JP2800533B2

JP2800533B2 - 磁気探傷装置

Info

Publication number: JP2800533B2
Application number: JP4044825A
Authority: JP
Inventors: 孝三前田
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1992-03-02
Publication date: 1998-09-21
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JPH05249082A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属体の表面または内部
に存在する欠陥を磁気を用いて検出する磁気探傷装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属体としての薄鋼帯の内部または表面
に疵，異物等の欠陥が存在すると、この薄鋼帯を絞り加
工する場合や、曲げ加工する場合に亀裂が発生して致命
的な損傷を被る懸念がある。したがって、薄鋼帯製造工
場の検査ラインにおいて、欠陥の発生と欠陥規模とを精
度よく検出する必要がある。

【０００３】従来から、薄鋼帯の表面または内部に存在
する欠陥を効率よく検出する検出法として磁気探傷方法
が提唱されている。この磁気探傷方法においては、薄鋼
帯の表面に対向させて磁化器を配置して、この磁化器の
磁化コイルに励磁電流を流し、薄鋼帯を直流磁化する。
そして、直流磁化された薄鋼帯内に欠陥が存在すると、
欠陥の規模に応じた漏洩磁束が生じる。そして、この漏
洩磁束を薄鋼帯表面の近傍に配設された磁気センサでも
って検出することによって、欠陥の発生位置と欠陥規模
を測定できる。

【０００４】そして、薄鋼帯を静止した状態で測定する
のみならず、例えば工場等の製造ライン等において、走
行中の薄鋼帯に存在する欠陥を連続的に検出できる磁気
探傷装置が提唱されている（実開昭６３−１０７８４９
号公報，実開昭６１−１７００６８号公報）。

【０００５】この磁気探傷装置においては、走行する薄
鋼帯の一方面に当接して、薄鋼帯が走行することによっ
て回転する中空ロール内に、磁化器と磁気センサとが中
空ロールに連動して回転しないように固定軸に固定され
ている。そして、磁化器でもって薄鋼帯内の走行方向に
磁界を生起させ、薄鋼帯内に存在する欠陥に起因する漏
洩磁束を磁化器の磁極間に配設された前記磁気センサで
検出する。欠陥規模は漏洩磁束の大きさに比例するの
で、磁気センサの出力信号レベルが欠陥規模に対応す
る。このような磁気センサを中空ロール内の軸方向、す
なわち、薄鋼帯の幅方向に多数配設すれば、薄鋼帯の厚
さ，材質が一定の条件においては、薄鋼帯に存在する欠
陥の幅方向の発生位置と概略の欠陥規模を検出できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような漏洩磁束を測定する磁気探傷装置においてもま
だ解消すべき次のような問題かあった。

【０００７】図１２（ａ）（ｂ）を用いて問題点を説明
する。図１２（ａ）（ｂ）は薄鋼帯内に磁化器でもって
磁界を発生させた状態を示す。そして、図１２（ａ）は
内部に欠陥が存在する場合の磁力線を示し、図１２
（ｂ）は欠陥が全く存在しない健全部における磁力線の
状態を示す。

【０００８】欠陥が存在する図１２（ａ）においては、
薄鋼帯の外部に磁力線が大きくはみ出て、漏洩磁束Φ₁
を形成する。そして、この漏洩磁束Φ₁が薄鋼帯の表面
近傍に配設された磁気センサで検出される。

【０００９】一方、欠陥が存在しない図１２（ｂ）の健
全部においては、薄鋼帯の外部に全く磁力線がはみ出な
いことはなく、例えば材質の組成等の影響等によって、
微小な磁力線が必ずはみ出る。このように、たとえ健全
部であってもある程度の磁力線は外部へはみ出て、浮遊
磁束Φ₀を形成する。また、磁化器の一方の磁極から出
力されたが、全く薄鋼帯に入力されずに、そのまま他方
の磁極に入力する磁束Φ₂も存在する。したがって、磁
気センサにて検出される磁束Φは上述した３つの各磁束
を加算した磁束となる。 Φ＝Φ₁＋Φ₀＋Φ₂ …(1)

【００１０】この(1) 式からも理解できるように、磁気
センサの検出磁束Φはたとえ健全部であっても浮遊磁束
Φ₀および薄鋼帯を通過しない磁束Φ₂を含む。逆に、
欠陥が存在している場合には、欠陥に起因する漏洩磁束
と浮遊磁束と薄鋼帯を通過しない磁束との合計磁束が磁
気センサの検出磁束Φとなる。

