非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法
【課題】断熱材で保温等がなされている配管についても、非接触で配管の腐食部および肉厚が測定できる非破壊検査装置を提供する。
【解決手段】非破壊検査装置１０は、断熱材２２に覆われた配管２１に対して、断熱材２２を介して配管２１の上に載置されるセンサ１１と、センサ１１を駆動する測定装置１９とを含む。センサ１１は、所定の距離離れた位置にある配管２１の腐食部の寸法を測定可能であり、測定装置１９はセンサ１１からの出力を入力して配管２１の腐食部の厚さを演算するパソコン１８を含む。
【解決手段】非破壊検査装置１０は、断熱材２２に覆われた配管２１に対して、断熱材２２を介して配管２１の上に載置されるセンサ１１と、センサ１１を駆動する測定装置１９とを含む。センサ１１は、所定の距離離れた位置にある配管２１の腐食部の寸法を測定可能であり、測定装置１９はセンサ１１からの出力を入力して配管２１の腐食部の厚さを演算するパソコン１８を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管等の内部の腐食、穴などのへこみを測定可能な非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法に関し、特に、非接触で配管等の内部の腐食、穴などのへこみを精度良く測定可能な非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管を非破壊で検査する装置が、たとえば、特開２０００−３２９８９０号公報（特許文献１）に記載されている。同公報によれば、配管の屈曲部近傍に走行レールを設け、その上に超音波探触子を有する走行台車を設置して、配管の屈曲部の肉厚を測定している。
【特許文献１】特開２０００−３２９８９０号公報（段落番号００１１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の配管の肉厚測定は、上記のように行なわれていた。配管に断熱材が巻かれていない屈曲部であれば、接触子を直接配管に接触可能であるため、その肉厚の測定が可能であるが、断熱材が巻かれていると、配管に直接接触できないため、測定ができないという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、断熱材で保温材等が具備されている配管等の被測定物についても、非接触でその内部の腐食、穴等のへこみの寸法を測定できる非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる非破壊検査装置は、断熱材に覆われた被測定物に対して、断熱材を介して被測定物の上に載置されるＳＱＵＩＤ探触子と、ＳＱＵＩＤ探触子を駆動するＳＱＵＩＤ駆動装置とを含み、ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある被測定物の寸法を測定可能であり、ＳＱＵＩＤ駆動装置は、ＳＱＵＩＤ探触子からの出力を解析して被測定物の微少な穴等、すなわち、内部の寸法を演算する演算手段を含む。
【０００６】
ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある被測定物の内部の寸法を測定可能であるため、たとえば、断熱材で保温等がなされている配管等の被測定物についても、非接触でその内部の腐食、穴等のへこみの寸法を測定できる非破壊検査装置を提供できる。
【０００７】
好ましくは、ＳＱＵＩＤ探触子を断熱材の上で、被測定物に沿って移動する手段をさらに含む。
【０００８】
この発明の一実施の形態においては、ＳＱＵＩＤ探触子は被測定物の上に相互に間隔を開けて複数個載置され、移動手段は、複数のＳＱＵＩＤ探触子を相互に間隔を開けて被測定物上を走査する。
【０００９】
この発明の他の実施の形態においては、ＳＱＵＩＤ探触子は複数個準備され、少なくとも１個のＳＱＵＩＤ探触子は被測定物の上に載置され、少なくとも他の１個のＳＱＵＩＤ探触子は、被測定物の周囲環境の磁場を測定する。
【００１０】
さらに好ましくは、被測定物は配管であり、被測定物の内部の寸法は、配管の腐食部の厚さか、または、配管の寸法である。
【００１１】
この発明のある実施の形態によれば、非破壊検査装置は、外部から磁場を印加する手段をさらに含む。
【００１２】
なお、所定の距離ｙと、配管の計測可能な配管の穴の寸法ｄとは、ｄ＞（ｙ／１０００）で表される。
【００１３】
なお、ＳＱＵＩＤ探触子は、相互に近接して配置された２個のコイルを含むのが好ましい。
【００１４】
この発明の他の局面においては、コイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、コイルに流す電流値と巻数との少なくともいずれか一方を変化させる。
【００１５】
この発明のさらに他の局面においては、相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、コイルの径を大きくする。
【００１６】
この発明のさらに他の局面においては、相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、一対のコイル間のコイル幅を広げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明に係る非破壊検査装置の発明者が、ＳＱＵＩＤ探触子（以下、「センサ」という）１１を用いて鉄粉２５がどの程度離れていてもその有無の検出可能であるかを測定する実験を行なった状態を示す図であり、センサ１１と、被測定物の一例としての、鉄粉２５との位置関係を示す図である。なお、ここでは、ＳＱＵＩＤ駆動装置や演算装置については図示を省略している。
【００１８】
図１を参照して、直径ｄｍｍの鉄粉２５とセンサ１１との距離をｙとすると、発明者は、複数回の実験を行ない、計測可能寸法な鉄粉２５の直径ｄはｄ＞（ｙ／１０００）とする必要がある、という実験式を得た。
【００１９】
このことは、逆に考えると、たとえば、距離ｙが１ｍ以下であれば、１ｍｍより大きい径の鉄粉２５であれば測定可能であることを示している。
【００２０】
これを適用すると、断熱材に覆われた配管の内部の腐食、穴などのへこみ等の測定に利用可能になる。次にこの原理について説明する。図２は、断熱材２２に覆われた配管２１の内径部において、径が約１ｍｍの鉄粉２６が脱落した状態を示している。この場合、上記したように、図示のないセンサ１１は、配管２１の内径および断熱材２２の厚さを含めて、ｄ＝（ｙ／１０００）の寸法まで測定可能であることから、断熱材２２と配管２１の内径の厚さの和が１００ｍｍであれば、ｄ＞１００／１０００として、ｄ＝０．１ｍｍより大きい径の鉄粉の脱落（すなわち、配管の穴寸法、または、腐食部の厚さ等）を検出可能であることを意味する。
【００２１】
以上の知見に基づいた、センサ１１を用いた、断熱材に覆われた配管の、非破壊検査装置の概要について説明する。センサ１１を用いた非破壊検査装置には、コイルを用いない無誘導方式と、コイルを用いる誘導方式とが存在する。無誘導方式および誘導方式のいずれにおいても、センサが１つの方式と、センサが２つの方式とが存在する。また、センサが２つの方式においては、それぞれのセンサを、間隔をあけて被測定物上を走査する方式と、一方のセンサで被測定物を走査し、他方のセンサで周囲の環境ノイズを検出する方式とが存在する。以下、具体的に説明する。
【００２２】
（１）無誘導方式
