CN102713598A - 涡电流测量传感器和使用该涡电流测量传感器的检验方法 - Google Patents

Abstract

一种涡电流测量探头传感器（100），其具有励磁部（20）和检测部（30）。励磁部（20）包括主励磁部和多个副励磁部，主励磁部包括主芯部（21）和主线圈（22），主芯部（21）由圆柱形磁性体形成，主线圈（22）是沿周向方向围绕主芯部（21）缠绕的螺线管线圈，多个副励磁部包括副芯部（25），副芯部（25）由圆柱形磁性体形成，副芯部（25）以使得副芯部（25）中的每一个的轴向方向与主芯部（21）的轴向方向相同的方式围绕主励磁部布置。多个副励磁部构造为能够相对于主励磁部沿轴向方向独立地改变每个副芯部（25）的位置。

Description

涡电流测量传感器和使用该涡电流测量传感器的检验方法

技术领域

本发明涉及一种涡电流测量传感器和一种使用该涡电流测量传感器的检验方法。更具体地，本发明涉及一种提高涡电流检验中的检验精度的涡电流测量传感器，以及一种使用该涡电流测量传感器的检验方法。

背景技术

已经进行感应硬化——其中金属（传导材料）通过高频感应加热而硬化——的钢（下面简称为“钢”）用于机械零件，例如汽车和摩托车的车身底部零件和发动机零件。关于钢的感应硬化中的表面硬化的硬化层深度（下面也称为“硬化深度”）和硬度，有效硬化层深度和总硬化层深度被标准化。因此，有必要测量和估计硬化深度和硬度以确保钢的质量。

钢的硬化深度和硬度通过切割出钢的一部分作为样本，并且用多种不同硬度计中的任一种例如维氏硬度测试器测量截面强度进行估计。然而，通过此破坏性检验方法，用作样本的钢被丢弃，这导致材料成本增大。此外，除了检验需要更长时间以外，难以在线进行100%检验，所以钢可能会在未检测到偶发缺陷的情况下最终移动至下一过程。

日本专利申请公报No.2009-31224（JP-A-2009-31224）和日本专利申请公报No.2009-47664（JP-A-2009-47664）描述了用于使用涡电流式检验即非破坏性检验测量钢的硬化深度和硬度的技术。在此涡电流式检验中，交流磁场通过使载有交流电的励磁线圈靠近钢运动而生成。此交流磁场在钢中产生涡电流。随后，检测线圈检测由此涡电流感生的感应场。即，此涡电流式检验使得有可能在不丢弃任何钢的情况下以100%检验并且在短时间段内定量地测量钢的硬化深度和硬度。除了上述硬化深度/硬度测量测试以测量钢的硬化深度和硬度以外，此涡电流式检验还用于瑕疵检测测试以检测瑕疵例如正在被检验的对象表面的裂纹，以及外来材料辨别测试以检测正在被检验的对象中的外来材料。

关于钢的传导性，基体材料与硬化层中产生的马氏体之间存在差异。因此，在上述硬化深度/硬度测量测试中，如果使用涡电流传感器对钢进行测量，由检测线圈检测的电压（即，振幅）随硬化深度变化而变化和由检测线圈检测的电压随硬化层深度增大而单调地减小，所以能够利用这些现象测量钢的硬化深度。

例如，JP-A-2009-31224中描述的技术构造为使用环绕线圈（即，环形线圈）检验轴部件的轴部的硬化深度。环绕线圈具有比探头线圈所具有的更强的磁场，并且无需精确控制与钢的距离，这使得其适于硬化深度/硬度测量测试。然而，内圆周即环绕线圈的测量部的直径是固定的，所以被测量部相对于环绕线圈的填充率（即，钢的被测量部的横截面面积与环绕线圈的内周的横截面面积的比）依据钢的被测量部的外径变化。涡电流式检验的检验精度随着填充率的减小而以指数方式减小。因此，就相关技术而言，检验精度由于钢的外径在每个被测量部处的变化而有所不同。此外，需要将钢即正在被检验的对象插入穿过环绕线圈，所以此技术的应用范围被限制于具有大致恒定的外径的轴部件。即，检验难以在外径显著变化的部件例如曲轴上进行。

上述JP-A-2009-47664中描述的技术构造为使用探头线圈测量钢的硬化深度。对于硬化深度/硬度测量测试，检测信号分量与噪声分量的比低于瑕疵检测测试或者外来材料辨别测试的所述比，所以能够获得更大的检验精度。然而，探头线圈具有更弱的磁场并且必须精确控制与钢的距离，所以尽管其适于瑕疵检测测试和外来材料辨别测试，但难以用于硬化深度/硬度测量测试。

另外，通过根据相关技术的探头线圈，工件中的磁场不能被扩宽或者向一侧偏移，所以难以适当地控制磁场的展布和方向等。另外，也是在利用探头线圈进行瑕疵检测测试中，所谓边缘效应——其中瑕疵信号最终被掩藏在钢的端部处的边缘信号中——严重地限制了可检验范围以及能够检验的零件等，所以减小使用探头线圈进行的涡电流测量中的此边缘效应已经成为问题。

发明内容

本发明提供：一种涡电流测量传感器，该传感器即使在检验具有显著变化的外径的感应硬化部件时也能够由探头线圈的强磁场以高检测精度进行硬化深度/硬度测量测试，并且通过适当地控制磁场的展布和方向等降低边缘效应；以及一种使用该涡电流测量传感器的检验方法。

本发明的第一方面涉及一种涡电流测量探头传感器，其设置有励磁部和检测部。所述励磁部：i）包括主励磁部和多个副励磁部，所述主励磁部包括主芯部和主线圈，所述主芯部由圆柱形磁性体形成，所述主线圈是沿周向方向围绕所述主芯部缠绕的螺线管线圈，所述多个副励磁部包括副芯部，所述副芯部由圆柱形磁性体形成，所述副芯部以使得每个副芯部的轴向方向与所述主芯部的轴向方向相同的方式围绕所述主励磁部布置，所述多个副励磁部构造为相对于所述主励磁部沿所述主芯部的轴向方向独立地改变每个副芯部的位置；并且ii）将预定交流励磁信号施加至待测量部件。所述检测部检测与来自于已被施加有所述预定交流励磁信号的所述待测量部件的涡电流对应的检测信号。

在第一方面的传感器中，所述副励磁部中的每一个副励磁部可以包括副线圈，所述副线圈是沿周向方向围绕所述副芯部缠绕的螺线管线圈，并且所述副励磁部中的每一个副励磁部可以构造为使得在所述主励磁部的所述主线圈处生成并且穿过所述主芯部的磁通的方向与在所述副励磁部中的每一个副励磁部的所述副线圈中生成并且穿过所述副芯部的磁通的方向相反。

在如上所述地构成的传感器中，所述主励磁部可以构造为沿所述主芯部的轴向方向独立地改变所述主线圈和所述主芯部的相对位置。

在如上所述地构成的传感器中，所述检测部可以包括以所述主励磁部的轴向部为中心放射状地布置的多个检测线圈，并且，可以使所述多个检测线圈各自独立地且选择性地关于所述检测信号的检测被采用或者被忽略。

