JP6472778B2 - 金属ターゲットの微細構造を監視するシステム、その方法、及び、金属ターゲットの製造方法 - Google Patents
金属ターゲットの微細構造を監視するシステム、その方法、及び、金属ターゲットの製造方法 Download PDFInfo
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Description
本発明の実施形態は金属ターゲットの微細構造を監視する装置及び方法に関する。詳細
には、非限定で、本発明の幾つかの実施形態は、電磁センサを較正する装置及び方法に関
する。詳細には、非限定で、本発明の幾つかの実施形態は、金属ターゲットの微細構造の
形成を監視することに関する。
には、非限定で、本発明の幾つかの実施形態は、電磁センサを較正する装置及び方法に関
する。詳細には、非限定で、本発明の幾つかの実施形態は、金属ターゲットの微細構造の
形成を監視することに関する。
鋼のような金属の製造処理中、制御冷却が金属の圧延後に行われる。その製造処理中、
特に冷却プロセス中に、金属の微細構造が徐々に発達し、結果として、処理済みの金属の
最終的な微細構造が生成される。処理済みの金属の微細構造は、引っ張り強さ（引張強度
）のような金属の特性の数多くの態様に影響を及ぼす。
特に冷却プロセス中に、金属の微細構造が徐々に発達し、結果として、処理済みの金属の
最終的な微細構造が生成される。処理済みの金属の微細構造は、引っ張り強さ（引張強度
）のような金属の特性の数多くの態様に影響を及ぼす。
従来の微細構造解析技法は破壊的であり、例えば、処理済みの材料のコイルの端部から
、解析用サンプルを除去することを伴う。これは時間を要し、コストがかかり、絶えず監
視することは許されず、処理済みの材料のごくわずかな部分しか評価されない。
、解析用サンプルを除去することを伴う。これは時間を要し、コストがかかり、絶えず監
視することは許されず、処理済みの材料のごくわずかな部分しか評価されない。
処理済みの材料が鋼であるとき、鋼内の導電率及び透磁率の変化に起因する強磁性相変
化を検出することによって鋼相変態を監視できることが知られている。さらに、処理され
ている鋼付近にコイルが配置される場合には、鋼の微細構造によって導電率及び透磁率が
影響を及ぼされるので、結果としてコイルのインピーダンス測定値が変化する。例えば、
オーステナイト、すなわち、高温における鉄の安定した相は常磁性であるのに対して、安
定した低温相のフェライト、パーライト、ベイナイト及びマルテンサイトは約７６０℃の
キュリー温度未満で強磁性である。鋼特性はこれらの相の体積分率とともに大きく変化し
、体積分率は、主に鋼の冷却速度及び合金成分によって制御される。
化を検出することによって鋼相変態を監視できることが知られている。さらに、処理され
ている鋼付近にコイルが配置される場合には、鋼の微細構造によって導電率及び透磁率が
影響を及ぼされるので、結果としてコイルのインピーダンス測定値が変化する。例えば、
オーステナイト、すなわち、高温における鉄の安定した相は常磁性であるのに対して、安
定した低温相のフェライト、パーライト、ベイナイト及びマルテンサイトは約７６０℃の
キュリー温度未満で強磁性である。鋼特性はこれらの相の体積分率とともに大きく変化し
、体積分率は、主に鋼の冷却速度及び合金成分によって制御される。
しかしながら、処理中の金属の電磁的特性をリアルタイムに監視する際には問題がある
。多くの問題は、熱、水分、湿度等の金属処理に関連付けられる環境条件から生じる。
。多くの問題は、熱、水分、湿度等の金属処理に関連付けられる環境条件から生じる。
本発明の実施形態の目的は、従来技術の問題のうちの１つ又は複数の問題を少なくとも
軽減することである。
軽減することである。
本発明の態様によれば、添付の特許請求の範囲において規定されるような装置及び方法
が提供される。
が提供される。
本発明の一態様によれば、金属ターゲットの微細構造を検出する電磁センサが提供され
、そのセンサは、磁界を与える手段と、金属ターゲット内に誘導される磁界を検出する磁
力計と、センサユニットを較正する基準磁界を生成する較正回路と、を備える。
、そのセンサは、磁界を与える手段と、金属ターゲット内に誘導される磁界を検出する磁
力計と、センサユニットを較正する基準磁界を生成する較正回路と、を備える。
前記電磁センサは複数の較正回路を備えることができる。前記複数の較正回路の各々は
、それぞれの周波数範囲において磁界を生成するように構成することができる。前記複数
の較正回路の各々は、それぞれのインピーダンスを含むことができる。１つ又は複数の較
正回路は較正コイルを含むことができる。前記電磁センサは、較正磁界の生成を選択的に
制御する制御手段を含むことができる。前記基準磁界は、前記磁界により前記較正回路内
に誘導される電流によって生成することができる。前記磁力計は誘導検出器コイル又はホ
ールセンサとすることができる。前記電磁センサは磁心を備えることができる。前記磁心
はＵ字形又はＨ字形とすることができる。前記磁力計は前記磁心の極に近接して配置する
ことができる。磁界を生成する手段は、１つ又は複数の励磁コイルを含むことができる。
前記電磁センサは、較正期間を決定し、該較正期間中に前記較正回路を選択的に起動する
ように構成される制御ユニットを備えることができる。前記制御ユニットは、前記磁力計
から出力される検出信号に基づいて、前記較正期間を決定するように構成することができ
る。前記制御ユニットは、前記磁力計から出力される前記検出信号及び所定の基準レベル
に基づいて、較正期間を決定するように構成することができる。前記制御ユニットは、製
造装置から、金属ターゲット間の期間を示す信号を受信する入力を備えることができ、前
記制御ユニットは該信号に基づいて前記較正期間を決定するように構成される。前記制御
ユニットは、複数の較正回路を選択的に制御するように構成することができる。前記制御
ユニットは、前記複数の較正回路のそれぞれに、それぞれの周波数を出力させるように構
成することができる。
、それぞれの周波数範囲において磁界を生成するように構成することができる。前記複数
の較正回路の各々は、それぞれのインピーダンスを含むことができる。１つ又は複数の較
正回路は較正コイルを含むことができる。前記電磁センサは、較正磁界の生成を選択的に
制御する制御手段を含むことができる。前記基準磁界は、前記磁界により前記較正回路内
に誘導される電流によって生成することができる。前記磁力計は誘導検出器コイル又はホ
ールセンサとすることができる。前記電磁センサは磁心を備えることができる。前記磁心
はＵ字形又はＨ字形とすることができる。前記磁力計は前記磁心の極に近接して配置する
ことができる。磁界を生成する手段は、１つ又は複数の励磁コイルを含むことができる。
前記電磁センサは、較正期間を決定し、該較正期間中に前記較正回路を選択的に起動する
ように構成される制御ユニットを備えることができる。前記制御ユニットは、前記磁力計
から出力される検出信号に基づいて、前記較正期間を決定するように構成することができ
る。前記制御ユニットは、前記磁力計から出力される前記検出信号及び所定の基準レベル
に基づいて、較正期間を決定するように構成することができる。前記制御ユニットは、製
造装置から、金属ターゲット間の期間を示す信号を受信する入力を備えることができ、前
記制御ユニットは該信号に基づいて前記較正期間を決定するように構成される。前記制御
ユニットは、複数の較正回路を選択的に制御するように構成することができる。前記制御
ユニットは、前記複数の較正回路のそれぞれに、それぞれの周波数を出力させるように構
成することができる。
本発明の一態様によれば、電磁センサを較正する方法であって、励磁磁界を与えるステ
ップと、較正回路に較正磁界を出力させるステップと、１つ又は複数の磁力計において、
結果として生成された磁界を受信するステップと、前記結果として生成された磁界に基づ
いて前記電磁センサの較正を決定するステップと、を含む、電磁センサを較正する方法が
提供される。
ップと、較正回路に較正磁界を出力させるステップと、１つ又は複数の磁力計において、
結果として生成された磁界を受信するステップと、前記結果として生成された磁界に基づ
いて前記電磁センサの較正を決定するステップと、を含む、電磁センサを較正する方法が
提供される。
前記励磁磁界は多周波数波形を含むことができる。本方法は、複数の較正回路にそれぞ
れの周波数範囲において較正磁界をそれぞれ出力させるステップと、それぞれの周波数範
囲において前記磁気センサの較正を決定するステップと、を含むことができる。本方法は
、前記励磁磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相差を決定するステップを含
むことができる。本方法は、較正期間を決定するステップと、前記較正回路に前記較正期
間中に前記較正磁界を生成させるステップと、を含む。前記較正期間は、金属ターゲット
間の期間とすることができる。前記較正期間は前記１つ又は複数の磁力計からの出力に従
って決定することができる。前記較正期間は、前記較正磁界が存在しない場合の前記１つ
又は複数の磁力計からの出力に基づいて決定することができる。前記較正期間は、製造プ
ロセスから受信された入力に従って決定することができる。
れの周波数範囲において較正磁界をそれぞれ出力させるステップと、それぞれの周波数範
囲において前記磁気センサの較正を決定するステップと、を含むことができる。本方法は
、前記励磁磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相差を決定するステップを含
むことができる。本方法は、較正期間を決定するステップと、前記較正回路に前記較正期
間中に前記較正磁界を生成させるステップと、を含む。前記較正期間は、金属ターゲット
間の期間とすることができる。前記較正期間は前記１つ又は複数の磁力計からの出力に従
って決定することができる。前記較正期間は、前記較正磁界が存在しない場合の前記１つ
又は複数の磁力計からの出力に基づいて決定することができる。前記較正期間は、製造プ
ロセスから受信された入力に従って決定することができる。
本発明の一態様によれば、金属ターゲットの微細構造を監視するシステムであって、磁
界を出力し、結果として生成された磁界を検出し、該検出に応答して検出信号を出力する
複数の電磁センサと、前記複数の電磁センサから前記検出信号を受信し、複数の磁気セン
サにおいて金属ターゲットの微細構造を決定するように構成される制御ユニットと、を備
える、金属ターゲットの微細構造を監視するシステムが提供される。
界を出力し、結果として生成された磁界を検出し、該検出に応答して検出信号を出力する
複数の電磁センサと、前記複数の電磁センサから前記検出信号を受信し、複数の磁気セン
サにおいて金属ターゲットの微細構造を決定するように構成される制御ユニットと、を備
える、金属ターゲットの微細構造を監視するシステムが提供される。
前記複数の電磁センサは前記金属ターゲットの移動方向に配置することができる。前記
複数の電磁センサは前記金属ターゲットの製造プロセスの冷却エリア内に離間して配置す
ることができる。前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサの磁気センサごとに、前記
出力磁界と前記結果として生成された磁界との間の相変化を決定するように構成すること
ができる。前記制御ユニットは前記金属ターゲットの微細構造の発達を決定するように構
成することができる。
複数の電磁センサは前記金属ターゲットの製造プロセスの冷却エリア内に離間して配置す
ることができる。前記制御ユニットは、前記複数の磁気センサの磁気センサごとに、前記
出力磁界と前記結果として生成された磁界との間の相変化を決定するように構成すること
ができる。前記制御ユニットは前記金属ターゲットの微細構造の発達を決定するように構
成することができる。
本発明の一態様によれば、本発明の一態様の前記システムを含む製造プロセスであって
、前記制御ユニットは、前記金属ターゲットの相変態を示す信号を出力するように構成さ
れ、該信号に応答して、前記製造プロセスの１つ又は複数のパラメータが制御される、本
発明の一態様の前記システムを含む製造プロセスが提供される。前記１つ又は複数のパラ
メータは前記金属ターゲットを冷却するプロセスのパラメータとすることができる。
、前記制御ユニットは、前記金属ターゲットの相変態を示す信号を出力するように構成さ
れ、該信号に応答して、前記製造プロセスの１つ又は複数のパラメータが制御される、本
発明の一態様の前記システムを含む製造プロセスが提供される。前記１つ又は複数のパラ
メータは前記金属ターゲットを冷却するプロセスのパラメータとすることができる。
本発明の一態様によれば、金属ターゲットの微細構造を監視する方法であって、複数の
電磁センサにおいて磁界を出力するステップと、前記複数の電磁センサにおいて、結果と
して生成された磁界を検出するステップと、複数の磁気センサのそれぞれにおいて金属タ
ーゲットの微細構造を決定するステップと、を含む、金属ターゲットの微細構造を監視す
る方法が提供される。
電磁センサにおいて磁界を出力するステップと、前記複数の電磁センサにおいて、結果と
して生成された磁界を検出するステップと、複数の磁気センサのそれぞれにおいて金属タ
