JP2001296277A - 磁気探傷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的ノイズが発生したり、漏洩磁束に影響
を与える欠陥以外のものが存在する場合にも、Ｓ／Ｎ比
良く欠陥を検出できる磁気探傷方法を提供する。 【解決手段】 磁気センサ５ａの信号をV(a)、磁気セン
サ５ｂの信号をV(b)とすると、各々のデータを薄鋼板１
の移動距離１ｍ×１ｍ分蓄積する。次に、この範囲につ
いて信号のＲＭＳを求め、それぞれＲａ、Ｒｂとする。
このＲａ、Ｒｂは広い範囲の信号のＲＭＳであるので、
薄鋼板１の表面粗さの平均値を表しているものと考えら
れる。よって、V(a)とV(b)の信号をそれぞれＲａ、Ｒｂ
で正規化して差し引くことにより、表面粗さの信号をキ
ャンセルことを考える。すなわち、V(t)=Va(t)-V(b)*Ra
/Rb により、各チャンネルごとにＶ（ｔ）を求め、これ
が所定の閾値を超える範囲を抽出することにより、欠陥
候補領域Ｄを抽出する。そして、欠陥候補領域Ｄの幅、
長さに基づいて欠陥を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属被検体の表面
に対して磁気センサを対向配置させて、異なる２種の探
傷条件での漏洩磁束の測定を行い、前記異なる２種の探
傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定
結果同士を演算して、その結果に基づいて欠陥を検出す
る磁気探傷方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁性体である金属被検体の表面又は内面
に存在する欠陥を検出する方法として、金属被検体を磁
化し、欠陥が存在する部分から漏洩する磁束を検出する
ことにより欠陥を検出する磁気探傷方法が、従来使用さ
れてきている。しかしながら、この磁気探傷方法におい
ては、金属被検体の表面粗さ等がノイズとなり、欠陥検
出のＳ／Ｎ比が低下するという問題点があった。

【０００３】本発明者らは、この問題点を解決するため
に、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の測定を行い、
前記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同
位置に対応する測定結果同士を演算して、その結果に基
づいて欠陥を検出する磁気探傷方法を発明し、平成１１
年特許願２９７８２号として特許出願を行っている。

【０００４】その概要を図４により説明する。製品検査
ラインを搬送ローラ２２ａ、２２ｂでほぼ一定速度Ｖで
搬送される、たとえば薄鋼帯等の強磁性体金属被検体２
１の搬送路に沿って漏洩磁束探傷装置２３が配設されて
いる。この漏洩磁束探傷装置２３は、走行状態の強磁性
体金属被検体２１表面近傍に配設された磁気センサ２５
ａと、磁気センサ２５ａより強磁性体金属被検体２１の
走行方向に一定距離離れた場所に配設された磁気センサ
２５ｂと、磁気センサ２５ａ、２５ｂに対してそれぞれ
強磁性体金属被検体２１を挟んで反対側に設置され、強
磁性体金属被検体２１を磁化する磁化器２４ａ、２４ｂ
と、磁気センサ２５ａ、２５ｂからの検出信号を増幅す
る増幅器２７ａ、２７ｂと、これらの信号に基づいて強
磁性体金属被検体２３の内部又は表面の欠陥３０を検出
する信号処理装置２８とで構成されている。

【０００５】強磁性体金属被検体２３に欠陥３０が存在
すると、この欠陥３０に起因して漏洩磁束により強磁性
体金属被検体２３の周囲の磁場が乱される。磁気センサ
２５ａ、２５ｂはこの磁場の変化を検出する。磁場変化
によって生じる信号の強さは欠陥３０の規模などに対応
するが、磁化器２４ａ、２４ｂによる磁界の大きさは異
なっているため、磁気センサ２５ａと磁気センサ２５ｂ
の検出する信号の強さには差がある。一方強磁性体金属
被検体２３の表面粗さ等の要因による磁場の変化は磁気
センサ２５ａの検出する信号と磁気センサ２５ｂの検出
する信号では差が少ない。そこで磁気センサ２５ａと磁
気センサ２４ｂの出力を演算することにより、表面粗さ
等の要因による磁場の変化を相殺して、欠陥の信号を強
調することができる。

【０００６】図５に信号処理の様子を示す。(a)は磁気
センサ２５ａ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２５ｂ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
うに演算することにより、欠陥部がより強調される(c)
の結果となる。このように、平成１１年特許願２９７８
２号に係る発明においては、強磁性体金属被検体上の同
位置に対応する２種の信号同士を演算し、その結果に基
づいて欠陥の検出を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら磁気セン
サの出力には、電気的な雑音のように金属被検体に起因
しない出力が有ったり、金属被検体に起因する雑音にし
ても、欠陥に比べ広い範囲に存在（例えば折れ跡などの
内部応力歪）する大きな雑音が発生する場合がある。こ
のような場合には、平成１１年特許願２９７８２号に係
る発明においては、欠陥として出力してしまう場合があ
った。

