JP2004184181A - Non-destructive inspection method using superconductive quantum interference element and non-destructive inspection device - Google Patents

Non-destructive inspection method using superconductive quantum interference element and non-destructive inspection device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection method for a steel core cable by a superconductive quantum interference element, which determines a position where a flaw is present of the steel core cable and a flaw state, and to provide an inspection device therefor. <P>SOLUTION: In a residual magnetism free state, the superconductive quantum interference element detects (1) the non-uniformity of the continuous position forward arranged magnetic flux value of a minute magnetic flux value, which is detected from the aggregate region of a minute magnetic charge magnetic dipole when the magnetic dipole of the steel core cable being a material having a three-dimensional structure carries a minute magnetic charge to form the aggrigate of the minute magnetic charge magnetic dipole, and (2) the non-uniformity, which is generated at a position where a flaw is present by generating a leak magnetic flux from the steel core cable by applying a uniform magnetic field to the steel core cable, to determine the position where the flaw is present of the steel core cable and the flaw state regardless of a ternary composite material and a complicated structure. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超電導量子干渉素子(Super−conducting QUantum Interference Device)(以下、SQUIDセンサという)を使用して、微少磁束を検出して鋼心ケーブルの内部欠陥を判別する鋼心ケーブルの内部検査方法および鋼心ケーブルの内部検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
SQUIDセンサによって検出して磁性体の内部欠陥を判別する「磁性体の内部検査」の従来技術として、工業材料1998年6月号(Vol.46 No.6)「磁気特性と材質評価(その4)」(非特許文献1、以下、従来技術1という)およびT.IEE Japan 115巻10号,平成7年(1955)968頁乃至973頁(非特許文献2、以下、従来技術2という)がある。
[本願発明と従来技術との相違]
本願発明は、後述するように、第1の発明の特徴である「残留磁気がない鋼心の磁気双極子が、微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、微少磁荷磁気双極子の集合体領域から検出する」ことにあり、第2の発明の特徴である「磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイルで磁場を形成する」ことにある。従来技術は、従来技術1(非特許文献1)及び従来技術2(非特許文献2)に記載されているように、「SQUIDセンサの動作原理は、微少磁束を検出するセンサであって、(a)「超電導線でつくられた検出コイル」と(b)「磁束をSQUIDセンサループに伝える超電導線でつくられた入力コイル」とから形成され、外部磁束が変化したときの電圧変化を測定する」ことにある。以下、(1)従来技術1と第1の発明との対比、(2)従来技術1と第2の発明との対比、(3)従来技術2と第1の発明との対比および(4)従来技術2と第2の発明との対比の順序で従来技術について説明する。
(1)[従来技術1と第1の発明との対比]
従来技術1に記載のSQUIDセンサの動作原理は、微少磁束を検出するセンサであって、(a)「超電導線でつくられた検出コイル」と(b)「磁束をSQUIDセンサループに伝える超電導線でつくられた入力コイル」とから形成され、外部磁束が変化したときの電圧変化を測定する動作原理が記載されている。従来技術1の検出原理は、鉄筋(磁性体)の両端位置及び中心位置の磁束が変化し、この変化した磁束を検出コイルで検出している。
【0003】
図2は、従来技術1に記載されたSQUIDセンサの検出コイルの原理図である。同図において、SQUIDセンサは超電導線でつくられたリングRに、量子力学現象を示すジョセフソン接合J1,J2を組込み、測定用の検出コイルを超電導リングと組合せたものが用いられる。ジョセフソン結合は超電導体の間に薄い絶縁層を挟んで、電圧がゼロでも2つの超電導体間に電流が流れるという量子力学的なトンネル効果によるものである。外部磁束ΦaがリングRで囲まれた空間を通過するとリングRの両端に電圧Vが発生する。従って、SQUIDセンサは、微少な磁束を電圧に変換する素子として作動する。
【0004】
この従来技術1に、(a)磁性体の位置変化、(b)磁性体の磁気特性変化および(c)非磁性体の渦電流による磁束の変化電流、渦電流などの変化を磁束変化として検出する検査例が記載されている。その検査例中で、鉄筋の直径方向に、従来SQUIDセンサを移動させた場合の磁束の変化を測定して、コンクリート中での異径鉄筋の位置を検出する技術が記載されている。
【0005】
他方、従来技術1に記載の検査例の中に、磁性体の磁気特性変化を検出する例が記載されている。従来技術1の図10に、磁性体であるステンレス鋼SUS304の疲労試験後に、疲労度の増加により残留磁荷が変化して磁束の変化が生じてSQUIDセンサの出力が増加する「疲労による磁気特性変化」を検出することが記載されている。
【0006】
また従来技術1の図11に、SUS304の鋭敏化熱処理を行った後に、熱処理時間が長いほど残留磁荷、保持力が大きくなる「熱処理による磁気特性変化」を検出することが記載されている。さらに、従来技術1の図12に、炭素鋼(磁性体)の疲労試験を行った後に、疲労が増したことによりヒステリシスが大きくなる「磁性体の疲労」を検出することが記載されている。
【0007】
これらは、磁性体の内部欠陥、劣化などを磁気特性変化として検出しているが、いずれも残留磁荷を利用している。従って、従来技術1に記載の検査例は、磁性体の内部の欠陥を検出する場合であっても、残留磁荷(保磁力)を利用しているために、第1の発明の特徴である「残留磁気がない鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の磁束値を測定する」技術を使用していない。
【0008】
しかし、従来技術1の検査例中で、コンクリート中での異径鉄筋の位置を検出する記載においては、上記第1の発明の特徴である「鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、微少磁荷磁気双極子の集合体領域から磁束値を測定する」ことについて、何も記載されていない。
【0009】
従来技術1に記載の検査例の中に、非磁性体の渦電流による磁束の変化電流、渦電流などの変化を磁束変化として検出することが記載されている。この非磁性体では、鋼心の磁気双極子が存在しないために、第1の発明の特徴を使用することができない。
【0010】
従来技術1においては、後述する図1のSQUIDセンサによる第1の発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のブロック図(または第1の発明の非破壊検査装置のブロック図)に示す「残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出するので、残留磁気が存在すると、微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出する」ことができない。
(2)[従来技術1と第2の発明との対比]
また、従来技術1の検査例中で、コンクリート中での異径鉄筋の位置を検出する記載においては、第2の発明の特徴である「磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイル」および「磁性体の残留磁気を消磁すると共に磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイル」は記載されていない。
(3)[従来技術2と第1の発明との対比]
従来技術2の図1、図3及び図5に、従来技術1と同様の鉄筋の直径方向にSQUIDセンサを移動させた場合の磁束の変化を測定して、コンクリート中での異径鉄筋の位置を検出する技術が記載されてる。
【0011】
図3は、従来技術2の図1に記載されたSQUIDセンサによって鉄筋を検出するときの説明図である。図4は、従来技術2の図3に記載された試験体であるコンクリートに埋設された異径鉄筋の形状を示すコンクリート埋設異径鉄筋図である。図5は、従来技術2の図5に記載された試験体の異径鉄筋の位置を検出する埋設鉄筋位置検出概略図である。
【0012】
図6は、従来技術2の図3に記載された試験体の異径鉄筋の位置を検出したときの鉄筋の中心軸からの外周方向の距離と検出電圧との従来技術2の図6に示す鉄筋位置検出電圧測定図である。同図において鉄筋の外周方向の距離が同一であっても検出電圧が相違しているのは、図5に示したSQUIDセンサ素子と鉄筋間の距離「リフトオフ」が異なるためである。
【0013】
次に、この従来技術2のコンクリート中での異径鉄筋の位置を検出する技術においても、「磁束をSQUIDセンサループに伝える超電導線でつくられた入力コイル」について、何も記載されていない。他方、「今回の実験においては,市場に流通している鉄筋をそのまま使用しており,108mm離れたところで,150μT〜450μT程度の磁束を作ることの出来る残留磁化を持った鉄筋であった。今後,局部的に磁化された鉄筋や残留磁化がもっと小さい鉄筋などについて,この測定法が適用されるかを検討する必要がある。」という記載がある。
【0014】
上記の従来技術2には「残留磁化がもっと小さい鉄筋などについて,この測定法が適用されるかを検討する必要がある。」という課題が残されている。この課題が残された従来技術2の測定法には、前述したように、残留磁荷による漏洩磁束を、検出コイルで検出するための外部磁束として利用しているために、第1の発明の特徴である「残留磁気がない鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の磁束値を測定して、鋼心ケーブルの内部欠陥が存在する位置で生じる微少磁束値を鋼心ケーブルの連続した位置の順序に配置して磁束値の不均一から上記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別する」ことは記載されていない。
【0015】
また、従来技術2のコンクリート中での異径鉄筋(試験体に埋設された鉄筋)の位置を検出する技術において、第1の発明の特徴である「残留磁気がない鋼心の磁気双極子が、微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、微少磁荷磁気双極子の集合体領域から検出する」ことについても、何も記載されていない。
【0016】
従来技術2においては、前述したように、図1のSQUIDセンサによる第1の発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のブロック図(または第1の発明の非破壊検査装置のブロック図)に示す「残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出するので、残留磁気が存在すると、微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出する」ことができない。
(4)[従来技術2と第2の発明との対比]
従来技術2に、前述したように、「今回の実験においては,市場に流通している鉄筋をそのまま使用しており,108mm離れたところで,150μT〜450μT程度の磁束を作ることの出来る残留磁荷を持った鉄筋であった。今後,局部的に磁化された鉄筋や残留磁化がもっと小さい鉄筋などについて,この測定法が適用されるかを検討する必要がある。」という記載がある。
【0017】
従って、この従来技術2のコンクリート中での異径鉄筋(試験体に埋設された鉄筋)の位置を検出する測定法は、残留磁化による漏洩磁束を検出コイルで検出するための外部磁束として利用しているために、前述した第2の発明の特徴である「磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイル」および「磁性体の残留磁気を消磁すると共に磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイル」は記載されていない。
【0018】
【非特許文献1】
工業材料1998年6月号(Vol.46 No.6)「磁気特性と材質評価(その4)」
【0019】
【非特許文献2】
T.IEE Japan 115巻10号,平成7年(1955)968頁乃至973頁
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術1に記載の検査例は、磁性体の内部に欠陥が発生している場合、残留磁荷(保磁力)が変化することに着目して、磁性体の内部の欠陥を磁性体の「磁気特性変化」を検出コイルで検出しているために、磁性体の内部の欠陥の位置を検出することができる場合があっても、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができない。
【0021】
従来技術2のコンクリート中での異径鉄筋(試験体に埋設された鉄筋)の位置を検出する測定法は、残留磁化による漏洩磁束を検出コイルで検出しているために、磁性体の内部の欠陥の位置を検出することができる場合があっても、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができない。
【0022】
第1の発明の目的は、磁性体の内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで、残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出することによって、磁性体の内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別する」ことができる方法および装置を提供することである。
【0023】
第2の発明の目的は、「磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイル」または「磁性体の残留磁気を消磁すると共に磁性体の内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与える磁場形成コイルによって、磁性体の内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別する」ことができる方法および装置を提供することである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
[第1の発明の実施態様]
実施態様1は、図7に示すように、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する方法において、残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から走査して微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される微少磁束値を順次に記憶し、記憶した微少磁束値を鋼心ケーブルWKの連続した位置の順序に配置した連続位置順配置磁束値を記憶し、鋼心ケーブルWKの連続した位置に上記連続位置順配置磁束値を表示して、鋼心ケーブルWKの内部欠陥が存在する位置で生じる上記連続位置順配置磁束値の不均一から上記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0025】
実施態様2は、図7および図8に示すように、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する方法において、
残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から鋼心ケーブルWKの長さ方向に予め定めた幅ΔWと予め定めた長さLとの第1の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第1走査区間微少磁束値を順次に記憶し、
次に、上記外周から鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第1の走査区間に隣り合う第2の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第2走査区間微少磁束値を順次に記憶し、
以下上記外周から順次に鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第2ないし第(N−1)の走査区間にそれぞれ隣り合う第3ないし第Nの走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第3走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を順次に記憶し、
上記第1走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を鋼心ケーブルWKの直径方向に配置して第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値を記憶し、
鋼心ケーブルWKの連続した位置に上記第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値を表示して、
鋼心ケーブルWKの内部欠陥が存在する位置で生じる連続位置順配置磁束値の不均一から上記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0026】
実施態様3は、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する方法において、
残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、鋼心ケーブル長さ方向(X軸方向)および鋼心ケーブルWKの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とに直交する検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)に、SQUIDセンサ1と鋼心ケーブルWKとを相対移動させて、微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される微少磁束値を順次に記憶し、
上記微少磁束値を読み出してケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面的にまたはケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)とが形成する3次元立体面的に配置した連続位置順配置磁束値を記憶し、
上記連続位置順配置磁束値を読み出して、上記2次元平面的または上記3次元立体面的にケーブル位置対応磁束分布を表示して、
鋼心ケーブルWKの内部欠陥が存在する位置で生じる上記連続位置順配置磁束値の不均一から鋼心ケーブルWKの長さ方向の各位置および上記検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)の内部欠陥の欠陥状態を判別するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0027】
実施態様4は、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する方法において、
残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、鋼心ケーブルの長さ方向(X軸方向)および鋼心ケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とに直交する検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)に、SQUIDセンサと鋼心ケーブルとを相対移動させて、微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される微少磁束検出信号1sを順次にA/Dコンバータ11に入力して磁束ディジタル信号11sを出力するA/Dコンバータステップと、
上記磁束ディジタル信号11sを入力してケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面的にまたはケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)とが形成する3次元立体面的に配置して記憶した後に、画像化処理信号12sを出力する画像化処理ステップと、
上記画像化処理信号12sを入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション化ステップと、
上記差分化信号13sを入力して測定画面メモリ信号14sを出力する測定画面メモリステップと、
上記測定画面メモリ信号14sを入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号15sを出力する測定画面比較ステップと、
上記測定画面比較信号15sを入力して測定画像表示機構16に表示させるステップとからなり、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0028】
実施態様5は、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んでいるときに、実施態様1ないし実施態様4に記載の連続位置順配置磁束値の不均一から上記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態であると判別するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0029】
実施態様6は、図1に示すように、SQUIDセンサを用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を3次元に非破壊検査する装置であって、2次微分型DC−SQUIDグラジオメータ1を使用したSQUIDセンサを冷却する冷却手段2と、残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、鋼心ケーブルを2次元に走査して得られる磁場の変化を3次元画像データとして処理し、前記3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較して鋼心ケーブルの3次元的に判断する画像処理手段PCとを備えたSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0030】
