JP2019020272A

JP2019020272A - Front surface scratch inspection device

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Publication number: JP2019020272A
Application number: JP2017139333A
Authority: JP
Inventors: 武森永; Takeshi Morinaga; 渡邊　裕之; Hiroyuki Watanabe; 裕之渡邊; 正克浅野; Masakatsu Asano; たける吉田; Takeru Yoshida
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-02-07

Abstract

To provide a front surface scratch inspection device that can detect fine scratches existing in a front surface of an inspected material, and the scratch sharrow in depth at a high S/N ratio.SOLUTION: A front surface scratch inspection device 10 comprises: a magnetizer 20 that is to apply an AC magnetic field to an inspected material 12 made of a ferromagnetic body; and a sensor unit 30a that is equipped with a first magnet sensor 34a and second magnet sensor 36a for detecting a leakage magnetic flux from the inspected material 12. The first magnet sensor 34a and second magnet sensor 36a have a magneto-sensitive direction in a z axis direction, and have an odd function characteristic of the same polarity or opposite polarity. The first magnet sensor 34a and second magnet sensor 36a are connected so that a differential or summation between outputs of either sensor is output. The sensor unit 30a is installed on an inspection surface side of the inspected material 12, and the magnetizer 20 is installed on the inspection surface side of the inspected material 12, or on a non-inspection surface side thereof. Further, an inter-sensor distance is equal to or greater than 0.5 mm, and equal to or less than 2.0 mm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、表面きず検査装置に関し、さらに詳しくは、きず深さが相対的に小さい微小な表面きずを探傷するための表面きず検査装置に関する。 The present invention relates to a surface flaw inspection apparatus, and more particularly to a surface flaw inspection apparatus for flaw detection of minute surface flaws having a relatively small flaw depth.

鋼材の表面きずを検出する方法としては、目視（画像）検査法、渦電流探傷法、浸透探傷法、レーザー計測法、超音波探傷法、磁気探傷法などの方法が知られている。
これらの内、磁気探傷法は、強磁性体からなる被検査材を磁化した際に、表面きずなどの磁気的不連続部より漏洩する空間磁場を検出する非破壊検査法である。磁気探傷法としては、漏洩磁束の検出方法の異なる種々の方法が知られている。例えば、磁粉探傷法は、被検査材の表面に散布した強磁性粉末を用いて漏洩磁束を検出する方法である。また、漏洩磁束探傷法は、サーチコイル、ホール素子、磁気抵抗素子などの磁気検出素子を用いて漏洩磁束の強度と分布を計測する方法である。 Known methods for detecting surface flaws on steel materials include visual (image) inspection methods, eddy current flaw detection methods, penetration flaw detection methods, laser measurement methods, ultrasonic flaw detection methods, and magnetic flaw detection methods.
Among these, the magnetic flaw detection method is a non-destructive inspection method for detecting a spatial magnetic field leaking from a magnetic discontinuity such as a surface flaw when a material to be inspected made of a ferromagnetic material is magnetized. As the magnetic flaw detection method, various methods with different leakage flux detection methods are known. For example, the magnetic particle flaw detection method is a method for detecting leakage magnetic flux using ferromagnetic powder spread on the surface of a material to be inspected. The leakage magnetic flux flaw detection method is a method of measuring the strength and distribution of leakage magnetic flux using a magnetic detection element such as a search coil, a Hall element, or a magnetoresistive element.

これらの中でも漏洩磁束探傷法は、非常に小さなきずを発見することができる、高速走査が可能であり、自動化に適している、等の利点がある。そのため、漏洩磁束探傷法及び漏洩磁束探傷装置に関し、従来から種々の提案がなされている。 Among these, the magnetic flux leakage inspection method has advantages such as being able to find very small flaws, enabling high-speed scanning, and being suitable for automation. For this reason, various proposals have conventionally been made regarding the leakage magnetic flux flaw detection method and the leakage magnetic flux inspection device.

例えば、特許文献１には、薄鋼板の表面側及び裏面側に、それぞれ、トンネル磁気抵抗素子及び磁化器を配置し、薄鋼板表面の微小凹凸欠陥に起因する漏洩磁束の垂直方向成分（薄鋼板表面の法線方向成分）を検出する微小表面欠陥の検出装置が開示されている。
同文献には、
（ａ）トンネル磁気抵抗素子を用いることにより、より小さな磁場で直径１ｍｍ程度の微小凹凸表面欠陥を検出できる点、及び、
（ｂ）このような検出装置を用いると、薄鋼板が磁化されていない状態であっても、欠陥信号のＳ／Ｎ比が８程度になる点、
が記載されている。 For example, in Patent Document 1, a tunnel magnetoresistive element and a magnetizer are arranged on the front surface side and the back surface side of a thin steel plate, respectively, and the vertical component of the leakage magnetic flux (thin steel plate) caused by minute irregularities on the surface of the thin steel plate. An apparatus for detecting a micro surface defect that detects a surface normal direction component) is disclosed.
In the same document,
(A) By using a tunnel magnetoresistive element, a fine irregular surface defect having a diameter of about 1 mm can be detected with a smaller magnetic field, and
(B) When such a detection device is used, even if the thin steel sheet is not magnetized, the S / N ratio of the defect signal is about 8.
Is described.

特許文献２には、磁場に対する出力電圧の出力特性が偶関数となる磁気センサに対して変調交流磁場（＝交流磁場に直流磁場を重畳させた磁場）を印加し、変調交流磁場と同じ周波数によって磁気センサの信号出力を検波する磁気計測装置が開示されている。
同文献には、このような方法を用いると、偶関数特性を示す磁気センサを用いる場合であっても、直流バイアス磁場を印加することなく、計測磁場の極性を判別することができる点が記載されている。 In Patent Document 2, a modulated alternating magnetic field (= a magnetic field obtained by superimposing a direct current magnetic field on an alternating magnetic field) is applied to a magnetic sensor whose output voltage output characteristic with respect to the magnetic field is an even function, and at the same frequency as the modulated alternating magnetic field. A magnetic measuring device for detecting a signal output of a magnetic sensor is disclosed.
This document describes that, when such a method is used, the polarity of the measurement magnetic field can be determined without applying a DC bias magnetic field even when a magnetic sensor exhibiting even function characteristics is used. Has been.

特許文献３には、中空円筒形状の検査対象物の筒軸心に沿う検査方向に沿って一対のホール素子（間隔：数ｍｍ）を設け、各ホール素子において検査対象物表面の法線方向の磁束成分を検出し、一対のホール素子の検出信号の差分を出力する欠陥深さ推定装置が開示されている。
同文献には、
（ａ）移動方向に配設された一対のホール素子を用いて同一の欠陥を同時にセンシングし、差分信号を出力させることで、検出信号の増幅が可能となる点、及び、
（ｂ）このような方法により、直径が１０ｍｍ、３０ｍｍ、あるいは、５０ｍｍである欠陥を検出することができる点
が記載されている。 In Patent Document 3, a pair of Hall elements (interval: several mm) is provided along the inspection direction along the cylindrical axis of the inspection object having a hollow cylindrical shape, and the normal direction of the surface of the inspection object in each Hall element is provided. A defect depth estimation device that detects a magnetic flux component and outputs a difference between detection signals of a pair of Hall elements is disclosed.
In the same document,
(A) The point that the detection signal can be amplified by simultaneously sensing the same defect using a pair of Hall elements arranged in the moving direction and outputting a differential signal; and
(B) It is described that a defect having a diameter of 10 mm, 30 mm, or 50 mm can be detected by such a method.

さらに、非特許文献１には、コの字型の磁気コアを備えた磁化器と、磁化器の磁極断面と同一平面上の磁極間中央に配置したＭＩセンサとを備えた漏洩磁束探傷プローブが開示されている。
同文献には、このようなプローブにより、開口幅：０．１５ｍｍ、長さ：５ｍｍ、深さ：０．５〜１．５ｍｍの人工きずを定量的に評価できる点が記載されている。 Further, Non-Patent Document 1 discloses a leakage flux testing probe including a magnetizer having a U-shaped magnetic core and an MI sensor arranged in the center between magnetic poles on the same plane as the magnetic pole cross section of the magnetizer. It is disclosed.
This document describes that such a probe can quantitatively evaluate an artificial flaw having an opening width of 0.15 mm, a length of 5 mm, and a depth of 0.5 to 1.5 mm.

漏洩磁束探傷法においては、通常、コの字型のヨークを備えた磁化器を被検査材に近接させ、磁化器により被検査材を磁化している。磁化器を用いて被検査材を磁化する場合、被検査材の内部だけでなく、磁化器の周囲の空間にも磁場（浮遊磁場）が発生する。浮遊磁場は、被検査材の表面に対して水平方向成分だけでなく、垂直方向成分も持つ。 In the leakage magnetic flux flaw detection method, a magnetizer having a U-shaped yoke is usually brought close to the material to be inspected, and the material to be inspected is magnetized by the magnetizer. When magnetizing a material to be inspected using a magnetizer, a magnetic field (floating magnetic field) is generated not only inside the material to be inspected but also in the space around the magnetizer. The stray magnetic field has not only a horizontal component but also a vertical component with respect to the surface of the material to be inspected.