【００１１】一般に、小規模欠陥に起因する漏洩磁束Φ
₁を感度よく検出するためには、磁化器の励磁電流を増
加して、検査対象としての薄鋼帯内を通る磁束を高くす
ればよい。励磁電流を増加すると、確かに欠陥に起因す
る漏洩磁束Φ₀は増大する。しかし、検査対象の透磁率
等の材料特性に起因して、励磁電流がある値を越える
と、薄鋼帯は磁気飽和する。磁気飽和すると、薄鋼帯内
をそれ以上磁束が通りにくくなるので、たとえ励磁電流
を増大しても、薄鋼帯内の磁束はほとんど増加しない。
その結果、大規模欠陥が存在したとしても、その欠陥規
模に対応した漏洩磁束Φ₀が得られない問題が生じる。

【００１２】さらに、薄鋼帯の磁気状態が磁気飽和点を
越えて磁気飽和状態に移行しているにも係わらず、励磁
電流を増加すると、上記漏洩磁束Φ₀は増加しないのみ
ならず逆に低下する。しかし、上述した浮遊磁束Φ₀お
よび薄鋼帯を最初から通らない磁束Φ₂は励磁電流の増
加に対応して急激に増加する。したがって、見掛上は磁
気センサの検出磁束Φは増加する。浮遊磁束Φ₀と薄鋼
帯を通らない磁束Φ₂は、欠陥に対応する漏洩磁束Φ₁
を検出する測定作業においては雑音成分となる。したが
って、磁気センサにて検出された磁束Φ内における（Φ
₀＋Φ₂）の割合が急激に増加して、欠陥を検出する場
合のΦ／（Φ₀＋Φ₂）で示されるＳ／Ｎが大幅に低下
する。

【００１３】また、通常、磁気センサで検出された磁束
Φから欠陥に起因する漏洩磁束Φ₀を抽出する場合に、
予め設定された閥値と磁気センサの検出電圧とを比較し
て、検出電圧のうちの閥値を越えた検出電圧を欠陥検出
電圧として抽出する。しかし、上述したように浮遊磁束
Φ₀及び薄鋼帯を通らない磁束Φ₂が増加すると、これ
らの合計磁束（Φ₀＋Φ₂）が前記閥値を越えてしまっ
て、欠陥以外の雑音成分が欠陥と判断されてしまう。

【００１４】また、前述したように、薄鋼帯の磁気状態
が磁気飽和点を越えて磁気飽和状態に移行しているにも
係わらず、励磁電流を増加し続けると、上記漏洩磁束Φ
₀ は一定状態を維持するのではなく逆に低下することが
確認されている。したがって、励磁電流を０から磁気飽
和点を越えるまで増加すると、その上昇過程で、欠陥の
検出感度は磁気飽和点を山の頂点とする山型形状を有し
た特性となる。すなわち、欠陥の検出感度には極大点が
存在する。したがって、検出感度を上昇させるために励
磁電流を増加すると、欠陥の存在は確認できるが、その
規模は測定できない。よって、磁気探傷装置全体におけ
る欠陥検出の信頼性が低下する問題がある。

【００１５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、検査対象の金属体を磁化する磁化器の励磁
電流を制御することによって、金属体の磁気的特性に依
存することなく、磁気センサの欠陥検出電圧において高
い検出感度と高いＳ／Ｎを維持でき、かつ検出電圧は、
常に欠陥規模に正確に対応した値となり、結果として、
欠陥検出精度を向上でき、装置全体の信頼性を向上でき
る磁気探傷方法及び磁気探傷装置を提供することを目的
とする。

【００１６】

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明の磁気探傷装置は、金属体の表面に対向配設
され、金属体内に磁界を発生させる磁化器と、この磁化
器に励磁電流を供給する磁化電源と、金属体の近傍に配
設され、金属板の内部または表面の欠陥に起因して生じ
る漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えた磁気探傷装
置において、金属体における欠陥が生じていない健全部
に発生する浮遊磁束を磁気センサで検出する浮遊磁束検
出手段と、金属体の磁化状態が磁気飽和状態に対して所
定比率で低減された磁化状態に対応する規定浮遊磁束を
記憶する浮遊磁束記憶手段と、検出された浮遊磁束が規
定浮遊磁束に一致するように励磁電流を制御する励磁電
流制御手段とを備えたものである。さらに、上述した発
明において、前記金属体の磁化状態の磁気飽和状態に対
する低減比率を５０％以上でかつ８０％未満の範囲内で
設定している。

