JP2848081B2 - 磁気探傷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行状態の金属帯に接
して回転する中空ロール内に収納された磁化器で金属帯
に磁界を発生させて、金属帯の幅方向に配列された磁気
センサでもって金属帯の欠陥を検出する磁気探傷装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄工場等における検査ラインにおいて
は、連続してラインを流れる薄鋼帯の表面や内部に存在
する欠陥を検出することは多数の品質検査項目のうちで
特に重要なことである。例えば飲料缶や食缶の素材とし
て使用される薄鋼帯は過酷な条件の加工を受けるため
に、内部あるいは表面に微小な疵や非金属性介在物が存
在すると、加工時に割れを生じ、商品として致命的な漏
れの原因となる。この加工漏れを防止するために、微小
な非金属性介在物による欠陥を薄鋼帯の全幅，全長に亘
って検出する必要がある。

【０００３】このような薄鋼帯の欠陥を検出するため
に、従来から漏洩磁束探傷方法が実用化されている。こ
の漏洩磁束探傷方法においては、直流で磁化された薄鋼
帯の内部に欠陥が存在すると、その部分の薄鋼帯表面に
欠陥の大きさに応じた漏洩磁束が生じることを利用し
て、この漏洩磁束を磁気センサで検出して、欠陥の大き
さと欠陥発生位置を検出する。

【０００４】磁気センサを薄鋼帯の幅方向に複数個配列
し、薄鋼帯の欠陥をオンライン状態で検出する磁気探傷
装置が提唱されている（特開昭５６−６１６４５号公
報，特開昭６３−１０７８４９号公報）。

【０００５】通常、磁気センサの検出感度は、磁気セン
サの中心位置で最も大きく、中心位置から離れるに従っ
て次第に低下していく正規分布特性形の分布を有する。
したがって、前記特開昭５６−６１６４５号公報に開示
された磁気探傷装置においては、薄鋼帯を磁化する磁化
器の磁極間に、複数の磁気センサを千鳥状に配列し、幅
方向に配列された全部の磁気センサの総合感度が一定レ
ベルを維持できるようにし、薄鋼帯の幅方向に対する欠
陥の検出もれが生じることを防止している。

【０００６】また、特開昭６３−１０７８４９号公報に
開示された磁気探傷装置においては、薄鋼帯と接触する
ように設けられた中空ロール内に薄鋼帯を磁化する磁化
器が配設されている。そして、磁化器の磁極間の１／３
または２／３の位置に複数の磁気センサを配列すること
によって、検出感度を上昇させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般の
金属板において、金属板内に磁界を発生させると、欠陥
が存在するとこの欠陥規模に対応して漏洩磁束が発生す
るとともに、たとえ欠陥が全く存在しない健全部におい
ても、若干の漏洩磁束が生じる。これを一般に浮遊磁束
と言う。

【０００８】磁気探傷装置においては、上述したように
検出感度を上昇させるために、磁気センサを磁極間の中
央位置からずらせた位置に配設しているので、薄鋼帯の
正常部分における浮遊磁束の薄鋼帯に対する垂直成分が
零にならない。したがって、磁気センサの出力信号のＳ
／Ｎが低下して、雑音の影響を大きく受け、微小な欠陥
を精度良く検出できない問題があった。

【０００９】また、特開昭５６−６１６４５号公報に開
示された磁気探傷装置においては、磁気センサが薄鋼帯
の幅方向に２列に亘って配列されているので、薄鋼帯の
長手方向の欠陥位置検出精度が低下する問題もある。

【００１０】さらに、各磁気センサ毎に増幅回路や信号
処理回路や雑音除去のためのフィルタ回路が必要であ
り、幅方向に配列された全部の磁気センサの総合感度を
求めるための構成回路数が増大して、欠陥検出回路全体
が複雑化し、製造費が上昇する。

