JP2010025710A - 磁気センサおよび漏洩磁束探傷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象の漏洩磁束を発生させる欠陥位置を、少ないセンサで簡単に推定できるようにする。
【解決手段】円環の第１コイルと第２コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置した第１センサと、円環の第３コイルと第４コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置し、第１センサと各々の中心を合わせかつ前記中心を回転中心にして同一平面で９０度回転した状態で重ねて配置した第２センサを含む磁気センサを使用する。各センサからの出力を検出して円周上の磁場のフーリエ係数（正弦関数、余弦関数の重みをつけて積分した値）を、荷重和の計算をすることなく、磁気センサから直接得られる。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば、対象物強磁性材料等の検査対象から漏洩する磁束を検出し、傷等の欠陥の有無および位置を検出する場合に適用して好適な、磁束検出用の磁気センサおよび漏洩磁束探傷装置に関する。

表面に傷のある強磁性材料に外部から磁場をかけると、傷部位から磁束が漏洩する。この磁束を検出し、傷の有無および位置を検出するのが漏洩磁束探傷法である。この漏洩磁束探傷法は、薄板鋼板、石油や天然ガス等のパイプライン（導管）の検査などに用いられている。

ここで、図１を参照して漏洩磁束探傷法について説明する。図１に示すように、鋼板１がｘｚ平面上にあり、鋼板１の長さ方向（ｚ軸方向）に励磁するものとする。板幅方向（ｘ軸方向）向きの例えば直線状の傷２により発生し鋼板１外部に漏れ出した磁束Ｂの漏洩磁束Ｂ_Ｌを検査の対象とする。この例では、傷２は原点Ｏを通りｘ軸に沿って形成されている。このような傷２はクラックなどとも呼ばれる。以降では、検査対象の表面の傷や溝、穴などの他、表面近傍の内部に存在する空洞や介在物などを「傷等」と称す。

ｘｚ平面上の漏洩磁束Ｂ_Ｌの水平成分（ｚ成分）Ｂ_ｚを示したものが図２である。ｘ座標およびｚ座標がともに原点Ｏ（０，０）付近、すなわち傷位置の真上で漏洩磁束の振幅が突出し最大となることがわかる。そこで、コイルやホール素子、磁気抵抗素子などの磁気センサをｘｚ平面上でスキャンし、この漏洩磁束の振幅が最大となる点を探せば、その直下に欠陥が存在することがわかる。

従来の漏洩磁束の検出方法では、例えば非特許文献１に記載されたような技術が用いられていた。以下、非特許文献１に記載された技術を、図３〜図４を参照して説明する。

図３に示すように鋼板１の板幅方向（ｘ軸方向）にセンサを多数並べた磁気センサアレイ１１を利用する。この磁気センサアレイ１１と磁化器１２をセットとし、固定した上で、励磁電源１３から磁化器１２に励磁電流を供給しながら鋼板１全体を板の長さ方向（ｚ軸方向）に移動させ、等価的に２次元のスキャン（漏洩磁束探傷走査）を行う。そして、信号処理装置１４で磁気センサアレイ１１から得られる信号を解析し、その結果を欠陥検知情報として出力する。用いられるセンサ数は例えば１００〜５００個程度である。ｚ軸方向への鋼板１の移動機構には、図４に示すような中空ロール式やエアー浮上式などがある。

図４Ａは中空ロール式の移動機構の例であり、鋼板１を上下から中空ロール２１，２２で挟み込む構造である。励磁側の中空ロール２１内には、磁極２４を励磁する励磁コイル２３があり、磁極２４内部を固定軸２５がｘ軸方向に沿って設けられている。また、センサ側の中空ロール２２内には、センサ２６をガイドするセンサガイド２７が設けられている。図４Ｂはエアー浮上式の移動機構の例であり、鋼板１の下側に磁化器３２を備えた中空ロール３１が配置され、上側にエアー浮上機構が配置された構造である。エアー浮上機構は、気体３４を所定の給気孔から給気し、センサコイル３３を鋼板１からコンマ数ミリメートル浮上させるものである。そして、センサコイル３３を浮上させながら漏洩磁束探傷走査をして、鋼板１内に存在する非金属介在物１ａにより発生する漏洩磁束Ｂ_Ｌを検出する。

