JP3205574B2 - 漏洩磁気探傷装置 - Google Patents
漏洩磁気探傷装置Info
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- JP3205574B2 JP3205574B2 JP22255291A JP22255291A JP3205574B2 JP 3205574 B2 JP3205574 B2 JP 3205574B2 JP 22255291 A JP22255291 A JP 22255291A JP 22255291 A JP22255291 A JP 22255291A JP 3205574 B2 JP3205574 B2 JP 3205574B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は磁性または非磁性の導電
性線材、棒材に好適の漏洩磁気探傷装置に関する。
性線材、棒材に好適の漏洩磁気探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】線材、棒材等の製造工程においても、種
々の原因によりこれらの表面や内部に欠陥が生ずる。従
来、欠陥を自動的にインラインまたはオンラインで検出
する装置としては、被検査材料内部に超音波を導入し、
この反射波の状態から欠陥を検出する超音波探傷装置、
被検査材料に交番磁界を作用させて該材料中に渦電流を
発生させ、この渦電流の状況から欠陥を検出する渦流探
傷装置、静止磁界中に検出コイルを置き、その検出コイ
ル内に被検材料を走行させ、該コイルが欠陥による漏洩
磁束を切ることによる起電力から欠陥を検出する漏洩磁
気探傷装置などがある。このうち、高速で探傷が可能で
あることより、渦流探傷装置と漏洩磁気探傷装置が広く
使用されており、欠陥の存在部位、形態等の条件により
使い分けられている。このうち、漏洩磁気探傷装置は、
特に、高速で探傷する場合の、材料の振動による影響で
ＳＮ比が悪化し易く、高精度の探傷ができないという問
題がある。
々の原因によりこれらの表面や内部に欠陥が生ずる。従
来、欠陥を自動的にインラインまたはオンラインで検出
する装置としては、被検査材料内部に超音波を導入し、
この反射波の状態から欠陥を検出する超音波探傷装置、
被検査材料に交番磁界を作用させて該材料中に渦電流を
発生させ、この渦電流の状況から欠陥を検出する渦流探
傷装置、静止磁界中に検出コイルを置き、その検出コイ
ル内に被検材料を走行させ、該コイルが欠陥による漏洩
磁束を切ることによる起電力から欠陥を検出する漏洩磁
気探傷装置などがある。このうち、高速で探傷が可能で
あることより、渦流探傷装置と漏洩磁気探傷装置が広く
使用されており、欠陥の存在部位、形態等の条件により
使い分けられている。このうち、漏洩磁気探傷装置は、
特に、高速で探傷する場合の、材料の振動による影響で
ＳＮ比が悪化し易く、高精度の探傷ができないという問
題がある。
【０００３】特開昭６１−２９２５４８号は、渦流探傷
装置において、また、特開昭５７−６０２５８号は、本
願と同一原理の漏洩磁気を利用した銅線材中の磁性異物
検出装置において、それぞれ上記振動に基づくＳ／Ｎ比
の低下の問題を改善することに関するものである。これ
ら２件の提案は、いずれも、低い周波数のノイズ分に対
しては、例えば図１に示すように被探傷材１に対しその
軸方向に間隔を置いて複数個の検出コイルを配し、それ
ぞれのコイルからの信号を差動増幅器等により組み合
せ、振動等によるノイズ信号の成分を減少させる方式で
あり、この方式は、高速で高精度の探傷を行うには有効
な手段であり、本発明の装置もこの技術を利用してい
る。しかし、この差動による低周波成分の相殺方法は、
位相が互いに逆となる信号同士では却って強め合う結果
となる。また、高い周波数のノイズに対して、前記特開
昭５７−６０２５８号は、一軸上に串差し状に配列され
た３個の検出コイルの互いに隣合う２個のうち、一方の
コイルの出力を反転し、これを他方の出力と加算する演
算回路を２個（１３，１６）設け、また、前記互いに隣
合う２個のコイルのうち、一方のコイルの反転出力と他