漏洩磁束探傷では、通常、磁化器による浮遊磁場の影響が小さい垂直方向成分の漏洩磁束を検出している。しかし、微小欠陥から漏洩する磁束は、一般に極めて小さい。そのため、１個の磁気センサを用いて漏洩磁束の垂直方向成分を検出した場合、検出信号は、微少欠陥に由来する信号と、ノイズに由来する信号と、浮遊磁場の垂直方向成分に由来する信号とが加算された値となる。そのため、微少欠陥を検出する場合には、Ｓ／Ｎ比が小さくなるという問題がある。 In the leakage magnetic flux flaw detection, a leakage magnetic flux having a vertical component, which is usually less influenced by a stray magnetic field by a magnetizer, is detected. However, the magnetic flux leaking from a micro defect is generally very small. Therefore, when the vertical component of the leakage flux is detected using one magnetic sensor, the detection signal is a signal derived from a minute defect, a signal derived from noise, and a signal derived from the vertical component of the floating magnetic field. And become the added value. Therefore, there is a problem that the S / N ratio becomes small when detecting a minute defect.

一方、特許文献３に記載されているように、２個の磁気センサを欠陥近傍に配置し、法線方向の磁束成分の差分を出力させると、検出信号を増幅することができる。しかし、素子間隔が数ｍｍ程度である場合、直径が１０ｍｍ以上の相対的に大きな欠陥を検出することはできるが、きず深さが浅い微小な表面きずを検出することは難しい。また、素子間隔が大きくなりすぎると、各磁気センサで検出される浮遊磁場の垂直方向成分の誤差が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が低下するという問題がある。 On the other hand, as described in Patent Document 3, when two magnetic sensors are arranged in the vicinity of a defect and the difference between magnetic flux components in the normal direction is output, the detection signal can be amplified. However, when the element interval is about several mm, it is possible to detect relatively large defects having a diameter of 10 mm or more, but it is difficult to detect minute surface flaws having a shallow flaw depth. In addition, if the element spacing is too large, there is a problem that the error in the vertical component of the stray magnetic field detected by each magnetic sensor increases and the S / N ratio decreases.

特開２０１６−０３８３０７号公報JP, 2006-038307, A 特開２０１７−００３３３６号公報JP 2017-003336 A 特開２０１５−１７９０２８号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-179028

Jorunal of JSNDI, Vol. 63, No. 9, pp.89-95(2014)Jorunal of JSNDI, Vol. 63, No. 9, pp.89-95 (2014)

本発明が解決しようとする課題は、被検査材の表面に存在する微小な表面きずであって、深さが浅いものを高いＳ／Ｎ比で検出することが可能な表面きず検査装置を提供することにある。 A problem to be solved by the present invention is to provide a surface flaw inspection apparatus capable of detecting a minute surface flaw existing on the surface of a material to be inspected and having a shallow depth with a high S / N ratio. There is to do.

上記課題を解決するために本発明に係る表面きず検査装置は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記表面きず検査装置は、
強磁性体からなる被検査材に交流磁場を印加するための磁化器と、
前記被検査材からの漏洩磁束を検出するための第１磁気センサ及び第２磁気センサを備えたセンサ部と
を備えている。
（２）前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、それぞれ、ｚ軸方向（＝前記被検査材の検査面の法線方向）に感磁方向を持ち、かつ、奇関数特性を持つ磁気センサからなり、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが同一極性を持つ時は、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの出力の差分が出力されるように接続され、
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが反対極性を持つ時は、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサの出力の和分が出力されるように接続されている。
（３）前記センサ部は、前記表面きず検査装置を前記ｚ軸方向から見た時に、前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサが前記磁化器に備えられるヨークの磁極の先端に挟まれた領域内に来るように、前記被検査材の検査面側に設置されており、
前記磁化器は、前記被検査材の検査面側又は非検査面側に設置されている。
（４）センサ間距離（＝前記第１磁気センサの中心と前記第２磁気センサの中心との間の水平方向（ｘ軸方向）の距離）は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。 In order to solve the above-mentioned problems, the gist of the surface flaw inspection apparatus according to the present invention is as follows.
(1) The surface flaw inspection apparatus is:
A magnetizer for applying an alternating magnetic field to a material to be inspected made of a ferromagnetic material;
A sensor unit including a first magnetic sensor and a second magnetic sensor for detecting leakage magnetic flux from the material to be inspected.
(2) Each of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor has a magnetosensitive direction in the z-axis direction (= the normal direction of the inspection surface of the inspection object) and has an odd function characteristic. Consisting of sensors,
When the first magnetic sensor and the second magnetic sensor have the same polarity, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor output a difference between outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Connected to
When the first magnetic sensor and the second magnetic sensor have opposite polarities, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor output the sum of the outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Connected to be.
(3) The sensor unit includes the first magnetic sensor and the second magnetic sensor sandwiched between tips of magnetic poles of a yoke provided in the magnetizer when the surface flaw inspection apparatus is viewed from the z-axis direction. It is installed on the inspection surface side of the material to be inspected so that it comes within the area,
The magnetizer is installed on the inspection surface side or the non-inspection surface side of the inspection object.
(4) The distance between the sensors (= the distance in the horizontal direction (x-axis direction) between the center of the first magnetic sensor and the center of the second magnetic sensor) is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.

微少な表面きずがある被検査材を磁化した場合、漏洩磁束は、表面きずを中心として正規分布状の曲線を描く。すなわち、漏洩磁束の垂直方向成分は、表面きずの両側に位置する２つの変曲点において極値を取る。この２つの極値の水平方向の間隔（ピーク間距離）は、主にリフトオフ（＝被検査材の表面から磁気センサの先端までの距離）と、表面きずの開口幅（きず幅）に依存する。例えば、リフトオフが１ｍｍであり、きず深さが０．１ｍｍ程度であり、きず幅が０．１〜１．０ｍｍである場合、ピーク間距離は１ｍｍ程度となる。
そのため、ｚ軸方向に感磁方向を持ち、かつ、同一極性（又は、反対極性）の奇関数特性を持つ２つの磁気センサをピーク間距離にほぼ相当する距離だけ水平方向に離間して配置し、両者の差分（又は、和分）を出力させると、微小な表面きずを高い精度で検出することができる。 When a material to be inspected having minute surface flaws is magnetized, the leakage magnetic flux draws a normally distributed curve centering on the surface flaws. That is, the vertical component of the leakage flux takes an extreme value at two inflection points located on both sides of the surface flaw. The horizontal interval (distance between peaks) of these two extreme values mainly depends on the lift-off (= distance from the surface of the material to be inspected to the tip of the magnetic sensor) and the opening width of the surface flaw (flaw width). . For example, when the lift-off is 1 mm, the flaw depth is about 0.1 mm, and the flaw width is 0.1 to 1.0 mm, the peak-to-peak distance is about 1 mm.
For this reason, two magnetic sensors having a magnetosensitive direction in the z-axis direction and having an odd function characteristic of the same polarity (or opposite polarity) are spaced apart in the horizontal direction by a distance substantially corresponding to the distance between peaks. If the difference (or the sum) of the two is output, a minute surface flaw can be detected with high accuracy.

本発明の一実施の形態に係る表面きず検査装置の模式図（図１（Ａ）：平面図、図１（Ｂ）：正面図）である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic diagram (FIG. 1 (A): Top view, FIG.1 (B): Front view) of the surface flaw inspection apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 種々の構造を備えたセンサ部の模式図である。It is a schematic diagram of the sensor part provided with various structures. ２つのセンサ出力の差分を出力するための回路図の一例である。It is an example of the circuit diagram for outputting the difference of two sensor outputs. 漏洩磁束の垂直方向成分の模式図である。It is a schematic diagram of the vertical direction component of leakage magnetic flux. きず幅と漏洩磁束のピーク間距離との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a flaw width and the distance between the peaks of leakage magnetic flux.

リフトオフと漏洩磁束のピーク間距離との関係（きず幅：０．３ｍｍ）を示す図である。It is a figure which shows the relationship (scratch width: 0.3 mm) between lift-off and the distance between peaks of leakage magnetic flux. 磁気センサチップの外観写真（ＳＥＭ像）である。It is an external appearance photograph (SEM image) of a magnetic sensor chip. センサ部の外観写真（右図）及び断面模式図（左図）である。It is the external appearance photograph (right figure) and cross-sectional schematic diagram (left figure) of a sensor part. 本発明に係る表面きず検査装置で得られた、きず深さが０．０７ｍｍである表面きずの探傷波形である。It is a flaw detection waveform of a surface flaw with a flaw depth of 0.07 mm obtained by the surface flaw inspection apparatus according to the present invention.