【００１１】

【００１２】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、金属帯の幅方向に配設された複数のコアに
亘って検出コイルを巻装した磁気センサを用いることに
よって、１個の磁気センサの幅方向の感度領域を広くで
き、上述したように金属帯の全幅に亘って均一な検出感
度を維持でき、欠陥検出回路の構成回路数を減少でる磁
気探傷装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、走行状態の金属帯の表面に接することによ
って回転する中空ロールと、この中空ロール内に配設さ
れ、金属帯内に磁界を発生させる磁化器と、金属帯の近
接位置でかつこの金属帯の幅方向に配列され、金属帯の
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
する複数の磁気センサと、この各磁気センサの出力信号
を合成して金属帯の全幅における欠陥信号を得る欠陥検
出回路とを備えた磁気探傷装置に適用される。そして、
各磁気センサを、金属帯の幅方向に、相互間に所定間隔
を開けて配列された複数のコアと、この複数のコアの外
周に巻回された検出コイルとで構成している。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【作用】このように構成された磁気探傷装置であれば、
金属帯の幅方向に所定間隔を開けて配設された複数のコ
アを検出コイルで巻回した磁気センサを用いている。し
たがって、この磁気センサは、従来の磁気センサに比較
して幅方向に広い検出感度分布特性を有している。その
結果、金属帯の幅方向に亘って均一な感度特性を実現で
きる。また、測定対象としての金属帯の幅が一定であれ
ば、幅方向に配設する磁気センサ数が少なくなるので、
欠陥検出回路の構成を簡略化できる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００２２】図２は実施例の磁気探傷装置を金属帯の走
行方向に平行する面で切断した断面模式図であり、図３
は同装置を金属帯の走行方向に直交する面で切断した断
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
向に例えば10mm間隔でリニア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】各磁気センサ７ａは、図１に示すように、
絶縁体１２でもって固定された例えばパーマロイ等の強
磁性材料で形成されたコア１１と、このコア１１の外周
に絶縁体１２ごと巻装された検出コイル１３とで構成さ
れている。

【００２６】そして、図１に示すように、隣接する２個
の磁気センサ７ａ（７ａ₁ ），７ａ（７ａ₂ ）どうしが
直列接続されている。すなわち、一方の磁気センサ７ａ
₁ の検出コイル１３の巻終端は他方の磁気センサ７ａ₂
の検出コイル１３の巻初端に接続され、他方の磁気セン
サ７ａ₂ の検出コイル１３の巻終端は接地されている。
一方の磁気センサ７ａ₁ の検出コイル１３の巻初端は抵
抗１４を介してパルス電圧発生器１５に接続されてい
る。また、磁気センサ７ａ₁ の検出コイル１３の巻初端
から直列加算信号ａ₁ が欠陥検出回路１６へ送出され
る。

【００２７】このように構成された磁気センサ７ａ₁ ，
７ａ₂ において、パルス電圧発生器１５から一定周期で
正負のパルス電圧を出力する。出力されたパルス電圧は
抵抗１４を介して各磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ の各検出
コイル１３に印加される。その結果、強磁性体で形成さ
れ各コア１１は飽和領域まで磁化される。直列接続され
た磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ から出力される直列加算信
号ａ₁ は欠陥検出回路１６へ入力される。したがって、
直列加算信号ａ₁ は接地レベル（０Ｖ）を中心とする一
定振幅を有したパルス波形信号となる。

【００２８】この状態で、磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ に
外部磁界が交差すると、直列加算信号ａ₁ の振幅は変化
せずに、信号レベルのみが変化する。したがって、この
直列加算信号ａ₁ の信号レベルの変化量から外部磁界の
強度が検出される。このような各磁気センサ７ａ₁ ，７
ａ₂ は可飽和型の磁気センサと言われている。

【００２９】また、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の各直列接
続された磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ から出力される各直
列加算信号ａ₁ 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。

【００３０】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帯１
０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。

