JP2617571B2 - Magnetic measuring device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は例えば漏洩磁束探傷法等に使用される磁気測
定装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a magnetic measurement device used for, for example, a magnetic flux leakage inspection method.
［従来の技術］ 例えば鋼管や鉄板等の欠陥を検査する方法として、超
音波探傷法、渦電流探傷法、漏洩磁束探傷法等が用いら
れている。[Related Art] For example, as a method for inspecting a defect of a steel pipe, an iron plate or the like, an ultrasonic flaw detection method, an eddy current flaw detection method, a leakage magnetic flux flaw detection method, and the like are used.
このうち漏洩磁束探傷法は肉厚鋼板の両面を片面側か
ら探傷可能であること、また鋼管の内外面に発生する欠
陥に対して高い検出感度を有することから比較的広く使
用されている。Among them, the magnetic flux leakage detection method is relatively widely used because it can detect flaws on both sides of a thick steel plate from one side and has high detection sensitivity for defects generated on the inner and outer surfaces of a steel pipe.
漏洩磁束探傷法について従来から公知の技術について
述べると、第７図に示すように、磁化ヨーク１に巻装さ
れた電磁石用コイル２に直流電源３から直流電力を供給
している。磁化ヨーク１の上には試験片４が設置され磁
化される。そして試験片４に欠陥部５があればその欠陥
部５から試験片４の外側に磁束の一部が図中点線で示す
ように漏洩する。そこで磁気センサ６により漏洩磁束を
検出して電気信号に変換することによって欠陥部５を間
接的に検出する。A known technique for the magnetic flux leakage detection method will be described. As shown in FIG. 7, a DC power supply 3 supplies DC power to an electromagnet coil 2 wound around a magnetized yoke 1. A test piece 4 is set on the magnetized yoke 1 and magnetized. If the test piece 4 has a defect 5, a part of the magnetic flux leaks from the defect 5 to the outside of the test piece 4 as shown by a dotted line in the figure. Therefore, the defective portion 5 is indirectly detected by detecting the leakage magnetic flux by the magnetic sensor 6 and converting it into an electric signal.
なお、詳細については非破壊検査便覧（日本非破壊検
査協会編）第IV編（P573〜599）を参照。For details, refer to the Handbook of Non-Destructive Inspection (Japan Non-Destructive Inspection Association) Vol. IV (P573-599).
ところで欠陥部５から漏洩する磁束密度は第８図に鋼
材表面と磁気センサであるホール素子との距離との関係
で示されているように非常に微弱である。なお、第９図
は第８図の測定に使用される鋼材を示すもので、Ｗは欠
陥幅、ｄは欠陥の深さを示している。The magnetic flux density leaking from the defective portion 5 is very weak as shown in FIG. 8 as a relationship between the surface of the steel material and the distance between the Hall element as the magnetic sensor. FIG. 9 shows the steel used for the measurement of FIG. 8, where W indicates the defect width and d indicates the defect depth.
このことから漏洩磁束を検出する磁気センサ６として
は、 微少磁界に対する検出感度が高いこと、 磁気センサの初期バイアス電圧のバラツキが小さいこ
と、 温度特性が良好であること、 等が要求される。For this reason, the magnetic sensor 6 for detecting the leakage magnetic flux is required to have a high detection sensitivity to a very small magnetic field, a small variation in the initial bias voltage of the magnetic sensor, and a good temperature characteristic.
しかし現在市販されている磁気センサの微少磁束に対
する検出感度は第10図に示すように極めて小さい。な
お、図中グラフａは磁気センサとして磁気ダイオードを
使用したものであり、グラフｂは磁気抵抗素子を使用し
たものであり、またグラフｃはホール素子を使用したも
のである。However, the detection sensitivity of a commercially available magnetic sensor to a minute magnetic flux is extremely small as shown in FIG. Graph a in the figure uses a magnetic diode as a magnetic sensor, graph b uses a magnetoresistive element, and graph c uses a Hall element.
また磁気抵抗素子の初期バイアス電圧のバラツキにつ
いて見ると12個の磁気抵抗素子に対して第11図に示すバ
ラツキがあった。すなわち各センサ間で大きなバラツキ
があり、このため各センサ毎に初期バイアスを調整しな
いと増幅時に飽和して探傷不能となる場合が発生する。Looking at the variation of the initial bias voltage of the magnetoresistive elements, there was a variation shown in FIG. 11 for the 12 magnetoresistive elements. In other words, there is a large variation between the sensors, and unless the initial bias is adjusted for each sensor, saturation may occur during amplification and flaw detection may not be possible.
さらに第12図に示すように磁気ダイオード７を抵抗８
を介して直流電源９に接続して温度変化特性を測定した
ところ第13図に示す特性となり、温度による出力変化が
大きい問題があった。Further, as shown in FIG.
When the temperature change characteristic was measured by connecting to the DC power supply 9 through the circuit, the characteristic was as shown in FIG. 13, and there was a problem that the output change due to temperature was large.
