专利名称：涡流探伤方法、涡流探伤装置和涡流探伤探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及对换热器内部的传热管等进行无损检测(涡流探伤试验)时所使用的 涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的改进。
背景技术：
图1是表示涡流探伤装置中所使用的现有的涡流探伤探头的外观的立体示意图。 该涡流探伤装置对作为换热器内部的传热管(导管)的细金属管进行缺陷检测。涡流探伤试验是无损检测，即，对导体施加时变磁场(交流等)，导体所产生的涡 流根据缺陷而发生变化，通过涡流探伤装置对该变化进行检测。在细金属管的涡流探伤试 验中，将涡流探伤探头缓慢插入细金属管内，一边移动该涡流探伤探头一边进行检测。在上述涡流探伤探头中，在可被缓慢插入细金属管的圆柱形壳体筐体141的圆周 面上呈环状设置有3列线圈111 118、121 128、131 138，每一列分别包括按照相等间 隔配置的8个线圈，各线圈的一个端面与筐体141的圆周面贴合。3列中的第1列的各线圈 111 118分别设置在与其他2列的各线圈121 128、131 138的配置位置在圆周方向 上错开1/2上述间隔的位置上。图2是壳体141内部及涡流探伤装置的电路结构示意框图。第1列的各线圈111 118可以兼用作磁场激励线圈和磁场检测线圈，分别与激 励磁场用的多路转换器(转换电路)151、及检测磁场用的多路转换器(转换电路)152连接。激励磁场用的多路转换器151上连接有引线159，由涡流探伤装置的主体164对引 线159施加用于激励磁场的交流电流。检测磁场用的多路转换器152上连接有放大器156， 该放大器156对各线圈111 118检测磁场而输出的信号进行放大。经放大器156放大后 的信号通过引线160传输到涡流探伤装置的主体164中。此外，第2列的各线圈121 128也可兼用作磁场激励线圈和磁场检测线圈，分别 与激励磁场用的多路转换器(转换电路)153和检测磁场用的多路转换器(转换电路)154 连接。激励磁场用的多路转换器153上连接有引线161，由涡流探伤装置主体164对引 线161施加用于激励磁场的交流电流。检测磁场用的多路转换器154上连接有对各线圈 121 128检测磁场而输出的信号进行放大的放大器157，经放大器157放大后的信号通过 引线162传输到涡流探伤装置的主体164中。第3列的各线圈131 138是磁场检测线圈，分别与检测磁场用的多路转换器(转 换电路)155连接。检测磁场用的多路转换器155上连接有对各线圈131 138检测磁场而输出的信 号进行放大的放大器158，经放大器158放大后的信号通过引线163传输到涡流探伤装置的 主体164中。弓丨线159 163被收纳在电缆142中，如图1所示，电缆142连接涡流探伤探头的壳体141的一个端面的中央部和涡流探伤装置的主体164。在涡流探伤装置的主体164中，内置有用于使激励各线圈111 118、121 128磁 场的交流电流振荡的振荡电路165、获取检测信号的信号检测电路166、及用于与个人计算 机(或工作站)168通信的通信部167，所述检测信号是各线圈111 118、121 128、131 138进行磁场检测后输出并被放大的信号。个人计算机168通过通信部167接收信号检测 电路166所获取的检测信号作为检测数据，并对所接收的检测数据进行记录和显示。图3是为了说明具有上述结构的涡流探伤探头的操作而将图1所示的线圈111 118,121 128、131 138展开后所得到的平面展开图。在表示操作周期的第1时隙(time slot)(图3A)，上述涡流探伤探头中的多路转 换器151选择线圈111作为磁场激励线圈T，多路转换器152选择线圈113作为磁场检测线 圈R，该线圈113在进行上述选择的圆周方向上比线圈111超前2个线圈。此外，多路转换 器155从第3列的线圈中选择线圈131、132作为磁场检测线圈R，线圈131、132在圆周方向 上与线圈111错开半个线圈。在随后的第2时隙(图3B)，涡流探伤探头中的多路转换器153从第2列的线圈中 选择线圈121作为磁场激励线圈T，多路转换器154选择线圈123作为磁场检测线圈R，其 中，线圈121在进行选择的圆周方向上比线圈111滞后半个线圈，线圈123在进行选择的圆 周方向上比线圈121超前2个线圈。以后，在奇数时隙，多路转换器151依次选择线圈112、113、114……作为磁场激励 线圈T，多路转换器152依次选择线圈114、115、116……作为磁场检测线圈R。此外，多路转 换器155依次从线圈132、133、134……中各选择2个线圈作为磁场检测线圈R。在偶数时隙，多路转换器153选择线圈122、123、124……作为磁场激励线圈T，多 路转换器154选择线圈124、125、126……作为磁场检测线圈R。在第15时隙(图3C)，涡流探伤探头的多路转换器151选择线圈118作为磁场激 励线圈T，多路转换器152选择线圈112作为磁场检测线圈R，其中，线圈112在进行选择的 圆周方向上比线圈118超前2个线圈。此外，多路转换器155从第3列的线圈中选择线圈 138、131作为磁场检测线圈R，线圈138、131在圆周方向上分别与线圈118错开半个线圈。在随后的第16时隙(图3D)，涡流探伤探头的多路转换器153从第2列的线圈中 选择线圈128作为磁场激励线圈T，多路转换器154选择线圈122作为磁场检测线圈R，其 中，线圈128在进行选择的圆周方向上比线圈118滞后半个线圈，线圈122在进行选择的圆 周方向上比线圈128超前2个线圈。按如上所述方式，上述探伤探头对细金属管每进行1周检测，可通过线圈111 118获得8通道用于进行圆周方向缺陷检测的输出，通过线圈121 128获得8通道用于 进行圆周方向缺陷检测的输出，通过线圈131 138获得16通道用于轴方向缺陷检测的输 出。线圈111 118的输出信号和线圈121 128的输出信号在圆周方向上成相互之间插 值的位置关系，因此，获得共计16通道用于圆周方向缺陷检测的输出。专利文献1中公开了一种的涡流探伤探头，具有多个磁场激励线圈、多个磁场检 测线圈、用于按照时分方式驱动这些线圈的转换电路，并且在线圈和转换电路之间设置有 绝缘用开关电路。专利文献2中公开了一种涡流探伤探头，具有多个激励元件、多个检测元件、用于按照时分方式驱动这些元件的转换电路、以及比所述按照时分方式驱动所述多个检测元件 的转换电路更靠近测定仪的检测信号放大电路的。专利文献3中公开了一种涡流探伤装置，具有由多个激励元件-检测元件对构成 的涡流探伤探头以及按照时分方式驱动该探头的激励元件-检测元件对的装置，还包括控 制装置，该控制装置包括在时分方式驱动的几个步骤中保持各元件对的输出信号的单元， 以及对相邻元件对的输出信号进行差分的单元。专利文献1 日本专利申请公开“特开2000-235018号”公报；
