JP2011516894A - 漏洩磁束測定によって表面近傍の欠陥を検出するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 少なくとも部分的に強磁性材料からなる検査試料の表面近傍の欠陥を検出するための方法において、欠陥によって発生した漏れ磁界を検出するために、検査試料の検査容積が磁化されて走査される。検査容積は、一定磁界によって、同時に、それに重畳された交流磁界によって磁化される。本方法を実行するのに適切な漏洩磁界検査装置が記載される。
【選択図】 図1
Description
110A 上部漏洩磁束検査プローブ
110B 下部漏洩磁束検査プローブ
112 回転ヘッド軸線
120A ほぼU字状の磁性ヨーク
120B ほぼU字状の磁性ヨーク
130A 定電圧源
130B 定電圧源
135A 一定磁界コイル構造
135B 一定磁界コイル構造
140A 交流電圧源
140B 交流電圧源
145A 交流磁界コイル構造
145B 交流磁界コイル構造
150 検査試料
151 検査試料のほぼ円筒状の表面
152 外部欠陥
152 クラック
155 漏洩磁束
200 固定した漏洩磁束検査装置
210 検査プローブ
220 ほぼU字状の磁性ヨーク
225A 巻回組立体
225B 巻回組立体
230 結合された定電圧源および交流電圧源
235 AC/DCコイル構造
250 検査試料
300 漏洩磁束検査装置
310 複数の漏洩磁束検査プローブ
320A 磁性ヨーク
320A 交流磁界コイル構造
320B 磁性ヨーク
320B 交流磁界コイル構造
330 定電圧源
335 環状のコイル構造
335 DCコイル構造
335 一定磁界コイル構造
336 一定磁界の磁束線
340 共通の交流電圧源
345A 交流コイル構造
345B 交流コイル構造
346 交流磁界の誘導された磁束線
350 検査試料
410 回転ヘッド
420 検査装置の固定部
420A 第1の磁性ヨーク
420B 第2の磁性ヨーク
430 定電圧源
430 定電流源
435A AC/DCコイル構造
435B AC/DCコイル構造
436A キャパシタ
436B キャパシタ
440A 第1の交流電圧源
440B 第2の交流電圧源
445A 第1の誘導回転変圧器
445B 第2の誘導回転変圧器
446A 第1の回転変圧器445Aの主巻線
446B 第2の回転変圧器445Bの副巻線
447A 第1の回転変圧器445Aの補助巻線
447B 補助巻線
448 キャパシタ
449 整流器
451 キャパシタ
HAC 交流磁界の磁界強度
HDC 一定磁界の磁界強度
IAC 交流
IAC 交流成分
IAC 交流の電流強度
IDC 定電流
IDC 定電流成分
IDC 定電流の電流強度
No.1 欠陥
No.2 欠陥
No.3 欠陥
No.4 欠陥
No.5 隠れた欠陥
μr 欠陥152の領域と周囲材料との相対透磁率
Claims (27)
- 少なくとも部分的に強磁性材料からなる検査試料(150、250、350)の表面近傍の欠陥を検出するための方法であって、欠陥によって発生した漏洩磁界を検出するために、前記検査試料の検査容積が磁化されて走査される方法において、前記検査容積が、一定磁界によって、同時に、前記一定磁界に重畳された交流磁界によって磁化されることを特徴とする方法。
- 前記一定磁界によって発生した誘導された磁束と、前記交流磁界によって発生した誘導された磁束とが、ほぼ同じ向きを有するように、前記一定磁界と前記交流磁界とが前記検査容積内に結合される請求項1に記載の方法。
- 前記検査試料と、前記検査試料に作用する前記一定磁界との間に相対移動が発生し、前記相対移動が、好ましくは、ほぼ前記検査試料内の前記一定磁界の磁力線の方向に向けられた相対速度成分を有する請求項1または2に記載の方法。
- 前記一定磁界の前記磁力線の方向に測定される前記相対速度成分が、少なくとも0.3m/sであり、前記相対速度成分が、好ましくは1m/s〜5m/sの範囲にある請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記検査試料内の前記一定磁界の磁力線が、断面において、ほぼ円周方向に、および/または前記検査試料の長手方向軸線に対してほぼ垂直に延びるように、前記一定磁界が前記検査試料内に結合され、前記相対移動が、好ましくは、前記検査試料(150、250)と一定磁界磁化ユニットとの間の相対回転によって実現される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1kHzの交流磁界周波数を有する交流磁界が発生し、前記交流磁界周波数が、好ましくは3kHz〜12kHzである請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記検査容積内の前記一定磁界の磁界強度HDCが、前記交流磁界の磁界強度HACの少なくとも半分の大きさを有し、特に少なくとも前記交流磁界の前記磁界強度HACと同じ大きさを有し、および/または前記交流磁界の前記磁界強度の20倍にはならない請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記一定磁界の前記磁界強度HDCと前記交流磁界の前記磁界強度HACとの磁界強度比HDC/HACが1〜5である請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記一定磁界の前記磁界強度HDCが、前記検査容積の前記検査試料材料の飽和磁界強度の約10%〜約95%であり、好ましくは、前記飽和磁界強度の約70%〜約85%である請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記一定磁界の前記磁界強度HDCと前記交流磁界の前記磁界強度HACとの磁界強度の和ΣH=HAC+HDCが、前記検査容積の前記検査試料材料の前記飽和磁界強度の約10%〜約100%であり、好ましくは、前記飽和磁界強度の約70%〜約85%である請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 