【００３１】このような磁気探傷装置において、磁化コ
イル６に励磁電流を供給すると、磁化鉄心４ｃの各磁極
４ａ，４ｂと走行中の金属帯１０とで閉じた磁路が形成
される。そして、金属帯１０の内部あるいは表面に欠陥
が存在すると、金属帯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７ａ₁ ，７ａ₂ で検出さ
れ、この磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ から該当欠陥に対応
する直列加算信号ａ₁ が出力される。

【００３２】また、このような各磁気センサ７ａ（７ａ
₁ ，７ａ₂ ）単体における出力レベルは、磁気センサ７
ａから探傷対象となる金属帯１０表面までのリフトオフ
と呼ばれる距離ｄによって大きく変化する。図４は、金
属帯１０に一定規模の人工欠陥を故意に形成して、リフ
トオフｄを変化させた場合における出力電圧特性図であ
る。図示するように、リフトオフｄが大きくなると、欠
陥に起因する漏洩磁束を示す電圧値は急激に低下する。

【００３３】次に、図１に示すように２個の磁気センサ
７ａ₁ ，７ａ₂ から出力される直列加算信号ａ₁ の信号
レベル、すなわち検出感度を式を用いてさらに詳細に検
証する。図１において、例えばパルス電圧発生器１５の
出力電圧をｅとし、抵抗１４の抵抗値をＲとし、各磁気
センサ７ａ₁ ，７ａ₂ の各検出コイル１３の断面積をＳ
₁ ，Ｓ₂ とし、各検出コイル１３のインピーダンスをＺ
₁ ，Ｚ₂ とすると、直列加算信号ａ₁ の電圧ｅ₁ は(1)
式となる。 ｅ₁ ＝ｅ（Ｚ₁ ＋Ｚ₂ ）／（Ｚ₁ ＋Ｚ₂ ＋Ｒ） …(1)

【００３４】なお、各インピーダンスＺ₁ ，Ｚ₂ は各検
出コイル１３の巻数Ｎ，検出コイル１３の巻幅Ｌ，コア
１１の透磁率μ，パルス電圧発振器１５の発振周波数ω
等を用いて(2) 式のように表現できる。 Ｚ₁ ，Ｚ₂ ＝Ｎ² μω／Ｌ …(2)

【００３５】いま、金属帯１０の健全部に欠陥に起因し
ない浮遊磁束が存在すると仮定する。直列接続された一
対の磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ はパルス電圧発生器１５
からの励磁電流で飽和領域まで磁化されている。そし
て、飽和領域では各コア１１の透磁率μは極端に減少す
る。このため、直列接続された磁気センサ７ａ₁ ，７ａ
₂ の直列加算信号ａ₁ の電圧の正極性と負極性の振幅値
は等しくなる。

【００３６】この条件下で、例えは一方の磁気センサ７
ａ₁ の下側に欠陥が存在すると、この欠陥により発生す
る漏洩磁束によって一方の磁気センサ７ａ₁ の検出コイ
ル１３の動作点が変化する。よって、(1) 式は(3) 式の
ように近似できる。なお、欠陥に起因する漏洩磁束は小
さいので隣接する磁気センサ７ａ₂ では検出されないと
する。 ｅ₁ ＝ｅ［（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ）＋Ｚ₂ ］／［（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ）＋Ｚ₂ ＋Ｒ］ …(3) よって、直列加算信号ａ₁ における正極性側の振幅と負
極性側の振幅との間に差が発生する。この差電圧が欠陥
検出回路１６でもって検出される。