方のコイルの出力のうち、所定周波数以上の成分を各々
抽出して加算して反転する回路を２個（２６，２７）設
け、この二出力と前記演算回路の二出力を加算してい
る。しかし、上記装置は、装置が複雑であり、調整等の
取扱いも容易でない欠点を有する。
装置において、また、特開昭５７−６０２５８号は、本
願と同一原理の漏洩磁気を利用した銅線材中の磁性異物
検出装置において、それぞれ上記振動に基づくＳ／Ｎ比
の低下の問題を改善することに関するものである。これ
ら２件の提案は、いずれも、低い周波数のノイズ分に対
しては、例えば図１に示すように被探傷材１に対しその
軸方向に間隔を置いて複数個の検出コイルを配し、それ
ぞれのコイルからの信号を差動増幅器等により組み合
せ、振動等によるノイズ信号の成分を減少させる方式で
あり、この方式は、高速で高精度の探傷を行うには有効
な手段であり、本発明の装置もこの技術を利用してい
る。しかし、この差動による低周波成分の相殺方法は、
位相が互いに逆となる信号同士では却って強め合う結果
となる。また、高い周波数のノイズに対して、前記特開
昭５７−６０２５８号は、一軸上に串差し状に配列され
た３個の検出コイルの互いに隣合う２個のうち、一方の
コイルの出力を反転し、これを他方の出力と加算する演
算回路を２個（１３，１６）設け、また、前記互いに隣
合う２個のコイルのうち、一方のコイルの反転出力と他
方のコイルの出力のうち、所定周波数以上の成分を各々
抽出して加算して反転する回路を２個（２６，２７）設
け、この二出力と前記演算回路の二出力を加算してい
る。しかし、上記装置は、装置が複雑であり、調整等の
取扱いも容易でない欠点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、装置的に
比較的単純で、調整も容易な漏洩磁気探傷装置を提供す
ることを目的とする。
比較的単純で、調整も容易な漏洩磁気探傷装置を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、静止磁界中
に、軸が該磁界と平行となるごとく配置した検出コイル
を貫通して、前記軸の方向に被探傷材を走行させ、前記
コイルの起電力に基づいて前記被探傷材の異常を検出す
る漏洩磁気探傷装置において、前記被探傷材の長さ方向
に沿って配置された少くとも３個の検出コイルと、これ
らの検出コイルのうち、相隣る２個の検出コイルを１対
とする差動回路２個以上を有し、該差動回路それぞれの
出力信号を一方は移相回路を経て、他方は直接に位相検
波回路に入力して位相検波することを特徴とする漏洩磁
気探傷装置である。
に、軸が該磁界と平行となるごとく配置した検出コイル
を貫通して、前記軸の方向に被探傷材を走行させ、前記
コイルの起電力に基づいて前記被探傷材の異常を検出す
る漏洩磁気探傷装置において、前記被探傷材の長さ方向
に沿って配置された少くとも３個の検出コイルと、これ
らの検出コイルのうち、相隣る２個の検出コイルを１対
とする差動回路２個以上を有し、該差動回路それぞれの
出力信号を一方は移相回路を経て、他方は直接に位相検
波回路に入力して位相検波することを特徴とする漏洩磁
気探傷装置である。
【０００６】
【作用】本発明が対象とする漏洩磁気探傷装置に用いる
静止磁界発生装置は、可能の限り均等な（方向および強
さ）磁場を実現するよう配慮されているが、十分均等な
磁場を実現するに至っていない。このため、該磁場中で
被検材が振動すると、該材料中にその振動に応じた渦電
流が発生し、この渦電流によって磁力が発生し、検出コ
イル内の磁束が変化して振動ノイズ（電圧）を発生す
る。上記ノイズは、その原因である振動に応じた広い周
波数分布を示す。このうち、近接して配置された一対の
検出コイルの相互間隔に比し、十分大きい波長の定在波
または進行波によるノイズ（したがって、比較的低い周
波数のノイズ）は、一対の検出コイルを同特性とし、か
つこれらをその出力が差動となるごとく結線することに
より、ほぼ相殺可能で、前記二提案でも、また、本発明
も採用していることは、前述の通りである。本発明の特