実施態様7は、実施態様6に記載の画像処理手段PC、磁場分布の傾き補正手段として畳み込み積分を用いて鋼心ケーブルの線方向に対して得た差分化信号13sを画像データとする処理を含んだSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0031】
実施態様8は、実施態様6に記載の画像処理手段PCが、磁場分布の傾き補正処理したデータを予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データと比較して、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0032】
実施態様9は、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する検査装置において、
SQUIDセンサを鋼心ケーブルの表面で鋼心ケーブルの長さ方向および鋼心ケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とに直交する検出コイルケーブル長直交方向に、SQUIDセンサと鋼心ケーブルとを相対移動させて、残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から走査して微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される微少検出磁束信号1sをSQUIDセンサによって検出される微少磁束検出信号1sをディジタル化して順次に磁束ディジタル信号11sを出力するA/Dコンバータ11と、
上記磁束ディジタル信号11sを入力してケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面(Y軸とZ軸平面)的にまたはケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(X軸方向)とが形成する3次元立体面(Y軸とZ軸平面およびX軸とZ軸平面)的に配置して記憶した後に、画像化処理信号12sを出力する画像化処理回路12と、
上記画像化処理信号12sを入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション13と、
上記差分化信号13sを入力して測定画面メモリ信号14sを出力する測定画面メモリ14と、
上記測定画面メモリ信号14sを入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号15sを出力する測定画面比較回路15とを備えて、
上記測定画面比較信号15sを入力して表示させる測定画像表示機構16とを備えて、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0033】
実施態様10は、外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えたSQUIDセンサ1を使用して鋼心ケーブルWKの欠陥を検査する検査装置において、
残留磁気がない鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から鋼心ケーブルWKの長さ方向に予め定めた幅ΔWと予め定めた長さLとの第1の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第1走査区間微少磁束値を順次に記憶する第1走査区間微少磁束値記憶回路と、
次に、上記外周から鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第1の走査区間に隣り合う第2の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第2走査区間微少磁束値を順次に記憶する第2走査区間微少磁束値記憶回路と、
以下上記外周から順次に鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第2ないし第(N−1)の走査区間にそれぞれ隣り合う第3ないし第Nの走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第3走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を順次に記憶する第3ないし第N走査区間微少磁束値記憶回路と、
上記第1走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を鋼心ケーブルWKの直径方向に配置して第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値を記憶する第1ないし第N走査区間の連続配置磁束記憶回路と、
鋼心ケーブルWKの連続した位置に上記第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値を測定した微少検出磁束信号1sをSQUIDセンサによって検出される微少磁束検出信号1sをディジタル化して順次に磁束ディジタル信号11sを出力するA/Dコンバータ11と、
上記磁束ディジタル信号11sを入力してケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面(Y軸とZ軸平面)的にまたはケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(X軸方向)とが形成する3次元立体面(Y軸とZ軸平面およびX軸とZ軸平面)的に配置して記憶した後に、画像化処理信号12sを出力する画像化処理回路12と、
上記画像化処理信号12sを入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション13と、
上記差分化信号13sを入力して測定画面メモリ信号14sを出力する測定画面メモリ14と、
上記測定画面メモリ信号14sを入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号15sを出力する測定画面比較回路15と、
上記測定画面比較信号15sを入力して表示させる測定画像表示機構16とを備えて、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
[第2の発明の実施態様]
実施態様11は、SQUIDセンサを用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検査する方法であって、SQUIDセンサを鋼心ケーブルの表面で走査し、印加した磁界から生じる磁場の変化を算出し、前記算出した磁場の変化を画像データとして処理することにより、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検査するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0034】
実施態様12は、実施態様11に記載の画像データが、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検出して処理した劣化現象データであるとき、前記劣化現象データを処理して表示される画像は、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されるSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0035】
実施態様13は、図9の検査装置のブロック図に示すように、SQUIDセンサを用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検査する方法であって、
SQUIDセンサを鋼心ケーブルの表面で鋼心ケーブルの長さ方向(X軸方向)および鋼心ケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とに直交する検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)に、SQUIDセンサと鋼心ケーブルとを相対移動させて、印加した磁界から生じる磁場の変化をSQUIDセンサによって検出した微少磁束検出信号1sを順次にディジタル化して磁束ディジタル信号11sを出力するA/Dコンバータステップと、
上記磁束ディジタル信号11sを入力してケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面的にまたはケーブルの長さ方向(X軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(Y軸方向)とが形成する3次元立体面的に配置して記憶した後に、画像化処理信号12sを出力する画像化処理ステップと、
上記画像化処理信号12sを入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション化ステップと、
上記差分化信号13sを入力して測定画面メモリ信号14sを出力する測定画面メモリステップと、
上記測定画面メモリ信号14sを入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号15sを出力する測定画面比較ステップと、
上記測定画面比較信号15sを入力して測定画像表示機構16に表示させるステップとからなり、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査方法である。
【0036】
実施態様14は、図9に示すように、SQUIDセンサを用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を3次元に非破壊検査する装置であって、2次微分型 DC−SQUIDグラジオメータ1を使用したSQUIDセンサを冷却する冷却手段2と、鋼心ケーブルの残留磁気を消磁すると共に鋼心ケーブルの内部欠陥を検査する近傍に配置されて均一な磁界を与えるための磁場形成コイル4と、鋼心ケーブルを2次元に走査して得られる磁場の変化を3次元画像データとして処理し、前記3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較して鋼心ケーブルの3次元的に判断する画像処理手段PCとを備えたSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0037】
実施態様15は、実施態様14に記載の画像処理手段PC、磁場分布の傾き補正手段として畳み込み積分を用いて鋼心ケーブルの線方向に対して得た差分化信号13sを画像データとする処理を含んだSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0038】
実施態様16は、実施態様14に記載の画像処理手段PCが、磁場分布の傾き補正処理したデータを予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データと比較して、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0039】
実施態様17は、図9に示すように、SQUIDセンサを用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を3次元に非破壊検査する装置において、
SQUIDセンサを鋼心ケーブルの表面で鋼心ケーブルの長さ方向および鋼心ケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とに直交する検出コイルケーブル長直交方向に、SQUIDセンサと鋼心ケーブルとを相対移動させて、鋼心ケーブルの残留磁気がない状態または残留磁気を消磁した状態で、鋼心ケーブルに均一な磁界を与えて鋼心ケーブルから漏洩磁束を発生させ、SQUIDセンサによって検出される微少磁束検出信号1sをディジタル化して順次に磁束ディジタル信号11sを出力するA/Dコンバータ11と、
上記磁束ディジタル信号11sを入力してケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面(Y軸とZ軸平面)的にまたはケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(X軸方向)とが形成する3次元立体面(Y軸とZ軸平面およびX軸とZ軸平面)的に配置して記憶した後に、画像化処理信号12sを出力する画像化処理回路12と、
上記画像化処理信号12sを入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション13と、
上記差分化信号13sを入力して測定画面メモリ信号14sを出力する測定画面メモリ14と、
上記測定画面メモリ信号14sを入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号15sを出力する測定画面比較回路15と、
上記測定画面比較信号15sを入力して表示させる測定画像表示機構16とを備えて、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断するSQUIDセンサによる非破壊検査装置である。
【0040】
【発明の実施の形態】
[第1の発明の実施の形態]
以下、図1に基づいて第1の発明の実施の形態を説明する。なお、前述した図2ないし図8で説明した同一または相当する部分には、同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。
【0041】
図1は、SQUIDセンサによる本発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のブロック図であると共に本発明の非破壊検査装置のブロック図である。同図は、SQUIDセンサに超電導現象が生じる4K程度に冷却するクライオスタット2の下方に、残留磁気がない鋼心ケーブルWKを配置する。
【0042】
第1の発明の方法および装置は、従来技術1または従来技術2のように、磁性体の位置または磁性体の内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで残留磁気のない状態また消磁した状態で、鋼心ケーブルに均一な磁界を与えておいて、残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出することによって、鋼心ケーブルの内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができる。
【0043】
同図において、試料としての鋼心ケーブルWKに残留磁気があるときは、検査前に磁場形成コイル4に消磁電流を通電して消磁する。鋼心ケーブルWKの表面を、SQUIDセンサに超電導現象を生じさせる4K程度に冷却するクライオスタット2で冷却された2次微分型DCクラジオメータ1で2次元に走査して検出した微少磁束検出信号1sをセンサ駆動回路5に出力する。
【0044】
センサ・ケーブル相対移動機構10は、鋼心ケーブルWKの検出断面をSQUIDセンサで走査するために、SQUIDセンサ1と鋼心ケーブルWKとを、鋼心ケーブルの長さ方向(Y軸方向)および鋼心ケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とに直交する検出コイルケーブル長直交方向(X軸方向)にSQUIDセンサまたは鋼心ケーブルまたは両者を移動(相対移動)させる。
【0045】
センサ駆動回路5から出力する検出磁束出力信号5sをA/Dコンバータ11でディジタル信号に変換してディジタル磁束信号11sを出力する。このディジタル磁束信号11sを入力して3次元画像データとして画像処理して測定画像を表示する画像処理手段PCに出力する。
【0046】
上記センサ駆動回路5は、制御電源回路9が出力したセンサ(電気的)駆動のためのバイアス電流、線形性をもたせるフィードバック信号などをSQUIDセンサに供給(出力)すると共に、SQUIDセンサで検出した(劣化の可能性のある鋼心ケーブルから検出した)微少磁束検出信号1sを入力し、信号レベル変換、ノイズ除去、信号選択などをして残留磁気位置表示に必要な検出磁束出力信号5sを出力する。制御電源回路9は、商用電源電圧を検出コイル補正、センサ(電気的)駆動、消磁、測定磁場形成などの制御電源電圧に変換して出力する。
【0047】
上記ディジタル磁束信号11sを入力してから測定画像を表示するまでの画像処理手段PCとして本発明では、パソコンPCを使用している。パソコンPCは、上記ディジタル磁束信号11sを画像化処理回路12に入力して画像化処理をして得られた画像化処理信号12sをコンポリューション13によってコンポリューション(畳み込み積分)化する。このコンポリューション化は、磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力する。上記差分化信号13sを測定画面メモリ14に記憶する。
【0048】
上記画像化処理回路12は、ディジタル磁束信号11sを入力して鋼心ケーブルの内部欠陥が存在する位置で生じる漏洩磁束の不均一を走査検出した磁束変化を、ケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)とが形成する2次元平面(Y軸とZ軸平面)的にまたはケーブルの長さ方向(Y軸方向)と検出コイルの中心軸(Z軸方向)と上記検出コイルケーブル長直交方向(X軸方向)とが形成する3次元立体面(Y軸とZ軸平面およびX軸とZ軸平面)的に表示するための画像化処理信号12sを出力する。
【0049】
上記画像処理手段PCは、3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを測定画面比較回路15で比較した測定画面比較信号15sを測定画像表示機構16に表示させて鋼心ケーブルの3次元的に判断する。
【0050】
上記測定画面比較信号15sを入力とする測定画像表示機構16において、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断する。
【0051】
第1の発明において従来技術1または従来技術2と異なる基本的な構成は、前述したように、従来技術1または従来技術2のように、磁性体の内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで消磁した状態で、「残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体MAを形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出することによって、磁性体の内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別する」ことにある。
【0052】
図7は、鋼心ケーブルWKの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びた微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…を説明するための微少磁荷磁気双極子集合体領域Ma,Mb,Mc,…模式図である。同図において、磁気双極子Mは個々には、微少磁荷を帯びた微少磁荷磁気双極子であるが、磁気双極子の集合体MAは、残留磁気を有していない。すなわち、本発明を適用するためには、従来技術のような残留磁気があってはならない。
【0053】
本発明を適用するための磁気双極子の集合体MAは、例えば、SQUIDセンサ1の検出コイルが停止しているときの検出コイルの最小検出範囲(分解能)である微少磁荷磁気双極子の集合体領域(以下、磁荷双極子集合体領域という)Ma,Mb,Mc,…から形成されている。SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から走査して微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…それぞれの微少磁束の集合した磁束値を測定する。
【0054】
この微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…それぞれの微少集合磁束値は、後述する図24(A)ないし図29の実施例で示すように、鋼心ケーブルの内部欠陥が存在する位置で不均一になるために内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別することができる。
【0055】
図8は、第1走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を鋼心ケーブルWKの直径方向に配置して第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値の大きさを説明するための第1ないし第N走査区間連続位置順配置磁束値差分化処理済データ図である。同図において、図7と同様の部分には図7と同一符号を付しているが、磁気双極子の集合体MAに内部欠陥(クラック)が存在する場合を想定して説明する。
【0056】
SQUIDセンサ1で鋼心ケーブルWKの外周から鋼心ケーブルWKの長さ方向に予め定めた幅ΔWと予め定めた長さLとの第1の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第1走査区間微少磁束値を測定する。次に、上記外周から鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第1の走査区間に隣り合う第2の走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第2走査区間微少磁束値を順次に検出する。以下上記外周から順次に鋼心ケーブルWKの直径方向に上記第2ないし第(N−1)の走査区間にそれぞれ隣り合う第3ないし第Nの走査区間を走査して、走査した微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から検出される第3走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を順次に検出する。上記第1走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を鋼心ケーブルWKの直径方向に配置して第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値を測定する。
【0057】
同図の拡大図中の磁荷双極子集合体領域(Ma,Mb,Mc,…)ごとの数字は、後述する図10ないし図18のコンポリューション・フィルターを適用して検出磁束値を差分化処理した例示データである。数字「0」ないし「3」は、検出磁束値の小から大への重み付けを想定している。「0」はアルミより線の部分で検出磁束値が「検出できない」状態、「1」は検出磁束値が「非常に弱い」状態、「2」は検出磁束値が「大きい」状態、「3」は検出磁束値が「最大」の状態を想定している。このように、磁気双極子の集合体MAに内部欠陥(クラック)が存在すると、連続配置磁束が不均一になり、鋼心ケーブルWKの内部欠陥が存在する位置で生じる連続位置順配置磁束値の不均一から上記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別することができる。
[第2の発明の実施の形態]
以下、図9に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、前述した図2ないし図6で説明した同一または相当する部分には、同一の参照番号を付しその説明は繰り返さない。
【0058】
第2の発明の方法および装置は、従来技術1または従来技術2のように、磁性体の位置または磁性体の内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで消磁した状態で、鋼心ケーブルに均一な磁界を与えておいて、鋼心ケーブルの内部に欠陥がある位置で磁束が不均一になって漏洩磁束が発生することによって、鋼心ケーブルの内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができる。
【0059】
同図において、試料としての鋼心ケーブルWKは、検査前に磁場形成コイル4に消磁電流を通電して消磁する。鋼心ケーブルWKの表面を、SQUIDセンサに超電導現象を生じさせる4K程度に冷却するクライオスタット2で冷却された2次微分型DCクラジオメータ1で2次元に走査して検出した微少磁束検出信号1sをセンサ駆動回路5に出力する。
【0060】
以下、前述した図1の説明と同様であるので図9の説明を省略する。