図３は、無誘導方式において１つのセンサ１１を用いた場合の非破壊検査装置１０の概略構成を示すブロック図である。図３を参照して、非破壊検査装置１０は、被測定物（ここでは配管２１と断熱材２２とを含む）２０の外面に沿って図中矢印で示すように、配管２０の円周方向（図中Ｂで示す方向）および長さ方向（図中Ａで示す方向）に移動可能に設けられ、配管２１の内部の肉厚を検出するセンサ１１と、ＳＱＵＩＤ駆動装置として作動する測定装置１９とを含む。
【００２３】
ここで、センサ１１は、図示のない任意の移動手段によって移動されることにより、被測定物上を走査する。
【００２４】
センサ１１は、上記したように、被測定物２０を構成する配管２１に直接接触していなくても、配管２１の内面までの距離を検出可能であるため、断熱材２２で覆われた配管２１の内部の、腐食等による肉厚の減少を検出する。
【００２５】
測定装置１９は、センサ１１を駆動するための、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２と、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続され、配管内部の腐食、穴径などの肉厚減等を演算する演算手段となる、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１８とを含む。
【００２６】
この無誘導方式においては、センサ１１は、配管の有する磁場のみを用いて磁場の変化を検出する。したがって、断熱材２２がアルミのような金属シールドで覆われていても、配管２１の内部の、腐食等による肉厚の減少を検出できる。
【００２７】
次に無誘導方式において、２つのセンサを用いる測定方法について説明する。図４は、この場合の測定方法を示す図である。図４（Ａ）は２つのセンサ１１ａ，１１ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物を走査する場合の例を示す図であり、図４（Ｂ）は、２つのセンサ１１ａ，１１ｂのうち、一方のセンサ１１ａで被測定物の測定を行ない、他方のセンサ１１ｃで周囲の環境ノイズを検出する場合の例を示す図である。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）においては、センサ１１ａ，１１ｂのみを示し、測定装置については図示を省略している。
【００２８】
図４（Ａ）を参照して、２つのセンサ（センサ１１ａ，１１ｂ）を相互に一定間隔ａだけあけて、所定の速度ｖで図中矢印方向に移動する。すなわち、センサ１１ａ，１１ｂをΔｔ＝ａ／ｖだけずらして移動し、その時得られた両信号の同期を検出して、両信号が同期してかつ異常があれば、その異常が欠陥を表わしているとして、パソコン１８で判定する。
【００２９】
次に、図４（Ｂ）を参照して、この場合は、被測定物２０に沿って欠陥を検出するセンサ１１ａと、これとは別に設けられ、周囲の外乱ノイズのみを検出するセンサ１１ｂとを設け、センサ１１ａで得られた信号から、センサ１１ｃで得られた信号を差し引いて外乱ノイズをキャンセルする。
【００３０】
（２）誘導方式
次に、誘導方式について説明する。図５は誘導方式において、単一のセンサ１１を用いた場合の非破壊検査装置３０を示す図である。図５を参照して、誘導方式においては、
被測定物にコイルを用いて電流を流し、その電流による磁場を用いて計測を行なう。そのために、外部から磁場を印加する手段（後に説明する磁場印加コイル）と、周辺の環境ノイズを除去する装置（後に説明するキャンセリングコイル）が加えられている。
【００３１】
図５を参照して、この実施の形態においては、センサ部２４と測定装置２９とを含む。センサ部２４は、センサ１１と、磁場印加コイル１７と、キャンセリングコイル２３とを含む。測定装置２９は、先の実施の形態における要素である、センサ１１を駆動するためのＳＱＵＩＤ駆動回路１２とパソコン１８に加えて、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続されたロックインアンプ１３と、ロックインアンプ１３に接続された発信器１４と、発信器１４に接続された電圧／電流変換器１５、１６と、電圧／電流変換器１５に接続された磁場印加コイル１７と、電圧／電流変換器１６に接続されたキャンセリングコイル２３と、を含む。
【００３２】
発信器１４からの電圧出力は、電圧／電流変換器１５により電流に交換され、センサ１１の近傍に設けられた磁場印加コイル１７に交流電流を流す。交流電流が流れた磁場印加コイル１７は、配管２１に磁場を印加する。磁場が印加された配管２１には電磁誘導作用により、磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れる。センサ１１は、磁場印加コイル１７からの磁束と渦電流からの磁束との和に相当する磁束信号を検出して、ロックインアンプ１３を介してパソコン１８へ送信し、そこで、配管等の内部の微少な穴径等の内部寸法を演算する。
【００３３】
発信器１４からの電圧出力は、電圧／電流変換器１６により電流に交換され、センサ１１の近傍に設けられたキャンセリングコイル２３に交流電流を流す。交流電流が流れたキャンセリングコイル２３は、コイル１７によるセンサ１１への磁場を除去する。したがって、コイル１７による磁場が除去された信号がロックインアンプ１３を経てパソコン１８に入力され、配管２１内部の欠陥を検出する。
【００３４】
この実施の形態による非破壊検査装置３０は、無誘導方式に比べて、被測定物２０の検出精度は高い。
【００３５】
次に誘導方式において、２つのセンサ部を用いる測定方法について説明する。図６は、この場合の測定方法を示す図である。図６（Ａ）は２つの測定装置２９ａ，２９ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物を走査する場合の例を示す図であり、無誘導方式における図４（Ａ）に対応する図である。図６（Ｂ）は、無誘導方式における図４（Ｂ）に対応する図である。図６（Ａ）においては、２つのセンサ部２４ａ，２４ｂで被測定物を走査して測定を行なうのに対し、図６（Ｂ）においては、一方のセンサ部２４ａで被測定物の測定を行ない、他方のセンサ部２４ｃで周囲の環境ノイズを検出する。
【００３６】
この場合、測定装置２９ａ，２９ｂで取得した信号の差分をとる差分回路４１を設け、その出力をパソコンに入力する。差分信号を取得することで、図６（Ａ）のように、センサを速度ｖで動かしている場合、差分信号は、表面計測時のノイズを定常的に取り除くとともに、ｔ＝ａ／ｖの時間で同期する信号のみをとらえることで、精度の高い計測が可能となる。
【００３７】
図６（Ｂ）では、センサ２４ｃでとらえた環境ノイズをセンサ２４ａの周囲の環境ノイズと同一視して、差分回路４２で環境ノイズを取り除き、計測の精度を上げることができる。
【００３８】
ここで、測定装置２９ａ，２９ｂの取得した信号は、図５においてロックインアンプ１３からパソコン１８に出力される信号であり、この信号がパソコンで処理される。
【００３９】
次に、誘導方式の他の実施の形態について説明する。図７は、誘導方式の他の実施の形態を示すブロック図である。図７を参照して、この実施の形態においては被測定物２０の内部に存在する配管の腐食部等を検出するためのセンサ部３１には測定装置４９が接続されている。被測定物２０の内部に存在する配管の腐食部等を検出するためのセンサ部３１の走査方向（図中矢印で示す方向）の前後にはコイル３６ａ、３６ｂが設けられている。
【００４０】
