JP7439306B2 - 金属材料中のエッジにおけるクラック検出のための方法および装置 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、金属材料の品質検査に関し、より詳細には、電磁誘導を利用した金属材料のエッジにおけるクラック検出に関する。

金属材料の非接触クラック測定の知られている方法は、光学的手段を利用するものである。金属材料に、光が照射されてもよく、クラックは、カメラなどの光学センサによって検出することができる。光学的方法の欠点は、金属材料の表面上で見えないクラックを検出することができず、金属材料中の色の変化が、光学センサによってクラックとして読み取られ得るということである。光学的方法は、完全に清浄で滑らかな金属表面の検査以外の他の用途で使用するのが難しいことが分かっている。

例えば鉄鋼生産における金属材料の検査は、誘導技法を利用して行われている。誘導技法を使用するとき、同様に時間変動する電流が送られる送信コイルが発生させる時間変動する磁場によって、金属材料中、例えば、スラブまたは金属シート中に電流が誘導される。誘導電流が金属材料中のクラックに遭遇するときに、クラックは、誘導電流に対する障害を構成する。結果として、クラックは、クラックのない金属材料と比較してクラックにおける誘導電流を変化させる。変化させられた電流は、電流の周りの磁場に変化を与える。磁場の変化は、受信コイルによって測定され、それによって、クラックが金属材料の検査された表面部分に存在することが決定され得る。金属材料のそのような検査は、例えば、ＥＰ２５７４９１１に開示されている。

金属材料中のクラック検出に今日使用される誘導技法に関しては、いくつかの欠点がある。例えば、測定される金属材料のエッジまたは角の近くで、エッジの曲率、またはコイルに対してのエッジの突然の位置変化は、クラックと間違えられ得る。そのような影響パラメータを一定に維持することが難しいことにより、鋳造された金属表面などの不規則な表面のクラック検査のために誘導技法を使用することは難しかった。

したがって、金属材料中のエッジにおけるクラック検出のための改善された方法および装置を提供することが当業界において必要とされている。

本発明の目的は、上記の問題の少なくとも一部を克服し、金属材料のエッジにおけるクラックの検出のための解決策を提供することであり、これは、先行技術の解決策に比べて少なくともある程度まで改善される。この目的、および他の目的は、以下において明らかになり、金属材料のエッジにおけるクラックを決定する方法、および金属材料のエッジにおけるクラックを決定するための装置によって達成される。

本発明の第１の態様によれば、ある半径を備えた曲率を有する金属材料のエッジにおけるクラックを決定する方法が提供される。この方法は、
－Ｓ１０：金属材料中に磁場を発生させるために送信コイルへ第１の大きさを有する電流を送るステップと、
－Ｓ２０：磁場が、金属材料中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに、電流が第２の大きさを得るように電流を制御するステップと、
－Ｓ３０：受信コイルによって磁場を検出するステップと、それによって、検出された磁場が、受信コイル中に信号を発生させる、
－Ｓ４０：第２の大きさを得るための電流の制御による任意の乱れが終わったことが推定された第１の時点で信号の第１の信号値を決定するステップと、
－Ｓ５０：第１の時点の後の第２の時点で信号の第２の信号値を決定するステップと、
－Ｓ６０：第２の時点の後の第３の時点で信号の第３の信号値を決定するステップと、
－Ｓ７０：信号値の以下の組合せ、すなわち、第１の信号値と第２の信号値、第２の信号値と第３の信号値、および第１の信号値と第３の信号値のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって第１、第２、および第３の信号値に基づいてクラックの可能性のある存在およびそのクラック深さを決定するステップと、ここにおいて、信号値の少なくとも２つの組合せ間の特性関係は、エッジの位置およびエッジの曲率の半径から独立している、を備える。