ーゲットの微細構造を決定するステップと、を含む、金属ターゲットの微細構造を監視す
る方法が提供される。
前記微細構造は、出力磁界に対する、前記結果として生成された磁界の相応答に基づい
て決定することができる。前記微細構造は、前記出力磁界に対する前記結果として生成さ
れた磁界の大きさに基づいて決定することができる。前記方法は、前記金属ターゲットの
微細構造の変化速度を決定するステップを含むことができる。前記方法は、決定された微
細構造に応答して製造プロセスの１つ又は複数のパラメータを変更するステップを含むこ
とができる。前記１つ又は複数のパラメータは前記金属ターゲットの冷却パラメータを含
むことができる。
て決定することができる。前記微細構造は、前記出力磁界に対する前記結果として生成さ
れた磁界の大きさに基づいて決定することができる。前記方法は、前記金属ターゲットの
微細構造の変化速度を決定するステップを含むことができる。前記方法は、決定された微
細構造に応答して製造プロセスの１つ又は複数のパラメータを変更するステップを含むこ
とができる。前記１つ又は複数のパラメータは前記金属ターゲットの冷却パラメータを含
むことができる。
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態が記述されるが、それらの実施
形態は一例にすぎない。
形態は一例にすぎない。
本発明の実施形態は、金属ターゲットの製造処理中に金属ターゲットの微細構造の発達
を監視することに関連付けられる問題を低減することを意図している。そのような処理の
一例は、鋼の熱間圧延後に制御冷却が行われる鋼製造の場合とすることができる。しかし
ながら、本発明の実施形態は、鋼ターゲットとともに用いることには限定されず、鉄系金
属ターゲット及び非鉄金属ターゲットを含む、或る範囲の金属とともに利用できることは
理解されよう。制御冷却中の鋼の微細構造に対する変化は、材料の付随の電磁的特性を測
定することによって推定することができる。本発明の実施形態は、鋼の処理を参照しなが
ら記述されることになる。しかしながら、本発明の実施形態は、他の金属、特に鉄系金属
を監視する際にも役に立つ場合があることは理解されたい。
を監視することに関連付けられる問題を低減することを意図している。そのような処理の
一例は、鋼の熱間圧延後に制御冷却が行われる鋼製造の場合とすることができる。しかし
ながら、本発明の実施形態は、鋼ターゲットとともに用いることには限定されず、鉄系金
属ターゲット及び非鉄金属ターゲットを含む、或る範囲の金属とともに利用できることは
理解されよう。制御冷却中の鋼の微細構造に対する変化は、材料の付随の電磁的特性を測
定することによって推定することができる。本発明の実施形態は、鋼の処理を参照しなが
ら記述されることになる。しかしながら、本発明の実施形態は、他の金属、特に鉄系金属
を監視する際にも役に立つ場合があることは理解されたい。
「ホットミル」として知られていることもある金属処理ステージの概観図が図１に示さ
れる。
れる。
処理される鋼１０１が、１つ又は複数の圧延スタンド１１０の中に一度又は何度か連続
して通されることによって、必要とされる形状及び初期サイズに圧延される。その製造プ
ロセスは通常、鋼の厚み、幅、形状等及び温度を測定する１つ又は複数のセンサ１２０を
備える。鋼製造物が最後の圧延スタンド１１０から離れるとき、鋼の構造は通常、高温の
面心立方オーステナイト相である。
して通されることによって、必要とされる形状及び初期サイズに圧延される。その製造プ
ロセスは通常、鋼の厚み、幅、形状等及び温度を測定する１つ又は複数のセンサ１２０を
備える。鋼製造物が最後の圧延スタンド１１０から離れるとき、鋼の構造は通常、高温の
面心立方オーステナイト相である。
多くの場合に、制御冷却ゾーン内に位置する１つ又は複数の排出口１２５を介して空気
、水又は油冷却剤を鋼に当てることができる加速冷却プロセスにおいて、鋼が冷えるにつ
れて、鋼は体心立方フェライト相及び炭化物、通常セメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）からなる構
造に変態し、炭化物の形態は冷却速度及び組成によって決まる。冷却速度を高めるか、又
は合金成分を増やすと、低い温度において変態が生じるようになり、より細かい炭化物分
散体、それゆえ、より強い製造物を与える。最終的な微細構造を変更することによって、
金属製造物において、約２００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有する非常に低炭素の、基本
的にはフェライト構造から、１０００Ｎ／ｍｍ２を超える引っ張り強さを有する高強度鋼
までの広範な強度を生成することができる。高強度鋼は、炭素含有量が高く、フェライト
、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、そして場合によっては、ＴＲＩＰ鋼として
知られる、オーステナイトの混合物からなる微細構造を有し、オーステナイトは適切に合
金化することによって、周囲温度まで温度を下げても安定している。冷却プロセスは多く
の場合に、排出口１２５の前方及び／又は後方に、場合によっては排出口１２５の中央の
特殊ゾーン内に配置することができる、光高温計のような１つ又は複数の温度センサ１４
０によって監視され、制御される。
、水又は油冷却剤を鋼に当てることができる加速冷却プロセスにおいて、鋼が冷えるにつ
れて、鋼は体心立方フェライト相及び炭化物、通常セメンタイト（Ｆｅ３Ｃ）からなる構
造に変態し、炭化物の形態は冷却速度及び組成によって決まる。冷却速度を高めるか、又
は合金成分を増やすと、低い温度において変態が生じるようになり、より細かい炭化物分
散体、それゆえ、より強い製造物を与える。最終的な微細構造を変更することによって、
金属製造物において、約２００Ｎ／ｍｍ２の引っ張り強さを有する非常に低炭素の、基本
的にはフェライト構造から、１０００Ｎ／ｍｍ２を超える引っ張り強さを有する高強度鋼
までの広範な強度を生成することができる。高強度鋼は、炭素含有量が高く、フェライト
、パーライト、ベイナイト、マルテンサイト、そして場合によっては、ＴＲＩＰ鋼として
知られる、オーステナイトの混合物からなる微細構造を有し、オーステナイトは適切に合
金化することによって、周囲温度まで温度を下げても安定している。冷却プロセスは多く
の場合に、排出口１２５の前方及び／又は後方に、場合によっては排出口１２５の中央の
特殊ゾーン内に配置することができる、光高温計のような１つ又は複数の温度センサ１４
０によって監視され、制御される。
冷却プロセス中に、例えば、制御冷却ゾーン内のセンサによって、鋼の構造を監視する
のが有用である。
のが有用である。
鋼微細構造をオンラインで、すなわち、リアルタイムに監視するのに幾つかの技法が提
案されてきたが、それぞれ制約がある。冷却のフィードバック制御を実施するのに光温度
センサが用いられるが、水噴霧の変動及び表面放射率の不規則性によって悪影響を及ぼさ
れる。さらに、温度は微細構造の想定された１つの指標にすぎず、鋼の表面しか測定され
ない。Ｘ線回折及びレーザ超音波等の他の可能な手法が実験室において実証されているが
、水噴霧及びミストの影響に起因して、水冷ゾーン内に容易に配置することができない。
案されてきたが、それぞれ制約がある。冷却のフィードバック制御を実施するのに光温度
センサが用いられるが、水噴霧の変動及び表面放射率の不規則性によって悪影響を及ぼさ
れる。さらに、温度は微細構造の想定された１つの指標にすぎず、鋼の表面しか測定され
ない。Ｘ線回折及びレーザ超音波等の他の可能な手法が実験室において実証されているが
、水噴霧及びミストの影響に起因して、水冷ゾーン内に容易に配置することができない。
電磁センサを用いて微細構造を監視しようとする過去の試みは以下の事柄によって制限
されてきた。
１）近くの鋼製品の影響及びリフトオフ（すなわち、センサヘッドと材料との間の距離
）の変動等の、他のプロセスパラメータからの干渉。
２）限られた検出範囲。通常３０％のフェライト含有率よりも高いフェライト相分率の
場合にセンサ応答が横ばい状態になる。工業界ははるかに高い分率において変態を制御す
ることに関心があるので、これは深刻な弱みである。
３）鋼熱間圧延機内で直面する厳しい条件において、特に、そのようなセンサが耐えな
ければならない高温に起因する熱ドリフトの影響によって、センサを長期間機能させるの
が難しいこと。
されてきた。
１）近くの鋼製品の影響及びリフトオフ（すなわち、センサヘッドと材料との間の距離
）の変動等の、他のプロセスパラメータからの干渉。
２）限られた検出範囲。通常３０％のフェライト含有率よりも高いフェライト相分率の
場合にセンサ応答が横ばい状態になる。工業界ははるかに高い分率において変態を制御す
ることに関心があるので、これは深刻な弱みである。
３）鋼熱間圧延機内で直面する厳しい条件において、特に、そのようなセンサが耐えな
ければならない高温に起因する熱ドリフトの影響によって、センサを長期間機能させるの
が難しいこと。
図２は、参照番号２００で全体的に表される、金属ターゲット２６０の電磁的特性を検
出する従来技術のセンサユニットを示す。
出する従来技術のセンサユニットを示す。
通常、金属ターゲット２６０は、一連のローラの上を迅速に移動しつつある場合があり
、それゆえ、金属ターゲットに接近するのは一方の側のみに限られており、例えば、セン
サユニット２００は一対のローラ間に配置されている。
、それゆえ、金属ターゲットに接近するのは一方の側のみに限られており、例えば、セン
サユニット２００は一対のローラ間に配置されている。
センサユニット２００は磁心２１０と、励磁源２２０と、１つ又は複数の磁気検出器２
３０、２４０とを含むことができる。磁心２１０は、可能な限り多くの問い合わせ磁界２
５０を金属ターゲット２６０に加えるように構成され、結果として、Ｕ字形磁心２１０に
基づく設計が好ましい。励磁源２２０は永久磁石又は電磁石とすることができる。検出構
成要素２３０、２４０は磁力計であり、誘導検出器コイル及びホールプローブセンサの両
方が報告されている。磁気検出器２３０、２４０は磁心２１０の極に取り付けられる。
３０、２４０とを含むことができる。磁心２１０は、可能な限り多くの問い合わせ磁界２
５０を金属ターゲット２６０に加えるように構成され、結果として、Ｕ字形磁心２１０に
基づく設計が好ましい。励磁源２２０は永久磁石又は電磁石とすることができる。検出構
成要素２３０、２４０は磁力計であり、誘導検出器コイル及びホールプローブセンサの両
方が報告されている。磁気検出器２３０、２４０は磁心２１０の極に取り付けられる。
また図２には、センサ２００の基本的なＵ字形磁心設計に関する２つの変形形態も示さ
れる。第１の変形形態は追加の極２７０及び磁力計を示しており、磁界２５０の追加の測
定値を与えるために追加することができる。追加の磁気検出器２７０によって与えられる
測定値を用いて、センサユニット２００と金属ターゲット２６０との間の距離の変動によ
って引き起こされる変化等の、潜在的な誤差源を相殺することができる。この距離は多く
の場合にリフトオフと呼ばれる。第２の変形形態は、Ｈ字形センサを実現するように、２
つの追加の極２８０、２９０を背合わせ構成において組み合わせる。
れる。第１の変形形態は追加の極２７０及び磁力計を示しており、磁界２５０の追加の測
定値を与えるために追加することができる。追加の磁気検出器２７０によって与えられる
測定値を用いて、センサユニット２００と金属ターゲット２６０との間の距離の変動によ
って引き起こされる変化等の、潜在的な誤差源を相殺することができる。この距離は多く
の場合にリフトオフと呼ばれる。第２の変形形態は、Ｈ字形センサを実現するように、２
つの追加の極２８０、２９０を背合わせ構成において組み合わせる。
「System for Online-Detecting Transformation value and/or Flatness of Steel or
Magnetic Material」と題する欧州特許出願公開第１７７６２６号（ＥＰ１７７６２６Ａ
）は、鋼又は磁気材料の変態及び／又は平坦度をオンラインで検出するシステムを開示し
ている。そのシステムは、平板形の金属ターゲットの一方の側にある励磁用コイルと、交
流磁界を生成する励磁コイルとからなる。２つ以上の検出コイルが、励磁用コイルからの
距離は異なるが、図２に示されるのに類似の構成において励磁用コイルで互いに誘導され
る位置に配置される。検出コイルからの磁気測定値は、金属ターゲットの変態値及び平坦
度を得る演算ユニットに供給される。
Magnetic Material」と題する欧州特許出願公開第１７７６２６号（ＥＰ１７７６２６Ａ
）は、鋼又は磁気材料の変態及び／又は平坦度をオンラインで検出するシステムを開示し
ている。そのシステムは、平板形の金属ターゲットの一方の側にある励磁用コイルと、交
流磁界を生成する励磁コイルとからなる。２つ以上の検出コイルが、励磁用コイルからの
距離は異なるが、図２に示されるのに類似の構成において励磁用コイルで互いに誘導され
る位置に配置される。検出コイルからの磁気測定値は、金属ターゲットの変態値及び平坦
度を得る演算ユニットに供給される。
