JP6659444B2 - Magnetic property measuring probe, magnetic property measuring system, magnetic property measuring method and deterioration evaluation method - Google Patents

Magnetic property measuring probe, magnetic property measuring system, magnetic property measuring method and deterioration evaluation method Download PDF

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Description

本発明の実施形態は、測定対象の磁気特性を測定するための技術に関する。   An embodiment of the present invention relates to a technique for measuring magnetic properties of a measurement target.

高温、高圧又は高放射線等の過酷な環境下において使用される金属材料は、組織変化や、不純物が不均一に偏在している偏析等を伴って劣化する。例えば、発電プラント等において用いられる各種の機器の劣化を評価する場合、当該機器を構成する部材等を破壊することなく金属材料の劣化を評価する手法、いわゆる非破壊評価が望まれる。   A metal material used in a severe environment such as high temperature, high pressure or high radiation deteriorates with a structural change or segregation in which impurities are unevenly distributed. For example, when evaluating the deterioration of various devices used in a power plant or the like, a method of evaluating the deterioration of a metal material without destroying members or the like constituting the device, that is, a so-called non-destructive evaluation is desired.

このような非破壊評価には、測定対象である機器を構成する金属材料の磁気特性の変化を調べるものがある。例えば、発電プラント用の機器を構成する金属材料には、磁気ヒステリシスを示す強磁性体が用いられる場合がある。強磁性体は、不純物が不均一に偏在している偏析や、組織変化に応じて、磁気特性が変化する。   In such non-destructive evaluation, there is a method of examining a change in magnetic properties of a metal material constituting a device to be measured. For example, a ferromagnetic material exhibiting magnetic hysteresis may be used as a metal material of a device for a power plant. The magnetic properties of a ferromagnetic material change in accordance with segregation in which impurities are unevenly distributed and a change in structure.

磁気特性には、磁化曲線で示される各種のパラメータがあり、例えば、保磁力、残留磁束密度、初透磁率等がある。このような磁気特性を示す値は、金属材料の機械的性質と相関関係があり、このようなパラメータを用いて、金属材料の劣化を評価することが提案されている。例えば、ビッカース硬さと保磁力との間には、相関関係があることが、知られている。   Magnetic properties include various parameters represented by magnetization curves, such as coercive force, residual magnetic flux density, initial magnetic permeability, and the like. The value indicating such magnetic properties has a correlation with the mechanical properties of the metal material, and it has been proposed to evaluate the deterioration of the metal material using such parameters. For example, it is known that there is a correlation between Vickers hardness and coercive force.

このような磁気特性を測定する技術には、励磁電流が流れるコイル、いわゆる励磁コイルが巻回されたヨークにより、測定対象のうち外面を含む所定の領域(以下、表層と記す)に磁路を形成し、表層近傍において磁束等を計測する技術がある。なお、当該技術においては、ヨークの両端面を、それぞれ測定対象の外面に密着させて、表層に磁路を形成している。   Techniques for measuring such magnetic properties include a coil through which an exciting current flows, a so-called yoke around which an exciting coil is wound, to form a magnetic path in a predetermined region including an outer surface (hereinafter referred to as a surface layer) of an object to be measured. There is a technique of forming and measuring a magnetic flux or the like near the surface layer. In this technique, both ends of the yoke are brought into close contact with the outer surface of the object to be measured to form a magnetic path on the surface layer.

特開平2−262026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei.

伊藤史也 他、「低炭素鋼の冷間圧延・回復過程における硬度と磁気特性変化」、第38回日本磁気学会学術講演概要集、2014年、p.38Fumiya Ito et al., "Hardness and magnetic properties change during cold rolling and recovery of low carbon steel," Proc. Of the 38th Annual Meeting of the Magnetic Society of Japan, 2014, p.38

上述したように磁気特性を測定するためには、測定対象の表層を磁化しようとする磁界の強さ、いわゆる磁化力を推定する必要がある。このような磁化力は、一般的に、励磁コイルのコイル径、長さ、巻回数、励磁電流や、ヨークの透磁率に基づいて推定される。磁気特性を測定するためのシステム(以下、磁気特性測定システムと記す)においては、一般的に、表層における磁化力に基づいて、当該表層における磁化の強さ(又は磁束密度)と、磁界の強さ(磁化力)との関係を表す曲線、いわゆる磁化曲線が求められる。保磁力や残留磁束密度、初透磁率等の磁気特性を示すパラメータは、通常、磁化曲線を求める過程において取得される。   As described above, in order to measure the magnetic characteristics, it is necessary to estimate the strength of a magnetic field for magnetizing the surface layer to be measured, that is, the so-called magnetizing force. Such a magnetizing force is generally estimated based on the coil diameter, length, number of windings, exciting current, and magnetic permeability of the yoke of the exciting coil. In a system for measuring magnetic properties (hereinafter, referred to as a magnetic property measurement system), generally, based on the magnetizing force in the surface layer, the strength of the magnetization (or magnetic flux density) in the surface layer and the strength of the magnetic field are measured. Curve (magnetizing force), a so-called magnetization curve. Parameters indicating magnetic properties, such as coercive force, residual magnetic flux density, and initial magnetic permeability, are usually obtained in the process of obtaining a magnetization curve.

ところで、測定対象の外面は、完全に平らな面ではなく、三次元的に湾曲した形状をなしている場合がある。このような場合、ヨークの両端面が、測定対象の外面と密着できないことがあり、ヨークを測定対象に押し当ててもヨークの端面と測定対象の外面との間に空隙が生じる場合がある。   By the way, the outer surface of the measurement target may not be a completely flat surface but a three-dimensionally curved shape. In such a case, both end surfaces of the yoke may not be able to adhere to the outer surface of the measurement target, and a gap may be formed between the end surface of the yoke and the outer surface of the measurement target even when the yoke is pressed against the measurement target.

このような空隙の近傍には、磁極が発生し、測定対象の表層を磁化しようと印加される磁界とは向きが反対の磁界、いわゆる「反磁界」が生じる。反磁界は、ヨーク内部や測定対象の表層内にも生じる。   A magnetic pole is generated near such a gap, and a magnetic field having a direction opposite to a magnetic field applied to magnetize the surface layer to be measured, that is, a so-called “anti-magnetic field” is generated. The demagnetizing field also occurs inside the yoke and the surface layer to be measured.

このような反磁界の発生は、測定対象の表層内を実際に磁化しようとする磁化力と、励磁電流等に基づいて算出された磁化力との差が拡大する要因となる。磁気特性測定システムには、反磁界が生じるような場合であっても、測定対象の表層における磁化力を高い精度で推定して、磁気特性を測定する手法が求められている。   The generation of such a demagnetizing field causes a difference between the magnetizing force for actually magnetizing the surface layer to be measured and the magnetizing force calculated based on the exciting current or the like to increase. There is a demand for a magnetic property measurement system that measures the magnetic properties by estimating the magnetizing force on the surface layer to be measured with high accuracy even when a demagnetizing field is generated.

本発明の実施形態は、上記事情を鑑みてなされたものであって、測定対象の表層を磁化しようとする磁化力を、より高い精度で算出して測定対象の磁気特性を測定する技術を提供することを目的とする。   The embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a technique for calculating the magnetizing force for magnetizing the surface layer of a measurement target with higher accuracy and measuring the magnetic characteristics of the measurement target. The purpose is to do.

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の磁気特性測定用プローブは、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備え磁気特性測定用プローブであって、前記磁化力検出用コイルは、前記両端面のうち少なくとも一方と前記測定対象の外面との間に形成された空隙の径方向外側を囲うように巻回されており、且つ前記測定対象の外面と当接可能に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a magnetic property measuring probe according to an embodiment of the present invention includes a yoke that forms a magnetic path together with the measurement target when both end surfaces are close to the outer surface of the measurement target, and a winding around the yoke. An exciting coil that excites the yoke so as to form the magnetic path by receiving the supply of an exciting current, and is wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, A magnetizing force detection coil capable of detecting a time change of a magnetic flux passing through the both end surfaces, and disposed between the both end surfaces, and configured to be in contact with the outer surface of the measurement target, including the outer surface and detectable magnetic sensor flux density or magnetization in a direction from one to the other of the both end surfaces in the surface layer, a magnetic characteristic measuring probe wherein the magnetizing force detecting coil, said end surfaces It is wound so as to surround the radial outer side of the formed gap between at least one said measured outer surface, characterized in that it is and disposed an outer surface and engageable in said measurement object .

また、本発明の実施形態の磁気特性測定システムは、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、前記励磁コイルに所定の周波数の励磁電流を供給する励磁器と、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、且つ前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する処理装置と、を備えることを特徴とする。   In addition, the magnetic characteristic measurement system according to the embodiment of the present invention includes a yoke that forms a magnetic path together with the measurement target when both end surfaces are close to the outer surface of the measurement target, and is wound around the yoke, and has an exciting current. And an exciting coil that excites the yoke so that the magnetic path is formed, and is wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, and is formed of a magnetic flux passing through the both end faces. One of the two end faces on the surface layer including the outer face, the magnetizing force detection coil capable of detecting a time change and being disposed between the both end faces, and configured to be in contact with the outer face of the measurement target. A magnetic sensor capable of detecting a magnetic flux density or magnetization in a direction from the other to the other, an exciter for supplying an exciting current of a predetermined frequency to the exciting coil, and a magnetic sensor on the surface layer based on the frequency of the exciting current. To calculate the demagnetizing field coefficient in the direction parallel to the magnetic path, calculate the end magnetizing force that is the strength of the magnetic field on at least one of the end faces of the yoke, and the magnetic flux density from the magnetic sensor or A processing device for calculating an effective magnetizing force, which is the strength of a magnetic field for magnetizing the surface layer, based on the magnetization, the demagnetizing coefficient, and the end magnetizing force.

また、本発明の実施形態の磁気特性測定方法は、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出することを特徴とする。   Further, the magnetic characteristic measuring method of the embodiment of the present invention is characterized in that the yoke forming a magnetic path together with the object to be measured and the exciting current being wound around the yoke when both end surfaces are close to the outer surface of the object to be measured. And an exciting coil that excites the yoke so that the magnetic path is formed, and is wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, and is formed of a magnetic flux passing through the both end faces. One of the two end faces on the surface layer including the outer face, the magnetizing force detection coil capable of detecting a time change and being disposed between the both end faces, and configured to be in contact with the outer face of the measurement target. And a magnetic sensor capable of detecting a magnetic flux density or magnetization in a direction from the other side to the other side, and a magnetic property measuring probe for measuring a magnetic property of the surface layer by pressing a magnetic property measuring probe against the outer surface of the measurement object. A method, wherein a processing device that obtains and processes a signal from the magnetic property measurement probe, calculates a demagnetizing field coefficient in a direction parallel to the magnetic path in the surface layer based on a frequency of the exciting current, An end magnetizing force, which is a magnetic field strength at at least one of the two end faces of the yoke, is calculated, and the surface layer is determined based on a magnetic flux density or magnetization from the magnetic sensor, the demagnetizing factor, and the end magnetizing force. The method is characterized in that an effective magnetizing force which is the strength of a magnetic field for magnetizing is calculated.

また、本発明の実施形態の劣化評価方法は、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する劣化評価方法であって、前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出し、前記実効磁化力に対応して前記表層における磁路に平行な方向の磁束密度又は磁化の履歴である磁気履歴を取得し、当該磁気履歴に基づいて測定対象の磁気特性を示すパラメータを算出し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価することを特徴とする。   Further, in the deterioration evaluation method of the embodiment of the present invention, the yoke which forms a magnetic path together with the measurement object when both end surfaces are close to the outer surface of the measurement object, and which is wound around the yoke, the excitation current An excitation coil that excites the yoke so that the magnetic path is formed by receiving the supply; and an exciting coil that is wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, and that a time of a magnetic flux passing through the both end faces is provided. A magnetizing force detection coil capable of detecting a change, disposed between the both end surfaces, and configured to be in contact with the outer surface of the measurement object, from one of the two end surfaces in the surface layer including the outer surface A magnetic sensor capable of detecting the magnetic flux density or magnetization in the direction toward the other, and measuring the magnetic properties of the surface layer by pressing a magnetic property measuring probe against the outer surface of the measurement target, and It is a deterioration evaluation method for evaluating the deterioration of the measurement object based on, by a processing device that acquires and processes a signal from the magnetic property measurement probe, the magnetic path in the surface layer based on the frequency of the excitation current Calculate the demagnetizing field coefficient in the parallel direction, calculate the end magnetizing force that is the strength of the magnetic field on at least one of the two end faces of the yoke, and calculate the magnetic flux density or magnetization from the magnetic sensor and the demagnetizing field coefficient. And calculating an effective magnetizing force that is the strength of a magnetic field that tends to magnetize the surface layer based on the end magnetizing force, and a magnetic flux density in a direction parallel to a magnetic path in the surface layer corresponding to the effective magnetizing force. Acquiring a magnetic history that is a history of magnetization, calculating a parameter indicating a magnetic characteristic of the measurement target based on the magnetic history, and evaluating deterioration of the measurement target based on the magnetic characteristics. That.