【００１８】

【作用】このように構成された磁気探傷装置において
は、検査対象としての金属体の磁気状態は磁気飽和状態
に対して予め定められた所定比率の磁化状態に制御され
る。なお、この磁化状態は好ましくは前記磁気飽和状態
に対して５０％以上８０％未満の範囲内で設定されるの
が望ましい。

【００１９】前述したように、磁化器の励磁電流を増加
していくと、金属体の欠陥に起因する漏洩磁束は金属体
が磁気飽和するまで増加して、磁気飽和以降は逆に減少
する傾向にある。一方、健全部においても発生する浮遊
磁束は励磁電流の増加に伴って増加する。そして磁気飽
和近傍に達するとその増加率が急激に増加する。さらに
磁気飽和した後においても、そのままこの増加は継続す
る。したがって、漏洩磁束と浮遊磁束と金属体を全く通
らない磁束との合計磁束である磁気センサの検出磁束、
すなわち検出感度は磁気飽和開始点（磁気飽和点）が最
大値となる。

【００２０】したがって、この山型形状の検出磁束特性
と、健全部における単調増加形状の検出磁束特性との比
で示されるＳ／Ｎが最大となる磁化状態が、前記磁気飽
和点より少し下方の磁気状態において一義的に定まる。
よって、この磁化状態を維持するように励磁電流を制御
すれば、磁気センサの検出電圧は検出感度が高くかつ最
良のＳ／Ｎを有する。

【００２１】よって、前述したように、金属体の磁気状
態を磁気飽和状態に対して所定比率だけ低く設定すれば
よい。そして、その比率は実験的に５０〜８０％の範囲
内に設定すればよい。金属体の磁化状態は磁化器の励磁
電流に応じて変化するので、この発明においては、励磁
電流を制御する。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図２は実施例の磁気探傷装置の概略構成を示す図で
あり、同図（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なる方向から見た
断面模式図である。

【００２３】非磁性材料で形成された中空ロール１の中
心に固定軸２の一端が貫通されている。この固定軸２の
他端は図示しない建屋のフレームに支持されている。そ
して、固定軸２は中空ロール１の中心に位置するように
一対のころがり軸受３ａ，３ｂでもって中空ロール１の
両端の内周面に支持されている。したがって、この中空
ロール１は固定軸２を回転中心軸として自由に回転す
る。

【００２４】中空ロール１内に、略コ字断面形状を有し
た磁化鉄心４ｃが、その各磁極４ａ，４ｂが中空ロール
１の内周面に近接する姿勢で、支持部材５を介して固定
軸２に固定されている。この磁化鉄心４ｃに磁化コイル
６が巻装されている。したがって、この磁化鉄心４ｃと
磁化コイル６とで磁化器４を構成している。磁化鉄心４
ｃの磁極４ａ，４ｂの間に複数の磁気センサ７ａを軸方
向にアレイ状に配列してなる磁気センサ群７がやはり固
定軸２に固定されている。

【００２５】磁化コイル６に励磁電流を供給するための
電源ケーブル８および磁気センサ群７の各磁気センサ７
ａの検出信号を取出すための信号ケーブル９は固定軸２
内を経由して外部へ導出されている。したがって、磁化
器４および磁気センサ群７の位置は固定され、中空ロー
ル１が磁化器４および磁気センサ群７の外周を微小間隙
を有して回転する。

【００２６】このような構成の磁気探傷装置の中空ロー
ル１の外周面を例えば矢印ａ方向に走行状態の金属体と
しての薄鋼帯１０の一方面に所定圧力でもって押し当て
ると、固定軸２はフレームに固定されているので、中空
ロール１が矢印ｂ方向に回転する。図１は各磁気センサ
７ａから得られた検出信号を処理するとともに、磁化器
４を制御する制御装置１１を示すブロック図である。