上記特定された時間に従って信号値の少なくとも２つの組合せ間の特性関係を決定することによって、クラック深さは、決定されたクラック深さ値に影響を与える他のプロセス・パラメータを有することなく、エッジの位置およびエッジの曲率の半径から独立して決定され得る。したがって、信号値の少なくとも２つの組合せの間の特性関係は、エッジの位置およびエッジの曲率の半径から独立していることを理解されたい。したがって、信頼できるクラック深さ測定が、金属材料のエッジにおいて提供され得る。

例えば、エッジの半径の変化から区別するのが特に難しい少なくとも小さいクラック（典型的には、＜３ｍｍのクラック深さ）は、上で特定された方法を適用することによって検出可能および測定可能である。

本方法は、繰り返し、第１の時点間隔中に送信コイルへ第１の大きさを有する第１の電流を送ることと、第２の時点間隔中に電流が第２の大きさを得るように電流を制御することによって実施することができると理解されたい。第１、第２、および第３の信号値は、第２の時点間隔中に全て測定され、電流は、第２の大きさを得るように制御される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、受信コイルによって磁場を検出することは、磁場変化（すなわち、誘導電圧またはｄＢ／ｄｔ）を検出することによって具体化される。さらに、「第２の大きさを得るための電流の制御による任意の乱れが終わったことが推定された第１の時点で」は、金属材料の中に侵入しない磁場の一部によって引き起こされる電圧ピーク（ｄＢ／ｄｔ）に少なくとも一部関連していることに留意されたい。言い換えれば、この電圧ピーク（ｄＢ／ｄｔ）は、第１の時点で終わっているべきである。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第２の大きさを得るための電流の制御による金属材料中に誘導された電流が金属材料の表面の凹凸および測定されることが望まれないクラック深さに対応する深さよりも深く金属材料中に侵入した第１の時点が、さらに決定される。

したがって、本方法は、表面の凹凸から独立している。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、方法は、金属材料のエッジの外側に送信コイルの少なくとも一部を設けるステップをさらに備える。

これによって、誘導電流は、金属材料のエッジへ集められ、このエリアにおけるクラック決定を可能にすることができる。受信コイルは、少なくとも１つの例示実施形態によれば、受信コイルの磁気中心が金属材料のエッジの内側に配置されるように配置され得る。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、ステップは、金属材料のエッジの内側に送信コイルの少なくとも一部を設けることを備える。

したがって、送信コイルは、金属材料のエッジに重なり合うように配置され、クラック検出を容易にすることができる。少なくとも１つの例示実施形態によれば、エッジの外側に配置された送信コイルの一部とエッジの内側に配置された送信コイルの一部との比が、０．１～０．４の間である。エッジの任意の重なり合いは、金属材料の表面に平行な平面内の重なり合いと呼ばれると理解されたい。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第３の時点は、エッジの曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時間である。

これによって、２つの信号値の特性関係（ここにおいて、少なくとも１つは、第３の時点に基づく）は、エッジの曲率の半径から独立している、
少なくとも１つの例示実施形態によれば、方法は、
－ 基準位置に対してのエッジの位置に基づいてエッジ位置パラメータを確立するステップと、
－ エッジの曲率の半径に基づいて半径パラメータを確立するステップと、をさらに備え、
特性関係は、エッジ位置パラメータおよび半径パラメータから独立している。

そのようなパラメータを特定することによって、エッジ位置およびエッジの曲率の半径のようなエッジ特性の独立性は、簡略化され、クラックの存在およびそのクラック深さを決定するために使用されるアルゴリズムに容易に組み込まれる。基準位置は、例えば、受信コイルの磁気軸であり得る。エッジ位置は、基準位置に対してのエッジへの水平距離と垂直距離の両方を含むことができ、代替として、水平距離だけを含んでもよい。したがって、少なくとも１つの例示実施形態によれば、エッジ位置パラメータは、基準位置に対してのエッジの位置を表し、または基準位置に対してのエッジの位置に対応し、半径パラメータは、エッジの曲率の半径を表し、エッジの曲率の半径に対応する。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、クラックの可能性のある存在およびそのクラック深さを決定するステップは、特性関係を対応する基準信号と比較することを備える。

