JP4561195B2 - 磁性金属被検体の欠陥の検出方法及びその検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁性金属板、磁性金属帯、磁性金属管などの磁性金属材料の表面あるいは表層などに存在する、非磁性金属介在物やスケール（酸化物）のかみ込みなどの欠陥を精度良く検出する方法およびその装置に関するものである。

近年、磁性金属製品に求められる品質レベルの高度化により、表面欠陥等の有害欠陥の少ない磁性金属材料に対する要望がますます強まっている。このような磁性金属製品としては、例えば鉄鋼薄板製品では自動車用、製缶用の冷延鋼板、めっき鋼板などがある。
また、厚板鋼材、鋼管などにおいても、欠陥が割れの起源となり得ることから、表面欠陥、表層欠陥、および内部欠陥を減少させることは非常に重要である。鋼以外の磁性金属を使用した磁性金属材料でも、表面欠陥、表層欠陥、および内部欠陥の有無が品質上非常に重要であることは同様である。

なお、ここで、表層欠陥とは、表面を含む数１００μｍ程度の深さまでの内部にある欠陥を意味する。
以下、自動車用めっき鋼板を例にして、さらに詳細に説明する。
自動車用めっき鋼板は、製鋼工程、熱延工程、酸洗工程、冷延工程、めっき工程、プレス工程を通して製造される。自動車用めっき鋼板における重大欠陥の１つは、ヘゲと一般に呼ばれるものであり、これは最終製品（自動車）において、欠陥部がその他の健全部と明らかに異なって見えるため、外観を損ねるという問題を引き起こし、あるいは非常に程度の悪いものになると、プレス成型時にプレス機を損傷するなどの弊害が生ずる。

このヘゲは、製鋼工程において生じる非磁性金属介在物に発生原因がある場合、あるいは製鋼工程および熱延工程入り側（熱延前）のおける、酸化物の鋼材内部への混入に発生原因がある場合など、全製造工程の中で、上工程側に起源があるとされている。また、このヘゲは、熱間圧延、冷間圧延を経ることで、幅方向に非常に微小で、圧延方向に長い形状に延ばされる。

製品の品質向上のためには、プロセス改善の結果を早期に判定することが重要であると同時に、欠陥の発生状況を把握した上で、合格品として出荷する、あるいは、健全な部分のみを出荷する、別の低グレード品に転用するなど、最適な対応を取る必要がある。
ヘゲ等の表面欠陥を検出するためには、光学式の表面欠陥計が一般的には使用されているが、表面に露出していない表層欠陥をも含めて検出するためには、プローブ型渦流探傷器なども使用される。

しかし、検出すべき欠陥が非常に小さくなってくると、従来から使用される光学式の表面欠陥計やプローブ型渦流探傷器では十分な検出能力が得られないという不具合があり、この不具合を解決するために、磁性金属被検体の表面や表層の欠陥を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この検出方法は、脚部にコイルが巻回された櫛型形状の強磁性体の４本以上の脚部を磁性金属被検体の検出面に対向して略垂直に、かつ磁性金属被検体の幅方向に略平行に並べて配置し、隣り合う３本の脚部の組の選択を時間的に切り替えながら、選択された３本の脚部のうち、中央の脚部に巻回された１次コイルに交流電流を印加して励磁し、外側の２つの脚部のそれぞれに巻回された２次コイルに誘起された電圧の差分信号を基に、欠陥の検出を行うことで非常に小さな欠陥を検出するものである。

この検出方法に基づいて、磁性金属被検体の欠陥を検出する検出装置を図７に示す。図７は、磁化装置と磁気センサの部分を中心に図示したものであり、鋼板や信号処理回路については図示を省略している。
図７において、３は磁化電源、６は差動増幅器、１０は櫛型強磁性体、１０ａ〜１０ｅは脚部、１１ａ〜１１ｅはコイルである。櫛型形状を有する櫛型強磁性体１０の各脚部が、被検体である鋼板の表面に略垂直に、かつ、それぞれが鋼板の幅方向に並ぶように配置されている。各脚部には、図示のようにコイルが巻回されている。

