涡流探伤方法以及装置制造方法

涡流探伤方法以及装置制造方法
【专利摘要】包括：同步步骤(S3，S4)，使线圈驱动部件对励磁线圈施加的励磁电压的相位与元件驱动部件对磁阻抗效应元件施加的、频率比励磁电压高的驱动电压的相位同步，所述励磁线圈用于在被检测体中产生涡流，所述磁阻抗效应元件用于检测在所述励磁线圈中产生的磁场的变化；以及磁场检测步骤(S5)，通过磁阻抗效应元件检测由于在被检测体中产生的涡流而在励磁线圈中产生的磁场的变化。
【专利说明】涡流探伤方法以及装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及涡流探伤方法以及装置，详细而言，涉及使用了磁阻抗效应元件的涡 流探伤方法以及装置。

【背景技术】
[0002] 以往，以金属材料等导电体作为被检测体，为了检测在被检测体的内部或表面存 在的伤而进行使用了磁传感器的涡流探伤。在这样的涡流探伤中使用的磁传感器中，可举 出磁通量传感器、巨磁阻传感器（GMR传感器）、磁阻抗传感器（以下，称为MI传感器）等。 其中，MI传感器灵敏度尤其高，通过使用MI传感器进行涡流探伤，能够检测在被检测体的 表面存在的微小的伤。
[0003] 作为MI传感器，使用磁阻抗效应元件。作为该磁阻抗效应元件，例如可举出非晶 态（amorphous)磁线。若在非晶态磁线中流过高频的电流，则该线的阻抗通过集肤效应，根 据外部磁场而发生变化。将这样的现象称为磁阻抗效应，将产生该效应的非晶态磁线称为 磁阻抗效应元件。
[0004] -直在进行如下的方法，即使用产生这样的磁阻抗效应的非晶态磁线，检查被检 测体的表面的伤（参照专利文献1)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :特开2001 - 183347号公报


【发明内容】

[0008] 发明要解决的课题
[0009] 另外，在使用非晶态磁线进行涡流探伤时，对励磁线圈和非晶态磁线分别施加规 定频率的电压，但有时相对于对励磁线圈施加的电压的相位，在对非晶态磁线施加的电压 的相位中产生偏差。这是因为如下原因：在对励磁线圈施加的电压的频率以及对非晶态磁 线施加的电压的频率中分别产生微小的偏差。由于这样的相位的偏差在测定磁场的变化时 残留成为噪声，所以成为被检测体的探伤精度降低的原因，不理想。
[0010] 在这一点上，在上述专利文献1中公开的技术是沿着与励磁线圈的绕线方向平行 的方向配置非晶态磁线而检测被检测体表面的伤的技术，并不是降低噪声的技术，依然存 在课题。
[0011] 本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，提供一种能够通过涡流探 伤而高精度地测定在被检测体中存在的伤的涡流探伤方法以及装置。
[0012] 为解决课题的手段
[0013] 为了达到上述的目的，技术方案1的涡流探伤方法的特征在于，包括：同步步骤， 使线圈驱动部件对励磁线圈施加的励磁电压的相位与元件驱动部件对磁阻抗效应元件施 加的、频率比励磁电压高的驱动电压的相位同步，所述励磁线圈用于在被检测体中产生涡 流，所述磁阻抗效应元件用于检测在所述励磁线圈中产生的磁场的变化；以及磁场检测步 骤，通过所述磁阻抗效应元件检测由于在所述被检测体中产生的涡流而在所述励磁线圈中 产生的磁场的变化。
[0014] 技术方案2的涡流探伤方法的特征在于，在技术方案1中，通过从所述线圈驱动部 件对所述元件驱动部件输入触发信号，进行所述同步步骤，若输入所述触发信号，则从所述 元件驱动部件，所述驱动电压以脉冲串波输出。
[0015] 技术方案3的涡流探伤装置的特征在于，包括：励磁线圈，在被检测体中产生涡 流；磁阻抗效应元件，检测所述励磁线圈的磁场的变化；线圈驱动部件，对所述励磁线圈施 加预先决定的频率的励磁电压而对所述励磁线圈进行励磁；元件驱动部件，对所述磁阻抗 效应元件施加频率比所述励磁线圈高的驱动电压；以及同步部件，使所述线圈驱动部件施 加的励磁电压的相位与所述元件驱动部件施加的驱动电压的相位同步。