ＧＩＧＳ（登録商標）アレイセンサの外観写真である。It is an external appearance photograph of a GIGS (registered trademark) array sensor. 表面きずを形成した被検査材の外観写真である。It is the external appearance photograph of the to-be-inspected material which formed the surface flaw. ＧＩＧＳ（登録商標）アレイセンサを用いて得られた表面きずの画像である。It is the image of the surface flaw obtained using the GIGS (trademark) array sensor.

以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．表面きず検査装置］
図１に、本発明の一実施の形態に係る表面きず検査装置の模式図（図１（Ａ）：平面図、図１（Ｂ）：正面図）を示す。図１において、表面きず検査装置１０は、
強磁性体からなる被検査材１２に交流磁場を印加するための磁化器２０と、
被検査材１２からの漏洩磁束を検出するための第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを備えたセンサ部３０ａと
を備えている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Surface flaw inspection device]
FIG. 1 is a schematic diagram (FIG. 1A: plan view, FIG. 1B: front view) of a surface flaw inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the surface flaw inspection apparatus 10 is
A magnetizer 20 for applying an alternating magnetic field to the material 12 to be inspected made of a ferromagnetic material;
The sensor part 30a provided with the 1st magnetic sensor 34a and the 2nd magnetic sensor 36a for detecting the leakage magnetic flux from the to-be-inspected material 12 is provided.

［１．１．被検査材］
被検査材１２は、強磁性体からなる。本発明において、被検査材１２の材料は、強磁性体である限りにおいて、特に限定されない。被検査材１２としては、各種鋼材などがある。
また、被検査材１２の形状は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な形状を選択することができる。被検査材１２の形状としては、例えば、薄板、厚板、管、棒などがある。 [1.1. Inspected material]
The inspection material 12 is made of a ferromagnetic material. In the present invention, the material of the material to be inspected 12 is not particularly limited as long as it is a ferromagnetic material. Examples of the material to be inspected 12 include various steel materials.
Further, the shape of the material to be inspected 12 is not particularly limited, and an optimum shape can be selected according to the purpose. Examples of the shape of the material to be inspected 12 include a thin plate, a thick plate, a tube, and a bar.

［１．２．磁化器］
磁化器２０は、被検査材１２に交流磁場を印加するためのものである。磁化器２０の構造は、このような機能を奏するものである限りにおいて、特に限定されない。図１において、磁化器２０は、コの字型のヨーク２２と、ヨーク２２の一方の磁極２２ａの先端近傍に設けられた第１コイル２４と、ヨーク２２の他方の磁極２２ｂの先端近傍に設けられた第２コイル２６とを備えている。
ヨーク２２には、高透磁率材料が用いられる。ヨーク２２の材料としては、例えば、珪素鋼板、パーマロイ、フェライトなどがある。第１コイル２４及び第２コイル２６は、被検査材１２に交流磁場を印加することができるように、ヨーク２２の先端近傍に巻き付けられている。 [1.2. Magnetizer]
The magnetizer 20 is for applying an alternating magnetic field to the material 12 to be inspected. The structure of the magnetizer 20 is not particularly limited as long as it has such a function. In FIG. 1, the magnetizer 20 is provided in the vicinity of the leading end of the U-shaped yoke 22, the first coil 24 provided near the tip of one magnetic pole 22 a of the yoke 22, and the other magnetic pole 22 b of the yoke 22. The second coil 26 is provided.
A high magnetic permeability material is used for the yoke 22. Examples of the material of the yoke 22 include a silicon steel plate, permalloy, and ferrite. The first coil 24 and the second coil 26 are wound around the tip of the yoke 22 so that an alternating magnetic field can be applied to the material 12 to be inspected.

第１コイル２４及び第２コイル２６に交流電流を流すと、交流磁場が発生し、磁極２２ａ、２２ｂから磁束が流出・流入する。ヨーク２２の一方の磁極２２ａから流出した磁束の大部分は、被検査材１２の内部に入り、被検査材１２の内部を通って、ヨーク２２の他方の磁極２２ｂに戻る。しかし、被検査材１２に微少な表面きず１２ａがあると、表面きず１２ａの近傍において被検査材１２の表面から磁束の一部が漏洩する。 When an alternating current is passed through the first coil 24 and the second coil 26, an alternating magnetic field is generated, and a magnetic flux flows out and flows in from the magnetic poles 22a and 22b. Most of the magnetic flux flowing out from one magnetic pole 22a of the yoke 22 enters the inside of the inspection material 12, passes through the inside of the inspection material 12, and returns to the other magnetic pole 22b of the yoke 22. However, if the inspected material 12 has a minute surface flaw 12a, a part of the magnetic flux leaks from the surface of the inspected material 12 in the vicinity of the surface flaw 12a.

漏洩磁束は、表面きず１２ａを中心として正規分布状の曲線を描くため、漏洩磁束の水平方向成分（磁力線のｘ軸方向成分）は、表面きず１２ａのほぼ中心で最大となる。また、漏洩磁束の垂直方向成分（磁力線のｚ軸方向成分）は、表面きず１２ａの両側に位置する２つの変曲点Ａ、Ｂにおいて極値を取る。図１に示す例において、左側の変曲点Ａでは、漏洩磁束の垂直方向成分は＋ｚ軸方向となる。一方、右側の変曲点Ｂでは、漏洩磁束の垂直方向成分は−ｚ軸方向となる。 Since the leakage magnetic flux draws a normally distributed curve with the surface flaw 12a as the center, the horizontal component of the leakage magnetic flux (the x-axis direction component of the magnetic force lines) is maximized at the approximate center of the surface flaw 12a. Further, the vertical component of the leakage magnetic flux (the z-axis direction component of the magnetic field lines) takes extreme values at two inflection points A and B located on both sides of the surface flaw 12a. In the example shown in FIG. 1, at the inflection point A on the left side, the vertical component of the leakage magnetic flux is the + z-axis direction. On the other hand, at the inflection point B on the right side, the vertical component of the leakage magnetic flux is in the −z-axis direction.

また、磁極２２ａ、２２ｂの周囲の空間には、浮遊磁場が発生する。浮遊磁場が作る磁力線は、磁極２２ａ、２２ｂと同一平面上ではほぼ水平方向（ｘ軸方向）であるが、磁極２２ａ、２２ｂから−ｚ軸方向に遠ざかるほど、曲率半径の小さな円弧状となる。そのため、浮遊磁場が作る磁力線は、被検査材１２の表面に対して水平方向成分だけでなく、垂直方向成分も持つ。また、水平方向成分及び垂直方向成分の大きさは、厳密には場所によって異なる。 A stray magnetic field is generated in the space around the magnetic poles 22a and 22b. The magnetic field lines created by the stray magnetic field are substantially horizontal (x-axis direction) on the same plane as the magnetic poles 22a and 22b. Therefore, the magnetic field lines created by the stray magnetic field have not only a horizontal component but also a vertical component with respect to the surface of the material 12 to be inspected. Further, strictly speaking, the magnitudes of the horizontal direction component and the vertical direction component differ depending on the location.

［１．３．センサ部］
センサ部３０ａは、被検査材１２からの漏洩磁束を検出するためのものであり、基板３２ａと、第１磁気センサ３４ａと、第２磁気センサ３６ａとを備えている。 [1.3. Sensor unit]
The sensor unit 30a is for detecting leakage magnetic flux from the material to be inspected 12, and includes a substrate 32a, a first magnetic sensor 34a, and a second magnetic sensor 36a.

［１．３．１．基板］
基板３２ａは、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを支持すると同時に、検査に必要な回路を実装するためのものである。後述するように、微小な表面きず１２ａを正確に検出するためには、第１磁気センサ３４ａと第２磁気センサ３６ａとの間の水平方向の距離（センサ間距離ｄ）を所定の間隔にする必要がある。基板３２ａの形状は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを所定の間隔で支持することができる限りにおいて、特に限定されない。 [1.3.1. substrate]
The substrate 32a supports the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a and at the same time mounts a circuit necessary for inspection. As will be described later, in order to accurately detect the minute surface flaw 12a, the horizontal distance (inter-sensor distance d) between the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a is set to a predetermined interval. There is a need. The shape of the substrate 32a is not particularly limited as long as the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a can be supported at a predetermined interval.

図１において、センサ部３０ａは、薄板状の基板３２ａを備えている。基板３２ａは、長辺がｚ軸方向となり、短辺がｙ軸方向となるように配置されている。第１磁気センサ３４ａは基板３２ａの一方の面側に固定され、第２磁気センサ３６ｂは基板３２ａの他方の面側に固定されている。 In FIG. 1, the sensor unit 30a includes a thin plate-like substrate 32a. The substrate 32a is arranged such that the long side is in the z-axis direction and the short side is in the y-axis direction. The first magnetic sensor 34a is fixed to one surface side of the substrate 32a, and the second magnetic sensor 36b is fixed to the other surface side of the substrate 32a.