次に、このような構成からなる検出装置による磁性金属被検体の欠陥の検出について、図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、同図の左端の３つの脚部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを選択し、その中央の脚部１０ｂに巻回されたコイル１１ｂを磁化電源３に接続し、交流磁束を発生させる。そして、その磁束をその両側に位置する脚部１０ａ，１０ｃに巻回されたコイル１１ａ，１１ｃにより検出し、この検出信号を差動増幅器６に導く。差動増幅器６からは、その両者の差に対応する電圧が出力される。

次に、電気経路を電子的または電気的に切り替えて、図７（ｂ）に示すように、左端から２つ目〜４つ目の脚部１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを選択し、その中央の脚部１０ｃに巻回されたコイル１１ｃを磁化電源３に接続し、交流磁束を発生させる。そして、その磁束をその両側に位置する脚部１０ｂ，１０ｄに巻回されたコイル１１ｂ，１１ｄにより検出する。

さらに、図７（ｃ）に示すように、左端から３つ目〜５つ目の脚部１０ｃ，１０ｄ，１０ｅを選択し、同様の検出を行う。
以下、これを繰り返せば、被検体である鋼板の幅方向に向けて検出器を走査していることに相当し、広い幅の範囲にわたって機械的な動きを伴うことなく走査を行うことができる。

図７に示すような櫛型の強磁性体を用いた磁気センサによる検出方法は、Ｅ型の強磁性体を用いた磁気センサを走査させる方式と比較して、稼働部分がなく、構造が簡単で高速な走査が実現可能である。
特開２００３−２４０７６１号公報

しかし、図８に示すように、３つの脚部のうち、磁束の発生を担当する中央の脚部の直下で検出感度が低くなり、欠陥を検出できない不感帯（検出不能領域）を生じるという不具合が考えられる。
この不感帯は、図７（ａ）〜（ｃ）に示す各検出の度に発生し、この検出ごとに発生する各不感帯は図８（ａ）〜（ｃ）に示すようになる。図８において、斜線部は各検出の際の検出可能領域であり、この検出可能領域に挟まれた領域が不感帯となる。従って、不感帯は、櫛型強磁性体１０の各脚部の直下ごとに存在することになる。

このような不具合に対して、特許文献１には、もう１組以上の櫛型の強磁性体を用いた磁気センサを、櫛型の強磁性体の長手方向にずらして並行に千鳥状に配置することで、その不感帯をカバーしあうことが提案されている。
しかし、その提案の場合には、櫛型の強磁性体を用いた磁気センサを複数列設ける必要があるので、それぞれの櫛型の強磁性体を用いた磁気センサを配列した方向にもずれが生じる。このため、例えば配列方向に移動する被検体を対象とする場合、同時刻に櫛型の強磁性体を用いたセンサが検査している位置は、移動方向にずれがあるため、この移動方向のずれを補正する必要が生じる。その移動方向のずれは、測定した時間のずれとして認識され、測定時間のタイミングを補正したものを、移動方向に同一の位置とみなすことで解決することができる。

このように、上記の提案の場合には、測定時間のタイミングを補正する機構が新たに必要になり、全体として構成が複雑になり装置が大掛かりになる。しかも、移動速度が変化すると、タイミングを補正する量が変わるなど、移動方向のずれを完全に補正することは容易ではない、などの不具合がある。
そこで、本発明の目的は、櫛型磁気センサを使用して欠陥検出を行う場合に、その検出ができない不感帯の発生を防止でき、その装置の実現に際して構成の簡易化、コンパク化、および制作費用の低価格化を達成できる磁性金属被検体の欠陥の検出方法および検出装置を提供することにある。