本発明の実施形態によれば、測定対象の表層を磁化しようとする磁化力を高い精度で算出して測定対象の磁気特性を測定することができ、測定対象の劣化を評価することが可能となる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to measure the magnetic properties of the measurement target by calculating the magnetizing force for magnetizing the surface layer of the measurement target with high accuracy, and to evaluate the deterioration of the measurement target. Become.

実施形態の磁気特性測定システムの概略構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a magnetic characteristic measurement system according to an embodiment. 実施形態の磁気特性測定用プローブの断面図である。It is sectional drawing of the probe for magnetic property measurement of embodiment. 実施形態の磁気特性測定用プローブのうち第1及び第2ヨークと磁気センサとの位置関係を説明する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a positional relationship between first and second yokes and a magnetic sensor in the magnetic characteristic measuring probe according to the embodiment. 実施形態の磁気特性測定システムの各機能を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining each function of the magnetic property measuring system of an embodiment. 実施形態の磁気特性測定システムにより取得された磁化曲線の一例を示す図であり、磁気特性を示すパラメータを説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a magnetization curve acquired by the magnetic characteristic measurement system according to the embodiment, and is a diagram illustrating parameters indicating magnetic characteristics.

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited by the embodiments described below, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

〔第1の実施形態〕
本実施形態の磁気特性測定システムの測定対象について図1を用いて説明する。図1は、本実施形態の磁気特性測定システムの概略構成を示す模式図である。
[First Embodiment]
An object to be measured by the magnetic property measurement system of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a magnetic characteristic measurement system according to the present embodiment.

図1に示すように、磁気特性測定システム1の測定対象5は、発電プラント等の機器であり、図1には、測定対象5の一例として原子炉圧力容器が示されている。測定対象5のうち少なくとも外面6の近傍は、金属材料で構成されており、より詳細には、磁気履歴(磁気ヒステリシス)を示す磁性体、いわゆる強磁性体で構成されている。このような金属材料には、例えば、炭素鋼や低合金鋼等のフェライト系鉄鋼材料がある。   As shown in FIG. 1, the measurement target 5 of the magnetic property measurement system 1 is a device such as a power plant, and FIG. 1 shows a reactor pressure vessel as an example of the measurement target 5. At least the vicinity of the outer surface 6 of the measurement target 5 is made of a metal material, and more specifically, is made of a magnetic material showing magnetic history (magnetic hysteresis), that is, a so-called ferromagnetic material. Such metal materials include, for example, ferritic steel materials such as carbon steel and low alloy steel.

次に、本実施形態の磁気特性測定用プローブ10の構成について図2及び図3を用いて説明する。図2は、本実施形態の磁気特性測定用プローブの断面図である。図3は、本実施形態の磁気特性測定用プローブのうち第1及び第2ヨークと磁気センサとの位置関係を説明する斜視図である。なお、図3においては、第1励磁コイル及び第2励磁コイルの表示を省略している。   Next, the configuration of the magnetic characteristic measuring probe 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the probe for measuring magnetic properties according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view illustrating the positional relationship between the first and second yokes and the magnetic sensor in the magnetic characteristic measuring probe of the present embodiment. In FIG. 3, the illustration of the first excitation coil and the second excitation coil is omitted.

図2に示すように、本実施形態の磁気特性測定用プローブ10は、略U字状に延びており、両端面が測定対象5の外面6と近接することにより、測定対象5と共に磁路を形成するヨーク12,22を有している。具体的には、磁気特性測定用プローブ10は、測定対象5と共に第1磁路(図に一点鎖線C1で示す)を形成するためのヨーク(以下、第1ヨークと記す)12と、測定対象5と共に第2磁路を形成するためのヨーク(以下、第2ヨークと記す)22とを有している。   As shown in FIG. 2, the magnetic characteristic measuring probe 10 of the present embodiment extends in a substantially U-shape, and has a magnetic path together with the measuring object 5 when both end surfaces are close to the outer surface 6 of the measuring object 5. It has yokes 12 and 22 to be formed. Specifically, the magnetic property measuring probe 10 includes a yoke (hereinafter, referred to as a first yoke) 12 for forming a first magnetic path (indicated by a dashed line C1 in the figure) together with the measurement object 5, and a measurement object 5 and a yoke (hereinafter, referred to as a second yoke) 22 for forming a second magnetic path.

磁気特性測定用プローブ10は、第1ヨーク12に巻回されている励磁コイル(以下、第1励磁コイルと記す)15と、第2ヨーク22に巻回されている励磁コイル(以下、第2励磁コイルと記す)25とを有している。第1励磁コイル15は、第1ヨーク12のうち中央部12cに巻回されており、励磁器31(図1参照)から、所定の周波数の励磁電流(交流電流)の供給を受ける。同様に、第2励磁コイル25は、第2ヨーク22のうち中央部22cに巻回されており、励磁電流の供給を受ける。   The magnetic characteristic measuring probe 10 includes an exciting coil (hereinafter, referred to as a first exciting coil) 15 wound around a first yoke 12 and an exciting coil (hereinafter, referred to as a second exciting coil) wound around a second yoke 22. 25 (referred to as an exciting coil). The first exciting coil 15 is wound around the central portion 12c of the first yoke 12, and receives an exciting current (AC current) having a predetermined frequency from an exciter 31 (see FIG. 1). Similarly, the second excitation coil 25 is wound around the central portion 22c of the second yoke 22, and receives an excitation current.

第1励磁コイル15は、第1ヨーク12及び測定対象5のうち外面6を含む一定の領域(以下、表層と記す)5aを励磁し、当該表層5aと第1ヨーク12には、図2に一点鎖線C1で示す第1磁路が形成される。換言すれば、表層5aは、測定対象5のうち磁路が形成されて、磁化される領域である。同様に、第2励磁コイル25は、当該第2ヨーク22及び測定対象5を励磁して、第2磁路(図2に点C2で示す)を形成する。   The first excitation coil 15 excites a certain area (hereinafter, referred to as a surface layer) 5a including the outer surface 6 of the first yoke 12 and the measurement object 5, and the surface layer 5a and the first yoke 12 A first magnetic path indicated by a chain line C1 is formed. In other words, the surface layer 5a is a region of the measurement target 5 where a magnetic path is formed and magnetized. Similarly, the second excitation coil 25 excites the second yoke 22 and the measurement target 5 to form a second magnetic path (indicated by a point C2 in FIG. 2).

第2ヨーク22の中央部22cは、外面6と垂直な方向(図2に矢印Zで示す)に所定の間隔をあけて第1ヨーク12の中央部12cと交差している。本実施形態において、第2励磁コイル25は、第1励磁コイル15と所定の間隔をあけて交差している。第2ヨーク22は、その中央部22cと第2励磁コイル25が、第1ヨーク12の中央部12c及び第1励磁コイル15に比べて測定対象5側に位置するよう構成されている。   The central portion 22c of the second yoke 22 intersects the central portion 12c of the first yoke 12 at a predetermined interval in a direction perpendicular to the outer surface 6 (indicated by an arrow Z in FIG. 2). In the present embodiment, the second excitation coil 25 intersects the first excitation coil 15 at a predetermined interval. The second yoke 22 is configured such that its central portion 22c and the second excitation coil 25 are located closer to the measurement target 5 than the central portion 12c of the first yoke 12 and the first excitation coil 15.

第1ヨーク12の両端面13,14と、第2ヨーク22の両端面23,24は、図3に示すように、略同一の(仮想の)平面上に配置されている。当該平面は、図3の一点鎖線矢印X及び矢印Yのそれぞれに平行な面である。図3において、矢印Xは、第1ヨーク12の一方の端面13から他方の端面14に向かう方向を示しており、以下に「第1方向」と記す。矢印Yは、第2ヨーク22の一方の端面23から他方の端面24に向かう方向を示しており、以下に「第2方向」と記す。第2方向は、第1方向と直交している。また、第1方向及び第2方向のそれぞれに垂直な方向を「第3方向」と記して各図に矢印Zで示す。   Both end surfaces 13 and 14 of the first yoke 12 and both end surfaces 23 and 24 of the second yoke 22 are arranged on substantially the same (virtual) plane, as shown in FIG. The plane is a plane parallel to each of the dashed-dotted arrow X and the arrow Y in FIG. In FIG. 3, an arrow X indicates a direction from one end surface 13 of the first yoke 12 to the other end surface 14, and is hereinafter referred to as a “first direction”. The arrow Y indicates a direction from one end surface 23 of the second yoke 22 to the other end surface 24, and is hereinafter referred to as a “second direction”. The second direction is orthogonal to the first direction. Further, a direction perpendicular to each of the first direction and the second direction is referred to as a “third direction” and is indicated by an arrow Z in each drawing.

図2に示すように、第1ヨーク12の両端面13,14が、外面6と近接すると、一方の端面13と外面6との間には、略円柱状の空隙7が形成され、他方の端面14と外面6との間には、略円柱状の空隙8が形成される。同様に、第2ヨーク22の両端面23,24が、外面6と近接すると、図3に示す端面23と外面6との間と、端面24と外面6との間にも、それぞれ空隙(図示せず)が形成される。   As shown in FIG. 2, when the both end surfaces 13 and 14 of the first yoke 12 are close to the outer surface 6, a substantially cylindrical gap 7 is formed between one end surface 13 and the outer surface 6, and the other is formed. A substantially cylindrical gap 8 is formed between the end face 14 and the outer face 6. Similarly, when both end surfaces 23, 24 of the second yoke 22 are close to the outer surface 6, a gap (see FIG. 3) is also provided between the end surface 23 and the outer surface 6 and between the end surface 24 and the outer surface 6 shown in FIG. (Not shown).

図2に一点鎖線C1で示すように、第1磁路は、測定対象5の表層5aと、当該表層5aと第1ヨーク12との間にある空隙7,8と、第1ヨーク12とを通る。第2磁路は、図2に点C2で示すように、第2ヨーク22と、測定対象5の表層5aと、当該表層5aと第2ヨーク22との間にある空隙(図示せず)とを通る。当該表層5aにおいて、第1磁路と第2磁路は、直交している。   As shown by a dashed-dotted line C1 in FIG. 2, the first magnetic path includes a surface layer 5a of the measurement object 5, gaps 7 and 8 between the surface layer 5a and the first yoke 12, and the first yoke 12. Pass. As shown by a point C2 in FIG. 2, the second magnetic path includes a second yoke 22, a surface layer 5a of the measurement target 5, and a gap (not shown) between the surface layer 5a and the second yoke 22. Pass through. In the surface layer 5a, the first magnetic path and the second magnetic path are orthogonal to each other.

このような空隙を挟んだヨーク端面や表層に磁極が発生することによって、ヨーク内部及び測定対象5の表層5a内には、当該表層5aを磁化しようと印加される磁界とは向きが反対の反磁界が形成される。このような反磁界の発生を考慮して、表層5aを磁化しようとする磁化力(以下、実効磁化力と記す)を算出する必要がある。   The generation of magnetic poles on the end surface of the yoke or the surface layer sandwiching such an air gap causes the inside of the yoke and the surface layer 5a of the object 5 to be measured to be opposite to the magnetic field applied to magnetize the surface layer 5a. A magnetic field is formed. In consideration of the generation of such a demagnetizing field, it is necessary to calculate a magnetizing force for magnetizing the surface layer 5a (hereinafter, referred to as an effective magnetizing force).