【０００８】その例を図６に示す。(a)は２種の磁化条
件の強い磁化の方の磁気センサ出力、(b)は磁化条件の
弱い磁化の磁気センサ出力、(c)は(a)と(b)の信号の演
算結果の出力であり、(c)＝(a)−ｋ・(b)という演算を行
ったものである。ただし、ｋは予め実験で定められた定
数である。

【０００９】図６を見ると分かるように、内部欠陥が存
在する場合は、(a)、(b)ではＳ／Ｎが悪くても(c)では
Ｓ／Ｎ比が向上している。それに対して電気ノイズの場
合（(a)の磁気センサに電気ノイズが入った場合）に
は、(c)において、この電気ノイズが強調されてしま
い、欠陥が存在すると判定してしまう。

【００１０】折れ跡の場合には、(a)の出力と(b)の出力
の関係は、表面粗さに起因する関係と異なるため、前記
演算では打ち消すことができず、(c)に示すように大き
な信号が残り、欠陥が存在すると判定してしまう。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、電気的ノイズが片側のセンサに発生したり、漏
洩磁束に影響を与える欠陥以外のものが存在する場合に
も、Ｓ／Ｎ比良く欠陥を検出できる磁気探傷方法を提供
することを課題とする。

【００１２】

【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、金属被検体の表面に対して磁気センサ
を対向配置させて、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束
の測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金
属被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算し
て、その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法で
あって、前記演算に用いる係数を、前記金属被検体表面
上の２次元領域における、前記２種の探傷条件での測定
結果に基づいて決定することを特徴とする磁気探傷方法
（請求項１）である。

【００１３】本手段においては、２種類の信号の演算に
用いる係数を、前記金属被検体表面上の２次元領域にお
ける、前記２種の探傷条件での測定結果に基づいて決定
している。よって、これらの係数は、複数のセンサの信
号に基づいて決定されるので、後に発明の実施の形態に
おいて説明するように、電気的ノイズが入った場合や、
鋼板の広い部分に亘って信号が変化した場合には、それ
を反映した係数が得られる。よって、このような場合に
も欠陥をＳ／Ｎ比良く検出することができる。

【００１４】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、測定結果同士の演算方法は、
第１の条件における測定信号から、第２の条件における
測定信号に係数を掛けたものを差し引くものであり、当
該係数は、前記金属被検体表面上の２次元領域におけ
る、第１の条件における測定信号と第２の条件における
測定信号の比であることを特徴とするもの（請求項２）
である。

【００１５】本手段においても、後に発明の実施の形態
において説明するように、電気的ノイズが入った場合
や、鋼板の広い部分に亘って信号が変化した場合には、
それを反映した係数が得られる。よって、このような場
合にも欠陥をＳ／Ｎ比良く検出することができる。

【００１６】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、前記異なる２
種の探傷条件が、磁化条件であることを特徴とするもの
（請求項３）である。

【００１７】磁化条件（磁化の強さ）を変えることによ
って、表面粗さに基づくノイズと、内部欠陥に基づく信
号との関係が大きく変化する。よって、このうち表面粗
さに基づくノイズを消去するような演算を行ってやれ
ば、内部欠陥に基づく信号をノイズに対して強調するこ
とができ、欠陥検出のＳ／Ｎ比が向上する。

【００１８】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前
記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位
置に対応する測定結果同士を演算し、さらに、その演算
結果を、前記金属被検体の１次元又は２次元の所定領域
内で単純平均し、その値に基づいて欠陥を検出すること
を特徴とするもの（請求項４）である。

【００１９】たとえば電気ノイズは瞬間的に発生するこ
とが多く、欠陥信号に対して短い時間しか継続しない。
よって、金属被検体の長さ方向に亘って所定距離内にお
ける信号の平均をとり、その平均値により欠陥を検出す
ることにすれば、電気ノイズのレベルを欠陥信号に対し
て低下させることができてＳ／Ｎ比が向上する。また、
折れ跡等に起因する信号は、欠陥信号に対して２次元的
な広がりが大きい。よって、金属被検体の２次元方向に
渡って所定面積内における信号の平均をとり、その平均
値により欠陥を検出することにし、平均値が所定値を超
えた場合には欠陥と判定しないようにすれば、折れ跡等
を欠陥と誤検出する可能性が低下する。