第2の発明の実施態様において、従来技術1または従来技術2と異なる基本的な構成は、前述したように、従来技術1または従来技術2のように、磁性体の内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで消磁した状態で、鋼心ケーブルに均一な磁界を与えておいて、鋼心ケーブルの内部に欠陥がある位置で磁束が不均一になって漏洩磁束が発生することにあるので、下記の構成が追加されている。
【0061】
本発明において、鋼心ケーブルの残留磁気を消磁すると共に鋼心ケーブルの内部欠陥を検査する近傍に配置されて均一な磁界を与えるための磁場形成コイル4と、磁場形成コイル4に残留磁気を消磁するための消磁電流および均一な磁界をつくるための測定磁場電流を通電し、鋼心ケーブルの残留磁気がない状態または残留磁気を消磁した状態で、鋼心ケーブルに均一な磁界を与えて鋼心ケーブルから漏洩磁束を発生させ消磁電流および測定磁場電流を通電する磁場電流発生回路20とが追加されている。
【0062】
なお、従来技術1または従来技術2に記載されている「入力コイル」は検出コイルと同軸(Z軸方向)に配置されているために、鋼心ケーブルの外周方向からしか磁界を与えることができない。それに対して、本発明に使用する磁場形成コイル4の中心軸は鋼心ケーブルの長さ方向(Y軸方向)となるように配置されているので、鋼心ケーブルの断面に均一な磁界を与えることができる。従って、従来技術1または従来技術2に記載されている「入力コイル」が与える磁界の方向では、本発明に使用する磁場形成コイル4が与える磁界のように鋼心ケーブルの断面に均一な磁界を与えることができないので、第2の発明の目的を達成することができない。
[コンポリューション・フィルターの原理]
以下、前述した実施態様4、実施態様9、実施態様10、実施態様13および実施態様17に記載した「画像化処理信号12sを入力して鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号13sを出力するコンポリューション13」の主要部であるコンポリューション・フィルター(以下、フィルタという)の原理について、図11ないし図18を参照して説明する。コンポリューションすることを重畳積分するまたは差分化するともいわれている。
[図10の説明]
図10は、SQUIDセンサによって投影した同図(B)に示す画像データを、たとえば、同図(A)に示す整数値を代入したフィルターによって差分化処理した定数代入済み画像データ・フィルター関係図である。
【0063】
このフィルターは、画像処理では通常、雑音、測定誤差などによって生じる画像データのばらつきを円滑化(スムージング)する平滑化フィルターの一種であって、たとえば、図10(A)に示す整数値を代入したフィルターによって差分化処理をする。このフィルターに代入する数値によってフィルターの特性が変化してフィルタリングされた画像データが異なる。
【0064】
図10(A)に示す9点(ピクセル)フィルターは、3×3のマトリックスの画面を作り、データの重み(大小レベル)を、1.2.1に位置づけ、9個のピクセルに縦横のピクセル値が1.2.1の関係になるようにして、同図(B)に示す25点(5×5ピクセル)フィルタリングされた画像データを生成する。
[図11ないし図18の説明]
図11は、図11(B)に示す符号化された画像データを、同図(A)に示す符号化変数のフィルターによって差分化処理する符号化画像データ・フィルター関係図である。図11(A)に示す9点(ピクセル)フィルターは、3×3のマトリックスの画面を作り、データの重み(大小レベル)を、符号化変数h1ないしh9に位置づけ、9個のピクセルに縦横のピクセル値が1.2.1の関係になるようにして、同図(B)に示す25点(5×5ピクセル)フィルタリングされた符号化データf1ないしf25の画像データを生成する。
【0065】
図12は、上記の図11(A)に示す符号化変数のフィルターが畳み込み積分を行うために同図(A)を横方向に折り返して同図(B)のフィルタを生成し、続けて縦方向に折り返して同図(C)のフィルタを生成したフィルター縦横折り返し関係図である。
【0066】
図13は、同図(A)のh9ないしh1の縦横折り返しフィルターを同図(B)に示すf1ないしf25の画像データの左上端に一致するように重ねて、同図(C)に示す画像データの左上端フィルタ重ね合わせの画像データを生成した左上端フィルタ重ね合わせ画像データである。
【0067】
なお、図13(A)の縦横折り返しフィルターは、上記の図12(C)で生成した縦横折り返しフィルターであり、また、図13(C)に示す符号化データf1ないしf25の画像データ25点(5×5ピクセル)は図11で生成した画像データである。
【0068】
図14は、図13(C)で生成した画像データを、図14(A)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g1を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上端重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【0069】
図15は、図12(C)のh9ないしh1の縦横折り返しフィルターの左上端ピクセルh9を、図15(A)に示すように、図11(B)に示す画像データの左上端から2列目のピクセル(f2)に一致するように重ねて、図15(B)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g2を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上2列目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【0070】
図16は、図12(C)のh9ないしh1の縦横折り返しフィルターの左上端ピクセルh9を、図16(A)に示すように、図11(B)に示す画像データの左上端から3列目のピクセル(f3)に一致するように重ねて、図16(B)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g3を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上3列目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【0071】
図17は、図12(C)のh9ないしh1の縦横折り返しフィルターの左上端ピクセルh9を、図17(A)に示すように、図11(B)に示す画像データの左上端から2段目(2行目)のピクセル(f16)に一致するように重ねて、図17(B)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g4を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上2段目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【0072】
図18は、図12(C)のh9ないしh1の縦横折り返しフィルターの左上端ピクセルh9を、図示を省略しているが、最終の左上端から3列目および3行目まで順次にずらして、図18(A)に示す投影データの重ね最終位置で計算されたピクセル値g9を記録したピクセル値記録データとの関係を示す重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【0073】
【実施例】
図19は、SQUIDセンサによって、後述する劣化している鋼心アルミより線を3次元に投影した画像データを示す3次元投影画像データ図である。この投影した画像データをフィルターによって差分化処理して図示していないピクセルデータを生成する。このピクセルデータに基づいて後述する図21のフィルタリング後画像データを生成する。
【0074】
図20は、鋼心アルミより線の3次元投影画像データを差分化処理および傾き補正する傾き補正・差分化処理図である。右側縦方向の画像データの白い線は鋼心アルミより線の断面(Y軸)方向の投影画像データ図であって中央部分が磁束密度が高いことを示している。また、下側横方向の画像データの白い線は鋼心アルミより線の長さ(X軸)方向の投影画像データ図であって長さ方向に磁束密度が変化していることを示している。
【0075】
図21は、データの重み付けの数値(コンポリューション・フィルター係数)を代入したフィルター係数テーブルである。テーブルの列方向Xは、図1に示すSQUIDセンサの中心軸(Z軸方向)の重み付けを0とし、その断面両側をそれぞれ−1および+1としている。また、テーブルの行方向Yは、図1に示すSQUIDセンサの中心軸(Z軸方向)の重み付けを0としその通過した側を−1とし未通過側を+1としている。
【0076】
図22は、図19の3次元投影画像データを、ピクセルデータを使用して、傾き補正および差分化処理して生成したフィルタリング後の画像データを示す3次元フィルタリング画像データ図である。
【0077】
以下の実施例は、図1または図9の本発明の検査装置を使用して本発明の方法を実施した例を示す。図23は、SQUIDセンサによって内部検査をする鋼心アルミより線の断面図である。
【0078】
図24(A)は、劣化していない鋼心アルミより線の長さ方向断面図である。同図において、紙面上部および下部の白い部分がアルミより線であり、中央の複数の線分の部分が鋼心である。図24(B)は、劣化していない鋼心アルミより線の長さ方向に沿ってSQUIDセンサによって内部検査をしたときの検出磁束値正常表示図である。上記の検出磁束値正常表示図において、紙面上部および下部の白い部分が鋼心の外周部であって検出磁束値が低いことを示し、逆に、中心部の黒い部分は鋼心の磁束によって検出磁束値が高いことを示している。
【0079】
図25(A)は、点線で示すように鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向断面図である。同図において、紙面上部および下部の白い部分がアルミより線であり、中央の複数の線分の部分が鋼心である。図25(B)は、図25(A)の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向に沿ってSQUIDセンサによって内部検査をしたときの内部で検出磁束値が激減した状態を示す内部検出磁束値低下表示図である。上記の検出磁束値低下表示図において、紙面上部および下部の白い部分が鋼心の外周部であって検出磁束値が低いことを示し、逆に、中心部の黒い部分は鋼心の磁束によって検出磁束値が高いことを示している。
【0080】
図26(A)は、点線で示すように、鋼心の外周の1箇所にクラックが発生して外周の磁束通路が途切れた鋼心アルミより線の長さ方向断面図である。図26(B)は、図25(B)の紙面上部の鋼心にクラックが発生して外周の磁束通路が途切れた鋼心アルミより線の長さ方向に沿ってSQUIDセンサによって内部検査をしたときの鋼心外周で検出磁束値が低下した状態を示す鋼心外周検出磁束値低下表示図である。
【0081】
上記の鋼心外周検出磁束値低下表示図において、紙面上部および下部の白い部分が鋼心の外周部であって検出磁束値が低いことを示し、逆に、中心部の黒い部分は鋼心の磁束によって検出磁束値が高いことを示している。また上記表示図において、紙面上部の白い部分に鋼心外周で検出磁束値が低下した状態を示しているのに対して、紙面下部の白い部分は、鋼心にクラックが発生していないために鋼心外周で検出磁束値が低下していない状態を示している。
【0082】
このように、鋼心外周検出磁束値低下表示図の上側の鋼心にクラックが発生して外周の磁束通路が途切れた部分で鋼心外周検出磁束値が低下しているのに対して、表示図の下側の鋼心にクラックが発生していない外周では、磁束通路が途切れていないので鋼心外周検出磁束値は低下していない。従って、表示図の上側の鋼心外周検出磁束値と表示図の下側の鋼心外周検出磁束値とは非対称になっている。
【0083】
図27は、実線で示すように、鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向断面図である。この鋼心アルミより線の長さ方向断面図に示すように、外側から1層目および2層目にある素線が硬質アルミニウムであり、3層目および中心の素線が鋼である。この図27は3層目の鋼心の素線を幅10mm、深さ1.25mm切削して、符号Aで示す位置での腐食劣化を想定した鋼心アルミより線を示す。
【0084】
図28は、図27の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した断面をSQUIDセンサによって断面の平面を走査したときの内部の検出磁束値の変化状態を2次元的に測定した断面検出磁束値低下表示図である。
【0085】
図27の符号Aで示した鋼心の劣化想定位置に検出磁束値の低下が見られ直径方向(X軸方向)に検出磁束値が変化している。また、長さ方向(Y軸方向)でも、図28の符号Aで示す位置が劣化を想定して切削した凹部の中心位置になっている。他方、鋼心の劣化想定をしていない位置の検出磁束値は長さ方向(X軸方向)は全面黒く検出磁束値が高くて変化していない。
【0086】
図29は、図27の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した断面をSQUIDセンサによって3次元的に走査したときの内部の検出磁束値の変化状態を3次元的(立体的)に測定した断面検出磁束値低下表示図である。鋼心の劣化想定位置で表示図の白色で表されているように、径方向に検出磁束値が減少している。鋼心が劣化していない部分では黒く検出磁束値が高くて変化していないが、鋼心が劣化している部分では検出磁束値が白色の円錐状に低下している。
【0087】
以上の図24(A)ないし図29の実施例で示したように、アルミより線の内部にあって外周から見ることができない鋼心に腐食、素線の断線、クラックなどの劣化があった場合でも、鋼心の残留磁気がない状態で、鋼心に均一な測定用磁場を形成すると、劣化した位置で検出磁束値が不均一になるので、この検出磁束値の変化状態を表示させれば、劣化が腐食、素線の断線、クラックなどのいずれであるかを判別することができる。
【0088】
今回開示された実施の形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0089】
【発明の効果】
第1の発明によれば、鋼心ケーブルの内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで残留磁気のない状態また消磁した状態で、残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、SQUIDセンサで鋼心ケーブルの微少磁荷磁気双極子の集合体領域Ma,Mb,Mc,…から微少磁束の不均一を検出することによって、磁性体の内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができる。
【0090】
第2の発明によれば、鋼心ケーブルの内部の欠陥によって生じる磁性体の「磁気特性変化」を使わないで消磁した状態で、鋼心ケーブルの内部欠陥検査位置での内面に均一な磁界を与えて鋼心ケーブルから漏洩磁束を発生させることによって、鋼心ケーブルの内部の欠陥の位置は勿論、内部欠陥の欠陥状態まで判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】SQUIDセンサによる第1の発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のブロック図であると共に第1の発明の非破壊検査装置のブロック図である。
【図2】従来技術1に記載されたSQUIDセンサの検出コイルの原理図である。
【図3】従来技術2の図1に記載されたSQUIDセンサによって鉄筋を検出するときの説明図である。
【図4】従来技術2の図3に記載された試験体の異径鉄筋の形状を示すコンクリート埋設異径鉄筋図である。
【図5】従来技術2の図5に記載された試験体の異径鉄筋の位置を検出する埋設鉄筋位置検出概略図である。
【図6】従来技術2の図5に記載された試験体の異径鉄筋の位置を検出したときの鉄筋の中心軸からの外周方向の距離と検出電圧との従来技術2の図6に示す鉄筋位置検出電圧測定図である。
【図7】鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子Mが微少磁荷を帯びた微少磁荷磁気双極子の集合体領域を説明するための微少磁荷磁気双極子集合体領域模式図である。
【図8】第1走査区間ないし第N走査区間微少磁束値を鋼心ケーブルWKの直径方向に配置して第1ないし第N走査区間の連続位置順配置磁束値の大きさを説明するための第1ないし第N走査区間連続位置順配置磁束値差分化処理済データ図である。
【図9】SQUIDセンサによる第2の本発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置のブロック図であると共に第2の発明の非破壊検査装置のブロック図である。
【図10】SQUIDセンサによって投影した同図(B)に示す画像データを同図(A)に示す整数値を代入したフィルターによって差分化処理した定数代入済み画像データ・フィルター関係図である。
【図11】図11(B)に示す符号化された画像データを、同図(A)に示す符号化変数のフィルターによって差分化処理する符号化画像データ・フィルター関係図である。
【図12】図10(A)に示す符号化変数のフィルターが畳み込み積分を行うために同図(A)を横方向に折り返して同図(B)のフィルタを生成し、続けて縦方向に折り返して同図(C)のフィルタを生成したフィルター縦横折り返し関係図である。
【図13】同図(A)の縦横折り返しフィルターを同図(B)に示す画像データの左上端に一致するように重ねて、同図(C)に示す画像データの左上端フィルタ重ね合わせの画像データを生成した左上端フィルタ重ね合わせ画像データである。
【図14】図14(A)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g1を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上端重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【図15】図15(A)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g2を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上2列目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【図16】図16(A)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g3を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上3列目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【図17】図17(A)に示す重なった位置で計算されたピクセル値g4を記録したピクセル値記録データとの関係を示す左上2段目重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【図18】縦横折り返しフィルターの左上端ピクセルh9を、最終の左上端から3列目および3行目まで順次にずらして、図18(A)に示すように、最終位置で計算されたピクセル値g9を記録したピクセル値記録データとの関係を示す重ね合わせ画像・ピクセルデータ関係図である。
【図19】SQUIDセンサによって、鋼心アルミより線を3次元に投影した画像データを示す3次元投影画像データ図である。
【図20】鋼心アルミより線の3次元投影画像データを差分化処理および傾き補正する傾き補正・差分化処理図である。
【図21】データの重み付けの数値(コンポリューション・フィルター係数)を代入したフィルター係数テーブルである。
【図22】図19の3次元投影画像データを、ピクセルデータを使用して、傾き補正および差分化処理して生成したフィルタリング後の画像データを示す3次元フィルタリング画像データ図である。
【図23】SQUIDセンサによって内部検査をする鋼心アルミより線の断面図である。
【図24】図24(A)は劣化していない鋼心アルミより線の長さ方向断面図であり、図24(B)は劣化していない鋼心アルミより線の長さ方向に沿ってSQUIDセンサによって内部検査をしたときの検出磁束値正常表示図である。
【図25】図25(A)は点線で示すように鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向断面図であり、図25(B)は図25(A)の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向で検出磁束値が激減した状態を示す内部検出磁束値低下表示図である。
【図26】図26(A)は点線で示すように鋼心の外周の1箇所にクラックが発生して外周の磁束通路が途切れた鋼心アルミより線の長さ方向断面図であり、図26(B)は図26(A)の鋼心にクラックが発生して外周の磁束通路が途切れた鋼心アルミより線の長さ方向の鋼心外周で検出磁束値が低下した状態を示す鋼心外周検出磁束値低下表示図である。
【図27】実線で示すように鋼心が腐食して鋼心断面が減少した鋼心アルミより線の長さ方向断面図である。
【図28】図27の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した断面をSQUIDセンサによって断面の平面を走査したときの内部の検出磁束値の変化状態を2次元的に測定した断面検出磁束値低下表示図である。
【図29】図27の鋼心が腐食して鋼心断面が減少した断面をSQUIDセンサによって3次元的に走査したときの内部の検出磁束値の変化状態を3次元的(立体的)に測定した断面検出磁束値低下表示図である。
【符号の説明】
1 SQUIDセンサ、2 クライオスタット、4 磁場形成コイル、5 センサ駆動回路、9 制御電源回路、10 センサ・ケーブル相対移動機構、10A (従来の)鉄筋移動機構、11 A/Dコンバータ、12 画像化処理回路、13 コンポリューション、14 測定画面メモリ、15 測定画面比較回路、16 測定画像表示機構、20 磁場電流発生回路、M 磁気双極子、MA 微少磁荷磁気双極子の集合体、Ma,Mb,Mc,… 微少磁荷磁気双極子集合体領域、PC 画像処理手段、WK 鋼心ケーブル、1s 微少磁束検出信号、5s 検出磁束出力信号、11s 磁束ディジタル信号、12s 画像化処理信号、13s 差分化信号、14s 測定画面メモリ信号、15s 測定画面比較信号、L 集合体MAの予め定めた長さ、ΔW 集合体MAの各区間の予め定めた幅、nΔW 集合体MAの予め定めた幅。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention uses a superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as a SQUID sensor) to detect a small magnetic flux to determine an internal defect of a steel core cable using a superconducting quantum interference device (hereinafter referred to as a SQUID sensor). And an internal inspection device for steel core cables.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique of “internal inspection of a magnetic material” for detecting an internal defect of a magnetic material by detecting with a SQUID sensor, Industrial Materials June 1998 (Vol. 46 No. 6) “Magnetic Properties and Material Evaluation (Part 4) ) "(Non-Patent Document 1, hereinafter referred to as Conventional Technique 1) and T.I. IEEE Japan, Vol. 115, No. 10, 1995 (1955), pages 968 to 973 (Non-Patent Document 2, hereinafter referred to as Conventional Technique 2).