そこで本発明者は先にこれらの問題と解決できるもの
として飽和形磁気センサを使用して漏洩磁束探傷を行う
磁気測定装置を提案して出願した（実願昭63−50539
号）。The inventor of the present invention proposed and filed an application for a magnetic measurement apparatus for detecting a magnetic flux leakage using a saturation type magnetic sensor as a solution to these problems (Japanese Utility Model Application No. 63-50539).
issue).
この基本原理について述べると、第14図に示すように
パルス電流を発生する発振器11に固定インピーダンス12
と強磁性体コア13に巻回されたコイル14との直列回路を
接続した回路において、発振器11から第15図（ｂ）に示
すような波形のパルス電流をコイル14に供給したとする
と、コイル14の両端に発生する電圧e0は固定インピーダ
ンス12の抵抗値Ｒとコイル14のインピーダンスZSに対応
して決定される。すなわち、 e0＝ｅ・ZS/（Ｒ＋ZS） で示される。なお、ｅは発振器11の出力電圧である。To explain the basic principle, as shown in FIG. 14, a fixed impedance 12 is applied to an oscillator 11 for generating a pulse current.
If a pulse current having a waveform as shown in FIG. 15B is supplied from the oscillator 11 to the coil 14 in a circuit in which a series circuit of the coil and the coil 14 wound around the ferromagnetic core 13 is connected, The voltage e 0 generated at both ends of 14 is determined according to the resistance value R of the fixed impedance 12 and the impedance Z S of the coil 14. That is, it is expressed by e 0 = e · Z S / (R + Z S ). Here, e is the output voltage of the oscillator 11.
そしてコイル14は強磁性体コア13に巻回されているの
で、その強磁性体コア13の透磁率に比例してコイル14の
インピーダンスが変化する。Since the coil 14 is wound around the ferromagnetic core 13, the impedance of the coil 14 changes in proportion to the magnetic permeability of the ferromagnetic core 13.
今、外部磁界を与えるための磁石15を離した状態で、
すなわち外部磁界を加えない状態でコイル14にパルス電
流を流し、強磁性体コア13を飽和域まで磁化したとする
と、第15図（ａ）に示す強磁性体コア13のヒステリシス
特性によって強磁性体コア13の透磁率特性は第15図
（ｃ）に示すようになる。なお、第15図（ａ）におい
て、ｎはコイル巻数、ｉはコイル電流、BRは磁束密度で
ある。Now, with the magnet 15 for applying an external magnetic field separated,
That is, assuming that a pulse current is applied to the coil 14 without applying an external magnetic field to magnetize the ferromagnetic core 13 to a saturation region, the ferromagnetic core 13 has a hysteresis characteristic shown in FIG. The magnetic permeability characteristics of the core 13 are as shown in FIG. In FIG. 15 (a), n is the number of coil turns, i is the coil current, and BR is the magnetic flux density.
このためコイル14の両端に発生する出力電圧e0は第16
図（ａ）に示すような波形となる。そして外部磁界が加
えられない状態では、波形は正，負対称波形となり、正
方向の電圧v1と負方向の電圧v2とは等しくなる。Therefore, the output voltage e 0 generated at both ends of the coil 14 is
The waveform is as shown in FIG. And when no external magnetic field is applied, the waveform is a positive, a negative symmetrical waveform, is equal to voltage v 1 in the positive direction and the negative direction of voltage v 2.
しかし、磁石15を第14図中点線で示すようにコイル14
に近接させると強磁性体コア13に交差する磁束はコイル
14で発生する磁界と外部磁界との合成磁束となる。この
ためコイル14の両端に発生する出力電圧波形は第16図
（ｂ）に示すように、v1＞v2となる。However, as shown by the dotted line in FIG.
The magnetic flux crossing the ferromagnetic core 13
It becomes a composite magnetic flux of the magnetic field generated at 14 and the external magnetic field. Therefore, the output voltage waveform generated at both ends of the coil 14 satisfies v 1 > v 2 as shown in FIG. 16 (b).
したがって、コイル14の両端に発生する出力電圧の正
側の電圧v1と負側の電圧v2を比較しその差を求めること
によって間接的に外部磁界を計測できる。この原理を漏
洩磁束探傷法に適用すれば外部磁界は欠陥によって発生
するので結局欠陥を探傷できることになる。Therefore, it can be measured indirectly external magnetic field by comparing the voltage v 2 of the positive-side voltage v 1 and the negative side of the output voltage generated across the coil 14 to obtain the difference. If this principle is applied to the leakage magnetic flux inspection method, the external magnetic field is generated by the defect, so that the defect can be inspected after all.
具体的には第17図に示すようにコイル14の両端に発生
する出力電圧e0を正極性検波器16及び負極性検波器17に
供給してそれぞれ正方向電圧v1と負方向電圧v2を検出
し、それぞれに比例する電圧V1,V2を加算器18に供給し
て［V1＋（−V2）］の加算演算を行うことによって電圧
差（出力電圧V0）を求める。Specifically, each positive voltage output voltage e 0 generated across supplied to the positive polarity detector 16 and a negative polarity detector 17 of the coil 14 as shown in FIG. 17 v 1 and negative voltage v 2 , And the voltages V 1 and V 2 proportional thereto are supplied to the adder 18 to perform an addition operation of [V 1 + (− V 2 )], thereby obtaining a voltage difference (output voltage V 0 ).