[0016] 技术方案4的涡流探伤装置的特征在于，在技术方案3中，若从所述线圈驱动部件 对所述元件驱动部件输入触发信号，则所述同步部件使得从所述元件驱动部件以脉冲串波 输出驱动电压。
[0017] 发明效果
[0018] 根据技术方案1的涡流探伤方法，由于使对励磁线圈施加励磁电压的定时与对磁 阻抗效应元件施加电压的定时同步，所以不会产生驱动电压的相位相对于励磁电压的相位 中的任意定时的偏差。
[0019] 因此，由于降低了因相位的偏移而产生的噪声，所以能够更高精度地检测在被检 测体的表面存在的伤。
[0020] 根据技术方案3的涡流探伤装置，使对励磁线圈施加励磁电压的定时与对磁阻抗 效应元件施加驱动电压的定时以预先决定的周期同步。因此，能够获得与技术方案1相同 的效果。

【专利附图】

【附图说明】
[0021] 图1是本发明的涡流探伤装置的概略结构图。
[0022] 图2是表示本发明的涡流探伤方法的流程图。
[0023] 图3是表示进行了同步的励磁线圈驱动信号以及线驱动信号的信号波形。
[0024] 图4A是形成了人造伤的被检测体的俯视图。
[0025] 图4B是沿着图4A的IV-IV线的剖视图。
[0026] 图5A是表示进行了本发明的探伤方法的探伤结果的一例的图。
[0027] 图5B是表示进行了以往的探伤方法的探伤结果的一例的图。
[0028] 图6A是表示进行了本发明的探伤方法的探伤结果的其他的例的图。
[0029] 图6B是表示进行了以往的探伤方法的探伤结果的其他的例的图。
[0030] 图7A是表示进行了本发明的探伤方法的探伤结果的再其他的例的图。
[0031] 图7B是表示进行了以往的探伤方法的探伤结果的再其他的例的图。

【具体实施方式】
[0032] 以下，参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0033] 图1是本发明的涡流探伤装置的概略结构图。涡流探伤装置1包括励磁线圈2、非 晶态磁线（磁阻抗效应元件）3、励磁线圈驱动信号发生器（线圈驱动部件）4、传感器电路 5、检波电路6以及个人计算机（以下，称为PC)7。
[0034] 励磁线圈2是螺旋状的线圈，非晶态磁线3从励磁线圈2的中心侧朝向径向外侧 的端部而配置。这样构成的励磁线圈2以及非晶态磁线3用作探头8。探头8配置在被检 测体10的检查面11上，使用探头8检查检查面11。另外，励磁线圈2也可以是空心线圈 等。此外，被检测体10是导电性的构件，例如举出铁、铝、钛、不锈钢等的金属体、具有导电 性的碳类构件以及金属类结构物等。
[0035] 励磁线圈驱动信号发生器4对励磁线圈2施加规定的信号频率、即规定的频率的 电压。将通过励磁线圈驱动信号发生器4而进行了励磁的励磁线圈2接近被检测体10的 检查面11，从而使得在检查面11中产生涡流。
[0036] 传感器电路5包括线驱动信号发生器（元件驱动部件）51、响应信号提取电路52 而构成。线驱动信号发生器51对非晶态磁线3施加规定的信号频率、即规定的频率的电压。 响应信号提取电路52是输出与非晶态磁线3的阻抗变化对应的电压的电路。
[0037] 检波电路6是将励磁线圈驱动信号发生器4的电压作为参考信号，对在响应信号 提取电路52中提取到的电压、S卩非晶态磁线3的响应信号进行同步检波，并输出振幅以及 相位信息的电路。
[0038] PC7包括运算装置71以及监视器装置72。在运算装置71中，对从检波电路6输 入的信号进行处理，以将与表面伤有关的信号容易判别为噪声信号而显示在监视器装置72 中。