专利文献2 日本专利申请公开“特开2000-235019号”公报；专利文献3 日本专利申请公开“特开2000-235020号”公报。
发明内容
根据上述现有的涡流探伤探头，在用于进行圆周方向缺陷检测的线圈111 118 的8通道输出和线圈121 128的8通道输出之间存在轴向位置偏差，当涡流探伤探头的 扫描速度发生变化时，很难对上述轴向位置偏差进行校正。如果无法校正轴向位置偏差，就 会导致降低缺陷检测信号的空间分辨率，而且，还会导致降低缺陷复探时的信号再现性。此外，根据上述涡流探伤探头，线圈111 118、121 128被兼用作磁场激励线圈 和磁场检测线圈，所以与激励磁场用的转换电路及检测磁场用的转换电路双方连接，电路 结构因此变得复杂，将会发生因串扰所导致的干扰信号。本发明是鉴于上述问题而产生的，第1至第3发明的目的在于提供能够以较为简 单的电路结构提高缺陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并可削弱因串 扰所弓I起的干扰信号的涡流探伤方法。第4至第9发明的目的在于提供能够以较为简单的电路结构提高缺陷检测信号的 空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并可削弱因串扰所引起的干扰信号的涡流探伤装置。第10至第15发明的目的在于提供能够以较为简单的电路结构提高缺陷检测信号 的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并可削弱因串扰所引起的干扰信号的涡流探伤 探头。第1发明的涡流探伤方法利用磁性元件组和转换电路对导管实施涡流探伤，在可 被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置至少两列所述磁性元件组，各 列磁性元件组分别包括等间隔配置的预定数量的磁性元件，该两列磁性元件组中的一列的 配置位置与另一列的配置位置在列的方向上相互错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列 所述磁性元件组以时分方式操作，其特征在于通过转换电路使其中一列磁性元件组中的 磁性元件按时分方式操作来激励磁场，通过转换电路使另一列磁性元件组中的与激励磁场 的磁性元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔而配置的两个磁性元件按时分方 式操作来检测所激励的磁场。第2发明的涡流探伤方法利用磁性元件组和转换电路对导管实施涡流探伤，其 中，在可被缓慢插入导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置至少两列所述磁性元件 组，各列磁性元件组分别包括等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中 的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，其特征在于在一列磁性元件中预设用于激励磁场 的磁场激励元件，在另一列磁性元件中预设用于检测磁场的磁场检测元件，通过转换电路 使磁场激励元件按时分方式操作以激励磁场，通过转换电路使另一列磁性元件组中与所述 激励磁场的磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔而配置的两个磁场 检测元件按时分方式操作来检测所激励的磁场。第3发明的涡流探伤方法的特征在于，进一步在所述筐体的圆周面上与所述另一 列磁性元件组相邻呈环状地设置其中配置有磁性元件组的列，并且，设置用于使该磁性元 件组以时分方式操作的转换电路；通过转换电路使该列中配置的两个磁性元件按时分方式 操作来检测已激励的所述磁场。第4发明的涡流探伤装置是可用于对导管实施涡流探伤的装置，具有磁性元件组和转换电路，其中，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至 少两列所述磁性元件组，各列磁性元件组分别包括等间隔配置的预定数量的磁性元件，所 述两列磁性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述 间隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于， 具有磁场激励部，通过转换电路使一列磁性元件组中的磁性元件作为激励元件按时分方 式操作来激励磁场；以及磁场检测部，通过转换电路使另一列磁性元件组中的磁性元件作 为检测元件按时分方式操作来进行磁场检测，其中，所述磁场检测部通过被配置在与各磁 场激励元件在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的两个检测元件，对由所述磁场激励 部通过各磁场激励元件激励的磁场进行检测，由此对所述导管实施涡流探伤。根据第1发明的涡流探伤方法和第4发明的涡流探伤装置，在可被缓慢插入导管 中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列磁性元件组分别包括 按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列磁性元件组的配置位置与另一列的配 置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组按列以时分方式操作， 由此，对导管实施涡流探伤。将一列磁性元件组中的磁性元件作为按照时分方式操作以激 励磁场的磁场激励元件，将另一列磁性元件组中的磁性元件作为按照时分方式操作以检测 磁场的检测元件。