JP2003149212A - 非破壊検査装置 - Google Patents
非破壊検査装置Info
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- JP2003149212A JP2003149212A JP2001345272A JP2001345272A JP2003149212A JP 2003149212 A JP2003149212 A JP 2003149212A JP 2001345272 A JP2001345272 A JP 2001345272A JP 2001345272 A JP2001345272 A JP 2001345272A JP 2003149212 A JP2003149212 A JP 2003149212A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サンプル表面が凹凸である場合でも、金属構
造物を破壊することなく高精度でサンプル内の欠陥を検
出する。 【解決手段】 正弦波発生装置６から低周波数と高周波
数の電流を励起コイル５に流す。励起コイル５から誘導
された電磁波がサンプルであるアルミニウムプレート７
に照射され、サンプル内に渦電流を誘導する。その渦電
流が生成する磁場分布をｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１が検
出する。検出された低周波数の電流に起因する磁場分布
と高周波数に起因する磁場分布との差分を計算して、サ
ンプル表面と磁束計１との距離の情報を打ち消す。
造物を破壊することなく高精度でサンプル内の欠陥を検
出する。 【解決手段】 正弦波発生装置６から低周波数と高周波
数の電流を励起コイル５に流す。励起コイル５から誘導
された電磁波がサンプルであるアルミニウムプレート７
に照射され、サンプル内に渦電流を誘導する。その渦電
流が生成する磁場分布をｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１が検
出する。検出された低周波数の電流に起因する磁場分布
と高周波数に起因する磁場分布との差分を計算して、サ
ンプル表面と磁束計１との距離の情報を打ち消す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属構造物を破
壊することなく、その構造物内部を検査して欠陥を検出
する非破壊検査装置に係り、特に、超伝導量子干渉素子
（ＳＱＵＩＤ：superconducting quantum interference
device）磁束計等の高感度磁気センサを利用した非破
壊検査において、構造物内部の欠陥を検出するための非
破壊検査装置に関する。
壊することなく、その構造物内部を検査して欠陥を検出
する非破壊検査装置に係り、特に、超伝導量子干渉素子
（ＳＱＵＩＤ：superconducting quantum interference
device）磁束計等の高感度磁気センサを利用した非破
壊検査において、構造物内部の欠陥を検出するための非
破壊検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＳＱＵＩＤ磁束計等の高感度磁気
センサを利用してサンプルである金属構造物内の欠陥を
見つけ出す非破壊検査が注目されている。たとえば、Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計は、それまでの磁気センサと比較して高
感度で磁気を検出することが可能になる。また、直流か
ら数十ｋＨｚまでの広い周波数領域において、検出感度
が周波数に依存しないという特徴がある。
センサを利用してサンプルである金属構造物内の欠陥を
見つけ出す非破壊検査が注目されている。たとえば、Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計は、それまでの磁気センサと比較して高
感度で磁気を検出することが可能になる。また、直流か
ら数十ｋＨｚまでの広い周波数領域において、検出感度
が周波数に依存しないという特徴がある。
【０００３】さらに、ＳＱＵＩＤ磁束計は、薄膜素子で
構成することにより極めて微小な素子とすることができ
るため、磁気を検出するにあたり空間分解能が高いとい
う特徴もある。このＳＱＵＩＤ磁束計をはじめとする高
感度磁気センサを利用して、金属構造物内の欠陥がどこ
にあるかを金属構造物を破壊することなく、検査する技
術がある。
構成することにより極めて微小な素子とすることができ
るため、磁気を検出するにあたり空間分解能が高いとい
う特徴もある。このＳＱＵＩＤ磁束計をはじめとする高
感度磁気センサを利用して、金属構造物内の欠陥がどこ
にあるかを金属構造物を破壊することなく、検査する技
術がある。
【０００４】しかし、ＳＱＵＩＤ磁束計等の高感度磁気
センサとサンプルの間の距離（リフトオフ（lift-off）
と呼ばれる）が変化すると、その変化が欠陥による信号
に大きな影響を与えてしまう問題がある。そのため、リ
フトオフをほとんど変化させずに走査することができる
平坦な面に比較して、平坦でない面を走査した場合は、
信頼することのできる測定精度で欠陥を検出することは
困難である。
センサとサンプルの間の距離（リフトオフ（lift-off）
と呼ばれる）が変化すると、その変化が欠陥による信号
に大きな影響を与えてしまう問題がある。そのため、リ
フトオフをほとんど変化させずに走査することができる
平坦な面に比較して、平坦でない面を走査した場合は、
信頼することのできる測定精度で欠陥を検出することは
困難である。
【０００５】上述の問題を解決するとして、金属構造物
内の欠陥による信号の振幅成分だけでなく、位相成分を
抽出することにより、リフトオフの変化による影響を低
減する方法がある。
内の欠陥による信号の振幅成分だけでなく、位相成分を
抽出することにより、リフトオフの変化による影響を低
減する方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、位相成分を抽
出してもリフトオフの変化による影響を低減することは
容易ではなく、期待したほどの精度の高い測定は実行す
ることができていない。
出してもリフトオフの変化による影響を低減することは
容易ではなく、期待したほどの精度の高い測定は実行す
ることができていない。
【０００７】また、非破壊検査を実施する必要のある構
造物は、平坦な面を有しない凹凸のみからなるものも多
数ある。これらの平坦な面を有しない構造物の欠陥の所
在を検査することができる高感度磁気センサを利用した
非破壊検査装置の実現が望まれている。
造物は、平坦な面を有しない凹凸のみからなるものも多
数ある。これらの平坦な面を有しない構造物の欠陥の所
在を検査することができる高感度磁気センサを利用した
非破壊検査装置の実現が望まれている。
【０００８】そこでこれら従来における問題に鑑み、こ
の発明の目的は、リフトオフが変動するような場合で
も、金属構造物を破壊することなく、高精度で金属構造
物内部の欠陥を検出することが可能なＳＱＵＩＤ磁束計
等の高感度磁気センサを利用した非破壊検査装置を提供
することにある。
の発明の目的は、リフトオフが変動するような場合で
も、金属構造物を破壊することなく、高精度で金属構造
物内部の欠陥を検出することが可能なＳＱＵＩＤ磁束計
等の高感度磁気センサを利用した非破壊検査装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、金属
構造物の内部を破壊することなく検査して欠陥を検出す
る非破壊検査装置において、２以上の周波数成分を含む
信号を生成する生成手段と、前記信号が入力されること