徴は、前述のように差動により増強されたノイズも含
め、差動出力成分のうち、特定の周波数成分のノイズ、
端的には最もレベルが高くＳ／Ｎ比を低下しているノイ
ズを位相敏感検波（以下位相検波と記す）してＳ／Ｎ比
を向上するものである。すなわち、上記の差動により低
周波成分のノイズを相殺除去した二種の信号を得、この
信号のうち、上記特定の周波数成分について、一方の信
号を適当位相角度だけ移相したものと、他方の信号とを
位相検波することにより、例えば両信号の特定周波数の
ノイズに対してその位相差をφ＝π／２、よって、ｃｏ
ｓφ＝０として、該成分のノイズを除去減衰することに
よりＳ／Ｎ比を向上するのである。
静止磁界発生装置は、可能の限り均等な（方向および強
さ）磁場を実現するよう配慮されているが、十分均等な
磁場を実現するに至っていない。このため、該磁場中で
被検材が振動すると、該材料中にその振動に応じた渦電
流が発生し、この渦電流によって磁力が発生し、検出コ
イル内の磁束が変化して振動ノイズ（電圧）を発生す
る。上記ノイズは、その原因である振動に応じた広い周
波数分布を示す。このうち、近接して配置された一対の
検出コイルの相互間隔に比し、十分大きい波長の定在波
または進行波によるノイズ（したがって、比較的低い周
波数のノイズ）は、一対の検出コイルを同特性とし、か
つこれらをその出力が差動となるごとく結線することに
より、ほぼ相殺可能で、前記二提案でも、また、本発明
も採用していることは、前述の通りである。本発明の特
徴は、前述のように差動により増強されたノイズも含
め、差動出力成分のうち、特定の周波数成分のノイズ、
端的には最もレベルが高くＳ／Ｎ比を低下しているノイ
ズを位相敏感検波（以下位相検波と記す）してＳ／Ｎ比
を向上するものである。すなわち、上記の差動により低
周波成分のノイズを相殺除去した二種の信号を得、この
信号のうち、上記特定の周波数成分について、一方の信
号を適当位相角度だけ移相したものと、他方の信号とを
位相検波することにより、例えば両信号の特定周波数の
ノイズに対してその位相差をφ＝π／２、よって、ｃｏ
ｓφ＝０として、該成分のノイズを除去減衰することに
よりＳ／Ｎ比を向上するのである。
【０００７】
【実施例】次に本発明を棒鋼材の探傷に応用した装置の
例で説明する。図１は該実施例のブロック図で、Ｌ1 〜
Ｌ3 は検出コイルで、可能な限り均等な磁界Φを広い空
間内に形成するよう配慮して製作された図示しない磁界
装置内に、軸が該磁界の方向と平行、かつ互いに直列同
軸となるよう配列されている。これらの検出コイルＬ1
〜Ｌ3 を貫通するごとく、被検査材１が図示しない走行
装置によりその長手方向に走行している。検出コイルＬ
1 とＬ3 およびＬ2 の出力は、それぞれ同相増幅器１
１，１２および反転増幅器１３，１４で極性を同一およ
び逆として増幅され、それぞれの出力は、加算回路１５
および１６に入力される。ここで同相増幅器、反転増幅
器および加算回路、１１，１３および１５ならびに１
２，１４および１６は、それぞれ差動増幅器ａならびに
ｂを形成しており、それぞれの出力ＡならびにＢは、そ
れぞれＬ1 ，Ｌ2 間ならびにＬ2 ，Ｌ3 間の低周波ノイ
ズ分を相殺除去されている。差動増幅器ａ，ｂの出力
Ａ，Ｂは、そのまま加算回路ｈに入力され、適当に増幅
されて出力Ｈとされる。以上は従来の装置と同様であ
り、従来の装置では、この出力Ｈを適当な表示装置等に
導き、不良表示等に利用している。本発明の装置では、
以上の構成の他に次の構成を有する。複数の差動増幅器
の出力の一種を移相器ｇに導き移相操作を行い、この移
相出力と移相しない他の出力とを位相検波するものであ
る。すなわち、実施例では、出力Ａを位相器ｇで移相操
作し、その出力Ｇと他方の出力Ｂはそのままで、位相検
波器ｄに入力している。また、両差動増幅器の出力Ａ，
Ｂは、そのまま、位相検波器ｃに入力されている。位相
検波器の出力ＣおよびＤは、加算器ｅおよび減算器ｆに
入力され、それぞれの処理を施されて出力ＥおよびＦと
される。
例で説明する。図１は該実施例のブロック図で、Ｌ1 〜