また、本実施形態においては、測定対象の磁気特性の異方性を評価するために、表層5aにおいて第1磁路に沿う第1方向(図3に矢印Xで示す)の磁界の強さである第1実効磁化力と、表層5aにおいて第2磁路に沿う第2方向(図3に矢印Yで示す)の磁界の強さである第2実効磁化力を算出することが求められている。   Further, in the present embodiment, in order to evaluate the anisotropy of the magnetic properties of the measurement object, the strength of the magnetic field in the first direction (indicated by the arrow X in FIG. 3) along the first magnetic path on the surface layer 5a is determined. It is required to calculate a certain first effective magnetizing force and a second effective magnetizing force which is the strength of a magnetic field in the second direction (indicated by an arrow Y in FIG. 3) along the second magnetic path on the surface layer 5a. .

そこで、本実施形態の磁気特性測定用プローブ10は、図2に示すように、測定対象5を磁化しようとする磁界の強さ、すなわち磁化力を検出するためのコイル(以下、磁化力検出用コイルと記す)17,18,27,28を有している。具体的には、第1ヨーク12及び表層5aに、第1磁路(一点鎖線C1で示す)が形成されたときの磁化力を検出するための磁化力検出用コイル17,18と、第2磁路(点C2で示す)が形成されたときの磁化力を検出するための磁化力検出用コイル27,28とを有している。   Therefore, as shown in FIG. 2, the magnetic property measuring probe 10 according to the present embodiment employs a coil (hereinafter, referred to as a magnetizing force detecting coil) for detecting the strength of a magnetic field for magnetizing the measurement object 5, that is, the magnetizing force. 17, 18, 27, 28). Specifically, magnetizing force detecting coils 17 and 18 for detecting a magnetizing force when a first magnetic path (indicated by a dashed-dotted line C1) is formed in the first yoke 12 and the surface layer 5a; Magnetizing force detecting coils 27 and 28 for detecting a magnetizing force when a magnetic path (indicated by a point C2) is formed.

磁化力検出用コイル17,18は、第1ヨーク12の両端面13,14にそれぞれ対応して設けられている。磁化力検出用コイル17は、対応する端面13の径方向外側を囲うように巻回されている。本実施形態において、磁化力検出用コイル17は、端面13に加えて、当該端面13より測定対象5側にある空隙7を囲っている。一方、磁化力検出用コイル18は、端面14の径方向外側を囲うように巻回されており、より具体的には、端面14に加えて、当該端面14より測定対象5側にある空隙8を囲っている。図2に一点鎖線C1で示す第1磁路が形成されると、磁化力検出用コイル17,18には、それぞれ対応する端面13,14を通る磁束の時間変化(dφ/dt)に応じた電圧が生じる。これらの電圧は、第1実効磁化力の算出に用いられる。   The magnetizing force detecting coils 17 and 18 are provided corresponding to both end surfaces 13 and 14 of the first yoke 12, respectively. The magnetizing force detecting coil 17 is wound so as to surround the corresponding end face 13 radially outside. In the present embodiment, the magnetizing force detecting coil 17 surrounds not only the end face 13 but also the gap 7 on the measurement object 5 side from the end face 13. On the other hand, the magnetizing force detecting coil 18 is wound so as to surround a radially outer side of the end face 14, and more specifically, in addition to the end face 14, the gap 8 on the measurement object 5 side from the end face 14. Is enclosed. When the first magnetic path shown by the dashed line C1 in FIG. 2 is formed, the magnetizing force detecting coils 17 and 18 respond to the time change (dφ / dt) of the magnetic flux passing through the corresponding end faces 13 and 14, respectively. A voltage is generated. These voltages are used for calculating the first effective magnetizing force.

同様に、磁化力検出用コイル27,28は、図2及び図3に示すように、第2ヨーク22の両端面23,24にそれぞれ対応して設けられている。磁化力検出用コイル27は、端面23(図3参照)に加えて、当該端面23より測定対象5側にある空隙(図示せず)の径方向外側を囲うように巻回されている。磁化力検出用コイル28は、端面24(図3参照)に加えて、当該端面24より測定対象5側にある空隙(図示せず)の径方向外側を囲うように巻回されている。図2に点C2で示す第2磁路が形成されると、磁化力検出用コイル27,28には、それぞれ対応する端面23,24を通る磁束の時間変化(dφ/dt)に応じた電圧が生じる。これらの電圧は、第2実効磁化力の算出に用いられる。   Similarly, the magnetizing force detecting coils 27 and 28 are provided corresponding to both end surfaces 23 and 24 of the second yoke 22, as shown in FIGS. The magnetizing force detecting coil 27 is wound so as to surround the radially outside of a gap (not shown) on the measurement object 5 side from the end face 23 in addition to the end face 23 (see FIG. 3). The magnetizing force detecting coil 28 is wound so as to surround a radially outside of a gap (not shown) on the measurement object 5 side from the end face 24 in addition to the end face 24 (see FIG. 3). When the second magnetic path indicated by a point C2 in FIG. 2 is formed, the magnetizing force detecting coils 27 and 28 apply a voltage corresponding to the time change (dφ / dt) of the magnetic flux passing through the corresponding end faces 23 and 24, respectively. Occurs. These voltages are used for calculating the second effective magnetizing force.

本実施形態の磁気特性測定用プローブ10は、図2に示す測定対象5の表層5aにおける磁化の強さを検出するための磁気センサ20を有している。本実施形態において、磁気センサ20は、第1方向(図2及び図3に矢印Xで示す)の磁束密度に応じた電圧と、第2方向(図3に矢印Yで示す)の磁束密度に応じた電圧と、第1方向にそれぞれ垂直な第3方向(図2及び図3に矢印Zで示す)の磁束密度に応じた電圧が生じるよう構成されている。すなわち磁気センサ20は、いわゆる3軸(3次元)磁束センサとして構成されている。   The magnetic property measuring probe 10 of the present embodiment has a magnetic sensor 20 for detecting the intensity of magnetization in the surface layer 5a of the measurement target 5 shown in FIG. In the present embodiment, the magnetic sensor 20 converts a voltage corresponding to a magnetic flux density in a first direction (indicated by an arrow X in FIGS. 2 and 3) and a magnetic flux density in a second direction (indicated by an arrow Y in FIG. 3). It is configured to generate a corresponding voltage and a voltage corresponding to the magnetic flux density in a third direction (indicated by an arrow Z in FIGS. 2 and 3) perpendicular to the first direction. That is, the magnetic sensor 20 is configured as a so-called three-axis (three-dimensional) magnetic flux sensor.

このような磁気センサ(磁束センサ)20は、例えば、ホール素子を用いたセンサにより実現することができる。なお、磁気センサ20には、磁気インピーダンス素子を用いたMIセンサを用いるものとしても良い。   Such a magnetic sensor (magnetic flux sensor) 20 can be realized by, for example, a sensor using a Hall element. In addition, as the magnetic sensor 20, an MI sensor using a magnetic impedance element may be used.

なお、本実施形態において、磁気センサ20は、第1方向及び第2方向に加えて、これら方向にそれぞれ垂直な第3方向(図2及び図3に矢印Zで示す)の磁束密度に応じた電圧を検出可能な、いわゆる3次元(3軸)磁気センサとして構成されている。   In the present embodiment, the magnetic sensor 20 responds to the magnetic flux densities in the first direction and the second direction, as well as in third directions perpendicular to these directions (indicated by arrows Z in FIGS. 2 and 3). It is configured as a so-called three-dimensional (three-axis) magnetic sensor capable of detecting a voltage.

磁気センサ20は、図2に示すように第1ヨーク12の両端面13,14の間であって、且つ図3に示すように第2ヨーク22の両端面23,24の間に配置されている。より詳細には、磁気センサ20は、第1ヨーク12の端面13と端面14の中間であって、且つ第2ヨーク22の端面23と端面24の中間に配置されている。   The magnetic sensor 20 is disposed between both end surfaces 13 and 14 of the first yoke 12 as shown in FIG. 2 and between both end surfaces 23 and 24 of the second yoke 22 as shown in FIG. I have. More specifically, the magnetic sensor 20 is disposed between the end faces 13 and 14 of the first yoke 12 and between the end faces 23 and 24 of the second yoke 22.

磁気センサ20は、測定対象5の外面6と当接するように構成されている。本実施形態の磁気特性測定用プローブ10は、磁気センサ20が測定対象5の外面6に当接するよう、当該磁気センサ20を第3方向Zのうち測定対象5側(図に示す矢印Zとは反対側)に付勢するばね19を有している。ばね19は、一端が磁気センサ20に結合されており、他端が磁気特性測定用プローブ10のボデー11に結合されている。ばね19には、例えば、圧縮コイルばねが用いられる。   The magnetic sensor 20 is configured to contact the outer surface 6 of the measurement target 5. The magnetic characteristic measuring probe 10 of the present embodiment moves the magnetic sensor 20 in the third direction Z on the measurement object 5 side (the arrow Z shown in the drawing) so that the magnetic sensor 20 contacts the outer surface 6 of the measurement object 5. (Opposite side). The spring 19 has one end connected to the magnetic sensor 20 and the other end connected to the body 11 of the probe 10 for measuring magnetic properties. As the spring 19, for example, a compression coil spring is used.

磁気センサ20が検出した表層5aの磁束密度に応じた電圧は、後述する検出器35により検出される。本実施形態において、磁気センサ20から出力される、第1方向、第2方向及び第3方向のそれぞれの磁束密度に応じた電圧は、検出器35により検出される。   The voltage according to the magnetic flux density of the surface layer 5a detected by the magnetic sensor 20 is detected by a detector 35 described later. In the present embodiment, the voltage output from the magnetic sensor 20 according to the magnetic flux density in each of the first direction, the second direction, and the third direction is detected by the detector 35.

以上に説明した磁気特性測定用プローブ10を構成する各構成部品、すなわちヨーク12,22、励磁コイル15,25、磁化力検出用コイル17,18,27,28は、ボデー11(図2参照)を介して一体に結合されている。磁気センサ20は、ばね19を介してボデー11に結合されている。   The components constituting the magnetic characteristic measuring probe 10 described above, ie, the yokes 12, 22, the exciting coils 15, 25, and the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, 28 are composed of a body 11 (see FIG. 2). And are integrally connected through. The magnetic sensor 20 is connected to the body 11 via a spring 19.

なお、ボデー11は、様々な材料を用いることができ、例えば、合成樹脂で構成することができる。磁気特性測定用プローブ10は、合成樹脂のボデー11により各構成部品がモールドされた、いわゆる樹脂モールド構造とすることも好適である。   In addition, the body 11 can use various materials, for example, can be comprised with a synthetic resin. It is also preferable that the magnetic property measuring probe 10 has a so-called resin molded structure in which each component is molded by a synthetic resin body 11.

このように構成された磁気特性測定用プローブ10は、図1に示すように、測定対象5の外面6に押し付けられると、図2に示すように、磁気特性測定用プローブ10のうち磁化力検出用コイル17,18,27,28と、磁気センサ20が、測定対象5の外面6に当接するよう構成されている。磁気特性測定用プローブ10は、ヨーク12,22の端面と外面6との間であって、磁化力検出用コイル17,18,27,28径方向内側には、それぞれ空隙が形成されるよう構成されている。   When the magnetic property measuring probe 10 thus configured is pressed against the outer surface 6 of the measuring object 5 as shown in FIG. 1, as shown in FIG. The coils for use 17, 18, 27, and 28 and the magnetic sensor 20 are configured to contact the outer surface 6 of the measurement target 5. The magnetic characteristic measuring probe 10 is configured such that a gap is formed between the end surfaces of the yokes 12 and 22 and the outer surface 6 and radially inward of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27 and 28. Have been.