【００３７】この一対の磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ を直
列接続した場合の直列加算信号ａ₁の電圧ｅ₁ に対し
て、例えば１個の磁気センサ７ａ₁ のみから出力される
出力信号ａの電圧ｅ_O は(4) 式で示される。 ｅ_O ＝ｅ（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ）／［（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ）＋Ｒ］ …(4) (3) 式と(4) 式とを比較すれば明らかなように、ΔＺの
変化量に対する各電圧ｅ₁ ，ｅ_O の変化量は磁気センサ
が１個の場合の電圧ｅ_O の方が大きい。次に、欠陥が他
方の磁気センサ７ａ₂ の下側に存在すると、同様な手順
でもって直列加算信号ａ₁ の電圧ｅ₁ は(5) 式となる。 ｅ₁ ＝ｅ［Ｚ₁ ＋（Ｚ₂ ±ΔＺ₂ ）］／［Ｚ₁ ＋（Ｚ₂ ±ΔＺ₂ ）＋Ｒ］ …(5) 磁気センサ７ａ₁ ．７ａ₂ の特性が等しい場合は(3)(5)
式は等しくなる。一方、同一位置に欠陥が存在すると、
１個の磁気センサ７ａ₁ の場合においては、出力電圧ｅ
₁ は(6) 式に示すように、欠陥の影響は現れない。 ｅ_O ＝ｅＺ₁ ／［Ｚ₁ ＋Ｒ］ …(6)

【００３８】このことは、２個の磁気センサ７ａ₁ ，７
ａ₂ を直列接続した場合の直列加算信号ａ₁ の欠陥に対
する検出感度は１個の磁気センサ７ａ₁ のみの場合に比
較して低いが、金属帯１０の幅方向に広い検出感度分布
特性を有することを意味する。

【００３９】発明者等は、直径が0.2mm ，0.3mm ，0.6
mmの標準欠陥が形成された金属帯１０を用いて、これら
の欠陥を従来の１個の磁気センサ７ａのみを用いた１セ
ンサ方式の磁気探傷装置における幅方向の中心位置に配
設された１個の磁気センサ７ａにおける幅方向の検出感
度分布特性と、図１に示す幅方向に配設されてそれぞれ
２個づつの磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ を直列接続した２
センサ方式の磁気探傷装置における幅方向の中心位置に
配設された２個の磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ における幅
方向の検出感度分布特性とを求めた。実験結果を図６に
示す。なお、実際の実験においては、標準欠陥が幅方向
の中心位置に形成された金属帯１０を幅方向に１mmずつ
移動させて中心位置からの各ずれ量（mm) と各信号ａ，
ａ₁ の検出レベルを測定した。但し、直径0.6 mmの標準
欠陥に対する検出信号レベルは、極端に大きく、測定装
置の増幅器等が飽和してずれ量が小さい位置における正
しい値が得られなかった。

【００４０】図６の実験結果から理解できるように、0.
2mm ，0.3mm の各規模の欠陥検出において、１センサ方
式の方が高い検出感度を得ることが可能であるが、２セ
ンサ方式の方が幅広い検出感度分布特性を得ることが可
能である。

【００４１】なお、ここで注意を要することは、２セン
サ方式の直列加算信号ａ₁ に含まれる雑音レベルは、１
センサ方式の出力信号ａに含まれる雑音レベルより高い
ことである。

【００４２】発明者等は、前述した１センサ方式と２セ
ンサ方式の他に３つの磁気センサを直列接続した３セン
サ方式の磁気探傷装置を用いて、同様の試験を実施し
た。各方式と測定された出力信号の欠陥信号レベルとの
関係を図７の上側に示す。同時に、各方式と各出力信号
のＳ／Ｎとの関係を図７の下側に示す。図示するよう
に、磁気センサの構成数が増加すると、検出感度および
Ｓ／Ｎが低下する。

【００４３】一方、磁気センサの構成数を増加すると、
金属帯１０の幅方向の検出感度分布特性が広く均一にな
る傾向にある。したがって、検出感度およびＳ／Ｎが許
容範囲を維持した状態で、磁気センサの構成数を増加す
ることが望ましい。例えば、図７において、Ｓ／Ｎの最
低許容限界が３であるとすると、磁気センサ７ａの構成
数は２となる。このように、一つの直列加算信号ａ₁ を
得るための磁気センサ７ａの構成数は、必要とする検出
感度とＳ／Ｎによってほぼ一義的に定まる。

