JP2001194342A - 漏洩磁束探傷法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定中にリフトオフが変動しても、内部欠陥
をＳ／Ｎよく検出することのできる漏洩磁束探傷法を提
供する。 【解決手段】 磁化器３ａ、磁気センサ４ａにより鋼板
１はある磁化状態にて探傷される。磁化器３ｂ、磁気セ
ンサ４ｂは磁化器３ａ、磁気センサ４ａとは異なる磁化
状態にて鋼板１の探傷を行う。信号処理装置６内では、
磁気センサ４ａからの信号出力を距離計５ａの値に基づ
きリフトオフ補正装置１０ａにて、磁気センサ４ｂから
の信号出力を距離計５ｂの値に基づき補正装置１０ｂに
て、それぞれ補正して正規化する。正規化された信号
は、バンドパスフィルタ付増幅器１１ａ、１１ｂにより
増幅されて演算装置１２に入力される。演算装置１２
は、これらの補正後の信号に対して式により、鋼板１上
の同一位置からの信号同士で演算を行い、雑音信号を低
減し、相対的に欠陥を強調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、漏洩磁束探傷法に
関するものであり、さらに詳しくは、強磁性体被検体を
２つの異なる磁化状態に磁化し、磁気センサにより各々
の磁化状態における漏洩磁束の測定を行い、その測定信
号同士を演算することにより内部欠陥の検出を行う漏洩
磁束探傷法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄のような強磁性体の内部に存在する欠
陥を検出する方法として、漏洩磁束探傷法が広く用いら
れている。その一例として、製鉄プラントにおける製鉄
検査ラインに組み込まれている磁気センサを利用した磁
気探傷装置の構成を図６に示す。

【０００３】製品検査ラインを搬送ローラ２１、２２に
より、ほぼ一定速度Ｖで搬送される薄鋼帯２３の搬送路
に沿って磁気探傷装置２４が配設されている。この磁気
探傷装置２４は、走行状態の薄鋼帯２３に磁界を印加す
る磁化器２５と、薄鋼帯２３を挟んで磁化器２５の対向
位置に配設された磁気センサ２６と、この磁気センサ２
６からの検出信号に基づいて薄鋼帯２３の内部または表
面の欠陥２７を検出する信号処理装置２８とで構成され
ている。

【０００４】薄鋼帯２３に欠陥２７が存在すると、この
欠陥２７に起因して薄鋼帯２３内の磁力線が乱され、薄
鋼帯２３の外部に漏洩して漏洩磁束となる。磁気センサ
２６はこの漏洩磁束を検出する。漏洩磁束の強度は欠陥
２７の大きさに対応するので、磁気センサ２６の検出信
号の信号レベルで欠陥２７の大きさが評価できる。

【０００５】以上のように、従来の、強磁性体金属被検
体の欠陥を、漏洩磁束を測定することによって検出する
方法においては、磁気センサの検出信号の信号レベルに
よって欠陥の大きさを検出していた。しかしながら、磁
気センサによって検出される磁気的な信号には、上記の
欠陥に起因する漏洩磁束信号以外にも、強磁性体金属被
検体における局部的な磁気的特性変化、むらなどに起因
する強磁性体金属被検体外部の磁束分布の乱れや、表面
粗さにより生じる磁束分布の乱れが含まれる場合があ
る。この磁束分布の乱れは、欠陥検出という観点からす
れば、不要な磁束（雑音磁束）である。

【０００６】このような雑音磁束による影響を避けるた
め、欠陥漏洩磁束に起因する信号と雑音磁束に起因する
信号とで周波数が異なることを利用して、欠陥を判断す
る方法が用いられることがある。図７は欠陥信号と雑音
磁束の周波数特性の測定結果の一例を示す図である。す
なわち、図７は、薄鋼板を一定速度で走行させた状態に
おいて、欠陥に起因する漏洩磁束を磁気センサで検出し
た場合の欠陥信号の周波数特性と、雑音磁束を磁気セン
サにより検出した場合の周波数特性を示している。