[Difference between the present invention and the prior art]
As will be described later, the present invention is characterized in that the magnetic dipoles of the steel core having no remanence are charged with a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate of the magnetic dipoles with a minute magnetic charge. The magnetic field that applies a uniform magnetic field to the inner surface at the internal defect inspection position of the magnetic material, which is a feature of the second invention. Forming a magnetic field with a forming coil. " As described in the prior art 1 (Non-patent document 1) and the prior art 2 (Non-patent document 2), the prior art is based on the principle that “the operation principle of the SQUID sensor is a sensor that detects minute magnetic flux, a) a detection coil made of a superconducting wire and (b) an input coil made of a superconducting wire that transmits a magnetic flux to a SQUID sensor loop, and measure a voltage change when an external magnetic flux changes. That is. Hereinafter, (1) a comparison between the prior art 1 and the first invention, (2) a comparison between the prior art 1 and the second invention, (3) a comparison between the prior art 2 and the first invention, and (4) The prior art will be described in the order of comparison between the prior art 2 and the second invention.
(1) [Comparison between prior art 1 and first invention]
The operation principle of the SQUID sensor described in the prior art 1 is a sensor that detects a minute magnetic flux, and (a) “a detection coil made of a superconducting wire” and (b) “a superconducting wire that transmits a magnetic flux to a SQUID sensor loop. An operation principle for measuring a voltage change when an external magnetic flux changes is described. According to the detection principle of the prior art 1, the magnetic flux at both ends and the center of the reinforcing bar (magnetic body) changes, and the changed magnetic flux is detected by a detection coil.
[0003]
FIG. 2 is a principle diagram of a detection coil of the SQUID sensor described in Prior Art 1. In the figure, a SQUID sensor is used in which Josephson junctions J1 and J2 exhibiting quantum mechanical phenomena are incorporated in a ring R made of a superconducting wire, and a detection coil for measurement is combined with a superconducting ring. Josephson coupling is due to a quantum mechanical tunnel effect in which a thin insulating layer is sandwiched between superconductors and a current flows between two superconductors even when the voltage is zero. When the external magnetic flux Φa passes through a space surrounded by the ring R, a voltage V is generated at both ends of the ring R. Therefore, the SQUID sensor operates as an element that converts a minute magnetic flux into a voltage.
[0004]
In the prior art 1, (a) a change in the position of the magnetic material, (b) a change in the magnetic characteristics of the magnetic material, and (c) a change in the magnetic flux due to an eddy current of the non-magnetic material, a change in the eddy current, etc. are detected as magnetic flux changes. An inspection example is described. In the inspection example, there is described a technique of detecting a change in magnetic flux when a conventional SQUID sensor is moved in the diameter direction of a reinforcing bar to detect the position of a different-diameter reinforcing bar in concrete.
[0005]
On the other hand, in the inspection example described in the prior art 1, an example of detecting a change in magnetic characteristics of a magnetic body is described. FIG. 10 of prior art 1 shows that, after a fatigue test of stainless steel SUS304, which is a magnetic material, the residual magnetic charge changes due to an increase in the degree of fatigue to cause a change in magnetic flux and the output of the SQUID sensor increases. It is described that a "change" is detected.
[0006]
FIG. 11 of the prior art 1 describes that after performing the sensitizing heat treatment of SUS304, the “magnetic property change due to the heat treatment” in which the residual magnetic charge and the coercive force increase as the heat treatment time increases. Further, FIG. 12 of Prior Art 1 describes that after performing a fatigue test of carbon steel (magnetic material), "fatigue of a magnetic material" in which hysteresis increases due to increased fatigue is detected.
[0007]
They detect internal defects, deterioration, etc. of the magnetic material as changes in magnetic characteristics, but all use residual magnetic charges. Therefore, the inspection example described in the related art 1 is a feature of the first invention because the residual magnetic charge (coercive force) is used even when a defect inside the magnetic body is detected. It does not use the technique of "a magnetic dipole of a steel core having no residual magnetism bears a minute magnetic charge, and the steel core measures the magnetic flux value of the magnetic dipole of a minute magnetic charge."
[0008]
However, in the inspection example of the prior art 1, in the description of detecting the position of the rebar having different diameters in the concrete, "the magnetic dipole of the steel core bears a minute magnetic charge" which is a feature of the first invention is described. There is no description that the magnetic flux value is measured from the aggregate region of the magnetically charged magnetic dipoles in a state where the steel core forms the aggregate of the magnetically charged magnetic dipoles.
[0009]
In the inspection example described in the prior art 1, it is described that a change in magnetic flux due to an eddy current of a non-magnetic material, a change in an eddy current, and the like are detected as a change in the magnetic flux. In this non-magnetic material, the features of the first invention cannot be used because the magnetic dipole of the steel core does not exist.
[0010]
In the prior art 1, a block diagram of a non-destructive inspection device (or a block diagram of the non-destructive inspection device of the first invention) that implements the non-destructive inspection method of the first invention using the SQUID sensor of FIG. 1 described later is shown. "In a state where the magnetic dipoles of the steel core of the steel core cable having no residual magnetism bear a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate of the magnetic dipoles with a minute magnetic charge, the SQUID sensor detects the minuteness of the steel core cable. Since the inhomogeneity of the minute magnetic flux is detected from the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the magnetically charged magnetic dipoles, the aggregate regions Ma, Mb, Mc,. Cannot be detected from. "
(2) [Comparison between prior art 1 and second invention]
Further, in the inspection example of the prior art 1, in the description of detecting the position of the rebar having different diameters in concrete, the description of "the uniform magnetic field on the inner surface at the inspection position for the internal defect of the magnetic body", which is a feature of the second invention, is given. And a magnetic field forming coil that demagnetizes the remanence of the magnetic material and applies a uniform magnetic field to the inner surface of the magnetic material at the internal defect inspection position.
(3) [Comparison of prior art 2 with first invention]
In FIGS. 1, 3 and 5 of the prior art 2, the change in magnetic flux when the SQUID sensor was moved in the diameter direction of the reinforcing bar similar to that of the prior art 1 was measured, and the position of the rebar in the concrete was measured. A technique for detecting is described.
[0011]
FIG. 3 is an explanatory diagram when a reinforcing bar is detected by the SQUID sensor described in FIG. FIG. 4 is a concrete embedded different diameter reinforcing bar diagram showing the shape of the different diameter reinforcing bars embedded in the concrete which is the test body described in FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of detecting the position of a buried reinforcing bar for detecting the position of the different-diameter reinforcing bar of the test body described in FIG.
[0012]
FIG. 6 is a diagram illustrating the distance in the outer peripheral direction from the center axis of the reinforcing bar and the detected voltage when the position of the different-diameter reinforcing bar of the test piece described in FIG. It is a reinforcing bar position detection voltage measurement diagram. The reason why the detected voltages are different even if the distance in the outer circumferential direction of the reinforcing bar is the same in the figure is that the distance “lift-off” between the SQUID sensor element and the reinforcing bar shown in FIG. 5 is different.
[0013]
Next, in the technology of detecting the position of the rebar of different diameter in concrete according to the prior art 2, nothing is described about the “input coil made of a superconducting wire that transmits a magnetic flux to the SQUID sensor loop”. On the other hand, "In this experiment, a rebar having a remanent magnetization capable of producing a magnetic flux of about 150 to 450 [mu] T at a distance of 108 mm was used as it is in the market. It is necessary to study whether this measurement method is applied to a locally magnetized rebar or a rebar with smaller remanent magnetization. "
[0014]
The above-mentioned prior art 2 has a problem that "it is necessary to study whether or not this measurement method is applied to a reinforcing bar having a smaller residual magnetization". In the measurement method of the prior art 2 in which this problem remains, as described above, the leakage magnetic flux due to the residual magnetic charge is used as an external magnetic flux for detection by the detection coil. The characteristic is that the magnetic dipole of the steel core with no residual magnetism takes on a minute magnetic charge, and the core measures the magnetic flux value of the magnetic dipole with a minute magnetic charge, which occurs at the position where the internal defect of the steel core cable exists It is not described that the minute magnetic flux value is arranged in the order of continuous positions of the steel core cable to determine the position where the internal defect exists and the defect state from the non-uniformity of the magnetic flux value. "
[0015]
Further, in the technology for detecting the position of a different-diameter reinforcing bar (rebar buried in a test body) in concrete according to Prior Art 2, a feature of the first invention is that “a magnetic dipole of a steel core having no residual magnetism is used. In the state where the steel core forms an aggregate of the magnetically charged dipoles with the magnetically charged particles, the detection is performed from the aggregated region of the magnetically charged magnetic dipoles. " Absent.
[0016]
In the prior art 2, as described above, a block diagram of a nondestructive inspection device that implements the nondestructive inspection method of the first invention using the SQUID sensor of FIG. 1 (or a block diagram of the nondestructive inspection device of the first invention) ), The state in which the magnetic dipoles of the steel core of the steel core cable having no residual magnetism bears a small magnetic charge and the steel core forms an aggregate of the magnetic dipole magnetic dipoles. Since the inhomogeneity of the minute magnetic flux is detected from the aggregated regions Ma, Mb, Mc,... Of the magnetically charged dipoles of the cable, if residual magnetism exists, the aggregated regions Ma, Mb, Mc, ... ".
(4) [Comparison between prior art 2 and second invention]
As described above, in the prior art 2, "In this experiment, the rebar which is commercially available is used as it is, and a residual magnetic charge capable of producing a magnetic flux of about 150 to 450 µT at a distance of 108 mm. In the future, it is necessary to study whether this measurement method is applied to locally magnetized rebars and rebars with smaller residual magnetization. "
[0017]
Therefore, the measuring method for detecting the position of the rebar having different diameters (concrete buried in the test piece) in concrete according to the prior art 2 uses the leakage magnetic flux due to the residual magnetization as an external magnetic flux for detecting by the detection coil. Therefore, the magnetic field forming coil for applying a uniform magnetic field to the inner surface of the magnetic body at the position where the internal defect is to be inspected, which is a feature of the second aspect of the invention, and a method of demagnetizing the residual magnetism of the magnetic body and reducing No magnetic field forming coil that applies a uniform magnetic field to the inner surface at the internal defect inspection position is described.
[0018]
[Non-patent document 1]
Industrial Materials June 1998 (Vol. 46 No. 6) "Magnetic Properties and Material Evaluation (Part 4)"
[0019]
[Non-patent document 2]
T. IEEE Japan 115, 10, 1995 (1955) 968 to 973
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
The inspection example described in the prior art 1 focuses on the fact that when a defect occurs inside the magnetic body, the residual magnetic charge (coercive force) changes, and the defect inside the magnetic body is described as “ Since the "magnetic property change" is detected by the detection coil, even if the position of the defect inside the magnetic body can be detected, the defect state of the internal defect cannot be determined.
[0021]
In the measuring method for detecting the position of the rebar of the different diameter in the concrete of the prior art 2 (rebar buried in the test piece), since the leakage magnetic flux due to the remanent magnetization is detected by the detection coil, the inside of the magnetic body is detected. Even if the position of the defect can be detected, it is not possible to determine the defect state of the internal defect.
[0022]
An object of the first invention is to use a magnetic dipole of a steel core of a steel core cable having no residual magnetism without using a “magnetic property change” of a magnetic material caused by a defect inside the magnetic material. In a state where the steel core forms an aggregate of the magnetically charged magnetic dipoles, the SQUID sensor uses the SQUID sensor to detect the nonuniformity of the magnetic flux from the aggregated regions Ma, Mb, Mc,... Of the magnetically charged magnetic dipoles of the steel core cable. By detecting the defect, it is possible to determine not only the position of the defect inside the magnetic substance but also the defect state of the internal defect. "
[0023]
An object of the second invention is to provide a "magnetic field forming coil for applying a uniform magnetic field to the inner surface of a magnetic material at an internal defect inspection position" or "demagnetizing the residual magnetism of a magnetic material and an inner surface of the magnetic material at an internal defect inspection position." A magnetic field forming coil that applies a uniform magnetic field to the magnetic material can determine not only the position of the defect inside the magnetic material but also the defect state of the internal defect. "
[0024]
[Means for Solving the Problems]
[Embodiment of the first invention]
Embodiment 1 As shown in FIG. 7, a method for inspecting a defect of a steel core cable WK using a SQUID sensor 1 having a detection coil for detecting a change in an external magnetic flux as shown in FIG. In a state where the magnetic dipole M of the steel core of the WK bears a small magnetic charge and the steel core forms an aggregate MA of the magnetic dipoles with a small magnetic charge, the SQUID sensor 1 scans from the outer periphery of the steel core cable WK. .. Are sequentially stored, and the stored minute magnetic flux values are arranged in the order of continuous positions of the steel core cable WK. A continuous position sequential arrangement magnetic flux value is stored, and the continuous position sequential arrangement magnetic flux value is displayed at a continuous position of the steel core cable WK, and the continuous position sequential arrangement magnetic flux generated at a position where an internal defect of the steel core cable WK exists. From uneven values It is a non-destructive inspection method according SQUID sensor to determine the position and defect status serial internal defects are present.