设置在与各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的 位置上的两个检测元件分别对各磁场激励元件所激励的磁场进行检测，由此对导管实施涡 流探伤。第5发明的涡流探伤装置是可用于对导管实施涡流探伤的装置，具有磁性元件组 和转换电路，其中，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至 少两列所述磁性元件组，各列磁性元件组分别包括等间隔配置的预定数量的磁性元件，所 述两列磁性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述 间隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于 一列磁性元件组中的磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件组中的磁性元 件是检测磁场的检测元件，其中，各磁场激励元件根据转换电路按时分方式操作以激励磁 场，另一列的磁性元件中配置位置与所述各激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所 述间隔的两个检测元件根据转换电路的控制按时分方式操作以分别检测所述已激励的磁 场，由此，对所述导管实施涡流探伤。根据第2发明的涡流探伤方法和第5发明的涡流探伤装置，在可被缓慢插入导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列磁性元件组的配置位置与另一列的配置位置在列 的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组每列以时分方式操作，由此，对导管 实施涡流探伤。其中，一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁 场的磁场检测元件。各磁场激励元件按照时分方式操作来激励磁场，在另一列磁性元件组 中的被配置在与各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的 各两个检测元件分别对各激励元件所激励的磁场进行检测，由此，对导管实施涡流探伤。第6发明的涡流探伤装置具有磁性元件组和转换电路，其中，呈环状设置有至少 两列所述磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列 中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路 使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于，具有磁场激励部， 通过转换电路使一列磁性元件作为磁场激励元件按时分方式操作来激励磁场；以及磁场 检测部，通过转换电路使另一列磁性元件作为磁场检测元件按时分方式操作来进行磁场检 测，其中，所述磁场激励部通过各磁场激励元件激励磁场，所述磁场检测部通过被配置在与 该磁场各激励元件在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的一个或两个磁场检测元件 对已激励的所述磁场进行检测，从而实施涡流探伤。根据第6发明的涡流探伤装置，呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列分别包 括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列的配置位置与另一列的配置位置在 列的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组每列以时分方式操作。将一列磁性元件作为按照时分方式操作来激励磁场的磁场激励元件，将另一列磁 性元件作为按照时分方式操作来检测磁场的磁场检测元件。设置在与各磁场激励元件的配 置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的一个或两个磁场检测元件分别对各磁 场激励元件所激励的磁场进行检测，从而实施涡流探伤。第7发明的涡流探伤装置具有磁性元件组和转换电路，其中，所述磁性元件组至 少设置为两列，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列中的一 列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列 所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于，一列磁性元件是激励磁场 的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件，其中，各磁场激励元件根据 转换电路的控制按时分方式操作以激励磁场，另一列磁性元件中配置位置与所述各磁场激 励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的一个或两个磁场检测元件利用转换 电路按时分方式操作以分别检测所述已激励的磁场，从而实施涡流探伤。根据第7发明的涡流探伤装置，磁性元件组至少设置为两列，各列分别包括按照 相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列中的一列的配置位置与另一列的配置位置 在列的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组每列以时分方式操作。各磁场 激励元件按时分方式操作以激励磁场，另一列磁性元件中配置位置与所述各磁场激励元件 的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的一个或两个磁场检测元件按时分方式操作 来分别检测所述已激励的磁场，从而进行涡流探伤。第8发明的涡流探伤装置的特征在于，进一步包括在所述筐体的圆周面上与所 述另一列相邻呈环状设置的配置有磁性元件组的列；以及用于使该磁性元件组以时分方式操作的转换电路，通过转换电路使该列中配置的两个磁性元件按时分方式操作来检测已激 励的所述磁场，从而实施涡流探伤。