在如上所述地构成的传感器中，所述检测部可以包括布置在所述励磁部的整个末端表面上的多个饼形线圈或多个平面线圈，并且所述末端表面可以是位于所述待测量部件侧的表面。

在如上所述地构成的传感器中，所述检测部可以包括多个竖直螺线管线圈和多个水平螺线管线圈，所述多个竖直螺线管线圈以使得所述多个竖直螺线管线圈中的每一个竖直螺线管线圈的轴向方向与所述主芯部的轴向方向相同的方式布置在所述励磁部的末端表面中的、与所述主励磁部和所述副励磁部相对的位置，所述多个水平螺线管线圈以使得所述多个水平螺线管线圈中的每一个水平螺线管线圈的轴向方向垂直于所述主芯部的轴线的方式沿径向布置在所述励磁部的所述末端表面中的、所述主励磁部与所述副励磁部之间的位置。

在如上所述地构成的传感器中，所述检测部可以包括布置为沿所述主芯部的径向方向位于所述副励磁部的外侧并且与所述副励磁部相邻的多个检测线圈。

在如上所述地构成的传感器中，所述预定交流励磁信号可以是通过将预定交流电压施加至所述主线圈而生成的磁场，并且所述检测信号可以是由所述涡电流感生的电压。

本发明的第二方面涉及一种检验方法，其包括通过使用设置有励磁部和检测部的涡电流测量探头传感器执行涡电流测量来检验待测量部件。所述励磁部：i）包括主励磁部和多个副励磁部，所述主励磁部包括主芯部和主线圈，所述主芯部由圆柱形磁性体形成，所述主线圈是沿周向方向围绕所述主芯部缠绕的螺线管线圈，所述多个副励磁部包括副芯部，所述副芯部由圆柱形磁性体形成，所述副芯部以使得每个副芯部的轴向方向与所述主芯部的轴向方向相同的方式围绕所述主励磁部布置，所述多个副励磁部构造为相对于所述主励磁部沿所述主芯部的轴向方向独立地改变每个副芯部的位置。所述检测部检测由已被施加有磁场的所述待测量部件中所产生的涡电流感生的电压。

本发明使得有可能即使在检验具有显著变化的外径的感应硬化部件时也由探头线圈的强磁场以高检测精度进行硬化深度/硬度测量测试，并且通过适当地控制磁场的展布和方向等降低边缘效应。

附图说明

通过参照附图进行的对实施方式的如下描述，本发明的上述和其他的目的、特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记用于表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了硬化构件的沿深度方向的层状态、硬度和导磁率之间的关系的图；

图2是示出了根据本发明实施方式的用于执行涡电流测量的设备的结构的框架形式图；

图3是示出了涡电流测量中交流励磁信号与检测信号之间的关系的图；

图4是根据本发明第一实施方式的涡电流测量传感器结构的示意图；

图5A是沿图4中的IVA–IVA线截取的截面图，并且图5B是沿图4中的IVB–IVB线截取的截面图；

图6是根据第一实施方式的涡电流测量传感器的第一示例的示意图；

图7是根据第一实施方式的涡电流测量传感器的第二示例的示意图；

图8是根据第一实施方式的涡电流测量传感器的第三示例的示意图；

图9是根据第一实施方式的涡电流测量传感器的第四示例的示意图；

图10是根据第一实施方式的涡电流测量传感器的第五示例的示意图；

图11根据本发明第二实施方式的涡电流测量传感器结构的示意图；

图12A是沿图11中的XIIA-XILA线截取的截面图，并且图12B是沿图11中的XIIB-XIIB线截取的截面图；

图13是根据第二实施方式的涡电流测量传感器的第一示例的示意图；

图14是根据第二实施方式的涡电流测量传感器的第二示例的示意图；

图15A是根据第二实施方式的涡电流测量传感器的第三示例的截面图；并且图15B沿图15A中的XVB–XVB线截取的截面图；

图16是根据本发明第三实施方式的涡电流测量传感器的第一示例的示意图；

图17是根据第三实施方式的涡电流测量传感器的第二示例的示意图；

图18是根据第三实施方式的涡电流测量传感器的第三示例的示意图；

图19A是根据第三实施方式的涡电流测量传感器的第四示例的示意图；并且图19B沿图19A中的XIXB–XIXB线截取的截面图；

图20A是根据本发明第四实施方式的涡电流测量传感器结构的示意图，并且图20B是沿图20A中的XXB–XXB截取的截面图；和

图21是根据本发明第五实施方式的涡电流测量传感器结构的示意图。

具体实施方式

在本发明的实施方式中，涡电流测量传感器由作为励磁部的多个励磁线圈和作为检测部的多个检测线圈形成。这些实施方式试图通过改变这些线圈的布置和连接方法扩展涡电流测量的应用范围。下面，将描述本发明的实施方式。顺便提及，在本发明的实施方式中，将作为主要示例描述将通过涡电流测量传感器进行涡电流测量用于检验通过感应硬化等进行硬化的部件的硬化质量（即，硬化深度和硬化硬度）的情况，即，硬化部件即待测量对象的硬化质量通过使用涡电流测量传感器执行涡电流测量进行检验的情况。

图1是示出了硬化构件即已经硬化的钢（例如S45C）的沿深度方向（即，离表面的距离）的层状态、硬度和导磁率之间的关系的图。如图1所示，硬化构件的大体组织结构是使得硬化层1通过边界层3与基体层2分开地形成，硬化层1是在表面侧上的已经硬化的部分，基体层2是基体材料的部分。参照硬度变化曲线4，硬化层1和基体层2具有不同的硬度，硬化层1的硬度大于基体层2的硬度。在边界层3中，硬度从硬化层1至基体层2逐渐减小。当以维氏硬度（Hv）表达时，硬度的具体示例是在硬化层1处为600Hv至700Hv并且在基体层2处为约300Hv。

同时，参照导磁率变化曲线5，导磁率相对于离硬化构件的表面的距离的变化大致反比于硬度相对于离硬度构件的表面的距离的变化。即，就导磁率而言，硬化层1的导磁率小于基体层2的导磁率，并且在边界层3中，导磁率从硬化层1侧至基体层2侧逐渐增大。根据本实施方式的涡电流测量利用相对于离硬化构件的表面的距离的硬度与导磁率之间的这种关系。

将参照图2描述根据本发明实施方式的用于执行涡电流测量的设备的结构的概要（即，测量原理）。如图2所示，在涡电流测量中，将具有励磁线圈7即励磁部和检测线圈8即检测部的涡电流测量传感器9设定在相对于工件（即，磁性体）6即待测量部件的被测量部6a的预定位置。在这种结构中，当电流供给至励磁线圈7时，在励磁线圈7周围生成磁场。结果，在工件6即磁性体的被测量部6a的表面附近由电磁感应产生涡电流（见图2中的箭头C1）。由于在被测量部6a的表面处产生涡电流，磁通穿过检测线圈8，结果，在检测线圈8中生成感应电压。此感应电压由检测线圈8测量。

