step 204 is an ECT implementation step. In this step, a measurement start signal is input from the keyboard 26 of the personal computer 9, and the measurement start signal is transmitted to the ECT device 8 via the I / O port 25. In the ECT device 8, an AC voltage is applied to the ECT sensor 1 A via the D / A converter 30 and a measurement signal is acquired via the A / D converter 29. The measurement signal is transmitted to the CPU 21 of the personal computer via the I / O port 25 and displayed on the monitor 28 via the I / O port 25. The data is recorded in a storage device such as the HDD 22 or the RAM 23.

このＥＣＴ実施ステップにおいて、ＥＣＴセンサの移動機構１２Ａのハンドル１８を手動で回転させ、センサ１Ａを走査する。センサの位置はエンコーダ１５で計測してＡ／Ｄコンバータ２９‘とＩ／Ｏポート２５を介してＣＰＵ２１に伝達し、ＥＣＴ信号とともにＨＤＤ２２、ＲＡＭ２３等の記憶装置に記憶させる。このＥＣＴ信号の走査位置依存性は、Ｉ／Ｏポート２５を介してモニタ２８に表示する。 In this ECT implementation step, the handle 18 of the ECT sensor moving mechanism 12A is manually rotated to scan the sensor 1A. The sensor position is measured by the encoder 15, transmitted to the CPU 21 via the A / D converter 29 'and the I / O port 25, and stored in a storage device such as the HDD 22, RAM 23 together with the ECT signal. The scan position dependency of the ECT signal is displayed on the monitor 28 via the I / O port 25.

以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、単一のコイルでもコイル下の全域を探傷可能なため、ＥＣＴシステムのコストを第1の実施形態と較べて低くすることが可能である。 As described above, according to this embodiment, the dead zone under the coil can be eliminated in the eddy current flaw detection system. Further, since the entire area under the coil can be detected even with a single coil, the cost of the ECT system can be reduced as compared with the first embodiment.

さらに、図３で説明したように、複数のコイルの間の軸方向距離ｘを所定距離以上とすることで、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。 Furthermore, as described with reference to FIG. 3, by setting the axial distance x between the plurality of coils to be a predetermined distance or more, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to interference between the coils.

次に、図１４〜図１７を用いて、本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムの構成について説明する。なお、本実施形態による渦電流探傷システムの全体構成は図７に示したもの、本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成は図１２に示したものと同様である。 Next, the configuration of an eddy current flaw detection system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The overall configuration of the eddy current flaw detection system according to this embodiment is the same as that shown in FIG. 7, and the detailed configuration of the eddy current flaw detection system according to this embodiment is the same as that shown in FIG.

図１４は渦電流探傷システムに用いるＥＣＴセンサの構成図、図１５はＥＣＴセンサ周辺の渦電流分布の説明図、図１６はＥＣＴセンサの配置の説明図、図１７はＥＣＴセンサの検出感度の傾斜角依存性の説明図である。 14 is a configuration diagram of an ECT sensor used in an eddy current flaw detection system, FIG. 15 is an explanatory diagram of eddy current distribution around the ECT sensor, FIG. 16 is an explanatory diagram of the arrangement of the ECT sensor, and FIG. 17 is a gradient of detection sensitivity of the ECT sensor. It is explanatory drawing of angle dependence.

図２に示した例では、複数個のセンサをセンサのコイル軸方向に直交する方向にずらして配置しているが、本実施形態では、後述のとおりコイル下の不感帯を解消しているため、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に示すようにコイルの有感帯を重複させること無く連続するよう、コイルを配置することが可能である。図１４に示したコイル５は、コイル軸方向ＡＸの周囲に導線を巻回して構成している。また、このコイルは左右対称な直方体とした。 In the example shown in FIG. 2, a plurality of sensors are arranged so as to be shifted in a direction orthogonal to the coil axis direction of the sensor. However, in this embodiment, the dead zone under the coil is eliminated as described later. As shown in FIGS. 14 (A) and 14 (B), the coils can be arranged so as to be continuous without overlapping the sensitive bands of the coils. The coil 5 shown in FIG. 14 is configured by winding a conducting wire around the coil axial direction AX. In addition, this coil was a symmetric rectangular parallelepiped.