この方式を使用することによって第18図に示すように
０〜数ガウスという微少な磁束密度に対して０〜略500m
Vという高い出力電圧V0が得られるようになった。な
お、図中a,b,cの各グラフは従来の磁気ダイオード、磁
気抵抗素子及びホール素子を使用したときのもので、第
10図のグラフa,b,cと対応している。By using this method, as shown in Fig. 18, a small magnetic flux density of 0 to several gauss can be set to 0 to about 500m.
High output voltage V 0 of V came to be obtained. The graphs a, b, and c in the figure are those obtained when a conventional magnetic diode, magnetoresistive element, and Hall element are used.
These correspond to the graphs a, b, and c in FIG.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように飽和形磁気センサを漏洩磁
束探傷法に使用すれば、微少磁界に対する検出感度が高
いことなどの利点を奏するが、以下の問題点もある。[Problems to be Solved by the Invention] However, when such a saturation type magnetic sensor is used for the leakage magnetic flux detection method, there are advantages such as high detection sensitivity to a small magnetic field, but there are also the following problems.
すなわち、第19図に示すように、電磁石21の電磁石用
コイル22に直流電流を流して探傷材23を磁化すると、電
磁石21で発生した磁界は探傷材23が閉磁気回路となり、
主に探傷材23中を磁束が通る。しかし磁化力（磁化電
流）を上昇すると、一部の磁束は空気中に漏洩する。こ
の漏洩磁束は欠陥24が存在するとその部分の磁気抵抗が
増加するのでより多くの磁束が発生する。That is, as shown in FIG. 19, when a DC current is applied to the electromagnet coil 22 of the electromagnet 21 to magnetize the flaw detection material 23, the magnetic field generated by the electromagnet 21 causes the flaw detection material 23 to form a closed magnetic circuit,
Magnetic flux mainly passes through the flaw detection material 23. However, when the magnetizing force (magnetizing current) increases, some magnetic flux leaks into the air. When the defect 24 is present, the leakage magnetic flux increases the magnetic resistance at that portion, so that more magnetic flux is generated.
そこで探傷材23の上にセットした飽和形磁気センサ25
を矢印で示す方向に走査して欠陥24から発生する磁束を
計測することにより、間接的に欠陥24を検知できること
になる。Therefore, the saturated magnetic sensor 25 set on the flaw detector 23
Is scanned in the direction indicated by the arrow and the magnetic flux generated from the defect 24 is measured, whereby the defect 24 can be detected indirectly.
第20図は第19図に示すセンサ25を探傷材23全体に亘っ
てセットし電磁石21のコイル22に磁化電流を供給し、そ
の磁化電流を０〜7Aに変更したときのセンサ出力電圧を
測定した場合における出力電圧特性である。FIG. 20 sets the sensor 25 shown in FIG. 19 over the entire flaw detection material 23, supplies a magnetizing current to the coil 22 of the electromagnet 21, and measures the sensor output voltage when the magnetizing current is changed to 0 to 7A. It is an output voltage characteristic in the case of performing.
この結果から磁化電流が０〜2.7Aで線形特性が得られ
るが、約2.7Aの磁束電流では飽和特性を示し、それ以上
の磁化電流では磁化電流に対して逆特性を示し、センサ
の測定スパンが狭くなる問題があった。そしてセンサの
測定スパンが狭いと漏洩磁束探傷において探傷性能を悪
化させるという問題があった。From this result, linear characteristics can be obtained when the magnetizing current is 0 to 2.7 A. However, the saturation characteristics are exhibited at a magnetic flux current of about 2.7 A, and the characteristics are reversed with respect to the magnetizing current at a magnetizing current higher than approximately 2.7 A. There was a problem that became narrow. If the measurement span of the sensor is narrow, there is a problem that the flaw detection performance is deteriorated in the leakage magnetic flux flaw detection.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、飽和形磁気センサを使用した漏洩磁束探傷におい
て、磁気センサの測定スパンを拡大し、探傷性能を向上
できる磁気測定装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a magnetic measurement device that can expand the measurement span of a magnetic sensor and improve the flaw detection performance in leakage magnetic flux detection using a saturated magnetic sensor. Aim.
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために、請求項１の磁気測定装置
においては、強磁性体をコアとするコイルとこのコイル
と直列に接続された固定インピーダンスとからなる直列
回路と、直列回路に正負のパルス電流を供給して前記コ
アを飽和域まで磁化する発振器と、発振器から直列回路
へのパルス電流に直流バイアスを加算するバイアス加算
手段と、コイルの両端に発生する電圧の正電圧値を検出
し、その正電圧値に比例した直流電圧を出力する正電圧
検出手段と、コイルの両端に発生する電圧の負電圧値を
検出し、その負電圧値に比例した直流電圧を出力する負
電圧検出手段と、各検出手段からの直流電圧を加算する
加算器とを設け、加算器の出力レベルにより磁気測定を
行う。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the magnetic measuring apparatus according to claim 1, a series including a coil having a ferromagnetic core as a core and a fixed impedance connected in series with the coil. Circuit, an oscillator for supplying a positive / negative pulse current to the series circuit to magnetize the core to a saturation region, a bias adding means for adding a DC bias to the pulse current from the oscillator to the series circuit, and a voltage generated at both ends of the coil. A positive voltage detecting means for detecting a positive voltage value of the voltage and outputting a DC voltage proportional to the positive voltage value, and a DC voltage proportional to the negative voltage value for detecting a negative voltage value of a voltage generated at both ends of the coil; Negative voltage detecting means for outputting a voltage and an adder for adding the DC voltage from each detecting means are provided, and magnetic measurement is performed based on the output level of the adder.