[0025]
Embodiment 2 As shown in FIGS. 7 and 8, a method of inspecting a steel core cable WK for defects using a SQUID sensor 1 having a detection coil for detecting a change in external magnetic flux,
In a state where the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable WK having no residual magnetism bears a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate MA of the magnetic dipole magnetic dipole, the SQUID sensor 1 uses the steel core. An aggregated area of minute magnetically charged magnetic dipoles scanned by scanning a first scanning section of a predetermined width ΔW and a predetermined length L from the outer periphery of the cable WK in the length direction of the steel core cable WK. .. Are sequentially stored in the first scanning section detected from Ma, Mb, Mc,.
Next, the second scanning section adjacent to the first scanning section is scanned from the outer circumference in the diameter direction of the steel core cable WK, and the aggregated areas Ma, Mb, Mc of the scanned micro-magnetic dipoles are scanned. ,... Are sequentially stored in the second scanning section, and
Hereinafter, the third to Nth scanning sections adjacent to the second to (N-1) th scanning sections in the diameter direction of the steel core cable WK are sequentially scanned from the outer circumference, and the scanned minute magnetic charge magnetism is scanned. .. Are sequentially stored in the third scanning section through the Nth scanning section detected from the dipole assembly areas Ma, Mb, Mc,.
The first to Nth scanning section minute magnetic flux values are arranged in the diametric direction of the steel core cable WK, and the successively arranged magnetic flux values of the first to Nth scanning sections are stored.
By displaying the magnetic flux values at the consecutive positions in the first to Nth scanning sections at successive positions of the steel core cable WK,
This is a nondestructive inspection method using a SQUID sensor that determines the position where the internal defect exists and the state of the defect based on the non-uniformity of the magnetic flux values in the continuous position order at the position where the internal defect of the steel core cable WK exists.
[0026]
Embodiment 3 is a method for inspecting a steel core cable WK for defects using the SQUID sensor 1 having a detection coil for detecting a change in external magnetic flux,
In the state where the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable WK having no residual magnetism bears a minute magnetic charge and the steel core forms the aggregate MA of the magnetic dipole magnetic dipole, the steel core cable length direction SQUID sensor 1 in a detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction) orthogonal to the length direction (X-axis direction) of steel core cable WK and the central axis (Z-axis direction) of the detection coil. And the steel core cable WK are relatively moved to sequentially store the minute magnetic flux values detected from the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the minute magnetically charged magnetic dipoles,
The minute magnetic flux value is read out to detect a two-dimensional plane formed by the length direction of the cable (X-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) or the length direction of the cable (X-axis direction). A three-dimensional three-dimensionally arranged continuous position order magnetic flux value formed by a center axis (Z-axis direction) of the coil and the detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction) is stored.
Reading the magnetic flux values in the continuous position order, displaying the magnetic flux distribution corresponding to the cable position in the two-dimensional plane or the three-dimensional plane,
Due to the non-uniformity of the magnetic flux value in the continuous position sequence, which is generated at the position where the internal defect of the steel core cable WK exists, each position in the length direction of the steel core cable WK and the inside of the detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction). This is a nondestructive inspection method using a SQUID sensor for determining a defect state of a defect.
[0027]
Embodiment 4 is a method for inspecting a defect of a steel core cable WK using a SQUID sensor 1 having a detection coil for detecting a change in an external magnetic flux,
In a state where the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable WK having no residual magnetism bears a minute magnetic charge and the steel core forms the aggregate MA of the magnetic dipole magnetic dipoles, the length of the steel core cable is In the direction (X-axis direction) and the detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction) orthogonal to the length direction (X-axis direction) of the steel core cable and the center axis (Z-axis direction) of the detection coil, the SQUID sensor The relative movement between the steel core cable and the micro magnetic flux detection signal 1s detected from the assembly areas Ma, Mb, Mc,... An A / D converter step for outputting a signal 11s;
The magnetic flux digital signal 11s is input and a two-dimensional plane formed by the length direction of the cable (X-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) or the length direction of the cable (X-axis direction) An image that outputs the imaging processing signal 12s after being arranged and stored in a three-dimensional three-dimensional plane formed by the center axis of the detection coil (Z-axis direction) and the detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction). Processing step;
A compositing step of inputting the image processing signal 12s and outputting a differential signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable by using the magnetic field distribution inclination correcting means;
A measurement screen memory step of receiving the difference signal 13s and outputting a measurement screen memory signal 14s;
A measurement screen comparison signal which receives the measurement screen memory signal 14s and outputs a measurement screen comparison signal 15s obtained by comparing three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable. Steps and
Inputting the measurement screen comparison signal 15s and displaying it on the measurement image display mechanism 16.
A SQUID sensor that determines that the steel core cable is internally deteriorated when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed as being distorted because the magnetic field is lower than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Is a non-destructive inspection method.
[0028]
Embodiment 5 is described in Embodiments 1 to 4 when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is lower and distorted than the image data of the magnetic field generated from the sound portion. Is a non-destructive inspection method using a SQUID sensor that determines the position where the internal defect exists and the defect state from the non-uniformity of the magnetic flux value in the continuous position order.
[0029]
Embodiment 6 As shown in FIG. 1, the sixth embodiment is a device for non-destructively inspecting the internal deterioration phenomenon of a steel core cable three-dimensionally using a SQUID sensor, and uses a second-order differential DC-SQUID gradiometer 1. The cooling means 2 for cooling the SQUID sensor and the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable WK having no residual magnetism bear a minute magnetic charge, and the steel core forms an aggregate MA of the minute magnetically charged magnetic dipoles. In this state, the change of the magnetic field obtained by scanning the steel core cable two-dimensionally is processed as three-dimensional image data, and the three-dimensional image data and the image of the magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable are processed. This is a nondestructive inspection device using a SQUID sensor including an image processing means PC for three-dimensionally judging a steel core cable by comparing with reference data which is data.
[0030]
In the seventh embodiment, the image processing unit PC according to the sixth embodiment performs a process of converting the differential signal 13s obtained in the line direction of the steel core cable into image data using convolution integration as a magnetic field distribution inclination correction unit. This is a non-destructive inspection device using a SQUID sensor.
[0031]
In an eighth embodiment, the image processing means PC according to the sixth embodiment compares the data subjected to the inclination correction processing of the magnetic field distribution with reference data which is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable. When the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is lower than the image data of the magnetic field generated from the sound portion and displayed in a distorted state, the SQUID is determined to be the internal deterioration of the steel core cable. This is a non-destructive inspection device using sensors.
[0032]
Embodiment 9 is an inspection apparatus for inspecting a defect of a steel core cable WK using the SQUID sensor 1 including a detection coil for detecting a change in external magnetic flux,
The SQUID sensor is connected to the steel core cable in the length direction of the steel core cable on the surface of the steel core cable and in the detection coil cable length orthogonal direction orthogonal to the length direction of the steel core cable and the center axis of the detection coil. In a state in which the magnetic dipoles M of the steel core of the steel core cable WK having no remanence are charged with a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate MA of the magnetic dipoles with a small magnetic charge, the SQUID is moved relatively. The sensor 1 scans from the outer periphery of the steel core cable WK to detect the minute magnetic flux signal 1 s detected from the aggregate areas Ma, Mb, Mc,... Of the minute magnetically charged magnetic dipoles, and the minute magnetic flux detection signal detected by the SQUID sensor. An A / D converter 11 for digitizing 1 s and sequentially outputting a magnetic flux digital signal 11 s;
By inputting the magnetic flux digital signal 11s, a two-dimensional plane (Y-axis and Z-axis plane) formed by the length direction of the cable (Y-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) A three-dimensional surface (Y axis, Z axis plane, and X axis) formed by the length direction (Y axis direction), the center axis of the detection coil (Z axis direction), and the detection coil cable length orthogonal direction (X axis direction). An imaging processing circuit 12 that outputs an imaging processing signal 12s after arranging and storing the imaging processing signals in a Z-axis plane) and
A composition 13 which receives the imaging processing signal 12s and outputs a difference signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable by using the inclination correction means of the magnetic field distribution,
A measurement screen memory 14 for receiving the differential signal 13s and outputting a measurement screen memory signal 14s;
A measurement screen comparison signal which receives the measurement screen memory signal 14s and outputs a measurement screen comparison signal 15s obtained by comparing three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable. With the circuit 15,
A measurement image display mechanism 16 for inputting and displaying the measurement screen comparison signal 15s,
A SQUID sensor that determines that the steel core cable is internally deteriorated when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed as being distorted because the magnetic field is lower than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Is a non-destructive inspection device.
[0033]
Embodiment 10 is an inspection apparatus that inspects a steel core cable WK for defects using the SQUID sensor 1 including a detection coil that detects a change in external magnetic flux.
In a state where the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable WK having no residual magnetism bears a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate MA of the magnetic dipole magnetic dipole, the SQUID sensor 1 uses the steel core. An aggregated area of minute magnetically charged magnetic dipoles scanned by scanning a first scanning section of a predetermined width ΔW and a predetermined length L from the outer periphery of the cable WK in the length direction of the steel core cable WK. A first scanning section minute magnetic flux value storage circuit for sequentially storing the first scanning section minute magnetic flux values detected from Ma, Mb, Mc,.
Next, the second scanning section adjacent to the first scanning section is scanned from the outer circumference in the diameter direction of the steel core cable WK, and the aggregated areas Ma, Mb, Mc of the scanned micro-magnetic dipoles are scanned. , A second scanning section minute magnetic flux value storage circuit for sequentially storing the second scanning section minute magnetic flux values detected from.
Hereinafter, the third to Nth scanning sections adjacent to the second to (N-1) th scanning sections in the diameter direction of the steel core cable WK are sequentially scanned from the outer circumference, and the scanned minute magnetic charge magnetism is scanned. A third to Nth scanning section minute magnetic flux value storage circuit for sequentially storing the third to Nth scanning section minute magnetic flux values detected from the dipole assembly areas Ma, Mb, Mc,.
In the first to Nth scanning sections, the minute magnetic flux values of the first to Nth scanning sections are arranged in the diameter direction of the steel core cable WK, and the magnetic flux values are sequentially arranged in the first to Nth scanning sections. A continuous arrangement magnetic flux storage circuit,
The minute detection magnetic flux signal 1s obtained by measuring the magnetic flux values in the consecutive positions in the first to Nth scanning sections at successive positions of the steel core cable WK is converted into a minute magnetic flux detection signal 1s detected by the SQUID sensor, and sequentially. An A / D converter 11 that outputs a magnetic flux digital signal 11s;
By inputting the magnetic flux digital signal 11s, a two-dimensional plane (Y-axis and Z-axis plane) formed by the length direction of the cable (Y-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) A three-dimensional surface (Y axis, Z axis plane, and X axis) formed by the length direction (Y axis direction), the center axis of the detection coil (Z axis direction), and the detection coil cable length orthogonal direction (X axis direction). An imaging processing circuit 12 that outputs an imaging processing signal 12s after arranging and storing the imaging processing signals in a Z-axis plane) and
A composition 13 which receives the imaging processing signal 12s and outputs a difference signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable by using the inclination correction means of the magnetic field distribution,
A measurement screen memory 14 for receiving the differential signal 13s and outputting a measurement screen memory signal 14s;
A measurement screen comparison signal which receives the measurement screen memory signal 14s and outputs a measurement screen comparison signal 15s obtained by comparing three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable. A circuit 15;
A measurement image display mechanism 16 for inputting and displaying the measurement screen comparison signal 15s,
A SQUID sensor that determines that the steel core cable is internally deteriorated when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed as being distorted because the magnetic field is lower than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Is a non-destructive inspection device.
[Embodiment of Second Invention]
Embodiment 11 is a method for inspecting an internal deterioration phenomenon of a steel core cable using a SQUID sensor, in which the SQUID sensor is scanned on the surface of the steel core cable, and a change in a magnetic field generated from an applied magnetic field is calculated. This is a nondestructive inspection method using a SQUID sensor for inspecting the internal deterioration phenomenon of the steel core cable by processing the calculated change in the magnetic field as image data.
[0034]
In a twelfth embodiment, when the image data according to the eleventh embodiment is deterioration phenomenon data obtained by detecting and processing an internal deterioration phenomenon of a steel core cable, the image displayed by processing the deterioration phenomenon data is a steel steel cable. This is a nondestructive inspection method using a SQUID sensor in which image data of a magnetic field generated from a deteriorated portion of a core cable is displayed in a state where the magnetic field is lower and distorted than image data of a magnetic field generated from a healthy portion.
[0035]
Embodiment 13 As shown in the block diagram of the inspection device in FIG. 9, a method for inspecting the internal deterioration phenomenon of the steel core cable using the SQUID sensor,
Detection of the SQUID sensor on the surface of the steel core cable at right angles to the length direction of the steel core cable (X-axis direction), the length direction of the steel core cable (X-axis direction), and the center axis of the detection coil (Z-axis direction). The SQUID sensor and the steel core cable are moved relative to each other in the direction orthogonal to the coil cable length (Y-axis direction), and the minute magnetic flux detection signal 1s in which the change in the magnetic field generated from the applied magnetic field is detected by the SQUID sensor is sequentially digitized. An A / D converter step for outputting a magnetic flux digital signal 11s;
The magnetic flux digital signal 11s is input and a two-dimensional plane formed by the length direction of the cable (X-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) or the length direction of the cable (X-axis direction) An image that outputs the imaging processing signal 12s after being arranged and stored in a three-dimensional three-dimensional plane formed by the center axis of the detection coil (Z-axis direction) and the detection coil cable length orthogonal direction (Y-axis direction). Processing step;
A compositing step of inputting the image processing signal 12s and outputting a differential signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable by using the magnetic field distribution inclination correcting means;
A measurement screen memory step of receiving the difference signal 13s and outputting a measurement screen memory signal 14s;
A measurement screen comparison signal which receives the measurement screen memory signal 14s and outputs a measurement screen comparison signal 15s obtained by comparing three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable. Steps and
Inputting the measurement screen comparison signal 15s and displaying it on the measurement image display mechanism 16.
A SQUID sensor that determines that the steel core cable is internally deteriorated when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed as being distorted because the magnetic field is lower than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Is a non-destructive inspection method.