【００２７】各磁気ンサ７ａから各信号ケーブル９を介
して導出された検出信号は制御装置１１内のマルチプレ
クサ１２へ入力される。マルチプレクサ１２はデータ処
理部１４からの指令によって、一定のサンプリング周期
でもって、各磁気センサ７ａから入力された各検出信号
を時分割多重化して次の信号処理回路１３へ送出する。
信号処理回路１３は、内部に雑音除去のためのローパス
フィルタ，ピーク値検出回路．加減演算回路，増幅器，
Ａ／Ｄ変換器等を内臓している。そして、信号処理回路
１３は入力した各磁気センサ７ａの検出信号を漏洩磁束
に対応したデジタルの出力電圧Ｖ₀に変換して次のデー
タ処理部１４へ送出する。

【００２８】データ処理部１４は、例えばマイクロコン
ピュータから構成されており、マイクロプロセッサ（Ｍ
ＰＵ），各種可変データを記憶するＲＡＭ，各種制御用
プログラム等の固定データを記憶するＲＯＭ，入出力イ
ンタフェース（Ｉ／ＯＩＦ）等で構成されている。そ
して、前記ＲＯＭ内には、前述した制御用プログラムの
他に各磁気センサ７ａ毎の感度係数Ｋa が記憶されてい
る。また、このデータ処理部１４には、操作パネル１
６、および磁化器４の磁化コイル６に励磁電流Ｉを供給
する磁化電源１７が接続されている。

【００２９】そして、データ処理部１４は、入力された
各磁気センサ７ａの出力電圧Ｖ₀に各感度係数Ｋa を乗
算して、欠陥規模に対応する欠陥検出電圧Ｖｆを求めて
表示器１５へ表示する。Ｖｆ＝Ｋa ・Ｖ₀ …(2)

【００３０】また、データ処理部１４内の前記ＲＡＭ内
には、前記欠陥検出電圧Ｖｆから浮遊磁束Φ₀や薄鋼帯
１０を通らない磁束Φ₂を除去するための閥値電圧Ｖ_SH
が記憶されている。さらに、このＲＡＭ内には、検査対
象の薄鋼帯１０の種類毎に、磁気飽和点における浮遊磁
束から所定比率αだけ低下した規定浮遊磁束Φｓに対応
する規定浮遊磁束電圧Ｖｎｓが記憶されている。なお、
前記所定比率αは５０〜８０％の範囲内の一つの値に設
定されている。前記閥値電圧Ｖ_SH及び各規定浮遊磁束電
圧Ｖ_NSは操作者によって前記操作パネル１６を用いて予
め設定されている。

【００３１】この規定浮遊磁束電圧Ｖ_NSの具体的設定手
法を説明する。規模が既知の人工欠陥が形成された薄鋼
帯１０に対する磁気探傷を実施する。そして、磁化器の
励磁電流Ｉを０から順番に増加していった場合における
欠陥に対向する各磁気センサ７ａからの欠陥検出電圧Ｖ
ｆの変化を測定する。人工欠陥に対向する磁気センサ７
ａの欠陥検出電圧Ｖｆは例えは図４に示すように、磁気
飽和点で最大値を示す。

【００３２】逆に、人工欠陥が存在しない健全部に対向
する磁気センサ７ａから得られる浮遊磁束Φ₀および薄
鋼帯１０を全く通らない磁束Φ₂に起因する雑音電圧Ｖ
ｎは励磁電流Ｉの増加に対して単調増加特性となる。そ
して、人工欠陥に対応する欠陥検出電圧Ｖｆの最大値に
対応する励磁電流Ｉにおける雑音の出力電圧Ｖｎにおけ
る前記所定率αだけ低下した値を規定浮遊磁束Φ_NSに対
応する規定浮遊磁束電圧Ｖ_NSとする。

【００３３】このような構成の磁気探傷装置において、
磁化電源１７から磁化コイル６に励磁電流Ｉを供給する
と、磁化鉄心４ｃの各磁極４ａ，４ｂと走行中の薄鋼帯
１０とで閉じた磁路が形成される。そして、薄鋼帯１０
の内部あるいは表面に欠陥が存在すると、薄鋼帯１０内
の磁路が乱れ、漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が磁気
センサ群７を構成する該当欠陥位置に対向する磁気セン
サ７ａで検出され、この磁気センサ７ａから該当欠陥に
対応する検出信号が出力される。そして、信号処理回路
１３から出力された薄鋼帯１０の幅方向に各位置の出力
電圧Ｖ₀は欠陥規模に対応する欠陥検出電圧Ｖｆに変換
されて表示器１５に表示さる。