上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は以下のように構成するようにした。
すなわち、請求項１に係る発明は、磁性金属被検体を交流磁化し、この磁化に基づく磁束を磁気センサで検出し、この検出に基づいて磁性金属被検体の欠陥の検出を行う検出方法であって、６つ以上の脚部を有する櫛型形状の強磁性体と、前記各脚部にそれぞれ巻回されるコイルとを含む櫛型磁気センサの各脚部を、磁性金属被検体の検出面に対向して配置し、前記６つ以上の脚部の中から、隣り合わない等間隔に離れた３つの脚部を１組とする各組を所定の順序で選択していき、その各組が選択されるたびに、その選択された各組の３つの脚部のうち、中央の脚部に巻回されたコイルに交流を供給して励磁し、中央以外の両側の２つの脚部のそれぞれに巻回された両コイルに誘起される両電圧の差分信号に基づいて前記磁性金属被検体の欠陥の検出を行い、この検出の際に、選択された中央の脚部と中央以外の脚部との間に存在する脚部の真下を含む欠陥検出を行なうようにした。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の検出方法において、前記磁性金属被検体の欠陥の検出時には、少なくとも前記中央の脚部と、前記中央以外の両側の２つの各脚部との間に位置する脚部に巻回されるコイルは、その両端を短絡するようにした。
請求項３に係る発明は、磁性金属被検体の検出面と対向する複数の脚部を有する櫛型形状の強磁性体と、前記複数の各脚部に巻回される複数のコイルとを含む櫛型磁気センサと、前記複数の脚部のうち、選択された２つの脚部に巻回されるコイルの両誘起電圧の差分を求める演算手段と、前記櫛型磁気センサの複数の脚部の中から、隣り合わない等間隔に離れた３つの脚部を１組とする各組のうちの所定の１組を選択し、この選択された各組の３つの脚部のうち、中央の脚部に巻回されたコイルに交流を供給して励磁し、中央以外の両側の２つの脚部のそれぞれに巻回された両コイルに誘起される両電圧を前記演算手段に導く選択手段と、前記演算手段で演算された差分信号に基づいて前記磁性金属被検体の欠陥の検出を行う欠陥検出手段と、を備え、前記欠陥検出手段は、前記選択された中央の脚部と中央以外の脚部との間に存在する脚部の真下を含む欠陥検出を行なうようにした。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の検出装置において、前記選択手段が、前記各組の３つの脚部を選択したときには、少なくとも選択した前記中央の脚部と、前記中央以外の両側の２つの各脚部との間に位置する脚部に巻回される各コイルの両端を短絡するようになっている。

本発明によれば、櫛型磁気センサを使用して欠陥検出を行う場合に、その検出ができない不感帯の発生を防止でき、その装置の実現に際して構成の簡易化、コンパク化、および制作費用の低価格化を達成できる。

以下、図面を参照して、本発明の磁性金属被検体の欠陥の検出方法、およびその検出装置の実施形態について説明する。
図１は、本発明の検出装置に係る実施形態の全体の構成を示すブロック図である。
この検出装置に係る実施形態は、図１に示すように、櫛型磁気センサ１と、磁化電源３と、選択回路４と、選択回路５と、差動増幅器６と、位相検波器７と、欠陥レベル判別器８と、制御回路９とを備えている。

櫛型磁気センサ１は、例えば７つの脚部１０ａ〜１０ｇを有する櫛型強磁性体１０と、その脚部１０ａ〜１０ｇに巻回される７つのコイル１１ａ〜１１ｇとを備えている。脚部１０ａ〜１０ｇは櫛型強磁性体１０の長さ方向に一列に配列され、その脚部１０ａ〜１０ｇの各先端面は、磁性金属被検体の欠陥検出の際にはその検出面と対向するようになっている。

脚部１０ａ〜１０ｇの幅、間隔、長さ、奥行きは、通常、測定対象とする欠陥の大きさに基づいて経験的、または代表的な自然欠陥や測定対象となる欠陥と同じ程度の大きさの人工欠陥をもとに試験探傷を繰り返して決定される。
ここで、図１に示す櫛型磁性体１０の脚部１０ａ〜１０ｇの配列の間隔は、図７に示す従来の櫛型磁性体の脚部の間隔の１／２に設定されている。また、脚部の配列個数は、この例では説明の便宜上７つとしたが、６つ以上であれば良く、測定対象の大きさなどを考慮して決定される。