また、請求項２の磁気測定装置においては、強磁性体
をコアとするコイルとこのコイルと直列に接続された固
定インピーダンスとからなる直列回路と、直列回路に正
負のパルス電流を供給して前記コアを飽和域まで磁化す
る発振器と、発振器から直列回路へのパルス電流に直流
バイアスを加算するバイアス加算手段と、コイルの両端
に発生する電圧の正電圧値を検出し、その正電圧値に比
例した直流電圧を出力する正電圧検出手段と、コイルの
両端に発生する電圧の負電圧値を検出し、その負電圧値
に比例した直流電圧を出力する負電圧検出手段と、各検
出手段からの直流電圧を加算する加算器と、加算器から
出力される直流電圧と予め設定された基準電圧とを比較
し、その差分電圧に応じて前記バイアス加算手段によっ
て加算される直流バイアスを可変制御する制御手段とを
設け、加算器の出力レベルにより磁気測定を行う。According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic measurement apparatus, comprising: a series circuit including a coil having a ferromagnetic core as a core and a fixed impedance connected in series with the coil; An oscillator that magnetizes the core to the saturation region, bias adding means for adding a DC bias to the pulse current from the oscillator to the series circuit, and detecting a positive voltage value of the voltage generated at both ends of the coil and proportional to the positive voltage value Positive voltage detecting means for outputting a converted DC voltage, negative voltage detecting means for detecting a negative voltage value of the voltage generated at both ends of the coil, and outputting a DC voltage proportional to the negative voltage value, An adder for adding a DC voltage, a DC voltage output from the adder, and a DC voltage added by the bias adding means in accordance with a difference voltage between the DC voltage and a preset reference voltage; Provided a control means for variably controlling the astigmatism, perform magnetic measurements by the output level of the adder.
［作用］ 請求項１の発明においては、探傷材に欠陥が無い状態
であっても必ずある値の漏洩磁束が発生するが、磁気セ
ンサにパルス電流に直流バイアスを加算した電流が供給
されるので、漏洩磁束が磁気センサと交差しても磁気セ
ンサでそれを補償することができる。これにより、磁気
センサにおける測定スパンの向上を図っている。[Operation] In the invention of claim 1, a certain value of leakage magnetic flux is always generated even when the flaw detection material has no defect. However, since a current obtained by adding a DC bias to a pulse current is supplied to the magnetic sensor. Also, even if the leakage magnetic flux intersects the magnetic sensor, it can be compensated by the magnetic sensor. Thereby, the measurement span of the magnetic sensor is improved.
また、請求項２の発明においては、磁気センサに流す
直流バイアスを、コイルの両端に発生する電圧における
正電圧値と負電圧値とを加算した加算値のレベルに応じ
て可変して漏洩磁束の程度に応じて直流バイアスを可変
できる。Further, in the invention of claim 2, the DC bias flowing through the magnetic sensor is varied according to the level of the sum of the positive voltage value and the negative voltage value of the voltage generated at both ends of the coil, and the leakage magnetic flux is reduced. The DC bias can be varied according to the degree.
次に本発明の基本原理について述べる。 Next, the basic principle of the present invention will be described.
第１図に示すように電磁石21のコイル22に直流電流を
供給して探傷材23を磁化すると、探傷材23に欠陥が存在
しなくても一部の磁束φが漏洩して磁気センサ25と交差
し、磁化電流に対して前述した第20図に示すような出力
電圧が磁気センサ25から得られる。As shown in FIG. 1, when a direct current is supplied to the coil 22 of the electromagnet 21 to magnetize the flaw detection material 23, even if the flaw detection material 23 has no defect, a part of the magnetic flux φ leaks and the flaw detection material 23 The output voltage is obtained from the magnetic sensor 25 as shown in FIG.
そこで、磁気センサ25に近接して局部磁界を発生する
磁石26に設置する。そして、その磁石26の極性をコイル
22によって発生する磁界の極性と反対となるようにし、
かつ磁界強さの絶対値を等しくすると、磁気センサの出
力は0V（ボルト）となり、見掛け上の測定スパンを拡大
することができる。Therefore, it is installed near the magnetic sensor 25 on the magnet 26 that generates a local magnetic field. Then, the polarity of the magnet 26 is
The polarity of the magnetic field generated by 22
If the absolute values of the magnetic field strengths are equal, the output of the magnetic sensor becomes 0 V (volt), and the apparent measurement span can be expanded.