これによって、知られている特性（エッジ位置、エッジの曲率の半径、およびクラックの不存在）を有する金属材料との比較が行われる。より詳細には、エッジ位置およびエッジの曲率の半径から独立している形成された特性関係は、クラックを有さない金属材料についての対応する特性関係と比較される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、本方法は、
－ クラックを有し、半径パラメータの第１の半径基準値およびエッジ位置パラメータの第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第１の基準信号を確立するステップと、
－ クラックを有さず、半径パラメータの第１の半径基準値およびエッジ位置パラメータの第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第２の基準信号を確立するステップと、
－ クラックを有さず、第１の半径基準値を有し、第１のエッジ基準値に対してのエッジ位置パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第３の基準信号を確立するステップと、
－ クラックを有さず、第１のエッジ基準値を有し、第１の半径基準値に対しての半径パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第４の基準信号を確立するステップと、をさらに備える。

これによって、エッジの変化特性、少なくともエッジ位置およびエッジの曲率の半径が決定され得、少なくとも第１、第２、および／または第３の時点が、決定された変化特性に基づいて選ばれ得る。例えば、第３の時点は、エッジの曲率の半径変化の影響が終わった時間として決定され得る。

また、少なくともステップＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、およびＳ６０に基づく、またはステップＳ７０において決定する測定された１つの信号、または測定された複数の信号は、エッジにおけるクラックを有さない金属材料に対応する基準信号と比較され得る。

したがって、少なくとも１つの例示実施形態によれば、クラックの可能性のある存在およびそのクラック深さを決定するステップは、第１、第２、第３、および／または第４の基準信号の対応する信号値に関する特性関係を使用することを備える。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第１、第２、および第３の時点は、別々の時点である。

別々の時点は、電流が第２の大きさを得るように電流を制御する初期化からの経過時間に基づく。代替として、第１、第２、および第３の時点は、それぞれの時点の－３０％から＋３０％までのスパンのそれぞれの短い時間範囲である。例えば、第１、第２、および第３の時点または時間範囲は、重なり合わず、および／または共通の開始時間もしくは終了時間を共有しない。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、送るステップにおいて、電流は、本質的に一定である。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、磁場が金属材料中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深くに侵入したことの推定は、送信コイルへ電流を送ることが始まるとき、測定されることが望まれる最も深いクラック深さ、ならびに金属材料の比透磁率、および電気抵抗率に基づく。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第１の時点は、その第２の大きさを得るために電流の制御が始まる時間に基づいて、ならびに金属材料の比透磁率と電気抵抗率との間の関係に基づいて、ならびに／または電流がその第２の大きさを得る時間、測定されることが望まれる最も深いクラック深さ、および金属材料の比透磁率および電気抵抗率に基づいて推定される。第１の時点は、例えば、１００μｓであってもよく、または１００μｓと７００μｓとの間、例えば、１００μｓと５００μｓとの間などであってもよい。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第１、第２、および／または第３の信号値は、それぞれの単一の信号値、平均信号値、またはそれぞれ、第１、第２、および第３の時点にわたる短い時間範囲中の信号の積分である。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、受信コイルは、第１の受信コイルであり、方法は、
－ 第２の受信コイルによって磁場を検出するステップと、それによって、この検出された磁場が、第２の受信コイル中に信号に発生させる、
－ 第１および第２の受信コイルに対してのエッジの位置と金属材料の表面からの距離とをそれぞれ決定するステップと、をさらに備える。

これによって、コイル装置（すなわち、送信コイル、ならびに第１および第２の受信コイル）および金属材料のエッジおよび表面に対してのその距離が、決定され得る。そのような位置決め情報は、例えば、コイル装置とエッジとの間、およびコイル装置と金属材料の表面との間で、それぞれ一定の距離を維持するために、例えば、コイル装置を水平および垂直に再配置するように構成された位置決め装置と組み合わせて使用され得る。