「Transformation Ratio Measuring Instrument for Steel Material」と題する日本国
特許出願公開第０３２６２９５７号（ＪＰ０３２６２９５７Ａ）は、異なるサイズの別々
の磁心を用いるシステムを開示している。
特許出願公開第０３２６２９５７号（ＪＰ０３２６２９５７Ａ）は、異なるサイズの別々
の磁心を用いるシステムを開示している。
「Device and Method for Detecting Magnetic Properties of a Metal Object」と題
する欧州特許第０１３０８７２１号（ＥＰ０１３０８７２１Ａ）は、欧州特許出願公開第
１７７６２６号に類似のシステムを開示しているが、この場合、金属ターゲット物体の磁
気的特性を検出するデバイスが開示されている。そのシステムは、磁界を生成する手段と
、金属ターゲットによって生成された磁界部分への影響を測定する検出手段とを備える。
しかしながら、この場合、欧州特許第０１３０８７２１号は、生成された磁界は連続的な
ＤＣ磁界であり、検出手段は磁界の少なくとも連続的な成分を検出するのに適している手
段であることを開示している。その検出手段は、図２に示されるようにセンサの極上に配
置することができる。加えて、報告されたシステムは、生成手段及び検出手段と金属ター
ゲットとの間に位置する非磁性金属シールドを有する。非磁性金属シールドはＤＣ磁界に
作用せず、これは、交流ＡＣ磁界ではなく連続的なＤＣを用いる場合の重要な特徴である
。
する欧州特許第０１３０８７２１号（ＥＰ０１３０８７２１Ａ）は、欧州特許出願公開第
１７７６２６号に類似のシステムを開示しているが、この場合、金属ターゲット物体の磁
気的特性を検出するデバイスが開示されている。そのシステムは、磁界を生成する手段と
、金属ターゲットによって生成された磁界部分への影響を測定する検出手段とを備える。
しかしながら、この場合、欧州特許第０１３０８７２１号は、生成された磁界は連続的な
ＤＣ磁界であり、検出手段は磁界の少なくとも連続的な成分を検出するのに適している手
段であることを開示している。その検出手段は、図２に示されるようにセンサの極上に配
置することができる。加えて、報告されたシステムは、生成手段及び検出手段と金属ター
ゲットとの間に位置する非磁性金属シールドを有する。非磁性金属シールドはＤＣ磁界に
作用せず、これは、交流ＡＣ磁界ではなく連続的なＤＣを用いる場合の重要な特徴である
。
金属ターゲットが平板又は帯板の形をとるときに、金属ターゲットを搬送するローラの
磁化からの干渉に関連付けられる問題を克服するために、「Transformation Factor Meas
uring Device」と題する日本国特許出願公開第０７３２５０６７号（ＪＰ０７３２５０６
７Ａ）は、変態因子測定デバイスを開示しており、そのデバイスでは、金属ターゲット板
の一方の側に励磁源が設けられ、金属ターゲット板の他方の側に検出構成要素が設けられ
る。この手法は、金属ターゲット板を搬送するローラの磁化の影響を低減するのを助ける
が、システムの種々の部品が異なる場所に位置するので、システムを配置するのが難しく
なり、高速で移動している金属ターゲット板からシステム構成要素を保護するのが難しく
なるという不都合がある。
磁化からの干渉に関連付けられる問題を克服するために、「Transformation Factor Meas
uring Device」と題する日本国特許出願公開第０７３２５０６７号（ＪＰ０７３２５０６
７Ａ）は、変態因子測定デバイスを開示しており、そのデバイスでは、金属ターゲット板
の一方の側に励磁源が設けられ、金属ターゲット板の他方の側に検出構成要素が設けられ
る。この手法は、金属ターゲット板を搬送するローラの磁化の影響を低減するのを助ける
が、システムの種々の部品が異なる場所に位置するので、システムを配置するのが難しく
なり、高速で移動している金属ターゲット板からシステム構成要素を保護するのが難しく
なるという不都合がある。
連続的なＤＣ励磁のみを用いるか、又は単一周波数の励磁のみを用いるセンサユニット
を使用する不都合は、Yin他の「Exploring the relationship between ferrite fraction
and morphology and the electromagnetic properties of steel」（Journal of Materi
al Science (2007), Vol. 42, pp. 6854-6861）において報告されているように、かつ図
３に示されるように、測定システムが、鋼ターゲットの変態分率の限られた検出範囲に対
して感度を有し、センサユニット応答が、通常３０％のフェライト含有率より高いフェラ
イト相分率の場合に横ばいになることである。鉄鋼業界は、それよりもはるかに高い分率
において変態を制御することに関心があるので、これは深刻な弱みである。Yin他による
論文は、複数の周波数測定値を用いることによって、センサユニットを用いて、フェライ
ト変態分率の全範囲（０〜１００％）にわたって、鋼ターゲット内の変態分率を特定でき
ると論じている。
を使用する不都合は、Yin他の「Exploring the relationship between ferrite fraction
and morphology and the electromagnetic properties of steel」（Journal of Materi
al Science (2007), Vol. 42, pp. 6854-6861）において報告されているように、かつ図
３に示されるように、測定システムが、鋼ターゲットの変態分率の限られた検出範囲に対
して感度を有し、センサユニット応答が、通常３０％のフェライト含有率より高いフェラ
イト相分率の場合に横ばいになることである。鉄鋼業界は、それよりもはるかに高い分率
において変態を制御することに関心があるので、これは深刻な弱みである。Yin他による
論文は、複数の周波数測定値を用いることによって、センサユニットを用いて、フェライ
ト変態分率の全範囲（０〜１００％）にわたって、鋼ターゲット内の変態分率を特定でき
ると論じている。
日本国特許出願公開第６００１７３５０号（ＪＰ６００１７３５０Ａ）は、測定される
鋼ターゲットの同じ側にある励磁用コイル及び検出コイルを用いて、鋼ターゲットの変態
速度を定量的に測定するシステムを開示しており、励磁用コイルに可変周波数の電流を流
し、各周波数において両方のコイルから、厚み方向に対する測定材料の透磁率を得る。
鋼ターゲットの同じ側にある励磁用コイル及び検出コイルを用いて、鋼ターゲットの変態
速度を定量的に測定するシステムを開示しており、励磁用コイルに可変周波数の電流を流
し、各周波数において両方のコイルから、厚み方向に対する測定材料の透磁率を得る。
Dickinson他の「The development of a multi-frequency electromagnetic instrument
for monitoring the phase transformation of hot strip steel」（IEEE Transactions
on Instrumentation and Measurement (2007), Vol. 56(3), pp. 879-886）によって、
異なる周波数を使用することも報告されている。この論文は、電磁センサを用いて熱延帯
鋼（hot strip steel：ホットストリップ鋼）の相変態を解析するように構成される機器
を記述している。そのセンサは、鋼の導電率及び透磁率の変動を利用して、処理中の微細
構造の発達を監視する。そのセンサは、Ｈ字形フェライト磁心に基づく誘導デバイスであ
り、そのデバイスは、デジタルシグナルプロセッサを含む多周波数インピーダンス解析器
によって問い合わせされる。オンライン高速フーリエ変換を実行して、サンプルの微細構
造の発達に起因する多周波数インダクタンス変化を抽出した。機器の概説及び或る範囲の
炭素鋼サンプルからの測定値が提示されている。その結果は、その機器が、微細構造変化
を監視でき、かつセンサと熱延帯鋼との間のリフトオフ距離の変動を除去できることを実
証している。
for monitoring the phase transformation of hot strip steel」（IEEE Transactions
on Instrumentation and Measurement (2007), Vol. 56(3), pp. 879-886）によって、
異なる周波数を使用することも報告されている。この論文は、電磁センサを用いて熱延帯
鋼（hot strip steel：ホットストリップ鋼）の相変態を解析するように構成される機器
を記述している。そのセンサは、鋼の導電率及び透磁率の変動を利用して、処理中の微細
構造の発達を監視する。そのセンサは、Ｈ字形フェライト磁心に基づく誘導デバイスであ
り、そのデバイスは、デジタルシグナルプロセッサを含む多周波数インピーダンス解析器
によって問い合わせされる。オンライン高速フーリエ変換を実行して、サンプルの微細構
造の発達に起因する多周波数インダクタンス変化を抽出した。機器の概説及び或る範囲の
炭素鋼サンプルからの測定値が提示されている。その結果は、その機器が、微細構造変化
を監視でき、かつセンサと熱延帯鋼との間のリフトオフ距離の変動を除去できることを実
証している。
「Method for Measuring Thickness of Transformation Layer of Steel Material」と
題する日本国特許出願公開第２０００−３０４７２５号（ＪＰ２０００−３０４７２５）
も、金属ターゲットの中の変態の進行を監視する多周波数方法を開示している。この場合
、金属ターゲットは厚く、そのシステムは、センサユニットによって測定されたスペクト
ルを解析することによって外側変態層の厚みを測定する。
題する日本国特許出願公開第２０００−３０４７２５号（ＪＰ２０００−３０４７２５）
も、金属ターゲットの中の変態の進行を監視する多周波数方法を開示している。この場合
、金属ターゲットは厚く、そのシステムは、センサユニットによって測定されたスペクト
ルを解析することによって外側変態層の厚みを測定する。
しかしながら、金属処理環境においてそのような電磁センサを使用することには大きな
問題がある。本発明の幾つかの実施形態は、そのような環境において電磁センサが、より
高い信頼性で、かつ正確に使用できるように、そのような問題のうちの１つ又は複数を軽
減することを目的とする。電磁センサユニットの設計にとって幾つかの課題がある。理想
的なセンサユニットは、（ｉ）近くの鋼製品の影響及びリフトオフの変動等の他のプロセ
スパラメータからの干渉を除去又は低減することができるべきであり、（ｉｉ）変態分率
比の全範囲０〜１００％等の広範な変態分率を測定することができるべきであり、（ｉｉ
ｉ）センサユニットの活性側から数ｃｍ等の、わずかな距離において、１０００℃の熱間
金属による高温環境によって引き起こされる変動に対して低い感度を有することができる
べきである。本発明の幾つかの実施形態は、これらの問題の幾つかに対処するか、又はそ
れらの問題を軽減することを目的とすることができる。
問題がある。本発明の幾つかの実施形態は、そのような環境において電磁センサが、より
高い信頼性で、かつ正確に使用できるように、そのような問題のうちの１つ又は複数を軽
減することを目的とする。電磁センサユニットの設計にとって幾つかの課題がある。理想
的なセンサユニットは、（ｉ）近くの鋼製品の影響及びリフトオフの変動等の他のプロセ
スパラメータからの干渉を除去又は低減することができるべきであり、（ｉｉ）変態分率
比の全範囲０〜１００％等の広範な変態分率を測定することができるべきであり、（ｉｉ
ｉ）センサユニットの活性側から数ｃｍ等の、わずかな距離において、１０００℃の熱間
金属による高温環境によって引き起こされる変動に対して低い感度を有することができる
べきである。本発明の幾つかの実施形態は、これらの問題の幾つかに対処するか、又はそ
れらの問題を軽減することを目的とすることができる。
本発明の一実施形態の第１の態様は、電磁センサユニットを較正する装置及び方法に関
する。詳細には、第１の態様は、センサユニットの動作中に定期的な較正を達成する装置
及び方法に関する。測定中の金属ターゲットから通常少なくとも部分的に及ぼされる、非
常に高い放射熱負荷に動作中に直面する非常に高い温度環境に起因して、センサユニット
は頻繁に較正することが望ましい。
する。詳細には、第１の態様は、センサユニットの動作中に定期的な較正を達成する装置
及び方法に関する。測定中の金属ターゲットから通常少なくとも部分的に及ぼされる、非
常に高い放射熱負荷に動作中に直面する非常に高い温度環境に起因して、センサユニット
は頻繁に較正することが望ましい。
本発明の幾つかの実施形態は、電磁センサユニットに１つ又は複数の基準較正レベルを
適用する電子的手段を提供する。
適用する電子的手段を提供する。
図４は、本発明の第１の実施形態による装置４００を示す。その装置は、金属ターゲッ
トの微細構造を検知する電磁センサユニット４００である。
トの微細構造を検知する電磁センサユニット４００である。
センサユニット４００は、磁心４１０と、１つ又は複数の励磁源４２０と、１つ又は複