なお、図１では、見やすくするために、基板３２ａの厚さ（ｘ軸方向の寸法）を拡大して描いてある。また、図１において、「ｘ軸方向」とは、被検査材１２の検査面に平行な方向であって、センサ部３０ａの走査方向（すなわち、磁極２２ａ、２２ｂを結ぶ方向）をいう。「ｙ軸方向」とは、被検査材１２の検査面に平行な方向であって、ｘ軸方向に対して垂直な方向をいう。「ｚ軸方向」とは、被検査材１２の検査面の法線方向をいう。
さらに、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの近傍に付記された矢印は、それぞれ、各磁気センサの極性を表す。この点は、後述する。 In FIG. 1, the thickness (the dimension in the x-axis direction) of the substrate 32a is enlarged for easy understanding. In FIG. 1, the “x-axis direction” refers to a direction parallel to the inspection surface of the inspection object 12 and the scanning direction of the sensor unit 30a (that is, the direction connecting the magnetic poles 22a and 22b). The “y-axis direction” refers to a direction parallel to the inspection surface of the material to be inspected 12 and perpendicular to the x-axis direction. The “z-axis direction” refers to the normal direction of the inspection surface of the inspection object 12.
Furthermore, the arrows added in the vicinity of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a represent the polarities of the respective magnetic sensors. This point will be described later.

図２に、種々の構造を備えたセンサ部の模式図を示す。図２（Ａ）に示すセンサ部３０ａは、図１に示すセンサ部３０ａと同様であるので説明を省略する。
図２（Ｂ）に示すセンサ部３０ｂは、薄板状の基板３２ｂを備えている。基板３２ｂは、長辺がｘ軸方向となり、短辺がｚ軸方向となるように配置されている。第１磁気センサ３４ｂ及び第２磁気センサ３６ｂは、いずれも、感磁方向がｚ軸方向であり、所定の間隔を隔てて基板３２ｂの一方の面（ｘ−ｚ平面）に固定されている。
図２（Ｃ）に示すセンサ部３０ｃは、薄板状の基板３２ｃを備えている。基板３２ｃは、長辺がｘ軸方向となり、短辺がｙ軸方向となるように配置されている。第１磁気センサ３４ｃ及び第２磁気センサ３６ｃは、いずれも、感磁方向がｚ軸方向であり、所定の間隔を隔てて、基板３２ｃの下面（ｘ−ｙ平面）に固定されている。 In FIG. 2, the schematic diagram of the sensor part provided with various structures is shown. The sensor unit 30a illustrated in FIG. 2A is similar to the sensor unit 30a illustrated in FIG.
A sensor portion 30b shown in FIG. 2B includes a thin plate-like substrate 32b. The substrate 32b is arranged such that the long side is in the x-axis direction and the short side is in the z-axis direction. In each of the first magnetic sensor 34b and the second magnetic sensor 36b, the magnetosensitive direction is the z-axis direction, and the first magnetic sensor 34b and the second magnetic sensor 36b are fixed to one surface (xz plane) of the substrate 32b at a predetermined interval.
A sensor unit 30c shown in FIG. 2C includes a thin plate-like substrate 32c. The substrate 32c is arranged such that the long side is in the x-axis direction and the short side is in the y-axis direction. In each of the first magnetic sensor 34c and the second magnetic sensor 36c, the magnetosensitive direction is the z-axis direction, and is fixed to the lower surface (xy plane) of the substrate 32c with a predetermined interval.

［１．３．２．磁気センサ］
図１において、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、それぞれ、ｚ軸方向（＝被検査材１２の検査面の法線方向）に感磁方向を持ち、かつ、奇関数特性を持つ磁気センサからなる。「感磁方向」とは、センサの出力が最大となるときの外部磁場の印加方向をいう。
また、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが同一極性を持つ時は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの出力の差分が出力されるように接続されている。
一方、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが反対極性を持つ時は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの出力の和分が出力されるように接続されている。 [1.3.2. Magnetic sensor]
In FIG. 1, each of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a has a magnetosensitive direction in the z-axis direction (= the normal direction of the inspection surface of the material 12 to be inspected) and has an odd function characteristic. It consists of a magnetic sensor. “Magnetic direction” refers to the direction in which an external magnetic field is applied when the output of the sensor is maximized.
When the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a have the same polarity, the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a have a difference in output between the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. Connected to output.
On the other hand, when the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a have opposite polarities, the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are the sum of the outputs of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. Is connected to output.

［Ａ．センサ素子の種類］
第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、それぞれ、奇関数特性を持つセンサ素子を備えている。なお、単独では偶関数特性を持つセンサ素子であっても、バイアス磁場を印加することにより、奇関数特性にすることができる。さらに、微小な表面きず１２ａを高い精度で検出するためには、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、それぞれ、所定の間隔で近接して配置することが可能なものが好ましい。 [A. Sensor element type]
Each of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a includes a sensor element having an odd function characteristic. Even a sensor element having an even function characteristic alone can have an odd function characteristic by applying a bias magnetic field. Furthermore, in order to detect the minute surface flaws 12a with high accuracy, it is preferable that the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a can be arranged close to each other at a predetermined interval.

奇関数特性を持つセンサ素子、又は奇関数特性にすることが可能なセンサ素子としては、例えば、
（ａ）検出用コイル（最小寸法：２ｍｍ程度）、
（ｂ）ホール素子（最小寸法：０．１ｍｍ角程度）、
（ｃ）異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子（最小寸法：０．５ｍｍ角程度）、
（ｄ）強磁性層（フリー層）、非磁性層、及び強磁性層（ピン層）の積層膜からなるＧＭＲ素子（最小寸法：０．０２〜０．２ｍｍ程度）、
（ｅ）強磁性層（フリー層）、絶縁体層、及び強磁性層（ピン層）の積層膜からなるＴＭＲ素子（最小寸法：０．０２〜０．２ｍｍ程度）、
（ｆ）軟磁性材料からなる薄膜ヨークの間に、ＴＭＲ効果を示すナノグラニュラー材料からなるＴＭＲ膜を挿入した薄膜磁気センサ素子（以下、「グラニュラーインギャップセンサ（ＧＩＧＳ：登録商標）素子」ともいう）（最小寸法：０．０２ｍｍ角程度）、
（ｇ）ＭＩセンサ（最小寸法：０．８ｍｍ×６ｍｍ）
などがある。 As a sensor element having an odd function characteristic, or a sensor element that can be an odd function characteristic, for example,
(A) Coil for detection (minimum dimension: about 2 mm),
(B) Hall element (minimum dimension: about 0.1 mm square),
(C) An anisotropic magnetoresistive (AMR) element (minimum dimension: about 0.5 mm square),
(D) GMR element (minimum dimension: about 0.02 to 0.2 mm) composed of a laminated film of a ferromagnetic layer (free layer), a nonmagnetic layer, and a ferromagnetic layer (pinned layer);
(E) a TMR element (minimum dimension: about 0.02 to 0.2 mm) composed of a laminated film of a ferromagnetic layer (free layer), an insulator layer, and a ferromagnetic layer (pinned layer);
(F) A thin film magnetic sensor element in which a TMR film made of a nano-granular material exhibiting a TMR effect is inserted between thin film yokes made of a soft magnetic material (hereinafter also referred to as “granular in-gap sensor (GIGS: registered trademark) element”). (Minimum dimension: about 0.02mm square),
(G) MI sensor (minimum dimension: 0.8mm x 6mm)
and so on.

これらの中でも、ＧＩＧＳ（登録商標）素子は、
（ａ）磁場感度が高い、
（ｂ）耐熱性が高い、
（ｃ）素子寸法を極めて小さくすることができる、
（ｄ）単独では偶感数特性を示すが、バイアス磁場を印加すると線形性の高い奇関数特性を示す、
等の利点がある。そのため、ＧＩＧＳ（登録商標）素子は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを構成するセンサ素子として特に好適である。 Among these, the GIGS (registered trademark) element is
(A) High magnetic field sensitivity,
(B) high heat resistance,
(C) The element size can be made extremely small.
(D) shows the even number characteristic by itself, but shows an odd function characteristic with high linearity when a bias magnetic field is applied,
There are advantages such as. Therefore, the GIGS (registered trademark) element is particularly suitable as a sensor element constituting the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a.