コイル１１ａ〜１１ｇの各一端側は共通接続され、その共通接続部がアースに接続されている。また、コイル１１ａ〜１１ｇの各他端側は、選択回路４のスイッチ４ａ〜４ｇを介して励磁電源３に接続されるとともに、選択回路５の入力側に接続されている。
磁化電源３は、選択回路４のスイッチ４ａ〜４ｇを介して櫛型磁気センサ１のコイル１１ａ〜１１ｇのうちの１つと接続し、その接続されたコイルを励磁するものである。このため、磁化電源３は、その一端側がスイッチ４ａ〜４ｇにそれぞれ接続され、その他端側がアースに接続されている。

選択回路４は、磁化電源３と櫛型磁気センサ１のコイル１１ａ〜１１ｇとの接続を選択的に行うスイッチ４ａ〜４ｇを備えている。このスイッチ４ａ〜４ｇは、欠陥検出の際に、後述のように制御回路９の制御に従ってそのうちの所定の１つが閉じるようになっている。スイッチ４ａ〜４ｇは、トランジスタのような電子スイッチ、またはリレーのような機械的な接点などが使用される。

選択回路５は、欠陥検出の際に、コイル１１ａ〜１１ｇのうちから所定の２つのコイルを選択し、その選択された２つのコイルの各誘起電圧を差動増幅器６に出力するようになっている。選択回路５のこれらの選択出力制御は、制御回路９からの指示に基づいて行うようになっている。選択回路５は図示しないが、スイッチの組み合わせからなり、そのスイッチとしては、トランジスタのような電子スイッチ、またはリレーのような機械的な接点などが使用される。

差動増幅器６は、選択回路５で選択された２つのコイルの両誘起電圧を入力し、その両誘起電圧の差分に応じた信号を位相検波器７に出力するようになっている。
位相検波器７は、差動増幅器６からの出力信号を入力し、この入力信号を磁化電源３の波形に同期した信号により位相検波し、これにより磁性金属被検体の欠陥の大きさに応じた信号を得るものである。

欠陥レベル判別器８は、位相検波器７からの出力信号を入力し、これをあらかじめ定めてあるしきい値と比較することにより、磁性金属被検体の欠陥のレベルを判別し、その判別結果を出力するものである。
制御回路９は、欠陥検出の指示があると、その指示に基づいてあらかじめ定められた手順で選択回路４のスイッチ４ａ〜４９のオンオフ制御、および選択回路５の選択出力制御を行うものである。

次に、このような構成からなる実施形態による欠陥の検出方法について、図１〜図３を参照して説明する。
まず、図１に示す櫛型磁気センサ１の各脚部１０ａ〜１０ｇを、例えば図４（ｂ）に示すように磁性金属被検体ａの検出面に対向させる。
この状態で、櫛型磁気センサ１の左端から１つおきに５つ目までの３つの脚部１０ａ，１０ｃ，１０ｅを選択し、この選択された脚部１０ａ，１０ｃ，１０ｅに巻回されるコイル１１ａ，１１ｃ，１１ｅを使用して欠陥の検出を行う。

このときには、制御回路９により選択回路４のスイッチ４ｃがオンとなり、その選択された中央の脚部１０ｃに巻回されるコイル１１ｃが磁化電源３に接続され、その両側に位置する脚部１０ａ，１０ｅに巻回されるコイル１１ａ，１１ｅの両誘起電圧が、選択回路５で選択されて差動増幅器６に出力される。このときのコイルと各部の接続状態は、図２（ａ）に示すようになる。ここで、図２ではコイルの一端側の接続のみ表示され、その他端側の接地の表示は省略されている。

この結果、コイル１１ｃは磁化電源３により励磁されて交流磁束が発生し、コイル１１ａ，１１ｅにより検出された検出信号（誘起電圧）は差動増幅器６に入力される。差動増幅器６の出力は位相検波器７に入力され、磁化電源の波形に同期した信号により位相検波されると、位相検波器７からは被検体の欠陥の大きさに応じた信号が出力される。欠陥レベル判別器８は、その出力信号を入力し、これをあらかじめ定めてあるしきい値と比較することにより、被検体の欠陥のレベルを判別し、その判別結果を出力する。