[0039] 对非晶态磁线3施加的电压的频率是比对励磁线圈2施加的电压的频率还高的频 率。为了检测在被检测体10的检查面11的伤等的缺陷，优选提高对非晶态磁线3施加的 电压的频率。详细而言，优选励磁线圈驱动信号发生器4对励磁线圈2施加的电压的频率 范围为100kHz?10MHz，线驱动信号发生器51对非晶态磁线3施加的电压的频率范围为 10MHz以上。对励磁线圈2施加的电压的频率以及对非晶态磁线3施加的电压的频率根据 要检测的伤的大小而分别选择。
[0040] 励磁线圈驱动信号发生器4连接到线驱动信号发生器51。通过这样连接，能够如 后所述那样从励磁线圈驱动信号发生器4对线驱动信号发生器51输入触发信号。
[0041] 通过对励磁线圈2以及非晶态磁线3分别施加规定频率的电压，并使探头8接近 被检测体10而使励磁线圈2励磁的同时使探头8沿着被检测体10移动，从而进行在本发 明的涡流探伤装置1中的被检测体10的检查。
[0042] 使用这样构成的涡流探伤装置1，说明检查被检测体10的检查面11的涡流探伤方 法。在图2中，表示检查面11的涡流探伤方法的流程图，以下，基于该流程图进行说明。另 夕卜，设为励磁线圈驱动信号发生器4施加的电压的频率以及线驱动信号发生器51施加的电 压的频率分别预先设定。
[0043] 在步骤S1中，对励磁线圈驱动信号发生器4设定要对线驱动信号发生器51输入 的触发信号的发生定时。触发信号的发生定时被设定为配合励磁线圈驱动信号发生器4的 频率而发生。在本实施方式中，设定为在励磁线圈驱动信号发生器4中设定的频率的每一 个周期产生触发信号。
[0044] 在步骤S2中，对线驱动信号发生器51设定脉冲串波（〃'一 7卜波）的波数。脉 冲串波是指将正弦波、方波、斜型波形、脉冲波形等持续由规定的周期而指定的时间（即， 波数）持续的波形信号。在该步骤中设定的脉冲串波的波数，优选设定为在对励磁线圈2 施加的电压的频率的一个周期中，在对励磁线圈2施加的电压的频率与对非晶态磁线3施 加的电压的频率之比以下且较多。例如，在对非晶态磁线3施加的电压的频率为15MHz、对 励磁线圈2施加的电压的频率为1MHz的情况下，优选将脉冲串波的波数设为10个波以上。 通过将脉冲串波的波数设为较多，能够在检波电路6中处理来自非晶态磁线3的响应信号。 另一方面，若在电压的频率的一个周期中的脉冲串波的波数少，则难以在检波电路6中处 理来自非晶态磁线3的响应信号，所以不理想。
[0045] 在步骤S3中，分别驱动励磁线圈2以及非晶态磁线3,若从励磁线圈驱动信号发生 器4对励磁线圈2施加的电压的相位成为在上述步骤S1中设定的发生定时，则从励磁线圈 驱动信号发生器4对线驱动信号发生器51输入触发信号（同步步骤）。
[0046] 在步骤S4中，若对线驱动信号发生器51输入触发信号，则从线驱动信号发生器51 对非晶态磁线3以预先设定的频率施加脉冲串波（同步步骤）。
[0047] 详细而言，图3表示对励磁线圈2以及非晶态磁线3分别施加的电压的波形。如 图3所示，在励磁线圈驱动电压通过了位置P的时刻发生触发信号，且在从位置P经过时间 t之后输出线驱动电压的脉冲串波。另外，时间t是预先决定的固定的时间。此外，也可以 没有时间t，也可以若对线驱动信号发生器51输入触发信号，则输出线驱动电压的脉冲串 波。
[0048] 在步骤S5中，经由响应信号提取电路52通过检波电路检测非晶态磁线3中的阻 抗变化（磁场检测步骤）。
[0049] 这样，在本实施方式中，在预先决定的定时从励磁线圈驱动信号发生器4对线驱 动信号发生器51输入触发信号，若输入该触发信号，则线驱动信号发生器51对非晶态磁线 3以预先决定的频率施加电压。
[0050] 由此，由于对励磁线圈2施加的电压的频率的相位与对非晶态磁线3施加的电压 的频率的相位成为取得同步的状态，能够降低基于相位的偏差的噪声，所以能够进一步提 高探伤精度。因此，连在被检测体10的检查面11存在的1mm以下的微小的伤也能够高精 度地检测。