により電磁波を励起して、当該電磁波を試料である金属
構造物に照射する励起コイルと、前記金属構造物から発
生する磁場を検出する磁場検出手段と、前記磁場から、
磁場の各周波数成分の振幅を算出する算出手段と、算出
された前記振幅から、２つの異なる周波数成分の振幅間
で差分を計算する計算手段と、を具備することを特徴と
する非破壊検査装置によって提供される。
構造物の内部を破壊することなく検査して欠陥を検出す
る非破壊検査装置において、２以上の周波数成分を含む
信号を生成する生成手段と、前記信号が入力されること
により電磁波を励起して、当該電磁波を試料である金属
構造物に照射する励起コイルと、前記金属構造物から発
生する磁場を検出する磁場検出手段と、前記磁場から、
磁場の各周波数成分の振幅を算出する算出手段と、算出
された前記振幅から、２つの異なる周波数成分の振幅間
で差分を計算する計算手段と、を具備することを特徴と
する非破壊検査装置によって提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施形態に係る非破壊検査装置を説明する。図１
は、この発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装置の
機能ブロック図である。この実施形態の非破壊検査装置
は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ（ｒｆ型超電導量子干渉素子）磁
束計１、Ｘ−Ｙステージ２、Ｘ−Ｙステージコントロー
ラ３、コンピュータ４、励起コイル５、および正弦波発
生装置６を具備している。破壊することなく欠陥が検査
されるサンプル（試料とも呼ばれる）である金属構造物
がＸ−Ｙステージ２上に配置される。この発明の実施形
態では、アルミニウムプレート７がサンプルとして使用
される。アルミニウムプレート７は、Ｘ−Ｙステージ２
上に配置されている。
明の実施形態に係る非破壊検査装置を説明する。図１
は、この発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装置の
機能ブロック図である。この実施形態の非破壊検査装置
は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ（ｒｆ型超電導量子干渉素子）磁
束計１、Ｘ−Ｙステージ２、Ｘ−Ｙステージコントロー
ラ３、コンピュータ４、励起コイル５、および正弦波発
生装置６を具備している。破壊することなく欠陥が検査
されるサンプル（試料とも呼ばれる）である金属構造物
がＸ−Ｙステージ２上に配置される。この発明の実施形
態では、アルミニウムプレート７がサンプルとして使用
される。アルミニウムプレート７は、Ｘ−Ｙステージ２
上に配置されている。
【００１１】低周波数と高周波数の少なくとも２種類以
上の波形を有する電気信号が正弦波発生装置６で生成さ
れる。生成された電気信号は、励起コイル５に入力され
る。
上の波形を有する電気信号が正弦波発生装置６で生成さ
れる。生成された電気信号は、励起コイル５に入力され
る。
【００１２】励起コイル５では、入力された電気信号に
含まれる異なる周波数成分の電気信号により、電磁波が
誘導される。誘導された電磁波は、Ｘ−Ｙステージ２上
のアルミニウムプレート７内に渦電流を誘導する。
含まれる異なる周波数成分の電気信号により、電磁波が
誘導される。誘導された電磁波は、Ｘ−Ｙステージ２上
のアルミニウムプレート７内に渦電流を誘導する。
【００１３】誘導された渦電流は、アルミニウムプレー
ト７内に存在する欠陥によって散乱され、擾乱される。
アルミニウムプレート７内で擾乱された渦電流や擾乱さ
れていない渦電流は、ともに磁場を生成する。生成され
た磁場は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１に検出される。
ト７内に存在する欠陥によって散乱され、擾乱される。
アルミニウムプレート７内で擾乱された渦電流や擾乱さ
れていない渦電流は、ともに磁場を生成する。生成され
た磁場は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１に検出される。
【００１４】検出された磁場の振幅値は、測定位置であ
るＸ−Ｙステージ２上のアルミニウムプレート７の位置
とともに、コンピュータ４に入力される。コンピュータ
４では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier tra
nsformation）が実行される。
るＸ−Ｙステージ２上のアルミニウムプレート７の位置
とともに、コンピュータ４に入力される。コンピュータ
４では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier tra
nsformation）が実行される。
【００１５】ＦＦＴは、測定位置ごとの入力された磁場
の振幅値を、異なる高調波ごとの磁場の振幅値に変換す
る。すなわち、測定位置ごとの磁場の周波数スペクトル
を得ることが可能になる。
の振幅値を、異なる高調波ごとの磁場の振幅値に変換す
る。すなわち、測定位置ごとの磁場の周波数スペクトル
を得ることが可能になる。
【００１６】その後、同一の測定位置で検出された、異
なる高調波ごとの磁場の振幅値の差分を計算する。
なる高調波ごとの磁場の振幅値の差分を計算する。
【００１７】また、コンピュータ４からＸ−Ｙステージ
コントローラ３にＸ−Ｙステージ２の位置を指定するた
めの指定信号が出力される。出力された指定信号は、Ｘ
−Ｙステージコントローラ３に入力されて、Ｘ−Ｙステ
ージ２を動かすための駆動信号がＸ−Ｙステージ２に出
力される。出力された駆動信号をＸ−Ｙステージ２が入
力して、Ｘ−Ｙステージ２がコンピュータ４に指定され
た位置に動かされる。
コントローラ３にＸ−Ｙステージ２の位置を指定するた
めの指定信号が出力される。出力された指定信号は、Ｘ
−Ｙステージコントローラ３に入力されて、Ｘ−Ｙステ
ージ２を動かすための駆動信号がＸ−Ｙステージ２に出
力される。出力された駆動信号をＸ−Ｙステージ２が入
力して、Ｘ−Ｙステージ２がコンピュータ４に指定され
た位置に動かされる。
【００１８】コンピュータ４のハードディスク等の記憶
部内に複数の周波数ごとの磁場の強さを示す振幅信号の
振幅値がサンプルの位置ごとにデータとして保存され
る。サンプル内部のすべての位置におけるデータによっ
て、サンプル内の欠陥を確定することが可能になる。概
略以上のように、励起コイル５から誘導される電磁波
が、サンプルであるアルミニウムプレート７の励起コイ
ル５の近傍に照射される。その結果、電磁波が照射され
たアルミニウムプレート７内に欠陥があるか否か、ある
場合は欠陥の位置を検出することが可能になる。
部内に複数の周波数ごとの磁場の強さを示す振幅信号の
振幅値がサンプルの位置ごとにデータとして保存され
る。サンプル内部のすべての位置におけるデータによっ
て、サンプル内の欠陥を確定することが可能になる。概
略以上のように、励起コイル５から誘導される電磁波
が、サンプルであるアルミニウムプレート７の励起コイ
ル５の近傍に照射される。その結果、電磁波が照射され
たアルミニウムプレート７内に欠陥があるか否か、ある
場合は欠陥の位置を検出することが可能になる。
【００１９】金属等の導電体に電流を流すと、導電体内
部に欠陥が存在するとその欠陥によって、電流が乱れそ
の電流によって生成される磁場にも乱れが発生する。そ
の磁場の乱れは、欠陥の位置、形状、および大きさに対
応して定まる。一方、導電体内に欠陥がない場合は、そ
の中を流れる電流は導電体の形状により定まる一定の磁