また、磁場の成分として、水平成分（磁化方向と同じｚ成分）でなく、法線成分（ｙ成分）を検出する手法も用いられる。この場合、磁束Ｂ_ｙそのものではなく、磁束Ｂ_ｙのｚ軸方向の微分∂_ｚＢ_ｙが傷の真上で最大となる。そこで、ｚ軸方向にずらして２個のセンサ出力の差分をとることで近似的に∂_ｚＢ_ｙを計測する。

コイルの場合には、逆向きのコイルをｚ軸方向にずらして結線したいわゆる８の字コイルの出力を解析することになる。こうして磁場の法線成分を用いる場合でも、板面上でセンサ出力が最大となる位置を検出するので、ｘ軸方向にセンサを多数並べ、ｚ軸方向には鋼板を移動させる点では何ら変わらない（例えば、特許文献１を参照）。

上記８の字コイルの応用については様々な研究がなされており、その一つとして本願の発明者による研究内容が論文に発表されている（例えば、非特許文献２を参照）。

村山章、「鋼管・鋼板等のＥＴ，ＭＴ，ＭＬＦＴによる品質保証」、非破壊検査、４４（３）、１３９−１４３ T.Nara, H.Onoda, J.Yamane, S.Ando: Dipole Estimation from the Magnetic Field Gradient for RFID Tag Localization, T-SICE Vol.E-S-1 No.1 16-20 2006

上記のとおり、従来は磁気センサアレイが用いられていたが、結果として下記の問題点があった。
（１） 多数のセンサを並べるため装置が大きくなり、それだけコストもかかる
（２） センサからの配線が多数となり、処理時間がかかるため高速化に不向きである
（３） すべてのセンサの特性を揃える必要があり、推定精度に影響が出る

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、検査対象の漏洩磁束を発生させる欠陥位置を、少ないセンサで簡単に推定できるようにするものである。

本発明の第１の側面の磁気センサは、円環の第１コイルと第２コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置した第１センサと、円環の第３コイルと第４コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置し、第１センサと各々の中心を合わせかつ前記中心を回転中心にして同一平面で９０度回転した状態で重ねて配置した第２センサとを備える。
特に、第１センサの第１コイルと第２コイルで挟まれた領域の面素が余弦関数で変化し、第２センサの第３コイルと第４コイルで挟まれた領域の面素が正弦関数で変化するように構成することが好ましい。

本発明の第１の側面の漏洩磁束探傷装置は、円環状の第１コイルと第２コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置され、第１センサの第１コイルと第２コイルで挟まれた領域の面素が余弦関数で変化する第１センサと、円環状の第３コイルと第４コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置し、第１センサと各々の中心を合わせかつ前記中心を回転中心にして同一平面で９０度回転した状態で重ねて配置され、第２センサの第３コイルと第４コイルで挟まれた領域の面素が正弦関数で変化する第２センサとを含み、検査対象からの漏洩磁束を検出する磁気センサを備える。さらに、前記第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数算出部と、前記第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数算出部と、前記第１フーリエ係数算出部から出力された１次フーリエ係数と、前記第２フーリエ係数算出部から出力された１次フーリエ係数との比を計算するフーリエ係数比算出部と、前記フーリエ係数算出部で算出された１次フーリエ係数の比に基づいて、前記磁気センサから前記検査対象上の漏洩磁束発生箇所の位置を特定する位置算出部と、を備える。

本発明の第１の側面においては、第１センサと第２センサから構成される磁気センサにより、各センサからの出力を検出して円周上の磁場のフーリエ係数（余弦関数、正弦関数の重みをつけて積分した値）を、荷重和の計算をすることなく、磁気センサから直接得られる。

以上のように、本発明によれば、検査対象の漏洩磁束を発生させる欠陥位置を、２つという少ないセンサで簡単に推定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記項目に従って順に行うとする。
１．欠陥位置の定位手法
（１）磁気双極子推定法
（２）本発明による探傷手法の概要
２．センサの構造（フーリエ係数計測用コイル）
３．漏洩磁束探傷装置の構成および動作
４．実験
５．その他

［１． 欠陥位置の定位手法］
以下に述べる本発明の一実施の形態では、２つのセンサ（磁気センサ）だけで、検査対象の板幅方向の傷位置を推定する手法を提案する。

漏洩磁束探傷方法は、図５に示すように、センサ４０の位置を原点Ｏとして固定し、検査対象である鋼板１上の傷２が存在する位置の座標を（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）とし、ｚ軸方向に磁化するものとする。センサ４０は本明細書で提案する新しい形態のセンサ（磁気センサ）であり、２つのセンサで構成されるが詳細は後述する。