【００４４】図５は欠陥検出回路１６の概略構成を示す
ブロック図である。直列接続された一対の磁気センサ７
ａ₁ ，７ａ₂ から出力される各直列加算信号ａ₁ はそれ
ぞれ増幅器１７で増幅され、次の各信号処理部１８へ入
力される。この信号処理部１８は入力されたパルス状の
直列加算信号ａ₁ の（＋）ピークレベルと（−）ピーク
レベルとを検出して、これらの差から入力した直列加算
信号ａ₁ の信号レベル変動量を求めて、漏洩磁束に比例
する各検出信号ｂを出力する。各信号処理回路１８から
出力された各検出信号ｂは次のノイズ自動除去部１９へ
入力される。各ノイズ自動除去部１９は基準信号発生部
２０から出力される基準信号未満の雑音成分を除去し
て、加算結合部２１へ送出する。

【００４５】加算結合部２１は、各ノイズ自動除去部１
９から出力された雑音除去後の図８の２センサ方式の検
出感度分布特性Ａを有する各検出信号ｂを加算・統合し
て、図８に示すような金属帯１０の幅方向に一様な感度
分布Ｂを有する欠陥信号ｃを得る。すなわち、各磁気セ
ンサ７ａ₁ ，７ａ₂ の単体での感度分布は台形形状を有
しているので、各磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ の検出信号
ｂをそのまま取出すと、金属板１０の幅方向に一定間隔
毎に谷部が生じる不連続な感度分布となり、各磁気セン
サ７ａ₁ ，７ａ₂ の中間部における欠陥検出率が低下し
てしまう。そこで加算結合部２１は、各検出信号ｂに対
して互いに隣接する磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ の検出信
号ｂ毎に加算・統合して、図８に示す感度分布Ｂを得
る。加算結合部２１から出力された欠陥信号ｃは、弁別
レベル自動設定部２２および欠陥弁別部２３へ入力され
る。

【００４６】弁別レベル自動設定部２２は、入力した欠
陥信号ｃにおける正常部の信号レベルから、金属板１０
の材質，加工度に応じた基準信号レベルを設定して、こ
の基準信号レベルを欠陥弁別部２３へ送る。

【００４７】欠陥弁別部２３は、加算統合部２１から入
力された欠陥信号ｃを弁別レベル自動設定部２２から入
力された基準信号レベルと比較して、基準信号レベルを
越えた信号を最終的な欠陥信号ｄとして記録表示部２４
へ送信する。また、欠陥弁別部２３には、パルス発生器
２５から出力されるパルス数を計数し、金属帯１０の移
動位置と速度を算出する距離カウンタ２６と速度カウン
タ２７からの位置情報が入力される。したがって、記録
表示部２４には欠陥信号ｄがその欠陥発生位置情報とと
もに表示される。また、欠陥発生位置と欠陥規模が記録
される。

【００４８】図９は、磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ と金属
板１０との間のリフトオフｄを、中空ロール１の強度と
中空ロール１の加工精度等を考慮して、例えばｄ＝3.5
mmとし、既知欠陥規模（体積＝ 5.0×１０^-4mm³ ）の人
工欠陥を有する金属帯１０を探傷した場合の欠陥信号ｃ
波形である。このように、たとえ体積が 5.0×１０^-4mm
³ 程度の微細な欠陥であっても確実に検出できる。ま
た、各磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ の応答時間を測定した
結果、金属帯１０の移動速度が1200ｍ／mim まで確実に
追従できる。