場分布を示す。
部に欠陥が存在するとその欠陥によって、電流が乱れそ
の電流によって生成される磁場にも乱れが発生する。そ
の磁場の乱れは、欠陥の位置、形状、および大きさに対
応して定まる。一方、導電体内に欠陥がない場合は、そ
の中を流れる電流は導電体の形状により定まる一定の磁
場分布を示す。
【００２０】したがって、原理的には、導電体の外部に
発生している磁場の分布を測定して、磁場分布の乱れた
部分を抽出して解析することによって、導電体内に存在
する欠陥を検出することが可能になる。
発生している磁場の分布を測定して、磁場分布の乱れた
部分を抽出して解析することによって、導電体内に存在
する欠陥を検出することが可能になる。
【００２１】この電流の乱れによる磁場分布の変化は、
サンプルの断面を流れる電流により生成される磁場の強
度と比較すると非常に小さく、高感度の磁気センサが必
要となる。たとえば、半導体磁気センサ、フラックスゲ
ート型磁気センサ、ＳＱＵＩＤ磁束計などがある。この
発明の実施形態では、ＳＱＵＩＤ磁束計を使用した場合
を説明している。もちろん、ＳＱＵＩＤ磁束計に限定さ
れるわけではなく、上記の高感度の磁気センサを使用し
てもよい。また、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１は、直流型
であるｄｃ−ＳＱＵＩＤ磁束計に変えてもこの発明の本
質は変更されない。
サンプルの断面を流れる電流により生成される磁場の強
度と比較すると非常に小さく、高感度の磁気センサが必
要となる。たとえば、半導体磁気センサ、フラックスゲ
ート型磁気センサ、ＳＱＵＩＤ磁束計などがある。この
発明の実施形態では、ＳＱＵＩＤ磁束計を使用した場合
を説明している。もちろん、ＳＱＵＩＤ磁束計に限定さ
れるわけではなく、上記の高感度の磁気センサを使用し
てもよい。また、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１は、直流型
であるｄｃ−ＳＱＵＩＤ磁束計に変えてもこの発明の本
質は変更されない。
【００２２】また、コンピュータ４の指定にもとづい
て、サンプルが積載されるＸ−Ｙステージ２は自在に動
作する。Ｘ−Ｙステージ２は、通常２次元方向にのみ動
作する。すなわち、励起コイル５（またはｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１）とＸ−Ｙステージ２との距離は一定に保
たれたままである。
て、サンプルが積載されるＸ−Ｙステージ２は自在に動
作する。Ｘ−Ｙステージ２は、通常２次元方向にのみ動
作する。すなわち、励起コイル５（またはｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１）とＸ−Ｙステージ２との距離は一定に保
たれたままである。
【００２３】さらにまた、この実施形態では、コンピュ
ータ４にＦＦＴを実行するためのソフトウェアがインス
トールされていて、ＦＦＴを実行している。これに限定
されず、処理速度を早めるために、ＦＦＴを実行するた
めのＤＳＰ（digital signalprocessor）が組み込まれ
たハードウェアを使用することが好ましい。
ータ４にＦＦＴを実行するためのソフトウェアがインス
トールされていて、ＦＦＴを実行している。これに限定
されず、処理速度を早めるために、ＦＦＴを実行するた
めのＤＳＰ（digital signalprocessor）が組み込まれ
たハードウェアを使用することが好ましい。
【００２４】図２（Ａ）は、励起コイル５に低周波数の
信号が入力されて、サンプルであるアルミニウムプレー
ト７内に、励起コイル５により誘導される渦電流１２の
分布を示す模式図である。図２（Ｂ）は、励起コイル５
に高周波数の信号が入力されて、サンプルであるアルミ
ニウムプレート７内に、励起コイル５により誘導される
渦電流１４の分布を示す模式図である。渦電流１２およ
び１４によって生成される磁場は、ＳＱＵＩＤ１１によ
って検出される。
信号が入力されて、サンプルであるアルミニウムプレー
ト７内に、励起コイル５により誘導される渦電流１２の
分布を示す模式図である。図２（Ｂ）は、励起コイル５
に高周波数の信号が入力されて、サンプルであるアルミ
ニウムプレート７内に、励起コイル５により誘導される
渦電流１４の分布を示す模式図である。渦電流１２およ
び１４によって生成される磁場は、ＳＱＵＩＤ１１によ
って検出される。
【００２５】励起コイル５によって誘導される電磁波に
より、渦電流がアルミニウムプレート７内に誘導される
表面からの深さは、電磁波の周波数によって決定され
る。すなわち、電磁波が侵入する、誘電体表面からの侵
入深さδは、δ＝（２／ω・σ・μｒ）１／２である。
ここで、ωは励起コイル５に誘導される電磁波の角周波
数、σはサンプルであるアルミニウムプレート７の伝導
率、μｒはサンプルの透磁率である。この現象は、電磁
気学においていわゆる表皮効果と呼ばれるものである。
図２（Ａ）と図２（Ｂ）を比較すると、図２（Ａ）の方
が電磁波の侵入深さが大きいので、アルミニウムプレー
ト７の表面からより深い位置まで渦電流が誘導されてい
ることがわかる。
より、渦電流がアルミニウムプレート７内に誘導される
表面からの深さは、電磁波の周波数によって決定され
る。すなわち、電磁波が侵入する、誘電体表面からの侵
入深さδは、δ＝（２／ω・σ・μｒ）１／２である。
ここで、ωは励起コイル５に誘導される電磁波の角周波
数、σはサンプルであるアルミニウムプレート７の伝導
率、μｒはサンプルの透磁率である。この現象は、電磁
気学においていわゆる表皮効果と呼ばれるものである。
図２（Ａ）と図２（Ｂ）を比較すると、図２（Ａ）の方
が電磁波の侵入深さが大きいので、アルミニウムプレー
ト７の表面からより深い位置まで渦電流が誘導されてい
ることがわかる。
【００２６】上式によれば、電磁波の角周波数ωが小さ
いほど、侵入深さδは大きくなる。電磁波の侵入深さ
は、図２（Ａ）の場合の方が図２（Ｂ）の場合よりも大
きい。したがって、図２（Ａ）の場合の方が、図２
（Ｂ）の場合に比較して、電磁波の角周波数が小さい。
逆に上式より、電磁波の角周波数が小さいほど、電磁波
はアルミニウムプレート７の内部の奥まで侵入して、そ
の位置に渦電流を誘導する。
いほど、侵入深さδは大きくなる。電磁波の侵入深さ
は、図２（Ａ）の場合の方が図２（Ｂ）の場合よりも大
きい。したがって、図２（Ａ）の場合の方が、図２
（Ｂ）の場合に比較して、電磁波の角周波数が小さい。
逆に上式より、電磁波の角周波数が小さいほど、電磁波
はアルミニウムプレート７の内部の奥まで侵入して、そ
の位置に渦電流を誘導する。
【００２７】その結果、アルミニウムプレート７の厚さ
分まで侵入する程度の低周波数の電磁波は、アルミニウ
ムプレート７の表面から底面にわたって渦電流を誘導す
る。したがって、アルミニウムプレート７内に存在する
可能性のある欠陥１３の影響が渦電流に反映され、渦電
流によって生成される磁場にも欠陥の影響が反映され
る。
分まで侵入する程度の低周波数の電磁波は、アルミニウ
ムプレート７の表面から底面にわたって渦電流を誘導す
る。したがって、アルミニウムプレート７内に存在する
可能性のある欠陥１３の影響が渦電流に反映され、渦電
流によって生成される磁場にも欠陥の影響が反映され
る。
【００２８】また、アルミニウムプレート７の表面付近
にのみ分布してほとんど侵入することができない程度の
高周波数の電磁波は、アルミニウムプレート７の表面上
に渦電流１４を誘導するのみである。したがって、アル
ミニウムプレート７内部の構造が渦電流１４に反映され
ることはない。その結果、この渦電流１４によって生成
される磁場にもアルミニウムプレート７内の欠陥１３の