鋼板１の板面（表面）からセンサ４０までの高さｙ_０はリフトオフ距離と呼ばれ、センサ４０と板面が接触しない程度（＝センサの半径程度、例えば１０ｍｍ〜２０ｍｍ）の測定に適切な距離で固定される。傷２のｚ軸方向の位置ｚ_０は従来どおり、鋼板１をｚ軸方向でスキャンさせて同定する。以下、２つのセンサの中心を原点Ｏに固定し、これをｘ軸方向にはスキャンすることなく、鋼板１上の傷２のｘ軸方向の位置ｘ_０を推定する手法を検討する。

（１）磁気双極子推定法
漏洩磁束は、傷部位に生じた磁気双極子による磁場としてモデル化できることがよく知られている。磁化方向（励磁方向）に向いた磁気双極子ｐのベクトルを（０，０，ｐ）とすると、センサ４０の位置において発生する磁場のｚ軸成分（水平成分）は式（１）で表される。

ここで、μ_０は真空の透磁率である。

以下では、まず磁気双極子推定法として本願の発明者がこれまで提案してきた手法を述べ、次に今回提案する手法を述べる。

センサ４０が任意の位置（ｘ，ｙ，ｚ）にある場合、磁気双極子ｐから受ける磁場の水平成分Ｂ_ｚのｘ軸方向の空間微分とｙ軸方向の空間微分を観測すると、それぞれ式（２）、式（３）で表される。

本実施の形態ではセンサ４０の位置が原点Ｏ（０，０，０）であるから、センサ位置（原点）において、磁場の水平成分Ｂ_ｚのｘ軸方向の空間微分、ｙ軸方向の空間微分はそれぞれ式（４）、式（５）となる。

上記式（４）および式（５）において、位置座標（ｘ_０，ｙ_０）以外の因子は共通であることに注目する。ｘ微分、ｙ微分を観測した場合、その比（勾配の比）をとれば
となることがわかる。

すなわち、勾配の比により傷位置をｘｙ平面に射影した位置の、ｘｙ平面上における偏角θがわかる。換言すれば、ｘ微分、ｙ微分の２チャンネル出力のリサージュ図形を観測するだけでｘｙ平面射影位置の偏角がわかる。また、ｙ_０は固定されたリフトオフ距離であるから、これによりｘ_０が求まる。

この手法で必要なのは、磁場の水平成分Ｂ_ｚのｘ微分およびｙ微分である。磁場の空間微分は、８の字コイル（またはグラディオメータ）と呼ばれる、右巻きと左巻きコイルをならべて結線したコイルで近似的に計測できる。２つの８の字コイルを直交して配置することで、磁場の水平成分Ｂ_ｚのｘ微分およびｙ微分を計測し、磁気双極子ｐの位置を推定する、というのが非特許文献２などにおいてこれまでに提案されている磁気双極子推定法である。ただし、応用は漏洩磁束による探傷ではなく、ＲＦＩＤタグの定位である。

（２）本発明による探傷手法の概要
上述した磁気双極子推定法においては、磁場の勾配はいわゆる８の字コイル（グラディオメータ）で計測するのが通常であるが、差分による微分の近似であり、センサ４０が傷等（磁気双極子）に近いほど、近似誤差が大きくなるという不都合があった。また円形のコイルにより磁束が空間的に平滑化されて計測されるという不都合があった。

そこで、本明細書では、センサ４０の位置（原点Ｏ）を中心とし、半径εの円周（図６）を考える。円周上の偏角θの位置における磁場Ｂ_ｚ（εcosθ，εsinθ，０）に対し、cosθおよびsinθの重みをかけ、それぞれ円周上で積分した量
は、円周上の磁場の１次フーリエ係数と呼ばれる。