ここで、仮に磁性金属被検体面の欠陥が脚部１０ａと脚部１０ｃの間に存在すると、脚部１０ａと脚部１０ｃを通る磁束に対する磁気抵抗が、脚部１０ｃと脚部１０ｅを通る磁束に対する磁気抵抗より大きくなり、これにより、脚部１０ａを通る磁束密度が脚部１０ｅを通る磁束密度に比べて相対的に小さくなる。その結果、脚部１０ａに巻回されたコイル１０ａに誘起される電圧が、脚部１０ｅに巻回されたコイル１１ｅに誘起される電圧よりも小さくなる。この電圧の差が、差動増幅器６により増幅されて出力される。

次に、櫛型磁気センサ１の左端から２つ目から６つ目の脚部のうち、１つおきに３つの脚部１０ｂ，１０ｄ，１０ｆを選択し、この選択された脚部１０ｂ，１０ｄ，１０ｆに巻回されるコイル１１ｂ，１１ｄ，１１ｆを使用して欠陥の検出を行う。
このときには、選択回路４のスイッチ４ｄがオンとなり、脚部１０ｄに巻回されるコイル１１ｄが磁化電源３に接続され、脚部１０ｂ，１０ｆに巻回されるコイル１１ｂ，１１ｆの両誘起電圧が選択回路５で選択されて差動増幅器６に出力される。このときのコイルと各部の接続状態は、図２（ｂ）に示すようになる。

この結果、コイル１１ｄは磁化電源３により励磁されて交流磁束が発生し、コイル１１ｂ，１１ｆにより検出された検出信号は差動増幅器６に入力される。
さらに、櫛型磁気センサ１の左端から３つ目から７つ目の脚部のうち、１つおきに３つの脚部１０ｃ，１０ｅ，１０ｇを選択し、この選択された脚部１０ｃ，１０ｅ，１０ｇに巻回されるコイル１１ｃ，１１ｅ，１１ｇを使用して欠陥の検出を行う。

このときには、選択回路４のスイッチ４ｅがオンとなり、脚部１０ｅに巻回されるコイル１１ｅが磁化電源３に接続され、脚部１０ｃ，１０ｇに巻回されるコイル１１ｃ，１１ｇの両誘起電圧が選択回路５で選択されて差動増幅器６に出力される。このときのコイルと各部の接続状態は、図２（ｃ）に示すようになる。
この結果、コイル１１ｅは磁化電源３により励磁されて交流磁束が発生し、コイル１１ｃ，１１ｇにより検出された検出信号は差動増幅器６に入力される。

以下、これらの検出を繰り返せば、磁性金属被検体が鋼板の場合には、鋼板の幅方向に向けて櫛型磁気センサ１を走査していることに相当し、広い幅の範囲にわたって機械的な動きを伴うことなく走査を行うことができる。
また、この実施形態の検出方法によれば、図２（ａ）に示すように、強磁性体１０の脚部１０ａ，１０ｃ，１０ｅを使用して検出する場合には、図３（ａ）に示すように脚部１０ｃの真下に不感帯が生じる。次に、図２（ｂ）に示すように、脚部１０ｂ，１０ｄ，１０ｆを使用して検出する場合には、図３（ｂ）に示すように脚部１０ｄの真下に不感帯が生じるが、この検出の際には、先に脚部１０ｃの真下に生じた不感帯の領域は検出可能領域となる。以下、同様の結果が得られる。

このため、図３からわかるように、この実施形態によれば、従来の検出方法で問題となっていた、欠陥検出の際に発生する図９に示すような不感帯の発生を防止できる。
なお、上記の説明では、欠陥の検出を図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）の順序で行うようにしたが、本発明はその手順に限定されず、例えば（ａ）（ｃ）（ｂ）の順序というように所定の順序で行うようにすれば良い。

図４は、櫛型磁気センサの検出時の磁束分布を示すイメージ図であり、（ａ）は従来の櫛型磁気センサのように隣り合う３つの脚部に巻回されるコイルを使用する場合であり、（ｂ）はこの実施形態の櫛型磁気センサ１のように１つおきに選択された３つの脚部に巻回されるコイルを使用する場合である。
図４では、上記のように、（ｂ）に示す実施形態に係る櫛型磁気センサ１の脚部の間隔は、（ａ）に示す櫛型磁気センサの脚部の間隔の約１／２となっている。