【００２０】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、前
記異なる２種の探傷条件での、前記金属被検体上の同位
置に対応する測定結果同士を演算し、その結果、欠陥と
判定された部分の長さ、幅、面積のいずれかに応じて、
真の欠陥か擬似欠陥かを判別することを特徴とするもの
（請求項５）である。

【００２１】前述のように、電気的のノイズは金属被検
体長さ方向に短い距離の信号となって現れ、折れ跡のよ
うな異常部は、広い面積の信号となって現れる。この性
質を利用して、欠陥と判定された部分の長さ、幅、面積
のいずれかに応じて、これら擬似欠陥を欠陥と区別する
ことができ、Ｓ／Ｎ比良く欠陥を検出することができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態の１例
である磁気探傷方法を実施するための磁気探傷装置の例
を示す概要図であり、薄鋼板の内部欠陥を探傷するもの
である。図１において、１は薄鋼板、２ａ、２ｂは搬送
ロール、３は磁気探傷装置、４ａ、４ｂは磁化器、５
ａ、５ｂは磁気センサ、６は信号処理装置、７は欠陥、
８は遅延回路、９はプリアンプ、１０はフィルタ、１１
はＡ／Ｄ変換器、１２は計算機である。

【００２３】薄鋼板１は、搬送ロール２ａ、２ｂによっ
てほぼ一定の速度Ｖ＝30m/minで搬送される。この製品
検査ラインでは、薄鋼板１の搬送路に沿って磁気探傷装
置３が設置されている。この磁気探傷装置３は、主に磁
化器４ａ、４ｂ、磁気センサ５ａ、５ｂ、信号処理装置
６から構成されている。磁化器４ａ、４ｂは薄鋼板１を
異なる強さに磁化する。漏洩磁束は、それぞれ磁気セン
サ５ａ、５ｂにより検出される。

【００２４】図示していないが、複数個の磁気センサ５
ａ、５ｂは板幅方向に直線的に２mmピッチで配列されて
おり、500組1000個の磁気センサにて１ｍ幅を探傷す
る。磁気センサ５ａの列と５ｂの列との距離は１ｍとさ
れている。磁化器４ａ、４ｂと鋼板との距離はそれぞれ
５mmとされ、磁化器４ａの磁化力は4000AT、磁化器４ｂ
の磁化力は1000ATとされている。

【００２５】磁気センサ５ａの出力は、遅延回路８にて
薄鋼板１が磁気センサ５ａと５ｂの間を走行する時間で
ある２秒遅延される。その後プリアンプ１０にて100倍
増幅され、フィルター１１(バンドパスフィルタ：200Hz
-800Hz)で処理される。一方磁気センサ５ｂの出力は遅
延回路８を経ずにプリアンプ９、フィルタ１０を通る。
処理された５ａ、５ｂのそれぞれの信号はＡ／Ｄ変換装
置１１にてディジタル化され計算機１２のメモリーに格
納される。

【００２６】計算機１２は、図２に示すような処理を行
う。処理された磁気センサ５ａの信号をV(a)、磁気セン
サ５ｂの信号をV(b)とすると、各々のデータを薄鋼板１
の移動距離１ｍ分蓄積する。すなわち、V(a)、V(b)が、
薄鋼板幅方向500チャンネル分（幅１ｍ）について、そ
れぞれ、長さ１ｍ分のデータとして蓄積される。

【００２７】次に、この１ｍ×１ｍの範囲について信号
のＲＭＳを求め、それぞれＲａ、Ｒｂとする。このＲ
ａ、Ｒｂは広い範囲の信号のＲＭＳであるので、薄鋼板
１の表面粗さの平均値を表しているものと考えられる。
よって、V(a)とV(b)の信号をそれぞれＲａ、Ｒｂで正規
化して差し引くことにより、表面粗さの信号をキャンセ
ルことを考える。すなわち、 V(t)=Va(t)-V(b)*Ra/Rb により、各チャンネルごとにＶ（ｔ）を求め、これが所
定の閾値を超える範囲を抽出することにより、欠陥候補
領域Ｄを抽出する。

【００２８】そして、欠陥候補領域Ｄの幅、長さに基づ
いて欠陥を判定する。通常、内部欠陥の場合、幅が４〜
６mm、長さが４〜８mmであるので、幅、長さがこの範囲
にある場合には内部欠陥と判定する。長さが４mm未満又
は幅が４mm未満である場合には、瞬間的な電気ノイズで
あるとして、欠陥出力は行わない。幅が６mmを超えたり
長さが８mmを超えた場合には、欠陥でなく内部磁気歪で
あるとして欠陥出力は行わない。