励磁线圈7的两端（即，两个端子）均连接至交流（AC）电源10。此AC电源10向励磁线圈7施加预定交流（AC）励磁信号（即，用于感应的交流电压信号）V1。检测线圈8的两端（即，两个端子）均连接至测量装置11。测量装置11检测当从AC电源10向励磁线圈7施加AC励磁信号V1时从检测线圈8获得的检测信号（即，指示感应电压的电压信号）的量级，以及检测信号V2相对于AC励磁信号V1的相位差（即，相位滞后）Φ（见图3）。此处，为了检测相位差Φ，作为放大相位检测，AC励磁信号V1（波形）施加至测量装置11。

由检测线圈8检测的检测信号V2反映被测量部6a（即，工件6）的导磁率。即，当被测量部6a的导磁率增大时，随着上述涡电流的生成而发生的磁通增大，并且由此检测信号V2增大。相反地，当被测量部6a的导磁率减小时，随着上述涡电流的生成而发生的磁通减小，并且由此检测信号V2减小。为了基于此涡电流量化（即，数字化）检测信号V2，关注幅值Y和值X（=YcosΦ），幅值Y是指示检测信号V2的量级的值，值X是归因于检测信号V2相对于AC励磁信号V1的相位差Φ的值，如图3所示。结果，以下内容变得显然。

首先，检测信号V2的幅值Y和硬化表面硬度（即，已经硬化的部分的硬度）之间存在相关性。即，如通过比较图1中的硬度变化曲线4和导磁率变化曲线5而显然的，存在如下关系：当硬化表面硬度低时，导磁率高。当导磁率高时，当AC励磁信号V1施加至励磁线圈7时生成的磁通增大，所以在被测量部6a的表面处感生的涡电流也增大。结果，由检测线圈8检测的检测信号V2的幅值Y也增大。因此，相反地，由涡电流生成并穿过被测量部6a的磁通、即导磁率能够从由检测线圈8检测的检测信号V2的幅值Y得出。因此，硬化表面硬度能够从图1中示出的硬度变化曲线4和导磁率变化曲线5之间的关系获得。

接下来，归因于检测信号V2相对于AC励磁信号V1的相位差Φ的值X与硬化深度（即，硬化层的深度）之间存在相关性。即，在硬化深度增大时，即，当硬化构件的已经硬化的硬化层1增大时，导磁率的低范围沿深度方向增大，并且检测信号V2相对于AC励磁信号V1的相位滞后增大。结果，从归因于相位差Φ的值的大小获得硬化深度。

在根据例如上述的测量原理检验硬化部件的硬化质量的涡电流测量中，使用了具有励磁线圈和检测线圈的涡电流测量传感器，如上所述。下面，将描述根据本发明的实施方式的涡电流测量传感器结构。

首先，将参照图4至图10描述根据本发明第一实施方式的涡电流测量传感器100。顺便提及，在本说明书中，图4中的上侧将被称为上，图4中的下侧将被称为下，图4中的右侧将被称为右，图4中的左侧将被称为左。此外，朝向绘制有图4的纸张的表面的一侧将被称为前，和沿深度方向离开绘制有图4的纸张的表面的一侧将被称为后。此外，为了简化描述，在图4和图6至图10中，仅示出了位于左端和右端的副芯部25；其他副芯部25均被省略。

如图4和图5所示，根据本实施方式的涡电流测量探头传感器100具有励磁部20和检测部30。如上所述，励磁部20向工件W、即待测量部件施加预定AC励磁信号（即，AC励磁信号V1）。检测部30从施加有AC励磁信号的工件W检测作为由借助于涡电流产生的磁场感生的感应电压的检测信号（即，检测信号V2）。

励磁部20包括主励磁部和副励磁部。主励磁部包括圆柱形主芯部21和主线圈22，主芯部21由诸如铁素体或导磁合金的具有高导磁率的磁性材料形成，主线圈22是沿周向方向围绕主线圈21缠绕的螺线管线圈。此外，主线圈22的两端（即，两个端子）均连接至AC电源，未示出。即，主线圈22是用于向工件W施加预定AC励磁信号的励磁线圈，而主芯部21强化由主线圈22生成的磁场。

同时，副励磁部包括围绕形成主励磁部的主芯部21和主线圈22布置的圆柱形副芯部25，其中副芯部25中的每一个的轴向方向均与主芯部21的轴向方向相同。副芯部25由诸如铁素体或导磁合金的具有高导磁率的磁性材料制成。在本实施方式中，如5A图所示，十个所述副芯部25围绕主励磁部布置，但副芯部25的数量并不局限于十个。

副芯部25中的每一个、主芯部21、主线圈22分别布置在单独的杆（未示出）的末端处，单独的杆在励磁部20内部沿涡电流测量传感器100的末端方向（即，沿朝向工件W侧的方向）延伸。杆中的每一个均能够在涡电流测量传感器100内部沿轴向方向滑动。即，副芯部25中的每一个、主芯部21、主线圈22分别能够在励磁部20中沿轴向方向相对于彼此独立地改变位置（见图6至图10）。

如图5B所示，检测部30包括多个检测线圈31，该多个检测线圈31是在励磁部20的整个末端表面（在工件W侧的表面）上布置的饼形线圈。此外，检测线圈31中的每一个均在两端处（即，在两个端子处）连接至测量装置（未示出）。即，每个检测线圈31均生成作为感应电压的检测信号，该感应电压由借助于来自于施加有AC励磁信号的工件W的涡电流生成的磁场感生（下面此信号也将被简称为“检测信号”）。顺便提及，在本实施方式中，饼形线圈用作检测线圈31，但也可以使用平面线圈。

当使用如上所述地构成的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时，电压由AC电源施加至主线圈22。瞬时电流如图4和图5A中的箭头α所示地流经主线圈22，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下（即，沿朝向工件W侧的方向）磁场（见图6中的箭头a11）。此处，在图5A中，主芯部21的由附图标记D1指代的部分是指示根据主线圈22沿竖直方向的磁场方向的标记部。附图标记D1是标记，该标记指示沿竖直方向的磁场相对于绘制有图5的纸张的表面朝向绘制有图5A的纸张的背面指向。

如上所述生成的磁场引起电磁感应，该电磁感应本身进而在工件W即磁性体中生成涡电流。另外，在工件W的表面处生成涡电流的情况下，磁通穿过检测线圈31，由此在检测线圈31中产生感应电压。随后，由检测线圈31测量此感应电压。

现在将描述应用于当使用根据第一实施方式的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时在正常操作期间执行涡电流测量的第一示例。在此示例中，如图6中示出的，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器100末端侧并且副芯部25移动至涡电流测量传感器100的与末端相反的一侧（即，朝向基体端侧，即，离开工件W）而使得副芯部25与主芯部21和主线圈22分开时，执行涡电流测量。

在此示例中，在电流如图6中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图6中的箭头a11），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环即交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图6中的箭头b11）。

以此方式由于作用在工件W上的旋转磁场以及在主线圈22处生成的沿竖直方向的磁场产生的涡电流由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在测量不受副芯部25影响的情况下，测量涡电流。