以上に説明したように本実施形態の磁気特性測定用プローブ10は、両端面13,14が測定対象5の外面6と近接することにより当該測定対象5と共に磁路C1を形成するヨーク12と、当該ヨーク12に巻回されており励磁電流の供給を受けて磁路C1が形成されるよう当該ヨーク12を励磁する励磁コイル15と、両端面13,14の径方向外側を囲うように巻回されており当該両端面13,14を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイル17,18とを有する。加えて、両端面13,14の間に配置されており且つ測定対象5の外面6と接するように構成されており、磁気特性測定用プローブ10は、当該外面6を含む表層5aにおける両端面13,14の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサ20とを有するものとした。   As described above, the magnetic property measurement probe 10 of the present embodiment includes the yoke 12 that forms the magnetic path C1 together with the measurement target 5 by bringing the both end faces 13 and 14 close to the outer surface 6 of the measurement target 5; An exciting coil 15 wound around the yoke 12 and supplied with an exciting current to excite the yoke 12 so as to form the magnetic path C1, and wound around the radially outer sides of both end faces 13 and 14. And magnetizing force detecting coils 17 and 18 which can detect a temporal change of a magnetic flux passing through the both end faces 13 and 14. In addition, it is arranged between both end surfaces 13 and 14 and is configured so as to be in contact with the outer surface 6 of the measurement object 5. The probe 10 for measuring magnetic characteristics is provided on both end surfaces 13 a of the surface layer 5 a including the outer surface 6. , 14 from one side to the other.

ヨーク12の両端面13,14のそれぞれの径方向外側に巻回された磁化力検出用コイル17,18からの電圧に基づく磁界の強さ(すなわち端部磁化力)と、これら端面13,14の間に配置されている磁気センサ20からの表層5aにおける磁束密度B又は磁化Mに基づいて、ヨーク12の両端面13,14の内部や、表層5a内に反磁界が生じた場合であっても、比較的高い精度で表層5aを磁化しようとする実効磁化力を算出することが可能となる。本実施形態の実効磁化力の算出手法については、以下に詳細を説明する。   The strength of the magnetic field (that is, the end magnetizing force) based on the voltage from the magnetizing force detecting coils 17 and 18 wound radially outward of both end surfaces 13 and 14 of the yoke 12 and the end surfaces 13 and 14, respectively. A demagnetizing field is generated inside the both end faces 13 and 14 of the yoke 12 and in the surface layer 5a based on the magnetic flux density B or the magnetization M in the surface layer 5a from the magnetic sensor 20 disposed between the two. Also, it is possible to calculate the effective magnetizing force for magnetizing the surface layer 5a with relatively high accuracy. The method for calculating the effective magnetizing force according to the present embodiment will be described in detail below.

本実施形態の磁気特性測定システムの各機能について図1〜図4を用いて説明する。図4は、本実施形態の磁気特性測定システムの各機能を説明するブロック図である。なお、図4においては、電気信号又はデータの流れを破線矢印で示している。   Each function of the magnetic characteristic measurement system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a block diagram illustrating each function of the magnetic property measurement system of the present embodiment. In FIG. 4, the flow of the electric signal or data is indicated by a broken arrow.

また、以下の説明においては、理解を容易にするために、第1ヨーク12及び第1励磁コイル15により、測定対象5の表層5aに第1磁路を形成する場合について説明する。第2ヨーク22及び第2励磁コイル25により第2磁路を形成する場合については、説明を適宜省略する。   In the following description, a case where the first yoke 12 and the first exciting coil 15 form a first magnetic path on the surface layer 5a of the measurement target 5 will be described for easy understanding. A description of the case where the second magnetic path is formed by the second yoke 22 and the second excitation coil 25 will be omitted as appropriate.

図1及び図4に示すように、磁気特性測定システム1は、上述した磁気特性測定用プローブ10に加えて、当該磁気特性測定用プローブ10からの電気信号を取得して処理する装置(以下、単に「処理装置」と記す)50を有する。本実施形態において、処理装置50は、磁化力検出用コイル17,18,27,28からの信号(磁束の時間変化に応じた電圧)を検出器33を介して取得し、磁気センサ20からの信号(磁束信号)を検出器35を介して取得する。また、処理装置50は、励磁器31から励磁電流の周波数を含む参照信号を取得する。   As shown in FIGS. 1 and 4, the magnetic characteristic measuring system 1 acquires and processes an electric signal from the magnetic characteristic measuring probe 10 in addition to the magnetic characteristic measuring probe 10 described above (hereinafter, referred to as an apparatus). (Hereinafter simply referred to as “processing device”) 50. In the present embodiment, the processing device 50 obtains a signal (a voltage corresponding to a temporal change in magnetic flux) from the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28 via the detector 33, and outputs the signal from the magnetic sensor 20. A signal (magnetic flux signal) is obtained via the detector 35. Further, the processing device 50 acquires a reference signal including the frequency of the exciting current from the exciter 31.

また、磁気特性測定用システム1は、各種の定数や変数を格納可能な記憶装置70と、処理装置50の演算結果を出力する出力装置80とを有している。記憶装置70及び出力装置80は、通信線40を介して処理装置50と電気的に接続されており、各種データの授受が可能に構成されている。   In addition, the magnetic characteristic measurement system 1 includes a storage device 70 that can store various constants and variables, and an output device 80 that outputs a calculation result of the processing device 50. The storage device 70 and the output device 80 are electrically connected to the processing device 50 via the communication line 40, and are configured to be able to exchange various data.

なお、本実施形態において、記憶装置70には、メモリ等のいわゆる主記憶装置や、ハードディスク等の補助記憶装置を用いることができる。また、出力装置80には、データを目で見える形で表す表示装置、いわゆるディスプレイが用いられている。なお、出力装置80には、プロッタ(作図装置)やプリンタ(印字装置)を用いるものとしても良い。   In this embodiment, the storage device 70 may be a so-called main storage device such as a memory, or an auxiliary storage device such as a hard disk. In addition, as the output device 80, a display device that displays data in a visible form, that is, a so-called display is used. The output device 80 may use a plotter (plotting device) or a printer (printing device).

また、磁気特性測定システム1は、上述した磁気特性測定用プローブ10の励磁コイル15,25(図4参照)にそれぞれ励磁電流を供給可能な励磁器31を有している。また、磁気特性測定システム1は、磁化力検出用コイル17,18,27,28に生じた電圧をそれぞれ検出する検出器33と、磁気センサ20からの磁束に関する信号(本実施形態においては電圧)を検出する検出器35を有している。磁化力検出用コイル17,18,27,28からの磁化力(すなわち磁界の強さ)に関する信号は、当該検出器33を介して処理装置50に送られる。一方、磁気センサ20からの磁束(すなわち磁化の強さ)に関する信号(以下、磁束信号と記す)は、当該検出器35を介して処理装置50に送られる。   Further, the magnetic characteristic measuring system 1 has an exciter 31 capable of supplying an exciting current to the exciting coils 15 and 25 (see FIG. 4) of the magnetic characteristic measuring probe 10 described above. Further, the magnetic characteristic measuring system 1 includes a detector 33 for detecting voltages generated in the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28, respectively, and a signal (a voltage in the present embodiment) relating to a magnetic flux from the magnetic sensor 20. Is detected. A signal relating to the magnetizing force (that is, the strength of the magnetic field) from the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, 28 is sent to the processing device 50 via the detector 33. On the other hand, a signal (hereinafter, referred to as a magnetic flux signal) from the magnetic sensor 20 regarding the magnetic flux (that is, the intensity of magnetization) is sent to the processing device 50 via the detector 35.

励磁器31は、電源(図示せず)を含んでおり、第1励磁コイル15及び第2励磁コイル25のそれぞれに、所望の周波数、所望の振幅の励磁電流を供給可能に構成されている。励磁器31は、励磁電流を供給すると共に、当該励磁電流の周波数を示す信号(以下、参照信号と記す)を、検出器33と処理装置50により取得される。   The exciter 31 includes a power supply (not shown), and is configured to be able to supply an exciting current having a desired frequency and a desired amplitude to each of the first exciting coil 15 and the second exciting coil 25. The exciter 31 supplies an exciting current, and a signal indicating the frequency of the exciting current (hereinafter, referred to as a reference signal) is acquired by the detector 33 and the processing device 50.

上述した磁気特性測定用プローブ10を測定対象5の外面6に押し当てた状態(図1及び図2参照)で、励磁器31が第1励磁コイル15に励磁電流を供給すると、図2に示すように、第1ヨーク12、空隙7、測定対象5の表層5a、空隙8を通る第1磁路(図に一点鎖線C1で示す)が形成される。同様に、励磁器31が第2励磁コイル25に励磁電流を供給すると、第2ヨーク22、表層5a及び空隙(図示せず)を通る第2磁路が形成される。   When the exciter 31 supplies an exciting current to the first exciting coil 15 in a state where the above-described probe 10 for measuring magnetic properties is pressed against the outer surface 6 of the measuring object 5 (see FIGS. 1 and 2), FIG. As described above, the first magnetic path (indicated by a dashed line C1 in the figure) passing through the first yoke 12, the gap 7, the surface layer 5a of the measurement target 5, and the gap 8 is formed. Similarly, when the exciter 31 supplies an exciting current to the second exciting coil 25, a second magnetic path passing through the second yoke 22, the surface layer 5a, and a gap (not shown) is formed.

検出器33は、磁化力検出用コイル17,18,27,28のそれぞれに生じる電圧(交流信号)を検出する装置である。検出器33は、磁化力検出用コイル17,18,27,28のそれぞれの電圧から、磁化力と関係のないノイズ成分を除去する機能を有していることが好ましい。検出器33には、同期検波(位相検波)が可能な検波器を用いることができ、本実施形態においては、いわゆるロックインアンプが用いられている。   The detector 33 is a device that detects a voltage (AC signal) generated in each of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28. The detector 33 preferably has a function of removing a noise component unrelated to the magnetizing force from each voltage of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28. A detector capable of synchronous detection (phase detection) can be used as the detector 33, and a so-called lock-in amplifier is used in the present embodiment.

本実施形態において、検出器33は、磁化力検出用コイル17,18,27,28のそれぞれの電圧から参照信号と等しい周波数の成分を抽出してノイズを除去する。検出器33は、ノイズを除去するためのバンドパスフィルタ、具体的には、ローパスフィルタを有している。   In the present embodiment, the detector 33 extracts a component having the same frequency as the reference signal from each voltage of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28 to remove noise. The detector 33 has a band-pass filter for removing noise, specifically, a low-pass filter.

本実施形態の検出器33は、磁化力検出用コイル17,18,27,28のそれぞれの電圧すなわち交流信号に、励磁電流の周波数を示す参照信号をかけ合せることにより、当該参照信号と同じ周波数の成分のみを直流信号に変換し、ローパスフィルタを通過させる。参照信号とは周波数が異なる他の成分すなわちノイズは、交流の信号に変換されるため、ローパスフィルタにより除去される。   The detector 33 of the present embodiment multiplies each voltage of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28, that is, an AC signal, by a reference signal indicating the frequency of the exciting current, thereby obtaining the same frequency as the reference signal. Is converted into a DC signal and passed through a low-pass filter. Other components having a different frequency from the reference signal, that is, noise, are converted into an AC signal, and thus are removed by the low-pass filter.

このようにして、検出器33は、磁化力検出用コイル17,18,27,28のそれぞれの電圧(交流)を検出し、磁化力と関係のないノイズを除去して、それぞれ対応する磁束の時間変化(dφ/dt)に応じた電圧(直流)に変換する。これら電圧は、処理装置50により取得される。   In this way, the detector 33 detects the voltage (AC) of each of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28, removes noise unrelated to the magnetizing force, and removes the corresponding magnetic flux. It is converted into a voltage (direct current) according to the time change (dφ / dt). These voltages are acquired by the processing device 50.