図４（ａ）に示す場合には、脚部１０ｃに巻かれたコイル１１ｃに磁化電源３から交流電流を流すと、図示のような磁束１２が生じる。磁性金属被検体ａに欠陥ａ１があると、その欠陥ａ１によって磁束１２が阻害され、脚部１０ａ，１０ｅに巻かれた１１ａ，１１ｅに誘起される電圧に差が生じ、それを差動増幅器６によって、増幅して検出する。
一方、図３（ｂ）に示す場合には、脚部１０ｃに巻かれたコイル１１ｃに磁化電源３から交流電流を流すと、図示のような磁束１２が生じる。しかし、励磁用の脚部１０ｃと検出用の脚部１０ａ，１０ｅとの間に、脚部１０ｂ，１０ｄが存在するため、磁束１２は脚部１０ａ，１０ｅの他に脚部１０ｂ，１０ｄを通る。このため、検出用の脚部１０ａ，１０ｅを通る磁束は、脚部１０ｂ，１０ｄがない場合に比べて相対的に減少するため、検出性能が低下されることが懸念される。

そこで、本発明者らは、実際に測定対象となる欠陥と同じレベルの大きさの人工欠陥を用意し、この実施形態に係る磁気センサの検出能力を評価するための実験を行った。
この実験では、測定対象となる人工欠陥として、その幅が０．２ｍｍ、その深さが０．５ｍｍのものを用意した。そして比較のために、以下の２つの櫛型磁気センサＡ，Ｂを用意した。

櫛型磁気センサＡは、脚部の幅が０．５ｍｍ、脚部の間隔が１．５ｍｍ、脚部の奥行きが１０ｍｍ、脚部の長さが２ｍｍのものとした。櫛型磁気センサＢは、脚部の幅が０．５ｍｍ、脚部の間隔が３ｍｍ、脚部の奥行きが１０ｍｍ、脚部の長さが２ｍｍのものとした。このような両磁気センサＡ，Ｂのイメージは、図５（ａ）（ｂ）に示すようになる。
ここで、脚部の間隔とは、隣り合う２つの脚部の幅方向の中心間距離のことである（図５参照）。

このように、櫛型磁気センサＡ、Ｂではその脚部のサイズは同じであるが、櫛型磁気センサＡの脚部の配置間隔は櫛型磁気センサＢの脚部の配置間隔の１／２であり、狭くなっている。
そして、櫛形磁気センサＡでは、隣合う３つの脚部を使用して、図５（ａ）に示すような接続により検出を行った。また、櫛形磁気センサＢでは、１つおきに３つの脚部を使用して、図５（ｂ）に示すような接続により検出を行った。この比較試験では、励磁コイルの励磁周波数は、７５０〔ｋＨｚ〕とした。

実際の探傷では、例えば図１に示すような検出装置を使用して擬似的な走査を行うが、この比較試験では、励磁用、検出用の脚部の間の脚部がどのような影響を与えるかを評価することが目的である。このため、櫛型磁気サンサＡは、図５（ｂ）に示すように５つの脚部からなるものを用意し、実際に走査させて測定した。この測定時には、櫛形磁気センサＡの測定に使用されない脚部に巻回されるコイルを短絡させ、非接地状態とした（図５（ｂ）参照）。

この比較試験の結果を、図５に示す。図５（ａ）に示すように、櫛形磁気センサＢを使用して隣合う３つの脚部を使用する従来の検出方法では、人工欠陥に対する出力信号のレベルが約１．４〔Ｖ〕である。これに対して、櫛形磁気センサＡを使用して１つおきの３つの脚部を使用する本発明に係る検出方法では、その出力信号のレベルが約１．３〔Ｖ〕であり、若干の出力低下があるが、この程度の低下では欠陥検出に問題のないレベルであることが確認された。