【００４９】このように構成された磁気探傷装置であれ
ば、各直列接続された一対の磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂
における幅方向の磁気検出感度特性は、図８に示すよう
に、台形形状となる。よって、従来の１個のコアを用い
た磁気センサや、通常の半導体ホール素子等を用いた磁
気センサに比較して、幅方向の検出感度をより均一化で
きる。また、加算結合部２１を用いることによって、最
終的に図８に示す金属帯１０の全幅方向に亘って均一な
感度特性Ｂを有する欠陥信号ｃが得られる。

【００５０】また、中空ロール１内に配設された磁気セ
ンサ７ａから欠陥検出回路１６へ入力される出力信号数
は従来装置に比較して約半分になる。よって、欠陥検出
回路１６を構成する増幅器１７，信号処理部１８，ノイ
ズ自動除去部１９の各構成回路数が約半分になる。した
がって、欠陥検出回路１６を簡素化できるので、装置全
体の製造費を低減できる。図１０は本発明の他の実施例
に係わる磁気探傷装置における各磁気センサ７ａの接続
状態を示す図である。

【００５１】この実施例においては、金属帯１０の幅方
向に互いに隣接する２個の磁気センサ７ａ₁ ，７ａ₂ が
並列接続されている。そして、各磁気センサ７ａ₁ ，７
ａ₁の各検出コイル１３の巻終端は共通に接地されてい
る。また各検出コイル１３の巻初端は互いに接続されて
抵抗１４を介してパルス電圧発生器１５に接続される。
また、接続点から並列加算信号ａ₂ が欠陥検出回路１６
ａへ送出される。

【００５２】このように、一対の磁気センサ７ａ₁ ，７
ａ₂ を並列接続した場合における並列加算信号ａ₂ の電
圧ｅ₂ を、前述の直列接続された場合と同様の手順で求
めると、(7) 式となる。 ｅ₂ ＝ｅＲ（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ・Ｚ₂ ）／（Ｚ₁ ±ΔＺ₁ ＋Ｚ₂ ） …(7)

【００５３】したがって、この(7) 式からも理解できる
ように、並列加算信号ａ₂ は前述した実施例における幅
方向の検出感度分布特性とぼ同様の分布特性を有する。
したがって、先の実施例の直列接続された２センサ方式
の磁気センサとほぼ同様の効果を得ることが可能であ
る。

【００５４】図１１は上記欠陥検出回路１６ａの概略構
成を示すブロック図である。図５に示す欠陥検出回路１
６とほぼ同一構成であり、かつ同一動作を行う。したが
って、図５に示す実施例回路とほぼ同様の効果を得るこ
とが可能である、図１２は本発明の他の実施例に係わる
磁気探傷装置に組込まれた磁気センサの概略構成を示す
図である。

【００５５】この実施例の各磁気センサ７ａ₃ は、図示
するように、絶縁体１２ａでもって例えば10mm〜1000mm
の所定間隔を開けて固定された複数のコア１１ａ．１１
ｂと、この一対のコア１１ａ，１１ｂに外側に絶縁体１
２ａごと巻装された検出コイル１３ａとで構成されてい
る。検出コイル１３ａの一端は接地されており、他端は
抵抗１４を介してパルス電圧発生回路１５に接続されて
いる。そして、他端から検出信号ａ₃ が欠陥検出回路１
６ｂへ入力される。このように構成された磁気センサ７
ａ₃ における検出コイル１３ａの両端間のインピーダン
スＺは(8) 式で示される。 Ｚ＝ωＳＮ² （μ₁ ＋μ₂ ）／Ｌ …(8) 但し、μ₁ ，μ₂ は各コア１１ａ，１１ｂの透磁率．Ｓ
は検出コイル１３ａの断面積，Ｌは検出コイル１３ａの
巻き幅である。