[0036]
Embodiment 14 As shown in FIG. 9, as shown in FIG. 9, a three-dimensional nondestructive inspection device for the internal deterioration phenomenon of a steel core cable using a SQUID sensor, and uses a second-order differential type DC-SQUID gradiometer 1. A cooling means 2 for cooling the SQUID sensor, a magnetic field forming coil 4 arranged to demagnetize the residual magnetism of the steel core cable and to provide a uniform magnetic field, which is disposed in the vicinity of inspecting an internal defect of the steel core cable; A magnetic field change obtained by scanning the cable two-dimensionally is processed as three-dimensional image data, and the three-dimensional image data and reference data, which is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable, are converted. This is a nondestructive inspection device using a SQUID sensor including an image processing means PC for three-dimensionally judging a steel core cable by comparison.
[0037]
In a fifteenth embodiment, the image processing unit PC according to the fourteenth embodiment performs the process of converting the differential signal 13s obtained in the line direction of the steel core cable into image data using convolution integration as a gradient correction unit of the magnetic field distribution. This is a non-destructive inspection device using a SQUID sensor.
[0038]
In the sixteenth embodiment, the image processing means PC according to the fourteenth embodiment compares the data subjected to the inclination correction processing of the magnetic field distribution with reference data which is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable. When the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is lower than the image data of the magnetic field generated from the sound portion and displayed in a distorted state, the SQUID is determined to be the internal deterioration of the steel core cable. This is a non-destructive inspection device using sensors.
[0039]
Embodiment 17 is an apparatus for non-destructively inspecting the internal deterioration phenomenon of a steel core cable three-dimensionally using a SQUID sensor as shown in FIG.
The SQUID sensor is connected to the steel core cable in the length direction of the steel core cable on the surface of the steel core cable and in the detection coil cable length orthogonal direction orthogonal to the length direction of the steel core cable and the center axis of the detection coil. In a state where there is no residual magnetism in the steel core cable or in a state where the residual magnetism has been demagnetized by moving the steel core cable relative to each other, a uniform magnetic field is applied to the steel core cable to generate a leakage magnetic flux from the steel core cable. An A / D converter 11 for digitizing the magnetic flux detection signal 1s and sequentially outputting a magnetic flux digital signal 11s;
By inputting the magnetic flux digital signal 11s, a two-dimensional plane (Y-axis and Z-axis plane) formed by the length direction of the cable (Y-axis direction) and the central axis of the detection coil (Z-axis direction) A three-dimensional surface (Y axis, Z axis plane, and X axis) formed by the length direction (Y axis direction), the center axis of the detection coil (Z axis direction), and the detection coil cable length orthogonal direction (X axis direction). An imaging processing circuit 12 that outputs an imaging processing signal 12s after arranging and storing the imaging processing signals in a Z-axis plane) and
A composition 13 which receives the imaging processing signal 12s and outputs a difference signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable by using the inclination correction means of the magnetic field distribution,
A measurement screen memory 14 for receiving the differential signal 13s and outputting a measurement screen memory signal 14s;
A measurement screen comparison signal which receives the measurement screen memory signal 14s and outputs a measurement screen comparison signal 15s obtained by comparing three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a predetermined sound portion of the steel core cable. A circuit 15;
A measurement image display mechanism 16 for inputting and displaying the measurement screen comparison signal 15s,
A SQUID sensor that determines that the steel core cable is internally deteriorated when the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed as being distorted because the magnetic field is lower than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Is a non-destructive inspection device.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment of the Invention]
Hereinafter, an embodiment of the first invention will be described with reference to FIG. The same or corresponding parts described in FIGS. 2 to 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[0041]
FIG. 1 is a block diagram of a non-destructive inspection device that implements the non-destructive inspection method of the present invention using a SQUID sensor, and is a block diagram of the non-destructive inspection device of the present invention. In the figure, a steel core cable WK having no residual magnetism is arranged below a cryostat 2 which is cooled to about 4K at which a superconducting phenomenon occurs in the SQUID sensor.
[0042]
The method and apparatus according to the first invention have no residual magnetism without using the “magnetic property change” of the magnetic material caused by the position of the magnetic material or a defect inside the magnetic material as in the related art 1 or 2. A uniform magnetic field is applied to the steel core cable in a state where the steel core cable is in a demagnetized state, and the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable having no residual magnetism bears a minute magnetic charge, and the steel core has a minute magnetic charge magnetic dipole. In the state where the aggregate MA of the coils is formed, the non-uniformity of the minute magnetic flux is detected by the SQUID sensor from the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the minute magnetically charged magnetic dipoles of the steel core cable. It is possible to determine not only the position of the defect inside the core cable but also the defect state of the internal defect.
[0043]
In the figure, when there is residual magnetism in the steel core cable WK as a sample, a demagnetizing current is applied to the magnetic field forming coil 4 before the inspection to demagnetize. A small magnetic flux detection signal 1s which is obtained by scanning the surface of the steel core cable WK two-dimensionally with a second-order differential type DC radiometer 1 cooled by a cryostat 2 which cools the surface of the steel cable WK to about 4K to cause a superconducting phenomenon in the SQUID sensor. Is output to the sensor drive circuit 5.
[0044]
The sensor / cable relative moving mechanism 10 scans the SQUID sensor 1 and the steel core cable WK with the steel core cable in the length direction (Y-axis direction) and the steel core cable WK in order to scan the detection section of the steel core cable WK with the SQUID sensor. Move the SQUID sensor or the steel core cable or both in the orthogonal direction (X-axis direction) of the detection coil cable orthogonal to the length direction of the core cable (Y-axis direction) and the center axis of the detection coil (Z-axis direction) (relative Move).
[0045]
The A / D converter 11 converts the detected magnetic flux output signal 5s output from the sensor drive circuit 5 into a digital signal and outputs a digital magnetic flux signal 11s. The digital magnetic flux signal 11s is input, image-processed as three-dimensional image data, and output to image processing means PC for displaying a measurement image.
[0046]
The sensor driving circuit 5 supplies (outputs) a bias current for sensor (electrical) driving output from the control power supply circuit 9, a feedback signal for providing linearity to the SQUID sensor, and detects the SQUID sensor ( A minute magnetic flux detection signal 1s (detected from a steel core cable that may be deteriorated) is input, and signal level conversion, noise removal, signal selection, etc. are performed, and a detected magnetic flux output signal 5s required for residual magnetic position display is output. . The control power supply circuit 9 converts the commercial power supply voltage into a control power supply voltage for detection coil correction, sensor (electric) drive, demagnetization, formation of a measurement magnetic field, and the like, and outputs the control power supply voltage.
[0047]
In the present invention, a personal computer PC is used as the image processing means PC from the input of the digital magnetic flux signal 11s to the display of the measured image. The personal computer PC inputs the digital magnetic flux signal 11 s to the imaging processing circuit 12, and converts the imaging processing signal 12 s obtained by performing the imaging processing into a composition (convolution integration) by the composition 13. In this composition, a difference signal 13s obtained in the length direction of the steel core cable is output as a means for correcting the inclination of the magnetic field distribution. The difference signal 13s is stored in the measurement screen memory 14.
[0048]
The imaging processing circuit 12 receives the digital magnetic flux signal 11 s and scans and detects the non-uniformity of the leakage magnetic flux generated at the position where the internal defect of the steel core cable exists, and detects the magnetic flux change in the cable length direction (Y-axis direction). ) And the center axis (Z-axis direction) of the detection coil, or on the two-dimensional plane (Y-axis and Z-axis planes) or in the length direction of the cable (Y-axis direction) and the center axis of the detection coil (Z-axis direction). ) And the above detection coil cable length orthogonal direction (X axis direction), and outputs an imaging processing signal 12s for displaying in a three-dimensional three-dimensional plane (Y axis and Z axis plane and X axis and Z axis plane). I do.
[0049]
The image processing means PC outputs a measurement screen comparison signal 15 s obtained by comparing the three-dimensional image data with reference data which is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable by a measurement screen comparison circuit 15. It is displayed on the display mechanism 16 to determine the three-dimensional steel core cable.
[0050]
In the measurement image display mechanism 16 which receives the measurement screen comparison signal 15s as input, the image data of the magnetic field generated from the internally deteriorated portion of the steel core cable is displayed with the magnetic field reduced and distorted compared to the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. When this is done, it is determined that the internal deterioration of the steel core cable has occurred.
[0051]
As described above, the basic configuration of the first invention, which is different from the related art 1 or the related art 2, is the “magnetic characteristic” of the magnetic body caused by a defect inside the magnetic body as in the related art 1 or the related art 2. In the state of demagnetization without using "change", "the magnetic dipole M of the steel core of the steel core cable having no residual magnetism bears a minute magnetic charge, and the steel core forms the aggregate MA of the magnetic dipoles of the minute magnetic charge. In this state, by detecting the non-uniformity of the minute magnetic flux from the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the minute magnetically charged magnetic dipoles of the steel core cable with the SQUID sensor, the position of the defect inside the magnetic material is determined. Of course, the defect state of the internal defect is also determined. "
[0052]
FIG. 7 is a diagram illustrating a magnetic field dipole for explaining the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the magnetic dipoles M of the steel core of the steel core cable WK. It is a schematic diagram of a child aggregate area Ma, Mb, Mc,... In the figure, the magnetic dipoles M are individually magnetic dipoles with a minute magnetic charge, but the aggregate MA of the magnetic dipoles has no remanence. That is, in order to apply the present invention, there must be no residual magnetism as in the prior art.
[0053]
An aggregate MA of magnetic dipoles to which the present invention is applied is, for example, an aggregate of magnetically charged magnetic dipoles which is the minimum detection range (resolution) of the detection coil when the detection coil of the SQUID sensor 1 is stopped. Are formed from body regions (hereinafter, referred to as magnetically charged dipole aggregate regions) Ma, Mb, Mc,... The SQUID sensor 1 scans from the outer periphery of the steel core cable WK to measure the aggregated magnetic flux value of the respective minute magnetic fluxes of the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the minute magnetically charged magnetic dipoles.
[0054]
Each of the minutely aggregated magnetic flux values of the aggregate regions Ma, Mb, Mc,... Of the minutely charged magnetic dipoles is, as shown in the later-described embodiment of FIGS. The position where the internal defect exists and the defect state can be determined because the position becomes uneven at the position where the defect exists.
[0055]
FIG. 8 is a view for explaining the magnitude of the magnetic flux values arranged in the continuous positions of the first to Nth scanning sections by arranging the minute magnetic flux values in the first scanning section to the Nth scanning section in the diameter direction of the steel core cable WK. FIG. 11 is a data diagram of a magnetic flux value difference-processed data sequentially arranged in the first to Nth scanning section continuous positions. 7, the same reference numerals as in FIG. 7 denote the same parts as in FIG. 7, but the description will be made on the assumption that there is an internal defect (crack) in the magnetic dipole aggregate MA.
[0056]
The SQUID sensor 1 scans a first scanning section of a predetermined width ΔW and a predetermined length L in the length direction of the steel core cable WK from the outer periphery of the steel core cable WK, and scans the minute magnetic charge magnetism. The micro magnetic flux value in the first scanning section detected from the dipole assembly regions Ma, Mb, Mc,... Is measured. Next, the second scanning section adjacent to the first scanning section is scanned from the outer circumference in the diameter direction of the steel core cable WK, and the aggregated areas Ma, Mb, Mc of the scanned micro-magnetic dipoles are scanned. ,... Are sequentially detected in the second scanning section. Hereinafter, the third to Nth scanning sections adjacent to the second to (N-1) th scanning sections in the diameter direction of the steel core cable WK are sequentially scanned from the outer circumference, and the scanned minute magnetic charge magnetism is scanned. .. Are detected sequentially from the third to Nth scanning sections detected from the dipole assembly areas Ma, Mb, Mc,. The minute magnetic flux values of the first scanning section to the Nth scanning section are arranged in the diameter direction of the steel core cable WK, and the magnetic flux values are sequentially arranged in the first to Nth scanning sections.
[0057]
The numbers for each of the magnetically charged dipole aggregate regions (Ma, Mb, Mc,...) In the enlarged view of the same figure are obtained by differentiating the detected magnetic flux value by applying the later described composition filter of FIGS. It is the example data processed. The numbers "0" to "3" assume the weighting of the detected magnetic flux value from small to large. “0” indicates a state where the detected magnetic flux value is “not detectable” in the portion of the aluminum stranded wire, “1” indicates a state where the detected magnetic flux value is “very weak”, “2” indicates a state where the detected magnetic flux value is “large”, and “3”. "Assumes that the detected magnetic flux value is" maximum. " As described above, when an internal defect (crack) exists in the magnetic dipole aggregate MA, the continuous arrangement magnetic flux becomes uneven, and the continuous position sequential arrangement magnetic flux value generated at the position where the internal defect of the steel core cable WK exists is present. The position where the internal defect exists and the defect state can be determined from the unevenness.
[Embodiment of second invention]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same or corresponding portions described in FIGS. 2 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[0058]
The method and apparatus according to the second aspect of the present invention provide a demagnetized state without using “magnetic property change” of a magnetic body caused by a position of the magnetic body or a defect inside the magnetic body as in the related art 1 or 2. When a uniform magnetic field is applied to the steel core cable, the position of the defect inside the steel core cable becomes Of course, it is possible to determine even the defect state of the internal defect.
[0059]
In the figure, a steel core cable WK as a sample is demagnetized by applying a demagnetizing current to the magnetic field forming coil 4 before inspection. A small magnetic flux detection signal 1s which is obtained by scanning the surface of the steel core cable WK two-dimensionally with a second-order differential type DC radiometer 1 cooled by a cryostat 2 which cools the surface of the steel cable WK to about 4K to cause a superconducting phenomenon in the SQUID sensor. Is output to the sensor drive circuit 5.
[0060]
Hereinafter, since it is the same as that of FIG. 1 described above, the description of FIG. 9 is omitted.
In the embodiment of the second invention, the basic configuration different from the prior art 1 or the prior art 2 is as described above, as described in the prior art 1 or the prior art 2, in that the magnetic material generated by a defect inside the magnetic material is used. In a state where demagnetization is performed without using the “magnetic property change”, a uniform magnetic field is applied to the steel core cable, and the magnetic flux becomes uneven at locations where there is a defect inside the steel core cable, resulting in leakage magnetic flux Therefore, the following configuration is added.
[0061]
In the present invention, a magnetic field forming coil 4 for demagnetizing the remanence of the steel core cable and providing a uniform magnetic field to be provided near the inside of the steel core cable for inspecting internal defects, and demagnetizing the remanence to the magnetic field forming coil 4 A demagnetizing current to generate a uniform magnetic field and a measuring magnetic field current to generate a uniform magnetic field are applied to the steel core cable. A magnetic field current generating circuit 20 for generating a leakage magnetic flux from the cable and supplying a demagnetizing current and a measured magnetic field current is added.