この磁石26の役目を発振器からのパルス電流に加算さ
せる直流バイアスが担うようにしている。The function of the magnet 26 is provided by a DC bias for adding to the pulse current from the oscillator.
すなわち、第２図に示すように、発振器31から出力さ
れる高周波電圧（パルス電流）を加算器32に供給してい
る。また直流電源33を設け、この直流電源33から直流バ
イアスを前記加算器32に供給している。That is, as shown in FIG. 2, the high frequency voltage (pulse current) output from the oscillator 31 is supplied to the adder 32. A DC power supply 33 is provided, and a DC bias is supplied from the DC power supply 33 to the adder 32.
前記加算器32は発振器31からの高周波電圧に直流電源
33からの直流バイアスを加算しその合成出力を電力増幅
器34に供給している。前記電力増幅器34で増幅されて得
られる出力を固定インピーダンスである抵抗35を介して
磁気センサを構成する強磁性体コア36に巻回されたコイ
ル37に供給している。The adder 32 converts the high frequency voltage from the oscillator 31 into a DC power
The DC bias from 33 is added and the combined output is supplied to a power amplifier 34. The output obtained by the amplification by the power amplifier 34 is supplied to a coil 37 wound around a ferromagnetic core 36 constituting a magnetic sensor via a resistor 35 having a fixed impedance.
この構成においては、磁気センサのコイル37に直流電
流が流れるとコイル37の巻数Ｎによって直流磁界Ｈ＝NI
（AT）が発生する。例えば今磁気センサの上側がＳ極で
あるとする。In this configuration, when a DC current flows through the coil 37 of the magnetic sensor, the DC magnetic field H = NI
(AT) occurs. For example, it is assumed that the upper side of the magnetic sensor is the south pole.
次に上側がＮ極の外部磁石38が矢印方向に移動してそ
の外部磁石38による磁界が交差すると、外部磁石38によ
る磁界と磁気センサによる磁界が相互に反発して磁気セ
ンサ内を交差する磁界が打ち消される。すなわち磁気セ
ンサのコイル37に直流電流を供給することは、この磁気
センサに外部磁界を印加することと等価と見なすことが
できる。Next, when the external magnet 38 having the N pole on the upper side moves in the direction of the arrow and the magnetic field of the external magnet 38 crosses, the magnetic field of the external magnet 38 and the magnetic field of the magnetic sensor repel each other, and the magnetic field crosses the inside of the magnetic sensor. Is negated. That is, supplying a direct current to the coil 37 of the magnetic sensor can be regarded as equivalent to applying an external magnetic field to the magnetic sensor.
したがって、磁気センサのコイル37に直流電流を供給
することによって、磁気センサのコイル37の両端に発生
する出力電圧の電圧波形は、第15図及び第16図を用いて
説明した外部磁界を印加した場合と同様に、第３図
（ａ）（ｂ）に示す電圧波形となる。Therefore, by supplying a direct current to the coil 37 of the magnetic sensor, the voltage waveform of the output voltage generated at both ends of the coil 37 of the magnetic sensor was applied with the external magnetic field described with reference to FIGS. 15 and 16. As in the case, the voltage waveforms shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) are obtained.
すなわち、直流バイアスを印加していない状態の第３
図（ａ）に示す出力電圧波形（v1＝v2）から、直流バイ
アスを印加した状態の第３図（ｂ）に示す出力電圧波形
（v1＜v2）へ変化する。That is, the third state where no DC bias is applied
From the output voltage waveform (v 1 = v 2) shown in FIG. (A), changes to the output voltage waveform shown in FIG. 3 in a state of applying a DC bias (b) (v1 <v 2 ).
このように直流バイアスの印加によって特性を負側に
シフトして動作点を負側に偏位させる。Thus, the characteristic is shifted to the negative side by the application of the DC bias, and the operating point is shifted to the negative side.
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第４図に示すように、発振器41から高周波電圧（パル
ス電流）を加算器42に供給するとともに直流電源43から
直流バイアスを加算器42に供給している。この加算器42
は発振器41からの高周波電圧と直流電源43からの直流バ
イアスを加算し、その合成出力を電力増幅器44に供給し
ている。As shown in FIG. 4, a high-frequency voltage (pulse current) is supplied from an oscillator 41 to an adder 42, and a DC bias is supplied from a DC power supply 43 to the adder 42. This adder 42
Adds the high frequency voltage from the oscillator 41 and the DC bias from the DC power supply 43 and supplies the combined output to the power amplifier 44.
前記増幅器44は、入力された合成電圧を増幅し、固定
インピーダンスとしての抵抗45と強磁性体コア47に巻回
された磁気センサ46のコイル48とからなる直流回路に供
給している。The amplifier 44 amplifies the input composite voltage and supplies it to a DC circuit comprising a resistor 45 as a fixed impedance and a coil 48 of a magnetic sensor 46 wound around a ferromagnetic core 47.