数の磁気検出器４３０とを備える。磁心４１０は、励磁源（複数の場合もある）４２０に
よって生成された問い合わせ磁界４４０を金属ターゲット（図示せず）に加えるように構
成される。磁心４１０は、図４に示されるように、Ｕ字形にすることができるか、又はＨ
形のような異なる形状として構成することができる。励磁源４２０は、永久磁石、電磁石
又はその組み合わせとすることができる。磁気検出器４３０は、磁界４４０を検出するた
めに配置され、１つ又は複数の誘導検出器コイル及び／又はホールプローブセンサを含む
ことができる。他の磁力計も考えられる。幾つかの実施形態では、センサユニット４００
は２つの磁気検出器４３０を備え、それぞれ磁心４１０の対応する極に取り付けられる。
磁心４１０はＵ字形又はＨ字形とすることができる（Ｈ字形は、背合わせに配置された２
つのＵ字形コアを含む）。幾つかの実施形態では、磁心はＨ字形とすることができ、１つ
又は複数のバックグラウンド検出器コイル４４５を含む。センサユニット４００は、セン
サユニット４００を較正する較正ユニット４５０を更に備える。
数の磁気検出器４３０とを備える。磁心４１０は、励磁源（複数の場合もある）４２０に
よって生成された問い合わせ磁界４４０を金属ターゲット（図示せず）に加えるように構
成される。磁心４１０は、図４に示されるように、Ｕ字形にすることができるか、又はＨ
形のような異なる形状として構成することができる。励磁源４２０は、永久磁石、電磁石
又はその組み合わせとすることができる。磁気検出器４３０は、磁界４４０を検出するた
めに配置され、１つ又は複数の誘導検出器コイル及び／又はホールプローブセンサを含む
ことができる。他の磁力計も考えられる。幾つかの実施形態では、センサユニット４００
は２つの磁気検出器４３０を備え、それぞれ磁心４１０の対応する極に取り付けられる。
磁心４１０はＵ字形又はＨ字形とすることができる（Ｈ字形は、背合わせに配置された２
つのＵ字形コアを含む）。幾つかの実施形態では、磁心はＨ字形とすることができ、１つ
又は複数のバックグラウンド検出器コイル４４５を含む。センサユニット４００は、セン
サユニット４００を較正する較正ユニット４５０を更に備える。
較正ユニット４５０は、較正磁界を生成する１つ又は複数の較正回路を備え、較正磁界
は１つ又は複数の励磁源４２０によって生成された磁界４４０と相互作用して、センサ４
００に近接して存在する金属ターゲットの影響をシミュレートする。本発明の幾つかの実
施形態では、較正磁界は、問い合わせ磁界４４０によって較正回路内に誘導された電流に
よって生成される。較正回路は、磁界４４０に対する較正回路の感度を高める較正コイル
４５１を備えることができる。図４には１つの較正コイル４５１が示されるが、較正ユニ
ット４５０は、複数の較正コイル４５１を含むことができることは理解されよう。
は１つ又は複数の励磁源４２０によって生成された磁界４４０と相互作用して、センサ４
００に近接して存在する金属ターゲットの影響をシミュレートする。本発明の幾つかの実
施形態では、較正磁界は、問い合わせ磁界４４０によって較正回路内に誘導された電流に
よって生成される。較正回路は、磁界４４０に対する較正回路の感度を高める較正コイル
４５１を備えることができる。図４には１つの較正コイル４５１が示されるが、較正ユニ
ット４５０は、複数の較正コイル４５１を含むことができることは理解されよう。
較正ユニット４５０は、較正コイル４５１の動作を制御する制御又は切替手段４５２を
更に備えることができる。制御手段４５２は、図４において、誘導された渦電流を較正コ
イル４５１に選択的に印加することによって較正コイル４５１を選択的に起動するスイッ
チとして示される。制御手段は、後に論じられるように、受信された較正制御信号に応答
して動作することができる。他の実施形態では、制御手段４５２は、電圧又は信号を選択
的に生成して較正コイル４５１に印加する制御可能な電源又は信号発生器による方法等の
、他の方法において実施することができる。較正コイル４５１に流れる電流を制限するた
めに、較正コイル４５１を有する回路内に基準インピーダンス４５３又は抵抗を設けるこ
とができる。代替的には、電源又は信号発生器からの電流制限出力を用いることができる
。図４には示されないが、電源は、較正コイル４５１に電流又は信号を与える較正ユニッ
ト４５０内に含まれる場合があり、電流又は信号はスイッチ４５２を介して選択的に印加
される。
更に備えることができる。制御手段４５２は、図４において、誘導された渦電流を較正コ
イル４５１に選択的に印加することによって較正コイル４５１を選択的に起動するスイッ
チとして示される。制御手段は、後に論じられるように、受信された較正制御信号に応答
して動作することができる。他の実施形態では、制御手段４５２は、電圧又は信号を選択
的に生成して較正コイル４５１に印加する制御可能な電源又は信号発生器による方法等の
、他の方法において実施することができる。較正コイル４５１に流れる電流を制限するた
めに、較正コイル４５１を有する回路内に基準インピーダンス４５３又は抵抗を設けるこ
とができる。代替的には、電源又は信号発生器からの電流制限出力を用いることができる
。図４には示されないが、電源は、較正コイル４５１に電流又は信号を与える較正ユニッ
ト４５０内に含まれる場合があり、電流又は信号はスイッチ４５２を介して選択的に印加
される。
各較正コイル４５１は、金属ターゲットに加えられることになる、励磁源４２０によっ
て生成された磁束４４０の一部と相互作用するように、磁心４１０の極の周囲に配置する
ことができる。
て生成された磁束４４０の一部と相互作用するように、磁心４１０の極の周囲に配置する
ことができる。
スイッチ４５２が閉じられると、較正コイル４５１及び基準インピーダンス４５３を含
む較正回路に電流が流れることができる。較正ユニット４５０は、励磁源４２０によって
金属ターゲット内に誘導されることになる渦電流の流れに類似の影響を磁気センサに及ぼ
す。結果として、較正ユニット４５０は、センサユニット４００に既知の入力を与えるこ
とができ、その入力を用いて、センサユニット４００を較正することができる。較正ユニ
ット４５０は、スイッチ４５２をユーザが起動すること等によって手動で起動することが
できるか、又は自動的に、すなわち、マイクロプロセッサ等の制御ユニットによって起動
されるスイッチ４５２、電源、又は信号発生器によって起動することができる。
む較正回路に電流が流れることができる。較正ユニット４５０は、励磁源４２０によって
金属ターゲット内に誘導されることになる渦電流の流れに類似の影響を磁気センサに及ぼ
す。結果として、較正ユニット４５０は、センサユニット４００に既知の入力を与えるこ
とができ、その入力を用いて、センサユニット４００を較正することができる。較正ユニ
ット４５０は、スイッチ４５２をユーザが起動すること等によって手動で起動することが
できるか、又は自動的に、すなわち、マイクロプロセッサ等の制御ユニットによって起動
されるスイッチ４５２、電源、又は信号発生器によって起動することができる。
図５は、本発明の更なる実施形態による装置５００を示す。装置５００は、図４を参照
して上記で記述されたような、電磁センサ４１０、４２０、４３０、４４０、４４５を備
え、明確にするために、類似の番号を付された部品を繰り返し説明するのは省略する。装
置５００は、複数の較正回路５５１、５５２、５５３、５５４を有する較正ユニット５５
０を更に含む。各較正回路５５１、５５２、５５３、５５４はそれぞれ、図４を参照して
上記で記述されたような、較正ユニット４５０であると見なすことができ、明確にするた
めに、ここでも繰り返し説明するのは省略する。上記で論じられたように、各較正回路５
５１、５５２、５５３、５５４は１つ又は複数の較正コイルを含むことができる。
して上記で記述されたような、電磁センサ４１０、４２０、４３０、４４０、４４５を備
え、明確にするために、類似の番号を付された部品を繰り返し説明するのは省略する。装
置５００は、複数の較正回路５５１、５５２、５５３、５５４を有する較正ユニット５５
０を更に含む。各較正回路５５１、５５２、５５３、５５４はそれぞれ、図４を参照して
上記で記述されたような、較正ユニット４５０であると見なすことができ、明確にするた
めに、ここでも繰り返し説明するのは省略する。上記で論じられたように、各較正回路５
５１、５５２、５５３、５５４は１つ又は複数の較正コイルを含むことができる。
各較正回路５５１、５５２、５５３、５５４は、対応する磁界を生成するように個々に
制御することができる。各較正コイルは、それぞれ異なる較正周波数範囲内で動作し、各
周波数範囲においてセンサユニット５００の応答を較正するように構成することができる
。第１の較正コイル５５１は、相対的に低い周波数範囲である第１の較正周波数範囲内で
動作するように構成することができる。その構成は、１巻き又は相対的に少ない巻き数の
第１の較正コイル５５１を与えることを含むことができる。同様に、第１の較正コイル５
５１に関連付けられる基準インピーダンスも相対的に低い場合がある。第４の較正コイル
５５４は、相対的に高い較正周波数範囲である、第４の周波数範囲内で動作するように構
成することができる。その構成は、相対的に多くの巻き数の第４の較正コイル５５４を与
えることを含むことができる。第２較正コイル５５２及び第３の較正コイル５５３は、第
２及び第３のそれぞれの較正周波数範囲内で動作するように構成することができ、それら
の範囲は、第１の較正周波数範囲と第４の較正周波数範囲との間に等しい間隔で、又は等
しくない間隔で配置することができる。４つの較正回路５５１、５５２、５５３、５５４
を有する第２の実施形態が示されるが、それよりも多くの、又は少ない較正回路を設ける
ことができることは理解されよう。
制御することができる。各較正コイルは、それぞれ異なる較正周波数範囲内で動作し、各
周波数範囲においてセンサユニット５００の応答を較正するように構成することができる
。第１の較正コイル５５１は、相対的に低い周波数範囲である第１の較正周波数範囲内で
動作するように構成することができる。その構成は、１巻き又は相対的に少ない巻き数の
第１の較正コイル５５１を与えることを含むことができる。同様に、第１の較正コイル５
５１に関連付けられる基準インピーダンスも相対的に低い場合がある。第４の較正コイル
５５４は、相対的に高い較正周波数範囲である、第４の周波数範囲内で動作するように構
成することができる。その構成は、相対的に多くの巻き数の第４の較正コイル５５４を与
えることを含むことができる。第２較正コイル５５２及び第３の較正コイル５５３は、第
２及び第３のそれぞれの較正周波数範囲内で動作するように構成することができ、それら
の範囲は、第１の較正周波数範囲と第４の較正周波数範囲との間に等しい間隔で、又は等
しくない間隔で配置することができる。４つの較正回路５５１、５５２、５５３、５５４
を有する第２の実施形態が示されるが、それよりも多くの、又は少ない較正回路を設ける
ことができることは理解されよう。
図６は、本発明の一実施形態によるシステム６００を示す。そのシステム６００は、ホ
ットミルのような製造プロセスにおいて形成される鋼等の金属ターゲットの微細構造を検
知するように配置される。
ットミルのような製造プロセスにおいて形成される鋼等の金属ターゲットの微細構造を検
知するように配置される。
システム６００は、図４に示されるような電磁センサユニット４００と、制御ユニット
６００とを備える。図５のセンサユニット５００を含む、システム６００の実施形態も考
えることができる。その場合、制御ユニット６００は、４つの較正コイルに与えられる異
なる周波数の、複数の、例えば、４つの較正制御信号を有することができる。
６００とを備える。図５のセンサユニット５００を含む、システム６００の実施形態も考
えることができる。その場合、制御ユニット６００は、４つの較正コイルに与えられる異
なる周波数の、複数の、例えば、４つの較正制御信号を有することができる。
制御ユニット６００は、センサユニット４００への励磁信号及び制御信号を生成し、セ
ンサユニット４００から検出信号を受信する信号ユニット６１０を含む。詳細には、信号
ユニット６１０は、センサユニット４００の励磁コイル４２０に１つ又は複数の励磁信号
を出力することができ、センサユニット４００の１つ又は複数の検出コイル４３０から検
出信号を受信することができる（図６に示される実施形態は、励磁コイル４２０及び２つ
の検出コイル４３０に与えられる１つの励磁信号を含むが、他の数の励磁コイル及び検出
コイルを考えることもできる）。信号ユニット６１０は、較正ユニットの動作を制御する
べく、制御手段４５２によって受信されることになる較正制御信号を較正ユニット４５０
に出力するように更に構成される。制御ユニット６００は、後に説明されるように、セン
サユニット４００から受信された検出信号を処理する信号処理ユニット６２０を更に備え
ることができる。
ンサユニット４００から検出信号を受信する信号ユニット６１０を含む。詳細には、信号
ユニット６１０は、センサユニット４００の励磁コイル４２０に１つ又は複数の励磁信号
を出力することができ、センサユニット４００の１つ又は複数の検出コイル４３０から検
出信号を受信することができる（図６に示される実施形態は、励磁コイル４２０及び２つ
の検出コイル４３０に与えられる１つの励磁信号を含むが、他の数の励磁コイル及び検出