[0051] 此外，若从励磁线圈驱动信号发生器4对线驱动信号发生器51输入触发信号，则 从线驱动信号发生器51将电压作为脉冲串波而施加到非晶态磁线3。由此，对励磁线圈2 施加的电压的频率的相位与对非晶态磁线3施加的电压的脉冲串波中的相位成为始终取 得同步的状态。因此，能够降低因这些频率的相位的偏差所引起的噪声，能够精度更好地检 测在检查面11存在的伤。
[0052] 另外，在上述的本实施方式中，作为磁阻抗效应元件而使用了非晶态磁线，但也可 以使用非晶态磁带等。
[0053] 实施例
[0054] 以下，将举出实施例说明本发明，但本发明并不限定于以下的实施例。
[0055] 使用本发明的涡流探伤装置1以及上述的涡流探伤方法，对被检测体10使用钛材 料而进行了表面伤的检测。
[0056] 图4A是在以下说明的各实施例中使用的被检测体10的俯视图，图4B是沿着图4A 的IV-IV线的剖视图。在本实施例中使用的钛材料中形成人造伤12,如图4A、图4B所示， 以伤长度L、伤宽度W、伤深度D形成人造伤12。分别改变该伤长度L、伤宽度W、以及伤深度 D，沿着图4A所示的箭头的方向移动探头8的同时，通过上述的涡流探伤方法进行了涡流探 伤。另外，在本实施例中，利用了长度2mm、直径20μπι的非晶态磁线。此外，在以下所示的 各实施例中，作为比较例也表示以往所进行的不使对励磁线圈2施加的信号频率的相位与 对非晶态磁线3施加的信号频率的相位同步而进行了涡流探伤的情况。
[0057] 〈实施例1 >
[0058] 对形成了人造伤12的伤长度L :0· 6mm、伤宽度W :0· 08mm、伤深度D :0· 3mm的钛材 料，将励磁线圈驱动电压的频率设定为1MHz、将线驱动电压的频率设定为15MHz，对励磁线 圈2以及非晶态磁线3分别施加信号频率而测定了阻抗的变化。在图5A、图5B中分别表示 结果。
[0059] 图5A是表示通过本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的情况下的结果的图， 图5B是表示作为比较例，不使对励磁线圈2施加的电压的频率的相位与对非晶态磁线3施 加的电压的频率的相位同步而进行了涡流探伤的情况下的结果的图。图5A、图5B中分别表 示的范围S表示在探头8通过了在钛材料中形成的人造伤12时的电压变化的范围。
[0060] 可知与图5B所示的以往的涡流探伤方法相比，图5A的本发明的涡流探伤方法的 结果，噪声大幅降低。此外，在通过图5A所示的本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的 情况下的S/N比为6. 8。另一方面，在通过图5B所示的以往的探伤方法进行了涡流探伤的 情况下的S/N比为2. 6。这样，可知若通过图5A所示的本发明的涡流探伤方法进行涡流探 伤，则能够比以往的探伤方法在整体上降低噪声，连微小的伤也能够高精度地检测。
[0061] 〈实施例2>
[0062] 对形成了人造伤12的伤长度L :0· 6mm、伤宽度W :0· 08mm、伤深度D :0· 3mm的钛材 料，将励磁线圈驱动电压的频率设定为2MHz，将线驱动电压的频率设定为25MHz，对励磁线 圈2以及非晶态磁线3分别施加电压而测定了阻抗的变化。在图6A、图6B中分别表示结 果。
[0063] 图6A是表示通过本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的情况下的结果的图， 图6B是表示作为比较例，不使对励磁线圈2施加的电压的频率的相位与对非晶态磁线3施 加的电压的频率的相位同步而进行了涡流探伤的情况下的结果的图。另外，图6A、图6B中 分别表示的范围S与上述实施例1相同。
[0064] 如图6A所示，在通过本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的情况下的S/N比为 3. 4。另一方面，在通过图6B所示的以往的探伤方法进行了涡流探伤的情况下的S/N比为 1. 9。这样，确认了能够获得与上述实施例1相同的效果。