影響は反映されない。
にのみ分布してほとんど侵入することができない程度の
高周波数の電磁波は、アルミニウムプレート７の表面上
に渦電流１４を誘導するのみである。したがって、アル
ミニウムプレート７内部の構造が渦電流１４に反映され
ることはない。その結果、この渦電流１４によって生成
される磁場にもアルミニウムプレート７内の欠陥１３の
影響は反映されない。
【００２９】通常は、数十Ｈｚから４ｋＨｚ程度の周波
数を有する電磁波が励起コイル５から誘導される。
数を有する電磁波が励起コイル５から誘導される。
【００３０】以上で説明されたように、サンプル内に存
在する欠陥は、サンプル内に誘導される渦電流の分布に
影響を与える。この誘導された渦電流によって生成され
る磁場分布は、サンプル内に欠陥があるか否かで変化を
受ける。また、サンプル表面に誘導される渦電流１４に
よって生成される磁場分布は、ＳＱＵＩＤ磁束計１とサ
ンプル表面との距離であるリフトオフによって変化す
る。すなわち、サンプル表面付近にのみ分布してほとん
ど侵入することができない程度の高周波数の電磁波が誘
導した渦電流１２によって生成される磁場分布は、リフ
トオフによる影響が反映される。
在する欠陥は、サンプル内に誘導される渦電流の分布に
影響を与える。この誘導された渦電流によって生成され
る磁場分布は、サンプル内に欠陥があるか否かで変化を
受ける。また、サンプル表面に誘導される渦電流１４に
よって生成される磁場分布は、ＳＱＵＩＤ磁束計１とサ
ンプル表面との距離であるリフトオフによって変化す
る。すなわち、サンプル表面付近にのみ分布してほとん
ど侵入することができない程度の高周波数の電磁波が誘
導した渦電流１２によって生成される磁場分布は、リフ
トオフによる影響が反映される。
【００３１】したがって、サンプルの厚さ分まで侵入す
る程度の低周波数の電磁波が誘導した渦電流１２によっ
て生成される磁場分布は、サンプル内の構造とリフトオ
フとによる影響が反映される。
る程度の低周波数の電磁波が誘導した渦電流１２によっ
て生成される磁場分布は、サンプル内の構造とリフトオ
フとによる影響が反映される。
【００３２】一方、上述したようにサンプル表面付近に
のみ分布してほとんど侵入することができない程度の高
周波数の電磁波が誘導した渦電流１４によって生成され
る磁場分布は、リフトオフによる影響のみが反映され
る。
のみ分布してほとんど侵入することができない程度の高
周波数の電磁波が誘導した渦電流１４によって生成され
る磁場分布は、リフトオフによる影響のみが反映され
る。
【００３３】ゆえに、サンプルの厚さ分まで侵入する程
度の低周波数の電磁波が誘導した渦電流１２によって生
成される磁場分布と、サンプル表面付近にのみ分布して
ほとんど侵入することができない程度の高周波数の電磁
波が誘導した渦電流１４によって生成される磁場分布と
の差分である磁場分布は、サンプル内の構造のみの影響
が反映されることになる。すなわち、リフトオフの影響
は相殺されて、差分後の磁場分布には反映されない。こ
れによって、リフトオフの影響を受けることなく、サン
プル内の欠陥を検出することが可能になる。
度の低周波数の電磁波が誘導した渦電流１２によって生
成される磁場分布と、サンプル表面付近にのみ分布して
ほとんど侵入することができない程度の高周波数の電磁
波が誘導した渦電流１４によって生成される磁場分布と
の差分である磁場分布は、サンプル内の構造のみの影響
が反映されることになる。すなわち、リフトオフの影響
は相殺されて、差分後の磁場分布には反映されない。こ
れによって、リフトオフの影響を受けることなく、サン
プル内の欠陥を検出することが可能になる。
【００３４】図３は、この発明の第１の実施形態に係る
非破壊検査装置において、サンプル内の欠陥を発見する
までの流れ図である。ステップＳＴ−Ａ１では、正弦波
発生装置６が低周波数ｆ１と高周波数ｆ２の周波数の電
気信号を励起コイル５に出力する。ここで、低周波数ｆ
１は電磁波がサンプルの厚さ分まで侵入する程度の周波
数値に設定される。また、高周波数ｆ２は電磁波がサン
プル表面付近にのみ分布してほとんど侵入することがで
きない程度の周波数値に設定される。これらの周波数値
の設定は、上記の方程式にもとづいて決定される。ま
た、実際の実験値にもとづいて周波数の数値が設定され
てもよい。
非破壊検査装置において、サンプル内の欠陥を発見する
までの流れ図である。ステップＳＴ−Ａ１では、正弦波
発生装置６が低周波数ｆ１と高周波数ｆ２の周波数の電
気信号を励起コイル５に出力する。ここで、低周波数ｆ
１は電磁波がサンプルの厚さ分まで侵入する程度の周波
数値に設定される。また、高周波数ｆ２は電磁波がサン
プル表面付近にのみ分布してほとんど侵入することがで
きない程度の周波数値に設定される。これらの周波数値
の設定は、上記の方程式にもとづいて決定される。ま
た、実際の実験値にもとづいて周波数の数値が設定され
てもよい。
【００３５】ステップＳＴ−Ａ２では、ｒｆ−ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計１がサンプル内に誘導された渦電流によって発
生された磁場の強さを測定する。ステップＳＴ−Ａ３で
は、前ステップで測定された磁場が、時間を変数とした
磁場の強さである時間領域信号Ｓ（ｔ）としてコンピュ
ータ４に出力される。
Ｄ磁束計１がサンプル内に誘導された渦電流によって発
生された磁場の強さを測定する。ステップＳＴ−Ａ３で
は、前ステップで測定された磁場が、時間を変数とした
磁場の強さである時間領域信号Ｓ（ｔ）としてコンピュ
ータ４に出力される。
【００３６】ステップＳＴ−Ａ４では、Ｓ（ｔ）をＦＦ
Ｔにより変換してスペクトル信号Ａｍｐ（ｆ１）および
Ａｍｐ（ｆ２）を獲得する。Ａｍｐ（ｆｎ）（ｎ＝１，
２）は、周波数ｆｎでの磁場の強さを示す振幅値であ
る。Ａｍｐ（ｆｎ）は、正弦波発生装置６から出力され
た周波数ｆｎの正弦波によって誘導された電磁波がサン
プル内に誘導した渦電流によって発生される磁場の強さ
の振幅値に対応する。
Ｔにより変換してスペクトル信号Ａｍｐ（ｆ１）および
Ａｍｐ（ｆ２）を獲得する。Ａｍｐ（ｆｎ）（ｎ＝１，
２）は、周波数ｆｎでの磁場の強さを示す振幅値であ
る。Ａｍｐ（ｆｎ）は、正弦波発生装置６から出力され
た周波数ｆｎの正弦波によって誘導された電磁波がサン
プル内に誘導した渦電流によって発生される磁場の強さ
の振幅値に対応する。
【００３７】ステップＳＴ−Ａ５では、Ａｍｐ（ｆ１）
とＡｍｐ（ｆ２）との間で重みをつけて差分を計算す
る。すなわち、 Ａｍｐ（ｆ１）―α×Ａｍｐ（ｆ２） を計算する。αはリフトオフの影響を減少するための重
みであり、サンプルの組成によって実験的に定まる定数
である。これによって、リフトオフの影響をほとんど受
けていないサンプル内の構造を反映する磁場の強さを示
す振幅を得ることができる。
とＡｍｐ（ｆ２）との間で重みをつけて差分を計算す
る。すなわち、 Ａｍｐ（ｆ１）―α×Ａｍｐ（ｆ２） を計算する。αはリフトオフの影響を減少するための重
みであり、サンプルの組成によって実験的に定まる定数
である。これによって、リフトオフの影響をほとんど受
けていないサンプル内の構造を反映する磁場の強さを示
す振幅を得ることができる。
【００３８】ステップＳＴ−Ａ６では、前ステップで得
られたリフトオフの影響をほとんど受けていない、サン
プル内の構造のみを反映した磁場の強さを示す振幅にも
とづいて、サンプル内の欠陥を確定する。この方法によ
れば、高感度磁気センサとサンプルとの距離を一定に保
つことが難しい場合でも、的確にサンプル内の欠陥を検
出することが可能になる。たとえば、サンプルが凹凸面
のみを有する場合でも、サンプル内の欠陥を的確に検出