一方、検出器35は、磁気センサ20からの表層5aの磁束密度に応じた電圧を検出する。検出器35は、磁気センサ20からの電圧を、表層5aにおける磁束密度Bを示す信号に変換する機能を有している。磁気センサ20の電圧と磁束密度Bとの関係は、予め検出器35の記憶部(図示せず)に格納されている。本実施形態の検出器35は、さらに、当該磁束密度Bを、単位体積あたりの磁気モーメントである磁化の強さ(以下、単に「磁化」と記す)Mに変換する機能を有している。磁気センサ20がホールセンサである場合、検出器35には、例えば、データロガーを用いることができる。   On the other hand, the detector 35 detects a voltage according to the magnetic flux density of the surface layer 5a from the magnetic sensor 20. The detector 35 has a function of converting the voltage from the magnetic sensor 20 into a signal indicating the magnetic flux density B on the surface layer 5a. The relationship between the voltage of the magnetic sensor 20 and the magnetic flux density B is stored in a storage unit (not shown) of the detector 35 in advance. The detector 35 of the present embodiment further has a function of converting the magnetic flux density B into a magnetization intensity M (hereinafter, simply referred to as “magnetization”) which is a magnetic moment per unit volume. When the magnetic sensor 20 is a Hall sensor, for example, a data logger can be used as the detector 35.

本実施形態の検出器35は、表層5aにおける第1方向(図2及び図3に矢印Xで示す)の磁束密度B1に応じた電圧を、第1方向の磁化M1を示す信号に変換すると共に、第2方向(図3に矢印Yで示す)の磁束密度B2に応じた電圧を、第2方向の磁化M2を示す信号に変換する。これら磁化M1,M2を示す信号は、処理装置50により取得される。   The detector 35 of the present embodiment converts a voltage corresponding to the magnetic flux density B1 in the first direction (indicated by an arrow X in FIGS. 2 and 3) on the surface layer 5a into a signal indicating the magnetization M1 in the first direction. A voltage corresponding to the magnetic flux density B2 in the second direction (indicated by an arrow Y in FIG. 3) is converted into a signal indicating the magnetization M2 in the second direction. The signals indicating the magnetizations M1 and M2 are acquired by the processing device 50.

次に、本実施形態の磁気特性測定システムの処理装置50の機能の詳細と、当該システムを用いた磁気特性測定方法について、図2〜図5を用いて説明する。図5は、本実施形態の磁気特性測定システムにより取得された磁化曲線の一例を示す図であり、磁気特性を示すパラメータを説明する図である。   Next, details of the function of the processing device 50 of the magnetic characteristic measurement system of the present embodiment and a magnetic characteristic measurement method using the system will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a magnetization curve obtained by the magnetic characteristic measurement system according to the present embodiment, and is a diagram illustrating parameters indicating magnetic characteristics.

処理装置50は、励磁器31からの参照信号すなわち励磁電流の周波数に基づいて、表層5aにおける所定の方向の反磁界係数を算出する機能(以下、反磁界係数演算部と記す)51と、検出器33からのヨークの端面を通る磁束の時間変化(dφ/dt)に基づいて当該端面における磁界の強さである「端部磁化力」を算出する機能(以下、端部磁化力演算部と記す)53とを有している。   The processing device 50 calculates a demagnetizing coefficient in a predetermined direction on the surface layer 5a based on a reference signal from the exciter 31, that is, the frequency of the exciting current (hereinafter, referred to as a demagnetizing factor calculating unit) 51, Function of calculating the “end magnetizing force”, which is the strength of the magnetic field on the end face, based on the time change (dφ / dt) of the magnetic flux passing through the end face of the yoke from the heater 33 (hereinafter referred to as an end magnetizing force calculation unit and 53).

また、処理装置50は、反磁界係数と、端部磁化力(平均値)と、磁化M(又は磁束密度B)に基づいて表層5aを磁化しようとする実効磁化力を算出する機能(以下、実効磁化力演算部と記す)55と、当該実効磁化力に対応して表層5aにおける所定の方向の磁化M又は磁束密度Bの履歴を取得する機能(以下、磁気履歴取得部と記す)57とを有している。   In addition, the processing device 50 calculates an effective magnetizing force for magnetizing the surface layer 5a based on the demagnetizing coefficient, the end magnetizing force (average value), and the magnetization M (or the magnetic flux density B) (hereinafter, referred to as a function). A function of acquiring a history of magnetization M or a magnetic flux density B in a predetermined direction on the surface layer 5a corresponding to the effective magnetizing force (hereinafter referred to as a magnetic history acquisition unit) 57; have.

端部磁化力演算部53は、磁化力検出用コイル17からの端面13を通る磁束の時間変化(dφ/dt)に応じた電圧(直流)を検出器33から取得する。端部磁化力演算部53は、当該電圧の値を時間積分することにより、端面13を通る磁束φを算出する。さらに、当該磁束φと端面13の面積Sに基づいて磁束密度Bを算出する。当該磁束密度Bと第1ヨーク12の透磁率μに基づいて当該端面13における磁界の強さ、いわゆる端部磁化力[A/m]を算出する。   The end magnetizing force calculation unit 53 acquires from the detector 33 a voltage (DC) corresponding to a time change (dφ / dt) of the magnetic flux from the magnetizing force detecting coil 17 passing through the end face 13. The end magnetizing force calculation unit 53 calculates the magnetic flux φ passing through the end face 13 by integrating the value of the voltage with time. Further, the magnetic flux density B is calculated based on the magnetic flux φ and the area S of the end face 13. Based on the magnetic flux density B and the magnetic permeability μ of the first yoke 12, the strength of the magnetic field on the end face 13, that is, the so-called end magnetizing force [A / m] is calculated.

このようにして算出された端部磁化力には、当該端面13より測定対象5側にある空隙7の磁気抵抗成分が含まれている。同様にして、第1ヨーク12の端面14における端部磁化力も算出する。この端部磁化力にも、当該端面14より測定対象5側にある空隙8の磁気抵抗成分が含まれている。   The end magnetizing force calculated in this way includes the magnetoresistance component of the air gap 7 on the measurement object 5 side from the end face 13. Similarly, the end magnetizing force on the end surface 14 of the first yoke 12 is calculated. This end magnetizing force also includes the magnetoresistance component of the air gap 8 located on the measurement object 5 side from the end face 14.

本実施形態において、端部磁化力演算部53は、端面13の端部磁化力と、端面14の端部磁化力との平均値(以下、第1端部磁化力と記す)を算出する。同様にして、端部磁化力演算部53は、磁化力検出用コイル27,28からの端面23,24(図3参照)を通る磁束の時間変化(dφ/dt)に基づいて、第2ヨーク22及び第2磁路に対応する第2端部磁化力を算出する。算出された第1及び第2の端部磁化力は、実効磁化力演算部55に送られる。   In the present embodiment, the end magnetizing force calculator 53 calculates an average value of the end magnetizing force of the end face 13 and the end magnetizing force of the end face 14 (hereinafter, referred to as a first end magnetizing force). Similarly, the end magnetizing force calculator 53 calculates the second yoke based on the time change (dφ / dt) of the magnetic flux passing from the magnetizing force detecting coils 27 and 28 through the end faces 23 and 24 (see FIG. 3). 22 and a second end magnetizing force corresponding to the second magnetic path are calculated. The calculated first and second end magnetizing forces are sent to the effective magnetizing force calculator 55.

一方、反磁界係数演算部51は、励磁電流の周波数の情報を含む参照信号を励磁器31から取得している。反磁界係数演算部51は、励磁電流の周波数と、予め設定された各種の定数に基づいて、表層5aに形成される磁路と平行な方向の「反磁界係数」を算出しており、以下に詳細を説明する。   On the other hand, the demagnetizing coefficient calculating unit 51 acquires a reference signal including information on the frequency of the exciting current from the exciter 31. The demagnetizing factor calculating unit 51 calculates a “diamagnetic field coefficient” in a direction parallel to a magnetic path formed on the surface layer 5a based on the frequency of the exciting current and various preset constants. The details will be described below.

反磁界係数(demagnetizing factor)は、一様に磁化した物体に対する係数であり、磁化Mに乗じると「自己減磁界の強さ」が得られる係数である。測定対象5のうち表層5aに磁路が形成されて当該表層5aが磁化したとき、当該磁化Mの方向とは逆向きの減磁界が働く、いわゆる自己減磁作用が生じる。この自己減磁界の強さは、表層5aにおける磁化Mに反磁界係数Nを乗じた値に比例する。   The demagnetizing factor is a coefficient for a uniformly magnetized object, and is a coefficient that, when multiplied by the magnetization M, gives “strength of self-demagnetizing field”. When a magnetic path is formed in the surface layer 5a of the measurement object 5 and the surface layer 5a is magnetized, a so-called self-demagnetization effect occurs in which a demagnetizing field acts in a direction opposite to the direction of the magnetization M. The strength of the self-demagnetizing field is proportional to a value obtained by multiplying the magnetization M in the surface layer 5a by the demagnetizing coefficient N.

反磁界係数演算部51は、励磁電流の周波数と、測定対象5の導電率[S/m]及び比透磁率[H/m]に基づいて、磁路が有効に形成されている部分の深さ、いわゆる「表皮深さ」を算出する。なお、測定対象5の導電率及び比透磁率は、記憶装置70(図1参照)に予め格納されている。   The demagnetizing factor calculating unit 51 determines the depth of the portion where the magnetic path is effectively formed based on the frequency of the exciting current and the conductivity [S / m] and the relative permeability [H / m] of the measurement target 5. Now, the so-called “skin depth” is calculated. Note that the conductivity and the relative magnetic permeability of the measurement target 5 are stored in the storage device 70 (see FIG. 1) in advance.

表皮深さ(skin depth)は、媒体における磁界が浸透する深さであり、「浸透深さ」とも称される。なお、表皮深さは、表層5aの透磁率が一定とみなしてよい場合、磁界の強さが、外面6aに対して所定の割合(約37%)の厚さとなる。表皮深さの一例を、図2に寸法Dで示す。   Skin depth is the depth to which a magnetic field in a medium penetrates and is also referred to as "penetration depth". In addition, as for the skin depth, when the magnetic permeability of the surface layer 5a may be considered to be constant, the strength of the magnetic field is a predetermined ratio (about 37%) with respect to the outer surface 6a. An example of the skin depth is shown in FIG.

反磁界係数演算部51は、当該表皮深さに基づいて反磁界係数を算出する。本実施形態において、反磁界係数演算部51は、まず、表皮深さに基づいて、測定対象5において磁路が有効に形成されている部分(表層5a)の形状(以下、浸透形状と記す)を算出する。例えば、測定対象5に第1磁路(図2参照)のみが形成される場合、浸透形状は、第1ヨーク12の端面13,14の双方を包絡する包絡線(図3に二点鎖線で示す)の形状の外面6aを、測定対象5の内側に図2にDで示す表皮深さ分、押し出した形状となる。この例において、外面6aは、図に矢印Xで示す第1方向に延びる長円形状をなしており、浸透形状は、第1方向に延びており、且つ当該方向の端部が丸みを帯びている略直方体状をなす。   The demagnetizing factor calculation unit 51 calculates a demagnetizing factor based on the skin depth. In the present embodiment, first, based on the skin depth, the demagnetizing factor calculation unit 51 determines the shape of the portion (surface layer 5a) where the magnetic path is effectively formed in the measurement target 5 (hereinafter, referred to as a permeation shape). Is calculated. For example, when only the first magnetic path (see FIG. 2) is formed in the measurement target 5, the penetrating shape is an envelope that envelopes both the end faces 13 and 14 of the first yoke 12 (in FIG. 3, a two-dot chain line). 2), the outer surface 6a is extruded inside the measurement object 5 by the skin depth indicated by D in FIG. In this example, the outer surface 6a has an elliptical shape extending in a first direction indicated by an arrow X in the figure, and the penetrating shape extends in the first direction, and an end in the direction is rounded. It has a substantially rectangular parallelepiped shape.

反磁界係数演算部51は、表皮深さに基づいて算出された浸透形状に基づいて、所定の方向の反磁界係数を算出することが可能である。浸透形状に対応する所定の方向の反磁界係数は、例えば、シミュレーション等を行うことにより求めることができる。   The demagnetizing factor calculation unit 51 can calculate the demagnetizing factor in a predetermined direction based on the penetration shape calculated based on the skin depth. The demagnetizing field coefficient in a predetermined direction corresponding to the permeation shape can be obtained, for example, by performing a simulation or the like.