さらに、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、それぞれ、奇関数特性を持つセンサ素子のみからなるものでも良く、あるいは、奇関数特性を持つセンサ素子を含むブリッジ回路を備えているものでも良い。すなわち、第１磁気センサ素子３４ａ及び第２磁気センサ素子３６ａは、それぞれ、
（ａ）漏洩磁束を検出するための１個のセンサ素子を備えているもの、
（ｂ）１個のセンサ素子と１個の参照抵抗からなるハーフブリッジ回路を備えているもの、
（ｃ）２個のセンサ素子を備えたハーフブリッジ回路であって、２個のセンサ素子の感磁方向が互いに直交するように前記センサ素子が配置されているもの、
（ｄ）感磁方向が平行である２個のセンサ素子と２個の参照抵抗からなるフルブリッジ回路を備えているもの、又は、
（ｅ）４個のセンサ素子を備えたフルブリッジ回路であって、４個のセンサ素子の感磁方向が互いに直交するように前記センサ素子が配置されているもの
のいずれであっても良い。 Further, each of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a may be composed only of sensor elements having odd function characteristics, or may be provided with a bridge circuit including sensor elements having odd function characteristics. good. That is, the first magnetic sensor element 34a and the second magnetic sensor element 36a are respectively
(A) One sensor element for detecting leakage magnetic flux,
(B) a half-bridge circuit comprising one sensor element and one reference resistor;
(C) a half-bridge circuit including two sensor elements, wherein the sensor elements are arranged so that the magnetic sensitive directions of the two sensor elements are orthogonal to each other;
(D) one having a full bridge circuit composed of two sensor elements and two reference resistors whose magnetic directions are parallel, or
(E) A full-bridge circuit including four sensor elements, in which the sensor elements are arranged so that the magnetic sensing directions of the four sensor elements are orthogonal to each other.

［Ｂ．極性］
第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、ともにｚ軸方向に感磁方向を持つが、その極性は同一でも良く、あるいは、反対でも良い。両センサの極性が同一である場合、両者の出力の差分が出力される。一方、両センサの極性が反対である場合、両者の出力の和分が出力される。
図１に示す例において、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａは、いずれも、−ｚ軸方向の外部磁場が印加されると、出力が増大する極性を持つ。そのため、変曲点Ａ及び変曲点Ｂの近傍に、それぞれ、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを配置し、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６の差分を出力させると、検出信号を増幅させることができ、かつ、浮遊磁場の垂直方向成分をキャンセルすることができる。反対極性を持つ２つのセンサ出力の和分を出力させる場合も同様である。 [B. polarity]
Both the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a have a magnetosensitive direction in the z-axis direction, but their polarities may be the same or opposite. When the polarities of both sensors are the same, a difference between the outputs of both is output. On the other hand, when the polarities of both sensors are opposite, the sum of the outputs of both is output.
In the example shown in FIG. 1, both the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a have a polarity that increases in output when an external magnetic field in the −z-axis direction is applied. Therefore, when the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are arranged in the vicinity of the inflection point A and the inflection point B, respectively, and the difference between the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36 is output, The detection signal can be amplified, and the vertical component of the stray magnetic field can be canceled. The same applies when outputting the sum of two sensor outputs having opposite polarities.

［Ｃ．回路］
センサ部３０ａの構造は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの極性に応じて、両センサの出力の差分又は和分を出力することが可能な限りにおいて、特に限定されない。図３に、２つのセンサ出力の差分を出力するための回路図の一例を示す。 [C. circuit]
The structure of the sensor unit 30a is not particularly limited as long as it can output the difference or sum of the outputs of the two sensors according to the polarities of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. FIG. 3 shows an example of a circuit diagram for outputting a difference between two sensor outputs.

［Ｃ．１．ハーフブリッジ回路］
図３（Ａ）は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが、それぞれ、ハーフブリッジ回路を備えている例である。図３（Ａ）において、第１磁気センサ３４ａは、第１センサ素子４２ａと、第１参照抵抗４４ａとが直列に接続されたものからなる。同様に、第２磁気センサ３６ａは、第２センサ素子４２ｂと、第２参照抵抗４４ｂとが直列に接続されたものからなる。第１センサ素子４２ａと第１参照抵抗４４ａの中点は、差動増幅回路４６ａの負極の入力端子（−）に接続されている。また、第２センサ素子４２ｂと第２参照抵抗４４ｂの中点は、差動増幅回路４６ａの正極の入力端子（＋）に接続されている。その結果、差動増幅回路４６ａの出力端子（Ｖ_o）から、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの出力の差分を出力することができる。 [C. 1. Half-bridge circuit]
FIG. 3A is an example in which each of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a includes a half-bridge circuit. In FIG. 3A, the first magnetic sensor 34a includes a first sensor element 42a and a first reference resistor 44a connected in series. Similarly, the second magnetic sensor 36a includes a second sensor element 42b and a second reference resistor 44b connected in series. The midpoint of the first sensor element 42a and the first reference resistor 44a is connected to the negative input terminal (−) of the differential amplifier circuit 46a. The middle point of the second sensor element 42b and the second reference resistor 44b is connected to the positive input terminal (+) of the differential amplifier circuit 46a. As a result, the difference between the outputs of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a can be output from the output terminal (V _o ) of the differential amplifier circuit 46a.

［Ｃ．２．フルブリッジ回路］
図３（Ｂ）は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが、それぞれ、フルブリッジ回路を備えている例である。図３（Ｂ）において、第１磁気センサ３４ａは、第１センサ素子４２ａ、第２センサ素子４２ｂ、第１参照抵抗４４ａ、及び第２参照抵抗４４ｂが四角形に接続されたものからなる。同様に、第２磁気センサ３６ａは、第３センサ素子４２ｃ、第４センサ素子４２ｄ、第３参照抵抗４４ｃ、及び第４参照抵抗４４ｄが四角形に接続されたものからなる。 [C. 2. Full bridge circuit]
FIG. 3B is an example in which each of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a includes a full bridge circuit. In FIG. 3B, the first magnetic sensor 34a includes a first sensor element 42a, a second sensor element 42b, a first reference resistor 44a, and a second reference resistor 44b that are connected in a square shape. Similarly, the second magnetic sensor 36a is composed of a third sensor element 42c, a fourth sensor element 42d, a third reference resistor 44c, and a fourth reference resistor 44d connected in a square shape.

第１センサ素子４２ａと第１参照抵抗４４ａの中点は、第１差動増幅回路４６ａの正極側の入力端子（＋）に接続され、第２センサ素子４２ｂと第２参照抵抗４４ｂの中点は、第１差動増幅回路４６ａの負極側の入力端子（−）に接続されている。
また、第３センサ素子４２ｃと第３参照抵抗４４ｃの中点は、第２差動増幅回路４６ｂの正極側の入力端子（＋）に接続され、第４センサ素子４２ｄと第４参照抵抗４４ｄの中点は、第２差動増幅回路４６ｂの負極側の入力端子（−）に接続されている。 The midpoint of the first sensor element 42a and the first reference resistor 44a is connected to the positive input terminal (+) of the first differential amplifier circuit 46a, and the midpoint of the second sensor element 42b and the second reference resistor 44b. Is connected to the negative input terminal (−) of the first differential amplifier circuit 46a.
The midpoint of the third sensor element 42c and the third reference resistor 44c is connected to the positive input terminal (+) of the second differential amplifier circuit 46b, and the fourth sensor element 42d and the fourth reference resistor 44d are connected to each other. The middle point is connected to the negative input terminal (−) of the second differential amplifier circuit 46b.

さらに、第１差動増幅回路４６ａの出力端子は、第３差動増幅回路４６ｃの負極の入力端子（−）に接続され、第２差動増幅回路４６ｂの出力端子は、第３差動増幅回路４６ｃの正極の出力端子（＋）に接続されている。その結果、第３差動増幅回路４６ｃの出力端子（Ｖ_o）から、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの出力の差分を出力することができる。 Furthermore, the output terminal of the first differential amplifier circuit 46a is connected to the negative input terminal (−) of the third differential amplifier circuit 46c, and the output terminal of the second differential amplifier circuit 46b is connected to the third differential amplifier. It is connected to the positive output terminal (+) of the circuit 46c. As a result, the difference between the outputs of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a can be output from the output terminal (V _o ) of the third differential amplifier circuit 46c.

［Ｃ．３．センサ素子のみからなる回路］
図３（Ｃ）は、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが、それぞれ、センサ素子のみからなる例である。図３（Ｃ）において、第１磁気センサ（＝第１センサ素子）３４ａ及び第２磁気センサ（＝第２センサ素子）３６ａは、電気的に直列に接続されている。その結果、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａの中点から、各センサ出力の差分を出力することができる。 [C. 3. Circuit consisting only of sensor elements]
FIG. 3C shows an example in which the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are each composed of only sensor elements. In FIG. 3C, the first magnetic sensor (= first sensor element) 34a and the second magnetic sensor (= second sensor element) 36a are electrically connected in series. As a result, the difference between the sensor outputs can be output from the midpoint of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a.