することが可能になる。
られたリフトオフの影響をほとんど受けていない、サン
プル内の構造のみを反映した磁場の強さを示す振幅にも
とづいて、サンプル内の欠陥を確定する。この方法によ
れば、高感度磁気センサとサンプルとの距離を一定に保
つことが難しい場合でも、的確にサンプル内の欠陥を検
出することが可能になる。たとえば、サンプルが凹凸面
のみを有する場合でも、サンプル内の欠陥を的確に検出
することが可能になる。
【００３９】上述した動作が、サンプル表面のすべての
位置に対して実行される。コンピュータ４からの命令に
もとづいて、Ｘ−Ｙコントローラ３によってＸ−Ｙステ
ージ２が移動し、サンプル表面のすべての位置を走査す
る。
位置に対して実行される。コンピュータ４からの命令に
もとづいて、Ｘ−Ｙコントローラ３によってＸ−Ｙステ
ージ２が移動し、サンプル表面のすべての位置を走査す
る。
【００４０】この位置はサンプル上の有限個の位置であ
り、サンプル上に一様に分布する。その結果、サンプル
内に存在するすべての欠陥を、リフトオフに依存するこ
となく確実に把握することが可能になる。
り、サンプル上に一様に分布する。その結果、サンプル
内に存在するすべての欠陥を、リフトオフに依存するこ
となく確実に把握することが可能になる。
【００４１】図４は、この発明の第２の実施形態に係る
非破壊検査装置の機能ブロック図である。この実施形態
の非破壊検査装置は、第１の実施形態の非破壊検査装置
が具備する正弦波発生装置６の代わりに鋸波発生装置８
を具備し、さらにロックインアンプ（ｆ１）９、ロック
インアンプ（ｆ２）１０を具備したものである。ほかの
構成は、第１の実施形態の非破壊検査装置と同様であ
る。
非破壊検査装置の機能ブロック図である。この実施形態
の非破壊検査装置は、第１の実施形態の非破壊検査装置
が具備する正弦波発生装置６の代わりに鋸波発生装置８
を具備し、さらにロックインアンプ（ｆ１）９、ロック
インアンプ（ｆ２）１０を具備したものである。ほかの
構成は、第１の実施形態の非破壊検査装置と同様であ
る。
【００４２】鋸状の波形を有する電気信号が鋸波発生装
置８で生成される。鋸状波形の電気信号は、低周波数か
ら高周波数までの多くの異なる周波数成分のモードを含
んでいる。生成された電気信号は、励起コイル５に入力
される。
置８で生成される。鋸状波形の電気信号は、低周波数か
ら高周波数までの多くの異なる周波数成分のモードを含
んでいる。生成された電気信号は、励起コイル５に入力
される。
【００４３】励起コイル５では、入力された電気信号に
含まれる異なる周波数成分の電気信号により、電磁波が
誘導される。誘導された電磁波は、Ｘ−Ｙステージ２上
のアルミニウムプレート７内に渦電流を誘導する。
含まれる異なる周波数成分の電気信号により、電磁波が
誘導される。誘導された電磁波は、Ｘ−Ｙステージ２上
のアルミニウムプレート７内に渦電流を誘導する。
【００４４】誘導された渦電流は、アルミニウムプレー
ト７内に存在する欠陥によって散乱され、擾乱される。
アルミニウムプレート７内で擾乱された渦電流や擾乱さ
れていない渦電流は、ともに磁場を生成する。生成され
た磁場は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１に検出される。
ト７内に存在する欠陥によって散乱され、擾乱される。
アルミニウムプレート７内で擾乱された渦電流や擾乱さ
れていない渦電流は、ともに磁場を生成する。生成され
た磁場は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１に検出される。
【００４５】検出された磁場の振幅値は、ロックインア
ンプ（ｆ１）９に入力される。ロックインアンプ（ｆ
１）９は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力信号を電流
センサ（図示せず）の出力信号でロックインしてその電
流と同じ周波数（ｆ１）の磁場の振幅値を抽出する。
ンプ（ｆ１）９に入力される。ロックインアンプ（ｆ
１）９は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力信号を電流
センサ（図示せず）の出力信号でロックインしてその電
流と同じ周波数（ｆ１）の磁場の振幅値を抽出する。
【００４６】同様に、ロックインアンプ（ｆ２）１０に
も検出された磁場の振幅値が入力される。ロックインア
ンプ（ｆ２）１０は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力
信号を電流センサ（図示せず）の出力信号でロックイン
してその電流と同じ周波数（ｆ２）の磁場の振幅値を抽
出する。
も検出された磁場の振幅値が入力される。ロックインア
ンプ（ｆ２）１０は、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１の出力
信号を電流センサ（図示せず）の出力信号でロックイン
してその電流と同じ周波数（ｆ２）の磁場の振幅値を抽
出する。
【００４７】これらの周波数ｆ１およびｆ２は、それぞ
れ第１の実施形態の低周波数ｆ１およびｆ２に対応す
る。すなわち、低周波数ｆ１は電磁波がサンプルの厚さ
分まで侵入する程度の周波数値に設定される。また、高
周波数ｆ２は電磁波がサンプル表面付近にのみ分布して
ほとんど侵入することができない程度の周波数値に設定
される。
れ第１の実施形態の低周波数ｆ１およびｆ２に対応す
る。すなわち、低周波数ｆ１は電磁波がサンプルの厚さ
分まで侵入する程度の周波数値に設定される。また、高
周波数ｆ２は電磁波がサンプル表面付近にのみ分布して
ほとんど侵入することができない程度の周波数値に設定
される。
【００４８】その後、コンピュータ４によって、同一の
測定位置で検出された、異なる高調波ごとの磁場の振幅
値の差分を計算する。
測定位置で検出された、異なる高調波ごとの磁場の振幅
値の差分を計算する。
【００４９】また、Ｘ−Ｙステージ２およびＸ−Ｙステ
ージコントローラ３の動作は、第１の実施形態と同様で
ある。さらに、コンピュータ４のハードディスク等の記
憶部内に複数の周波数ごとの磁場の強さを示す振幅信号
の振幅値がサンプルの位置ごとにデータとして保存され
る。サンプル内部のすべての位置におけるデータによっ
て、サンプル内の欠陥を確定することが可能になる。概
略以上のように、励起コイル５から誘導される電磁波
が、サンプルであるアルミニウムプレート７の励起コイ
ル５の近傍に照射される。その結果、電磁波が照射され
たアルミニウムプレート７内に欠陥があるか否か、ある
場合は欠陥の位置を検出することが可能になる。
ージコントローラ３の動作は、第１の実施形態と同様で
ある。さらに、コンピュータ４のハードディスク等の記
憶部内に複数の周波数ごとの磁場の強さを示す振幅信号
の振幅値がサンプルの位置ごとにデータとして保存され
る。サンプル内部のすべての位置におけるデータによっ
て、サンプル内の欠陥を確定することが可能になる。概
略以上のように、励起コイル５から誘導される電磁波
が、サンプルであるアルミニウムプレート７の励起コイ
ル５の近傍に照射される。その結果、電磁波が照射され
たアルミニウムプレート７内に欠陥があるか否か、ある
場合は欠陥の位置を検出することが可能になる。
【００５０】また、この発明の実施形態では、ＳＱＵＩ
Ｄ磁束計を使用した場合を説明している。もちろん、Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計に限定されるわけではなく、上記の高感
度の磁気センサを使用してもよい。また、ｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１は、直流型であるｄｃ−ＳＱＵＩＤ磁束計