接下来，将描述应用于当使用根据第一实施方式的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时在磁场在四周扩宽时执行的涡电流测量的第二示例。在此示例中，如图7中示出的，涡电流测量如上所述在主芯部21、主线圈22和副芯部25移动至涡电流测量传感器100的末端侧（即，沿朝向工件W侧的方向）时执行。

在此示例中，在电流如由图7中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图7中的箭头a12），并且进一步生成围绕主线圈22循环即交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图7中的箭头b12）。

此时，主线圈22外的向上磁场受具有高导磁率的副芯部25吸引，由此向外扩展。因此，如图7中示出的，能够使由主线圈22作用在工件W上的旋转磁场的范围比在第一示例中更宽。以此方式，能够扩展主线圈22处生成的旋转磁场的范围，所以能够扩展由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流。此外，更宽面积的涡电流能够由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场由副芯部25在工件W处在四周扩宽时测量涡电流。

接下来，将描述应用于当使用根据第一实施方式的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时在磁场在外侧强化时执行的涡电流测量的第三示例。在此示例中，如图8所示，在主线圈22和副芯部25移动至涡电流测量传感器100末端侧、并且主芯部21相对于主线圈22稍微移动向涡电流测量传感器100的基体端侧时，如上所述地执行涡电流测量。

在此示例中，在电流如由图8中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图8中的箭头a13），并且进一步生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图8中的箭头b13）。

此时，在主线圈22外的向上磁场由副芯部25吸引，与此同时，该磁场还被吸引至已经移动至上侧的主芯部21。因此，如图8所示，以类似于从上侧至下侧具有逐渐增大的直径的管的形状的形状生成旋转磁场，并且形成直径增大部的旋转磁场作用在工件W上。以此方式以类似于在工件W的部分处具有更大直径的管的形状的形状形成在主线圈22处生成的旋转磁场强化了在外侧在工件W处的磁场，并且由此使得由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流能够在外侧处更强。随后，在外侧的涡电流能够选择性地由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场在工件W处在外侧由主芯部21和副芯部25强化时测量涡电流。

接下来，将描述应用于当使用根据第一实施方式的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时在磁场在内中心部处强化时执行涡电流测量的第四示例。在此示例中，如图9所示，在主芯部21移动至涡电流测量传感器100的末端侧、副芯部25移动至涡电流测量传感器100的基体端侧、并且主线圈22相对于主芯部21和副芯部25移动至中间位置时，如上所述地执行涡电流测量。

在此示例中，在电流如由图9中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图9中的箭头a14），并且进一步生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图9的箭头b14）。

此时，在主线圈22外的向上磁场由副芯部25吸引，与此同时，主线圈22内的向下磁场被吸引至主芯部21。因此，如图9所示，以与具有从上侧至下侧逐渐减小的直径的管的形状类似的形状生成旋转磁场，并且形成直径减小部的旋转磁场作用在工件W上。以此方式以与在工件W的部分处具有更小直径的管的形状类似的形状形成在主线圈22处生成的旋转磁场强化了在工件W处在内中心部处的磁场，并且由此使得由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流能够在内中心部处更强。随后，在内中心部处的涡电流能够选择性地由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场由主芯部21和副芯部25在工件W的内中心部处强化时测量涡电流。

接下来，将描述应用于当使用根据第一实施方式的涡电流测量传感器100执行涡电流测量时在磁场在一侧强化时执行涡电流测量的第五示例。在此示例中，如图10所示，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器100的末端侧、副芯部25中的一个（即，图10中左侧的副芯部25）移动至涡电流测量传感器100的末端侧、并且另一副芯部25（即，图10中右侧的副芯部25）移动至涡电流测量传感器100的基体端侧而使得所述另一副芯部25与主芯部21和主线圈22分开时，如上所述地执行涡电流测量。

在此示例中，在电流如由10图中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图10中的箭头a15），并且进一步生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图10中的箭头b15和c15）。

此时，在主线圈22外的位于右侧的向上磁场不受位于右上侧的副芯部25的影响，所以生成正常磁场。另一方面，在主线圈22外的位于左侧的向上磁场受副芯部25的影响，所以如图10所示，在主线圈22外的位于左侧的旋转磁场生成从上侧朝向下侧向左侧逐步偏移的形状，并且向左偏移的部分的旋转磁场作用在工件W上。使在主线圈22处生成的旋转磁场的形状在工件W的部分处向左偏移强化了工件W的一侧处的磁场，并且由此使得能够通过作用在工件W上的旋转磁场生成涡电流在一侧更强。随后，一侧的涡电流能够选择性地由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场在工件W的一侧由副芯部25强化时测量涡电流。

根据上述实施方式的涡电流测量传感器100的励磁部20包括主芯部21、主线圈22和圆柱形副芯部25，主芯部21和主线圈22一起用作主励磁部，副芯部25围绕主励磁部布置，使得副芯部25的轴向方向与主芯部21的轴向方向相同。此外，副芯部25中的每一个、主芯部21、主线圈22分别能够在励磁部20中沿轴向方向相对于彼此独立地改变位置。

在本实施方式中，通过使主芯部21、主线圈22和副芯部25之间的位置关系如上所述地相互改变，必要时能够改变围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场。即，能够使工件W处的磁场扩宽或者向一侧偏移，所以能够适当地控制磁场的展布和方向等。

此外，根据本实施方式的涡电流测量传感器100的检测部30包括多个检测线圈31，该多个检测线圈31是在励磁部20的整个末端表面上布置的饼形线圈。在本实施方式中，上述结构使得能够以相同的灵敏度一致地检测和估计在涡电流测量传感器100的末端表面处的沿竖直方向的磁场和沿水平方向的磁场。此外，使检测部30的宽度更小使得励磁部20与工件W之间的距离能够更小，所以能够提高涡电流测量的精度。

接下来，将参照图11至图15描述根据本发明第二实施方式的涡电流测量传感器200。顺便提及，在下述实施方式中的涡电流测量传感器的描述中的与上述实施方式的部分相同的部分将由相同的附图标记指代并且将省略对这些部分的描述。此外，为了简化描述，图11、图13和图14中，仅示出了位于左端和右端的副芯部25和副线圈26；省略所有其他副芯部25和副线圈26。

如图11和图12所示，与上述第一实施方式类似，根据本实施方式的涡电流测量探头传感器200具有励磁部220和检测部230。励磁部220向工件W即待测量部件施加预定AC励磁信号，而检测部230借助于来自于施加有AC励磁信号的工件W的涡电流检测检测信号。

励磁部220包括主励磁部和副励磁部。主励磁部包括圆柱形主芯部21和主线圈22，主芯部21由诸如铁素体或导磁合金的磁性材料制成，主线圈22是沿周向方向围绕主线圈21缠绕的螺线管线圈。

同时，副励磁部包括圆柱形副芯部25和副线圈26。副芯部25由诸如铁素体或导磁合金的磁性材料制成并且围绕形成主励磁部的主芯部21和主线圈22布置，使得副芯部25中的每一个的轴向方向与主芯部21的轴向方向相同。副线圈26是沿周向方向围绕副芯部25缠绕的螺线管线圈。