［Ｄ．センサ部の設置位置］
図１（Ａ）に示すように、センサ部３０ａは、表面きず検査装置１０をｚ軸方向から見た時に、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａが磁化器２０に備えられるヨーク２２の磁極２２ａ、２２ｂの先端に挟まれた領域内に来るように、被検査材１２の検査面側に設置されていれば良い。浮遊磁場の水平方向成分及び垂直方向成分は、厳密には場所によって異なる。そのため、センサ部３０ａの設置位置によっては、第１磁気センサ３４ａにより検出される浮遊磁場の垂直方向成分の値は、必ずしも第２磁気センサ３６ａのそれと同一にはならない。しかし、本発明においては、センサ間距離が従来に比べて短いので、センサ部３０ａの設置位置の相違に起因する浮遊磁場の検出誤差は小さい。すなわち、センサ部３０ａは、必ずしもヨーク２２の中心に設置する必要はない。 [D. Installation position of sensor unit]
As shown in FIG. 1A, the sensor unit 30a includes a first magnetic sensor 34a and a second magnetic sensor 36a of the yoke 22 provided in the magnetizer 20 when the surface flaw inspection apparatus 10 is viewed from the z-axis direction. What is necessary is just to be installed in the test | inspection surface side of the to-be-inspected material 12 so that it may come in the area | region pinched | interposed into the front-end | tip of magnetic pole 22a, 22b. Strictly speaking, the horizontal component and the vertical component of the stray magnetic field differ depending on the location. Therefore, depending on the installation position of the sensor unit 30a, the value of the vertical component of the stray magnetic field detected by the first magnetic sensor 34a is not necessarily the same as that of the second magnetic sensor 36a. However, in the present invention, since the distance between the sensors is shorter than the conventional one, the detection error of the stray magnetic field due to the difference in the installation position of the sensor unit 30a is small. That is, the sensor unit 30 a is not necessarily installed at the center of the yoke 22.

磁化器２０は、被検査材１２の検査面側又は非検査面側に設置されている。すなわち、磁化器２０は、被検査材１２に対して、センサ部３０ａと同一面側に設置されていても良く、あるいは、反対面側に設置されていても良い。被検査材１２の厚さが相対的に厚い場合には、センサ部３０ａ及び磁化器２０をともに検査面側に設置するのが好ましい。 The magnetizer 20 is installed on the inspection surface side or the non-inspection surface side of the inspection object 12. That is, the magnetizer 20 may be installed on the same surface side as the sensor unit 30a with respect to the material to be inspected 12, or may be installed on the opposite surface side. When the material to be inspected 12 is relatively thick, it is preferable to install both the sensor unit 30a and the magnetizer 20 on the inspection surface side.

［Ｅ．センサ間距離］
「センサ間距離ｄ」とは、第１磁気センサ３４ａの中心と第２磁気センサ３６ａの中心との間の水平方向（ｘ軸方向）の距離をいう。
変曲点Ａと変曲点Ｂとの間の水平方向の距離（＝ピーク間距離）は、通常、表面きず１２ａの幅や深さ、リフトオフＬ（＝被検査材１２の検査面からセンサ部３０ａの先端までの距離）の大きさなどにより異なる。しかし、表面きず１２ａのサイズが小さくなるほど、ピーク間距離は、少なくとも表面きず１２ａの幅には依存しなくなる。例えば、表面きず１２ａの深さが０．１ｍｍ程度である場合において、リフトオフが１ｍｍ程度である時には、ピーク間距離は、表面きず１２ａの幅によらず、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度となる。 [E. Distance between sensors]
The “inter-sensor distance d” refers to the distance in the horizontal direction (x-axis direction) between the center of the first magnetic sensor 34a and the center of the second magnetic sensor 36a.
The horizontal distance (= peak distance) between the inflection point A and the inflection point B is usually the width and depth of the surface flaw 12a, the lift-off L (= the sensor portion from the inspection surface of the inspection object 12). It depends on the size of the distance to the tip of 30a. However, as the size of the surface flaw 12a becomes smaller, the peak-to-peak distance becomes less dependent on at least the width of the surface flaw 12a. For example, when the depth of the surface flaw 12a is about 0.1 mm and the lift-off is about 1 mm, the peak-to-peak distance is about 0.5 mm to 2.0 mm regardless of the width of the surface flaw 12a. .

一方、このような微小な表面きず１２ａを高精度に検出するためには、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａをそれぞれ変曲点Ａ及び変曲点Ｂの近傍に設置し、変曲点Ａの近傍における磁場と変曲点Ｂの近傍における磁場とを同時に、かつ、独立に検出する必要がある。 On the other hand, in order to detect such a minute surface flaw 12a with high accuracy, the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are installed in the vicinity of the inflection point A and the inflection point B, respectively. It is necessary to detect the magnetic field in the vicinity of the point A and the magnetic field in the vicinity of the inflection point B simultaneously and independently.

そのため、センサ間距離ｄが小さくなりすぎると、変曲点Ａ、Ｂの近傍における磁場を同時に、かつ、独立に検出するのが困難となる。従って、センサ間距離ｄは、０．５ｍｍ以上である必要がある。
同様に、センサ間距離ｄが大きくなりすぎると、変曲点Ａ、Ｂの近傍における磁場を同時に、かつ、独立に検出するのが困難となる。従って、センサ間距離ｄは、２．０ｍｍ以下である必要がある。センサ間距離ｄは、好ましくは、１．８ｍｍ以下、さらに好ましくは、１．５ｍｍ以下である。 Therefore, if the inter-sensor distance d becomes too small, it becomes difficult to detect the magnetic field in the vicinity of the inflection points A and B simultaneously and independently. Therefore, the distance d between sensors needs to be 0.5 mm or more.
Similarly, if the inter-sensor distance d becomes too large, it becomes difficult to detect the magnetic field in the vicinity of the inflection points A and B simultaneously and independently. Therefore, the distance d between sensors needs to be 2.0 mm or less. The inter-sensor distance d is preferably 1.8 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less.

［Ｆ．センサの外寸］
「センサの外寸」とは、第１磁気センサ３４ａ又は第２磁気センサ３６ａの外形の寸法であって、ｘ軸方向（センサ部３０ａの走査方向）の寸法の最大値をいう。
本発明においては、被検査材１２の表面に沿ってセンサ部３０ａを走査させながら表面きず１２ａの検出が行われる。上述したように、表面きず１２ａを検出するためには、センサ間距離ｄを上述した範囲内とする必要がある。しかし、センサの外寸が大きくなりすぎると、センサ間距離ｄを上述した範囲内とすることが物理的に困難となる。従って、センサの外寸は、０．５ｍｍ以下が好ましい。センサの外寸は、好ましくは、０．１ｍｍ以下、さらに好ましくは、０．０５ｍｍ以下である。上述した各種センサ素子の内、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、あるいは、ＧＩＧＳ（登録商標）素子を用いた磁気センサは、センサの外寸を０．１ｍｍ以下とするのが比較的容易である。 [F. External dimensions of sensor]
The “outer dimension of the sensor” refers to the outer dimension of the first magnetic sensor 34a or the second magnetic sensor 36a and the maximum dimension in the x-axis direction (scanning direction of the sensor unit 30a).
In the present invention, the surface flaw 12a is detected while the sensor unit 30a is scanned along the surface of the material 12 to be inspected. As described above, in order to detect the surface flaw 12a, the inter-sensor distance d needs to be within the above-described range. However, if the outer dimension of the sensor becomes too large, it is physically difficult to set the inter-sensor distance d within the above-described range. Therefore, the outer dimension of the sensor is preferably 0.5 mm or less. The outer dimension of the sensor is preferably 0.1 mm or less, and more preferably 0.05 mm or less. Among the various sensor elements described above, a magnetic sensor using a GMR element, a TMR element, or a GIGS (registered trademark) element can relatively easily have an outer dimension of the sensor of 0.1 mm or less.

［Ｇ．アレイ構造］
センサ部３０ａは、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａからなるセンサ対がｙ軸方向（＝走査方向（ｘ軸方向）に対して垂直な方向）に沿って複数個配列しているアレイ構造を備えていても良い。２個１組の磁気センサからなるセンサ対を１セットとして、ｙ軸方向に複数個のセンサ対を配列させると、１回の走査で複数箇所を検査することができる。
また、ｙ軸方向の寸法が小さい磁気センサを用いると、センサ対間の距離（ピッチ）を小さくすることができる。例えば、ＧＩＧＳ（登録商標）素子を用いた磁気センサの場合、ピッチを１ｍｍ程度にすることができる。このようなピッチが小さいアレイセンサを用いると、表面きずを画像化することができる。 [G. Array structure]
The sensor unit 30a is an array in which a plurality of sensor pairs each including a first magnetic sensor 34a and a second magnetic sensor 36a are arranged along the y-axis direction (= direction perpendicular to the scanning direction (x-axis direction)). A structure may be provided. If a pair of sensor pairs each consisting of two magnetic sensors is taken as one set and a plurality of sensor pairs are arranged in the y-axis direction, a plurality of locations can be inspected by one scan.
Further, when a magnetic sensor having a small dimension in the y-axis direction is used, the distance (pitch) between the sensor pair can be reduced. For example, in the case of a magnetic sensor using a GIGS (registered trademark) element, the pitch can be set to about 1 mm. When such an array sensor with a small pitch is used, surface flaws can be imaged.