【００３４】そして、前記データ処理部１４は図３に示
す電流調整処理を実行するようにプログラム構成されて
いる。なお、今回検査する薄鋼帯１０の種類は予め操作
パネル１６から指定されている。

【００３５】すなわち、流れ図が開始されると、磁気セ
ンサ郡７の幅方向の中央部におけるＭ個の磁気センサ７
ａからの各電圧Ｖｆを取出す。そして、実際の欠陥が存
在していた場合を考慮して、ＲＡＭに記憶された閥値電
圧Ｖ_SH以上の欠陥検出電圧Ｖｆを破棄する。そして、破
棄後の各電圧Ｖｆ、すなわち各雑音電圧Ｖｎの平均値Ｖ
_AVを算出する。そして、この平均値Ｖ_AVをｍ個単位で移
動平均する。

【００３６】そして、ＲＡＭに記憶された該当薄鋼帯１
０の種類に対応する規定浮遊磁束電圧Ｖ_NSからこの移動
平均値Ｖ_AVを減算して、この偏差ΔＶ（＝Ｖ_NS−Ｖ_AV）
が予め設定された±０．５Ｖの許容誤差ΔＶa 範囲内に
入るか否かを判断する。許容範囲に入っていれば、なに
もしない。許容範囲を上方に外れれば、磁化器１７へ磁
化電流Ｉの増加指令を送出し、逆に許容範囲を下方に外
れれば、磁化器１７へ磁化電流Ｉの減少指令を送出す
る。したがって、検出された移動平均値Ｖ_AVが規定浮遊
磁束電圧Ｖ_NSになるように、磁化器４に対する励磁電流
Ｉが変化し、最終的に、検出された浮遊磁束Φ₀と薄鋼
帯１０を通らない磁束Φ₂の和の磁束が予め設定された
規定浮遊磁束Φ_NSに一致する。

【００３７】したがって、たとえ薄鋼帯１０の板厚や材
質が変化したとしても、薄鋼帯１０の磁化状態が該当種
類における磁気飽和状態に対して所定率だけ低減された
磁気状態に自動的に制御される。よって、磁気センサ７
ａの欠陥検出電圧Ｖｆは常に最良のＳ／Ｎ状態を維持す
る。また、薄鋼帯１０が磁気飽和した状態で欠陥探傷が
実施されることはない。よって、測定結果の信頼性も向
上する。発明者は実施例装置の効果を確認するために予
め既知の規模を有する人工欠陥が形成された複数のサン
プルを用いて欠陥測定を実施した。

【００３８】サンプルとして、同一材質Ａを用いて、３
種類の板厚ｔ＝0.16 mm ，0.45 mm，0.63 mm の鋼板に
それぞれ直径0.6 mm．深差ｄ＝0.16mmの規模を有する人
工欠陥を形成したものを用いた。さらに、透磁率μが前
記材質Ａと異なる材質Ｂ，材質Ｃのサンプルを用いた。
材質Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれマンガンの含有率が異なり、
各透磁率μ_A，μ_B，μ_Cの関係は(3) 式に示す通りで
ある。 μ_C＜μ_A＜μ_B …（３）各材質Ａ，Ｂ，Ｃのサンプルにそれぞれ直径０．６ｍ
ｍ．深差ｄ＝0.16mmの同一条件の人工欠陥が形成されて
いる。

【００３９】そして、これらのサンプルに対して、磁化
器４に対する励磁電流Ｉを０Ａから磁気飽和状態を大き
く越える３Ａまで徐々に増加した場合おける欠陥に対向
する磁気センサ７ａの欠陥検出電圧Ｖｆおよび健全部に
対向する磁気センサ７ａから出力される雑音電圧Ｖｎの
変化を測定した。測定結果は図４に示されている。

【００４０】図４に示す実験結果によると、励磁電流Ｉ
を増加させると、欠陥に対向する磁気センサ７ａから得
られる欠陥検出電圧Ｖｆは急激に大きくなるが、健全部
に対向する磁気センサ７ａから得られる前述した浮遊磁
束Φ₀ とサンプルを通らない磁束Φ₂ とに起因する雑音
電圧Ｖｎは緩やかに増加する。そして、励磁電流Ｉをさ
らに増加すると、欠陥検出電圧Ｖｆは最大値に達する。
そして、それ以降は低下する。一方、雑音電圧Ｖｎは欠
陥検出電圧Ｖｆが最大値に達する少し前から増加率が大
きくなり、それ以降急激に増加する。