此外，主线圈22和副线圈26的两端（即，两个端子）均连接至AC电源，未示出。即，主线圈22和副线圈26是用于向工件W施加预定AC励磁信号的励磁线圈，并且主芯部21和副芯部25分别强化由主线圈22和副线圈26生成的磁场。此外，AC电源向副线圈26中的每一个独立地施加电压。即，AC电源构造为根据施加至工件W磁场的状态，接通或关断至每个副线圈26的电流。

与上述实施方式类似，主芯部21、主线圈22和副芯部25每一个均能够在励磁部220中沿轴向方向相对于彼此独立地改变位置。顺便提及，副线圈26不能够相对于副芯部25改变位置。

检测部230包括多个检测线圈31，该多个检测线圈31是布置在励磁部220的整个末端表面上的饼形线圈，如图12B所示。此外，检测线圈31中的每一个均在两端处（即，在两个端子处）连接至测量装置，未示出。

当使用如上所述地构成的涡电流测量传感器200执行涡电流测量时，电压由AC电源施加至主线圈22和副线圈26。此时，电压施加为使得由主励磁部的主线圈22生成的磁通的方向（即，穿过主芯部21的磁通的方向）与由副励磁部的副线圈26生成的磁通的方向（即，穿过副芯部25的磁通的方向）相反。更具体地，如图11和图12A所示，当从上方观察时，瞬时电流如由箭头α所示地顺时针流经主线圈22，当从上方观察时，电流如由箭头β所示地逆时针流经副线圈26。

电流如由图11和图12A中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下（即，沿朝向工件W侧的方向）的磁场（见图13中的箭头a21）。此外，瞬时电流如由图11和图12A中的箭头β所示地流经副线圈26，根据右手螺旋定则，在副线圈26内生成向上磁场（见图13中的箭头x）。此处，在图12A中，主芯部21的由附图标记D1指代的部分是指示磁场方向根据主线圈22沿竖直方向的标记部。附图标记D1是如下标记：其指示沿竖直方向的磁场相对于绘制有图12A的纸张表面朝向其上绘制有图12A的纸张的纸张背面指向。此外，副芯部25的由附图标记D2指示的部分是指示磁场方向沿竖直方向的标记部。附图标记D2是如下标记：其指示沿竖直方向的磁场朝向绘制有图12A的纸张的正面指向。

如上所述生成的磁场引起电磁感应，电磁感应进而生成工件W即磁性体中的涡电流。另外，在工件W的表面处生成涡电流的情况下，磁通穿过检测线圈31，由此在检测线圈31中产生感应电压。随后，由检测线圈31测量此感应电压。

将描述应用于当使用根据第二实施方式的涡电流测量传感器200执行涡电流测量时在磁场在四周扩宽时执行涡电流测量的第一示例。在此示例中，如图13所示，在主芯部21、主线圈22、副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器200的末端侧时，执行涡电流测量。

在此示例中，在电流如由图13中的箭头α和箭头β所示地流经主线圈22和副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图13中的箭头a21），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图13中的箭头b21）。此外，在副线圈26的每一个中均生成向上磁场（图13中的箭头x）。

此时，主线圈22外的向上磁场重复由副线圈26生成的向上磁场的方向，所以能够使作用在工件W上的旋转磁场更强。即，能够向工件W施加比上述第一实施方式中的磁场强的磁场，所以能够增大由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流。随后，能够由检测线圈31检测更强的涡电流。

此外，类似于上述第一实施方式的第二示例，主线圈22外的向上磁场受副线圈26吸引并由此向外扩展。因此，能够扩展由主线圈22生成并且作用在工件W上的旋转磁场区域。以此方式扩展在主线圈22处生成的旋转磁场的区域使得能够扩展由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流。这样，能够由检测线圈31检测广阔区域上的涡电流。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场由副芯部25在工件W处在四周扩宽时测量涡电流。

接下来，将描述应用于当使用根据第二实施方式的涡电流测量传感器200执行涡电流测量时在磁场在一侧强化时执行涡电流测量的第二示例。在此示例中，如图14所示，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器200的末端侧、副芯部25中的一个和副线圈26中的一个（即，位于图14中的左侧的副芯部25和副线圈26）移动至涡电流测量传感器200的末端侧、并且其他副芯部25和其他副线圈26（即，位于图14中的右侧的副芯部25和副线圈26）移动至涡电流测量传感器200基体端侧而使得所述其他副芯部25和其他副线圈26与主芯部21和主线圈22分开时，执行涡电流测量。此时，电压未施加于已经移动至基体端侧的副线圈26。

在此示例中，在电流如由图14中的箭头α和箭头β所示地流经主线圈22和副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图14中的箭头a22），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图14中的箭头b22和箭头c22）。此外，在位于左侧的副线圈26内生成向上磁场（图14中的箭头x）。

此时，在主线圈22外位于右侧的向上磁场不受位于右上侧的副芯部25的影响，所以生成正常磁场。另一方面，在主线圈22外位于左侧的向上磁场重复由副线圈26生成的向上磁场的方向，所以在主线圈22外位于左侧的向上磁场被强化并且同时受到副线圈26吸引。因此，如图14所示，在主线圈22外位于左侧的旋转磁场以从上侧朝向下侧向左侧逐步偏移的形状的生成，向左偏移的部分的旋转磁场强力地作用在工件W上。使在主线圈22处生成的强旋转磁场的形状在工件W的部分处向左偏移进一步强化了在工件W在一侧的磁场，并且由此使得由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流在一侧更强。随后，能够选择性地由检测线圈31检测在一侧的涡电流。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在位于工件W的一侧的磁场由副芯部25和副线圈26进一步强化时测量涡电流磁场。

接下来，将描述应用于当使用根据第二实施方式的涡电流测量传感器200执行涡电流测量时在工件W处的磁场沿前后方向窄并且沿左右方向宽时执行涡电流测量的第三示例。在此示例中，如图15所示，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器200的末端侧、位于左右两端的副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器200的末端侧、并且位于前方和后方的副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器200的基体端侧而使得位于前方和后方的副芯部25和副线圈26与主芯部21和主线圈22分开时，执行涡电流测量。此时，电压不施加于已经移动至基体端侧的副线圈26。

在此示例中，电流如由图15中的箭头α和箭头β所示地流经主线圈22和副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图15中的箭头a23），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图15中的箭头b23）。此外，在位于左侧和右侧的副线圈26内生成向上磁场（图15中的箭头x）。

此时，在主线圈22的后方和前方的向上磁场不受位于上侧的副芯部25和副线圈26的影响，所以生成正常磁场。另一方面，在主线圈22外位于左侧和右侧的向上磁场重复由副线圈26生成的向上磁场的方向，所以在主线圈22外位于左侧和右侧的向上磁场被强化并且同时受副线圈26吸引。因此，如图15B所示，在主线圈22外位于左侧和右侧的旋转磁场以沿前后方向窄并且沿左右方向宽的形状生成，并且沿左右方向长的旋转磁场强力地作用在工件W上。使在主线圈22处生成的强旋转磁场的形状以此方式在工件W的部分处沿左右方向宽进一步沿左右方向强化在工件W处的磁场，并且由此使得由作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流能够沿左右方向更强。随后，沿左右方向的涡电流能够选择性地由检测线圈31检测。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在由副芯部25和副线圈26使磁场在工件W处沿前后方向窄并且沿左右方向更宽时测量涡电流。