Ｌ3 は検出コイルで、可能な限り均等な磁界Φを広い空
間内に形成するよう配慮して製作された図示しない磁界
装置内に、軸が該磁界の方向と平行、かつ互いに直列同
軸となるよう配列されている。これらの検出コイルＬ1
〜Ｌ3 を貫通するごとく、被検査材１が図示しない走行
装置によりその長手方向に走行している。検出コイルＬ
1 とＬ3 およびＬ2 の出力は、それぞれ同相増幅器１
１，１２および反転増幅器１３，１４で極性を同一およ
び逆として増幅され、それぞれの出力は、加算回路１５
および１６に入力される。ここで同相増幅器、反転増幅
器および加算回路、１１，１３および１５ならびに１
２，１４および１６は、それぞれ差動増幅器ａならびに
ｂを形成しており、それぞれの出力ＡならびにＢは、そ
れぞれＬ1 ，Ｌ2 間ならびにＬ2 ，Ｌ3 間の低周波ノイ
ズ分を相殺除去されている。差動増幅器ａ，ｂの出力
Ａ，Ｂは、そのまま加算回路ｈに入力され、適当に増幅
されて出力Ｈとされる。以上は従来の装置と同様であ
り、従来の装置では、この出力Ｈを適当な表示装置等に
導き、不良表示等に利用している。本発明の装置では、
以上の構成の他に次の構成を有する。複数の差動増幅器
の出力の一種を移相器ｇに導き移相操作を行い、この移
相出力と移相しない他の出力とを位相検波するものであ
る。すなわち、実施例では、出力Ａを位相器ｇで移相操
作し、その出力Ｇと他方の出力Ｂはそのままで、位相検
波器ｄに入力している。また、両差動増幅器の出力Ａ，
Ｂは、そのまま、位相検波器ｃに入力されている。位相
検波器の出力ＣおよびＤは、加算器ｅおよび減算器ｆに
入力され、それぞれの処理を施されて出力ＥおよびＦと
される。
【０００８】次に、作動を図２で欠陥による信号につい
て述べる。今被検査材１に微小欠陥がありこの欠陥部分
が左方からＬ1に接近中とすると、Ｌ1には正負いずれか
の誘起起電力ｋが発生する。この後該欠陥部分が、Ｌ1
を通過して遠ざかると、Ｌ1にはｋと極性が逆の誘起起
電力ｌが発生する。この時刻には該欠陥部分は次のコイ
ルＬ2に接近中でＬ2にはｋと同極性のｋ′が続いてｌ′
がそれぞれ発生する。ここでｔ1およびｔ2は、それぞれ
被検材１の欠陥部分がＬ1とＬ2およびＬ2とＬ3のそれぞ
れ中央間を通過するに要する時間である。Ｌ2の出力は
反転増幅器１３，１４で−Ｌ2で示すごとく反転され、
該反転出力は加算回路１５および１６で、それぞれＬ1
およびＬ3と加算され、Ｌ1−Ｌ2（出力Ａと同じ）およ
び−Ｌ2＋Ｌ3（出力Ｂと同じ）で示す波形となる。この
反転加算されることにより、随伴する低周波ノイズ分は
相殺除去される。出力ＡおよびＢは従来の装置と同様に
加算されて（Ｌ1−２Ｌ2＋Ｌ3）出力Ｈとなる。次に移
相器について述べる。図３はＬおよびＲによる移相回路
の例およびそのベクトルを示す図であり、供給電圧ｅS
のベクトルＥSに対し、Ｌの両端の電圧ｅLのベクトルＥ
LはＥSに対しφだけ遅れている。このφは、例えばＲ値
を変化することにより、特定の周波数に対し、ほぼ０〜
π／２（９０°）まで変化することができる。位相器は
本実施例の他Ｃ（容量）を用いるもの等目的により種々
の形式とすることができる。次に位相検波器について述
べる。位相検波器は、基準の交流ＶOに対し同周波数で
位相差がφであるような交流Ｖに対し、ｃｏｓφに比例
する出力を得る検波器である。出力ＡおよびＢのうち、
欠陥による信号は図２から判るように被処理材の走行速
度ｖ、検出コイルＬ1，Ｌ2，Ｌ3の相互間隔によって定
まる。したがって、移相器ｇの調整は、欠陥による信号
が出力Ｄで極端に低下しないよう見当をつけて行うこと
ができる。本実施例の装置では、図１で加算器ｅの出力
Ｅが最大となるよう移相器を調整することにより、減算
器ｆの出力Ｆ中のノイズを最小にすることができる。し
たがって出力Ｆにより不良表示その他の装置を働かせる
ことができる。上記の装置において、出力ＦのＳ／Ｎ比
を、出力Ｈでのそれに比し、１０〜１２倍向上すること
ができた。
て述べる。今被検査材１に微小欠陥がありこの欠陥部分
が左方からＬ1に接近中とすると、Ｌ1には正負いずれか
の誘起起電力ｋが発生する。この後該欠陥部分が、Ｌ1