【００４１】欠陥検出電圧Ｖｆが最大値を示す点、また
は雑音電圧Ｖｎが急激に増加開始する点を磁気飽和点と
する。そして、この磁気飽和点における励磁電流値Ｉｐ
は、サンプルの厚みｔに応じて変化する。例えばｔ＝0.
16mmで、Ｉｐ＝1.3 Ａであり、ｔ＝0.45mmで、Ｉｐ＝1.
6 Ａであり、またｔ＝0.63mmで、Ｉｐ＝1.8 Ａである。
このように、厚い薄鋼帯１０ほど磁気飽和させるための
励磁電流Ｉが高くなることが理解できる。

【００４２】当然、図４における欠陥検出電圧Ｖｆは雑
音電圧Ｖｎを含むので、各励磁電流Ｉにおける欠陥検出
電圧Ｖｆを雑音電圧Ｖｎで除算したＳ／Ｎ特性を求め
た。算出されたＳ／Ｎ特性は図５に示されている。

【００４３】図５から理解できるように、各厚みｔにお
けるＳ／Ｎ特性の最大値を示す励磁電流値Ｉｓは、各Ｓ
／Ｎ特性が最大値を示す励磁電流値Ｉｐより低い値であ
る。そして、Ｓ／Ｎ最大の電流値Ｉｓの欠陥検出電圧最
大の電流値Ｉｐに対する比率α（＝Ｉｓ／Ｉｐ）はほぼ
一定水準である。また、このＳ／Ｎ最大の電流値Ｉｓ条
件における欠陥検出電圧値Ｖfsは図４から読取ると、そ
れぞれ下記のようになる。さらに、同一条件における各
雑音電圧値Ｖnsも読取って下記に示す。ｔ＝0.16mm、Ｉｓ／Ｉｐ＝69％，Ｉｓ＝0.90，Ｖfs＝4.
24，ＶnS＝0.94 ｔ＝0.45mm、Ｉｓ／Ｉｐ＝66％，Ｉｓ＝1.05，Ｖfs＝4.
15，ＶnS＝0.90 ｔ＝0.63mm、Ｉｓ／Ｉｐ＝67％，Ｉｓ＝1.20，Ｖfs＝4.
10．ＶnS＝0.87

【００４４】このように、各厚みｔが異なるサンプル
（薄鋼帯１０）においても、磁化器４の励磁電流Ｉを最
大Ｓ／Ｎが得られるそれぞれ異なる電流値Ｉｓに設定し
たとしても、欠陥に対向する磁気センサ７ａから得られ
る欠陥検出電圧Ｖｆの検出感度はほぼ一定値になる。ま
た、該当励磁条件における各雑音電圧Ｖnsもほぼ一定値
となる。したがって、前記欠陥検出電圧ＶｆのＳ／Ｎも
ほぼ一定値を維持できる。

【００４５】次に、図４における欠陥検出電圧Ｖｆと雑
音電圧Ｖｎとの関係を各厚みｔをパラメータとして図６
に示した。この図６によれば、たとえは薄鋼帯１０の厚
みｔが変化したとしても、欠陥検出電圧Ｖｆと雑音電圧
Ｖｎとの関係はほとんど変化しないことが理解できる。
ここで、前述した最大Ｓ／Ｎが得られる磁気状態の磁気
飽和状態からの低下率率αの許容範囲を検証する。

【００４６】例えば、最大Ｓ／Ｎの９０％以上のＳ／Ｎ
が得られれば充分実用に耐えると仮定すると、図５か
ら、厚みｔ＝0.16mmのサンプルに対しては、欠陥検出電
圧最大の電流値Ｉｐに対して４６％の０．６１Ａから８
６％の１．４６Ａとなる。同様に各厚みｔに対して許容
範囲を算出すると下記のようになる。ｔ＝0.16mmの場合、４６％（0.60A)＜α＜８６％（1.12
A) ｔ＝0.45mmの場合、４３％（0.64A)＜α＜８５％（1.27
A) ｔ＝0.63mmの場合、３９％（0.71A)＜α＜８５％（１．
５３Ａ）