コイルを考えることもできる）。信号ユニット６１０は、較正ユニットの動作を制御する
べく、制御手段４５２によって受信されることになる較正制御信号を較正ユニット４５０
に出力するように更に構成される。制御ユニット６００は、後に説明されるように、セン
サユニット４００から受信された検出信号を処理する信号処理ユニット６２０を更に備え
ることができる。
センサユニット４００を較正するために、制御ユニット６００は、センサユニット４０
０の励磁コイル４２０への励磁信号を生成する。励磁信号は、正弦波又は余弦波等の時変
波形とすることができる。励磁信号は、多周波数波形を形成するように互いに加算された
波形を含むことができる。そのような波形は、参照することにより本明細書の一部をなす
ものとする、Dickinson他による IEEE Transactions on Instrumentation and Measureme
nt (2007), Vol. 56(3), pp. 879-886において記述されているが、他の波形を用いること
もできる。図６には示されないが、信号ユニット６１０の出力と１つ又は複数の励磁コイ
ル４２０との間にドライバ回路が配置される場合がある。また、制御ユニット６００は、
較正ユニット４５０への較正制御信号も生成する。その較正制御信号は、較正コイル４５
１を含む回路が選択的に形成されるようにスイッチ４５２を制御することができるか、又
は周波数ｆを有する信号等の、較正コイルに加えられる較正信号を直接生成することがで
きる。結果として、較正磁界が生成される。較正磁界は、励磁コイル４２０によって生成
された磁束を効果的に変更して、金属ターゲットの影響に類似の既知の影響をセンサ４０
０に及ぼす。較正磁界は、励磁信号によって金属ターゲットに内に誘導されることになる
渦電流の流れを再現する。制御ユニット６００は、検出コイル４３０から１つ又は複数の
検出信号を受信するように更に構成される。信号ユニット６１０は、受信された各信号を
デジタル化し、受信された信号を示す情報、及び生成された励磁信号を示す情報を信号処
理ユニット６２０に伝達することができる。
０の励磁コイル４２０への励磁信号を生成する。励磁信号は、正弦波又は余弦波等の時変
波形とすることができる。励磁信号は、多周波数波形を形成するように互いに加算された
波形を含むことができる。そのような波形は、参照することにより本明細書の一部をなす
ものとする、Dickinson他による IEEE Transactions on Instrumentation and Measureme
nt (2007), Vol. 56(3), pp. 879-886において記述されているが、他の波形を用いること
もできる。図６には示されないが、信号ユニット６１０の出力と１つ又は複数の励磁コイ
ル４２０との間にドライバ回路が配置される場合がある。また、制御ユニット６００は、
較正ユニット４５０への較正制御信号も生成する。その較正制御信号は、較正コイル４５
１を含む回路が選択的に形成されるようにスイッチ４５２を制御することができるか、又
は周波数ｆを有する信号等の、較正コイルに加えられる較正信号を直接生成することがで
きる。結果として、較正磁界が生成される。較正磁界は、励磁コイル４２０によって生成
された磁束を効果的に変更して、金属ターゲットの影響に類似の既知の影響をセンサ４０
０に及ぼす。較正磁界は、励磁信号によって金属ターゲットに内に誘導されることになる
渦電流の流れを再現する。制御ユニット６００は、検出コイル４３０から１つ又は複数の
検出信号を受信するように更に構成される。信号ユニット６１０は、受信された各信号を
デジタル化し、受信された信号を示す情報、及び生成された励磁信号を示す情報を信号処
理ユニット６２０に伝達することができる。
信号ユニット６１０から受信された情報に基づいて、信号処理ユニット６２０は、引用
文献等から理解されるようなダウンコンバージョン技法を用いて、デジタル化された信号
を位相ベクトル相当信号に変換する。信号処理ユニット６２０は、当業者によって理解さ
れるように、金属ターゲット又は較正磁界から生じる、電磁センサ５００内のインピーダ
ンス変化を決定するように構成される。図７に示されるように、実数成分及び虚数成分、
すなわち、直角成分及び同相成分を有するインピーダンス変化が決定される。これらは、
信号処理ユニット６２０が、励磁コイル４２０の電流波形と検出コイル４３０の出力電圧
波形とを比較することによって決定することができる。周波数が高い信号ほど、金属ター
ゲット内の深くまで入り込むので、特に深さ依存プロファイルを得るために、これは対象
となる複数の周波数のそれぞれにおいて実行することができる。各周波数における複素イ
ンピーダンスは、信号処理ユニットが電圧波形及び電流波形に高速フーリエ変換（ＦＦＴ
)を適用して、個別の各周波数においてそれぞれの信号の位相及び大きさを得ることによ
って計算することができる。非磁性金属ターゲットに対する多周波数測定の一例が図７に
示されており、類似の多周波数測定値を、図４に示される較正コイル構成４５０を適用す
ることによって得ることができる。
文献等から理解されるようなダウンコンバージョン技法を用いて、デジタル化された信号
を位相ベクトル相当信号に変換する。信号処理ユニット６２０は、当業者によって理解さ
れるように、金属ターゲット又は較正磁界から生じる、電磁センサ５００内のインピーダ
ンス変化を決定するように構成される。図７に示されるように、実数成分及び虚数成分、
すなわち、直角成分及び同相成分を有するインピーダンス変化が決定される。これらは、
信号処理ユニット６２０が、励磁コイル４２０の電流波形と検出コイル４３０の出力電圧
波形とを比較することによって決定することができる。周波数が高い信号ほど、金属ター
ゲット内の深くまで入り込むので、特に深さ依存プロファイルを得るために、これは対象
となる複数の周波数のそれぞれにおいて実行することができる。各周波数における複素イ
ンピーダンスは、信号処理ユニットが電圧波形及び電流波形に高速フーリエ変換（ＦＦＴ
)を適用して、個別の各周波数においてそれぞれの信号の位相及び大きさを得ることによ
って計算することができる。非磁性金属ターゲットに対する多周波数測定の一例が図７に
示されており、類似の多周波数測定値を、図４に示される較正コイル構成４５０を適用す
ることによって得ることができる。
電磁センサ４００を較正するために、信号処理ユニット６２０は、金属ターゲットは存
在しないが、較正ユニット４５０、５５０が既知の較正信号を生成する場合の検出コイル
４３０の応答から、金属ターゲットは存在しないか、又は較正ユニット４５０の出力がな
い場合の１つ又は複数の検出コイル４３０の応答（バックグラウンドレベル）を減算する
ことによって、１つ又は複数の対象周波数における較正ユニット４５０、５５０の出力に
対する電磁センサ６２０の勾配又は感度を決定するように構成される。
在しないが、較正ユニット４５０、５５０が既知の較正信号を生成する場合の検出コイル
４３０の応答から、金属ターゲットは存在しないか、又は較正ユニット４５０の出力がな
い場合の１つ又は複数の検出コイル４３０の応答（バックグラウンドレベル）を減算する
ことによって、１つ又は複数の対象周波数における較正ユニット４５０、５５０の出力に
対する電磁センサ６２０の勾配又は感度を決定するように構成される。
較正ユニットの動作は以下のように説明することができる。ここでは、複素位相ベクト
ル表記を用いて、センサの応答を記述する。Ｚ０ｆｎを金属ターゲットが存在せず、周波
数ｆｎにおいて較正コイルが起動されないときのセンサの複素インピーダンス出力とし、
ＺＣｆｎを金属ターゲットが存在せず、周波数ｆｎにおいて較正コイルが起動されるとき
のセンサの複素インピーダンス出力とし、Ｚｆｎを、金属ターゲットが存在し、周波数ｆ
ｎにおいて較正コイルが起動されないときのセンサの複素インピーダンス出力とする。正
規化された較正後のセンサ出力ＮＮｆｎは、以下のように計算することができる。
最後に、周波数ｆｎにおける較正後のセンサ出力ＺＡｆｎは更に以下のように計算するこ
とができる。
ただし、ｋは周波数ｆｎにおける較正回路の応答をこの周波数における理想的な応答に関
連付ける複素換算係数である。
ル表記を用いて、センサの応答を記述する。Ｚ０ｆｎを金属ターゲットが存在せず、周波
数ｆｎにおいて較正コイルが起動されないときのセンサの複素インピーダンス出力とし、
ＺＣｆｎを金属ターゲットが存在せず、周波数ｆｎにおいて較正コイルが起動されるとき
のセンサの複素インピーダンス出力とし、Ｚｆｎを、金属ターゲットが存在し、周波数ｆ
ｎにおいて較正コイルが起動されないときのセンサの複素インピーダンス出力とする。正
規化された較正後のセンサ出力ＮＮｆｎは、以下のように計算することができる。
とができる。
連付ける複素換算係数である。
本発明の幾つかの実施形態は、金属ターゲット間の時間間隔を利用して、すなわち、金
属ターゲットが電磁センサに近接していないときに、電磁センサを較正する。その時間間
隔は通常、数秒以上であり、図８に示されるように、ホットミル等の金属製造プロセスに
おいて、各金属スラブ、金属ブルーム又は金属ビレットから金属片、金属板、中形形材、
金属レール、金属棒等の最終製造物までの圧延動作の合間に生じる時間である。図８は、
ホットミルから生成される金属ターゲットを監視するように構成される電磁センサ４００
、５００からの出力例を示す。参照番号８１０は、金属ターゲットがセンサ４００、５０
０に近接して存在するときの出力レベルを表すのに対して、８２０は、金属ターゲットが
センサに近接していない、すなわち、センサユニットが連続する金属ターゲットの間に位
置し、その出力が相対的に低いときの出力レベルを表す。幾つかの実施形態において、金
属ターゲット間の時間間隔８２０は、センサユニットに１つ又は複数の既知の入力条件を
適用して、そのセンサユニットを較正する機会を与えることができると理解された。制御
ユニット６００により所定のしきい値レベル８３０を利用して、金属ターゲットがセンサ
に近接していない時点を判断することができる。
属ターゲットが電磁センサに近接していないときに、電磁センサを較正する。その時間間
隔は通常、数秒以上であり、図８に示されるように、ホットミル等の金属製造プロセスに
おいて、各金属スラブ、金属ブルーム又は金属ビレットから金属片、金属板、中形形材、
金属レール、金属棒等の最終製造物までの圧延動作の合間に生じる時間である。図８は、
ホットミルから生成される金属ターゲットを監視するように構成される電磁センサ４００
、５００からの出力例を示す。参照番号８１０は、金属ターゲットがセンサ４００、５０
０に近接して存在するときの出力レベルを表すのに対して、８２０は、金属ターゲットが
センサに近接していない、すなわち、センサユニットが連続する金属ターゲットの間に位
置し、その出力が相対的に低いときの出力レベルを表す。幾つかの実施形態において、金
属ターゲット間の時間間隔８２０は、センサユニットに１つ又は複数の既知の入力条件を
適用して、そのセンサユニットを較正する機会を与えることができると理解された。制御
ユニット６００により所定のしきい値レベル８３０を利用して、金属ターゲットがセンサ
に近接していない時点を判断することができる。
センサ４００、５００を較正するために、ゼロレベル（バックグラウンド）及び所定の
基準レベルの両方をセンサユニット４００、５００に適用することができる。ゼロ基準レ
ベルは、材料が存在しないとき、すなわち、較正コイルからの出力がない場合の圧延動作
間の時間間隔中に直接得ることができる。所定の基準レベルは、１つ又は複数の較正コイ
ルからの出力に対応する。従来技術では、これは、既知の電磁的特性を有する基準材料サ
ンプルをセンサユニットに近接して配置することによって達成されてきた。しかしながら
、これは、ホットミルによって製造されている金属ターゲットの間のような短い時間にお
いて達成、及び／又は定期的に達成するには難しいか又は不都合である。
基準レベルの両方をセンサユニット４００、５００に適用することができる。ゼロ基準レ
ベルは、材料が存在しないとき、すなわち、較正コイルからの出力がない場合の圧延動作
間の時間間隔中に直接得ることができる。所定の基準レベルは、１つ又は複数の較正コイ
ルからの出力に対応する。従来技術では、これは、既知の電磁的特性を有する基準材料サ
ンプルをセンサユニットに近接して配置することによって達成されてきた。しかしながら
、これは、ホットミルによって製造されている金属ターゲットの間のような短い時間にお
いて達成、及び／又は定期的に達成するには難しいか又は不都合である。
図９は本発明の更なる実施形態による装置９００を示す。装置９００は、金属ターゲッ
ト９５０の電磁的特性の時間依存プロファイルを決定するように構成される。詳細には、
装置９００を利用して、熱間圧延等の熱間製造プロセス後に金属ターゲットが冷えるにつ
れて、金属ターゲット９５０の電磁的特性の変化を決定又は監視することができる。
ト９５０の電磁的特性の時間依存プロファイルを決定するように構成される。詳細には、
装置９００を利用して、熱間圧延等の熱間製造プロセス後に金属ターゲットが冷えるにつ
れて、金属ターゲット９５０の電磁的特性の変化を決定又は監視することができる。