根据第3发明的涡流探伤方法和第8发明的涡流探伤装置，在所述筐体的圆周面 上进一步呈环状设置与所述另一列相邻的其中配置有磁性元件组的列，并且由进一步设置 的转换电路使该列中配置的磁性元件组以时分方式操作。该列中配置的2个磁性元件通过 转换电路按照时分方式操作来检测已激励的磁场，从而进行涡流探伤。第9发明的涡流探伤装置的特征在于，进一步包括对由所述各磁场检测元件检测 输出并经过转换电路的信号进行放大的放大电路。第10发明的涡流探伤探头可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组和转换 电路，其中，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列 所述磁性元件组，各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所 述两列中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转 换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于，将一列磁性 元件作为根据转换电路的控制按照时分方式操作以激励磁场的磁场激励元件，将另一列磁 性元件作为根据转换电路的控制按照时分方式操作来检测磁场的磁场检测元件，由作为所 述磁场激励元件的各磁性元件激励各磁场，由设置在与所述各磁性元件的配置位置在列的 方向错开3/2所述间隔的位置上的、作为所述磁场检测元件的各两个磁性元件分别对所述 各磁场进行检测，从而对所述导管实施涡流探伤。根据第10发明的涡流探伤探头，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆 周面上呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量 的磁性元件，两列中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间 隔。各转换电路使磁性元件组按列以时分方式操作，从而对导管实施涡流探伤。将一列磁 性元件作为按照时分方式操作以激励磁场的磁场激励元件，将另一列磁性元件作为按照时 分方式操作以检测磁场的磁场检测元件。由作为磁场激励元件的各磁性元件激励各磁场， 由设置在与该各磁性元件的配置位置在列的方向错开3/2所述间隔的位置上的、作为磁场 检测元件的各两个磁性元件分别对已激励的各磁场进行检测，由此，对导管实施涡流探伤。第11发明的涡流探伤探头可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组和转换 电路，其中，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列 所述磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列中的 一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每 列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于，一列磁性元件是激励磁 场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件，其中，各磁场激励元件根 据转换电路的控制按时分方式操作以激励磁场，另一列磁性元件中配置位置与所述各磁场 激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的各两个磁场检测元件根据转换电 路的控制按时分方式操作，分别检测已激励的各磁场，由此，对所述导管实施涡流探伤。根据第11发明的涡流探伤探头，在可被缓慢插入导管中的圆柱形筐体的圆周面 上呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性 元件，两列磁性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所 述间隔。各转换电路使磁性元件组按列以时分方式操作，从而对导管实施涡流探伤。一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件。各磁场激励元件按照时分方式操作以激励各磁场，由设置在与该各磁场激励元件的配置位置在 列的方向错开3/2所述间隔的位置上的各两个磁场检测元件按照时分方式操作以检测所 述各磁场，由此，对导管实施涡流探伤。第12发明的涡流探伤探头具有磁性元件组和转换电路，其中，呈环状设置有至少 两列所述磁性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列 中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路 使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于，将一列磁性元件作 为利用转换电路按照时分方式操作以激励磁场的磁场激励元件，将另一列磁性元件作为利 用转换电路按照时分方式操作来检测磁场的磁场检测元件，由作为所述磁场激励元件的各 磁性元件激励各磁场，由设置在与所述各磁性元件的配置位置在列的方向错开3/2所述间 隔的位置上的、作为所述磁场检测元件的一个或两个磁性元件分别对所述各磁场进行检 测，从而实施涡流探伤。根据第12发明的涡流探伤探头，呈环状设置有至少两列磁性元件组，各列分别包 括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列的配置位置与另一列的配置位置在 列的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组每列以时分方式操作。将一列磁 性元件作为按照时分方式操作来激励磁场的磁场激励元件，将另一列磁性元件作为按照时 分方式操作来检测磁场的磁场检测元件。由作为磁场激励元件的各磁性元件激励各磁场， 由设置在与所述各磁性元件的配置位置在列的方向错开3/2所述间隔的位置上的、作为所 述磁场检测元件的一个或两个磁性元件分别对所述各磁场进行检测，从而实施涡流探伤。