【００４７】したがって、この低下率αを５０％以上で
かつ８０％未満の範囲の一つの値に設定することによっ
て、実用上充分に満足できるＳ／Ｎが得られることが理
解できる。

【００４８】次に、前述した同一欠陥を有する複数の材
質Ａ，Ｂ，Ｃの各サンプルに対して前述と同様の手順で
探傷試験を実施した。試験結果を図７に示し、図８に励
磁電流ＩとＳ／Ｎとの関係を示し、図９に雑音電圧Ｖｎ
と欠陥検出電圧Ｖｆとの関係を示す。

【００４９】先の厚みｔを変化させた場合と同様に、各
材質Ａ．Ｂ．Ｃに対して、各厚みｔにおけるＳ／Ｎ特性
の最大値を示す励磁電流値Ｉｓは、各Ｓ／Ｎ特性が最大
値を示す励磁電流値Ｉｐより低い値である。そして、Ｓ
／Ｎ最大の電流値Ｉｓの検出電圧最大の電流値Ｉｐに対
する比率αはほぼ一定の水準である。また、このＳ／Ｎ
最大の電流値Ｉｓ条件における欠陥検出電圧値Ｖｆｓは
図７から読取ると、それぞれ下記のようになる。さら
に、同一条件における各雑音電圧値Ｖnsも読取って下記
に示す。材質Ａの場合、Ｉｐ＝1.6 ，Ｉｓ＝0.90，Ｉｓ／Ｉｐ＝
69％，Ｖfs＝4.24，ＶnS＝0.94 材質Ｂの場合、Ｉｐ＝1.4 ，Ｉｓ＝0.82，Ｉｓ／Ｉｐ＝
68％，Ｖfs＝4.15，ＶnS＝0.92 材質Ｃの場合、Ｉｐ＝2.1 ，Ｉｓ＝1.02，Ｉｓ／Ｉｐ＝
68％，Ｖfs＝4.18．ＶnS＝0.97

【００５０】このように、たとえ異なる材質のサンプル
（薄鋼帯１０）においても、磁化器４の励磁電流Ｉを最
大Ｓ／Ｎが得られるそれぞれ異なる電流値Ｉｓに設定し
たとしても、欠陥に対向する磁気センサ７ａから得られ
る欠陥検出電圧Ｖｆの検出感度はほぼ一定値になる。ま
た、該当励磁条件における各雑音電圧Ｖnsもほぼ一定値
となる。したがって、欠陥検出電圧ＶｆのＳ／Ｎもほぼ
一定値を維持できる。さらに、図９に示すように、たと
え材質が変化したとしても、欠陥検出電圧Ｖｆと雑音電
圧Ｖｎとの関係はほとんど変化しないことが理解でき
る。

【００５１】また、厚みｔの場合と同様に、最大Ｓ／Ｎ
に対して９０％のＳ／Ｎが確保できる励磁電流Ｉの範囲
および最大Ｓ／Ｎが得られる磁気状態の磁気飽和状態か
らの低下率率αの許容範囲は下記のようになる。材質Ａの場合、４６％（0.60A)＜α＜８６％（1.12A) 材質Ｂの場合、４８％（0.58A)＜α＜８１％（0.97A) 材質Ｃの場合、４２％（0.63A)＜α＜８３％（1.24A)

【００５２】したがって、厚みｔの場合と同様に、低下
率αを５０％以上でかつ８０％未満の範囲の一つの値に
設定することによって、実用上充分に満足できるＳ／Ｎ
が得られることが理解できる。

【００５３】よって、検査対象としての薄鋼帯１０の磁
気探傷を行う実施例装置においては、雑音電圧Ｖｎを
０．６ｖから１．１２ｖの範囲の一つの規定浮遊磁束電
圧Ｖ_NSに設定し、この規定浮遊磁束電圧Ｖ_NSが±０．２
ｖ程度の範囲に入るように励磁電流Ｉを制御している。
その結果、最適なＳ／Ｎの条件で安定した欠陥検出電圧
Ｖｆか得られる。

【００５４】図１０，図１１は前述した磁化器４に対す
る励磁電流制御を実施した状態で、前述した既知規模の
人工欠陥が形成された各サンプルに対する探傷測定を実
施した場合における測定結果を示す図である。