図７を参照して、この測定装置４９は測定装置２９と同様の構成を有しており、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２、ロックインアンプ１３、発信器１４、図示の無いキャンセリングコイル２３を駆動する電圧／電流変換器１６およびＰＣ１８に加えて、被測定物２０に交流磁場を印加するための交流磁場印加回路３５を有している。交流磁場印加回路３５は、センサ部３１の周囲において、被測定物２０全体に交流磁場を印加するために被測定物２０全体を覆って移動可能に設けられるコイル３６ａ、３６ｂに交流磁場を印加する。
【００４１】
なお。この誘導方式における具体的な交流磁場としてたとえば、１５０Ｈｚ以下の周波数の低い磁場を印加する。通常の測定装置においては、測定感度を上げるには、周波数を上げるが、通常、周波数を上げると被測定物の表面しか検出できない。これに対して、ＳＱＵＩＤを用いたセンサにおいては、周波数を下げると、断熱材に覆われた配管の内部等（たとえば、断熱材が１０ｍｍで配管厚みが１０ｍｍ程度の場合）の腐食等を検出可能になる。
【００４２】
次に図７に示すセンサ部を２個用いた測定方法について説明する。図８は、この場合の測定方法を示す図である。図８（Ａ）は２つのセンサ部３１ａ，３１ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物２０を走査する場合の例を示す図であり、先の誘導方式における図６（Ａ）に対応する図である。図８（Ｂ）は、先の実施の形態における図６（Ｂ）に対応する図である。図８（Ａ）においては、２つのセンサ部３１ａ，３１ｂで被測定物２０を走査して測定を行なうのに対し、図８（Ｂ）においては、一方のセンサ部３１ａで被測定物２０の測定を行ない、他方のセンサ部３１ｃで周囲の環境ノイズを検出するのは、先の実施の形態と同じである。
【００４３】
なお、図８（Ａ）に示すコイルは、センサごとに設けているが、図８（Ｃ）に示すように、配管の両端にコイル３７ａ，３７ｂを設けて共通化することも可能である。
【００４４】
また、印加する交流磁場の周波数としては、当然、５０Ｈｚや６０Ｈｚは避けるものとする。また、上記実施の形態においては、非破壊検査装置を断熱材で覆われた配管の内部の腐食部の厚さの測定に適用した場合について説明したが、これに限らず、任意の被測定物について、厚さ等の寸法を非接触で測定可能になる。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、２個のセンサを用いて、２個のセンサを相互に間隔を開けて被測定物を走査するか、または１個のセンサで被測定物を走査し、残りのセンサで周囲環境を測定する例について説明したが、これに限らず、３個以上のセンサを用いて被測定物を走査したり、２個のセンサで走査し、かつ、別のセンサで周囲環境を測定するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、配管内の腐食や、異物の当接による脱落等による配管内の寸法減を検出する場合について説明したが、これに限らず、配管内において、異物との衝突によってその部分の性質が変化している部分（たとえば、非磁性体が疲労等によって磁性を得たような、材質の変化部分）の厚さの検出や、異物（配管材料と組成の異なるもの）の検出に適用してもよい。
【００４７】
次に、この発明の一実施の形態に係る実験例について説明する。図９（Ａ）は、この実験の基本原理を説明するための図である。図９（Ａ）を参照して、センサ５１を被測定物６０に近づけると、センサ５１のコイルによる磁場５２により被測定物６０の表面に渦電流５３が発生し、それによって渦電流５３による誘導磁場５９が発生する。センサ５１を図中Ａで示す方向に移動させることによって、被測定物６０上に存在する凹部によって渦電流の歪みが生じて誘導磁場５９も変化する。この変化をセンサ５１で検出する。なお、センサ５１の被測定物６０側には交流磁場を印加するためのコイル５４が設けられている。
【００４８】
このコイル５４は、図９（Ｂ）に示すように、Ｄ型のコイルを２つその直線部が対向するように並べた形状であり、以下、ＷＤコイル５４という。ＷＤコイル５４に電流を流すと、中心線５１ａ上ではコイルから生じる磁場は打ち消されて、中心線５１ａでセンサ５１の送信信号からの影響を無視できる。なお、図９（Ｂ）に示すように、ＷＤコイル５４には、図中矢印５６で示す方向に電流が流れ、矢印５５で示す方向に磁場が形成される。
【００４９】
図１０はこの実験で用いた測定機器を示す図である。基本的な構成は図５で示したものと同じである。図５および図１０を参照して、センサ５１は、図５に示したＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続され、ＷＤコイル５４は図５に示した電圧／電流変換器１５に接続され、キャンセリングコイル５７は図５に示した電圧／電流変換器１６に接続されている。ここで、キャンセリングコイル５７を設けているのは、センサ５１がＷＤコイル５４の中心線５１ａよりわずかにずれていると、センサ５１の送信コイルからの磁場が直接入るため、これをキャンセルするために設けている。
【００５０】
図１１は、この実験で用いたセンサ５１と、ＷＤコイル５４と、被測定物６０との位置関係を示す図である。図１１を参照して、センサ５１から５ｍｍの間隔をあけてＷＤコイル５４が設けられている。この測定装置を用いて、直径１０ｍｍの貫通孔６１を有する厚さ１２ｍｍの被測定物６０の上に、距離ｈをあけてＷＤコイル５４を位置させ、その距離ｈを変化させてそのときに得られる磁場を検出した。なお、ここで用いたＷＤコイル５４の巻数は３、電流は１５０ｍＡ、周波数は２００Ｈｚ、コイル幅（ＷＤコイル５４を構成する２個のコイルの中心間の距離）は約０．１ｍｍである。その結果を図１２に示す。
【００５１】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、距離ｈを１ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍと変化させた場合の磁場の検出結果（上段）と、距離による磁場の変化の様子を示したグラフである。図１２に示すように、それぞれにおいて、貫通孔による磁場の変化が検出されている。なお、この実験では、ｈが１５ｍｍ程度まで貫通孔の存在を検出可能であったが、２０ｍｍを超えると測定不能であった。
【００５２】
さらに、上記のように、ＷＤコイルでは、ｈが２０ｍｍを超えると測定不能であることから、コイルの形状としては、ＷＤコイル（図１３（Ａ））よりも２つの通常のコイル（Ｗコイル、図１３（Ｂ））の方が好ましいことがわかる。
【００５３】
次に、コイルパラメータを検討した。コイルパラメータとしては、コイルの巻数とコイルに流す電流値とを変化させてその影響を調べた。
【００５４】
図１４は、この場合における実験結果を示す図である。ここでは、コイルの巻数を３回、１０回、３０回と変化させるとともに、電流値を０．１５Ａ、０．３Ａ、０．４５Ａに変化させたときの、距離ｈと磁場との関係を示す図である。図１４を参照して、■で示した、電流値×巻数が０．４５であれば、距離ｈはせいぜい２０ｍｍであるのに対して、黒の菱形で示した電流値×巻数が１３．５であれば、距離ｈは５０ｍｍでも検出が可能であることがわかる。また、電流値×巻数が大きくなるほど、信号強度が大きくなる傾向にあることがわかる。
【００５５】
以上から、センサ５１を構成する一対のコイルの仕様としては、より離れた距離ｈからの測定を可能にするためには、コイルの巻数を上げ、電流値を上げることによって、励起磁場（巻数×電流値）をあげるのがよいことがわかる。言い換えると、センサ５１を設計する場合に使用する一対のコイルの仕様としては、使用する距離ｈに応じて、コイルの巻数および電流値のいずれか一方を変化させればよいことがわかる。