このとき式（７）と式（８）の比を計算すると、式（９）のようになる。

つまり、磁場のｘ微分、ｙ微分でなく、１次フーリエ係数の比をとることによっても、傷のｘ方向の位置ｘ_０を求めることができるようになる。

ここで、上記の式（９）について検証する。
一般に、ｘｙ平面上に存在する半径εの円周上関数ｆにおける周回積分に関して次式が成り立つ。

上記式（１０）を実部と虚部に分けると、
となる。

ここで、ｆ（ｘ，ｙ）＝Ｂ_ｚ（ｘ，ｙ，０）とおき、ｘｙ平面上に半径εの円周をとれば、１次フーリエ係数と勾配の関係式は、
と表される。

ここで電流ソースがない場所においては、ラプラス方程式
が成り立つ。
したがって、観測位置の磁場のｚ成分はラプラス方程式
を満たす。ゆえに、
と書ける。

式（１６）の関係を、１次フーリエ係数と勾配の関係を示した式（１３）に適用すると、
となり、式（１７）−２が得られる。

よって、１次フーリエ係数と勾配の関係に関し、実部および虚部について次式が得られる。

式（１８）および式（１９）右辺の第一項の比に関しては、式（６）が成り立つ。

さらに第二項の比に関しても後述する式（２４）が成り立つ。なぜならば
式（２）および式（３）をそれぞれ
とおき、磁場Ｂ_ｚのｚ軸方向の空間微分を２回実行すると
となる。

よって、式（２２）と式（２３）の比、すなわち第２項の比は確かに
を満たす。
第三項以降の比に関しても同様に y_０／ｘ_０となるため、式（９）が成立する。

［２．センサの構造（フーリエ係数計測用コイル）］
次に、上述した１次フーリエ係数を計測するセンサを考える。
円周上の磁場のフーリエ係数を求める考えられる標準的な方法は、微小ループコイル（センサ）をアレイ上に（この例の場合、円周上に）並べ、センサ出力の重みつき和から、離散フーリエ係数を回路上、もしくはコンピュータに取り込んだ後、信号処理により求めるものである。しかしながら、これではセンサのチャンネル数が増加する。

そこで、本発明は、
（１）コイルで計測される磁束（の時間変化）＝磁場の面積分（の時間変化）＝磁場に、面素による重みをつけた積分（の時間変化）
（２）円周上磁場のフーリエ係数＝磁場にcosθ、sinθで重みをつけた積分
であることに注目し、円周上で面素がcosθで変化するコイル、および、sinθで変化するコイルの２つのコイルを作成することにより、これらだけで、磁場のフーリエ係数を出力するセンサを実現する。

図７Ａにcosθに比例した幅を備えたセンサ４１（第１センサ）、図７Ｂにsinθに比例した幅を備えたセンサ４２（第２センサ）を示す。センサ４１は、式（７）を計測するためのものであり、センサ４２は、式（８）を計測するためのものである。このセンサ４１とセンサ４２の２つのコイルから、本発明の一実施の形態に係るセンサ４０（図５参照）が構成される。センサ４０は２チャンネルセンサである。

図７Ａ（ 図７Ｂ）において、導線を矢印の順序で円環状（円形）に巻くことにより、左巻きセンサ４１Ａ（４２Ａ）と右巻きセンサ４１Ｂ（４２Ｂ）の中心間距離を、同一平面で所定距離Δだけずらして配置することでセンサ４１（４２）が構成される。換言すれば、円環の重ならない領域である右巻きの三日月形コイルと、左巻きの三日月形コイルを結線したもの、とも言える。

図８は、図７Ａに示したセンサ４１を例にして導線の巻き方を詳細に説明するための図である。
図８に示すように、センサ４１Ａの終点とセンサ４１Ｂの始点が同一であり、センサ４１Ａの始点からセンサ４１Ａの終点およびセンサ４１Ｂの始点を経由してセンサ４１Ｂの終点まで１つの導線で構成されている。すなわち、端子４１ａに接続された導線を、センサ４１Ａの始点４１ａ１から円環状に形成して一周して始点４１ａ１と繋がる直前で折り返す。折り返し点が円環のセンサ４１Ａの終点４１ａ２であり、かつ円環のセンサ４１Ｂの始点４１ｂ１でもある。そして、当該導線をセンサ４１Ｂの始点４１ｂ１から円環状に形成して一周して始点４１ｂ１と繋がる直前で端子４１ｂに接続する。このように、センサ４１を構成する導線は、同一平面内で引き回されいわゆる一筆書きのようにして、一方が端子４１ａに接続して中心が所定距離Δだけずれた２つの円環状センサ４１Ａ，４１Ｂを形成して端子４１ｂに接続している。端子４１ａ，端子４１ｂからセンサ４１Ａ，４１Ｂに発生した誘導起電圧を後述する傷位置検出装置へ出力する。