如上所述，根据本实施方式的涡电流测量传感器200的励磁部220包括主芯部21、主线圈22、圆柱形副芯部25以及副线圈26，主芯部21、主线圈22一起用作主励磁部，副芯部25围绕主励磁部布置，使得副芯部25中的每一个的轴向方向与主芯部21的轴向方向相同，副线圈26是围绕副芯部25沿周向方向缠绕的螺线管线圈。

在本实施方式中，根据上述结构，在主线圈22外的向上磁场重复由副线圈26生成的向上磁场的方向，由此使作用在工件W上的旋转磁场更强。即，向工件W施加比上述第一实施方式中的磁场强的磁场，所以更大的涡电流由检测线圈31检测。此外，改变了主芯部21、主线圈22和副芯部25（即，副线圈26）相对位置。结果，工件W处的磁场能够被扩宽或者向一侧偏移，所以能够适当地控制磁场的展布和方向等。顺便提及，也在本实施方式中，与在上述第一实施方式中相同，磁场也能够朝向主芯部21的外侧强化或者朝向内中心部强化。

接下来，将参照图16至图19描述根据本发明第三实施方式的涡电流测量传感器。顺便提及，为了简化描述，在图16和图18至图19A中，仅示出了位于左右端处的副芯部25和副线圈26；省略了所有其他副芯部25和副线圈26。

如图16所示，与上述第二实施方式类似，根据本实施方式的涡电流测量探头传感器300具有多个检测线圈31，该多个检测线圈31的检测部围绕主励磁部的轴向部放射状地布置。恰与上述实施方式相同，本实施方式中的检测线圈31由饼形线圈形成，但是其也可以例如由在主线圈22和副线圈26内侧卷绕的螺线管线圈形成。

此外，检测线圈31每一个均构造为能够独立地以及选择性地使关于在工件W中生成的涡电流的检测的检测信号待被采用或忽略。更具体地，检测线圈31控制为使得仅来自于检测线圈31中的产生待被采用的检测信号的被采用的检测线圈31a的检测信号由测量装置11接收，并且来自于产生待被忽略的检测信号的被忽略的检测线圈31b的检测信号不由测量装置11接收。

现在将描述应用于当使用根据第三实施方式的涡电流测量传感器300测量钢中形成的硬化层的硬化深度和硬度时在正常操作期间执行涡电流测量第一示例。在此示例中，如图16所示，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器300的末端侧、并且副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器300的基体端侧而使得副芯部25和副线圈26与主芯部21和主线圈22分开时，执行诸如上文所描述的涡电流测量。

在此示例中，在电流如由图16中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图16中的箭头a31），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图16中的箭头b31）。

如图16所示，以此方式在主线圈22处生成的沿竖直方向的磁场和旋转磁场作用在形成在工件W中的硬化层WQ的、与主线圈22相对的部分上并且在该处生成涡电流。在此示例中，与生成涡电流处的部分相对地布置的检测线圈是被采用的检测线圈31a，并且布置在其他外周缘部分处的检测线圈是被忽略的检测线圈31b。硬化层WQ的硬化深度和硬度由被采用的检测线圈31a仅基于已经检测到在硬化层WQ中生成的涡电流的信号测量。

以此方式，在此示例中，通过如上所述地执行涡电流测量，能够通过选择性地使检测线圈的检测信号待被采用或忽略来自由地选择检测区域，以适应于磁场的展布和方向。

接下来，将描述应用于当使用根据第三实施方式的涡电流测量传感器300测量钢中形成的硬化层的硬化深度和硬度时在磁场在一侧强化时执行涡电流测量的第二示例。在此示例中，如图17所示，在主线圈22、副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器300的末端侧、并且主芯部21相对于主线圈22稍微移动向涡电流测量传感器300的基体端侧时，执行诸如上文所描述的涡电流测量。在此示例中，曲轴C的轴颈部用作涡流波测量的对象，并且硬化层CQ形成在轴颈部的中心部Cc和位于两端处的R部分Cr上。顺便提及，此示例也可以应用于曲轴C的销部或者凸轮轴等。

在此示例中，在电流如由图17中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图17中的箭头a32），并且进一步生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图17中的箭头b32）。此外，在副线圈26中生成向上磁场（图17中的箭头x）。

此时，主线圈22外的向上磁场受副线圈26吸引，同时，也被吸引至已经移动至上侧的主芯部21。因此，以类似于具有从上侧至下侧逐渐增大的直径的管的形状的性质生成旋转磁场，如图17所示，并且形成直径增大部的旋转磁场作用在曲轴C上。形成在主线圈22处以类似于在曲轴C的部分处具有更大的直径的管的形状的性质生成的旋转磁场以此方式强化了在曲轴C在外侧的磁场，并且由此使得由作用在曲轴C上的旋转磁场生成的涡电流在外侧更强。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场如图17的导磁图像中所示地在曲轴C的外侧由主芯部21和副芯部25强化时测量涡电流。

如图17所示，以此方式在主线圈22处生成的沿竖直方向的磁场和旋转磁场强力地作用在曲轴C中形成的硬化层CQ的、与副线圈26相对的部分上并且在该处生成涡电流。此时，电磁感应现象导致在曲轴C中生成的涡电流呈现在正在被测量的对象表面附近显著扩宽的特性。此外，如图1所示，未硬化部分的导磁率大于硬化层CQ的导磁率，所以磁场倾向于被吸引至未硬化部分。因此，涡电流倾向于在硬化层CQ和未硬化部之间的边界部所处的R部Cr处扩展。即，如图17所示，涡电流能够在位于轴颈部的两端处的R部Cr的部分处扩展。在此示例中，与生成涡电流的部分处相对地布置的检测线圈是被采用的检测线圈31a，而布置在内周部的检测线圈是被忽略的检测线圈31b。硬化层CQ的R部Cr的硬化深度和硬度由被采用的检测线圈31a仅基于已经检测到在R部Cr中生成涡电流的信号测量。

以此方式，在本实施方式中，通过执行如上所述的涡电流测量，能够依据磁场的展布和方向、通过选择性地使检测线圈的检测信号被采用或忽略而自由地选择检测区域。更具体地，有可能仅在硬化层CQ的两端的R部Cr处测量曲轴C的轴颈部或销部的硬化深度和硬度。此外，能够通过在根据硬化型式控制磁场的展布和方向时测量涡电流而提高测量精度。另外，能够通过使用涡电流测量探头传感器300甚至对外径显著变化的部件、例如对曲轴C或凸轮轴精确地执行涡电流测量。

接下来，将描述应用于当使用根据第三实施方式的涡电流测量传感器300测量钢中形成的硬化层的硬化深度和硬度时在磁场在内中心部处强化时执行涡电流测量的第三示例。在此示例中，如图18所示，在主芯部21移动至涡电流测量传感器300的末端侧、副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器300的基体端侧、并且主线圈22相对于主芯部21和副芯部25移动至中间位置时，执行诸如上文所描述的涡电流测量。也在此示例中，曲轴C的轴颈部用作涡电流测量的对象，并且硬化层CQ在轴颈部的中心部Cc和位于两端处的R部上形成。