本発明の第２の態様によれば、金属材料のエッジでクラックを決定するための装置であって、エッジは、ある半径を備えた曲率を有する、装置が提供される。装置は、
－ 金属材料中に磁場を発生させるように配置された送信コイルと、
－ 磁場を検出するように配置された受信コイルと、
－ 金属材料中に磁場を発生させるための送信コイルへ第１の大きさを有する電流を送るように配置された信号発生器と、
－ 磁場が金属材料中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに電流が第２の大きさを得るように信号発生器を制御するように配置された制御ユニットと、
－ 受信コイルによって検出される磁場によって生成される信号を受信し、第２の大きさを得るための電流の制御による任意の乱れが終わったことが推定された第１の時点で信号の第１の信号値を決定するように配置されたコンピューティング装置と、を備え、
コンピューティング装置は、第１の時点の後の第２の時点で信号の第２の信号値を決定し、第２の時点の後の第３の時点で信号の第３の信号値を決定するようにさらに配置され、
ここにおいて、コンピューティング装置は、信号値の以下の組合せ、すなわち、第１の信号値と第２の信号値、第２の信号値と第３の信号値、および第１の信号値と第３の信号値のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって第１、第２、および第３の信号値に基づいてクラックの可能性のある存在およびそのクラック深さを決定するようにさらに配置される。

本発明の第２の態様の効果および特徴は、本発明の第１の態様に関連して上述されたものに概ね類似する。本発明の第１の態様に関して述べられる実施形態は、本発明の第２の態様と概ね互換性があり、そのいくつかが以下に説明される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、送信コイルは、動作時に、少なくともその一部が金属材料のエッジの外側に配置されるように構成される。

これによって、誘導電流は、金属材料のエッジに集められ、このエリアにおけるクラック決定を可能にすることができる。受信コイルは、少なくとも１つの例示実施形態によれば、動作時に、受信コイルの磁気中心が金属材料のエッジの内側に配置されるように構成され得る。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、送信コイルは、動作時に、少なくともその一部が金属材料のエッジの内側に配置されるように構成される。

したがって、送信コイルは、動作時に、金属材料のエッジに重なり合い、クラック決定を容易にするように配置されるように構成され得る。少なくとも１つの例示実施形態によれば、エッジの外側に配置されるように構成された送信コイルの一部とエッジの内側に配置されるように構成された送信コイルの一部との比が、０．１～０．４の間である。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、コンピューティング装置は、エッジの曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時間である第３の時点で第３の信号値を決定するように配置される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、コンピュータ装置は、第２の大きさを得るための電流の制御による金属材料中に誘導される電流が金属材料の表面の凹凸および測定されることが望まれないクラック深さに対応する深さよりも深く金属材料の中に侵入した第１の時点（上述した基準への追加性）を決定するように配置される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、コンピューティング装置は、第１の時点、第２の時点、および第３の時点において、それぞれ、第１の信号値、第２の信号値、および第３の信号値を決定するように構成され、ここにおいて、第１、第２、および第３の時点は、別々の時点である。

本発明の第１の態様に関連して述べたように、別々の時点は、電流が第２の大きさを得るように信号発生器を制御する制御ユニットの初期化からの経過時間に基づく。代替として、第１、第２、および第３の時点は、それぞれの時点の－３０％から＋３０％までのスパンのそれぞれの短い時間範囲である。例えば、第１、第２、および第３の時点または時間範囲は、重なり合わず、および／または共通の開始時間もしくは終了時間を共有しない。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、受信コイルは、第１の受信コイルであり、装置は、磁場を検出するように配置された第２の受信コイルをさらに備え、ここにおいて、コンピューティング装置は、第２の受信コイルによって検出される磁場によって生成される信号を受信するようにさらに構成され、第１および第２の受信コイルに対してのエッジの位置と金属材料の表面からの距離とをそれぞれ決定するように構成される。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、装置は、送信コイル、第１の受信コイル、および／または第２の受信コイルの位置を調整するように構成された位置決め装置を備える。第１および第２の受信コイルに対してそれぞれ決定されたエッジの位置および金属材料の表面からの距離は、位置決め装置への入力として使用され得る。位置決め装置は、例えば、そのような位置および距離を一定に維持するように構成され得る。