【００２９】図３に計算機１２の他の信号処理の例を示
す。この信号処理においては、Ｖ（ｔ）の算出までは、
図２に示した例と同じである。本処理においては、Ｖ
（ｔ）を算出した後、所定領域についてこれを平均し平
均値Ｖ（ｔ）’を算出する。そして、このＶ（ｔ）’の
大きさに基づいて欠陥の判定を行う。例えば、薄鋼板の
長さ方向10mm、幅10mmの範囲において平均値Ｖ（ｔ）’
を計算する。

【００３０】例えば電気ノイズの場合は、その幅、長さ
が小さいので平均値Ｖ（ｔ）’は小さくなり、閾値以下
となって欠陥として検出されない。内部磁気歪の場合
は、その幅、長さが大きいので、平均値Ｖ（ｔ）’の値
は内部欠陥の場合より大きくなり、内部欠陥と区別する
ことができる。

【００３１】また、図示を省略するが、電気的ノイズに
対しては、たとえば長さ４mm、幅４mmの範囲において平
均値Ｖ（ｔ）’を計算し、平均値Ｖ（ｔ）’の大きさで
欠陥を判定することにより除去を行ない、内部磁気歪に
対しては、例えば長さ10mm、幅10mmの範囲において平均
値Ｖ（ｔ）’を計算し、平均値計算の本になった出力Ｖ
（ｔ）との差を求め、その差が小さいときは内部磁気歪
であるとして欠陥と区別するようにしてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、異なる２種の探傷条件にて探傷を行う漏洩磁束探傷
信号同士の演算に、２次元の空間的な特徴を利用した信
号処理を加えているので、内部欠陥以外の出力信号を効
果的に排除でき、安定した探傷精度を保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の１例である磁気探傷方法
を実施するための磁気探傷装置の例を示す概要図であ
る。

【図２】図１に示す実施の形態における信号処理の１例
の概要を示す図である。

【図３】図１に示す実施の形態における信号処理の他の
例の概要を示す図である。

【図４】先願発明である漏洩磁束探傷装置の概要を示す
図である。

【図５】図４に示す漏洩磁束探傷装置の信号処理におけ
る信号波形の例を示す図である。

【図６】図４に示す漏洩磁束探傷装置において、電気ノ
イズが入った場合や、折れ跡があった場合の信号波形の
例を示す図である。

【符号の説明】

１…薄鋼板、２ａ、２ｂ…搬送ロール、３…磁気探傷装
置、４ａ、４ｂ…磁化器、５ａ、５ｂ…磁気センサ、６
…信号処理装置、７…欠陥、８…遅延回路、９…プリア
ンプ、１０…フィルタ、１１…Ａ／Ｄ変換器、１２…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 AA11 AB22 BA02 BA15 CB12 CB13 CB23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属被検体の表面に対して磁気センサを
   対向配置させて、異なる２種の探傷条件での漏洩磁束の
   測定を行い、前記異なる２種の探傷条件での、前記金属
   被検体上の同位置に対応する測定結果同士を演算して、
   その結果に基づいて欠陥を検出する磁気探傷方法であっ
   て、前記演算に用いる係数を、前記金属被検体表面上の
   ２次元領域における、前記２種の探傷条件での測定結果
   に基づいて決定することを特徴とする磁気探傷方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の磁気探傷方法であっ
   て、測定結果同士の演算方法は、第１の条件における測
   定信号から、第２の条件における測定信号に係数を掛け
   たものを差し引くものであり、当該係数は、前記金属被
   検体表面上の２次元領域における、第１の条件における
   測定信号と第２の条件における測定信号の比であること
   を特徴とする磁気探傷方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の磁気探傷
   方法であって、前記異なる２種の探傷条件が、磁化条件
   であることを特徴とする磁気探傷方法。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に記載の磁気探傷方法であって、前記異なる２種の探
   傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定
   結果同士を演算し、さらに、その演算結果を、前記金属
   被検体の１次元又は２次元の所定領域内で単純平均し、
   その値に基づいて欠陥を検出することを特徴とする磁気
   探傷方法。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項３のうちいずれか１
   項に記載の磁気探傷方法であって、前記異なる２種の探
   傷条件での、前記金属被検体上の同位置に対応する測定
   結果同士を演算し、その結果、欠陥と判定された部分の
   長さ、幅、面積のいずれかに応じて、真の欠陥か擬似欠
   陥かを判別することを特徴とする磁気探傷方法。