前記コイル48の両端に発生する出力電圧を正極性振幅
検波器49及び負極性振幅検波器50にそれぞれ供給してい
る。そして前記各検波器49,50からの検波出力を加算器5
1に供給して加算して出力電圧V0を出力する。An output voltage generated at both ends of the coil 48 is supplied to a positive amplitude detector 49 and a negative amplitude detector 50, respectively. The detection output from each of the detectors 49 and 50 is added to an adder 5.
And adding by supplying to 1 outputs an output voltage V 0.
なお、前記各検波器49,50及び加算器51は、コイル48
の両端に発生する電圧の正電圧値を検出し、その正電圧
値に比例した直流電流を出力する正電圧検出手段と、コ
イル48の両端に発生する電圧の負電圧値を検出し、その
負電圧値に比例した直流電圧を出力する負電圧検出手段
と、各検出手段からの直流電圧を加算する加算器とを構
成する。Each of the detectors 49 and 50 and the adder 51 are provided with a coil 48.
Positive voltage detecting means for detecting a positive voltage value of the voltage generated at both ends of the coil 48 and outputting a DC current proportional to the positive voltage value, and detecting a negative voltage value of the voltage generated at both ends of the coil 48, Negative voltage detecting means for outputting a DC voltage proportional to the voltage value, and an adder for adding the DC voltage from each detecting means.
このような構成の本実施例においては、発振器41から
高周波電圧が加算器42に供給されるとともに直流電源43
から直流バイアスが加算器42に供給される。しかして、
加算器42では高周波電圧に直流バイアスを加算して合成
電圧を発生し、その合成電圧が電力増幅器44で増幅され
てから抵抗45を介して磁気センサ46に供給される。In this embodiment having such a configuration, the high frequency voltage is supplied from the oscillator 41 to the adder 42 and the DC power supply 43
Supplies a DC bias to the adder. Then
The adder 42 generates a composite voltage by adding a DC bias to the high-frequency voltage. The composite voltage is amplified by the power amplifier 44 and then supplied to the magnetic sensor 46 via the resistor 45.
こうして、磁気センサ46のコイル48の両端には出力電
圧e0が発生し、その電圧e0がそれぞれ検波器49,50で検
出される。そして、正極性振幅検波器49ではコイル48に
発生する出力電圧e0の正電圧v1に比例した直流電圧V1を
得る。また負極性振幅検波器50ではコイル48に発生する
出力電圧e0の負電圧v2に比例した直流電圧V2を得る。Thus, an output voltage e 0 is generated at both ends of the coil 48 of the magnetic sensor 46, and the voltage e 0 is detected by the detectors 49 and 50, respectively. Then, obtain the DC voltages V 1 proportional to the positive voltage v 1 of the output voltage e 0 generated in the coil 48 in the positive polarity amplitude detector 49. The obtained negative polarity amplitude detector 50 DC voltage V 2 is proportional to the negative voltage v 2 of the output voltage e 0 generated in the coil 48 at.
しかして、この各直流電圧V1,V2が加算器51に供給さ
れ、この加算器51で［V1＋（−V2）］の加算が行われ
て、その加算結果が出力電圧V0として出力される。The DC voltages V 1 and V 2 are supplied to the adder 51, and the adder 51 adds [V 1 + (− V 2 )], and the addition result is the output voltage V 0. Is output as
この実施例装置においては、直流電源43からの電流バ
イアスを直流電流としてその値を0mA、50mA、100mA、15
0mA、200mAと変化させたときの磁気センサ46の磁化電流
−出力電圧特性を測定したところ第５図に示す結果が得
られた。In this embodiment, the value of the current bias from the DC power supply 43 is set to 0 mA, 50 mA, 100 mA, 15 mA as a DC current.
When the magnetizing current-output voltage characteristics of the magnetic sensor 46 when the current was changed to 0 mA and 200 mA were measured, the results shown in FIG. 5 were obtained.
第５図の実験結果からも理解できるように、磁気セン
サ46に直流電流を100mA供給すると直流電流が0mAのとき
比べて線形特性が得られる範囲が磁化電流の０〜略4.5A
となり約２倍の測定スパンが得られる。As can be understood from the experimental results shown in FIG. 5, when a DC current of 100 mA is supplied to the magnetic sensor 46, the range in which the linear characteristic can be obtained as compared with the case where the DC current is 0 mA is 0 to approximately 4.5 A of the magnetizing current.
And a measurement span approximately twice as large.
このように測定スパンを拡大することができるので探
傷性能を向上できる。Since the measurement span can be expanded in this way, flaw detection performance can be improved.
そして直流電流を100mAからさらに多くすると測定ス
パンは変化しないが磁界強度の測定エリアがシフトす
る。When the DC current is further increased from 100 mA, the measurement span does not change but the measurement area of the magnetic field intensity shifts.
次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。
なお、前記実施例と同一の部分には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
この実施例装置においては、第６図に示すように、直
流電源として出力される直流バイアスが可変可能な直流
電源43′が設けられている。In this embodiment, as shown in FIG. 6, there is provided a DC power supply 43 'which can change a DC bias output as a DC power supply.