【００５６】よって、この２コア方式の磁気センサ７ａ
₃ の一方のコア１１ａの真下に欠陥が存在した場合にお
ける出力信号ａ₃ の電圧ｅ₃ は、コア１１ａの透磁率μ
₁ がΔμだけ変化したとすると、(9) 式となる。 ｅ₃ ＝ｅ［ωＳＮ² （μ₁ ＋Δμ＋μ₂ ）／Ｌ］ …(9) そして、例えば同一欠陥が他方のコア１１ｂの真下に位
置する場合は、(10)式となる。 ｅ₃ ＝ｅ［ωＳＮ² （μ₁ ＋μ₂ ＋Δμ）／Ｌ］ …(10)

【００５７】すなわち、コア１１ａ，１１ｂの磁気的特
性が等しければ、(9) 式と(10)式は等しい。よって、１
個のコア１１のみで形成されている１コア方式の磁気セ
ンサ７ａにおける幅方向の検出感度分布特性と比較し
て、図１２に示す２コア方式の磁気センサ７ａ₃ におけ
る検出感度分布特性は幅方向により均一な特性となる。

【００５８】図１５に、従来の１センサ１コア方式と、
実施例の１センサ２コア方式の各検出感度分布特性の各
実測値を示す。但し、縦軸の出力値は各特性のピーク値
を１とした場合における相対値である。図１５の実測値
にも示すように、実施例の磁気センサ７ａ₃ は、従来の
１センサ１コア方式の磁気センサに比較して格段に広い
均一な検出感度分布特性を得ることができる。また、コ
ア１１ａ，１１ｂの間隔を変化差さることによって、検
出感度分布特性の広がり度合いを制御可能である。

【００５９】なお、１個の磁気センサに含まれるコア数
を増加すると、検出過感度自体は従来の１センサ１コア
方式のそれと比較して低下するので、２つのコア１１
ａ，１１ｂで１個の磁気センサ７ａ₃ を形成するのが最
適ある。

【００６０】また、このように複数のコアで１個の磁気
センサ７ａ₃ を形成すると、金属帯１０の幅方向に配列
される磁気センサ数が減少するので、欠陥検出回路１６
ｂの構成回路部品数が減少する。よって、図５．図１１
の欠陥検出回路１６，１６ａとほぼ同様の効果を得るこ
とができる。図１３は本発明のさらに別の実施例に係わ
る磁気探傷装置に組込まれた磁気センサの概略構成を示
す図である。

【００６１】この実施例においては、金属帯１０の幅方
向に隣接する２個の図１２に示す構造の磁気センサ７ａ
₄ ，７ａ₅ が直列接続されている。このように、１セン
サ２コア方式の磁気センサを直列接続することによっ
て、より広い均一な検出感度分布特性を得ることができ
る。したがって、上述した各実施例とほぼ同様の効果を
得ることが可能である。但し、各磁気センサ７ａ₄ ，７
ａ₅ は図示するように２つずつ並列接続されているの
で、欠陥検出回路１６ｃへ入力される並列加算信号ａ₄
数は図１における直列加算信号ａ₁ 数に比較して約半分
になる。したがって、欠陥検出回路１６ｃの構成回路数
をさらに低減できる。図１４は本発明のさらに別の実施
例に係わる磁気探傷装置に組込まれた磁気センサの概略
構成を示す図である。

【００６２】この実施例においては、金属帯１０の幅方
向に隣接する２個の図１２に示す構造の磁気センサ７ａ
₄ ，７ａ₅ が並列接続されている。並列加算信号ａ₅ が
欠陥検出回路１６ｄへ送出される。このように、１セン
サ２コア方式の磁気センサ７ａ₄ ，７ａ₅ を並列接続す
ることによって、より広い均一な検出感度分布特性を得
ることができる。したがって、図１３に示した実施例と
ほぼ同様の効果を得ることが可能である。

【００６３】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。各実施例においては、中空ロール１
内に各磁気センサ７ａ，７ａ₁ 〜７ａ₅ を配設したが、
中空ロール１の外側で、かつ金属帯１０を挟んで中空ロ
ール１内に設けられた磁化器４の対向位置に配設しても
よい。