【０００７】図７に示されるように、一般に欠陥信号の
方が雑音磁束よりも高い周波数分布を持っている。そこ
で、信号処理装置に遮断周波数ｆを有するハイパスフィ
ルタを組み込むことにより、磁気センサから当該信号処
理装置に出力された検出信号の内、欠陥信号を雑音磁束
に比べて相対的に強調して抽出することが可能である。
このように漏洩磁束探傷法において、欠陥検出能を上げ
るため、適当な定数を持つフィルタを使用する方式は実
開昭６１−１１９７６０号公報にも開示されている。

【０００８】しかしながら、図７に示すように、欠陥信
号の周波数特性と雑音磁束の周波数特性は重なり合う部
分もあるため、検出すべき欠陥が小さくて欠陥信号のレ
ベルが小さい場合や、雑音磁束が大きい場合には、たと
え前記のようなハイパスフィルタを設けて欠陥信号を周
波数弁別したとしても、欠陥を検出できるレベルまで、
雑音磁束を除去することは困難であるという問題点があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これら、従来の技術の
問題点を解決するために、発明者らは、強磁性体被検体
を２つの異なるレベルに磁化し、各々の磁化条件での漏
洩磁束を測定し、測定された漏洩磁束を演算して内部欠
陥を精度良く検出する方法を発明し、平成１１年特許願
第２９７８２号として特許出願した（以下、「先願発
明」という）。この先願発明の概要を、図８を用いて説
明する。

【００１０】製品検査ラインでは、鋼板３１が搬送ロー
ル３２、３３によって、一定速度Ｖで搬送されている。
鋼板３１の搬送路に沿って磁気探傷装置３４が設置され
ている。この磁気探傷装置３４は主に磁化器３５ａ、３
５ｂ、磁気センサ３６ａ、３６ｂ、信号処理装置３７に
よって構成されている。磁気センサ３６ａ、３６ｂは、
鋼板３１を挟んでそれぞれ磁化器３５ａ、３５ｂの対向
位置に配置されている。

【００１１】磁化器３５ａによる磁化は、磁化器３５ｂ
による磁化よりも強く設定され、鋼板３１を磁気飽和に
近い程度まで磁化するようになっている。磁気センサ３
６ａは、磁化器３５ａで磁化された状態での鋼板３１よ
りの漏洩磁束を測定する。磁気センサ３６ｂは、磁化器
３５ｂで磁化された状態での鋼板３１よりの漏洩磁束を
測定する。信号処理装置３７は、磁気センサ３６ａ、３
６ｂで検出された鋼板３１の同一位置の磁気信号同士を
演算し、雑音磁束を低減する。これにより、相対的に欠
陥信号が強調され、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００１２】たとえば、磁気センサ３６ａで検出された
出力をＶa、鋼板３１の同じ位置において磁気センサ３
６ｂで検出された信号をＶbとすると、信号処理装置の
出力として、 Ａ＝ｋ1・（Ｖaーｋ2・Ｖb） …（１） が得られるようにする。ここで、ｋ1、ｋ2は定数であ
り、ｋ２の値は、欠陥２８のない場所でＡの値が０に近
くなるように設定する。

【００１３】図９に信号処理の様子を示す。（ａ）は磁
気センサ３６ａの出力で、印加する磁界が強い方の信号
とする。（ｂ）は磁気センサ３６ｂの出力で磁界が弱い
方の出力とする。それぞれ欠陥部と雑音部があるが、欠
陥部と雑音部の出力比が異なっており、雑音部を除去す
るように係数を決定することにより、欠陥部がより強調
される（ｃ）の結果となり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００１４】しかしながら、先願発明においても、磁気
センサと鋼板等の距離（以後「リフトオフ」という）の
変動により、測定値が影響を受け、ノイズレベルが大き
くなってＳ／Ｎ比が低下するという問題を生じていた。
すなわち、（１）式におけるｋ２は、リフトオフが所定
値のときのノイズレベルを基準にして決定されるが、一
般にリフトオフが小さくなると、信号、ノイズともレベ
ルが高くなり、リフトオフが小さくなると、信号、ノイ
ズともレベルが低くなる。よって、リフトオフが変動す
ると、（１）式によりうまくノイズを消去できないこと
になるのである。リフトオフが変動する要因としては、
鋼板等の形状が変動したり、リフトオフを一定に保つ追
従機構の追従誤差等があげられる。