本実施形態において、反磁界係数演算部51は、浸透形状に対応して予め設定された複数の反磁界係数の中から一つの反磁界係数に決定する。複数の浸透形状と、これら浸透形状にそれぞれ対応する反磁界係数は、予め求められており、データベースとして記憶装置70(図1参照)に予め格納されている。   In the present embodiment, the demagnetizing factor calculation unit 51 determines one demagnetizing factor from a plurality of demagnetizing factors set in advance corresponding to the permeation shape. The plurality of permeation shapes and the demagnetizing field coefficients respectively corresponding to these permeation shapes are obtained in advance and stored in the storage device 70 (see FIG. 1) as a database in advance.

反磁界係数演算部51は、記憶装置70に予め格納された複数の浸透形状のうち、表皮深さに基づいて算出した浸透形状に最も近いものを決定し、当該決定された浸透形状に対応する反磁界係数を、記憶装置70から取得する。このようにして、反磁界係数演算部51は、励磁電流の周波数(変数)と、測定対象5の導電率及び比透磁率(定数)に基づいて、表皮深さを算出し、当該表皮深さに基づいて浸透形状を算出して当該浸透形状に対応する反磁界係数を決定している。   The demagnetizing factor calculation unit 51 determines, from among the plurality of penetration shapes stored in the storage device 70 in advance, the one closest to the penetration shape calculated based on the skin depth, and corresponds to the determined penetration shape. The demagnetizing coefficient is obtained from the storage device 70. In this way, the demagnetizing factor calculation unit 51 calculates the skin depth based on the frequency (variable) of the exciting current, the conductivity and the relative magnetic permeability (constant) of the measurement object 5, and calculates the skin depth. , And determines the demagnetizing field coefficient corresponding to the permeation shape.

なお、本実施形態においては、表層5aに第1磁路のみが形成された場合の反磁界係数(以下、第1反磁界係数と記す)N1と、第2磁路のみが形成された場合の反磁界係数(以下、第2反磁界係数と記す)N2を算出する。これら反磁界係数N1,N2は、送出されて、それぞれ対応する実効磁化力の算出に用いられる。   In the present embodiment, the demagnetizing coefficient N1 when only the first magnetic path is formed on the surface layer 5a (hereinafter referred to as the first demagnetizing coefficient) N1 and the demagnetizing coefficient N1 when only the second magnetic path is formed A demagnetizing coefficient (hereinafter, referred to as a second demagnetizing coefficient) N2 is calculated. These demagnetizing factors N1 and N2 are sent out and used for calculating the corresponding effective magnetizing force.

実効磁化力演算部55は、端部磁化力演算部53により算出された端部磁化力(平均値)と、反磁界係数演算部51により算出された反磁界係数に加えて、検出器35からの磁化Mを取得する。実効磁化力演算部55は、端部磁化力、磁化M、反磁界係数に基づいて表層5aを磁化しようとする実効磁化力[A/m]を算出する。   The effective magnetizing force calculation unit 55 adds the end magnetizing force (average value) calculated by the end magnetizing force calculating unit 53 and the demagnetizing coefficient calculated by the demagnetizing factor calculating unit 51, Is obtained. The effective magnetizing force calculator 55 calculates an effective magnetizing force [A / m] for magnetizing the surface layer 5a based on the edge magnetizing force, the magnetization M, and the demagnetizing field coefficient.

このようにして算出された実効磁化力[A/m]は、ヨークの端面と測定対象5との間にある空隙により生じる磁気抵抗と、表層5aにおける反磁界の影響が考慮して補正された値となる。   The effective magnetizing force [A / m] calculated in this manner is corrected in consideration of the magnetic resistance generated by the air gap between the end face of the yoke and the measurement object 5 and the influence of the demagnetizing field on the surface layer 5a. Value.

本実施形態において、実効磁化力演算部55は、第1磁路に対応する第1端部磁化力と第1反磁界係数に基づいて第1実効磁化力を算出する。また、第2磁路に対応する第2端部磁化力と第2反磁界係数に基づいて第2実効磁化力を算出する。これら実効磁化力と上述した磁化M(又は磁束密度B)は、励磁器31から励磁コイル15,25にそれぞれ供給される励磁電流に応じて変化する。   In the present embodiment, the effective magnetizing force calculator 55 calculates the first effective magnetizing force based on the first end portion magnetizing force corresponding to the first magnetic path and the first demagnetizing field coefficient. Further, a second effective magnetizing force is calculated based on the second end magnetizing force corresponding to the second magnetic path and the second demagnetizing field coefficient. The effective magnetization force and the above-described magnetization M (or magnetic flux density B) change according to the excitation current supplied from the exciter 31 to the excitation coils 15 and 25, respectively.

磁気履歴取得部57は、励磁電流の変化、すなわち測定対象5の表層5aにおける磁界の強さ(実効磁化力)の変化に応じた磁化M(又は磁束密度B)の履歴、いわゆる磁気履歴を取得する。磁気履歴(磁化M又は磁束密度B)は、実効磁化力に対応付けられて記憶装置70(図1参照)に格納され、出力装置80に出力される。   The magnetic history acquisition unit 57 acquires a change in the exciting current, that is, a history of the magnetization M (or the magnetic flux density B) according to the change in the magnetic field strength (effective magnetizing force) in the surface layer 5a of the measurement target 5, that is, a so-called magnetic history. I do. The magnetic history (magnetization M or magnetic flux density B) is stored in the storage device 70 (see FIG. 1) in association with the effective magnetization force, and output to the output device 80.

本実施形態において、磁気履歴取得部57は、磁気センサ20により検出された磁束が検出器35により磁化Mに変換されたデータを取得しており、より具体的には、第1磁路が形成されたときの第1方向の磁化M1の履歴と、第2磁路が形成されたときの第2方向の磁化M2の履歴とを、それぞれ取得する。   In the present embodiment, the magnetic history obtaining unit 57 obtains data in which the magnetic flux detected by the magnetic sensor 20 is converted into the magnetization M by the detector 35. More specifically, the first magnetic path is formed. The history of the magnetization M1 in the first direction at the time of the formation and the history of the magnetization M2 in the second direction when the second magnetic path is formed are acquired.

本実施形態の磁気履歴取得部57は、図5に示すような磁化M(又は磁束密度B)と磁界の強さである実効磁化力Hとの関係を示す磁化曲線を、磁気履歴として取得する。まず、測定対象5のうち少なくとも表層5aを完全に消磁した後において、磁気履歴取得部57は、実効磁化力Hがゼロ(図に点0で示す)から図に点aで示す飽和状態まで徐々に増大する間の磁気履歴、いわゆる初磁化曲線を取得する。当該点aにおいて、表層5aは、飽和磁化+Ms(すなわち飽和磁束密度+Bs)に達する。なお、実効磁化力+Hmaxは、表層5aが飽和磁化+Ms(すなわち飽和磁束密度+Bs)に達する磁界の強さである。   The magnetic history acquisition unit 57 of the present embodiment acquires, as the magnetic history, a magnetization curve indicating the relationship between the magnetization M (or the magnetic flux density B) and the effective magnetization force H that is the strength of the magnetic field as shown in FIG. . First, after completely demagnetizing at least the surface layer 5a of the measurement target 5, the magnetic history acquiring unit 57 gradually reduces the effective magnetizing force H from zero (shown by point 0 in the figure) to a saturated state shown by point a in the figure. A magnetic history, that is, a so-called initial magnetization curve during the increase is acquired. At the point a, the surface layer 5a reaches saturation magnetization + Ms (that is, saturation magnetic flux density + Bs). The effective magnetizing force + Hmax is the strength of the magnetic field at which the surface layer 5a reaches the saturation magnetization + Ms (that is, the saturation magnetic flux density + Bs).

処理装置50は、初磁化曲線のゼロ(点0)における傾き(図に二点鎖線Piで示す)を求めることにより、表層5aの初透磁率(initial permeability)を算出することができる。また、処理装置50は、ゼロ(点0)と初磁化曲線上の点とを結ぶ最大の傾き(図に二点鎖線Pmaxで示す)を求めることにより、表層5aの最大透磁率(maximum permeability)を算出することができる。   The processing device 50 can calculate the initial permeability of the surface layer 5a by determining the slope (indicated by a two-dot chain line Pi in the figure) of the initial magnetization curve at zero (point 0). Further, the processing device 50 obtains a maximum gradient (indicated by a two-dot chain line Pmax in the figure) connecting zero (point 0) and a point on the initial magnetization curve, thereby obtaining the maximum permeability of the surface layer 5a. Can be calculated.

また、磁気履歴取得部57は、図5に点aで示す飽和状態から図に点cで示す実効磁化力(磁界の強さ)Hがゼロに達したときに残留する磁化、いわゆる残留磁化Mr(すなわち残留磁束密度Br)を取得する。   In addition, the magnetic history acquisition unit 57 determines the magnetization remaining when the effective magnetizing force (magnetic field strength) H shown at point c in the figure from the saturated state shown by point a in FIG. (That is, the residual magnetic flux density Br) is obtained.

さらに、点aとは逆向き(負の方向)に実効磁化力が印加されて、図に点dで示すように、磁化M(すなわち磁束密度B)がゼロになるときに表層5aに印加される実効磁化力、いわゆる保磁力(coercive force)Hcを、磁気履歴取得部57が取得する。保磁力Hcは、表層5aの硬度(例えば、ビッカース硬さHv)と相関関係があることが知られている。   Further, an effective magnetizing force is applied in a direction opposite to the point a (negative direction), and is applied to the surface layer 5a when the magnetization M (that is, the magnetic flux density B) becomes zero as shown by a point d in the figure. The magnetic history acquisition unit 57 acquires an effective magnetizing force, that is, a so-called coercive force Hc. It is known that the coercive force Hc has a correlation with the hardness of the surface layer 5a (for example, Vickers hardness Hv).

磁気履歴取得部57は、実効磁化力が、図5に点aで示す+Hmaxから、点cで示すゼロ、点eで示す−Hmax、点fで示すゼロ、点gで示す正の値を経て、再び点aで示す+Hmaxに至るまでの磁化M(又は磁束密度B)の履歴、いわゆるヒステリシスループを取得する。   The magnetic history acquisition unit 57 determines that the effective magnetizing force passes from + Hmax indicated by the point a in FIG. 5 to zero indicated by the point c, −Hmax indicated by the point e, zero indicated by the point f, and a positive value indicated by the point g. Then, a history of the magnetization M (or the magnetic flux density B) up to + Hmax indicated by the point a again, that is, a so-called hysteresis loop is acquired.

すなわち、磁気履歴取得部57が取得する磁化曲線には、上述した初磁化曲線に加えて、ヒステリシスループが含まれている。ヒステリシスループの1周分が、励磁電流の周波数の1サイクルに相当する。   That is, the magnetization curve acquired by the magnetic history acquisition unit 57 includes a hysteresis loop in addition to the above-described initial magnetization curve. One cycle of the hysteresis loop corresponds to one cycle of the frequency of the exciting current.

なお、励磁電流の振幅、すなわち表層5aに印加される実効磁化力を変えて、複数のヒステリシスループを、磁気履歴取得部57により取得することも好適である。また、励磁電流の振幅を徐々に減少させてゼロに収束させることにより、上述した磁気特性測定用プローブ10を用いて表層5aの消磁を行うことができる。   It is also preferable that the magnetic history acquisition unit 57 acquires a plurality of hysteresis loops by changing the amplitude of the exciting current, that is, the effective magnetizing force applied to the surface layer 5a. In addition, by gradually reducing the amplitude of the exciting current to converge to zero, the surface layer 5a can be demagnetized using the above-described magnetic characteristic measuring probe 10.

本実施形態において、磁気履歴取得部57は、第1磁路が形成されたときに表層5aに印加される第1実効磁化力H1と、第1方向の磁化M1との関係を示す第1磁化曲線と、第2磁路が形成されたときに印加される第2実効磁化力H2と、第2方向の磁化M2との関係を示す第2磁化曲線とを取得する。第1磁化曲線及び第2磁化曲線を含む磁気履歴のデータは、記憶装置70(図1参照)に格納されると共に、出力装置80に出力される。磁気履歴のデータは、例えば、ディスプレイに表示される。   In the present embodiment, the magnetic history acquisition unit 57 performs the first magnetization indicating the relationship between the first effective magnetization force H1 applied to the surface layer 5a when the first magnetic path is formed and the magnetization M1 in the first direction. A curve and a second magnetization curve indicating a relationship between the second effective magnetization force H2 applied when the second magnetic path is formed and the magnetization M2 in the second direction are acquired. The data of the magnetic history including the first magnetization curve and the second magnetization curve is stored in the storage device 70 (see FIG. 1) and output to the output device 80. The magnetic history data is displayed on a display, for example.