第13发明的涡流探伤探头具有磁性元件组和转换电路，其中，所述磁性元件组至 少设置为两列，各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述 两列磁性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间 隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于，一 列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件，其 中，各磁场激励元件根据转换电路的控制按时分方式操作来激励磁场，另一列磁性元件中 配置位置与所述各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的一个或两 个磁场检测元件利用转换电路按时分方式操作，分别检测所述已激励的磁场，从而实施涡 流探伤。根据第13发明的涡流探伤探头，设置有至少两列磁性元件组，各列磁性元件组分 别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列的配置位置与另一列的配置位 置在列的方向上错开1/2所述间隔，各转换电路使磁性元件组每列以时分方式操作。一列 磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件。各磁 场激励元件利用转换电路按照时分方式操作以激励各磁场，由设置在与所述各磁场激励元 件的配置位置在列的方向错开3/2所述间隔的位置上的一个或两个磁场检测元件根据转 换电路的控制按照时分方式操作来分别对所述各磁场进行检测，从而实施涡流探伤。第14发明的涡流探伤探头的特征在于，进一步包括在所述筐体的圆周面上与所 述另一列相邻呈环状设置的其中配置有磁性元件组的列；以及用于使该磁性元件组以时分 方式操作的转换电路，通过转换电路使该列中配置的两个磁性元件按时分方式操作，检测已激励的所述磁场，从而实施涡流探伤。根据第14发明的涡流探伤探头，在所述筐体的圆周面上进一步呈环状设置与所 述另一列相邻的配置有磁性元件组的列，并且由进一步设置的转换电路使该列中配置的磁 性元件组以时分方式操作。使该磁性元件组中的2个磁性元件按照时分方式操作，检测已 激励的磁场，从而进行涡流探伤。第15发明的涡流探伤探头的特征在于，进一步包括对由所述各磁场检测元件检 测输出并经过转换电路的信号进行放大的放大电路。根据第1至第3发明的涡流探伤方法，可实现能够以较为简单的电路结构提高缺 陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并削弱因串扰所引起的干扰信号这 样的涡流探伤方法。根据第4至第9发明的涡流探伤装置，可实现能够以较为简单的电路结构提高缺 陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并削弱因串扰所引起的干扰信号这 样的涡流探伤装置。根据第10至第15发明的涡流探伤探头，可实现能够以较为简单的电路结构提高 缺陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性并削弱因串扰所引起的干扰信号 的涡流探伤探头。
图1是表示现有的涡流探伤探头的外观的立体示意图。图2是现有的涡流探伤探头的筐体内部及涡流探伤装置的概略电路结构的框图。图3A是为了说明现有的涡流探伤探头的操作而将图1所示的线圈展开后获得的 第1时隙的平面展开图。图3B是为了说明现有的涡流探伤探头的操作而将图1所示的线圈展开后获得的 第2时隙的平面展开图。图3C是为了说明现有的涡流探伤探头的操作而将图1所示的线圈展开后获得的 第15时隙的平面展开图。图3D是为了说明现有的涡流探伤探头的操作而将图1所示的线圈展开后获得的 第16时隙的平面展开图。图4是表示本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的实施方式中 所使用的涡流探伤探头的外观的立体示意图。图5是本发明的涡流探伤探头的壳体内部及涡流探伤装置的概略电路结构的框 图。图6A是为了说明本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的操作 而将图4所示的线圈展开后获得的第1时隙的平面展开图。图6B是为了说明本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的操作 而将图4所示的线圈展开后获得的第2时隙的平面展开图。图6C是为了说明本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的操作 而将图4所示的线圈展开后获得的第7时隙的平面展开图。图6D是为了说明本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的操作而将图4所示的线圈展开后获得的第8时隙的平面展开图。标号说明11 18线圈(磁性元件、磁场激励部)21 28、31 38线圈(磁性元件、磁场检测部)41壳体(筐体)42 电缆51 53多路转换器(转换电路)54、55放大器(磁场检测部)56 58 引线59涡流探伤装置的主体60振荡电路(磁场激励部)61信号检测电路62通信部
具体实施例方式以下，根据表示实施例的附图对本发明进行说明。(实施例1)图4是表示本发明的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头的实施方式所使用的涡流探伤探头的外观的立体示意图。在该涡流探伤探头中，在可被缓慢插入细金属管中的圆柱形壳体(筐体)41的圆周面上呈环状设置有3列线圈11 18、21 28、31 38，在每一列中8个线圈按照相等的 间隔进行配置。3列线圈中的第1列的各线圈11 18设置在与其他2列的各线圈21 28,31 38的配置位置在圆周方向上错开1/2所述间隔的位置上。图5是表示壳体41内部及涡流探伤装置电路结构的示意框图。第1列的各线圈(磁性元件，磁场激励部)11 18是用作从细金属管的内圆周面在管壁内部产生涡流的磁场激励线圈(磁场激励元件)的线圈，分别连接在激励磁场用的 多路转换器(转换电路)51上。激励磁场用的多路转换器51上连接有引线56，由涡流探伤装置的主体59对引线56施加用于激励磁场的交流电流。