【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、測定中にリフトオフが変動しても、内部欠陥を
Ｓ／Ｎよく検出することのできる漏洩磁束探傷法を提供
することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、強磁性体被検体を２つの異なる磁化状
態に磁化し、磁気センサにより各々の磁化状態における
漏洩磁束の測定を行い、その測定信号同士を演算するこ
とにより内部欠陥の検出を行う漏洩磁束探傷法におい
て、前記強磁性体金属被検体と前記磁気センサとの距離
を測定し、測定された距離に応じて、前記各々の磁気セ
ンサの出力を補正することを特徴とする漏洩磁束探傷法
（請求項１）である。

【００１７】前出のように、磁気センサの出力は、一般
にリフトオフが小さくなると、信号、ノイズともレベル
が高くなり、リフトオフが小さくなると、信号、ノイズ
ともレベルが低くなる。よって、各々の磁気センサのリ
フトオフを測定し、その測定値に応じて各磁気センサの
出力を補正して正規化し、正規化された出力同士を演算
するようにすれば、リフトオフが変動してもその影響を
受けず、Ｓ／Ｎ比よく内部欠陥を検出することができ
る。

【００１８】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、前記強磁性体金属被検体と前
記磁気センサとの距離を測定する距離計は、２つの磁気
センサに対して共通に１つ設けられていることを特徴と
するもの（請求項２）である。

【００１９】２つの磁化状態における磁化状態を検出す
る磁化器と磁気センサは、互いに近接して設置されるこ
とが多い。よって、これらの２つの間においては、リフ
トオフはほとんどの場合同一である。従って、このよう
な場合には、２つの磁気センサについて共通に１つの磁
気センサを設けることにより、磁気センサの数を減らす
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例である
漏洩磁束探傷法を実施する装置の概要を示す図であり、
薄鋼板の内部介在物探傷に適用する例を示すものであ
る。図１において、１は薄鋼板、２ａ、２ｂは搬送ロー
ラ、３ａ、３ｂは磁化器、４ａ、４ｂは磁気センサ、５
ａ、５ｂは磁気センサのリフトオフを測定する距離計、
６は信号処理装置、７は漏洩磁束探傷装置、８は内部欠
陥、９ａ、９ｂは磁化器電源、１０ａ、１０ｂはリフト
オフ補正回路、１１ａ、１１ｂはバンドパスフィルタ付
増幅器、１２は演算装置である。

【００２１】信号処理装置６は、磁気センサ４ａ、４ｂ
の出力を、距離計５ａ、５の出力で補正するリフトオフ
補正回路１０ａ、１０ｂ、バンドパスフィルタ付増幅器
１１ａ、１１ｂ、補正後のデータを演算する演算装置１
２から構成される。

【００２２】この製品検査ラインでは、鋼板１の搬送路
に沿って漏洩磁束探傷装置７が設置されている。この漏
洩磁束探傷装置７は、主に磁気センサ４ａ、４ｂ、磁化
器３ａ、３ｂ、信号処理装置６、磁化器電源９ａ、９ｂ
から構成されている。磁化器３ａ、３ｂは磁化器電源９
ａ、９ｂにより電力を供給され、鋼板１を磁化する。磁
気センサ４ａ、４ｂと鋼板１との距離であるリフトオフ
はＬ１、Ｌ２は、距離計５ａ、５ｂにより検出される。
磁化器３ａ、磁気センサ４ａにより鋼板１はある磁化状
態にて探傷される。磁化器３ｂ、磁気センサ４ｂは磁化
器３ａ、磁気センサ４ａとは異なる磁化状態にて鋼板１
の探傷を行う。