［１．４．用途］
本発明に係る表面きず検査装置１０は、種々の用途に用いることができるが、特に、ある特定の方向（例えば、鋼材の圧延方向、搬送方向など）に沿って長く伸長しており、かつ、幅（欠陥が伸びている方向に対して垂直方向の長さ）及び深さが相対的に小さい表面きず（いわゆる「線きず」）の検出に対して有効である。 [1.4. Application]
The surface flaw inspection apparatus 10 according to the present invention can be used for various applications, and in particular, extends long along a specific direction (for example, the rolling direction of the steel material, the conveying direction, etc.), and This is effective for detection of surface flaws (so-called “line flaws”) having a relatively small width (length in a direction perpendicular to the direction in which the defect extends) and a relatively small depth.

本発明に係る表面きず検査装置１０を用いた場合において、センサ部３０ａの構造を最適化すると、深さが０．１ｍｍ以下である微小な表面きず１２ａを検出することができる。センサ部３０ａの構造をさらに最適化すると、深さが０．０７ｍｍ以下である表面きず１２ａを検出することができる。
検出可能な表面きず１２ａの深さの下限値は、使用するセンサ素子の種類により異なる。例えば、ＧＩＧＳ（登録商標）素子を用いた表面きず検査装置１０の場合、検出可能な表面きず１２ａの深さの下限値は、０．００１ｍｍ程度である。 In the case where the surface flaw inspection apparatus 10 according to the present invention is used, a minute surface flaw 12a having a depth of 0.1 mm or less can be detected by optimizing the structure of the sensor unit 30a. When the structure of the sensor unit 30a is further optimized, the surface flaw 12a having a depth of 0.07 mm or less can be detected.
The lower limit of the depth of the detectable surface flaw 12a differs depending on the type of sensor element used. For example, in the case of the surface flaw inspection apparatus 10 using a GIGS (registered trademark) element, the lower limit of the depth of the detectable surface flaw 12a is about 0.001 mm.

［２．使用方法］
本発明に係る表面きず検査装置１０を用いた表面きず１２ａの検出は、以下のようにして行う。
すなわち、磁化器２０により被検査材１２に交流磁場を印加する。次いで、表面きず１２ａの幅方向にセンサ部３０ａを走査させながら、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを用いて、表面きず１２ａ近傍に生じる漏洩磁束の垂直方向成分を検出する。この時、センサ間距離ｄ及びリフトオフＬを最適化すると、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａを用いて、それぞれ、変曲点Ａ及び変曲点Ｂの近傍に発生する漏洩磁束の垂直方向成分を検出することができる。 [2. how to use]
Detection of the surface flaw 12a using the surface flaw inspection apparatus 10 according to the present invention is performed as follows.
That is, an alternating magnetic field is applied to the material to be inspected 12 by the magnetizer 20. Next, while scanning the sensor unit 30a in the width direction of the surface flaw 12a, the vertical component of the leakage magnetic flux generated in the vicinity of the surface flaw 12a is detected using the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. At this time, if the inter-sensor distance d and the lift-off L are optimized, the perpendicular of leakage magnetic flux generated in the vicinity of the inflection point A and the inflection point B using the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a, respectively. The direction component can be detected.

第１磁気センサ３４ａと第２磁気センサ３６ａの極性が同一である場合、第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａで検出された波形は、位相が反転している。そのため、これを差分した後、同期検波することで、浮遊磁場の垂直方向成分をキャンセルし、かつ、表面きずで生じる信号を最大化することができる。一方、第１磁気センサ３４ａと第２磁気センサ３６ａの極性が反対である場合、位相が同一であるため、両者の波形を和分すれば、浮遊磁場の垂直方向成分をキャンセルし、かつ、表面きずで生じる信号を最大化することができる。
本発明によれば、良好なＳ／Ｎ比で表面きずを検出することができる。例えば、丸棒表面に設けた深さ：０．０７ｍｍ、幅：０．３ｍｍ、長さ：１０ｍｍ程度の人工欠陥をＳ／Ｎ＝５程度で検出することができる。 When the polarities of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are the same, the phases of the waveforms detected by the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are inverted. Therefore, by performing differential detection after performing this difference, the vertical component of the stray magnetic field can be canceled and the signal generated by the surface flaw can be maximized. On the other hand, when the polarities of the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a are opposite, since the phases are the same, if the waveforms of both are summed, the vertical component of the stray magnetic field is canceled and the surface The signal generated by the flaw can be maximized.
According to the present invention, surface flaws can be detected with a good S / N ratio. For example, an artificial defect having a depth of 0.07 mm, a width of 0.3 mm, and a length of 10 mm provided on the surface of the round bar can be detected with S / N = 5.

［３．作用］
図１に示すように、表面に微小な表面きず１２ａがある被検査材１２を磁化した場合、漏洩磁束は、表面きず１２ａを中心として正規分布状の曲線を描く。すなわち、漏洩磁束の垂直方向成分は、表面きず１２ａの両側に位置する２つの変曲点Ａ、Ｂにおいて極値（極大値、極小値）を取る。この２つの極値の水平方向の間隔（ピーク間距離）は、主にリフトオフ（＝被検査材１２の表面から磁気センサまでの距離）と、表面きず１２ａの開口幅（きず幅）に依存する。例えば、リフトオフが１ｍｍであり、きず幅が０．１ｍｍ程度であり、きず幅が０．１〜１．０ｍｍである場合、ピーク間距離は１ｍｍ程度となる。そのため、同一極性（又は、反対極性）の奇関数特性を持つ２つの磁気センサをピーク間距離に相当する距離だけ水平方向に離間して配置し、両者の差分（又は、和分）を出力させると、微小な表面きず１２ａを高い精度で検出することができる。 [3. Action]
As shown in FIG. 1, when a material 12 to be inspected having a minute surface flaw 12 a is magnetized, the leakage magnetic flux draws a normally distributed curve with the surface flaw 12 a as a center. That is, the vertical component of the leakage flux takes extreme values (maximum value and minimum value) at two inflection points A and B located on both sides of the surface flaw 12a. The horizontal interval (distance between peaks) of these two extreme values mainly depends on lift-off (= distance from the surface of the material 12 to be inspected to the magnetic sensor) and the opening width (flaw width) of the surface flaw 12a. . For example, when the lift-off is 1 mm, the flaw width is about 0.1 mm, and the flaw width is 0.1 to 1.0 mm, the peak-to-peak distance is about 1 mm. For this reason, two magnetic sensors having odd function characteristics of the same polarity (or opposite polarities) are arranged in the horizontal direction by a distance corresponding to the distance between peaks, and the difference (or sum) of the two is output. Then, the minute surface flaw 12a can be detected with high accuracy.

通常のセンサ素子は、センサの外寸が大きいため、ピーク間距離に適合するように磁気センサを配置するのが難しい。これに対し、ある種のセンサ素子（例えば、ＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＧＩＧＳ（登録商標）素子など）は、センサの外寸が極めて小さいため、微少な領域の磁場の変化を検出することができ、かつ、極めて狭い間隔でセンサ素子を配置することができる。そのため、このような外寸の小さなセンサ素子を用いてセンサ部３０ａを構成すると、微少な表面きず１２ａを高精度に検出することができる。 Since a normal sensor element has a large outside dimension, it is difficult to arrange a magnetic sensor so as to match the distance between peaks. In contrast, certain types of sensor elements (eg, TMR elements, GMR elements, GIGS (registered trademark) elements, etc.) can detect changes in the magnetic field in a minute region because the outer dimensions of the sensor are extremely small. In addition, the sensor elements can be arranged at extremely narrow intervals. Therefore, if the sensor unit 30a is configured using such a sensor element having a small outer dimension, a minute surface flaw 12a can be detected with high accuracy.

（実施例１）
［１．試験方法］
図４に、漏洩磁束の垂直方向成分の模式図を示す。漏洩磁束の垂直方向成分は、図４に示すように、２つの極値を取る。この場合、振幅の極大値と極小値との差（極値の縦軸方向の差）は、主として表面きずの深さと相関がある。
一方、漏洩磁束のピーク間距離（極値の横軸方向の差）は、表面きずの深さ、幅、及びリフトオフにより決定される。リフトオフは、一般に１ｍｍ程度とされる。リフトオフがこれより大きくなると、センサでの検出が難しくなる。一方、リフトオフがこれより小さくなると、センサと被検査材とが接触してしまう。ここでは、リフトオフを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、又は１．５ｍｍとし、欠陥の深さを０．１ｍｍとした時の、きず幅ごとのピーク間距離をシミュレーションにより求めた。 Example 1
[1. Test method]
FIG. 4 is a schematic diagram of the vertical component of the leakage magnetic flux. The vertical component of the leakage magnetic flux takes two extreme values as shown in FIG. In this case, the difference between the maximum value and the minimum value of the amplitude (difference in the vertical axis direction of the extreme value) is mainly correlated with the depth of the surface flaw.
On the other hand, the peak-to-peak distance (difference between extreme values in the horizontal axis direction) of the leakage magnetic flux is determined by the depth and width of the surface flaw and the lift-off. The lift-off is generally about 1 mm. If the lift-off is larger than this, detection by the sensor becomes difficult. On the other hand, if the lift-off is smaller than this, the sensor and the material to be inspected come into contact with each other. Here, the distance between peaks for each flaw width when the lift-off was 0.5 mm, 1.0 mm, or 1.5 mm and the defect depth was 0.1 mm was obtained by simulation.