図７Ａにおいて、偏角θ＝０のときの２本の線間（センサ４１Ａ，４１Ｂの間）の距離をΔとするとき、偏角θにおける線幅はΔcosθで減少していく。θ＝π／２のとき、線幅は零であり、重みが零となる。さらにθ＝π／２のときセンサ４１Ａ，４１Ｂの２本の線を交差させることで、θが第二象限にあるときcosθの負の重みも実現できる。極座標位置（ε，θ）における微小面素４１ＳはΔcosθ・εdθであり、この微小面素４１Ｓを貫く磁束はΔＢ_ｚcosθεdθと書けるから、コイルを貫く全磁束はこれを一周にわたり積分したものとなり、次式で表すことができる。
つまり、式（２５）は、式（７）と等価である。

別の言葉で説明すると、図８に示したセンサ４１の左右の三日月形コイル（斜線部）を通過する磁束の差を計測しているとも言える。

一方、図７Ｂに示すセンサ４２についても同様に、コイルを貫く全磁束はこれを一周にわたり積分したものとなり、次式で表すことができる。
つまり、式（２６）は、式（８）と等価である。

なお、式（８）計測用のセンサ４２は、式（７）計測用のセンサ４１と同一のコイルを作成し、これを９０度回転させればよい。これにより、sinθの面素の重み付けが可能となる。

図９は、実際に試作した第１センサ用のコイル（センサ５１）と、第２センサ用のコイル（センサ５２）を示すものである。
センサ５１，５２は別個にアクリル５５等の基板の面内に形成し、この２つのセンサの各々の中心Ｏ１，Ｏ２を重ね合わせて１つのセンサ５０（図１１参照）を１つの平面内に構成する。センサ５１，５２は相対的に９０度回転していればよい。センサ５０は実際の試作品であって、磁束を検出する原理はセンサ４０と同じである。

なお、図９の例では、センサ５１，５２を構成するコイルの半径ε＝２０ｍｍ、Δ＝５ｍｍとし、巻き数は５ターンであるが、この例に限られるものではない。

［３．漏洩磁束探傷装置の構成および動作］
次に、上記構成のセンサを用いた漏洩磁束探傷装置について説明する。
図１０は、本発明の一実施の形態の漏洩磁束探傷装置の全体構成を示す図である。

漏洩磁束探傷装置は、大きくわけて磁化器６０（電磁石）、増幅器６１、ファンクションジェネレータ６２（信号発生器）、センサ５０、増幅器６３Ａ，６３Ｂ、傷位置検出装置６４を備える。

傷位置検出装置６４は、主な機能として、重みcosθ１次フーリエ係数算出部６５Ａ（第１フーリエ係数算出部）、重みsinθ１次フーリエ係数算出部６５Ｂ（第２フーリエ係数算出部）、１次フーリエ係数比算出部６６、ｘ_０算出部とを備える。さらに傷位置検出装置６４内の各機能ブロックを制御する制御部６８を備える。

この傷位置検出装置６４は、例えばコンピュータから構成される。例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置がＲＯＭ（Read Only Memory）等に記録されている探傷処理のためのプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）に読み出して実行することによって実現する機能ブロック図を示している。なお、同図に示す各機能ブロックはそれぞれ個別のプログラムによって実現してもよいし、複数の機能ブロックを１つのプログラムによって実現するようにしてもよい。また、同図に示す機能ブロックをハードウェアによって実現してもよい。

重みcosθ１次フーリエ係数算出部６５Ａは、既述したセンサ５０のセンサ５１からの出力を、参照信号を用いて直交検波することにより、円周上磁場のフーリエ係数（＝磁場にcosθで重みをつけた積分値）を計算し、その結果を出力する。

重みsinθ１次フーリエ係数算出部６５Ｂは、既述したセンサ５０のセンサ５２からの出力を、参照信号を用いて直交検波することにより、円周上磁場のフーリエ係数（＝磁場にsinθで重みをつけた積分値）を計算し、その結果を出力する。

１次フーリエ係数比算出部６６は、重みcosθ１次フーリエ係数算出部６５Ａ、および、重みsinθ１次フーリエ係数算出部６５Ｂにより計算された各々の１次フーリエ係数（磁場に各々の重みづけがなされた積分値）を取得し、１次フーリエ係数比を計算して結果を出力する。