此外，第2列的各线圈(磁性元件，磁场检测部)21 28用作对细金属管的管壁 内部产生的涡流所引起的磁场进行检测的磁场检测线圈(磁场检测元件)，分别连接在检 测磁场用的多路转换器(转换电路)52上。检测磁场用的多路转换器52上连接有放大器 (磁场检测部)54，该放大器54放大各线圈21 28检测磁场后输出的信号。经放大器54 放大后的信号通过引线57传输到涡流探伤装置的主体59中。第3列的各线圈(磁性元件，磁场检测部)31 38是用于检测磁场的线圈，分别连接在用于检测磁场的多路转换器(转换电路)53上。用于检测磁场的多路转换器53上 连接有放大器(磁场检测部)55，该放大器55放大各线圈31 38检测磁场后输出的信号。 经放大器55放大后的信号通过引线58传输到涡流探伤装置的主体59中。如图4所示，引线56 58被收纳在电缆42中，电缆42连接涡流探伤探头的壳体41的一个端面的中央部和涡流探伤装置的主体59。在涡流探伤装置的主体59中，内置有振荡用于使各线圈11 18激励磁场的交流 电流的振荡电路(磁场激励部)60、获取检测信号的信号检测电路61、以及用于与个人计算 机(或工作站)63进行通信的通信部62，所述检测信号是各线圈21 28、31 38检测磁 场后输出并被放大的信号。个人计算机62通过通信部62接收信号检测电路61所获取的 检测信号作为检测数据，并对所接收的检测数据进行记录和显示。此外，放大器54、55也可内置于涡流探伤装置的主体59中。另外，在各列所包括的线圈数较少的情况下，也可以将多路转换器51 53内置于涡流探伤装置的主体59中。图6是为了说明具有以上结构的涡流探伤探头的操作而将图4所示的线圈11 18,21 28、31 38展开后获得的平面展开图。上述涡流探伤探头在表示操作周期的第1时隙到第8时隙，对细金属管的内圆周 面进行一周的缺陷检测。在第1时隙(图6A)，涡流探伤探头的多路转换器51选择线圈11作为磁场激励线 圈T，多路转换器52从第2列的线圈中选择线圈28、23作为磁场检测线圈R1、R2，线圈28、 23分别与线圈11在圆周方向上错开3/2个线圈。此外，多路转换器53从第3列的线圈中 选择线圈31、32作为磁场检测线圈R3、R4，线圈31、32分别与线圈11在圆周方向上错开半 个线圈。由磁场检测线圈R1、R2输出的检测信号用于对细金属管实施圆周方向(与涡流探 伤探头的行进方向交叉的方向)缺陷检测，由磁场检测线圈R3、R4输出的检测信号用于对 细金属管实施轴向(涡流探伤探头的行进方向)缺陷检测。在随后的第2时隙(图6B)，涡流探伤探头的多路转换器51选择线圈12作为磁场 激励线圈T，多路转换器52从第2列的线圈中选择线圈21、24作为磁场检测线圈R1、R2，线 圈21、24分别与线圈12在圆周方向上错开3/2个线圈。此外，多路转换器53从第3列的 线圈中选择线圈32、33作为磁场检测线圈R3、R4，线圈32、33分别与线圈12在圆周方向上 错开半个线圈。之后，多路转换器51在各时隙依次选择线圈13、14、15……作为磁场激励线圈T， 多路转换器52分别从线圈22-25、23-26、24-27……中依次各选择2个线圈作为磁场检测线 圈R1-R2。此外，多路转换器53分别从线圈33-34、34-35、35-36……中依次各选择2个线 圈作为磁场检测线圈R3-R4。在第7时隙(图6C)，涡流探伤探头的多路转换器51选择线圈17作为磁场激励线 圈T，多路转换器52从第2列的线圈中选择线圈26、21作为磁场检测线圈R1、R2，线圈26、 21分别与线圈17在圆周方向上错开3/2个线圈。此外，多路转换器53从第3列的线圈中 选择线圈37、38作为磁场检测线圈R3、R4，线圈37、38分别与线圈17在圆周方向上错开半 个线圈。在随后的第8时隙(图6D)，涡流探伤探头的多路转换器51选择线圈18作为磁场 激励线圈T，多路转换器52从第2列的线圈中选择线圈27、22作为磁场检测线圈R1、R2，线 圈27、22分别与线圈18在圆周方向上错开3/2个线圈。此外，多路转换器53从第3列的 线圈中选择线圈38、31作为磁场检测线圈R3、R4，线圈38、31分别与线圈18在圆周方向上 错开半个线圈。
通过上述第1 8时隙，磁场激励线圈T-磁场检测线圈Rl及磁场激励线圈T-磁 场检测线圈R2的组合成为对细金属管实施圆周方向(与涡流探伤探头的行进方向交叉的 方向)缺陷检测的最佳配置。此外，磁场激励线圈T-磁场检测线圈R3及磁场激励线圈T-磁 场检测线圈R4的组合成为对细金属管实施轴向(涡流探伤探头的行进方向)缺陷检测的
最佳配置。根据本实施方式，对细金属管每实施1周的缺陷检测，线圈21 28即进行16通道的输出，这些输出均处于同一圆周上，因此，无需再对轴向位置偏差进行校正，从而能够 提高缺陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性。此外，如图5所示，与图2的现有电路相比，省略了 2个多路转换器以及用于连接 第1列的线圈11 18及第2列的线圈21 28和所述2个多路转换器的配线，因此可实 现电路结构的小型化，从而可将整个电路收纳在涡流探伤探头的壳体41内。此外，由于布 线减少，可以削弱由串扰引起的干扰信号。此外，可根据涡流探伤装置的性能等因素将2个时隙组合在一起。例如，在第1时 隙，可同时选择线圈11、15作为磁场激励线圈，并同时选择线圈31、32、28、23、35、36、24、27 作为磁场检测线圈。此外，为了放大多路转换器的检测信号，通常需要具备放大电路。如果检测信号并 没有发生特别的劣化现象，也可省略放大电路。此外，在本实施方式中，例示了可被缓慢插入细金属管内部的内插式探头。但本发 明也可适用于上置式及贯穿式的涡流探伤装置及涡流探伤探头。此外，在本实施方式中，磁场激励元件和磁场检测元件均采用了线圈，但并不限于 此，还可使用其他元件。此外，由于明确区分了磁场激励元件组和磁场检测元件组，因此，也 可以组合使用不同种类的元件，例如，使用线圈作为磁场激励元件，使用霍尔元件、磁阻效 应元件之类的磁性检测元件作为磁场检测元件。此外，关于线圈的方向，也不限于图4所示方向，其他方向也可。此外，关于线圈的数量，并不限于每列8个，可以根据需要适当增减。此外，作为转 换电路的多路转换器的通道数量，同样也可以根据需要适当增减。此外，关于电路的内置位 置，虽优选涡流探伤探头的壳体内部，但是，如果在物理上不可实现，也可设置在内包信号 线的管子的内部或者其外围。工业应用性本发明适用于对换热器内部的传热管等进行无损检测(涡流探伤试验)时所采用 的涡流探伤方法、涡流探伤装置及涡流探伤探头。