【００２３】信号処理装置６内では、磁気センサ４ａか
らの信号出力を距離計５ａの値に基づきリフトオフ補正
回路１０ａにて、磁気センサ４ｂからの信号出力を距離
計５ｂの値に基づきリフトオフ補正回路１０ｂにて、そ
れぞれ補正して正規化する。正規化された信号は、バン
ドパスフィルタ付増幅器１１ａ、１１ｂにより増幅され
て演算装置１２に入力される。

【００２４】演算装置１２は、これらの補正後の信号に
対して（１）式により、鋼板１上の同一位置からの信号
同士で演算を行い、雑音信号を低減し、相対的に欠陥を
強調する。なお鋼板とセンサの距離は、磁気センサ４
ａ、４ｂの設置状況によっては同時に変動する場合もあ
るので、この場合には、１個の距離計にて測定しても構
わない。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を、薄鋼板中の微小な内部介在
物をオンラインにて検出する装置に適用した例につい
て、図２を参照しながら説明する。以下の図において、
発明の実施の形態以後の図に示された構成要素と同じ構
成要素には、同じ符号を付してその説明を省略すること
がある。図２は実施例である方法を実施するために使用
した漏洩磁束探傷装置の概略ブロック図であり、図１に
示したものとほぼ同じ構成であるが、信号処理装置の中
に遅延回路１３、及びＡ／Ｄ変換器１４、計算機１５が
設置されていることが異なっている。

【００２６】製品検査ラインを搬送される薄鋼板１の厚
さは１mmである。また、この鋼板１は搬送ローラ２ａ、
２ｂによりほぼ一定速度Ｖ＝30m/minで搬送される。各
磁気センサ４ａ、４ｂのリフトオフＬ１、Ｌ２は、共に
1.0mmに設定されている。図示していないが、複数個の
磁気センサ４ａ、４ｂが板幅方向に直線的に５mmピッチ
で配列されており、200組400個の磁気センサにて１ｍ幅
を探傷する。磁気センサ４ａの列と４ｂの列との距離は
１ｍとした。

【００２７】磁化器３ａ、３ｂと鋼板との距離はそれぞ
れ５mmとし、磁化器３ａの磁化力は4000ＡＴ、磁化器３
ｂの磁化力は1000ＡＴとした。磁気センサ４ａの出力
は、距離計５ａの信号より求めた係数によりリフトオフ
補正回路１０ａにて補正されて正規化され、遅延回路１
３にて薄鋼板が磁気センサ４ａと４ｂの間を走行する時
間である２秒遅延される。その後バンドパスフィルタ付
増幅器１１ａにて100倍増幅され、200Hz〜800Hzの信号
のみが取り出される。

【００２８】一方磁気センサ４ｂの出力は遅延回路を経
ずに、同様にリフトオフ補正回路１０ｂ、バンドパスフ
ィルタ付増幅器１１ｂを通る。処理された４ａ、４ｂの
それぞれの信号はＡ／Ｄ変換器１４にてディジタル化さ
れ計算機１５のメモリーに格納される。計算機１５は、
処理された格納された４ａの探傷データを前記（１）式
におけるＶa、処理されて格納された４ｂの探傷データ
を前記（１）式におけるＶbとして、（１）式により、
Ａを求め、Ａの値が所定値以上になると欠陥があると判
定する。

【００２９】図３に探傷信号例を示す。（ａ）はある強
い磁化条件による磁気センサ４ａの出力信号であり、
（ｂ）は（ａ）とは異なる弱い磁化条件による磁気セン
サ４ｂの出力信号である。（１）式による演算後の信号
Ａが（ｃ）である。波形（ａ）中の欠陥a-1と欠陥a-2
は、リフトオフが同じならば同レベルに出力されるはず
の欠陥であるが、実際にはリフトオフが変動しているた
めに、10％程度の差が生じている。