本発明の第１の態様と第２の態様との両方について、エッジから第１の受信用コイルまでの距離（またはコイル装置またはクラック検出装置内の任意の基準位置）は、典型的には、水平距離、すなわち、水平面、例えば、金属材料の表面に平行な距離であることを理解されたい。同様に、第２の受信コイルに対しての金属材料の表面からの距離は、水平距離に直交する垂直距離である。

一般に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、本明細書中に別段明示的に定められない限り、当技術分野におけるその通常の意味に従って解釈されるべきである。「１つの（ａ／ａｎ）／（ｔｈｅ）要素、装置、構成要素、手段、ステップなど」の全ての参照は、別段明示的に述べられない限り、要素、装置、構成要素、手段、ステップなどの少なくとも１つの例を参照するときにオープンで解釈されるべきである。本明細書中に開示された任意の方法のステップは、明示的に述べられない限り、開示された正確な程度で実行される必要はない。

次に、本発明概念のこれらのおよび他の態様が、本発明概念の例示実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に説明される。

金属材料中のクラック検出のための装置の一例の概略図。 金属材料中のクラック検出のための装置の一例の概略図。 金属材料中のクラック検出のための装置の一例の概略図。 例えば、図１または図２ａおよび図２ｂ中の装置によって検出された信号の特性関係を決定するための第１、第２、および第３の時点の図。 金属材料のエッジにおけるクラック深さを決定する方法のフローチャート。

以下の説明では、説明のためであって限定のためではなく、本発明の徹底的な理解を与えるために、特定の構成要素、インターフェース、技法等などの特定の詳細が説明される。しかしながら、本発明が、これらの特定の詳細から外れる他の実施形態で実施されてもよいことは当業者に明らかであろう。他の例では、よく知られているデバイス、回路、および方法の詳細な説明は、不要な詳細で本発明の説明を曖昧にしないように省略される。

本明細書中に示された装置は、クラックのクラック深さを決定することによって金属材料中のエッジにおけるクラックを検出するように適合される。有利には、装置は、例えば、鋳造プロセスまたは圧延プロセスなどの金属製造プロセスに極端な条件下で使用され得る。装置は、詳細には、粗い金属表面上のクラックの正確なクラック深さの測定のために使用され得る。

電流が金属材料中に誘導されることを可能にするのに十分高い電導性を有する任意の金属材料、例えば、鋼鉄が、本明細書中に示された方法および装置によって検査され得る。

図１は、金属材料ＭのエッジＥにおける表面１９中のクラックを検出するための装置１の一例の概略図を示す。図２ａに見られ得るように、エッジＥは、縦方向または金属材料Ｍの移動の方向に金属材料Ｍに沿って延びる。エッジＥは、図１におけるように湾曲し得る半径Ｒを備えた曲率、またはエッジが鋭い曲率を有する。装置１は、可能性のあるクラック深さＣＤを決定することによってクラックＣがエッジＥにおける金属材料Ｍ中に存在するか決定するために、出力信号を発生させるように配置された信号発生器７と、信号発生器７の出力信号を制御するように配置された制御ユニット９と、信号発生器７から出力信号を受信するように配置され、それによってクラックについて検査されることになる金属材料Ｍ中に磁場を発生させる送信コイル３と、第１の抵抗器Ｒ１と、磁場を検出し、検出された磁場に基づいて信号を生成するように配置された受信コイル５と、第２の抵抗器Ｒ２と、受信コイル５からの信号を増幅するように構成された増幅器１１と、増幅器１１からの信号を処理するように配置されたコンピューティング装置１２とを備える、コンピューティング装置１２は、第１のユニット１３、第２のユニット１５、および第３のユニット１６などの様々なサブ・ユニットを備えることができる。