このコイル５は、図１５に示すように、欠陥３に対して所定の傾斜角度を有するように配置される。コイル５を欠陥３に対して傾斜して配置することで、渦電流分布の対称性が崩れる。すなわち、渦電流ｉ１＜−ｉ１’，ｉ２＞−ｉ２’となる。そのため、ため欠陥を迂回する渦電流ｉ１，ｉ１’，ｉ２，ｉ２’の合成値が０とならないため、不感帯が解消される。 As shown in FIG. 15, the coil 5 is arranged so as to have a predetermined inclination angle with respect to the defect 3. By arranging the coil 5 so as to be inclined with respect to the defect 3, the symmetry of the eddy current distribution is lost. That is, eddy current i1 <-i1 ', i2> -i2'. Therefore, since the combined value of the eddy currents i1, i1 ', i2, i2' bypassing the defect does not become 0, the dead zone is eliminated.

検出感度Ｓのコイル中心軸と欠陥との角度θ（以下、「傾斜角」と称する）に対する依存性は、以下の式（５）〜（１０ｃ）で記述される。

Ｓ＝Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ …（５）

ｉ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ｘ^２） …（６）

ｘ１＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２ …（７）

ｘ２＝Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）−Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（０＜θ≦θ１）…（８ａ）

ｘ２＝−Ｃｗ÷（２ｃｏｓθ）＋Ｓｗ・ｔａｎθ÷２（θ１＜θ≦θ２） …（８ｂ）

θ１＝ｓｉｎ^−１（Ｃｗ÷Ｓｗ） …（９）

θ２＝ｃｏｓ^−１[（−ｂ＋√（ｂ^２-４・ａ・ｃ））÷２ａ] …（１０）

ａ＝１＋（Ｓｗ÷ＳＬ）^２ …（１０ａ）

ｂ＝２・（Ｃｗ÷ＳＬ）^２ …（１０ｂ）

ｃ＝（Ｃｗ÷ＳＬ）^２−（Ｓｗ÷ＳＬ）^２ …（１０ｃ）

ここで、Ａは係数をあらわす。図１６（Ａ）に示すように、ｘ１はコイル軸方向中心線と一方の欠陥端との距離、ｘ２はコイル軸方向中心線と他方の欠陥端との距離、Ｓｗは、コイル軸方向長さをあらわす。図１６（Ｂ）に示すようにθ１はコイル軸方向中心線が欠陥端と重なる角度をあらわす。図１６（Ｃ）に示すようにθ２はコイル角が欠陥端と重なる角度をあらわす。 The dependence of the detection sensitivity S on the angle θ (hereinafter referred to as “tilt angle”) between the coil central axis and the defect is described by the following equations (5) to (10c).

S = A (i (x1) −i (x2)) cos θ (5)

i (x) = exp (−x ² ) (6)

x1 = Cw ÷ (2 cos θ) + Sw · tan θ ÷ 2 (7)

x2 = Cw ÷ (2 cos θ) −Sw · tan θ ÷ 2 (0 <θ ≦ θ1) (8a)

x2 = −Cw ÷ (2 cos θ) + Sw · tan θ ÷ 2 (θ1 <θ ≦ θ2) (8b)

θ1 = sin ⁻¹ (Cw ÷ Sw) (9)

θ2 = cos ⁻¹ [(−b + √ (b ² −4 · a · c)) ÷ 2a] (10)

a = 1 + (Sw ÷ SL) ² (10a)

b = 2 · (Cw ÷ SL) ² (10b)

c = (Cw ÷ SL) ² − (Sw ÷ SL) ² (10c)

Here, A represents a coefficient. As shown in FIG. 16A, x1 is the distance between the coil axis direction center line and one defect end, x2 is the distance between the coil axis direction center line and the other defect end, and Sw is the length in the coil axis direction. Is expressed. As shown in FIG. 16B, θ1 represents an angle at which the coil axial center line overlaps the defect end. As shown in FIG. 16C, θ2 represents an angle at which the coil angle overlaps the defect end.