［２．結果］
図５に、きず幅と漏洩磁束のピーク間距離との関係を示す。図６に、リフトオフと漏洩磁束のピーク間距離との関係（きず幅：０．３ｍｍ）を示す。図５及び図６より、以下のことが分かる。
（１）リフトオフが一定である場合、ピーク間距離は、きず幅によらずほぼ一定となる。
（２）きず幅が一定である場合、ピーク間距離は、リフトオフにほぼ比例する。
（３）漏洩磁束の極大値及び極小値をそれぞれ２つのセンサで同時に、かつ、独立に検出するためには、センサ間距離を０．５ｍｍ〜２．０ｍｍにする必要がある。 [2. result]
FIG. 5 shows the relationship between the flaw width and the peak-to-peak distance of the leakage magnetic flux. FIG. 6 shows the relationship (lift width: 0.3 mm) between lift-off and the distance between peaks of leakage magnetic flux. 5 and 6 show the following.
(1) When the lift-off is constant, the peak-to-peak distance is almost constant regardless of the flaw width.
(2) When the flaw width is constant, the peak-to-peak distance is approximately proportional to lift-off.
(3) In order to detect the maximum value and the minimum value of the leakage magnetic flux simultaneously and independently by two sensors, the distance between the sensors needs to be 0.5 mm to 2.0 mm.

（実施例２）
［１．試験方法］
図１に示す表面きず検査装置１０を用いて、被検査材１２の表面きず１２ａの検出を行った。第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａには、それぞれ、ＧＩＧＳ（登録商標）素子を備えた磁気センサチップを用いた。センサ部３０ａには、厚さ１ｍｍの基板の表裏面に磁気センサチップを接合したものを用いた。図７に、センサ部３０ａに使用した磁気センサチップの外観写真（ＳＥＭ像）を示す。図８に、センサ部３０ａの外観写真（右図）及び断面模式図（左図）を示す。被検査材１２には、人工きず（深さ：０．０７ｍｍ、きず幅：０．３ｍｍ、きず長さ：１０ｍｍ）を形成した鋼材を用いた。 (Example 2)
[1. Test method]
Using the surface flaw inspection apparatus 10 shown in FIG. 1, the surface flaw 12a of the material 12 to be inspected was detected. Magnetic sensor chips each having a GIGS (registered trademark) element were used for the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. As the sensor unit 30a, a magnetic sensor chip bonded to the front and back surfaces of a 1 mm thick substrate was used. FIG. 7 shows an appearance photograph (SEM image) of the magnetic sensor chip used in the sensor unit 30a. FIG. 8 shows an external view photograph (right figure) and a cross-sectional schematic diagram (left figure) of the sensor unit 30a. As the material to be inspected 12, a steel material on which artificial flaws (depth: 0.07 mm, flaw width: 0.3 mm, flaw length: 10 mm) were used.

［２．結果］
図９に、きず深さが０．０７ｍｍである表面きずの探傷波形を示す。図９より、明瞭なきず信号が得られていることがわかる。図９の場合、Ｓ／Ｎ＝５であった。 [2. result]
FIG. 9 shows a flaw detection waveform of a surface flaw having a flaw depth of 0.07 mm. FIG. 9 shows that a clear flaw signal is obtained. In the case of FIG. 9, S / N = 5.

（実施例３）
［１．試験方法］
第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａからなるセンサ対をｙ軸方向に配列させたアレイセンサを用いて、表面きず１２ａの検出を行った。第１磁気センサ３４ａ及び第２磁気センサ３６ａには、それぞれ、ＧＩＧＳ（登録商標）素子を備えた磁気センサチップを用いた。センサ対の数は８個とし、ピッチは１ｍｍとした。被検査材１２には、３本の平行な線きず（深さ：０．０７ｍｍ）を形成した鋼材を用いた。図１０に、ＧＩＧＳ（登録商標）アレイセンサの外観写真を示す。図１１に、被検査材の外観写真を示す。 (Example 3)
[1. Test method]
The surface flaw 12a was detected by using an array sensor in which a sensor pair including the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a was arranged in the y-axis direction. Magnetic sensor chips each having a GIGS (registered trademark) element were used for the first magnetic sensor 34a and the second magnetic sensor 36a. The number of sensor pairs was 8 and the pitch was 1 mm. As the material to be inspected 12, a steel material in which three parallel wire flaws (depth: 0.07 mm) were formed was used. In FIG. 10, the external appearance photograph of a GIGS (trademark) array sensor is shown. FIG. 11 shows a photograph of the appearance of the material to be inspected.

［２．結果］
図１２に、ＧＩＧＳ（登録商標）アレイセンサを用いて得られた表面きずの画像を示す。図１２より、被検査材の３つの表面きずを明瞭に検出できていることがわかる。 [2. result]
FIG. 12 shows an image of surface flaws obtained using a GIGS (registered trademark) array sensor. From FIG. 12, it can be seen that the three surface flaws of the material to be inspected can be detected clearly.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら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内で種々の改変が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明に係る表面きず検査装置は、各種鋼材の表面きずの検査に用いることができる。 The surface flaw inspection apparatus according to the present invention can be used for inspection of surface flaws of various steel materials.

１０表面きず検査装置
１２被検査材
１２ａ表面きず
２０磁化器
２２ヨーク
３０ａセンサ部
３２ａ基板
３４ａ第１磁気センサ
３６ａ第２磁気センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Surface flaw inspection apparatus 12 Inspected material 12a Surface flaw 20 Magnetizer 22 Yoke 30a Sensor part 32a Substrate 34a 1st magnetic sensor 36a 2nd magnetic sensor

Claims

A surface flaw inspection apparatus having the following configuration.
(1) The surface flaw inspection apparatus is:
A magnetizer for applying an alternating magnetic field to a material to be inspected made of a ferromagnetic material;
A sensor unit including a first magnetic sensor and a second magnetic sensor for detecting leakage magnetic flux from the material to be inspected.
(2) Each of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor has a magnetosensitive direction in the z-axis direction (= the normal direction of the inspection surface of the inspection object) and has an odd function characteristic. Consisting of sensors,
When the first magnetic sensor and the second magnetic sensor have the same polarity, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor output a difference between outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Connected to
When the first magnetic sensor and the second magnetic sensor have opposite polarities, the first magnetic sensor and the second magnetic sensor output the sum of the outputs of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. Connected to be.
(3) The sensor unit includes the first magnetic sensor and the second magnetic sensor sandwiched between tips of magnetic poles of a yoke provided in the magnetizer when the surface flaw inspection apparatus is viewed from the z-axis direction. It is installed on the inspection surface side of the material to be inspected so that it comes within the area,
The magnetizer is installed on the inspection surface side or the non-inspection surface side of the inspection object.
(4) The distance between the sensors (= the distance in the horizontal direction (x-axis direction) between the center of the first magnetic sensor and the center of the second magnetic sensor) is 0.5 mm or more and 2.0 mm or less.

The surface flaw inspection apparatus according to claim 1, wherein the distance between the sensors is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.

The first magnetic sensor and the second magnetic sensor are respectively
(A) one provided with one sensor element for detecting the leakage magnetic flux;
(B) a half-bridge circuit comprising one sensor element and one reference resistor;
(C) a half-bridge circuit including two sensor elements, in which the sensor elements are arranged so that the magnetic sensing directions of the two sensor elements are orthogonal to each other;
(D) one having a full bridge circuit composed of two sensor elements and two reference resistors whose magnetic directions are parallel, or
(E) A full-bridge circuit including four sensor elements, wherein the sensor elements are arranged so that the magnetic sensing directions of the four sensor elements are orthogonal to each other. 2. The surface flaw inspection apparatus according to 2.

4. The surface flaw inspection apparatus according to claim 3, wherein the sensor element is a thin film magnetic sensor element in which a TMR film made of a nano granular material exhibiting a TMR effect is inserted between thin film yokes made of a soft magnetic material.

The surface flaw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the first magnetic sensor and the second magnetic sensor each have an outer dimension of 0.5 mm or less.

The surface flaw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 5, which is used to detect a minute surface flaw having a depth of 0.1 mm or less.

The sensor unit is an array in which a plurality of sensor pairs including the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged along the y-axis direction (= direction perpendicular to the scanning direction (x-axis direction)). The surface flaw inspection apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a structure.