【００５６】
次に、２つの通常のコイル５８ａ、５８ｂとからなるＷコイル５８を用いた場合の、Ｗコイルの中心間の距離（コイル幅）ｄを一定として個々のコイルの径を変更した場合における、コイルの径と取得信号との関係について説明する。図１５（Ａ）は、Ｗコイル５８ａ，５８ｂ間のコイル幅ｄを一定としてコイル５８ａ，５８ｂの径φを変化させる状態を示す図である。
【００５７】
図１６は、この場合の測定結果を示す図であり、Ｗコイル５８を構成する個々のコイルの５８ａ，５８ｂの径を１０ｍｍ、２０ｍｍ，３０ｍｍと変化させたときのＷコイル５８と被測定物６０との間の距離ｈと取得信号（磁場）との関係を示す図である。図１６を参照して、コイルの径が大きくなるほど、信号強度が大きくなる傾向にあることがわかる。
【００５８】
次に、コイル５８ａ，５８ｂの径φを一定とした場合における、Ｗコイル間のコイル幅ｄと取得信号との関係について説明する。この場合の測定状態を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ｂ）に示すように、Ｗコイル５８ａ，５８ｂと被測定物６０との間の距離ｈを変化させるとともに、Ｗコイル５８ａ，５８ｂ間の距離（コイル幅）ｄを変化させた。
【００５９】
この場合の測定結果を図１７に示す。図１７は、Ｗコイル５８の巻数が３０回、電流値が３００ｍＡ、コイルの径が３０ｍｍの場合の、距離ｈを２０ｍｍ、３０ｍｍ，４０ｍｍと変化させたときのコイル幅ｄと取得信号（磁場）との関係を示す図である。
【００６０】
図１７を参照して、距離ｈが大きくなれば、Ｗコイルのコイル幅ｄを広げると信号強度が大きくなることがわかる。
【００６１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】センサと、被測定物である鉄粉との位置関係を示す図である。
【図２】配管の内径において、鉄粉が脱落した状態を示す図である。
【図３】無誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】無誘導方式において、複数のセンサを用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図５】誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した非破壊検査装置を複数用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図７】誘導コイルを配管に巻いた誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した非破壊検査装置を複数用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係る実験例を説明するための図である。
【図１０】この実験で用いた測定機器を示す図である。
【図１１】この実験で用いたセンサのＷＤコイルと、被測定物との関係を示す図である。
【図１２】センサと被測定物との距離ｈを変化させた場合の磁場の検出結果（上段）と、距離による磁場の変化の様子を示したグラフである。
【図１３】ＷＤコイルとＷコイルとを示す図である。
【図１４】コイルの巻数とコイルに流す電流値とを変化させた場合における実験結果を示す図である。
【図１５】Ｗコイル間の距離、コイルの径、および、コイル幅を変化させる状態を示す図である。
【図１６】Ｗコイルの幅を一定としてコイルの径を変化させた場合の測定結果を示す図である。
【図１７】Ｗコイルと被測定物との距離を変化させたときのコイル幅と取得信号との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 非破壊検査装置、１１，５１ センサ、２４ センサ部、１２ ＳＱＵＩＤ駆動装置、１３ ロックインアンプ、１４ 発信器、１５，１６ 電圧／電流変換器、１７ 磁場印加コイル、１８ パソコン、１９ 測定装置、２０，６０ 被測定物、２１ 配管、２２ 断熱材、２３ キャンセリングコイル、２５ 鉄粉、２９ 測定装置３０ 非破壊検査装置、３１ センサ部３５ 交流磁場印加回路、３６，３７ コイル、４１，４２ 差分回路、４９ 測定装置、５４ ＷＤコイル、５８ Ｗコイル。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管等の内部の腐食、穴などのへこみを測定可能な非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法に関し、特に、非接触で配管等の内部の腐食、穴などのへこみを精度良く測定可能な非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管を非破壊で検査する装置が、たとえば、特開２０００−３２９８９０号公報（特許文献１）に記載されている。同公報によれば、配管の屈曲部近傍に走行レールを設け、その上に超音波探触子を有する走行台車を設置して、配管の屈曲部の肉厚を測定している。
【特許文献１】特開２０００−３２９８９０号公報（段落番号００１１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の配管の肉厚測定は、上記のように行なわれていた。配管に断熱材が巻かれていない屈曲部であれば、接触子を直接配管に接触可能であるため、その肉厚の測定が可能であるが、断熱材が巻かれていると、配管に直接接触できないため、測定ができないという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、断熱材で保温材等が具備されている配管等の被測定物についても、非接触でその内部の腐食、穴等のへこみの寸法を測定できる非破壊検査装置および非破壊検査装置のコイルの設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる非破壊検査装置は、断熱材に覆われた被測定物に対して、断熱材を介して被測定物の上に載置されるＳＱＵＩＤ探触子と、ＳＱＵＩＤ探触子を駆動するＳＱＵＩＤ駆動装置とを含み、ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある被測定物の寸法を測定可能であり、ＳＱＵＩＤ駆動装置は、ＳＱＵＩＤ探触子からの出力を解析して被測定物の微少な穴等、すなわち、内部の寸法を演算する演算手段を含む。
【０００６】
ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある被測定物の内部の寸法を測定可能であるため、たとえば、断熱材で保温等がなされている配管等の被測定物についても、非接触でその内部の腐食、穴等のへこみの寸法を測定できる非破壊検査装置を提供できる。
【０００７】
好ましくは、ＳＱＵＩＤ探触子を断熱材の上で、被測定物に沿って移動する手段をさらに含む。
【０００８】
この発明の一実施の形態においては、ＳＱＵＩＤ探触子は被測定物の上に相互に間隔を開けて複数個載置され、移動手段は、複数のＳＱＵＩＤ探触子を相互に間隔を開けて被測定物上を走査する。
【０００９】
この発明の他の実施の形態においては、ＳＱＵＩＤ探触子は複数個準備され、少なくとも１個のＳＱＵＩＤ探触子は被測定物の上に載置され、少なくとも他の１個のＳＱＵＩＤ探触子は、被測定物の周囲環境の磁場を測定する。
【００１０】
さらに好ましくは、被測定物は配管であり、被測定物の内部の寸法は、配管の腐食部の厚さか、または、配管の寸法である。
【００１１】
この発明のある実施の形態によれば、非破壊検査装置は、外部から磁場を印加する手段をさらに含む。