装置９００は複数の電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎを含む。各電磁セ
ンサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎは、図４又は図５を参照しながら上記で記述さ
れたようなセンサとすることができる。しかしながら、各電磁センサ９１１、９１２、９
１３．．．９１ｎは、較正ユニット４５０、５５０を含まない場合もあることは理解され
よう。すなわち、本発明の幾つかの実施形態は、較正ユニット又は回路を備えない電磁セ
ンサを含むが、較正ユニット又は回路を含む実施形態も考えられることは理解されよう。
ンサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎは、図４又は図５を参照しながら上記で記述さ
れたようなセンサとすることができる。しかしながら、各電磁センサ９１１、９１２、９
１３．．．９１ｎは、較正ユニット４５０、５５０を含まない場合もあることは理解され
よう。すなわち、本発明の幾つかの実施形態は、較正ユニット又は回路を備えない電磁セ
ンサを含むが、較正ユニット又は回路を含む実施形態も考えられることは理解されよう。
システム９００は複数の制御ユニット９２１、９２２、９２３、９２ｎを更に備え、そ
れぞれ金属ターゲットに対するそれぞれの電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９１
ｎの位相応答を決定するように、それぞれの電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９
１ｎに関連付けられる。制御ユニットは個別に形成することができる、すなわち、それぞ
れが監視システムに出力を与えるように別々に構成することができるか、又は各制御ユニ
ットが制御システム９２０の１つの構成部品である図９に示されるように構成することが
できる。図９に示されるように組み合わせて形成されるとき、幾つかのサブシステムを再
利用することによって構成要素の全数を削減できる可能性がある。制御ユニット９２１、
９２２、９２３、９２ｎは、図６に示され、図６を参照しながら説明されたとおりにする
ことができる。しかしながら、各制御ユニット９２１、９２２、９２３、９２ｎは、較正
ユニット４５０、５５０を制御する出力を備えない場合もある。各制御ユニット９２１、
９２２、９２３、９２ｎは、金属ターゲットに近接しているときに電磁センサの位相応答
を決定するために、１つ又は複数の励磁信号出力及び１つ又は複数の検出信号入力を備え
ることができる。各制御ユニット９２１、９２２、９２３、９２ｎは、それぞれの電磁セ
ンサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎを利用して、金属ターゲットの構造内の変化を
決定するように構成される。
れぞれ金属ターゲットに対するそれぞれの電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９１
ｎの位相応答を決定するように、それぞれの電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９
１ｎに関連付けられる。制御ユニットは個別に形成することができる、すなわち、それぞ
れが監視システムに出力を与えるように別々に構成することができるか、又は各制御ユニ
ットが制御システム９２０の１つの構成部品である図９に示されるように構成することが
できる。図９に示されるように組み合わせて形成されるとき、幾つかのサブシステムを再
利用することによって構成要素の全数を削減できる可能性がある。制御ユニット９２１、
９２２、９２３、９２ｎは、図６に示され、図６を参照しながら説明されたとおりにする
ことができる。しかしながら、各制御ユニット９２１、９２２、９２３、９２ｎは、較正
ユニット４５０、５５０を制御する出力を備えない場合もある。各制御ユニット９２１、
９２２、９２３、９２ｎは、金属ターゲットに近接しているときに電磁センサの位相応答
を決定するために、１つ又は複数の励磁信号出力及び１つ又は複数の検出信号入力を備え
ることができる。各制御ユニット９２１、９２２、９２３、９２ｎは、それぞれの電磁セ
ンサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎを利用して、金属ターゲットの構造内の変化を
決定するように構成される。
電磁センサ９１１、９１２、９１３．．．９１ｎは、上記で説明されたように、１つ又
は複数の冷却ゾーンを通る金属ターゲットの経路に近接して配置することができる。冷却
ゾーンは金属ターゲットを制御しながら冷却する手段を含むことができる。金属ターゲッ
トを制御しながら冷却する手段は、空気若しくは他の気体又は水若しくは油等の液体等の
流体を金属ターゲットに当てる１つ又は複数の手段を含むことができる。金属ターゲット
が圧延方向（図１０に示される）に移動されるとき、金属ターゲットは第１の電磁センサ
９１１を通過する。対応する制御ユニット９２１によって生成された励磁信号に応答して
、１つ又は複数の検出信号が受信される。励磁信号は、図１０に示されるように、複数の
周波数成分を含むことができるが、これらの多周波数成分の存在及びその数は制限されな
い。第１の制御ユニット９２１は、励磁信号の各周波数において電磁センサの位相応答を
決定するように構成される。同様に、金属ターゲットが第２、第３及び第４の電磁センサ
９１２、９１３、９１４を過ぎて進行するにつれて、図１０に示されるように、それぞれ
の制御ユニットは、励磁信号の各周波数におけるセンサ応答と、関連付けられる位相応答
とを決定するように構成される。
は複数の冷却ゾーンを通る金属ターゲットの経路に近接して配置することができる。冷却
ゾーンは金属ターゲットを制御しながら冷却する手段を含むことができる。金属ターゲッ
トを制御しながら冷却する手段は、空気若しくは他の気体又は水若しくは油等の液体等の
流体を金属ターゲットに当てる１つ又は複数の手段を含むことができる。金属ターゲット
が圧延方向（図１０に示される）に移動されるとき、金属ターゲットは第１の電磁センサ
９１１を通過する。対応する制御ユニット９２１によって生成された励磁信号に応答して
、１つ又は複数の検出信号が受信される。励磁信号は、図１０に示されるように、複数の
周波数成分を含むことができるが、これらの多周波数成分の存在及びその数は制限されな
い。第１の制御ユニット９２１は、励磁信号の各周波数において電磁センサの位相応答を
決定するように構成される。同様に、金属ターゲットが第２、第３及び第４の電磁センサ
９１２、９１３、９１４を過ぎて進行するにつれて、図１０に示されるように、それぞれ
の制御ユニットは、励磁信号の各周波数におけるセンサ応答と、関連付けられる位相応答
とを決定するように構成される。
各センサの位相図は例示にすぎず、縮尺通りではないが、図１０において観察すること
ができるように、４つの例示される位相ベクトルは時計回りに徐々に回転し、金属ターゲ
ットが冷えるにつれて、その構造が生成されるか、又は発達していることを示す。それゆ
え、制御システム９２０は、金属ターゲットの構造的な生成をリアルタイムに決定するこ
とができる。決定された生成速度に基づいて、制御システム９２０は、構造的生成を示す
信号９３０を、金属製造プロセスを制御するように構成されるプロセッサコントローラ９
４０に出力するように構成することができる。プロセスコントローラ９４０が製造プロセ
スの１つ又は複数のパラメータを変更して金属ターゲットの構造的生成を最適化できるよ
うに、その信号は、所定の構造的生成速度からの金属ターゲットの構造的生成の偏差を示
すことができる。例えば、信号９３０が、所望の速度よりも急速に冷却する結果として、
金属ターゲットの構造が形成されつつあることを示す場合には、プロセスコントローラは
、上記の排出口１２５からの水量を低減すること等によって、金属ターゲットに向かう流
体の流量を削減することができる。このようにして、金属ターゲットの冷却を所望の速度
まで遅くすることができる。このようにして、金属ターゲットの構造的変化をリアルタイ
ムに監視することによって、金属ターゲットの結果的な品質を制御することができる。
ができるように、４つの例示される位相ベクトルは時計回りに徐々に回転し、金属ターゲ
ットが冷えるにつれて、その構造が生成されるか、又は発達していることを示す。それゆ
え、制御システム９２０は、金属ターゲットの構造的な生成をリアルタイムに決定するこ
とができる。決定された生成速度に基づいて、制御システム９２０は、構造的生成を示す
信号９３０を、金属製造プロセスを制御するように構成されるプロセッサコントローラ９
４０に出力するように構成することができる。プロセスコントローラ９４０が製造プロセ
スの１つ又は複数のパラメータを変更して金属ターゲットの構造的生成を最適化できるよ
うに、その信号は、所定の構造的生成速度からの金属ターゲットの構造的生成の偏差を示
すことができる。例えば、信号９３０が、所望の速度よりも急速に冷却する結果として、
金属ターゲットの構造が形成されつつあることを示す場合には、プロセスコントローラは
、上記の排出口１２５からの水量を低減すること等によって、金属ターゲットに向かう流
体の流量を削減することができる。このようにして、金属ターゲットの冷却を所望の速度
まで遅くすることができる。このようにして、金属ターゲットの構造的変化をリアルタイ
ムに監視することによって、金属ターゲットの結果的な品質を制御することができる。
上記の検討から、本発明の幾つかの実施形態によれば、電磁センサを都合良く較正でき
るようになることは理解されよう。詳細には、幾つかの実施形態において、その較正は、
金属ターゲット間の自動的に決定された時間に実行することができる。幾つかの実施形態
では、電磁センサのアレイを利用して、金属ターゲットの微細構造の発達を決定する。そ
のような監視によって、金属ターゲットの特性を制御することができる。
るようになることは理解されよう。詳細には、幾つかの実施形態において、その較正は、
金属ターゲット間の自動的に決定された時間に実行することができる。幾つかの実施形態
では、電磁センサのアレイを利用して、金属ターゲットの微細構造の発達を決定する。そ
のような監視によって、金属ターゲットの特性を制御することができる。
本発明の実施形態はハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェア
の組み合わせにおいて実現できることは理解されよう。任意のそのようなソフトウェアは
、例えば、消去可能であるか否か、又は書換可能であるか否かは別として、ＲＯＭのよう
な記憶デバイス等の揮発性記憶装置若しくは不揮発性記憶装置の形で、又は例えばＲＡＭ
、メモリチップ、デバイス若しくは集積回路等のメモリの形で、又は例えば、ＣＤ、ＤＶ
Ｄ、磁気ディスク若しくは磁気テープ等の光学的及び磁気的に読取り可能な媒体上に記憶
することができる。それらの記憶デバイス及び記憶媒体は、実行されるときに本発明の実
施形態を実施する１つ又は複数のプログラムを記憶するのに適している機械可読記憶装置
の実施形態であることは理解されよう。したがって、複数の実施形態が、任意の請求項に
おいて請求されるようなシステム及び方法を実施するコードを含むプログラムと、そのよ
うなプログラムを記憶する機械可読媒体とを提供する。またさらに、本発明の実施形態は
、有線接続又は無線接続を介して搬送される通信信号等の任意の媒体を介して電子的に伝
達することができ、複数の実施形態がそれを適切に含む。
の組み合わせにおいて実現できることは理解されよう。任意のそのようなソフトウェアは
、例えば、消去可能であるか否か、又は書換可能であるか否かは別として、ＲＯＭのよう
な記憶デバイス等の揮発性記憶装置若しくは不揮発性記憶装置の形で、又は例えばＲＡＭ
、メモリチップ、デバイス若しくは集積回路等のメモリの形で、又は例えば、ＣＤ、ＤＶ
Ｄ、磁気ディスク若しくは磁気テープ等の光学的及び磁気的に読取り可能な媒体上に記憶
することができる。それらの記憶デバイス及び記憶媒体は、実行されるときに本発明の実
施形態を実施する１つ又は複数のプログラムを記憶するのに適している機械可読記憶装置
の実施形態であることは理解されよう。したがって、複数の実施形態が、任意の請求項に
おいて請求されるようなシステム及び方法を実施するコードを含むプログラムと、そのよ
うなプログラムを記憶する機械可読媒体とを提供する。またさらに、本発明の実施形態は
、有線接続又は無線接続を介して搬送される通信信号等の任意の媒体を介して電子的に伝
達することができ、複数の実施形態がそれを適切に含む。
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）において開示される全ての
特徴、及び／又はそのように開示される任意の方法及びプロセスの全てのステップは、そ
のような特徴及び／又はステップのうちの少なくとも幾つかが互いに排他的である組み合
わせを除いて、任意の組み合わせにおいて組み合わせることができる。
特徴、及び／又はそのように開示される任意の方法及びプロセスの全てのステップは、そ
のような特徴及び／又はステップのうちの少なくとも幾つかが互いに排他的である組み合
わせを除いて、任意の組み合わせにおいて組み合わせることができる。