ｘ_０算出部６７は、位置算出部の一例であり、１次フーリエ係数比算出部６６から出力された１次フーリエ係数比を基に、前記センサ５０を基点とした漏洩磁束の発生源である傷２に対する偏角を算出する。さらに、算出した偏角から前記鋼板１上の傷２の位置座標、つまりｘ軸方向の位置ｘ_０を計算し、結果を外部へ出力する。

次に、このように構成された漏洩磁束探傷装置の動作を説明する。
図１０において、ファンクションジェネレータ６２より印加信号を出力し、増幅器６１により適宜増幅された後、磁化器６０に巻回されたコイルに電流を印加することで磁場を発生させる。そして、検査対象の鋼板１を発生させた磁場により磁化することにより、スキャン方向と同一のｚ方向に磁束を発生させる。鋼板１のスキャン（移動）はｚ方向（この例では鋼板１の長手方向）に１回実施すればよい。

鋼板１を移動してセンサ５０がスキャンする間、センサ５０のセンサ５１，５２（図９参照）で検出された誘導起電圧が、それぞれ第１センサ出力、第２センサ出力として増幅器６３Ａ，６３Ｂに出力される。増幅器６３Ａ，６３Ｂはそれぞれ入力されたセンサ出力を適宜増幅して、それぞれ出力Ｖ１，Ｖ２として傷位置検出装置６４に出力する。

傷位置検出装置６４では、重みcosθ１次フーリエ係数算出部６５Ａ、重みsinθ１次フーリエ係数算出部６５Ｂがそれぞれ出力Ｖ１，Ｖ２を取得し、各々の円周上磁場のフーリエ係数（＝磁場にcosθまたはsinθで重みをつけた積分値）を計算し、その結果を１次フーリエ係数比算出部６６に出力する。１次フーリエ係数比算出部６６は、出力Ｖ１による円周上磁場のフーリエ係数（＝磁場にcosθで重みをつけた積分値）と、出力Ｖ２による円周上磁場のフーリエ係数（＝磁場にcosθで重みをつけた積分値）を基に、１次フーリエ係数の比を計算し、その結果をｘ_０算出部６７へ出力する。ｘ_０算出部６７は、１次フーリエ係数の比とリフトオフ距離ｙ_０から、センサ５０から傷２までのｘ軸方向の距離ｘ_０を算出する。そして、ｘ_０算出部６７または制御部６８は、鋼板１における傷の位置（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）を外部モニタ等へ出力する。

傷位置検出装置６４では、ｚ軸方向の定位として、ｚ軸方向に鋼板１をスキャンし、センサ５０の出力から出力自乗和の極大値を検出する。また、ｘｙ面内の定位として、２チャンネルセンサであるセンサ５０の出力比により定位することが可能である。

［４．実験］
図１２〜図１４は、図１１に示す漏洩磁束探傷用の実験セットで測定して得られた結果を示すグラフである。
この実験において使用した鋼板１のサイズは、厚み０．３ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ１９２ｍｍである。また鋼板１に用意した傷２は、ｘ軸方向に長さ５ｍｍ、ｚ軸方向に幅１ｍｍ、厚み０．３ｍｍである。

図１２は、ｚ_０＝０の条件下でセンサ５０から見た傷２の座標ｘ_０を変化させた場合に、座標ｘ_０を推定した結果と、傷２の重心位置との誤差を示したグラフである。定位誤差が１０−３０ｍｍのレンジにおいて３ｍｍ程度に収まっており、比較的精度が高いと言える。

次に、図１３は、センサ５０から見た傷のｚ座標ｚ_０を変化させたときでも、傷２の位置をｘｙ平面上に射影したときの座標ｘ_０が精度良く求められることを示したグラフである。たとえ傷２のｚ座標が、センサ５０と同じ０でなくとも、定位精度２ｍｍ程度に収まっている。

また図１４は、センサ５０をｚ軸方向にスキャンしたときのセンサ５０の出力自乗和（∂_ｘＢ_ｚ）^２＋（∂_ｙＢ_ｚ）^２を示したグラフである。出力最大値を検出することで、傷２の座標ｚ_０も１ｍｍ程度の精度で推定できることがわかる。

本実施の形態によれば、２つのセンサだけで、検査対象の板幅方向の傷位置を推定することができる。本実施の形態では、［発明が解決しようとする課題］の欄における問題点（１）に対し、平面上、円形の２つのセンサを中心を揃えて重ね合わせればよく、センサ部の省スペース化、低コスト化につながる。
また、上記問題点（２）に対し、配線も２出力分だけでよく、推定に必要な計算もセンサからの２出力の比をとるだけであり、きわめて高速な推定が行える。
さらに、問題点（３）に対し、対称性のよい２つのセンサを用意するだけでよく、キャリブレーションの手間も大幅に低減される。