【００１２】
なお、所定の距離ｙと、配管の計測可能な配管の穴の寸法ｄとは、ｄ＞（ｙ／１０００）で表される。
【００１３】
なお、ＳＱＵＩＤ探触子は、相互に近接して配置された２個のコイルを含むのが好ましい。
【００１４】
この発明の他の局面においては、コイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、コイルに流す電流値と巻数との少なくともいずれか一方を変化させる。
【００１５】
この発明のさらに他の局面においては、相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、コイルの径を大きくする。
【００１６】
この発明のさらに他の局面においては、相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法は、ＳＱＵＩＤ探触子と被測定物との間の距離に応じて、一対のコイル間のコイル幅を広げる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明に係る非破壊検査装置の発明者が、ＳＱＵＩＤ探触子（以下、「センサ」という）１１を用いて鉄粉２５がどの程度離れていてもその有無の検出可能であるかを測定する実験を行なった状態を示す図であり、センサ１１と、被測定物の一例としての、鉄粉２５との位置関係を示す図である。なお、ここでは、ＳＱＵＩＤ駆動装置や演算装置については図示を省略している。
【００１８】
図１を参照して、直径ｄｍｍの鉄粉２５とセンサ１１との距離をｙとすると、発明者は、複数回の実験を行ない、計測可能寸法な鉄粉２５の直径ｄはｄ＞（ｙ／１０００）とする必要がある、という実験式を得た。
【００１９】
このことは、逆に考えると、たとえば、距離ｙが１ｍ以下であれば、１ｍｍより大きい径の鉄粉２５であれば測定可能であることを示している。
【００２０】
これを適用すると、断熱材に覆われた配管の内部の腐食、穴などのへこみ等の測定に利用可能になる。次にこの原理について説明する。図２は、断熱材２２に覆われた配管２１の内径部において、径が約１ｍｍの鉄粉２６が脱落した状態を示している。この場合、上記したように、図示のないセンサ１１は、配管２１の内径および断熱材２２の厚さを含めて、ｄ＝（ｙ／１０００）の寸法まで測定可能であることから、断熱材２２と配管２１の内径の厚さの和が１００ｍｍであれば、ｄ＞１００／１０００として、ｄ＝０．１ｍｍより大きい径の鉄粉の脱落（すなわち、配管の穴寸法、または、腐食部の厚さ等）を検出可能であることを意味する。
【００２１】
以上の知見に基づいた、センサ１１を用いた、断熱材に覆われた配管の、非破壊検査装置の概要について説明する。センサ１１を用いた非破壊検査装置には、コイルを用いない無誘導方式と、コイルを用いる誘導方式とが存在する。無誘導方式および誘導方式のいずれにおいても、センサが１つの方式と、センサが２つの方式とが存在する。また、センサが２つの方式においては、それぞれのセンサを、間隔をあけて被測定物上を走査する方式と、一方のセンサで被測定物を走査し、他方のセンサで周囲の環境ノイズを検出する方式とが存在する。以下、具体的に説明する。
【００２２】
（１）無誘導方式
図３は、無誘導方式において１つのセンサ１１を用いた場合の非破壊検査装置１０の概略構成を示すブロック図である。図３を参照して、非破壊検査装置１０は、被測定物（ここでは配管２１と断熱材２２とを含む）２０の外面に沿って図中矢印で示すように、配管２０の円周方向（図中Ｂで示す方向）および長さ方向（図中Ａで示す方向）に移動可能に設けられ、配管２１の内部の肉厚を検出するセンサ１１と、ＳＱＵＩＤ駆動装置として作動する測定装置１９とを含む。
【００２３】
ここで、センサ１１は、図示のない任意の移動手段によって移動されることにより、被測定物上を走査する。
【００２４】
センサ１１は、上記したように、被測定物２０を構成する配管２１に直接接触していなくても、配管２１の内面までの距離を検出可能であるため、断熱材２２で覆われた配管２１の内部の、腐食等による肉厚の減少を検出する。
【００２５】
測定装置１９は、センサ１１を駆動するための、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２と、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続され、配管内部の腐食、穴径などの肉厚減等を演算する演算手段となる、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１８とを含む。
【００２６】
この無誘導方式においては、センサ１１は、配管の有する磁場のみを用いて磁場の変化を検出する。したがって、断熱材２２がアルミのような金属シールドで覆われていても、配管２１の内部の、腐食等による肉厚の減少を検出できる。
【００２７】
次に無誘導方式において、２つのセンサを用いる測定方法について説明する。図４は、この場合の測定方法を示す図である。図４（Ａ）は２つのセンサ１１ａ，１１ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物を走査する場合の例を示す図であり、図４（Ｂ）は、２つのセンサ１１ａ，１１ｂのうち、一方のセンサ１１ａで被測定物の測定を行ない、他方のセンサ１１ｃで周囲の環境ノイズを検出する場合の例を示す図である。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）においては、センサ１１ａ，１１ｂのみを示し、測定装置については図示を省略している。
【００２８】
図４（Ａ）を参照して、２つのセンサ（センサ１１ａ，１１ｂ）を相互に一定間隔ａだけあけて、所定の速度ｖで図中矢印方向に移動する。すなわち、センサ１１ａ，１１ｂをΔｔ＝ａ／ｖだけずらして移動し、その時得られた両信号の同期を検出して、両信号が同期してかつ異常があれば、その異常が欠陥を表わしているとして、パソコン１８で判定する。
【００２９】
次に、図４（Ｂ）を参照して、この場合は、被測定物２０に沿って欠陥を検出するセンサ１１ａと、これとは別に設けられ、周囲の外乱ノイズのみを検出するセンサ１１ｂとを設け、センサ１１ａで得られた信号から、センサ１１ｃで得られた信号を差し引いて外乱ノイズをキャンセルする。
【００３０】
（２）誘導方式
次に、誘導方式について説明する。図５は誘導方式において、単一のセンサ１１を用いた場合の非破壊検査装置３０を示す図である。図５を参照して、誘導方式においては、
被測定物にコイルを用いて電流を流し、その電流による磁場を用いて計測を行なう。そのために、外部から磁場を印加する手段（後に説明する磁場印加コイル）と、周辺の環境ノイズを除去する装置（後に説明するキャンセリングコイル）が加えられている。
【００３１】
図５を参照して、この実施の形態においては、センサ部２４と測定装置２９とを含む。センサ部２４は、センサ１１と、磁場印加コイル１７と、キャンセリングコイル２３とを含む。測定装置２９は、先の実施の形態における要素である、センサ１１を駆動するためのＳＱＵＩＤ駆動回路１２とパソコン１８に加えて、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続されたロックインアンプ１３と、ロックインアンプ１３に接続された発信器１４と、発信器１４に接続された電圧／電流変換器１５、１６と、電圧／電流変換器１５に接続された磁場印加コイル１７と、電圧／電流変換器１６に接続されたキャンセリングコイル２３と、を含む。
【００３２】