に変えてもこの発明の本質は変更されない。
Ｄ磁束計を使用した場合を説明している。もちろん、Ｓ
ＱＵＩＤ磁束計に限定されるわけではなく、上記の高感
度の磁気センサを使用してもよい。また、ｒｆ−ＳＱＵ
ＩＤ磁束計１は、直流型であるｄｃ−ＳＱＵＩＤ磁束計
に変えてもこの発明の本質は変更されない。
【００５１】図５（Ａ）は、図４に示される鋸波発生装
置が発生する鋸波を示す図である。図５（Ｂ）は、図５
（Ａ）に示される鋸波の１周期での振幅を示す方程式で
ある。図５（Ａ）に示されるように、同一の鋸状の波形
が周期的に繰り返されて鋸波発生装置８から出力され
る。１周期で現れる鋸状の波形は、図５（Ｂ）に示され
る数式で計算される。ここで、ωは角周波数であり鋸波
の基本周波数ｆとの間で、ω＝２πｆの関係がある。す
なわち、図５（Ｂ）の式によれば、１つの鋸状の波形
は、無限に多くの周波数が含まれることがわかる。１つ
の鋸状の波形は、基本周波数ｆの整数倍の周波数を含ん
でいる。
置が発生する鋸波を示す図である。図５（Ｂ）は、図５
（Ａ）に示される鋸波の１周期での振幅を示す方程式で
ある。図５（Ａ）に示されるように、同一の鋸状の波形
が周期的に繰り返されて鋸波発生装置８から出力され
る。１周期で現れる鋸状の波形は、図５（Ｂ）に示され
る数式で計算される。ここで、ωは角周波数であり鋸波
の基本周波数ｆとの間で、ω＝２πｆの関係がある。す
なわち、図５（Ｂ）の式によれば、１つの鋸状の波形
は、無限に多くの周波数が含まれることがわかる。１つ
の鋸状の波形は、基本周波数ｆの整数倍の周波数を含ん
でいる。
【００５２】ここで重要なのは、励起信号が多くの単周
波数によって合成されていることである。したがって、
鋸波のほかに、三角波、矩形波でもよい。ただし、鋸波
は矩形波よりも高周波成分を多く含むので、幅広い周波
数範囲に対応する信号を生成することができるという特
徴がある。
波数によって合成されていることである。したがって、
鋸波のほかに、三角波、矩形波でもよい。ただし、鋸波
は矩形波よりも高周波成分を多く含むので、幅広い周波
数範囲に対応する信号を生成することができるという特
徴がある。
【００５３】すなわち、励起コイル５に入力される電気
信号は、第１の実施形態とことなり多くの周波数成分を
含む。したがって、ロックインアンプ（ｆ１）９および
ロックインアンプ（ｆ２）１０のそれぞれでロックされ
るｆ１およびｆ２の値を変更して、再度サンプルを検査
することも考えられる。この検査を実行すると、同一位
置での異なった渦電流による磁場分布がえられるので、
より精度よくサンプル内の欠陥を発見することが可能に
なる。
信号は、第１の実施形態とことなり多くの周波数成分を
含む。したがって、ロックインアンプ（ｆ１）９および
ロックインアンプ（ｆ２）１０のそれぞれでロックされ
るｆ１およびｆ２の値を変更して、再度サンプルを検査
することも考えられる。この検査を実行すると、同一位
置での異なった渦電流による磁場分布がえられるので、
より精度よくサンプル内の欠陥を発見することが可能に
なる。
【００５４】図６は、この発明の第２の実施形態に係る
非破壊検査装置において、サンプル内の欠陥を発見する
までの流れ図である。図６の流れ図は、第１の実施形態
で示した図３の流れ図とは、ステップＳＴ−Ｂ１および
ＳＴ−Ｂ４のみが異なる。ほかの図６に示されたステッ
プは第１の実施形態で示した図３の流れ図と同様であ
る。
非破壊検査装置において、サンプル内の欠陥を発見する
までの流れ図である。図６の流れ図は、第１の実施形態
で示した図３の流れ図とは、ステップＳＴ−Ｂ１および
ＳＴ−Ｂ４のみが異なる。ほかの図６に示されたステッ
プは第１の実施形態で示した図３の流れ図と同様であ
る。
【００５５】ステップＳＴ−Ｂ１では、鋸波発生装置８
が複数の周波数成分を含む電気信号を励起コイル５に出
力する。この電気信号の周波数成分は、電磁波がサンプ
ルの厚さ分まで侵入する程度の低周波数ｆ１の成分と、
電磁波がサンプル表面付近にのみ分布してほとんど侵入
することができない程度の高周波数ｆ２とが含まれるよ
うに設定される。
が複数の周波数成分を含む電気信号を励起コイル５に出
力する。この電気信号の周波数成分は、電磁波がサンプ
ルの厚さ分まで侵入する程度の低周波数ｆ１の成分と、
電磁波がサンプル表面付近にのみ分布してほとんど侵入
することができない程度の高周波数ｆ２とが含まれるよ
うに設定される。
【００５６】ステップＳＴ−Ｂ２は、ステップＳＴ−Ａ
２と同様であり、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１がサンプル
内に誘導された渦電流によって発生された磁場の強さを
測定する。ステップＳＴ−Ｂ３も、ステップＳＴ−Ａ３
と同様であり、前ステップで測定された磁場が、時間を
変数とした磁場の強さである時間領域信号Ｓ（ｔ）とし
てコンピュータ４に出力される。
２と同様であり、ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１がサンプル
内に誘導された渦電流によって発生された磁場の強さを
測定する。ステップＳＴ−Ｂ３も、ステップＳＴ−Ａ３
と同様であり、前ステップで測定された磁場が、時間を
変数とした磁場の強さである時間領域信号Ｓ（ｔ）とし
てコンピュータ４に出力される。
【００５７】ステップＳＴ−Ｂ４では、Ｓ（ｔ）からロ
ックインアンプによりスペクトル信号Ａｍｐ（ｆ１）お
よびＡｍｐ（ｆ２）を獲得する。それぞれのスペクトル
信号は、ロックインアンプ（ｆ１）９およびロックイン
アンプ（ｆ２）１０によりＳ（ｔ）から抽出される。
ックインアンプによりスペクトル信号Ａｍｐ（ｆ１）お
よびＡｍｐ（ｆ２）を獲得する。それぞれのスペクトル
信号は、ロックインアンプ（ｆ１）９およびロックイン
アンプ（ｆ２）１０によりＳ（ｔ）から抽出される。
【００５８】ステップＳＴ−Ｂ５は、ステップＳＴ−Ａ
５と同様であり、Ａｍｐ（ｆ１）とＡｍｐ（ｆ２）との
間で重みをつけて差分を計算する。すなわち、 Ａｍｐ（ｆ１）―α×Ａｍｐ（ｆ２） を計算する。αはリフトオフの影響を減少するための重
みであり、サンプルの組成によって実験的に定まる定数
である。これによって、リフトオフの影響をほとんど受
けていないサンプル内の構造を反映する磁場の強さを示
す振幅を得ることができる。
５と同様であり、Ａｍｐ（ｆ１）とＡｍｐ（ｆ２）との
間で重みをつけて差分を計算する。すなわち、 Ａｍｐ（ｆ１）―α×Ａｍｐ（ｆ２） を計算する。αはリフトオフの影響を減少するための重
みであり、サンプルの組成によって実験的に定まる定数
である。これによって、リフトオフの影響をほとんど受
けていないサンプル内の構造を反映する磁場の強さを示
す振幅を得ることができる。
【００５９】ステップＳＴ−Ｂ６は、ステップＳＴ−Ａ
６と同様であり、前ステップで得られたリフトオフの影
響をほとんど受けていない、サンプル内の構造のみを反
映した磁場の強さを示す振幅にもとづいて、サンプル内
の欠陥を確定する。この方法によれば、高感度磁気セン
サとサンプルとの距離を一定に保つことが難しい場合で
も、的確にサンプル内の欠陥を検出することが可能にな
る。たとえば、サンプルが凹凸面のみを有する場合で
も、サンプル内の欠陥を的確に検出することが可能にな
る。そのほかの第２の実施形態の動作は、第１の実施形
態と同様である。
６と同様であり、前ステップで得られたリフトオフの影
響をほとんど受けていない、サンプル内の構造のみを反
映した磁場の強さを示す振幅にもとづいて、サンプル内
の欠陥を確定する。この方法によれば、高感度磁気セン
サとサンプルとの距離を一定に保つことが難しい場合で