在此示例中，在电流如由图18中的箭头α所示地流经主线圈22瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图18中的箭头a33），并且进一步生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图18中的箭头b33）。此外，在副线圈26内生成向上磁场（图18中的箭头x）。

此时，在主线圈22外的向上磁场被吸引至副芯部25，与此同时，主线圈22内的向下磁场被吸引至主芯部21。因此，如图18所示，以类似于具有从上侧至下侧逐渐减小的直径的管的形状的性质生成旋转磁场，并且形成直径减小部的旋转磁场作用在曲轴C上。以此方式以类似于在曲轴C的部分处具有更小的直径的管的形状的性质形成在主线圈22处生成的旋转磁场强化了在曲轴C处位于内中心部处的磁场，并且由此使得由作用在曲轴C上的旋转磁场生成的涡电流能够在内中心部处更强。以此方式，在此示例中，如上所述地执行涡电流测量使得能够在磁场如图18的导磁图像所示在曲轴C的内中心部处由主芯部21和副芯部25强化时测量涡电流。

如图18所示，以此方式在主线圈22处生成的沿竖直方向的磁场和旋转磁场强力地作用在曲轴C中形成的硬化层CQ的、与涡电流测量传感器300的内中心部相对的部分并且在该处生成涡电流。即，如图18所示，涡电流作用在轴颈部的中心部Cc的一部分上。在此示例中，布置为与生成涡电流的部分相对的检测线圈是被采用的检测线圈31a而布置在其他部分处的检测线圈是被忽略的检测线圈31b。硬化层CQ的中心部Cc的硬化深度和硬度由被采用的检测线圈31a仅基于已经检测到在中心部Cc中生成涡电流的信号测量。

以此方式，在本实施方式中，通过如上所述地执行涡电流测量，能够通过选择性地使检测线圈的检测信号被采用或忽略而自由地选择检测区域以适应于磁场的展布和方向。更具体地，有可能仅在硬化层CQ的中心部Cc处测量曲轴C的轴颈部或销部的硬化深度和硬度。此外，能够通过在根据硬化型式控制磁场的展布和方向时测量涡电流来提高测量精度。

接下来，将描述应用于当使用根据第三实施方式的涡电流测量传感器300执行涡电流时在磁场在一侧强化时执行涡电流测量的第四示例。在此示例中，如图19A所示，在主芯部21和主线圈22移动至涡电流测量传感器300的末端侧、一侧的副芯部25和副线圈26（即，位于图19A和图19B中的左侧的副芯部25和副线圈26）移动至涡电流测量传感器300的末端侧、并且其他副芯部25和其他副线圈26移动至涡电流测量传感器300的基体端侧而使得所述其他副芯部25和其他副线圈26与主芯部21和主线圈22分开时，执行诸如上文所描述的涡电流测量。此时，电压不施加于已经移动至基体端侧的副线圈26。

在此示例中，在电流如由图19A中的箭头α和箭头β所示地流经主线圈22和副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（图19A中的箭头a34），并且进一步地，在主线圈22外生成向上磁场。更具体地，生成围绕主线圈22循环，即，交替地在主线圈22内外流动的旋转磁场（图19A中的箭头b34和箭头c34）。此外，在位于左侧的副线圈26内生成向上磁场（图19A中的箭头x）。

此时，在主线圈22外位于右侧的向上磁场不受位于右上侧的副芯部25的影响，所以生成正常磁场。另一方面，在主线圈22外位于左侧的向上磁场重复由副线圈26生成的向上磁场的方向，所以在主线圈22外位于左侧的向上磁场被强化同时受副线圈26吸引。因此，如图19A所示，在主线圈22外位于左侧的旋转磁场以从上侧朝向下侧向左侧逐步偏移的形状生成，并且如图19B所示，向左偏移的部分的旋转磁场强力地作用在工件W上。使在主线圈22处生成的强旋转磁场的形状在工件W的部分处向左偏移进一步强化了在工件W一侧的磁场，并且由此使得作用在工件W上的旋转磁场生成的涡电流能够在一侧更强。

如图19A和图19B所示，以此方式在主线圈22处生成的沿竖直方向的磁场和旋转磁场作用在工件W的与涡电流测量传感器300的左侧相对的部分上并且在该处生成涡电流。在此示例中，布置为与生成涡电流的部分相对的检测线圈是被采用的检测线圈31a，而布置在其他部分处的检测线圈是被忽略的检测线圈31b。工件W的一部分的硬化深度和硬度由被采用的检测线圈31a仅基于已经检测到在工件W中生成的涡电流的信号测量。

以此方式，在本实施方式中，通过如上所述地执行涡电流测量，能够依据磁场的展布和方向，通过选择性地使检测线圈的检测信号被采用或忽略而自由地选择检测区域。更具体地，如在图19A中，即使工件W的端部是待测量对象，也能够恰在具有裂纹（即，瑕疵）的一部分中生成涡电流。通过使该部分的检测线圈成为被采用的检测线圈31a，并且在使与在边缘部分处的涡电流的检测相关的检测信号被忽略的同时仅使这些检测信号被采用，有可能防止在瑕疵部处的涡电流的检测信号变得掩藏在关于边缘部分的检测信号中。换言之，能够由探头线圈减小涡电流测量中的边缘效应。

接下来，将参照图20A和图20B描述根据本发明第四实施方式的涡电流测量传感器400。顺便提及，为了简化描述，在图20A中，仅示出了位于左端和右端的副芯部25和副线圈26；省略了所有其他副芯部25和副线圈26。

如图20A和图20B所示，根据本实施方式的涡电流测量探头传感器400包括位于检测部中的多个竖直螺线管线圈35和多个水平螺线管线圈36。更具体地，多个竖直螺线管线圈35布置在励磁部的末端表面中的、与一起用作主励磁部的主线圈22和副线圈26相对的位置，使得多个竖直螺线管线圈35中的每一个的轴向方向与芯部21的轴向方向相同。类似地，多个水平螺线管线圈36沿径向布置在励磁部的末端表面中的、位于主线圈22与副线圈26之间的位置中，使得其轴线均垂直于主芯部21的轴线指向。

如图20A所示，根据本实施方式的竖直螺线管线圈35具有相对于由励磁部生成的沿竖直（上下）方向的磁场相对较高的检测灵敏度。即，在本实施方式的涡电流测量传感器400中，竖直螺线管线圈35相对于沿中心轴线的方向的磁场（即，竖直磁场）具有相对较高的检测灵敏度。另一方面，水平螺线管线圈36相对于由励磁部生成的沿水平方向（即，沿前后方向以及沿左右方向）的磁场具有相对较高的检测灵敏度。即，在本实施方式的涡电流测量传感器400中，水平螺线管线圈36相对于沿垂直于中心轴线的方向的磁场（即，水平磁场）具有相对较高的检测灵敏度。