また加算器51からの出力電圧V0をローパスフィルタ52
を介して差動増幅器53に供給している。差動増幅器53は
入力される出力電圧V0を基準電圧発生器54からの基準電
圧と比較してその差電圧を前記直流電源43′に供給して
いる。前記直流電源43′では差動増幅器53からの電圧に
応じて加算器42に出力する直流バイアスを可変する。Further, the output voltage V 0 from the adder 51 is
To the differential amplifier 53 via the Differential amplifier 53 supplies the difference voltage to the DC power source 43 'to the output voltage V 0 which is input is compared with a reference voltage from the reference voltage generator 54. The DC power supply 43 'varies the DC bias output to the adder 42 according to the voltage from the differential amplifier 53.
なお、前記ローパスフィルタ52、差動増幅器53、基準
電圧発生器54は直流バイアスを可変制御する制御手段を
構成する。The low-pass filter 52, the differential amplifier 53, and the reference voltage generator 54 constitute control means for variably controlling the DC bias.
第４図に示すような構成の本実施例においては、例え
ば電磁石の磁化電流を一定に固定しても電磁石と探傷材
との接触条件や探傷材の厚み等の変動によって探傷材の
健全部における漏洩磁束が変化する。このため探傷精度
を向上させるためには磁気センサ46の測定スパンの例え
ば中央に動作点を自動的に補償するとよい。In the present embodiment having the configuration shown in FIG. 4, for example, even when the magnetizing current of the electromagnet is fixed at a constant value, the contact condition between the electromagnet and the flaw detection material or the thickness of the flaw detection material fluctuates in the sound portion of the flaw detection material. The leakage magnetic flux changes. Therefore, in order to improve the flaw detection accuracy, the operating point may be automatically compensated, for example, at the center of the measurement span of the magnetic sensor 46.
そこで第６図に示すような構成とすることにより、加
算器51の出力電圧によって磁気センサ46の動作点を検出
し、基準電圧発生器54の基準電圧との差電圧を差動増幅
器53で求めて直流電源43′からの直流バイアスを制御す
ることによって欠陥が無い状態での加算器51の出力電圧
V0が常に0V（ボルト）になるように自動的に補償する。Therefore, by adopting the configuration shown in FIG. 6, the operating point of the magnetic sensor 46 is detected by the output voltage of the adder 51, and the differential voltage from the reference voltage of the reference voltage generator 54 is obtained by the differential amplifier 53. Output voltage of the adder 51 in a defect-free state by controlling the DC bias from the DC power supply 43 '
Automatically compensates for V 0 to always be 0V (volts).
このようにすれば、たとえ測定条件が変化しても常に
良好な測定スパンを確保でき、探傷性能をさらに向上さ
せることができる。In this way, even if the measurement conditions change, a good measurement span can always be ensured, and the flaw detection performance can be further improved.
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、飽和形磁気セン
サを使用した漏洩磁束探傷において、磁気センサの測定
スパンを拡大し、探傷性能を向上できる磁気測定装置を
提供できる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a magnetic measurement device capable of expanding the measurement span of a magnetic sensor and improving the flaw detection performance in leakage magnetic flux detection using a saturated magnetic sensor.
第１図乃至第３図は本発明の基本原理を説明するための
もので、第１図は構成図、第２図は回路ブロック図、第
３図は特性図、第４図及び第５図は本発明の一実施例を
示すもので、第４図は回路ブロック図、第５図は磁化電
流−出力電圧特性図、第６図は本発明の他の実施例を示
す回路ブロック図、第７図は従来の漏洩磁束探傷法を説
明するための構成図、第８図は第７図における鋼材表面
とホール素子との距離に対する漏れ磁束密度特性を示す
特性図、第９図は第８図の特性を得るための鋼材におけ
る欠陥例を示す図、第10図は従来の各種磁気センサの磁
束密度−出力電圧特性を示す特性図、第11図は従来の磁
気抵抗素子の初期バイアス電圧のバラツキを示すグラ
フ、第12図は従来の磁気ダイオードの温度−出力電圧特
性を測定するための回路図、第13図は第12図での温度−
出力電圧特性を示す特性図、第14図乃至第20図は先願を
示すもので、第14図は基本原理を説明するための回路
図、第15図は磁気センサのヒステリシス特性、透磁率特
性及び入力電流を示す図、第16図は磁気センサの出力波
形図、第17図は回路例を示すブロック図、第18図は磁束
密度−出力電圧特性を示す特性図、第19図は構成図、第
20図は磁化電流−出力電圧特性を示す特性図である。 21……電磁力、22……電磁石用コイル、 23……探傷材、24……欠陥、 25……飽和形磁気センサ、 26……局部磁石、 31,41……発振器、 32,42……加算器、 33,43,43′……直流電源、 35,45……抵抗（固定インピーダンス）、 46……磁気センサ、 36,47……強磁性体コア、 37,48……コイル、 49……正極性振幅検波器、 50……負極性振幅検波器、 51……加算器、53……差動増幅器、 54……基準電圧発生器。1 to 3 are for explaining the basic principle of the present invention. FIG. 1 is a block diagram, FIG. 2 is a circuit block diagram, FIG. 3 is a characteristic diagram, FIG. 4 and FIG. FIG. 4 shows a circuit block diagram, FIG. 5 shows a magnetizing current-output voltage characteristic diagram, FIG. 6 shows a circuit block diagram showing another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a block diagram for explaining the conventional leakage magnetic flux detection method, FIG. 8 is a characteristic diagram showing the leakage magnetic flux density characteristic with respect to the distance between the steel surface and the Hall element in FIG. 7, and FIG. 9 is FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of a defect in a steel material for obtaining the characteristics of FIG. 10, FIG. 10 is a characteristic diagram showing magnetic flux density-output voltage characteristics of various conventional magnetic sensors, and FIG. FIG. 12 shows a circuit for measuring the temperature-output voltage characteristic of a conventional magnetic diode. Figure, FIG. 13 temperature in FIG. 12 -