[0065] 〈实施例3 >
[0066] 对形成了人造伤12的伤长度L :3. 0mm、伤宽度W :0· 3mm、伤深度D :0· 8mm的钛材 料，将励磁线圈驱动电压的频率设定为100kHz、将线驱动电压的频率设定为25MHz，对励磁 线圈2以及非晶态磁线3分别施加电压而测定了阻抗的变化。在图7A、图7B中分别表示结 果。
[0067] 图7A是表示通过本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的情况下的结果的图， 图7B是表示作为比较例，不使对励磁线圈2施加的电压的频率的相位与对非晶态磁线3施 加的电压的频率的相位同步而进行了涡流探伤的情况下的结果的图。另外，图7A、图7B中 分别表示的范围S与上述实施例1相同。
[0068] 如图7A所示，在通过本发明的涡流探伤方法进行了涡流探伤的情况下的S/N比为 13. 4。另一方面，在通过图7B所示的以往的探伤方法进行了涡流探伤的情况下的S/N比为 9.8。如本实施例那样，确认了即使是在对励磁线圈2施加的电压的频率低的情况下，也能 够获得与上述实施例1相同的效果。
[0069] 以上，通过作为在本实施方式的涡流探伤装置1以及涡流探伤方法中利用的频 率，将对励磁线圈2施加的电压的频率设为100kHz?2MHz，将对非晶态磁线3施加的电压 的频率设为10MHz以上，从而获得了能够高精度地检测在被检测体10的检查面11存在的 伤的结果。
[0070] 关于励磁线圈2,根据上述内容，由于通过从100kHz?2MHz中选择电压的频率而 获得了良好的结果，所以即使从100kHz?10MHz中选择励磁线圈2的电压的频率，也能够 获得同样的效果。
[0071] 标号说明
[0072] 1涡流探伤装置
[0073] 2励磁线圈
[0074] 3非晶态磁线（磁阻抗效应元件）
[0075] 4励磁线圈驱动信号发生器（线圈驱动部件）
[0076] 5传感器电路
[0077] 6检波电路
[0078] 10被检测体
[0079] 51线驱动信号发生器（元件驱动部件）
[0080] 52响应信号提取电路
【权利要求】
1. 一种涡流探伤方法，其特征在于，包括： 同步步骤，使线圈驱动部件对励磁线圈施加的励磁电压的相位与元件驱动部件对磁阻 抗效应元件施加的、频率比励磁电压高的驱动电压的相位同步，所述励磁线圈用于在被检 测体中产生涡流，所述磁阻抗效应元件用于检测在所述励磁线圈中产生的磁场的变化；以 及 磁场检测步骤，通过所述磁阻抗效应元件检测由于在所述被检测体中产生的涡流而在 所述励磁线圈中产生的磁场的变化。
2. 如权利要求1所述的涡流探伤方法，其特征在于， 通过从所述线圈驱动部件对所述元件驱动部件输入触发信号，进行所述同步步骤， 若输入所述触发信号，则从所述元件驱动部件以脉冲串波输出所述驱动电压。
3. -种涡流探伤装置，其特征在于，包括： 励磁线圈，在被检测体中产生涡流； 磁阻抗效应元件，检测所述励磁线圈的磁场的变化； 线圈驱动部件，对所述励磁线圈施加预先决定的频率的励磁电压而对所述励磁线圈进 行励磁； 元件驱动部件，对所述磁阻抗效应元件施加频率比所述励磁线圈高的驱动电压；以及 同步部件，使所述线圈驱动部件施加的励磁电压的相位与所述元件驱动部件施加的驱 动电压的相位同步。
4. 如权利要求3所述的涡流探伤装置，其特征在于， 若从所述线圈驱动部件对所述元件驱动部件输入触发信号，则所述同步部件使得从所 述元件驱动部件以脉冲串波输出驱动电压。
【文档编号】G01N27/90GK104126117SQ201380010135
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年2月15日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】津田明宪, 畠中宏明, 河井宽记 申请人:株式会社Ihi