発信器１４からの電圧出力は、電圧／電流変換器１５により電流に交換され、センサ１１の近傍に設けられた磁場印加コイル１７に交流電流を流す。交流電流が流れた磁場印加コイル１７は、配管２１に磁場を印加する。磁場が印加された配管２１には電磁誘導作用により、磁束の通過と垂直方向の渦電流が流れる。センサ１１は、磁場印加コイル１７からの磁束と渦電流からの磁束との和に相当する磁束信号を検出して、ロックインアンプ１３を介してパソコン１８へ送信し、そこで、配管等の内部の微少な穴径等の内部寸法を演算する。
【００３３】
発信器１４からの電圧出力は、電圧／電流変換器１６により電流に交換され、センサ１１の近傍に設けられたキャンセリングコイル２３に交流電流を流す。交流電流が流れたキャンセリングコイル２３は、コイル１７によるセンサ１１への磁場を除去する。したがって、コイル１７による磁場が除去された信号がロックインアンプ１３を経てパソコン１８に入力され、配管２１内部の欠陥を検出する。
【００３４】
この実施の形態による非破壊検査装置３０は、無誘導方式に比べて、被測定物２０の検出精度は高い。
【００３５】
次に誘導方式において、２つのセンサ部を用いる測定方法について説明する。図６は、この場合の測定方法を示す図である。図６（Ａ）は２つの測定装置２９ａ，２９ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物を走査する場合の例を示す図であり、無誘導方式における図４（Ａ）に対応する図である。図６（Ｂ）は、無誘導方式における図４（Ｂ）に対応する図である。図６（Ａ）においては、２つのセンサ部２４ａ，２４ｂで被測定物を走査して測定を行なうのに対し、図６（Ｂ）においては、一方のセンサ部２４ａで被測定物の測定を行ない、他方のセンサ部２４ｃで周囲の環境ノイズを検出する。
【００３６】
この場合、測定装置２９ａ，２９ｂで取得した信号の差分をとる差分回路４１を設け、その出力をパソコンに入力する。差分信号を取得することで、図６（Ａ）のように、センサを速度ｖで動かしている場合、差分信号は、表面計測時のノイズを定常的に取り除くとともに、ｔ＝ａ／ｖの時間で同期する信号のみをとらえることで、精度の高い計測が可能となる。
【００３７】
図６（Ｂ）では、センサ２４ｃでとらえた環境ノイズをセンサ２４ａの周囲の環境ノイズと同一視して、差分回路４２で環境ノイズを取り除き、計測の精度を上げることができる。
【００３８】
ここで、測定装置２９ａ，２９ｂの取得した信号は、図５においてロックインアンプ１３からパソコン１８に出力される信号であり、この信号がパソコンで処理される。
【００３９】
次に、誘導方式の他の実施の形態について説明する。図７は、誘導方式の他の実施の形態を示すブロック図である。図７を参照して、この実施の形態においては被測定物２０の内部に存在する配管の腐食部等を検出するためのセンサ部３１には測定装置４９が接続されている。被測定物２０の内部に存在する配管の腐食部等を検出するためのセンサ部３１の走査方向（図中矢印で示す方向）の前後にはコイル３６ａ、３６ｂが設けられている。
【００４０】
図７を参照して、この測定装置４９は測定装置２９と同様の構成を有しており、ＳＱＵＩＤ駆動回路１２、ロックインアンプ１３、発信器１４、図示の無いキャンセリングコイル２３を駆動する電圧／電流変換器１６およびＰＣ１８に加えて、被測定物２０に交流磁場を印加するための交流磁場印加回路３５を有している。交流磁場印加回路３５は、センサ部３１の周囲において、被測定物２０全体に交流磁場を印加するために被測定物２０全体を覆って移動可能に設けられるコイル３６ａ、３６ｂに交流磁場を印加する。
【００４１】
なお。この誘導方式における具体的な交流磁場としてたとえば、１５０Ｈｚ以下の周波数の低い磁場を印加する。通常の測定装置においては、測定感度を上げるには、周波数を上げるが、通常、周波数を上げると被測定物の表面しか検出できない。これに対して、ＳＱＵＩＤを用いたセンサにおいては、周波数を下げると、断熱材に覆われた配管の内部等（たとえば、断熱材が１０ｍｍで配管厚みが１０ｍｍ程度の場合）の腐食等を検出可能になる。
【００４２】
次に図７に示すセンサ部を２個用いた測定方法について説明する。図８は、この場合の測定方法を示す図である。図８（Ａ）は２つのセンサ部３１ａ，３１ｂを相互に一定間隔ａだけあけて、被測定物２０を走査する場合の例を示す図であり、先の誘導方式における図６（Ａ）に対応する図である。図８（Ｂ）は、先の実施の形態における図６（Ｂ）に対応する図である。図８（Ａ）においては、２つのセンサ部３１ａ，３１ｂで被測定物２０を走査して測定を行なうのに対し、図８（Ｂ）においては、一方のセンサ部３１ａで被測定物２０の測定を行ない、他方のセンサ部３１ｃで周囲の環境ノイズを検出するのは、先の実施の形態と同じである。
【００４３】
なお、図８（Ａ）に示すコイルは、センサごとに設けているが、図８（Ｃ）に示すように、配管の両端にコイル３７ａ，３７ｂを設けて共通化することも可能である。
【００４４】
また、印加する交流磁場の周波数としては、当然、５０Ｈｚや６０Ｈｚは避けるものとする。また、上記実施の形態においては、非破壊検査装置を断熱材で覆われた配管の内部の腐食部の厚さの測定に適用した場合について説明したが、これに限らず、任意の被測定物について、厚さ等の寸法を非接触で測定可能になる。
【００４５】
また、上記実施の形態においては、２個のセンサを用いて、２個のセンサを相互に間隔を開けて被測定物を走査するか、または１個のセンサで被測定物を走査し、残りのセンサで周囲環境を測定する例について説明したが、これに限らず、３個以上のセンサを用いて被測定物を走査したり、２個のセンサで走査し、かつ、別のセンサで周囲環境を測定するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、配管内の腐食や、異物の当接による脱落等による配管内の寸法減を検出する場合について説明したが、これに限らず、配管内において、異物との衝突によってその部分の性質が変化している部分（たとえば、非磁性体が疲労等によって磁性を得たような、材質の変化部分）の厚さの検出や、異物（配管材料と組成の異なるもの）の検出に適用してもよい。
【００４７】
次に、この発明の一実施の形態に係る実験例について説明する。図９（Ａ）は、この実験の基本原理を説明するための図である。図９（Ａ）を参照して、センサ５１を被測定物６０に近づけると、センサ５１のコイルによる磁場５２により被測定物６０の表面に渦電流５３が発生し、それによって渦電流５３による誘導磁場５９が発生する。センサ５１を図中Ａで示す方向に移動させることによって、被測定物６０上に存在する凹部によって渦電流の歪みが生じて誘導磁場５９も変化する。この変化をセンサ５１で検出する。なお、センサ５１の被測定物６０側には交流磁場を印加するためのコイル５４が設けられている。
【００４８】
このコイル５４は、図９（Ｂ）に示すように、Ｄ型のコイルを２つその直線部が対向するように並べた形状であり、以下、ＷＤコイル５４という。ＷＤコイル５４に電流を流すと、中心線５１ａ上ではコイルから生じる磁場は打ち消されて、中心線５１ａでセンサ５１の送信信号からの影響を無視できる。なお、図９（Ｂ）に示すように、ＷＤコイル５４には、図中矢印５６で示す方向に電流が流れ、矢印５５で示す方向に磁場が形成される。
【００４９】
図１０はこの実験で用いた測定機器を示す図である。基本的な構成は図５で示したものと同じである。図５および図１０を参照して、センサ５１は、図５に示したＳＱＵＩＤ駆動回路１２に接続され、ＷＤコイル５４は図５に示した電圧／電流変換器１５に接続され、キャンセリングコイル５７は図５に示した電圧／電流変換器１６に接続されている。ここで、キャンセリングコイル５７を設けているのは、センサ５１がＷＤコイル５４の中心線５１ａよりわずかにずれていると、センサ５１の送信コイルからの磁場が直接入るため、これをキャンセルするために設けている。