必要な検出下限がＤLの場合に、必要な傾斜角は、式（５）との大小関係から、以下の式（１１）となる。

ＤＬ＜Ａ（ｉ（ｘ１）−ｉ（ｘ２））ｃｏｓθ …（１１）

図１７は、ＳＬ＝２ｍｍ、ＳＷ＝１ｍｍ、Ｃｗ＝０．５ｍｍを式（５）〜（１０ｃ）にあてはめた場合の検出感度の傾斜角依存性を表している。必用検出下限ＤＬが０．４の場合には傾斜角を２４〜７８°とすることで、必要感度が得られる。 When the necessary detection lower limit is DL, the necessary inclination angle is expressed by the following equation (11) from the magnitude relationship with equation (5).

DL <A (i (x1) −i (x2)) cos θ (11)

FIG. 17 shows the inclination angle dependence of the detection sensitivity when SL = 2 mm, SW = 1 mm, and Cw = 0.5 mm are applied to Expressions (5) to (10c). When the necessary detection lower limit DL is 0.4, the necessary sensitivity can be obtained by setting the inclination angle to 24 to 78 °.

次に、図１８を用いて、本実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構１２Ａの構成について説明する。
図１８は、本発明の第３の実施形態による渦電流探傷システムに用いるセンサ移動機構の構成を示す斜視図である。 Next, the configuration of the sensor moving mechanism 12A used in the eddy current flaw detection system according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of a sensor moving mechanism used in the eddy current flaw detection system according to the third embodiment of the present invention.

センサ移動機構１２Ａは、格納容器１６に摺動可能に保持されたセンサ固定ジグ１９を備えている。センサ固定ジグ１９には、ＥＣＴセンサ１が取り付けられている。ＥＣＴセンサ１のセンサ固定ジグ１９に対する取り付け角は、変えることができ、図１４で示したように、欠陥に対して所定の角度θとなるように、取り付けることができる。 The sensor moving mechanism 12 A includes a sensor fixing jig 19 that is slidably held in the storage container 16. The ECT sensor 1 is attached to the sensor fixing jig 19. The mounting angle of the ECT sensor 1 with respect to the sensor fixing jig 19 can be changed. As shown in FIG. 14, the mounting angle can be set to a predetermined angle θ with respect to the defect.

一方、センサ固定ジグ１９の内部にはメネジが形成されており、このメネジには、オスネジ２０が係合している。従って、ハンドル１８を回すことにより、オスネジ２０が回転すると、センサ固定ジグ１９は図示の上下方向に移動する。それに伴って、ＥＣＴセンサ１も、図示の上下方向に移動する。これによって、センサの直線走査が可能となる。 On the other hand, a female screw is formed inside the sensor fixing jig 19, and a male screw 20 is engaged with this female screw. Accordingly, when the male screw 20 is rotated by turning the handle 18, the sensor fixing jig 19 is moved in the vertical direction shown in the figure. Accordingly, the ECT sensor 1 also moves in the vertical direction shown in the figure. Thereby, linear scanning of the sensor becomes possible.

格納容器１６の４隅は、固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄが取り付けられている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄは、吸盤、マグネット等により構成されている。固定機構１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを用いることにより、センサ移動機構１２Ａを検査対象上に固定することができる。これにより、ＥＣＴセンサ１の移動方向と移動方向に対する角度を、任意に変えることが可能となる。 Fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are attached to the four corners of the storage container 16. The fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D are configured by suckers, magnets, and the like. By using the fixing mechanisms 17A, 17B, 17C, and 17D, the sensor moving mechanism 12A can be fixed on the inspection target. Thereby, the moving direction of the ECT sensor 1 and the angle with respect to the moving direction can be arbitrarily changed.