同じコイル構造(235、435A、435B)が、前記一定磁界を発生させるためにおよび前記交流磁界を発生させるために使用される請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 交流磁界コイル構造(145A、145B、345A、345B)が、前記交流磁界を発生させるために使用され、前記交流磁界コイル構造とは別個の一定磁界コイル構造(135A、135B、335)が、前記一定磁界を発生させるために使用される請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記漏洩磁界が、磁界に敏感な少なくとも1つの漏洩磁界プローブを用いて検出され、前記漏洩磁界プローブのプローブ信号の判定が、漏洩磁界信号を判定するために構成され、特に、前記プローブ信号の振幅が、欠陥を特徴付けるために判定される請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも部分的に強磁性材料からなる検査試料(150、250、350)の表面近傍の欠陥を検出するための装置であって、
前記検査試料の検査容積を磁化するための磁化装置と、
欠陥によって発生した漏洩磁界を検出するための、磁界に敏感な少なくとも1つの検査プローブ(110A、110B、210、310)と、
を備える装置において、
前記磁化装置が、一定磁界を発生させるための一定磁界磁化ユニットと、前記検査容積内の前記一定磁界に重畳される交流磁界を発生させるための交流磁界磁化ユニットとを備えることを特徴とする装置。 - 前記磁化装置が、交流電圧源におよび定電圧源に同時に電気的に接続されるかまたは接続可能である少なくとも1つの交流磁界/一定磁界コイル構造(235、435A、435B)を有する請求項14に記載の装置。
- 前記磁化装置が、交流電圧源(140A、140B、340)に接続された少なくとも1つの交流電圧コイル構造(145A、145B、345A、345B)と、前記交流電圧コイル構造とは別個でありかつ定電圧源(130A、130B、330)に接続された少なくとも1つの定電圧コイル構造(135A、135B、335)とを有する請求項14に記載の装置。
- 前記磁化装置が、ヨークコアを有する少なくとも1つの磁性ヨーク(120A、120B、220)を有し、前記磁性ヨーク(120A、120B、220)には、交流電圧コイル構造と定電圧コイル構造とが巻かれ、磁性ヨークが、好ましくは、ほぼU字状の磁性ヨークとして具体化され、前記磁性ヨークの自由端が、磁極シューとして機能し、前記検査試料表面に対してほぼ半径方向に向けられ、前記磁極シューが、特に、割り当てられた検査プローブ(110A、110B、210、310)の両側にほぼ対称に配置される請求項14〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 前記交流電圧コイル構造(145A、145B)が、前記定電圧コイル構造(135A、135B)とは空間的に分離して前記ヨークコア(120A、120B)に巻かれる請求項17に記載の装置。
- 前記交流電圧コイル構造および前記定電圧コイル構造が、前記同じコイル構造(235、435A、435B)によって形成される請求項14〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記一定磁界磁化ユニットが、交流電圧源(440B)と、前記交流電圧源に接続された整流器(449)とを備える請求項14〜19のいずれか1項に記載の装置。
- 非接触で動作する誘導変圧器(445B)が前記交流電圧源(440B)と前記整流器(449)との間に配置される請求項20に記載の装置。
- 前記交流電圧源(440A)と前記定電圧源(430)とを互いに独立して設定することができる請求項14〜21のいずれか1項に記載の装置。
- 前記交流磁界磁化ユニットの交流電圧源が、3kHz〜12kHzの範囲の交流電圧、および/または数アンペアまでの、特に20アンペアまでのまたはそれ以上の電流強度を発生させるように構成される請求項14〜22のいずれか1項に記載の装置。
- 前記検査試料(150、250、350)と、前記検査試料に作用する前記一定磁界との間に相対移動を発生させるための装置であって、前記相対移動が、好ましくは、ほぼ前記検査試料内の前記一定磁界の磁力線の方向に向けられた相対速度成分を有し、前記相対移動が、好ましくは、前記検査試料と一定磁界磁化ユニットとの間の相対回転を含む装置を特徴とする請求項14〜23のいずれか1項に記載の装置。
- 一定磁界磁化手段が、前記検査試料(150)の周りで移動されることができるように回転ヘッドに存在することを特徴とする請求項14〜24のいずれか1項に記載の装置。
- 前記検査試料内の前記一定磁界の磁力線が、断面において、ほぼ円周方向に、および/または前記検査試料の長手方向軸線に対してほぼ垂直に延びるように、前記一定磁界が前記検査試料(150、250)内に結合されるべく、前記一定磁界磁化ユニットが配置される請求項14〜25のいずれか1項に記載の装置。
- 磁界に敏感な前記少なくとも1つの検査プローブ(110A、110B、210、310)のプローブ信号を処理するための判定装置であって、前記判定装置が、前記検査プローブによって検出された磁束の不均一性を判定するように、および前記磁束の不均一性を処理して欠陥信号を生成するように構成され、特に、前記欠陥信号の欠陥幅が、欠陥を特徴付けるために判定される判定装置を特徴とする請求項14〜26のいずれか1項に記載の装置。
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