【００５０】
図１１は、この実験で用いたセンサ５１と、ＷＤコイル５４と、被測定物６０との位置関係を示す図である。図１１を参照して、センサ５１から５ｍｍの間隔をあけてＷＤコイル５４が設けられている。この測定装置を用いて、直径１０ｍｍの貫通孔６１を有する厚さ１２ｍｍの被測定物６０の上に、距離ｈをあけてＷＤコイル５４を位置させ、その距離ｈを変化させてそのときに得られる磁場を検出した。なお、ここで用いたＷＤコイル５４の巻数は３、電流は１５０ｍＡ、周波数は２００Ｈｚ、コイル幅（ＷＤコイル５４を構成する２個のコイルの中心間の距離）は約０．１ｍｍである。その結果を図１２に示す。
【００５１】
図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、距離ｈを１ｍｍ，５ｍｍ，１０ｍｍと変化させた場合の磁場の検出結果（上段）と、距離による磁場の変化の様子を示したグラフである。図１２に示すように、それぞれにおいて、貫通孔による磁場の変化が検出されている。なお、この実験では、ｈが１５ｍｍ程度まで貫通孔の存在を検出可能であったが、２０ｍｍを超えると測定不能であった。
【００５２】
さらに、上記のように、ＷＤコイルでは、ｈが２０ｍｍを超えると測定不能であることから、コイルの形状としては、ＷＤコイル（図１３（Ａ））よりも２つの通常のコイル（Ｗコイル、図１３（Ｂ））の方が好ましいことがわかる。
【００５３】
次に、コイルパラメータを検討した。コイルパラメータとしては、コイルの巻数とコイルに流す電流値とを変化させてその影響を調べた。
【００５４】
図１４は、この場合における実験結果を示す図である。ここでは、コイルの巻数を３回、１０回、３０回と変化させるとともに、電流値を０．１５Ａ、０．３Ａ、０．４５Ａに変化させたときの、距離ｈと磁場との関係を示す図である。図１４を参照して、■で示した、電流値×巻数が０．４５であれば、距離ｈはせいぜい２０ｍｍであるのに対して、黒の菱形で示した電流値×巻数が１３．５であれば、距離ｈは５０ｍｍでも検出が可能であることがわかる。また、電流値×巻数が大きくなるほど、信号強度が大きくなる傾向にあることがわかる。
【００５５】
以上から、センサ５１を構成する一対のコイルの仕様としては、より離れた距離ｈからの測定を可能にするためには、コイルの巻数を上げ、電流値を上げることによって、励起磁場（巻数×電流値）をあげるのがよいことがわかる。言い換えると、センサ５１を設計する場合に使用する一対のコイルの仕様としては、使用する距離ｈに応じて、コイルの巻数および電流値のいずれか一方を変化させればよいことがわかる。
【００５６】
次に、２つの通常のコイル５８ａ、５８ｂとからなるＷコイル５８を用いた場合の、Ｗコイルの中心間の距離（コイル幅）ｄを一定として個々のコイルの径を変更した場合における、コイルの径と取得信号との関係について説明する。図１５（Ａ）は、Ｗコイル５８ａ，５８ｂ間のコイル幅ｄを一定としてコイル５８ａ，５８ｂの径φを変化させる状態を示す図である。
【００５７】
図１６は、この場合の測定結果を示す図であり、Ｗコイル５８を構成する個々のコイルの５８ａ，５８ｂの径を１０ｍｍ、２０ｍｍ，３０ｍｍと変化させたときのＷコイル５８と被測定物６０との間の距離ｈと取得信号（磁場）との関係を示す図である。図１６を参照して、コイルの径が大きくなるほど、信号強度が大きくなる傾向にあることがわかる。
【００５８】
次に、コイル５８ａ，５８ｂの径φを一定とした場合における、Ｗコイル間のコイル幅ｄと取得信号との関係について説明する。この場合の測定状態を図１５（Ｂ）に示す。図１５（Ｂ）に示すように、Ｗコイル５８ａ，５８ｂと被測定物６０との間の距離ｈを変化させるとともに、Ｗコイル５８ａ，５８ｂ間の距離（コイル幅）ｄを変化させた。
【００５９】
この場合の測定結果を図１７に示す。図１７は、Ｗコイル５８の巻数が３０回、電流値が３００ｍＡ、コイルの径が３０ｍｍの場合の、距離ｈを２０ｍｍ、３０ｍｍ，４０ｍｍと変化させたときのコイル幅ｄと取得信号（磁場）との関係を示す図である。
【００６０】
図１７を参照して、距離ｈが大きくなれば、Ｗコイルのコイル幅ｄを広げると信号強度が大きくなることがわかる。
【００６１】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】センサと、被測定物である鉄粉との位置関係を示す図である。
【図２】配管の内径において、鉄粉が脱落した状態を示す図である。
【図３】無誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】無誘導方式において、複数のセンサを用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図５】誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】図５に示した非破壊検査装置を複数用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図７】誘導コイルを配管に巻いた誘導方式を用いた非破壊検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示した非破壊検査装置を複数用いた場合の測定方法を示すブロック図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係る実験例を説明するための図である。
【図１０】この実験で用いた測定機器を示す図である。
【図１１】この実験で用いたセンサのＷＤコイルと、被測定物との関係を示す図である。
【図１２】センサと被測定物との距離ｈを変化させた場合の磁場の検出結果（上段）と、距離による磁場の変化の様子を示したグラフである。
【図１３】ＷＤコイルとＷコイルとを示す図である。
【図１４】コイルの巻数とコイルに流す電流値とを変化させた場合における実験結果を示す図である。
【図１５】Ｗコイル間の距離、コイルの径、および、コイル幅を変化させる状態を示す図である。
【図１６】Ｗコイルの幅を一定としてコイルの径を変化させた場合の測定結果を示す図である。
【図１７】Ｗコイルと被測定物との距離を変化させたときのコイル幅と取得信号との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 非破壊検査装置、１１，５１ センサ、２４ センサ部、１２ ＳＱＵＩＤ駆動装置、１３ ロックインアンプ、１４ 発信器、１５，１６ 電圧／電流変換器、１７ 磁場印加コイル、１８ パソコン、１９ 測定装置、２０，６０ 被測定物、２１ 配管、２２ 断熱材、２３ キャンセリングコイル、２５ 鉄粉、２９ 測定装置３０ 非破壊検査装置、３１ センサ部３５ 交流磁場印加回路、３６，３７ コイル、４１，４２ 差分回路、４９ 測定装置、５４ ＷＤコイル、５８ Ｗコイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材に覆われた被測定物に対して、前記断熱材を介して前記被測定物の上に載置されるＳＱＵＩＤ探触子と、
前記ＳＱＵＩＤ探触子を駆動するＳＱＵＩＤ駆動装置とを含み、
前記ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある前記被測定物の寸法を測定可能であり、