本明細書（添付の特許請求の範囲、要約書及び図面を含む）において開示される各特徴
は、別に明示される場合を除いて、同じ目的、同等の目的及び類似の目的を果たす代替の
特徴によって置き換えることができる。したがって、別に明示される場合を除いて、開示
される各特徴は、包括的な一連の同等又は類似の特徴のうちの一例にすぎない。
は、別に明示される場合を除いて、同じ目的、同等の目的及び類似の目的を果たす代替の
特徴によって置き換えることができる。したがって、別に明示される場合を除いて、開示
される各特徴は、包括的な一連の同等又は類似の特徴のうちの一例にすぎない。
本発明は任意の上記実施形態の細部には限定されない。本発明は本明細書（添付の特許
請求の範囲、要約書及び図面を含む）において開示される特徴のうちの任意の新規の特徴
、若しくはそれらの任意の新規の組み合わせに、又はそのように開示される任意の方法若
しくはプロセスのステップのうちの任意の新規のステップ、若しくはそれらの任意の新規
の組み合わせに及ぶ。請求項は、上記の実施形態だけを含むように解釈されるべきではな
く、特許請求の範囲内に入るあらゆる実施形態も含むように解釈されるべきである。
なお、原出願の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
（請求項１）
金属ターゲットの微細構造を検出する電磁センサ（４００）であって、
励磁磁界を与える磁気デバイス（４１０、４２０）と、
金属ターゲット内に誘導される、結果として生成される磁界を検出する磁力計（４３０）と、
前記電磁センサを較正する較正磁界を生成する較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）であって、較正基準磁界が、前記励磁磁界によって前記較正回路内に誘導される電流によって生成される、較正回路と、
を備える、電磁センサ。
（請求項２）
複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）を備える、請求項１に記載の電磁センサ。
（請求項３）
前記複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）の各々は、それぞれの周波数範囲において前記較正磁界を生成するように構成される、請求項２に記載の電磁センサ。
（請求項４）
各較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）はそれぞれのインピーダンス（４５３）を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項５）
前記較正回路又は前記複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）のうちの１つ若しくは複数は較正コイル（４５１）を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項６）
前記較正磁界の生成を選択的に制御する制御デバイス（４５２）を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項７）
前記磁力計（４３０）は誘導検出器コイル又はホールセンサである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項８）
磁心（４１０）を備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項９）
前記磁心（４１０）はＵ字形又はＨ字形である、請求項８に記載の電磁センサ。
（請求項１０）
前記磁力計（４３０）は前記磁心（４１０）の極に近接して配置される、請求項８又は９に記載の電磁センサ。
（請求項１１）
前記磁気デバイスは１つ又は複数の励磁コイルを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１２）
較正期間（８２０）を決定し、該較正期間中に前記較正回路を選択的に起動するように構成される制御ユニット（６００、６１０）を備える、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１３）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記磁力計（４３０）から出力される検出信号に基づいて、前記較正期間（８２０）を決定するように構成される、請求項１２に記載の電磁センサ。
（請求項１４）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記磁力計（４３０）から出力される検出信号及び所定の基準レベルに基づいて、較正期間を決定するように構成される、請求項１２又は１３に記載の電磁センサ。
（請求項１５）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、製造装置から、金属ターゲット間の期間（８２０）を示す信号を受信する入力を備え、前記制御ユニットは該信号に基づいて前記較正期間を決定するように構成される、請求項１２に記載の電磁センサ。
（請求項１６）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、複数の較正回路（４２０、４３０、４４０、４５０）を選択的に制御するように構成される、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１７）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記複数の較正回路（４２０、４３０、４４０、４５０）の各々に、それぞれの周波数を出力させるように構成される、請求項１６に記載の電磁センサ。
（請求項１８）
電磁センサを較正する方法であって、
励磁磁界を与えるステップと、
較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）に較正磁界を出力させるステップであって、該較正磁界は前記励磁磁界によって前記較正回路内に誘導される電流によって生成される、出力させるステップと、
１つ又は複数の磁力計（４３０）において、結果として生成された磁界を受信するステップと、
前記結果として生成された磁界に基づいて前記電磁センサの較正を決定するステップと、
を含む、方法。
（請求項１９）
前記励磁磁界は多周波数波形を含む、請求項１８に記載の方法。
（請求項２０）
複数の較正回路（５５１、５５２、５５３、５５４）にそれぞれの周波数範囲において較正磁界をそれぞれ出力させるステップと、それぞれの周波数範囲において前記磁気センサの較正を決定するステップとを含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
（請求項２１）
前記励磁磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相差を決定するステップを含む、請求項１８、１９、又は２０のいずれか一項に記載の方法。
（請求項２２）
較正期間（８２０）を決定するステップと、前記較正回路に前記較正期間中に前記較正磁界を生成させるステップと、を含む、請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
（請求項２３）
前記較正期間（８２０）は、金属ターゲット間の期間である、請求項２２に記載の方法。
（請求項２４）
前記較正期間（８２０）は前記１つ又は複数の磁力計からの出力に従って決定される、請求項２２又は２３に記載の方法。
（請求項２５）
前記較正期間（８２０）は、前記較正磁界が存在しない場合の前記１つ又は複数の磁力計（４３０）からの出力に基づいて決定される、請求項２４に記載の方法。
（請求項２６）
前記較正期間（８２０）は、製造プロセスから受信された入力に従って決定される、請求項２２又は２３に記載の方法。
（請求項２７）
金属ターゲットの微細構造を監視するシステムであって、
磁界を出力し、結果として生成された磁界を検出し、該検出に応答して検出信号を出力する複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）であって、該電磁センサのそれぞれによって出力される励磁信号は多周波数波形である、複数の電磁センサと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）から前記検出信号を受信し、該複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）の電磁センサごとに、前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、前記出力された磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相変化を決定し、該位相変化に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において金属ターゲットの微細構造を決定するように構成される制御ユニット（６００）と、
を備える、システム。
（請求項２８）
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの移動方向に配置される、請求項２７に記載のシステム。
（請求項２９）
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの製造プロセスの冷却エリア内に離間して配置される、請求項２７又は２８に記載のシステム。
（請求項３０）
前記制御ユニット（６００）は、前記金属ターゲットの微細構造の発達を決定するように構成される、請求項２７乃至２９のいずれか一項に記載のシステム。
（請求項３１）
請求項２７乃至３０のいずれか一項に記載のシステムを含む製造方法であって、
前記制御ユニットは、前記金属ターゲットの相変態を示す信号を出力するように構成され、該信号に応答して、製造プロセスの１つ又は複数のパラメータが制御される、製造方法。
（請求項３２）
前記１つ又は複数のパラメータは、前記金属ターゲットを冷却するプロセスのパラメータである、請求項３１に記載の製造方法。
（請求項３３）
金属ターゲットの微細構造を監視する方法であって、
複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において多周波数波形に応答して生成される磁界を出力するステップと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において、結果として生成された磁界を検出するステップと、
前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、出力磁界に対する前記結果として生成された磁界の位相応答を決定するステップと、
前記位相応答に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）のそれぞれにおいて金属ターゲットの微細構造を決定するステップと、
を含む、方法。
（請求項３４）
前記微細構造は、前記出力磁界に対する前記結果として生成された磁界の大きさに更に基づいて決定される、請求項３３に記載の方法。
（請求項３５）
前記金属ターゲットの微細構造の変化速度を決定するステップを含む、請求項３３又は３４に記載の方法。
（請求項３６）
決定された微細構造に応答して製造プロセスの１つ又は複数のパラメータを変更するステップを含む、請求項３３又は３４に記載の方法。
（請求項３７）
前記１つ又は複数のパラメータは前記金属ターゲットの冷却パラメータを含む、請求項３６に記載の方法。
請求の範囲、要約書及び図面を含む）において開示される特徴のうちの任意の新規の特徴
、若しくはそれらの任意の新規の組み合わせに、又はそのように開示される任意の方法若
しくはプロセスのステップのうちの任意の新規のステップ、若しくはそれらの任意の新規
の組み合わせに及ぶ。請求項は、上記の実施形態だけを含むように解釈されるべきではな
く、特許請求の範囲内に入るあらゆる実施形態も含むように解釈されるべきである。
なお、原出願の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
（請求項１）
金属ターゲットの微細構造を検出する電磁センサ（４００）であって、
励磁磁界を与える磁気デバイス（４１０、４２０）と、
金属ターゲット内に誘導される、結果として生成される磁界を検出する磁力計（４３０）と、
前記電磁センサを較正する較正磁界を生成する較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）であって、較正基準磁界が、前記励磁磁界によって前記較正回路内に誘導される電流によって生成される、較正回路と、
を備える、電磁センサ。
（請求項２）
複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）を備える、請求項１に記載の電磁センサ。
（請求項３）
前記複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）の各々は、それぞれの周波数範囲において前記較正磁界を生成するように構成される、請求項２に記載の電磁センサ。