本実施形態において、処理装置50は、取得された磁気履歴に基づいて、前記測定対象5の前記表層5aにおける磁気特性を算出する。処理装置50は、磁気履歴としての第1磁化曲線及び第2磁化曲線のそれぞれについて、保磁力Hc、残留磁化Mr(又は残留磁束密度Br)、飽和磁化Ms(又は飽和磁束密度Bs)、初透磁率(図5の二点鎖線Pi参照)、最大透磁率(図5の二点鎖線Pmax参照)、ヒステリシスループ内の面積等、測定対象5の磁気特性を示す代表的なパラメータを算出することができる。出力装置80には、第1磁化曲線及び第2磁化曲線と共に、これら磁気特性を示すパラメータを表示することも好適である。   In the present embodiment, the processing device 50 calculates the magnetic characteristics of the measurement target 5 in the surface layer 5a based on the acquired magnetic history. The processing device 50 controls the coercive force Hc, the residual magnetization Mr (or the residual magnetic flux density Br), the saturation magnetization Ms (or the saturated magnetic flux density Bs), and the initial permeability for each of the first magnetization curve and the second magnetization curve as the magnetic history. It is possible to calculate typical parameters indicating the magnetic characteristics of the measurement object 5, such as the magnetic susceptibility (see the two-dot chain line Pi in FIG. 5), the maximum magnetic permeability (see the two-dot chain line Pmax in FIG. 5), and the area in the hysteresis loop. it can. It is also preferable that the output device 80 displays a parameter indicating these magnetic characteristics together with the first magnetization curve and the second magnetization curve.

処理装置50は、第1磁化曲線と第2磁化曲線との差分や比率等を算出し、出力装置80に出力するものとしても良い。このような差分や比率を出力することにより、測定対象5の表層5aにおいて第1方向(図3の矢印X参照)と第2方向(図3の矢印Y参照)との磁気特性の違い、いわゆる異方性を評価することができる。   The processing device 50 may calculate a difference, a ratio, and the like between the first magnetization curve and the second magnetization curve, and output the difference and the ratio to the output device 80. By outputting such a difference or ratio, the difference in magnetic characteristics between the first direction (see arrow X in FIG. 3) and the second direction (see arrow Y in FIG. 3) on the surface layer 5a of the measurement target 5, that is, what is called Anisotropy can be evaluated.

また、本実施形態の劣化評価方法においては、処理装置50により、算出された磁気特性に基づいて測定対象5の劣化を評価する。具体的には、磁気特性測定システム1により測定された測定対象5の磁気特性を、略同一の磁気特性測定システムにより以前に測定された磁気特性と比較する。以前に測定された磁気特性のデータは、例えば、記憶装置70に予め格納されている。   In the deterioration evaluation method of the present embodiment, the processing device 50 evaluates the deterioration of the measurement target 5 based on the calculated magnetic characteristics. Specifically, the magnetic characteristics of the measurement target 5 measured by the magnetic characteristic measuring system 1 are compared with the magnetic characteristics previously measured by the substantially same magnetic characteristic measuring system. The previously measured data of the magnetic properties is stored in the storage device 70 in advance, for example.

本実施形態の劣化評価方法において、処理装置50は、上述したように表層5aの磁気履歴を取得し、測定対象5の磁気特性として保磁力Hcを算出する。処理装置50は、同一の測定対象5の表層5aにおける保磁力Hcについて、今回測定された値と以前(過去)に測定された値を比較する。例えば、測定対象5のうち同一の表層5aについて、今回測定された保磁力Hcと以前に測定された保磁力とを比較して、保磁力Hcの変化を調べる。   In the deterioration evaluation method according to the present embodiment, the processing device 50 acquires the magnetic history of the surface layer 5a as described above, and calculates the coercive force Hc as the magnetic characteristic of the measurement target 5. The processing device 50 compares the value measured this time with the value measured before (past) for the coercive force Hc on the surface layer 5a of the same measurement target 5. For example, for the same surface layer 5a of the measurement target 5, the coercive force Hc measured this time is compared with the coercive force measured before to check the change in the coercive force Hc.

保磁力Hcは、一般的に、ビッカース硬さと相関がある。測定対象5を構成する材料における保磁力Hcとビッカース硬さとの関係を予め調べておくことにより、ビッカース硬さの変化、すなわち測定対象5を構成する金属材料の経年的な劣化の程度を知ることができる。   The coercive force Hc generally has a correlation with Vickers hardness. By examining in advance the relationship between the coercive force Hc and the Vickers hardness of the material constituting the measurement object 5, it is possible to know the change in Vickers hardness, that is, the degree of aging of the metal material constituting the measurement object 5. Can be.

なお、測定対象の劣化を評価するための磁気特性は、保磁力Hcに限定されるものではない。残留磁化Mr(又は残留磁束密度Br)、飽和磁化Ms(又は飽和磁束密度Bs)、初透磁率、最大透磁率、ヒステリシスループ内の面積等に基づいて、測定対象5の劣化を評価することも可能である。   The magnetic characteristics for evaluating the deterioration of the measurement target are not limited to the coercive force Hc. It is also possible to evaluate the deterioration of the measurement object 5 based on the residual magnetization Mr (or residual magnetic flux density Br), the saturation magnetization Ms (or saturated magnetic flux density Bs), the initial magnetic permeability, the maximum magnetic permeability, the area in the hysteresis loop, and the like. It is possible.

本実施形態によれば、圧延材や溶接部など、測定対象5が、特定の方向に不純物の偏析や結晶構造が発生するよう構成されている場合に、磁気特性測定用プローブ10のうち、第1ヨーク12の両端面13,14が配列される第1方向、及び第2ヨーク22の両端面23,24が配列される第2方向(図3参照)のいずれかを、上述した特定の方向に合わせることにより、より高い精度で測定対象5の表層5aの磁気特性を算出することができ、測定対象を構成する金属材料の劣化を、より高い精度で評価することができる。   According to the present embodiment, when the measurement target 5 such as a rolled material or a welded portion is configured so that segregation of impurities or a crystal structure occurs in a specific direction, the probe 10 of the magnetic property measurement Either the first direction in which both end surfaces 13 and 14 of one yoke 12 are arranged, or the second direction (see FIG. 3) in which both end surfaces 23 and 24 of second yoke 22 are arranged, By adjusting to, the magnetic properties of the surface layer 5a of the measurement object 5 can be calculated with higher accuracy, and the deterioration of the metal material forming the measurement object can be evaluated with higher accuracy.

〔他の実施形態〕
以上に説明した実施形態において、磁化力検出用コイル17,18,27,28の電圧を検出する検出器33は、ロックインアンプであるものとしたが、当該検出器33の態様は、これに限定されるものではない。検出器33は、上述した機能を有するデータロガーであるものとしても良い。
[Other embodiments]
In the embodiment described above, the detector 33 that detects the voltage of the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28 is a lock-in amplifier. It is not limited. The detector 33 may be a data logger having the functions described above.

なお、上述した実施形態において、磁気センサ20からの表層5aの磁束に応じた電圧は、検出器35により磁化Mを示す信号に変換されて、処理装置50に送るものとしたが、磁気センサ20からのデータを処理装置50が取得する手法は、この態様に限定されるものではない。例えば、磁気センサ20からの磁束に応じた電圧を、検出器35により磁束密度Bを示す信号に変換して処理装置50に送るものとしても良い。   In the above-described embodiment, the voltage corresponding to the magnetic flux of the surface layer 5a from the magnetic sensor 20 is converted into a signal indicating the magnetization M by the detector 35 and sent to the processing device 50. The method by which the processing device 50 acquires the data from is not limited to this mode. For example, the voltage corresponding to the magnetic flux from the magnetic sensor 20 may be converted into a signal indicating the magnetic flux density B by the detector 35 and sent to the processing device 50.

この場合、処理装置50のうち、磁気履歴取得部57及び実効磁化力演算部55は、磁化M1,M2に代えて、磁束密度B1,B2を、検出器35から取得する。実効磁化力演算部55においては、これら磁束密度と、端部磁化力及び反磁界係数に基づいて実効磁化力を算出するものとしても良い。   In this case, the magnetic history obtaining unit 57 and the effective magnetizing force calculating unit 55 of the processing device 50 obtain the magnetic flux densities B1 and B2 from the detector 35 instead of the magnetizations M1 and M2. The effective magnetizing force calculator 55 may calculate the effective magnetizing force based on the magnetic flux density, the end magnetizing force, and the demagnetizing field coefficient.

また、上述した実施形態において、磁気特性測定用プローブ10は、2つのヨーク12,22と、それぞれに対応する励磁コイル15,25及び磁化力検出用コイル17,18,27,28を有するものとしたが、本発明に係る磁気特性測定用プローブは、この態様に限定されるものではない。磁気特性測定用プローブは、少なくとも一つのヨークを有し、当該ヨークに対応して励磁コイル及び磁化力検出用コイルが設けられていれば良い。例えば、ヨーク、励磁コイル及び磁化力検出用コイルは、1セット又は3セット以上設けられているものとしても良い。   In the above-described embodiment, the magnetic property measuring probe 10 includes two yokes 12 and 22, and excitation coils 15 and 25 and magnetizing force detecting coils 17, 18, 27 and 28 corresponding to the yokes 12 and 22. However, the magnetic property measuring probe according to the present invention is not limited to this embodiment. The probe for measuring magnetic properties has at least one yoke, and an excitation coil and a magnetizing force detection coil may be provided corresponding to the yoke. For example, the yoke, the exciting coil, and the magnetizing force detecting coil may be provided in one set or three or more sets.

また、上述した実施形態の磁化力検出用コイル17,18,27,28は、2つのヨーク12,22の各端面13,14,23,24のそれぞれの径方向外側に巻回されているものとしたが、本発明に係る磁化力検出用コイルは、この態様に限定されるものではない。本発明に係る磁化力検出用コイルは、各ヨークの両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されていれば良い。例えば、第1ヨーク12の一方の端面13と、第2ヨーク22の一方の端面23の径方向外側にのみ磁化力検出用コイルが設けられているものとしても良い。   The magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28 of the above-described embodiment are wound around the respective ends 13, 14, 23, and 24 of the two yokes 12, 22 in the radial direction. However, the magnetizing force detecting coil according to the present invention is not limited to this mode. The magnetizing force detecting coil according to the present invention may be wound so as to surround at least one radially outer side of both end surfaces of each yoke. For example, the coils for detecting the magnetizing force may be provided only radially outside one end surface 13 of the first yoke 12 and one end surface 23 of the second yoke 22.

また、上述した実施形態において、磁化力検出用コイル17,18,27,28は、それぞれ対応する端面13,14,23,24に加えて、これら端面13,14,23,24と測定対象5の外面6との間にある空隙の径方向外側を囲うように巻回されているものとしたが、本発明に係る磁化力検出用コイルが配置される位置は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る磁化力検出用コイルは、各ヨークの少なくとも一方の端面の径方向外側に巻回されていれば良い。例えば、ヨークの端面と測定対象の外面との間には、空隙がほとんど形成されないものとしても良い。   Further, in the above-described embodiment, the magnetizing force detecting coils 17, 18, 27, and 28 have not only the corresponding end faces 13, 14, 23, and 24 but also the end faces 13, 14, 23, and 24 and the measurement object Is wound so as to surround the radially outer side of the gap between the outer surface 6 and the outer surface 6. However, the position where the magnetizing force detecting coil according to the present invention is arranged is limited to this embodiment. is not. The magnetizing force detection coil according to the present invention only needs to be wound radially outward of at least one end face of each yoke. For example, a gap may be hardly formed between the end surface of the yoke and the outer surface of the measurement object.