【００６４】また、本発明の応用として、Ｓ／Ｎは低下
するが、金属帯１０の溶接された接続部分を専用に検出
する場合等においては、３個以上の磁気センサ７ａを並
列接続または直列接続することによって装置を簡素化で
きる。

【００６５】

【００６６】

【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、金属帯の幅方向に隣接する複数のコアに検
出コイルを巻装した磁気センサを用いている。よって、
１個の磁気センサの幅方向の感度領域を広くでき、少な
い磁気センサでもって、金属帯の全幅に亘って均一な検
出感度を維持でき、かつ欠陥検出回路の構成回路数を減
少でき、装置全体の製造費を低減できる。

【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磁
気センサの概略構成を示す図、

【図２】 実施例装置全体の構成を示す断面図、

【図３】 同じく実施例装置全体の構成を示す断面図、

【図４】 リフトオフと磁気センサの出力電圧との関係
を示す図、

【図５】 実施例装置の欠陥検出回路を示す図、

【図６】 実施例磁気センサにおける金属帯の幅方向の
検出感度特性図、

【図７】 実施例磁気センサにおける検出感度およびＳ
／Ｎと磁気センサ数との関係を示す図、

【図８】 実施例装置全体としての金属帯の幅方向の検
出感度分布特性図、

【図９】 実施例装置の金属帯における欠陥信号波形
図、

【図１０】 本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探
傷装置の磁気センサの接続関係を示す図、

【図１１】 同実施例装置の欠陥検出回路を示す図、

【図１２】 本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探
傷装置の磁気センサの接続関係を示す図、

【図１３】 本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探
傷装置の磁気センサの接続関係を示す図。

【図１４】 本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探
傷装置の磁気センサの接続関係を示す図、

【図１５】 実施例装置におけ磁気センサの各構成方式
の検出感度分布特性を示す図。

【符号の説明】

１…中空ロール、４…磁化器、７ａ，７ａ₁ 〜７ａ₅ …
磁気センサ、１０…金属帯、１１，１１ａ，１１ｂ…コ
ア、１２，１２ａ…絶縁体、１３，１３ａ…検出コイ
ル、１５…パルス電圧発生器、１６，１６ａ，１６ｂ，
１６ｃ…欠陥検出回路、１８…信号処理部、２１…加算
統合部、２３…欠陥弁別部、２４…記録表示部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牧 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 安藤 静吾 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 松藤 泰大 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−134555（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−277053（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−138258（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−113362（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−71947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−84404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−17953（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−33363（ＪＰ，Ｕ) 実用新案登録2505184（ＪＰ，Ｙ２) 特公 昭60−7227（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行状態の金属帯の表面に接することに
   よって回転する中空ロールと、この中空ロール内に配設
   され、前記金属帯内に磁界を発生させる磁化器と、前記
   金属帯の近接位置でかつこの金属帯の幅方向に配列さ
   れ、前記金属帯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複数の磁気センサと、この各磁気
   センサの出力信号を合成して前記金属帯の全幅における
   欠陥信号を得る欠陥検出回路とを備えた磁気探傷装置に
   おいて、 前記各磁気センサは、前記金属帯の幅方向に相互間に所
   定間隔を開けて配列された複数のコアと、この複数のコ
   アの外周に巻回された検出コイルとで構成されたことを
   特徴とする磁気探傷装置。
2. 【請求項２】 前記金属帯の幅方向に隣接する２個以上
   の磁気センサを並列接続して、各磁気センサの出力信号
   を並列加算した並列加算信号を前記欠陥検出回路へ送出
   する請求項１記載の磁気探傷装置。
3. 【請求項３】 前記金属帯の幅方向に隣接する２個以上
   の磁気センサを直列接続して、各磁気センサの出力信号
   を直列加算した直列加算信号を前記欠陥検出回路へ送出
   する請求項１記載の磁気探傷装置。