（請求項４）
各較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）はそれぞれのインピーダンス（４５３）を含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項５）
前記較正回路又は前記複数の較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）のうちの１つ若しくは複数は較正コイル（４５１）を含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項６）
前記較正磁界の生成を選択的に制御する制御デバイス（４５２）を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項７）
前記磁力計（４３０）は誘導検出器コイル又はホールセンサである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項８）
磁心（４１０）を備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項９）
前記磁心（４１０）はＵ字形又はＨ字形である、請求項８に記載の電磁センサ。
（請求項１０）
前記磁力計（４３０）は前記磁心（４１０）の極に近接して配置される、請求項８又は９に記載の電磁センサ。
（請求項１１）
前記磁気デバイスは１つ又は複数の励磁コイルを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１２）
較正期間（８２０）を決定し、該較正期間中に前記較正回路を選択的に起動するように構成される制御ユニット（６００、６１０）を備える、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１３）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記磁力計（４３０）から出力される検出信号に基づいて、前記較正期間（８２０）を決定するように構成される、請求項１２に記載の電磁センサ。
（請求項１４）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記磁力計（４３０）から出力される検出信号及び所定の基準レベルに基づいて、較正期間を決定するように構成される、請求項１２又は１３に記載の電磁センサ。
（請求項１５）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、製造装置から、金属ターゲット間の期間（８２０）を示す信号を受信する入力を備え、前記制御ユニットは該信号に基づいて前記較正期間を決定するように構成される、請求項１２に記載の電磁センサ。
（請求項１６）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、複数の較正回路（４２０、４３０、４４０、４５０）を選択的に制御するように構成される、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の電磁センサ。
（請求項１７）
前記制御ユニット（６００、６１０）は、前記複数の較正回路（４２０、４３０、４４０、４５０）の各々に、それぞれの周波数を出力させるように構成される、請求項１６に記載の電磁センサ。
（請求項１８）
電磁センサを較正する方法であって、
励磁磁界を与えるステップと、
較正回路（４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）に較正磁界を出力させるステップであって、該較正磁界は前記励磁磁界によって前記較正回路内に誘導される電流によって生成される、出力させるステップと、
１つ又は複数の磁力計（４３０）において、結果として生成された磁界を受信するステップと、
前記結果として生成された磁界に基づいて前記電磁センサの較正を決定するステップと、
を含む、方法。
（請求項１９）
前記励磁磁界は多周波数波形を含む、請求項１８に記載の方法。
（請求項２０）
複数の較正回路（５５１、５５２、５５３、５５４）にそれぞれの周波数範囲において較正磁界をそれぞれ出力させるステップと、それぞれの周波数範囲において前記磁気センサの較正を決定するステップとを含む、請求項１８又は１９に記載の方法。
（請求項２１）
前記励磁磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相差を決定するステップを含む、請求項１８、１９、又は２０のいずれか一項に記載の方法。
（請求項２２）
較正期間（８２０）を決定するステップと、前記較正回路に前記較正期間中に前記較正磁界を生成させるステップと、を含む、請求項１８乃至２１のいずれか一項に記載の方法。
（請求項２３）
前記較正期間（８２０）は、金属ターゲット間の期間である、請求項２２に記載の方法。
（請求項２４）
前記較正期間（８２０）は前記１つ又は複数の磁力計からの出力に従って決定される、請求項２２又は２３に記載の方法。
（請求項２５）
前記較正期間（８２０）は、前記較正磁界が存在しない場合の前記１つ又は複数の磁力計（４３０）からの出力に基づいて決定される、請求項２４に記載の方法。
（請求項２６）
前記較正期間（８２０）は、製造プロセスから受信された入力に従って決定される、請求項２２又は２３に記載の方法。
（請求項２７）
金属ターゲットの微細構造を監視するシステムであって、
磁界を出力し、結果として生成された磁界を検出し、該検出に応答して検出信号を出力する複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）であって、該電磁センサのそれぞれによって出力される励磁信号は多周波数波形である、複数の電磁センサと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）から前記検出信号を受信し、該複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）の電磁センサごとに、前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、前記出力された磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相変化を決定し、該位相変化に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において金属ターゲットの微細構造を決定するように構成される制御ユニット（６００）と、
を備える、システム。
（請求項２８）
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの移動方向に配置される、請求項２７に記載のシステム。
（請求項２９）
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの製造プロセスの冷却エリア内に離間して配置される、請求項２７又は２８に記載のシステム。
（請求項３０）
前記制御ユニット（６００）は、前記金属ターゲットの微細構造の発達を決定するように構成される、請求項２７乃至２９のいずれか一項に記載のシステム。
（請求項３１）
請求項２７乃至３０のいずれか一項に記載のシステムを含む製造方法であって、
前記制御ユニットは、前記金属ターゲットの相変態を示す信号を出力するように構成され、該信号に応答して、製造プロセスの１つ又は複数のパラメータが制御される、製造方法。
（請求項３２）
前記１つ又は複数のパラメータは、前記金属ターゲットを冷却するプロセスのパラメータである、請求項３１に記載の製造方法。
（請求項３３）
金属ターゲットの微細構造を監視する方法であって、
複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において多周波数波形に応答して生成される磁界を出力するステップと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において、結果として生成された磁界を検出するステップと、
前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、出力磁界に対する前記結果として生成された磁界の位相応答を決定するステップと、
前記位相応答に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）のそれぞれにおいて金属ターゲットの微細構造を決定するステップと、
を含む、方法。
（請求項３４）
前記微細構造は、前記出力磁界に対する前記結果として生成された磁界の大きさに更に基づいて決定される、請求項３３に記載の方法。
（請求項３５）
前記金属ターゲットの微細構造の変化速度を決定するステップを含む、請求項３３又は３４に記載の方法。
（請求項３６）
決定された微細構造に応答して製造プロセスの１つ又は複数のパラメータを変更するステップを含む、請求項３３又は３４に記載の方法。
（請求項３７）
前記１つ又は複数のパラメータは前記金属ターゲットの冷却パラメータを含む、請求項３６に記載の方法。
Claims (11)
- 金属ターゲットの微細構造を監視するシステムであって、
磁界を出力し、結果として生成された磁界を検出し、該検出に応答して検出信号を出力する複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）であって、該電磁センサのそれぞれによって出力される励磁信号は多周波数波形である、複数の電磁センサと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）から前記検出信号を受信し、該複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）の電磁センサごとに、前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、前記出力された磁界と前記結果として生成された磁界との間の位相変化を決定し、該位相変化に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において金属ターゲットの微細構造生成速度を決定し、所定の微細構造生成速度から前記微細構造生成速度の偏差を決定するように構成される制御ユニット（６００）と、
を備える、システム。 - 前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの移動方向に配置される、請求項１に記載のシステム。
- 前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）は前記金属ターゲットの製造プロセスの冷却エリア内に離間して配置される、請求項１又は２に記載のシステム。
- 前記制御ユニット（６００）は、前記金属ターゲットの微細構造の発達を決定するように構成される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
- 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金属ターゲットの微細構造を監視するシステムを使用した、金属ターゲットの製造方法であって、
前記制御ユニットは、前記金属ターゲットの相変態を示す信号を出力するように構成され、該信号に応答して、製造プロセスの、１つ又は複数のパラメータが制御される、製造方法。 - 前記１つ又は複数のパラメータは、前記金属ターゲットを冷却するプロセスのパラメータである、請求項５に記載の製造方法。
- 金属ターゲットの微細構造を監視する方法であって、
複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において多周波数波形に応答して生成される磁界を出力するステップと、
前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）において、結果として生成された磁界を検出するステップと、
前記多周波数波形を形成する複数の周波数の各周波数において、出力磁界に対する前記結果として生成された磁界の位相応答を決定するステップと、
前記位相応答に基づいて前記複数の電磁センサ（４２０、４３０、４４０、４５０、５５１、５５２、５５３、５５４）のそれぞれにおいて金属ターゲットの微細構造生成速度を決定し、所定の微細構造生成速度から前記微細構造生成速度の偏差を決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記微細構造は、前記出力磁界に対する、前記結果として生成された磁界の大きさに更に基づいて決定される、請求項７に記載の方法。
- 前記金属ターゲットの微細構造の変化速度を決定するステップを含む、請求項７又は８に記載の方法。
- 決定された微細構造に応答して、製造プロセスの、１つ又は複数のパラメータを変更するステップを含む、請求項７又は８に記載の方法。
- 前記１つ又は複数のパラメータは前記金属ターゲットの冷却パラメータを含む、請求項１０に記載の方法。
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