[0062]
Since the “input coil” described in the prior art 1 or 2 is arranged coaxially (in the Z-axis direction) with the detection coil, it can apply a magnetic field only from the outer peripheral direction of the steel core cable. . On the other hand, since the central axis of the magnetic field forming coil 4 used in the present invention is arranged so as to be in the length direction (Y-axis direction) of the steel core cable, a uniform magnetic field is applied to the cross section of the steel core cable. be able to. Therefore, in the direction of the magnetic field provided by the “input coil” described in the prior art 1 or 2, a uniform magnetic field is applied to the cross section of the steel core cable like the magnetic field provided by the magnetic field forming coil 4 used in the present invention. Therefore, the object of the second invention cannot be achieved.
[Principle of the composition filter]
Hereinafter, “Difference calculation obtained in the length direction of the steel core cable by inputting the imaging processing signal 12s” described in the above-described fourth, ninth, tenth, thirteenth, and seventeenth embodiments will be described. The principle of a composition filter (hereinafter, referred to as a filter) which is a main part of the "composition 13 that outputs the signal 13s" will be described with reference to FIGS. It is also referred to as superposition integration or differentiation of compiling.
[Description of FIG. 10]
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between image data and a filter in which the image data shown in FIG. (B) projected by the SQUID sensor is subjected to a difference processing by, for example, a filter in which an integer shown in FIG. is there.
[0063]
This filter is a type of smoothing filter that smoothes (smooths) variations in image data caused by noise, measurement errors, and the like in image processing. For example, an integer value shown in FIG. Perform the difference processing by the filter. The characteristics of the filter change depending on the numerical value assigned to the filter, and the filtered image data differs.
[0064]
The 9-point (pixel) filter shown in FIG. 10 (A) creates a 3 × 3 matrix screen, positions data weights (large and small levels) at 1.2.1, and arranges 9 pixels into vertical and horizontal pixels. By setting the values to have a relationship of 1.2.1, image data filtered by 25 points (5 × 5 pixels) shown in FIG.
[Description of FIGS. 11 to 18]
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the encoded image data and the filter for performing the difference processing on the encoded image data shown in FIG. 11B by the filter of the encoding variable shown in FIG. 11A. The 9-point (pixel) filter shown in FIG. 11A creates a screen of a 3 × 3 matrix, assigns data weights (large and small levels) to the encoding variables h1 to h9, and arranges the nine pixels vertically and horizontally. Image data of the coded data f1 to f25 that have been subjected to the 25-point (5 × 5 pixel) filtering shown in FIG.
[0065]
FIG. 12 shows that the filter of the coding variable shown in FIG. 11A is folded horizontally to generate the filter of FIG. 11B in order to perform convolution integration, and then the filter of FIG. FIG. 9 is a filter vertical / horizontal folding relation diagram in which the filter of FIG.
[0066]
FIG. 13 shows an image shown in FIG. 13C in which the vertical and horizontal folding filters h9 to h1 in FIG. 13A are overlapped so as to match the upper left corner of the image data f1 to f25 shown in FIG. This is the upper left filter superimposed image data that has generated the image data of the upper left filter superimposed on the data.
[0067]
The vertical / horizontal folding filter shown in FIG. 13A is the vertical / horizontal folding filter generated in FIG. 12C, and the image data 25 points of the encoded data f1 to f25 shown in FIG. (5 × 5 pixels) is the image data generated in FIG.
[0068]
FIG. 14 is a top left superimposed image showing the relationship between the image data generated in FIG. 13C and the pixel value recording data recording the pixel value g1 calculated at the overlapping position shown in FIG. It is a pixel data relation diagram.
[0069]
FIG. 15 shows the upper left pixel h9 of the vertical / horizontal folding filter h9 to h1 in FIG. 12C, as shown in FIG. 15A, in the second column from the upper left corner of the image data shown in FIG. 15 (B), and the superimposed image in the second column on the upper left showing the relationship with the pixel value recording data in which the pixel value g2 calculated at the overlapping position shown in FIG. 15B is recorded. It is a pixel data relationship diagram.
[0070]
FIG. 16 shows the upper left pixel h9 of the vertical / horizontal folding filter h9 to h1 in FIG. 12C, as shown in FIG. 16A, in the third column from the upper left corner of the image data shown in FIG. The upper left third column superimposed image showing the relationship with the pixel value recording data in which the pixel value g3 calculated at the overlapping position shown in FIG. 16B is superimposed so as to coincide with the pixel (f3) of FIG. It is a pixel data relationship diagram.
[0071]
FIG. 17 shows the upper left pixel h9 of the vertical / horizontal folding filter of h9 to h1 in FIG. 12C, as shown in FIG. 17A, in the second row from the upper left corner of the image data shown in FIG. The upper left two rows showing the relationship with the pixel value recording data in which the pixel value g4 calculated at the overlapping position shown in FIG. 17B is recorded so as to overlap with the pixel (f16) of (second row). FIG. 4 is a diagram showing a relation between a superimposed image and pixel data.
[0072]
FIG. 18 omits illustration of the upper left pixel h9 of the vertical / horizontal folding filter h9 to h1 in FIG. 12C, but sequentially shifts from the final upper left corner to the third column and the third row. FIG. 19 is a superimposed image / pixel data relationship diagram showing the relationship between the pixel value g9 calculated at the superimposition final position of the projection data shown in FIG. 18A and the recorded pixel value data.
[0073]
【Example】
FIG. 19 is a three-dimensional projection image data diagram showing image data obtained by three-dimensionally projecting a deteriorated steel core aluminum stranded wire described later by the SQUID sensor. The projected image data is differentiated by a filter to generate pixel data (not shown). Based on this pixel data, image data after filtering of FIG. 21 described later is generated.
[0074]
FIG. 20 is a diagram of the inclination correction / difference processing for performing the difference processing and the inclination correction on the three-dimensional projected image data of the steel core aluminum stranded wire. The white line of the image data in the vertical direction on the right side is a projected image data diagram in the cross-sectional (Y-axis) direction of the steel core aluminum stranded wire, and indicates that the magnetic flux density is high at the center. The white line in the image data in the lower horizontal direction is a projected image data diagram in the length (X-axis) direction of the steel core aluminum stranded wire, and indicates that the magnetic flux density changes in the length direction. .
[0075]
FIG. 21 is a filter coefficient table in which numerical values (composition filter coefficients) for weighting data are substituted. In the column direction X of the table, the weight of the central axis (Z-axis direction) of the SQUID sensor shown in FIG. 1 is set to 0, and both sides of the cross section are set to -1 and +1. In the row direction Y of the table, the weight of the central axis (Z-axis direction) of the SQUID sensor shown in FIG. 1 is set to 0, the passing side is set to -1, and the non-passing side is set to +1.
[0076]
FIG. 22 is a three-dimensional filtered image data diagram showing filtered image data generated by performing a tilt correction and a difference process on the three-dimensional projected image data of FIG. 19 using pixel data.
[0077]
The following example shows an example of implementing the method of the present invention using the inspection apparatus of the present invention shown in FIG. 1 or FIG. FIG. 23 is a cross-sectional view of a steel core aluminum stranded wire to be internally inspected by the SQUID sensor.
[0078]
FIG. 24A is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire that has not deteriorated. In the drawing, white portions at the upper and lower portions of the paper are aluminum stranded wires, and a plurality of central line segments are steel cores. FIG. 24B is a normal display diagram of the detected magnetic flux value when an internal inspection is performed by the SQUID sensor along the length direction of the unstretched steel core aluminum stranded wire. In the above detected magnetic flux value normal display diagram, the white portions at the top and bottom of the paper are the outer peripheral portion of the steel core and indicate that the detected magnetic flux value is low, and conversely, the black portion at the center is detected by the magnetic flux of the steel core. This indicates that the magnetic flux value is high.
[0079]
FIG. 25A is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced as indicated by the dotted line. In the drawing, white portions at the upper and lower portions of the paper are aluminum stranded wires, and a plurality of central line segments are steel cores. FIG. 25B shows the magnetic flux detected inside when the SQUID sensor performs an internal inspection along the length direction of the aluminum stranded wire of the steel core in which the steel core of FIG. FIG. 5 is a display diagram showing a decrease in an internally detected magnetic flux value showing a state in which the value has sharply decreased. In the above detected magnetic flux value drop display, the white portions at the top and bottom of the paper are the outer peripheral portion of the steel core and indicate that the detected magnetic flux value is low, and conversely, the black portion at the center is detected by the magnetic flux of the steel core. This indicates that the magnetic flux value is high.
[0080]
FIG. 26 (A) is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which a crack has occurred at one location on the outer circumference of the steel core and the magnetic flux path on the outer circumference has been interrupted, as indicated by the dotted line. FIG. 26 (B) shows an internal inspection using a SQUID sensor along the length direction of a steel core aluminum stranded wire in which a crack has occurred in the steel core in the upper part of the drawing of FIG. 25 (B) and the magnetic flux path on the outer periphery has been interrupted. FIG. 9 is a display diagram of the detected magnetic flux value of the outer periphery of the steel core showing a state where the detected magnetic flux value is reduced at the outer periphery of the steel core at the time.
[0081]
In the above steel core outer periphery detection magnetic flux value decrease display diagram, white portions at the top and bottom of the paper are the outer periphery of the steel core and indicate that the detected magnetic flux value is low, and conversely, the black portion at the center is the steel core. This indicates that the detected magnetic flux value is high due to the magnetic flux. Also, in the above display diagram, while the detected magnetic flux value is reduced at the outer periphery of the steel core in the white part at the top of the paper, the white part at the bottom of the paper is free from cracks in the steel core. This shows a state where the detected magnetic flux value does not decrease at the outer periphery of the steel core.
[0082]
In this way, while the crack occurs in the steel core on the upper side of the steel core outer circumference detection magnetic flux value drop display diagram and the magnetic flux path on the outer circumference is cut off, the steel core outer circumference detection magnetic flux value decreases, In the outer periphery where no crack is generated in the lower steel core in the figure, the magnetic flux passage is not interrupted, so that the detected magnetic flux value of the outer periphery of the steel core does not decrease. Therefore, the detected magnetic flux value of the outer circumference of the steel core on the upper side of the display diagram and the detected magnetic flux value of the outer circumference of the steel core on the lower side of the display diagram are asymmetric.
[0083]
FIG. 27 is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which the steel core has been corroded and the steel core cross section has been reduced, as indicated by the solid line. As shown in the longitudinal sectional view of this steel core aluminum stranded wire, the wires in the first and second layers from the outside are hard aluminum, and the wires in the third and center layers are steel. FIG. 27 shows a steel core aluminum stranded wire obtained by cutting the wire of the steel core of the third layer by 10 mm in width and 1.25 mm in depth and assuming corrosion deterioration at the position indicated by the symbol A.
[0084]
FIG. 28 is a cross-sectional detection magnetic flux obtained by two-dimensionally measuring a change state of an internal detection magnetic flux value when a cross section of the cross section in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced is scanned by a SQUID sensor. FIG.
[0085]
A decrease in the detected magnetic flux value is observed at the assumed position of the deterioration of the steel core indicated by reference symbol A in FIG. 27, and the detected magnetic flux value changes in the diameter direction (X-axis direction). Further, also in the length direction (Y-axis direction), the position indicated by the symbol A in FIG. 28 is the center position of the concave portion cut assuming deterioration. On the other hand, the detected magnetic flux value at a position where deterioration of the steel core is not assumed is black in the length direction (X-axis direction), and the detected magnetic flux value is high and does not change.
[0086]
FIG. 29 shows three-dimensionally (three-dimensionally) the state of change in the detected magnetic flux value inside when the cross section in which the steel core corroded and the steel core cross section was reduced in FIG. 27 was three-dimensionally scanned by the SQUID sensor. It is the cross-section detection magnetic flux value drop display figure. The detected magnetic flux value decreases in the radial direction as indicated by the white color in the display diagram at the assumed deterioration position of the steel core. In the part where the steel core has not deteriorated, the detected magnetic flux value is black and the detected magnetic flux value is high and does not change. However, in the part where the steel core has deteriorated, the detected magnetic flux value has decreased to a white conical shape.
[0087]
As shown in the examples of FIGS. 24 (A) to 29, the steel core which is inside the aluminum stranded wire and cannot be seen from the outer periphery had corrosion, wire breakage, and deterioration such as cracks. Even in this case, if a uniform measuring magnetic field is formed on the steel core without the residual magnetism of the steel core, the detected magnetic flux value becomes non-uniform at the deteriorated position. For example, it is possible to determine whether the deterioration is corrosion, wire breakage, crack, or the like.
[0088]
The embodiments and examples disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0089]
【The invention's effect】
According to the first invention, the steel core of the steel core cable having no residual magnetism without the residual magnetism without using the “magnetic property change” of the magnetic material caused by a defect inside the steel core cable and without the residual magnetism In the state where the magnetic dipoles of the above have a small magnetic charge and the steel core forms an aggregate of the magnetically charged magnetic dipoles, the aggregate region Ma, By detecting the nonuniformity of the minute magnetic flux from Mb, Mc,..., It is possible to determine not only the position of the defect inside the magnetic material but also the defect state of the internal defect.
[0090]
According to the second invention, a uniform magnetic field is applied to the inner surface of the steel core cable at the internal defect inspection position in a demagnetized state without using the “magnetic property change” of the magnetic material caused by a defect inside the steel core cable. By giving the magnetic flux leakage from the steel core cable, it is possible to determine not only the position of the defect inside the steel core cable but also the defect state of the internal defect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a nondestructive inspection device that implements the nondestructive inspection method of the first invention using a SQUID sensor, and is a block diagram of the nondestructive inspection device of the first invention.
FIG. 2 is a principle diagram of a detection coil of the SQUID sensor described in Prior Art 1.
FIG. 3 is an explanatory diagram when a reinforcing bar is detected by the SQUID sensor described in FIG.
4 is a diagram of a concrete embedded different diameter reinforcing bar showing a shape of a different diameter reinforcing bar of the test body described in FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram of detection of the position of a buried reinforcing bar for detecting the position of the different-diameter reinforcing bar of the test body described in FIG.
FIG. 6 shows the distance between the center axis of the reinforcing bar in the outer circumferential direction and the detected voltage when the position of the different-diameter reinforcing bar of the test piece described in FIG. It is a reinforcing bar position detection voltage measurement diagram.
FIG. 7 is a schematic diagram of an area of a magnetic dipole assembly in which a magnetic dipole M of a steel core of the steel core cable bears a micro magnetic charge; .
FIG. 8 is a view for explaining a magnitude of a magnetic flux value arranged in a continuous position in the first to Nth scanning sections by arranging a minute magnetic flux value in the first scanning section to the Nth scanning section in the diameter direction of the steel core cable WK; FIG. 11 is a data diagram of a magnetic flux value difference-processed data sequentially arranged in the first to Nth scanning section continuous positions.
FIG. 9 is a block diagram of a non-destructive inspection device that implements a second non-destructive inspection method of the present invention using a SQUID sensor, and is a block diagram of a non-destructive inspection device of the second invention.
FIG. 10 is a relational diagram of image data and filters with constant substitution, in which image data shown in FIG. (B) projected by the SQUID sensor is subjected to a difference processing by a filter into which integer values shown in FIG.
11 is a diagram showing a relationship between encoded image data and a filter for performing a difference process on the encoded image data shown in FIG. 11B by a filter of an encoding variable shown in FIG. 11A.