14 to 20 show the prior application, FIG. 14 is a circuit diagram for explaining the basic principle, and FIG. 15 is a hysteresis characteristic and a magnetic permeability characteristic of the magnetic sensor. FIG. 16 is a diagram showing an output waveform of a magnetic sensor, FIG. 17 is a block diagram showing a circuit example, FIG. 18 is a characteristic diagram showing magnetic flux density-output voltage characteristics, and FIG. 19 is a configuration diagram. ,
FIG. 20 is a characteristic diagram showing a magnetizing current-output voltage characteristic. 21 ... electromagnetic force, 22 ... electromagnet coil, 23 ... flaw detection material, 24 ... defect, 25 ... saturated magnetic sensor, 26 ... local magnet, 31,41 ... oscillator, 32,42 ... Adder, 33,43,43 '… DC power supply, 35,45… Resistance (fixed impedance), 46… Magnetic sensor, 36,47… Ferromagnetic core, 37,48… Coil, 49… ... Positive amplitude detector, 50 ... Negative amplitude detector, 51 ... Adder, 53 ... Differential amplifier, 54 ... Reference voltage generator.
Claims (2)
と直列に接続された固定インピーダンスとからなる直列
回路と、 この直列回路に正負のパルス電流を供給して前記コアを
飽和域まで磁化する発振器と、 この発振器から前記直列回路へのパルス電流に直流バイ
アスを加算するバイアス加算手段と、 前記コイルの両端に発生する電圧の正電圧値を検出し、
その正電圧値に比例した直流電圧を出力する正電圧検出
手段と、 前記コイルの両端に発生する電圧の負電圧値を検出し、
その負電圧値に比例した直流電圧を出力する負電圧検出
手段と、 前記各検出手段からの直流電圧を加算する加算器とを設
け、 前記加算器の出力レベルにより磁気測定を行う磁気測定
装置。1. A series circuit comprising a coil having a ferromagnetic core as a core and a fixed impedance connected in series with the coil, and a positive / negative pulse current is supplied to the series circuit to magnetize the core to a saturation region. An oscillator that performs the operation, a bias addition unit that adds a DC bias to a pulse current from the oscillator to the series circuit, and a positive voltage value of a voltage generated between both ends of the coil.
Positive voltage detection means for outputting a DC voltage proportional to the positive voltage value, and detecting a negative voltage value of a voltage generated at both ends of the coil,
A magnetic measurement device comprising: a negative voltage detection unit that outputs a DC voltage proportional to the negative voltage value; and an adder that adds the DC voltage from each of the detection units, and performs a magnetic measurement based on an output level of the adder.
と直列に接続された固定インピーダンスとからなる直列
回路と、 この直列回路に正負のパルス電流を供給して前記コアを
飽和域まで磁化する発振器と、 この発振器から前記直列回路へのパルス電流に直流バイ
アスを加算するバイアス加算手段と、 前記コイルの両端に発生する電圧の正電圧値を検出し、
その正電圧値に比例した直流電圧を出力する正電圧検出
手段と、 前記コイルの両端に発生する電圧の負電圧値を検出し、
その負電圧値に比例した直流電圧を出力する負電圧検出
手段と、 前記各検出手段からの直流電圧を加算する加算器と、 この加算器から出力される直流電圧と予め設定された基
準電圧とを比較し、その差分電圧に応じて前記バイアス
加算手段によって加算される直流バイアスを可変制御す
る制御手段とを設け、 前記加算器の出力レベルにより磁気測定を行う磁気測定
装置。2. A series circuit comprising a coil having a ferromagnetic core as a core and a fixed impedance connected in series with the coil, and a positive / negative pulse current is supplied to the series circuit to magnetize the core to a saturation region. An oscillator that performs the operation, a bias addition unit that adds a DC bias to a pulse current from the oscillator to the series circuit, and a positive voltage value of a voltage generated between both ends of the coil.
Positive voltage detection means for outputting a DC voltage proportional to the positive voltage value, and detecting a negative voltage value of a voltage generated at both ends of the coil,
Negative voltage detecting means for outputting a DC voltage proportional to the negative voltage value; an adder for adding the DC voltage from each of the detecting means; a DC voltage output from the adder and a preset reference voltage; And a control means for variably controlling a DC bias added by the bias adding means in accordance with the difference voltage, and performing a magnetic measurement based on an output level of the adder.
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