を通過して遠ざかると、Ｌ1にはｋと極性が逆の誘起起
電力ｌが発生する。この時刻には該欠陥部分は次のコイ
ルＬ2に接近中でＬ2にはｋと同極性のｋ′が続いてｌ′
がそれぞれ発生する。ここでｔ1およびｔ2は、それぞれ
被検材１の欠陥部分がＬ1とＬ2およびＬ2とＬ3のそれぞ
れ中央間を通過するに要する時間である。Ｌ2の出力は
反転増幅器１３，１４で−Ｌ2で示すごとく反転され、
該反転出力は加算回路１５および１６で、それぞれＬ1
およびＬ3と加算され、Ｌ1−Ｌ2（出力Ａと同じ）およ
び−Ｌ2＋Ｌ3（出力Ｂと同じ）で示す波形となる。この
反転加算されることにより、随伴する低周波ノイズ分は
相殺除去される。出力ＡおよびＢは従来の装置と同様に
加算されて（Ｌ1−２Ｌ2＋Ｌ3）出力Ｈとなる。次に移
相器について述べる。図３はＬおよびＲによる移相回路
の例およびそのベクトルを示す図であり、供給電圧ｅS
のベクトルＥSに対し、Ｌの両端の電圧ｅLのベクトルＥ
LはＥSに対しφだけ遅れている。このφは、例えばＲ値
を変化することにより、特定の周波数に対し、ほぼ０〜
π／２（９０°）まで変化することができる。位相器は
本実施例の他Ｃ（容量）を用いるもの等目的により種々
の形式とすることができる。次に位相検波器について述
べる。位相検波器は、基準の交流ＶOに対し同周波数で
位相差がφであるような交流Ｖに対し、ｃｏｓφに比例
する出力を得る検波器である。出力ＡおよびＢのうち、
欠陥による信号は図２から判るように被処理材の走行速
度ｖ、検出コイルＬ1，Ｌ2，Ｌ3の相互間隔によって定
まる。したがって、移相器ｇの調整は、欠陥による信号
が出力Ｄで極端に低下しないよう見当をつけて行うこと
ができる。本実施例の装置では、図１で加算器ｅの出力
Ｅが最大となるよう移相器を調整することにより、減算
器ｆの出力Ｆ中のノイズを最小にすることができる。し
たがって出力Ｆにより不良表示その他の装置を働かせる
ことができる。上記の装置において、出力ＦのＳ／Ｎ比
を、出力Ｈでのそれに比し、１０〜１２倍向上すること
ができた。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は、基本的に
は従来の装置に移相器と位相検波器を加えるだけの比較
的単純な構成であり、また、本実施例のごとく位相検波
器を二個とし、これに加算器と減算器を付加して、一方
の出力が最大となるよう移相器を操作すればよく、取扱
いが、非常に容易である。そして、効果は、従来のＳ／
Ｎ比に比べ、約１０倍とすることができるから、処理速
度をより高速化する等、漏洩磁気探傷材装置の有用性を
一層向上させることができるものである。
は従来の装置に移相器と位相検波器を加えるだけの比較
的単純な構成であり、また、本実施例のごとく位相検波
器を二個とし、これに加算器と減算器を付加して、一方
の出力が最大となるよう移相器を操作すればよく、取扱
いが、非常に容易である。そして、効果は、従来のＳ／
Ｎ比に比べ、約１０倍とすることができるから、処理速
度をより高速化する等、漏洩磁気探傷材装置の有用性を
一層向上させることができるものである。
【図１】本発明の実施例のブロック図である。
【図２】本発明の実施例の作動を説明する図である。
【図３】実施例の移相装置とその作動を説明する図であ
る。
る。
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3 検出コイル １１，１２ 同相増幅器 １３，１４ 反転増幅器 １５，１６ 加算器 ａ，ｂ 差動増幅器 ｇ 移相器 ｃ，ｄ 位相検波器 ｅ，ｈ 加算器 ｆ 減算器 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ；出力 ｅS，ｅL，ｅR 電圧 ＥS，ＥL，ＥR 電圧のベクトル φ 位相角 Ｌ インダクタンス Ｒ 抵抗
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−60258（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−228552（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/72 - 27/90