一般に、本開示は、エッジＥにおける金属材料Ｍ中の磁場の発生、磁場の検出、およびある所定の時間における検出された磁場に関する信号の特性関係の決定を伴い、それによって、以下で詳述されるように、クラック深さを決定することができる。

図２ａおよび図２ｂは、金属材料ＭのエッジＥにおける表面１９中のクラックを検出するための装置１’の別の例の概略図を示す。図２ａは平面図であり、図２ｂは、側面図である。図２ａおよび図２ｂの装置１’は、図１の装置１と同じ原理であり、以下に、装置間の差異の主な要点が、説明される。例えば、図１の信号発生器７、制御ユニット９、増幅器１１、およびコンピューティング装置１２が、図２ａおよび図２ｂ中の構成要素１７中に一般に組み込まれているとみなされたい。装置１’は、図１を参照して説明されるものと同じ機能を有する送信コイル３および第１の受信コイル５を備える。また、装置１’は、第１の受信コイル５の遠くに配置された第２の受信コイル６を備える。送信コイル３、第１および第２の受信コイル５、６は、ここで、コイル装置１８と一般に呼ばれる。いっそうさらに、装置１’は、コイル装置１８が接続され、それと移動可能であるプラットフォーム２０を備える。図２ｂに示されるように、プラットフォーム２０は、垂直Ｖと水平Ｈの両方にコイル装置１８の位置を調整するように構成された位置決め装置２１と結合される。プラットフォーム２０は、コイル装置１８を再配置できるのに必要とされず、送信コイル３、第１の受信コイル５、および第２の受信コイル６の各々は、位置決め装置２１に直接結合され得ることを留意されたい。図１に示された第１および第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、分かりやすさを増すために、図２ａおよび図２ｂ中で省略されるが、それぞれ送信コイル３および第１の受信コイル５に、またはプラットフォーム２０に組み込まれると考えることができることに留意されたい。同様に、第２の受信コイル６は、第１の受信コイル５が第２の抵抗器Ｒ２に接続されるのと同じように、第３の抵抗器Ｒ３に並列に接続されることが想定され得、そのような第３の抵抗器は、第２の受信コイル６またはプラットフォーム２０に組み込まれ得る。

次に、装置１’の動作の例が、図２～図４を参照して詳細に説明される。クラックＣについて検査される金属材料Ｍ、例えば、スラブまたは金属シートは、送信コイル３および第１および第２の受信コイル５、６の近くに配置される。より具体的には、装置１’は、送信コイル３が、距離ＤＯによって示されるようにエッジＥの少なくとも一部外側に配置されるように、および距離ＤＩによって示されるようにエッジＥの少なくとも一部内側に配置されるようになされる。ＤＯ／ＤＩの比は、０．１と０．４との間であることが好ましい。図２ａおよび図２ｂにおいて、第１の受信コイル５は、その磁気中心ＭＣがエッジＥの内側に配置されるようにエッジＥに一部重なり合うように配置される。図２ａおよび図２ｂにおいて、第２の受信コイル６は、エッジＥの内側におよび金属材料Ｍを覆って十分に配置される。典型的には、送信コイル３および第１および第２の受信コイル５、６のそれぞれの磁気軸は、金属材料Ｍの表面１９に直交する。好ましくは、送信コイル３ならびに第１および第２の受信コイル５、６のそれぞれ１つずつは、フラット・コイルであり、マイナ・プロパゲーション（minor propagation）は、その磁気軸に直交するのと比べて、その磁気軸に沿っている。