当使用如上所述地构成的涡电流测量传感器400执行涡电流测量时，由AC电源向主线圈22和副线圈26施加电压。在电流如由图20A中的箭头α所示地流经主线圈22的瞬时，根据右手螺旋定则，在主线圈22内生成向下磁场（见图20A中的箭头a41）。此外，在电流如由图20A中的箭头β所示地流经副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在副线圈26内生成向上磁场（见图20A中的箭头x）。

如上所述生成的磁场引起电磁感应，电磁感应进而在工件W即磁性体中生成涡电流。另外，在工件W的表面处生成涡电流的情况下，磁通穿过检测部，该检测部随后测量伴随在工件W的表面处生成涡电流而发生的感应电压。此时，能够由竖直螺线管线圈35以良好的灵敏度检测竖直磁场，并且能够由水平螺线管线圈36以良好的灵敏度检测水平磁场。

根据本实施方式的涡电流测量传感器400，通过设置具有多个竖直螺线管线圈35和多个水平螺线管线圈36的检测部，能够提高通过检测部进行的涡电流检测灵敏度，并且能够提高检测效率。

接下来，将参照图21描述根据本发明第五实施方式的涡电流测量传感器500。如图21所示，根据本实施方式的涡电流测量探头传感器500设置有作为检测部的多个检测线圈531a，多个检测线圈531a沿主芯部21的径向方向布置为与用作副励磁部的副芯部25和副线圈26相邻并且布置于副芯部25和副线圈26的外侧。更具体地，多个检测线圈531a沿涡电流测量传感器500的轴向方向以固定间隔布置于副芯部25和副线圈26的外侧。

使本实施方式的涡电流测量传感器500如上所述地构成使得能够将涡电流测量传感器500用作内涡电流测量传感器，其在宽阔的区域上一次地进行对孔或管状工件等的内表面部进行涡电流测量。如图21所示，当通过本实施方式的涡电流测量传感器500执行涡电流测量时，主芯部21和主线圈22离开副芯部25和副线圈26移动至涡电流测量传感器500的基体端侧。此外，副芯部25和副线圈26以螺旋形布置在涡电流测量传感器500的末端侧上。另外，将涡电流测量传感器500插入管子P，并且使涡电流测量传感器500沿箭头X的方向运动同时使其如由图21中示出的箭头R所示绕其轴线旋转执行涡电流测量。顺便提及，副芯部25和副线圈26也可以布置在垂直于涡电流测量传感器500的轴线的同一平面上，而非以螺旋形布置，或者它们可以以螺旋形布置以减小所生成的磁场的相互影响。

当使用如上所述地构成的涡电流测量传感器500对管子P的内表面部进行涡电流测量时，仅由AC电源向副线圈26施加电压。在电流如由图21中的箭头β所示地流经副线圈26的瞬时，根据右手螺旋定则，在副线圈26内生成向上磁场（见图21中的箭头x）。

如上所述生成的磁场引起电磁感应，电磁感应进而在管子P即磁性体中生成涡电流。另外，在管子P的表面处生成涡电流的情况下，磁通穿过检测线圈531a，随后检测线圈531a测量随着在管子P的表面生成涡电流而发生的感应电压。顺便提及，此时，使来自位于末端处的被忽略的检测线圈31b的所有检测信号被采用。

如上所述，涡电流测量传感器500能够用作内涡电流测量传感器，其通过将多个检测线圈531a沿涡电流测量传感器500的轴向方向以固定宽度布置于副芯部25和副线圈26的外侧而在宽阔的区域上一次地执行孔或管状工件等的内表面部的涡电流测量。换言之，涡电流测量传感器500也能够用作内涡电流测量传感器以及用作上述实施方式中的表面涡电流测量传感器。

尽管上文已经说明了一些本发明的实施方式，但应当理解，本发明不局限于所说明的实施方式的细节，而是可以在不脱离本发明范围的情况下，以本领域技术人员可以想到的各种变型、改型或者改进来实施。

Claims (10)

1.一种涡电流测量探头传感器，其特征在于包括:

励磁部，所述励磁部：i）包括主励磁部和多个副励磁部，所述主励磁部包括主芯部和主线圈，所述主芯部由圆柱形磁性体形成，所述主线圈是沿周向方向围绕所述主芯部缠绕的螺线管线圈，所述多个副励磁部包括副芯部，所述副芯部由圆柱形磁性体形成，所述副芯部以使得每个副芯部的轴向方向与所述主芯部的轴向方向相同的方式围绕所述主励磁部布置，所述多个副励磁部构造为相对于所述主励磁部沿所述主芯部的轴向方向独立地改变每个副芯部的位置；并且ii）将预定交流励磁信号施加至待测量部件；以及

检测部，所述检测部检测与来自于已被施加有所述预定交流励磁信号的所述待测量部件的涡电流对应的检测信号。

2.如权利要求1所述的传感器，其中，所述副励磁部中的每一个副励磁部包括副线圈，所述副线圈是沿周向方向围绕所述副芯部缠绕的螺线管线圈，并且所述副励磁部中的每一个副励磁部构造为使得在所述主励磁部的所述主线圈处生成并且穿过所述主芯部的磁通的方向与在所述副励磁部中的每一个副励磁部的所述副线圈中生成并且穿过所述副芯部的磁通的方向相反。

3.如权利要求1或2所述的传感器，其中，所述主励磁部构造为沿所述主芯部的轴向方向独立地改变所述主线圈和所述主芯部的相对位置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，所述检测部包括以所述主励磁部的轴向部为中心放射状地布置的多个检测线圈；并且，使所述多个检测线圈各自独立地且选择性地关于所述检测信号的检测被采用或者被忽略。

5.如权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中，所述检测部包括布置在所述励磁部的整个末端表面上的多个饼形线圈或多个平面线圈，并且所述末端表面是位于所述待测量部件侧的表面。

6.如权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中，所述检测部包括多个竖直螺线管线圈和多个水平螺线管线圈，所述多个竖直螺线管线圈以使得所述多个竖直螺线管线圈中的每一个竖直螺线管线圈的轴向方向与所述主芯部的轴向方向相同的方式布置在所述励磁部的末端表面中的、与所述主励磁部和所述副励磁部相对的位置，所述多个水平螺线管线圈以使得所述多个水平螺线管线圈中的每一个水平螺线管线圈的轴向方向垂直于所述主芯部的轴线的方式沿径向布置在所述励磁部的所述末端表面中的、所述主励磁部与所述副励磁部之间的位置。

7.如权利要求1至6中任一项所述的传感器，其中，所述检测部包括布置为沿所述主芯部的径向方向位于所述副励磁部的外侧并且与所述副励磁部相邻的多个检测线圈。

8.如权利要求中1至7中任一项所述的传感器，其中，所述预定交流励磁信号是通过将预定交流电压施加至所述主线圈而生成的磁场。

9.如权利要求1至8中任一项所述的传感器，其中，所述检测信号是由所述涡电流感生的电压。

10.一种检验方法，其特征在于包括:

通过使用如权利要求1至9中任一项所述的传感器执行涡电流测量来检验待测量部件。

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