Claims (1)
- 【請求項１】 静止磁界中に、軸が該磁界と平行となる
ごとく配置した検出コイルを貫通して、前記軸の方向に
被探傷材を走行させ、前記コイルの起電力に基づいて前
記被探傷材の異常を検出する漏洩磁気探傷装置におい
て、前記被探傷材の長さ方向に沿って配置された少くと
も３個の検出コイルと、これらの検出コイルのうち、相
隣る２個の検出コイルを１対とする差動回路２個以上と
を有し、該差動回路それぞれの出力信号を一方は移相回
路を経て、他方は直接に位相検波回路に入力して位相検
波し、これらの位相検波された各出力をそれぞれ加算回
路および減算回路により加算および減算処理して出力す
ることを特徴とする漏洩磁気探傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22255291A JP3205574B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 漏洩磁気探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22255291A JP3205574B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 漏洩磁気探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296979A JPH05296979A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3205574B2 true JP3205574B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=16784238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22255291A Expired - Fee Related JP3205574B2 (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 漏洩磁気探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3205574B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5955037A (en) | 1996-12-31 | 1999-09-21 | Atmi Ecosys Corporation | Effluent gas stream treatment system having utility for oxidation treatment of semiconductor manufacturing effluent gases |
| CN104215687A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-12-17 | 山西科为感控技术有限公司 | 钢丝绳磁力线平衡式探伤传感器 |
| DE112015007083B4 (de) * | 2015-11-02 | 2022-06-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Vorrichtung zum detektieren von drahtseildefekten |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP22255291A patent/JP3205574B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296979A (ja) | 1993-11-12 |
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