FIG. 12 (A) folds FIG. 10 (A) in the horizontal direction to generate the filter in FIG. 10 (B) in order to perform convolution integration with the filter of the coding variable shown in FIG. It is a filter vertical-horizontal-folding relation diagram which folded and produced the filter of FIG.
13A and 13B, the vertical / horizontal folding filter shown in FIG. 13A is overlapped so as to coincide with the upper left corner of the image data shown in FIG. 13B, and the upper left filter of the image data shown in FIG. This is the upper left filter superimposed image data that generated the image data.
14 is an upper left superimposed image / pixel data relationship diagram showing a relationship between pixel values g1 calculated at the overlapping positions shown in FIG. 14A and pixel value recording data recorded.
15 is an upper left second column superimposed image / pixel data relationship diagram showing a relationship between pixel values g2 calculated at the overlapping position shown in FIG. 15A and pixel value recording data recorded.
FIG. 16 is an upper left third column superimposed image / pixel data relationship diagram showing a relationship between pixel value g3 calculated at the overlapping position shown in FIG. 16A and pixel value recording data.
FIG. 17 is an upper left second-stage superimposed image / pixel data relationship diagram showing a relationship between pixel values g4 calculated at the overlapping positions shown in FIG. 17A and pixel value recording data recorded.
FIG. 18A shows a pixel value calculated at the final position as shown in FIG. 18A by shifting the upper left pixel h9 of the vertical / horizontal folding filter sequentially from the final upper left corner to the third column and the third row. FIG. 11 is a superimposed image / pixel data relationship diagram showing a relationship with g9 recorded pixel value recording data.
FIG. 19 is a three-dimensional projection image data diagram showing image data obtained by projecting a steel core aluminum stranded wire three-dimensionally by the SQUID sensor.
FIG. 20 is a diagram illustrating a tilt correction / difference processing for performing a difference processing and a tilt correction on three-dimensional projection image data of a steel core aluminum stranded wire.
FIG. 21 is a filter coefficient table in which numerical values (composition filter coefficients) for weighting data are substituted.
FIG. 22 is a three-dimensional filtered image data diagram showing filtered image data generated by subjecting the three-dimensional projected image data of FIG. 19 to inclination correction and difference processing using pixel data.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a steel core aluminum stranded wire to be internally inspected by a SQUID sensor.
FIG. 24 (A) is a longitudinal sectional view of an undegraded steel core aluminum stranded wire, and FIG. 24 (B) is a view of the undegraded steel core aluminum stranded wire along a longitudinal direction. FIG. 8 is a diagram showing a normal display of a detected magnetic flux value when an internal inspection is performed by a SQUID sensor.
FIG. 25 (A) is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced as shown by the dotted line, and FIG. 25 (B) is FIG. 25 ( FIG. 5A is a view showing a decrease in the detected internal magnetic flux value in a state in which the detected magnetic flux value is drastically reduced in the length direction of the steel core aluminum wire in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced.
FIG. 26 (A) is a longitudinal sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which a crack has occurred at one location on the outer circumference of the steel core and the magnetic flux path on the outer circumference has been interrupted as indicated by a dotted line, and FIG. 26 (B) shows a state in which a detected magnetic flux value has decreased at the outer circumference of the steel core in the length direction of the aluminum core wire in which cracks have occurred in the steel core of FIG. FIG. 6 is a diagram showing a display of a detected magnetic flux value of the outer periphery of the core.
FIG. 27 is a longitudinal cross-sectional view of a steel core aluminum stranded wire in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced as indicated by the solid line.
28 is a cross-sectional detection magnetic flux obtained by two-dimensionally measuring a change state of an internal detection magnetic flux value when a cross-section of the cross-section of the steel core of FIG. 27 in which the steel core corrodes and the steel core cross-section is reduced is scanned by the SQUID sensor. FIG.
FIG. 29 shows a three-dimensional (three-dimensionally) three-dimensional (three-dimensionally) change state of an internal detected magnetic flux value when a cross section in which the steel core is corroded and the steel core cross section is reduced is three-dimensionally scanned by the SQUID sensor. It is the cross-section detection magnetic flux value drop display figure.
[Explanation of symbols]
1 SQUID sensor, 2 cryostat, 4 magnetic field forming coil, 5 sensor drive circuit, 9 control power supply circuit, 10 sensor / cable relative movement mechanism, 10A (conventional) rebar movement mechanism, 11 A / D converter, 12 imaging processing circuit , 13 composition, 14 measurement screen memory, 15 measurement screen comparison circuit, 16 measurement image display mechanism, 20 magnetic field current generation circuit, M magnetic dipole, MA aggregate of micro magnetically charged magnetic dipole, Ma, Mb, Mc, … Micro magnetic dipole assembly area, PC image processing means, WK steel core cable, 1s micro magnetic flux detection signal, 5s detection magnetic flux output signal, 11s magnetic flux digital signal, 12s imaging processing signal, 13s differentiation signal, 14s Measurement screen memory signal, 15 s measurement screen comparison signal, predetermined length of L aggregate MA, each of ΔW aggregate MA Predetermined width, EnuderutaW predetermined width of aggregate MA between.

Claims (7)

外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えた超電導量子干渉素子を使用して鋼心ケーブルの欠陥を検査する方法において、残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、超電導量子干渉素子で鋼心ケーブルの外周から走査して微少磁荷磁気双極子の集合体領域から検出される微少磁束値を順次に記憶し、記憶した微少磁束値を鋼心ケーブルの連続した位置の順序に配置した連続位置順配置磁束値を記憶し、鋼心ケーブルの連続した位置に前記連続位置順配置磁束値を表示して、鋼心ケーブルの内部欠陥が存在する位置で生じる前記連続位置順配置磁束値の不均一から前記内部欠陥が存在する位置および欠陥状態を判別する超電導量子干渉素子による非破壊検査方法。In a method of inspecting a steel core cable for defects using a superconducting quantum interference device having a detection coil for detecting a change in an external magnetic flux, a magnetic dipole of a steel core of a steel core cable having no residual magnetism causes a minute magnetic charge to be generated. With the steel core forming an aggregate of micro magnetic dipoles, scanning from the outer periphery of the steel core cable with a superconducting quantum interference device is detected from the aggregate region of micro magnetic dipoles The micro magnetic flux values are sequentially stored, and the stored micro magnetic flux values are arranged in a continuous position order in which the stored micro magnetic flux values are arranged in the order of the continuous positions of the steel core cable. Non-destruction by a superconducting quantum interference device that displays a magnetic flux value and determines a position and a defect state where the internal defect exists based on the non-uniformity of the magnetic flux value in the continuous position order generated at a position where the internal defect of the steel core cable exists Inspection Method. 外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えた超電導量子干渉素子を使用して鋼心ケーブルの欠陥を検査する方法において、
残留磁気がない鋼心ケーブルの鋼心の磁気双極子が微少磁荷を帯びて鋼心が微少磁荷磁気双極子の集合体を形成している状態で、鋼心ケーブル長さ方向および鋼心ケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とに直交する検出コイルケーブル長直交方向に、超電導量子干渉素子と鋼心ケーブルとを相対移動させて、微少磁荷磁気双極子の集合体領域から検出される微少磁束値を順次に記憶し、
前記微少磁束値を読み出してケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とが形成する2次元平面的にまたはケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸と前記検出コイルケーブル長直交方向とが形成する3次元立体面的に配置した連続位置順配置磁束値を記憶し、
前記連続位置順配置磁束値を読み出して、前記2次元平面的または前記3次元立体面的にケーブル位置対応磁束分布を画像データとして処理することにより、鋼心ケーブルの内部欠陥が存在する位置で生じる前記連続位置順配置磁束値の不均一から鋼心ケーブルの長さ方向の各位置および前記検出コイルケーブル長直交方向の内部欠陥の欠陥状態を判別する超電導量子干渉素子による非破壊検査方法。
In a method of inspecting a steel core cable for defects using a superconducting quantum interference device having a detection coil for detecting a change in external magnetic flux,
In the state where the magnetic dipoles of the steel core of the steel core cable having no residual magnetism bear a minute magnetic charge and the steel core forms an aggregate of the magnetically charged magnetic dipoles, the length direction of the steel core cable and the steel core The superconducting quantum interference device and the steel core cable are moved relative to each other in the detection coil cable orthogonal direction perpendicular to the cable length direction and the central axis of the detection coil, and detection is performed from the aggregated region of the magnetically charged dipoles. The stored small magnetic flux values are sequentially stored,
The minute magnetic flux value is read out, and a two-dimensional plane formed by the length direction of the cable and the center axis of the detection coil is formed or the length direction of the cable, the center axis of the detection coil, and the direction orthogonal to the detection coil cable length are formed. The three-dimensional three-dimensionally arranged continuous position sequential arrangement magnetic flux value is stored,
By reading the magnetic flux value in the continuous position order and processing the magnetic flux distribution corresponding to the cable position in the two-dimensional plane or the three-dimensional plane as image data, the magnetic flux is generated at a position where an internal defect of the steel core cable exists. A non-destructive inspection method using a superconducting quantum interference device for determining a position in a length direction of a steel core cable and a defect state of an internal defect in a direction orthogonal to the length of the detection coil cable from the non-uniformity of the magnetic flux values in the continuous position order.
超電導量子干渉素子を用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検査する方法であって、超電導量子干渉素子を鋼心ケーブルの表面で走査し、印加した磁界から生じる磁場の変化を算出し、前記算出した磁場の変化を画像データとして処理することにより、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検査する超電導量子干渉素子による非破壊検査方法。Using a superconducting quantum interference device, a method for inspecting the internal deterioration phenomenon of a steel core cable, scanning the superconducting quantum interference device on the surface of the steel core cable, calculating the change in the magnetic field resulting from the applied magnetic field, A non-destructive inspection method using a superconducting quantum interference device that inspects the internal deterioration phenomenon of a steel core cable by processing the calculated change in magnetic field as image data. 請求項2または請求項3に記載の画像データが、鋼心ケーブルの内部劣化現象を検出して処理した劣化現象データであるとき、前記劣化現象データを処理して表示される画像は、鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示される超電導量子干渉素子による非破壊検査方法。When the image data according to claim 2 or 3 is deterioration data obtained by detecting and processing an internal deterioration phenomenon of a steel core cable, an image displayed by processing the deterioration data is a steel core cable. A non-destructive inspection method using a superconducting quantum interference device in which image data of a magnetic field generated from a deteriorated portion of a cable has a lower magnetic field than image data of a magnetic field generated from a healthy portion and is distorted and displayed. 超電導量子干渉素子を用いて、鋼心ケーブルの内部劣化現象を非破壊検査する装置であって、2次微分型DCクラジオメータを使用した超電導量子干渉素子を冷却する冷却手段と、鋼心ケーブルを2次元に走査して得られる磁場の変化を3次元画像データとして処理し、前記3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較して鋼心ケーブルの内部劣化現象を3次元的に判断する画像処理手段とを備えた超電導量子干渉素子による非破壊検査装置。A device for non-destructively inspecting the internal deterioration phenomenon of a steel core cable using a superconducting quantum interference device, comprising: a cooling means for cooling the superconducting quantum interference device using a second-order differential type DC radiometer; Is processed as three-dimensional image data, and the three-dimensional image data is compared with reference data, which is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable. A non-destructive inspection device using a superconducting quantum interference device, comprising: an image processing means for three-dimensionally judging an internal deterioration phenomenon of a steel core cable. 請求項5に記載の画像処理手段は、磁場分布の傾き補正手段として畳み込み積分を用いて鋼心ケーブルの線方向に対して得た差分化信号を画像データとする処理を含んだ超電導量子干渉素子による非破壊検査装置。6. The superconducting quantum interference device according to claim 5, comprising a process of converting a difference signal obtained in the line direction of the steel core cable into image data using convolution integration as a magnetic field distribution inclination correcting means. Non-destructive inspection equipment. 外部磁束の変化を検出する検出コイルを備えた超電導量子干渉素子を使用して鋼心ケーブルの欠陥を検査する検査装置において、
超電導量子干渉素子を鋼心ケーブルの表面で鋼心ケーブルの長さ方向および鋼心ケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とに直交する検出コイルケーブル長直交方向に、超電導量子干渉素子と鋼心ケーブルとを相対移動させて、超電導量子干渉素子を鋼心ケーブルの外周から走査して超電導量子干渉素子によって検出される微少磁束検出信号をディジタル化して順次に磁束ディジタル信号を出力するA/Dコンバータと、
前記磁束ディジタル信号を入力してケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸とが形成する二次元平面的にまたはケーブルの長さ方向と検出コイルの中心軸と前記検出コイルケーブル長直交方向とが形成する三次元立体面的に配置して記憶した後に、画像化処理信号を出力する画像化処理回路と、
前記画像化処理信号を入力して磁場分布の傾き補正手段として用いて鋼心ケーブルの長さ方向に対して得た差分化信号を出力するコンポリューションと、
前記差分化信号を入力して測定画面メモリ信号を出力する測定画面メモリと、
前記測定画面メモリ信号を入力して3次元画像データと予め定めた鋼心ケーブルの健全な部分から生じる磁場の画像データである基準データとを比較した測定画面比較信号を出力する測定画面比較回路とを備えて、
前記測定画面比較信号を入力して表示させる測定画像表示機構とを備えて、
鋼心ケーブルの内部劣化した部分から生じる磁場の画像データが健全な部分から生じる磁場の画像データよりも磁場が低下し歪んで表示されたときに鋼心ケーブルの内部劣化であると判断する超電導量子干渉素子による非破壊検査装置。
In an inspection device that inspects a steel core cable for defects using a superconducting quantum interference device having a detection coil that detects a change in external magnetic flux,
The superconducting quantum interference device is placed on the surface of the steel core cable in the length direction of the steel core cable and in the direction perpendicular to the length direction of the steel core cable and the center axis of the detection coil. A / D that relatively moves the core cable, scans the superconducting quantum interference device from the outer periphery of the steel core cable, digitizes the minute magnetic flux detection signal detected by the superconducting quantum interference device, and sequentially outputs a magnetic flux digital signal. A converter,
By inputting the magnetic flux digital signal, the two-dimensional plane formed by the length direction of the cable and the center axis of the detection coil or the length direction of the cable, the center axis of the detection coil, and the direction orthogonal to the length direction of the detection coil cable. An imaging processing circuit that outputs an imaging processing signal after being arranged and stored in a three-dimensional three-dimensional plane to be formed,
A composition for inputting the imaging processing signal and outputting a differential signal obtained with respect to the length direction of the steel core cable by using the inclination correction means of the magnetic field distribution,
A measurement screen memory for inputting the differential signal and outputting a measurement screen memory signal;
A measurement screen comparison circuit that inputs the measurement screen memory signal and outputs a measurement screen comparison signal that compares three-dimensional image data with reference data that is image data of a magnetic field generated from a sound portion of a predetermined steel core cable; With
A measurement image display mechanism for inputting and displaying the measurement screen comparison signal,
A superconducting quantum that determines that an internal deterioration of the steel core cable has occurred when the image data of the magnetic field generated from the internally degraded portion of the steel core cable is displayed lower and distorted than the image data of the magnetic field generated from the healthy portion. Non-destructive inspection equipment using interference elements.
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