次に、本発明に係る検出方法では、欠陥の検出時に、励磁用の脚部と検出用の脚部との間に、検出に直接寄与しない脚部が存在し、その脚部に巻回されるコイルが検出に与える影響が懸念される。
そこで、その検出に直接寄与しない脚部に巻回されるコイルを、図６（ａ）に示すように電気的に開放させた開放状態、図６（ｂ）に示すように短絡させて接地しない状態（短絡非接地状態）、および図６（ｃ）に示すように短絡させて接地させた状態（短絡接地状態）の３状態における比較試験を、以下のような条件の下で行った。

人工欠陥は、先の比較実験と同じ大きさのものとした。櫛型磁気センサは、脚部の幅が０．５ｍｍ、脚部の間隔が１ｍｍ、脚部の奥行きが２ｍｍ、脚部の長さが５ｍｍのものを用意した。また、コイルの励磁周波数は、１〔ＭＨｚ〕とした。
表１に、測定結果である３つの状態における欠陥の信号出力の強度を示す。表１に示す信号強度は、信号出力の正負のピーク値の差を表している。表１によれば、励磁用と検出用の間の脚部に巻回されるコイルの状態が、開放状態、短絡接地状態、および短絡非接地状態のいずれの場合でも信号は検出可能であった。

この比較実験結果から３つの状態を比較すると、開放状態と比較して、短絡の２状態の方がより検出し易く、短絡させた２状態を比較すると、短絡接地状態よりも短絡非接地状態の方が優れていることがわかる。
従って、この実施形態では、欠陥検出の際に、励磁用と検出用の間の脚部に巻回されるコイルはその両端を短絡するようにするのが好ましい。なお、そのコイルを短絡するための回路は、図１に示す検出装置には含まれていないが、スイッチの組み合わせにより選択回路４などに含ませることができる。

以上説明したように、この実施形態によれば、櫛型磁気センサを使用して欠陥検出を行う場合に、その検出ができない不感帯の発生を防止でき、その装置の実現に際しては、構成の簡易化、コンパク化、および制作費用の低価格化を達成できる。
なお、上記の実施形態の検出方法では、図２（ａ）に示すように、例えば、櫛型磁気センサ１の左端から１つおきに５つ目までの３つの脚部１０ａ，１０ｃ，１０ｅを選択し、この選択された脚部１０ａ，１０ｃ，１０ｅに巻回されるコイル１１ａ，１１ｃ，１１ｅを使用して欠陥の検出を行う場合について説明した。

しかし、これに代えて、以下のようにして欠陥を検出するようにしても良い。すなわち、まず、櫛型磁気センサ１の左端から１つおきに３つ目までの２つの脚部１０ａ，１０ｃを選択し、その選択した１０ａ，１０ｃのうち、脚部１０ａに巻回されるコイルを励磁用コイルとして使用し、脚部１０ｃに巻回されるコイルを検出用コイルとして欠陥を検出する。次に、左端から２つ目から４つ目の脚部のうち、１つおきに２つの脚部１０ｂ，１０ｄを選択し、その選択した１０ｂ，１０ｄのうち、脚部１０ｂに巻回されるコイルを励磁用コイルとして使用し、脚部１０ｄに巻回されるコイルを検出用コイルとして欠陥を検出する。以下、同様の手順により検出する。

なお、上記の実施形態では、櫛型磁気センサ１の脚部１０ａ〜１０ｇを１つおきに３つ選択し、その選択した脚部に巻回されるコイルを使用して欠陥を検出するようにした（図２参照）。しかし、これに代えて、脚部を２つ以上おきに３つ選択し、その選択した３つの脚部に巻回されるコイルを使用して欠陥を検出するようにしても良い。
また、上記の実施形態では、上記のように、欠陥の検出に寄与しない脚部に巻回されるコイルは短絡させるのが好ましい。図６では、その短絡させるコイルは、検出用のコイルが巻回される脚部の内側に配置される脚部に巻回されるコイルとしたが、その脚部の内側のみならずその脚部の外側に配置される脚部に巻回されるコイルを含めるようにしても良い。