も、的確にサンプル内の欠陥を検出することが可能にな
る。たとえば、サンプルが凹凸面のみを有する場合で
も、サンプル内の欠陥を的確に検出することが可能にな
る。そのほかの第２の実施形態の動作は、第１の実施形
態と同様である。
【００６０】
【実施例】以下、実施例として、本発明の実施形態に係
る非破壊検査装置を使用した実験例を図を参照して説明
する。図７は、この発明の実施例において、非破壊検査
装置に検査されるサンプルとして使用されるアルミニウ
ムプレートであって、欠陥が人工的にいくつか設けられ
ているプレートを示す断面図である。この実施例のアル
ミニウムプレートは、厚さが５ｍｍであり、その下面に
７個の深さ１ｍｍの孔が設けられている。下面の一方の
側から２ｍｍ角、３ｍｍ角と縦横の長さが１ｍｍずつ大
きくなり、８ｍｍ角までの孔が設けられている。また、
下面の一端には厚さ１ｍｍのアルミニウムの四角柱が取
り付けられており、Ｘ−Ｙステージ２にアルミニウムプ
レートが積載された場合は、２ｍｍ角の孔が８ｍｍ角の
孔よりも高くなるようにアルミニウムプレートが傾斜す
ることになる。
る非破壊検査装置を使用した実験例を図を参照して説明
する。図７は、この発明の実施例において、非破壊検査
装置に検査されるサンプルとして使用されるアルミニウ
ムプレートであって、欠陥が人工的にいくつか設けられ
ているプレートを示す断面図である。この実施例のアル
ミニウムプレートは、厚さが５ｍｍであり、その下面に
７個の深さ１ｍｍの孔が設けられている。下面の一方の
側から２ｍｍ角、３ｍｍ角と縦横の長さが１ｍｍずつ大
きくなり、８ｍｍ角までの孔が設けられている。また、
下面の一端には厚さ１ｍｍのアルミニウムの四角柱が取
り付けられており、Ｘ−Ｙステージ２にアルミニウムプ
レートが積載された場合は、２ｍｍ角の孔が８ｍｍ角の
孔よりも高くなるようにアルミニウムプレートが傾斜す
ることになる。
【００６１】ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１および励起コイ
ル５は、図７の上面上方に配置される。すなわち、励起
コイル５によって誘導される電磁波は、孔が設けられて
いる面と対向する面の上方からアルミニウムプレートに
到来する。また、アルミニウムプレート内で生成される
磁場は、図７の上面上方で検知される。
ル５は、図７の上面上方に配置される。すなわち、励起
コイル５によって誘導される電磁波は、孔が設けられて
いる面と対向する面の上方からアルミニウムプレートに
到来する。また、アルミニウムプレート内で生成される
磁場は、図７の上面上方で検知される。
【００６２】図８は、この発明の実施例において、励起
コイル５に入力される信号の周波数が６００Ｈｚと４ｋ
Ｈｚの場合に、アルミニウムプレート上の測定位置とｒ
ｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１が検出する磁場の強さとの関数
関係を示す図である。横軸は、アルミニウムプレート上
の測定位置を示す。横軸の値が大きいほど、図７に示さ
れるアルミニウムプレート上の右方の位置を示す。すな
わち、この実施例ではアルミニウムプレートは左下がり
にＸ−Ｙステージ２に積載されているので、横軸の値が
大きいほど高感度磁気センサとアルミニウムプレート上
面の間の距離（リフトオフ）が小さくなる。
コイル５に入力される信号の周波数が６００Ｈｚと４ｋ
Ｈｚの場合に、アルミニウムプレート上の測定位置とｒ
ｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計１が検出する磁場の強さとの関数
関係を示す図である。横軸は、アルミニウムプレート上
の測定位置を示す。横軸の値が大きいほど、図７に示さ
れるアルミニウムプレート上の右方の位置を示す。すな
わち、この実施例ではアルミニウムプレートは左下がり
にＸ−Ｙステージ２に積載されているので、横軸の値が
大きいほど高感度磁気センサとアルミニウムプレート上
面の間の距離（リフトオフ）が小さくなる。
【００６３】図８によれば、励起コイル５に入力される
電気信号が、低周波数である６００Ｈｚの場合も高周波
数である４ｋＨｚの場合も、リフトオフが小さくなって
ゆくにしたがって、ともに磁場の強さが全体的に強くな
っていることがわかる。これは、リフトオフによる影響
が磁場の強さに影響を与えていることを示している。
電気信号が、低周波数である６００Ｈｚの場合も高周波
数である４ｋＨｚの場合も、リフトオフが小さくなって
ゆくにしたがって、ともに磁場の強さが全体的に強くな
っていることがわかる。これは、リフトオフによる影響
が磁場の強さに影響を与えていることを示している。
【００６４】高周波数である４ｋＨｚに対応する磁場分
布は、リフトオフの影響のみを示している。また、低周
波数である６００Ｈｚに対応する磁場分布は、リフトオ
フの影響とアルミニウムプレート内の欠陥を示してい
る。低周波数に対応する曲線の局所的な凹凸はアルミニ
ウムプレート内の欠陥に起因している。
布は、リフトオフの影響のみを示している。また、低周
波数である６００Ｈｚに対応する磁場分布は、リフトオ
フの影響とアルミニウムプレート内の欠陥を示してい
る。低周波数に対応する曲線の局所的な凹凸はアルミニ
ウムプレート内の欠陥に起因している。
【００６５】図９は、図８に示される励起コイルに入力
される信号の周波数が６００Ｈｚの場合の曲線から４ｋ
Ｈｚの場合の曲線を引いた場合において、アルミニウム
プレート上の測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計が検出する磁
場の強さとの関数関係を示す図である。ここでは、上記
のαは１としている。
される信号の周波数が６００Ｈｚの場合の曲線から４ｋ
Ｈｚの場合の曲線を引いた場合において、アルミニウム
プレート上の測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計が検出する磁
場の強さとの関数関係を示す図である。ここでは、上記
のαは１としている。
【００６６】上述の実施形態に示されるように、励起コ
イルに入力される信号の周波数が６００Ｈｚの場合の磁
界強度と、４ｋＨｚの場合の磁界強度とを測定位置ごと
に差分をとると、図９に示されるように、リフトオフに
よる影響は非常に低減される。したがって、サンプル内
に存在する欠陥を的確に検出することが可能になる。
イルに入力される信号の周波数が６００Ｈｚの場合の磁
界強度と、４ｋＨｚの場合の磁界強度とを測定位置ごと
に差分をとると、図９に示されるように、リフトオフに
よる影響は非常に低減される。したがって、サンプル内
に存在する欠陥を的確に検出することが可能になる。
【００６７】この発明は、上述した実施の形態に限定さ
れるものではなく、その技術的範囲において種々変形し
て実施することができる。
れるものではなく、その技術的範囲において種々変形し
て実施することができる。
【００６８】
【発明の効果】この発明の非破壊検査装置によれば、高
感度磁気センサとサンプルとの距離（リフトオフ）が変
動するような場合でも、高精度で金属構造物内部の欠陥
を検出することが可能になる。
感度磁気センサとサンプルとの距離（リフトオフ）が変
動するような場合でも、高精度で金属構造物内部の欠陥
を検出することが可能になる。
【図１】この発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装
置の機能ブロック図である。
置の機能ブロック図である。
【図２】（Ａ） 励起コイルに低周波数の信号が入力さ
れて、サンプルであるアルミニウムプレート内に、励起
コイルにより誘導される渦電流の分布を示す模式図であ