以上に述べた実施の形態は、本発明を実施するための好適な形態の具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されている。ただし、本発明は、以上の実施の形態の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限られるものではない。したがって、例えば、以上の説明で挙げた使用材料とその使用量、処理時間、処理順序および各パラメータの数値的条件等は好適例に過ぎず、また、説明に用いた各図における寸法、形状および配置関係等も実施の形態の一例を示す概略的なものである。したがって、本発明は、上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

漏洩磁束の説明に供する図である。 漏洩磁束の測定結果の例を示す図である。 従来システムの説明に供する図である。 Ａは中空ロール式、Ｂはエアー浮上式の概要を示す図である。 漏洩磁束探傷方法の説明に供する図である。 本発明の一実施の形態に係る漏洩磁束探傷方法の説明に供する図である。 Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係るセンサの説明に供する図である。 本発明の一実施の形態に係るセンサに用いるコイルの巻き方の説明に供する図である。 Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係るセンサの試作品の例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る漏洩磁束探傷装置の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る漏洩磁束探傷のための実験装置の構成を示す図である。 本発明の一実施の形態に係る測定結果の例を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係る測定結果の例を示すグラフである。 本発明の一実施の形態に係る測定結果の例を示すグラフである。

符号の説明

１…鋼板、２…傷、４０…センサ、４１…コイル、４１Ａ，４１Ｂ…コイル、４１ａ，４１ｂ…端子、４２…コイル、４２Ａ，４２Ｂ…コイル、５０…センサ、５１…コイル、５２…コイル、５５…アクリル板、６０…磁化器、６１，６３Ａ，６３Ｂ…増幅器、６０Ａ…磁化用電磁石、６２…ファンクションジェネレータ、６３Ａ，６３Ｂ…増幅器、６４…傷位置検出装置，６５Ａ，６５Ｂ…１次フーリエ係数算出部、６６…１次フーリエ係数比算出部、６７…ｘ_０算出部

Claims (4)

1. 円環の第１コイルと第２コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置した第１センサと、
   円環の第３コイルと第４コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置し、第１センサと各々の中心を合わせかつ前記中心を回転中心にして同一平面で９０度回転した状態で重ねて配置した第２センサと、
   を含む磁気センサ。
2. 第１センサの第１コイルと第２コイルで挟まれた領域の面素が余弦関数で変化し、
   第２センサの第３コイルと第４コイルで挟まれた領域の面素が正弦関数で変化する
   請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記第１センサおよび第２センサの各コイルを形成する導線は、誘導電流（誘導起電圧）を出力する第１端子および第２端子と接続しており、第１端子と接続した前記第１コイルの第１始点から円環に形成しつつ一周して第１始点と繋がる直前で折り返し、折り返し点を第１コイルの第１終点および第２コイルの第２始点とし、さらに第２コイルの第２始点から円環に形成しつつ一周して第２始点と繋がる直前で第２端子に接続している
   請求項２に記載の磁気センサ。
4. 円環状の第１コイルと第２コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置され、第１センサの第１コイルと第２コイルで挟まれた領域の面素が余弦関数で変化する第１センサと、
   円環状の第３コイルと第４コイルの各々の中心を所定距離ずらして同一平面で重ねて配置し、第１センサと各々の中心を合わせかつ前記中心を回転中心にして同一平面で９０度回転した状態で重ねて配置され、第２センサの第３コイルと第４コイルで挟まれた領域の面素が正弦関数で変化する第２センサと、
   を含み、検査対象を一方向に移動させて漏洩磁束を検出する磁気センサと、
   前記第１センサの出力を基に余弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第１フーリエ係数算出部と、
   前記第２センサの出力を基に正弦荷重された１次フーリエ係数を算出する第２フーリエ係数算出部と、
   前記第１フーリエ係数算出部から出力された１次フーリエ係数と、前記第２フーリエ係数算出部から出力された１次フーリエ係数との比を計算するフーリエ係数比算出部と、
   前記フーリエ係数算出部で算出された１次フーリエ係数の比に基づいて、前記磁気センサから前記検査対象上の漏洩磁束発生箇所の位置を特定する位置算出部と、
   を含む漏洩磁束探傷装置。