【００３０】また、（ｂ）の出力信号にもリフトオフの
ばらつきのために、リフトオフの変動が無い場合には同
じ信号であるはずの信号に、b-1とb-2の如く差が10％程
度生じると、その結果、a-1とb-1の差分c-1（（１）式
による演算結果）と、a-2とb-2の差分c-2（（１）式に
よる演算結果）のばらつきが大きくなり、本来同じ大き
さであるべきc-1とc-2の大きさが異なることになる。

【００３１】そこで、各々のセンサのリフトオフ距離計
５ａ、５ｂにて測定し、図４に示すようなグラフに対応
するテーブル用いて係数を求め、リフトオフ補正回路１
０ａ、１０ｂにて信号の補正（正規化）を行うと、各々
の補正信号は、図５の(a-1)'と(a-2)'、(b-1)'と(b-2)'
のようになり、（１）式による演算結果は、(c-1)'と(c
-2)'のようになって、両者の欠陥信号は同一となる。よ
って、リフトオフの変動に対しても安定して効果的に探
傷が可能となる。なお係数を求めるテーブルは、探傷を
行う磁化条件毎に異なるため、予めその磁化条件にて調
査し、磁化条件毎に準備しておく必要がある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち、請
求項１に係る発明においては、リフトオフが変動しても
その影響を受けず、Ｓ／Ｎ比よく内部欠陥を検出するこ
とができる。

【００３３】請求項２に係る発明においては、磁気セン
サの数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例である漏洩磁束探傷
法を実施する装置の概要を示す図である。

【図２】実施例である方法を実施するために使用した漏
洩磁束探傷装置の概略ブロック図である。

【図３】比較例である、リフトオフ補正を行わない場合
の信号波形の例を示す図である。

【図４】各センサのリフトオフと補正係数の関係の例を
示すグラフである。

【図５】本発明の実施例において、リフトオフ補正を行
った場合の、欠陥信号部分の波形を示す図である。

【図６】従来の磁気探傷装置の構成の例を示す図であ
る。

【図７】欠陥信号と雑音磁束の周波数特性の測定結果の
一例を示す図である。

【図８】先願発明による漏洩磁束探傷法を説明するため
の図である。

【図９】先願発明の信号処理方法を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１…薄鋼板、２ａ、２ｂ…搬送ローラ、３ａ、３ｂ…磁
化器、４ａ、４ｂ…磁気センサ、５ａ、５ｂ…磁気セン
サのリフトオフを測定する距離計、６…信号処理装置、
７…漏洩磁束探傷装置、８…内部欠陥、９ａ、９ｂ…磁
化器電源、１０ａ、１０ｂ…リフトオフ補正回路、１１
ａ、１１ｂ…バンドパスフィルタ付増幅器、１２…演算
装置、１３…遅延回路、１４…Ａ／Ｄ変換器、１５…計
算機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長棟 章生 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2G053 AA02 AA11 AB22 BA02 BA15 BB13 CA03 DA07 DB24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体被検体を２つの異なる磁化状態
   に磁化し、磁気センサにより各々の磁化状態における漏
   洩磁束の測定を行い、その測定信号同士を演算すること
   により内部欠陥の検出を行う漏洩磁束探傷法において、
   前記強磁性体金属被検体と前記磁気センサとの距離を測
   定し、測定された距離に応じて、前記各々の磁気センサ
   の出力を補正することを特徴とする漏洩磁束探傷法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の漏洩磁束探傷法であっ
   て、前記強磁性体金属被検体と前記磁気センサとの距離
   を測定する距離計は、２つの磁気センサに対して共通に
   １つ設けられていることを特徴とする漏洩磁束探傷法。