金属材料Ｍは、典型的には、クラック検査中にコイル装置１８に対して移動し、それによって、特に金属材料ＭのエッジＥで、金属材料Ｍの表面１９に沿った検査を可能にする。上述したように、送信コイル３は、少なくともその一部がエッジＥの外側に配置され得る。したがって、以下に存在する第１のステップＳ１０に先立つステップＳ５において、送信コイル３は、少なくともその一部が金属材料ＭのエッジＥの外側に設けられる。さらに、このステップＳ５において、送信コイル３は、少なくともその一部が金属材料ＭのエッジＥの内側に設けられ得る。

（図２ａおよび図２ｂの構成要素１７に組み込まれた、図１にだけ示された）制御ユニット９は、（図２ａおよび図２ｂの構成要素１７に組み込まれた、図１にだけ示された）信号発生器７へ制御信号を供給するように配置され、それによって、出力信号、例えば、送信コイル３へ供給される信号発生器７の電流を制御する。信号発生器７は、例えば、開状態にあり、それによって送信コイル３へ電流を供給するように、またはそれが送信コイル３へ電流を供給しない閉状態にあるように制御ユニット９によって制御され得るトランジスタを備えることができる。

一実施形態では、制御ユニット９は、信号発生器が、図３ａに示されるように、第１の時間スパンｔ００～ｔ０において第１の大きさＩ１を有する本質的に一定である電流を発生させるように、信号発生器７を制御するように配置される。

第１のステップＳ１０では、第１の大きさＩ１を有する電流は、送信コイル３へ送られる。それによって、磁場が、エッジＥにおいて金属材料Ｍ中に生成される。クラック検査中、金属材料Ｍの表面１９は、送信コイル３の周りの磁場が金属材料Ｍに侵入し、したがって金属材料Ｍ中に磁場を引き起こすことができるように、送信コイル３に十分近くに配置される。距離は、例えば、１０～２５ｍｍ、例えば、１０～１５ｍｍまたは１５～２５ｍｍであり得る。

磁場が金属材料Ｍ中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く金属材料Ｍの中に侵入したことが推定される時間ｔ０の点で、信号発生器７によって送られる電流は、第２のステップＳ２０において、本質的に一定の電流が第２の大きさＩ２を得るように制御ユニット９によって制御される。第２の大きさＩ２は、例えば、本質的にゼロ、またはゼロであり得る。したがって、第２のステップＳ２０は、トランジスタをその閉状態に設定することを含み得る。第１の振幅Ｉ１から第２の振幅Ｉ２への電流供給量の変化により、誘導電流が金属材料Ｍ中に発生する。

好ましくは、信号発生器７によって送られる電流は、図３ａ中の一番上の図に示されるように、パルス列２２ａの形態にある。典型的には、磁場の測定は、以下により詳細に詳述されるように続くパルス間で得られる。

金属材料Ｍ中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く金属材料Ｍの中に磁場が侵入したときの推定は、理論的推定に基づくことができ、推定された時間は、制御ユニット９がそれに応じて信号発生器７によって出力される電流を制御することができるように制御ユニット９中のソフトウェアにプログラムされる。

推定は、送信コイル３への電流の送りが始まるとき、測定されることが望まれる最も深いクラック深さ、金属材料Ｍの比透磁率μおよび電気抵抗率ρに基づくことができる。そのような推定は、例えば、以下の関係によって与えられ得る。

ただし、ｔ０は、図３ａおよび図３ｂに示されるように、電流がその第２の大きさＩ２を得るときのミリ秒の単位の時間であり、ｔ００は、電流がその第１の大きさＩ１を得るときの時間であり、ＣＤｍａｘは、ミリメートル単位で測定されることが望まれる最大クラック深さであり、μは、金属材料Ｍの比透磁率であり、ρは、ナノ・オーム・メートル（ｎΩｍ）の単位の金属材料Ｍの電気抵抗率である。