权利要求
涡流探伤方法，利用磁性元件组和转换电路对导管实施涡流探伤，在可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置至少两列所述磁性元件组，各列所述磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，其特征在于通过转换电路使一列磁性元件组中的磁性元件按时分方式操作来激励磁场，并且，通过转换电路使另一列磁性元件组中配置的两个磁性元件按时分方式操作来检测所激励的磁场，所述两个磁性元件的配置位置与所述激励磁场的磁性元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔。
2.涡流探伤方法，利用磁性元件组和转换电路对导管实施涡流探伤，在可被缓慢插入 所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置至少两列所述磁性元件组，各列所述磁性 元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中的一列 的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列所 述磁性元件组以时分方式操作，其特征在于在一列磁性元件中预设用于激励磁场的磁场激励元件，在另一列磁性元件中预设用于 检测磁场的磁场检测元件，通过转换电路使磁场激励元件按时分方式操作来激励磁场，通 过转换电路使另一列磁性元件中的两个磁场检测元件按时分方式操作以检测所激励的磁 场，所述两个磁场检测元件的配置位置与所述激励磁场的磁场激励元件的配置位置在列的 方向上错开3/2所述间隔。
3.根据权利要求1或2所述的涡流探伤方法，进一步在所述筐体的圆周面上呈环状设 置与所述另一列磁性元件组相邻的配置有磁性元件组的列，并设置用于使该列磁性元件组 以时分方式操作的转换电路，通过转换电路使该列磁性元件组中配置的两个磁性元件按时 分方式操作来检测已激励的所述磁场。
4.涡流探伤装置，可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组和转换电路，在可被缓 慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列所述磁性元件组，各列 磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中的 一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每 列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于，具有磁场激励部，通过转换电路使一列磁性元件作为磁场激励元件按时分方式操作来激励 磁场；以及磁场检测部，通过转换电路使另一列磁性元件作为磁场检测元件按时分方式操作来检 测磁场，其中，所述磁场激励部通过各磁场激励元件激励各磁场，所述磁场检测部通过被配置 在与各磁场激励元件在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的两个磁场检测元件对已 激励的所述磁场进行检测，由此对所述导管实施涡流探伤。
5.涡流探伤装置，可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组和转换电路，其中，在 可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列所述磁性元件 组，各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元 件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件，通过转换电路使各磁场激励元件按时分方式操作以激励各磁场，另一列磁性元件中配 置位置与所述各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的两个磁场检 测元件根据转换电路的控制按时分方式操作来分别检测所述已激励的磁场，由此对所述导 管实施涡流探伤。
6.涡流探伤装置，具有磁性元件组和转换电路，其中，呈环状设置有至少两列所述磁性元件组，各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁 性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述 转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于，具有磁场激励部，通过转换电路使一列磁性元件作为磁场激励元件按时分方式操作以激励磁场；以及磁场检测部，通过转换电路使另一列磁性元件作为磁场检测元件按时分方式操作以进行磁场检测，所述磁场激励部通过各磁场激励元件激励磁场，所述磁场检测部通过被配置在与所述各磁场激励元件在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的一个或两个磁场检测元件对 已激励的所述磁场进行检测，从而实施涡流探伤。
7.涡流探伤装置，具有磁性元件组和转换电路，所述磁性元件组至少设置为两列，各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中的 一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每 列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤装置的特征在于一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元件，通过转换电路使各磁场激励元件按时分方式操作以激励磁场，另一列磁性元件中配置 位置与所述各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的一个或两个检 测元件根据转换电路的控制按时分方式操作来分别检测所述已激励的磁场，从而实施涡流 探伤。