る。 （Ｂ） 励起コイルに高周波数の信号が入力されて、サ
ンプルであるアルミニウムプレート内に、励起コイルに
より誘導される渦電流の分布を示す模式図である。
れて、サンプルであるアルミニウムプレート内に、励起
コイルにより誘導される渦電流の分布を示す模式図であ
る。 （Ｂ） 励起コイルに高周波数の信号が入力されて、サ
ンプルであるアルミニウムプレート内に、励起コイルに
より誘導される渦電流の分布を示す模式図である。
【図３】この発明の第１の実施形態に係る非破壊検査装
置において、サンプル内の欠陥を発見するまでの流れ図
である。
置において、サンプル内の欠陥を発見するまでの流れ図
である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る非破壊検査装
置の機能ブロック図である。
置の機能ブロック図である。
【図５】（Ａ） 図４に示される鋸波発生装置が発生す
る鋸波を示す図である。 （Ｂ） 図５（Ａ）に示される鋸波の１周期での振幅を
示す方程式である。
る鋸波を示す図である。 （Ｂ） 図５（Ａ）に示される鋸波の１周期での振幅を
示す方程式である。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る非破壊検査装
置において、サンプル内の欠陥を発見するまでの流れ図
である。
置において、サンプル内の欠陥を発見するまでの流れ図
である。
【図７】この発明の実施例において、非破壊検査装置に
検査されるサンプルとして使用されるアルミニウムプレ
ートであって、欠陥が人工的にいくつか設けられている
プレートを示す断面図である。
検査されるサンプルとして使用されるアルミニウムプレ
ートであって、欠陥が人工的にいくつか設けられている
プレートを示す断面図である。
【図８】この発明の実施例において、励起コイルに入力
される信号の周波数が６００Ｈｚと４ｋＨｚの場合に、
アルミニウムプレート上の測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計
が検出する磁場の強さとの関数関係を示す図である。
される信号の周波数が６００Ｈｚと４ｋＨｚの場合に、
アルミニウムプレート上の測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計
が検出する磁場の強さとの関数関係を示す図である。
【図９】図８に示される励起コイルに入力される信号の
周波数が６００Ｈｚの場合の曲線から４ｋＨｚの場合の
曲線を引いた場合において、アルミニウムプレート上の
測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計が検出する磁場の強さとの
関数関係を示す図である。
周波数が６００Ｈｚの場合の曲線から４ｋＨｚの場合の
曲線を引いた場合において、アルミニウムプレート上の
測定位置とＳＱＵＩＤ磁束計が検出する磁場の強さとの
関数関係を示す図である。
１ ｒｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計
２ Ｘ−Ｙステージ
３ Ｘ−Ｙステージコントローラ
４ コンピュータ
５ 励起コイル
６ 正弦波発生装置
７ アルミニウムプレート
８ 鋸波発生装置
９ ロックインアンプ（ｆ１）
１０ ロックインアンプ（ｆ２）
１１ ＳＱＵＩＤ
１２ 渦電流
１３ 欠陥
１４ 渦電流
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AA04 AA15 AD01 AD04
AD06 AD31 AD32 AD34 AD35
AD42 BA03 BA05 BA11 BA15
CA13 CB11 CD02
2G053 AA11 AB14 AB21 BA15 BB05
BC07 BC14 CA03 CB21 DA01
DB20 DB24
Claims (9)
- 【請求項１】 金属構造物の内部を破壊することなく検
査して欠陥を検出する非破壊検査装置において、 ２以上の周波数成分を含む信号を生成する生成手段と、 前記信号が入力されることにより電磁波を励起して、当
該電磁波を試料である金属構造物に照射する励起コイル
と、 前記金属構造物から発生する磁場を検出する磁場検出手
段と、 前記磁場から、磁場の各周波数成分の振幅を算出する算
出手段と、 算出された前記振幅から、２つの異なる周波数成分の振
幅間で差分を計算する計算手段と、 を具備することを特徴とする非破壊検査装置。 - 【請求項２】 前記計算手段は、一方の周波数成分の振
幅値に重みをつけて差分を計算することを特徴とする請
求項１に記載の非破壊検査装置。 - 【請求項３】 前記重みは、試料の組成により決定され
ていることを特徴とする請求項２に記載の非破壊検査装
置。 - 【請求項４】 前記生成手段は、複数の単周波数が合成
されている鋸状の波形である信号を生成することを特徴
とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の非破壊
検査装置。 - 【請求項５】 前記生成手段は、２以上の正弦波が合成
されている信号を生成することを特徴とする請求項１か
ら請求項３のいずれかに記載の非破壊検査装置。 - 【請求項６】 試料である前記金属構造物を置くための
積載手段と、 前記金属構造物の欠陥を測定すべき位置に金属構造物を
移動させる信号を生成する信号生成手段と、 前記信号にもとづいて、前記積載手段に置かれた前記金
属構造物を移動させる移動手段と、 をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項
５のいずれかに記載の非破壊検査装置。 - 【請求項７】 前記磁場検出手段は、超伝導量子干渉素
子により磁場を検出する装置であることを特徴とする請
求項１から請求項６のいずれかに記載の非破壊検査装
置。 - 【請求項８】 前記算出手段は、高速フーリエ変換によ
って実行されることを特徴とする請求項１から請求項７
のいずれかに記載の非破壊検査装置。 - 【請求項９】 前記算出手段は、磁場の特定の周波数成
分の振幅値を抽出する抽出手段を具備することを特徴と
する請求項１から請求項７のいずれかに記載の非破壊検
査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345272A JP2003149212A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 非破壊検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001345272A JP2003149212A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 非破壊検査装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149212A true JP2003149212A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19158637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001345272A Pending JP2003149212A (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 非破壊検査装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2003149212A (ja) |
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