また、上述した実施形態において、測定対象5は、比透磁率が1より大きい強磁性体で構成されているものとしたが、本発明に係る測定対象を構成する金属材料は、これに限定されるものではない。測定対象は、外面を含む表層が、磁気ヒステリシスを示す金属材料(非磁性材以外)で構成されていれば良い。   Further, in the above-described embodiment, the measurement target 5 is made of a ferromagnetic material having a relative magnetic permeability of greater than 1, but the metal material forming the measurement target according to the present invention is not limited to this. Not something. What is necessary is that the surface layer including the outer surface is made of a metal material (other than a non-magnetic material) exhibiting magnetic hysteresis.

1 磁気特性測定システム、5 測定対象(原子炉圧力容器)、5a 表層(測定対象)
6,6a 外面(測定対象)、7,8 空隙、10 磁気特性測定用プローブ、11 ボデー、12 第1ヨーク(ヨーク)、12c 中央部(第1ヨーク)、13,14 端面(第1ヨーク)、15 第1励磁コイル(励磁コイル)、17,18 磁化力検出用コイル(第1磁路用検出コイル)、19 ばね(圧縮コイルばね)、20 磁気センサ(3次元(3軸)磁気センサ)、22 第2ヨーク(ヨーク)、22c 中央部(第2ヨーク)
23,24 端面(第2ヨーク)、25 第2励磁コイル(励磁コイル)、27,28 磁化力検出用コイル(第2磁路用検出コイル)、31 励磁器(電源)、33 検出器
35 検出器、40 通信線、50 処理装置、51 反磁界係数演算部(処理装置)
53 端部磁化力演算部(処理装置)、55 実効磁化力演算部(処理装置)、57 磁気履歴取得部(処理装置)、70 記憶装置、80 出力装置
1 Magnetic property measurement system, 5 measurement target (reactor pressure vessel), 5a surface layer (measurement target)
6, 6a Outer surface (measurement target), 7, 8 air gap, 10 Magnetic property measurement probe, 11 Body, 12 First yoke (yoke), 12c Central part (First yoke), 13, 14 End surface (First yoke) , 15 First excitation coil (excitation coil), 17, 18 Magnetizing force detection coil (first magnetic path detection coil), 19 spring (compression coil spring), 20 magnetic sensor (three-dimensional (three-axis) magnetic sensor) , 22 second yoke (yoke), 22c central part (second yoke)
23, 24 end face (second yoke), 25 second excitation coil (excitation coil), 27, 28 magnetizing force detection coil (second magnetic path detection coil), 31 exciter (power supply), 33 detector 35 detection , 40 communication line, 50 processing unit, 51 demagnetizing factor calculation unit (processing unit)
53 end magnetizing force calculating unit (processing device), 55 effective magnetizing force calculating unit (processing device), 57 magnetic history acquiring unit (processing device), 70 storage device, 80 output device

Claims (8)

両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、
当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、
前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、
前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、
を備える磁気特性測定用プローブであって、
前記磁化力検出用コイルは、前記両端面のうち少なくとも一方と前記測定対象の外面との間に形成された空隙の径方向外側を囲うように巻回されており、且つ前記測定対象の外面と当接可能に配置されている
ことを特徴とする磁気特性測定用プローブ。
A yoke that forms a magnetic path together with the measurement target by having both end surfaces close to the outer surface of the measurement target,
An exciting coil wound around the yoke and exciting the yoke so as to form the magnetic path by receiving supply of an exciting current;
A magnetizing force detection coil wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces and capable of detecting a time change of a magnetic flux passing through the both end faces,
It is arranged between the both end surfaces, and is configured to be in contact with the outer surface of the measurement object, and can detect a magnetic flux density or a magnetization in a direction from one of the two end surfaces to the other in the surface layer including the outer surface. Magnetic sensor,
A magnetic property measurement probe comprising:
The magnetizing force detection coil is wound so as to surround a radial outside of a gap formed between at least one of the both end surfaces and the outer surface of the measurement target, and the outer surface of the measurement target. A probe for measuring magnetic properties, which is arranged so as to be able to abut .
前記ヨークは、
前記測定対象と共に第1磁路を形成する第1ヨークと、
前記測定対象の前記表層において第1磁路と直交する第2磁路を当該測定対象と共に形成する第2ヨークと、を含み、
前記励磁コイルは、
第1ヨークに巻回されており、第1磁路が形成されるよう第1ヨークを励磁する第1励磁コイルと、
第2ヨークに巻回されており、第2磁路が形成されるよう第2ヨークを励磁する第2励磁コイルと、を含み、
前記磁化力検出用コイルは、第1ヨークの両端面のうち少なくとも一方と、第2ヨークの両端面のうち少なくとも一方に、それぞれ対応して設けられており、
前記磁気センサは、第1ヨークの両端面のうち一方から他方に向かう第1方向の磁束密度と、第2ヨークの両端面のうち一方から他方に向かう第2方向の磁束密度と、を検出可能に構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気特性測定用プローブ。
The yoke is
A first yoke forming a first magnetic path together with the measurement object;
A second yoke that forms a second magnetic path orthogonal to a first magnetic path on the surface layer of the measurement target together with the measurement target,
The excitation coil,
A first exciting coil wound around the first yoke and exciting the first yoke so as to form a first magnetic path;
A second exciting coil wound around the second yoke to excite the second yoke so that a second magnetic path is formed;
The magnetizing force detection coil is provided corresponding to at least one of both end surfaces of the first yoke and at least one of both end surfaces of the second yoke, respectively.
The magnetic sensor can detect a magnetic flux density in a first direction from one of both end faces of the first yoke toward the other and a magnetic flux density in a second direction from one of both end faces of the second yoke to the other. The probe for measuring magnetic properties according to claim 1, wherein the probe is configured as follows .
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、  A yoke that forms a magnetic path together with the measurement target by having both end surfaces close to the outer surface of the measurement target,
当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、  An exciting coil wound around the yoke and exciting the yoke so as to form the magnetic path by receiving supply of an exciting current;
前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、  A magnetizing force detection coil wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces and capable of detecting a time change of a magnetic flux passing through the both end faces,
前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、  It is arranged between the both end surfaces, and is configured to be in contact with the outer surface of the measurement object, and can detect a magnetic flux density or a magnetization in a direction from one of the two end surfaces to the other in the surface layer including the outer surface. Magnetic sensor,
前記励磁コイルに所定の周波数の励磁電流を供給する励磁器と、  An exciter that supplies an exciting current having a predetermined frequency to the exciting coil;
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、且つ前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する処理装置と、  A demagnetizing field coefficient in a direction parallel to the magnetic path is calculated on the surface layer based on a frequency of the exciting current, and an end magnetizing force that is a magnetic field strength on at least one of the both end faces of the yoke is calculated. And a processing device that calculates an effective magnetizing force that is the strength of a magnetic field that attempts to magnetize the surface layer based on the magnetic flux density or magnetization from the magnetic sensor, the demagnetizing coefficient, and the end magnetizing force,
を備えることを特徴とする磁気特性測定システム。A magnetic characteristic measuring system comprising:
前記処理装置は、前記周波数と、予め設定された前記測定対象の導電率及び比透磁率に基づいて、測定対象のうち磁路が有効に形成されている表層の表皮深さを算出し、当該表皮深さに基づいて前記反磁界係数を算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の磁気特性測定システム。
The processing device calculates the skin depth of the surface layer on which the magnetic path is effectively formed among the measurement targets based on the frequency and the preset conductivity and relative magnetic permeability of the measurement target. Calculate the demagnetizing factor based on the skin depth
The magnetic characteristic measuring system according to claim 3, wherein:
前記処理装置は、前記表皮深さに基づいて、前記測定対象のうち磁路が有効に形成されている表層の形状である浸透形状を算出し、当該浸透形状に基づいて前記反磁界係数を算出する
ことを特徴とする請求項4に記載の磁気特性測定システム。
The processing device calculates, based on the skin depth, a permeation shape that is a shape of a surface layer in which a magnetic path is effectively formed among the measurement targets, and calculates the demagnetizing field coefficient based on the permeation shape. magnetic characteristic measuring system according to claim 4, characterized in <br/> that.
複数の浸透形状と、当該浸透形状にそれぞれ対応する反磁界係数が、予め格納されている記憶装置を、さらに備え、
前記処理装置は、当該記憶装置に予め格納された複数の浸透形状のうち、算出された浸透形状に最も近いものを決定し、当該決定された浸透形状に対応する反磁界係数を、当該記憶装置から取得する
ことを特徴とする請求項5に記載の磁気特性測定システム。
A plurality of penetrating shapes and a demagnetizing coefficient corresponding to each of the penetrating shapes are further provided with a storage device that is stored in advance,
The processing device determines a penetration shape closest to the calculated penetration shape among a plurality of penetration shapes stored in advance in the storage device, and calculates a demagnetizing field coefficient corresponding to the determined penetration shape in the storage device. The magnetic characteristic measurement system according to claim 5, wherein the magnetic characteristic measurement system obtains from the following .
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、  When both end surfaces are close to the outer surface of the measurement target, the yoke is formed around the yoke to form a magnetic path together with the measurement target, and the yoke is wound around the yoke so that the excitation current is supplied to form the magnetic path. An exciting coil that excites the yoke, a coil for magnetizing force detection that is wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, and that can detect a time change of a magnetic flux passing through the both end faces; It is arranged between both end surfaces, and is configured to be in contact with the outer surface of the measurement object, and can detect a magnetic flux density or a magnetization in a direction from one of the both end surfaces to the other in the surface layer including the outer surface. A magnetic sensor, comprising: a magnetic property measuring method for measuring a magnetic property of the surface layer by pressing a magnetic property measuring probe including the probe against the outer surface of the measurement object,
前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、  By a processing device that acquires and processes a signal from the magnetic property measurement probe,
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、  Calculating a demagnetizing factor in a direction parallel to the magnetic path in the surface layer based on the frequency of the exciting current,
前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、  Calculating the end magnetizing force that is the strength of the magnetic field on at least one of the two end faces of the yoke,
前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する  An effective magnetizing force, which is the strength of a magnetic field for magnetizing the surface layer, is calculated based on the magnetic flux density or magnetization from the magnetic sensor, the demagnetizing coefficient, and the end magnetizing force.
ことを特徴とする磁気特性測定方法。A method for measuring magnetic properties, characterized in that:
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する劣化評価方法であって、  When both end surfaces are close to the outer surface of the object to be measured, the yoke is formed around the yoke to form a magnetic path together with the object to be measured. An exciting coil for exciting the yoke, a magnetizing force detecting coil wound so as to surround at least one radially outer side of the both end faces, and capable of detecting a time change of a magnetic flux passing through the both end faces; It is arranged between both end faces, and is configured to be in contact with the outer surface of the measurement target, and can detect a magnetic flux density or magnetization in a direction from one of the two end faces to the other in the surface layer including the outer surface. A magnetic sensor, and a magnetic property measurement probe having the magnetic property of the surface layer measured by pressing the probe against the outer surface of the measurement target, and evaluating the deterioration of the measurement target based on the magnetic property. A law,
前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、  By a processing device that acquires and processes a signal from the magnetic property measurement probe,
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、  Calculating a demagnetizing factor in a direction parallel to the magnetic path in the surface layer based on the frequency of the exciting current,
前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、  Calculating the end magnetizing force that is the strength of the magnetic field on at least one of the two end faces of the yoke,
前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出し、  Based on the magnetic flux density or magnetization from the magnetic sensor and the demagnetizing coefficient and the end magnetizing force, calculate an effective magnetizing force that is the strength of a magnetic field that attempts to magnetize the surface layer,
前記実効磁化力に対応して前記表層における磁路に平行な方向の磁束密度又は磁化の履歴である磁気履歴を取得し、  Acquire a magnetic history which is a history of magnetic flux density or magnetization in a direction parallel to a magnetic path in the surface layer corresponding to the effective magnetizing force,
当該磁気履歴に基づいて測定対象の磁気特性を示すパラメータを算出し、  Based on the magnetic history, calculate a parameter indicating the magnetic characteristics of the measurement target,
当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する  Evaluate the degradation of the measurement target based on the magnetic properties
ことを特徴とする劣化評価方法。A deterioration evaluation method characterized by the following.
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