【００５５】図１０は、同一材質Ａでもって、厚みｔ
が、0.16mm，0.32mm，0.50mm，0.62mm，0.75mm，0.98mm
の６種類の厚みｔを有した各サンプルにそれぞれ、直径
が0.2mm ，0.3mm ，0.6mm で深さｄ＝0.16mmのドリルに
よる３つの人工欠陥が形成された合計１８種類の人工欠
陥に対する探傷結果を示す図である。

【００５６】この図１０に示す測定結果から、薄鋼帯１
０の厚さｔが変化したにもかかわらず、同一規模の欠陥
に対してはは同一レベルの欠陥検出電圧Ｖｆが得られる
ことが理解できる。

【００５７】図１１は、同一厚みｔ＝0.5mm を有する３
種類の材質Ａ．Ｂ．Ｃの各サンプルに対して、直径が0.
2mm ，0.3mm ，0.6mm で深さｄ＝0.16mmのドリルによる
３つの人工欠陥が形成された合計１８種類の人工欠陥に
対する探傷結果を示す図である。

【００５８】この図１１に示す測定結果から、薄鋼帯１
０の材質が変化したにもかかわらず、同一規模の欠陥に
対してはは同一レベルの欠陥検出電圧Ｖｆが得られるこ
とが理解できる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気探傷装
置によれば、検査対象としての金属体内の磁化状態が磁
気飽和状態に対して例えば５０〜６０％の範囲内の所定
の比率でもって低減された磁化状態になるように、磁化
器の励磁電流を制御している。したがって、透磁率等の
金属体の磁気的特性に依存することなく、磁気センサか
ら得られる欠陥検出電圧において高い検出感度と高いＳ
／Ｎを維持できる。また、欠陥検出電圧は、常に欠陥規
模に正確に対応した値となり、結果として、欠陥検出精
度を向上でき、装置全体の信頼性を向上できる。さら
に、たとえ金属体の厚さや材質が変化したとしても、結
果的に常に一定した欠陥検出感度を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる磁気探傷装置の制
御装置を示すブロック図、

【図２】同装置の概略構成を示す断面模式図、

【図３】同装置の動作を示す流れ図、

【図４】異なる厚みを有する人工欠陥サンプルを測定
した結果を示す図、

【図５】同人工欠陥測定結果における励磁電流とＳ／
Ｎとの関係を示す図、

【図６】同人工欠陥測定結果における雑音電圧と欠陥
検出電圧との関係を示す図、

【図７】異なる材質を有する人工欠陥サンプルを測定
した結果を示す図、

【図８】同人工欠陥測定結果における励磁電流とＳ／
Ｎとの関係を示す図、

【図９】同人工欠陥測定結果における雑音電圧と欠陥
検出電圧との関係を示す図、

【図１０】励磁電流を制御した状態で、異なる厚みを
有する人工欠陥サンプルを測定した結果を示す図、

【図１１】励磁電流を制御した状態で、異なる材質を
有する人工欠陥サンプルを測定した結果を示す図、

【図１２】一般的な薄鋼帯内を通過する磁束の状態を
示す図。

【符号の説明】

１…中空ロール、２，２ａ…固定軸、４…磁化器、６…
磁化コイル、７ａ，７ｂ…磁気センサ、１０…薄鋼帯、
１１…制御装置、１２…マルチプレクサ、１３…信号処
理回路、１４…データ処理部、１５…表示器、１７…磁
化電源。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属体の表面に対向配設され、前記金属
体内に磁界を発生させる磁化器と、この磁化器に励磁電
流を供給する磁化電源と、前記金属体の近傍に配設さ
れ、前記金属板の内部または表面の欠陥に起因して生じ
る漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えた磁気探傷装
置において、前記金属体における欠陥が生じていない健全部に発生す
る浮遊磁束を前記磁気センサで検出する浮遊磁束検出手
段と、前記金属体の磁化状態が磁気飽和状態に対して所
定比率で低減された磁化状態に対応する規定浮遊磁束を
記憶する浮遊磁束記憶手段と、前記検出された浮遊磁束
が前記規定浮遊磁束に一致するように前記励磁電流を制
御する励磁電流制御手段とを備えた磁気探傷装置。
【請求項２】前記所定比率は５０％以上でかつ８０％
未満の範囲内で設定される請求項１記載の磁気探傷装
置。