前記ＳＱＵＩＤ駆動装置は、前記ＳＱＵＩＤ探触子からの出力を解析して前記被測定物の内部の寸法を演算する演算手段を含む、非破壊検査装置。
【請求項２】
前記ＳＱＵＩＤ探触子を前記断熱材の上で、前記被測定物に沿って移動する移動手段をさらに含む、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は前記被測定物の上に相互に間隔を開けて複数個載置され、前記移動手段は、前記複数のＳＱＵＩＤ探触子を相互に間隔を開けて前記被測定物上を走査する、請求項１または２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は複数個準備され、
少なくとも１個のＳＱＵＩＤ探触子は前記被測定物の上に載置され、
少なくとも他の１個のＳＱＵＩＤ探触子は、前記被測定物の周囲環境の磁場を測定する、請求項１または２に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記被測定物は配管であり、前記被測定物の内部の寸法は、前記配管の腐食部の厚さである、請求項１から４のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記被測定物は配管であり、前記被測定物の内部の寸法は、前記配管の穴の寸法である、請求項１から４のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
外部から磁場を印加する手段をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記所定の距離ｙと、前記配管の計測可能な配管の穴の寸法は、
ｄ＞ｙ／１０００で表される、請求項６または７に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は、相互に近接して配置された２個のコイルを含む、請求項１から８のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記コイルに流す電流値と巻数との少なくともいずれか一方を変化させる、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【請求項１１】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記コイルの径を大きくする、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【請求項１２】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記一対のコイル間のコイル幅を広げる、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【請求項１】
断熱材に覆われた被測定物に対して、前記断熱材を介して前記被測定物の上に載置されるＳＱＵＩＤ探触子と、
前記ＳＱＵＩＤ探触子を駆動するＳＱＵＩＤ駆動装置とを含み、
前記ＳＱＵＩＤ探触子は、磁場の変化に基づいて、所定の距離離れた位置にある前記被測定物の寸法を測定可能であり、
前記ＳＱＵＩＤ駆動装置は、前記ＳＱＵＩＤ探触子からの出力を解析して前記被測定物の内部の寸法を演算する演算手段を含む、非破壊検査装置。
【請求項２】
前記ＳＱＵＩＤ探触子を前記断熱材の上で、前記被測定物に沿って移動する移動手段をさらに含む、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は前記被測定物の上に相互に間隔を開けて複数個載置され、前記移動手段は、前記複数のＳＱＵＩＤ探触子を相互に間隔を開けて前記被測定物上を走査する、請求項１または２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は複数個準備され、
少なくとも１個のＳＱＵＩＤ探触子は前記被測定物の上に載置され、
少なくとも他の１個のＳＱＵＩＤ探触子は、前記被測定物の周囲環境の磁場を測定する、請求項１または２に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記被測定物は配管であり、前記被測定物の内部の寸法は、前記配管の腐食部の厚さである、請求項１から４のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記被測定物は配管であり、前記被測定物の内部の寸法は、前記配管の穴の寸法である、請求項１から４のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
外部から磁場を印加する手段をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記所定の距離ｙと、前記配管の計測可能な配管の穴の寸法は、
ｄ＞ｙ／１０００で表される、請求項６または７に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
前記ＳＱＵＩＤ探触子は、相互に近接して配置された２個のコイルを含む、請求項１から８のいずれかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記コイルに流す電流値と巻数との少なくともいずれか一方を変化させる、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【請求項１１】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記コイルの径を大きくする、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【請求項１２】
相互に隣接して配置された一対のコイルを内蔵したＳＱＵＩＤ探触子を用いて被測定物の欠陥を遠隔で検査する非破壊検査装置用のコイルの設計方法であって、
前記ＳＱＵＩＤ探触子と前記被測定物との間の距離に応じて、前記一対のコイル間のコイル幅を広げる、非破壊検査装置のコイルの設計方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１３２９２３（Ｐ２００７−１３２９２３Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４０３２３（Ｐ２００６−２４０３２３）
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年６月２９日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会技術研究報告 信学技報Ｖｏｌ．１０６ Ｎｏ．１３９」に発表
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（０００１３４９２５）株式会社ニチゾウテック (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月５日（２００６．９．５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００６年６月２９日 社団法人電子情報通信学会発行の「電子情報通信学会技術研究報告 信学技報Ｖｏｌ．１０６ Ｎｏ．１３９」に発表
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【出願人】（０００１３４９２５）株式会社ニチゾウテック (22)
【Ｆターム（参考）】
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