本実施形態による渦電流探傷システムの詳細構成は、図１２に示したものと同様である。また、本実施形態による渦電流探傷システムの探傷動作は、図１３に示したものと同様である。 The detailed configuration of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment is the same as that shown in FIG. Further, the flaw detection operation of the eddy current flaw detection system according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、渦電流探傷システムにおいて、コイル下の不感帯を解消することができる。また、単一のコイルでもコイル下の全域を探傷可能なため、ＥＣＴシステムのコストが第1の実施形態と較べて低くすることが可能である。 As described above, according to this embodiment, the dead zone under the coil can be eliminated in the eddy current flaw detection system. In addition, since the entire area under the coil can be detected even with a single coil, the cost of the ECT system can be reduced as compared with the first embodiment.

さらに、図２にて説明したように、複数のコイルの間の軸方向距離ｘを所定距離以上とすることで、コイル間の干渉による感度低下を防止できる。
Furthermore, as described with reference to FIG. 2, by reducing the axial distance x between the plurality of coils to a predetermined distance or more, it is possible to prevent a decrease in sensitivity due to interference between the coils.

１，１Ａ…ＥＣＴセンサ
２…検査対象
３…欠陥
５，５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５’…コイル
８…ＥＣＴ装置
９…パソコン
１２，１２Ａ…ＥＣＴセンサ移動機構
１３…アクチュエータ
１３ａ１，１３ａ２…並進アクチュエータ
１３ｂ…回転アクチュエータ
１４…アクチュエータドライバ
１５…エンコーダ
１６…格納容器
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ…固定機構
１８…ハンドル
１９…センサ固定ジグ
２０…オスネジ
２１…ＣＰＵ
２２…ＨＤＤ
２３…ＲＡＭ
２４…ＲＯＭ
２５，３１…Ｉ／Ｏポート
２６…キーボード
２７…記録メディア読取装置
２８…モニタ
２９、２９‘…Ａ／Ｄコンバータ
３０…Ｄ／Ａコンバータ
ＵＳ−Ａ、ＵＳ−Ｂ、ＵＳ−Ｃ…不感帯 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... ECT sensor 2 ... Inspection object 3 ... Defect 5, 5A, 5B, 5C, 5 '... Coil 8 ... ECT device 9 ... Personal computer 12, 12A ... ECT sensor moving mechanism 13 ... Actuator 13a1, 13a2 ... Translation actuator 13b ... Rotary actuator 14 ... Actuator driver 15 ... Encoder 16 ... Container 17A, 17B, 17C, 17D ... Fixing mechanism 18 ... Handle 19 ... Sensor fixing jig 20 ... Male screw 21 ... CPU
22 ... HDD
23 ... RAM
24 ... ROM
25, 31 ... I / O port 26 ... keyboard 27 ... recording media reader 28 ... monitor 29, 29 '... A / D converter 30 ... D / A converter US-A, US-B, US-C ... dead zone

Claims

An eddy current flaw detection system which has an eddy current sensor having a coil and an eddy current flaw detector and asymmetrical eddy current distribution under the coil central axis eliminates the dead zone under the coil central axis,
The eddy current sensor includes a plurality of rectangular parallelepiped coils having a dead zone, and the dead zone of one of the coils existing under the coil on the projection plane orthogonal to the coil axis direction overlaps the sensitive zone of the other coil. By making the eddy current distribution under the coil central axis asymmetric in the eddy current sensor composed of a plurality of coils, the dead zone of the coil is eliminated,
The axial distance x of the plurality of coils is B: magnetic flux density, μ: magnetic permeability, n: number of coil turns, I: current, r: coil radius, L: coil length, Bl (x): coil center Magnetic flux density change caused by a large defect at a distance x from, Bs (0): magnetic flux density change caused by a small defect in the coil center, N: during an integer,
B = μnI (√ (r ² / (r ² + x ² ) ) − √ (r ² / (r ² + x ² + L ² )) ))
Bl (x) <Bs (0) / N
An eddy current flaw detection system characterized by establishing the relationship.

The eddy current flaw detection system according to claim 1,
An eddy current flaw detection system comprising: a sensor moving actuator that moves the eddy current sensor; an actuator driver that drives the sensor moving actuator; and the actuator control personal computer.