8.根据权利要求4 7的任意一项所述的涡流探伤装置，进一步包括在所述筐体的 圆周面上与所述另一列相邻呈环状设置的其中配置有磁性元件组的列；以及用于使该磁性 元件组以时分方式操作的转换电路，通过转换电路使该列中配置的两个磁性元件按时分方 式操作来检测已激励的所述磁场，从而实施涡流探伤。
9.根据权利要求4 8的任意一项所述的涡流探伤装置，进一步包括放大电路，对由所述各磁场检测元件检测输出并经过转换电路的信号进行放大。
10.涡流探伤探头，可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组和转换电路，其中，在 可被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列所述磁性元件 组，各列所述磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁 性元件组中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述 转换电路使每列所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于一列磁性元件作为根据转换电路的控制按照时分方式操作以激励磁场的磁场激励元 件，另一列磁性元件作为根据转换电路的控制按照时分方式操作以检测磁场的磁场检测元件，由作为所述磁场激励元件的各磁性元件激励磁场，由设置在与所述各磁性元件的配置 位置在列的方向上错开3/2所述间隔的位置上的、作为所述磁场检测元件的每两个磁性元 件分别对所述各磁场进行检测，从而对所述导管实施涡流探伤。
11.涡流探伤探头，可用于对导管实施涡流探伤，具有磁性元件组转换电路，其中，在可 被缓慢插入所述导管中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置有至少两列所述磁性元件组， 各列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列中的一列的 配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使每列所述 磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元 件，各磁场激励元件根据转换电路的控制按时分方式操作以激励磁场，另一列磁性元件中 配置位置与所述各激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的每两个磁场检 测元件根据转换电路的控制按时分方式操作以分别检测已激励的各磁场，由此，对所述导 管实施涡流探伤。
12.涡流探伤探头，具有磁性元件组和转换电路，其中，呈环状设置有至少两列所述磁 性元件组，各列分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组 中的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路 使每列中的所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于一列磁性元件作为磁场激励元件，根据转换电路的控制按照时分方式操作来激励磁 场，另一列磁性元件作为磁场检测元件，根据转换电路的控制按照时分方式操作来检测磁 场，由作为所述磁场激励元件的各磁性元件激励各磁场，由设置在与所述各磁性元件的配 置位置在列的方向错开3/2所述间隔的位置上的、作为所述磁场检测元件的一个或各两个 磁性元件分别对所述各磁场进行检测，从而实施涡流探伤。
13.涡流探伤探头，具有磁性元件组和转换电路，所述磁性元件组至少设置为两列，各 列磁性元件组分别包括按照相等间隔配置的预定数量的磁性元件，所述两列磁性元件组中 的一列的配置位置与另一列的配置位置在列的方向上错开1/2所述间隔，所述转换电路使 每列中的所述磁性元件组以时分方式操作，该涡流探伤探头的特征在于一列磁性元件是激励磁场的磁场激励元件，另一列磁性元件是检测磁场的磁场检测元 件，各磁场激励元件根据转换电路的控制按时分方式操作来激励磁场，另一列磁性元件中 配置位置与所述各磁场激励元件的配置位置在列的方向上错开3/2所述间隔的一个或各 两个检测元件根据转换电路的控制按时分方式操作来分别检测所述已激励的磁场，从而实 施涡流探伤。
14.根据权利要求10 13的任意一项所述的涡流探伤探头，进一步包括在所述筐体 的圆周面上与所述另一列相邻呈环状设置的其中配置有磁性元件组的列；以及用于使该磁 性元件组以时分方式操作的转换电路，通过转换电路使该列中配置的两个磁性元件按时分 方式操作来检测已激励的所述磁场，从而实施涡流探伤。
15.根据权利要求10 14的任意一项所述的涡流探伤探头，进一步包括放大电路，对 所述各磁场检测元件检测输出并经过转换电路的信号进行放大。
全文摘要
本发明提供一种涡流探伤装置，其电路结构简单，可提高缺陷检测信号的空间分辨率和缺陷复探时的信号再现性，并可削弱干扰信号。涡流探伤装置具有磁性元件组和用于使每列中的磁性元件组以时分方式操作的各转换电路，其中，在可被缓慢插入导管(未图示)中的圆柱形筐体的圆周面上呈环状设置至少两列磁性元件，各列磁性元件包括按相等间隔配置的预定数量的磁性元件，其中一列磁性元件(11～18)的配置位置在列的方向上与另一列磁性元件(21～28)的配置位置错开1/2上述间隔。其中一列磁性元件(11～18)作为磁场激励元件按照时分方式操作来激励磁场，另一列磁性元件(21～28)作为磁场检测元件按照时分方式操作来进行磁场检测。磁场检测元件(21～28)中的两个磁场检测元件分别对各磁场激励元件(11～18)所激励的各磁场进行检测从而对导管实施涡流探伤。每两个磁场检测元件的配置位置与各激励元件(11～18)的配置位置在列的方向上错开3/2上述间隔。
文档编号G01N27/90GK101802603SQ200880107879
公开日2010年8月11日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年9月20日
发明者下根纯理, 前田功太郎, 原田豊 申请人:原子力工程股份有限公司