本発明の検出装置の実施形態の構成を示すブロック図である。 その検出装置による検出方法の手順を説明する図である。 その検出装置による各検出毎の検出領域を経時的に示す図である。 櫛型磁気センサの磁束の分布を示す図であり、（ａ）は従来の検出方法の場合であり、（ｂ）は本発明に係る検出方法の場合である。 本発明の効果を確認するための測定結果を示す図であり、（ａ）は従来の検出方法による検出信号を使用したセンサＡのイメージとともに示し、（ｂ）は本発明に係る検出方法による検出信号を使用したセンサＢのイメージとともに示す。 励磁用と検出用の間の脚部に巻回されるコイルの状態の比較実験の方法を示す図であり、（ａ）はそのコイルの両端が開放された場合、（ｂ）はそのコイルが短絡されて接地されない場合、（ｃ）はそのコイルが短絡されて接地される場合である。 従来の検出方法の手順を説明する図である。 従来の検出方法により発生する不感帯を説明する図である。 従来の検出方法において、各検出毎に発生する検出されない領域（不感帯）を説明する図である。

符号の説明

ａ 磁性金属被検体
１ 櫛型磁気センサ
３ 磁化電源
４、５ 選択回路
６ 差動増幅器
７ 位相検波器
８ 欠陥レベル判別器
９ 制御回路
１０ 櫛型の強磁性体
１０ａ〜１０ｇ 脚部
１１ａ〜１１ｆ コイル

Claims (4)

1. 磁性金属被検体を交流磁化し、この磁化に基づく磁束を磁気センサで検出し、この検出に基づいて磁性金属被検体の欠陥の検出を行う検出方法であって、
   ６つ以上の脚部を有する櫛型形状の強磁性体と、前記各脚部にそれぞれ巻回されるコイルとを含む櫛型磁気センサの各脚部を、磁性金属被検体の検出面に対向して配置し、
   前記６つ以上の脚部の中から、隣り合わない等間隔に離れた３つの脚部を１組とする各組を所定の順序で選択していき、
   その各組が選択されるたびに、その選択された各組の３つの脚部のうち、中央の脚部に巻回されたコイルに交流を供給して励磁し、中央以外の両側の２つの脚部のそれぞれに巻回された両コイルに誘起される両電圧の差分信号に基づいて前記磁性金属被検体の欠陥の検出を行い、
   この検出の際に、選択された中央の脚部と中央以外の脚部との間に存在する脚部の真下を含む欠陥検出を行なうことを特徴とする磁性金属被検体の欠陥の検出方法。
2. 前記磁性金属被検体の欠陥の検出時には、少なくとも前記中央の脚部と、前記中央以外の両側の２つの各脚部との間に位置する脚部に巻回されるコイルは、その両端を短絡するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の磁性金属被検体の欠陥の検出方法。
3. 磁性金属被検体の検出面と対向する複数の脚部を有する櫛型形状の強磁性体と、前記複数の各脚部に巻回される複数のコイルとを含む櫛型磁気センサと、
   前記複数の脚部のうち、選択された２つの脚部に巻回されるコイルの両誘起電圧の差分を求める演算手段と、
   前記櫛型磁気センサの複数の脚部の中から、隣り合わない等間隔に離れた３つの脚部を１組とする各組のうちの所定の１組を選択し、この選択された各組の３つの脚部のうち、中央の脚部に巻回されたコイルに交流を供給して励磁し、中央以外の両側の２つの脚部のそれぞれに巻回された両コイルに誘起される両電圧を前記演算手段に導く選択手段と、
   前記演算手段で演算された差分信号に基づいて前記磁性金属被検体の欠陥の検出を行う欠陥検出手段と、を備え、
   前記欠陥検出手段は、前記選択された中央の脚部と中央以外の脚部との間に存在する脚部の真下を含む欠陥検出を行なうことを特徴とする磁性金属被検体の欠陥の検出装置。
4. 前記選択手段が、前記各組の３つの脚部を選択したときには、少なくとも選択した前記中央の脚部と、前記中央以外の両側の２つの各脚部との間に位置する脚部に巻回される各コイルの両端を短絡するようになっていることを特徴とする請求項３に記載の磁性金属被検体の欠陥の検出装置。

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