第２のステップＳ２０の後に、送信コイル３のエネルギーは、（例えば、図２ａおよび図２ｂのプラットフォーム２０に組み込まれた、図１にだけ示された）第１の抵抗器Ｒ１によって迅速に放出され得る。したがって、第１の抵抗器Ｒ１は、電流がその第２の大きさＩ２に達したときに、送信コイル３からのエネルギーを放出するように配置される。一実施形態では、第１の抵抗器Ｒ１は、送信コイル３と並列接続で配置され得る。

第３のステップＳ３０では、電流がその第２の大きさＩ２に達したとき、誘導電流によって生成される磁場は、少なくとも第１の受信コイル５によって検出される。第１の受信コイル５によって検出された磁場は、（図２ａおよび図２ｂの構成要素１７に組み込まれた、図１にだけ明示的に示された）増幅器１１によって増幅され得る第１の受信コイル５中に信号Ｓ（ｔ）、例えば、電圧を誘導する。図２ａおよび図２ｂの例示実施形態によれば、誘導電流によって生成される磁場も、任意選択のステップＳ３５において第２の受信コイル６によって検出される。第２の受信コイル６によって検出された磁場も、第２の受信コイル６に信号Ｓｒ（ｔ）、例えば、電圧を誘導し、これは、増幅器によって増幅され得る。

増幅器１１は、少なくとも第１の受信コイル５から（図２ａおよび図２ｂの構成要素１７に組み込まれた、図１にだけ明示的に示された）コンピューティング装置１２へ増幅された信号を供給する。コンピューティング装置１２は、一実施形態では、第４のステップＳ４０、第５のステップＳ５０、および第６のステップＳ６０において、それぞれ、信号の第１の信号値Ｓｔ１、第２の信号値Ｓｔ２、および第３の信号値Ｓｔ３を決定するように配置される。一実施形態では、制御ユニット９は、図３ａおよび図３ｂに示されるように、第１のユニット１３が第１の時点ｔ１における第１の信号値Ｓｔ１、第２の時点ｔ２における第２の信号値Ｓｔ２、および第３の時点ｔ３における第３の信号値Ｓｔ３を第１のユニット１３が決定できるように、制御信号を供給するように配置される。

第３のステップＳ３０における第１の受信コイル５による磁場の検出、および任意で、第２の受信コイル６による磁場の検出の前にまたはそれと同時に、磁場によって第１の受信コイル５に生成されるエネルギーは、第２の抵抗器Ｒ２によって放出され、磁場によって第２の受信コイル６に生成されるエネルギーは、第３の抵抗器Ｒ３によって放出される。したがって、第２および第３の抵抗器Ｒ２、Ｒ３は、電流がその第２の大きさＩ２に達したときに、それぞれ、第１および第２の受信コイル５、６からエネルギーを放出するように配置される。一実施形態では、第２の抵抗器Ｒ２は、第１の受信コイル５と並列接続で配置され、および／または第３の抵抗器Ｒ３は、第２の受信コイル６と並列接続で配置される。

第１の抵抗器Ｒ１、第２の抵抗器Ｒ２、および第３の抵抗器Ｒ３の抵抗の適切な選択、ならびに第１の大きさＩ１と第２の大きさＩ２との間の電流の高速スイッチングによって、送信コイル３ならびに第１および第２の受信コイル５、６のエネルギーの高速放出が、実現され得、したがって、第１および第２の受信コイル５、６による磁場測定の開始前の短い時間スパンｔ１－ｔ０を可能にする。

第１の時点ｔ１は、一実施形態では、第２の大きさＩ２を得るための電流の制御による任意の乱れが終わったこと、および任意で、第２の大きさＩ２を得るための電流の制御による金属材料Ｍ中の誘導電流が金属材料Ｍの表面の凹凸に対応する深さおよび測定されることが望まれない浅いクラック深さよりも深く金属材料Ｍの中に侵入したことが推定された（ｔ０からの）時間である。電流が金属材料Ｍの表面の凹凸よりも深い深さおよび測定されることが望まれない浅いクラック深さへ侵入した時間の推定は、１ｍｍ以下の深さを有するクラック深さおよび表面の凹凸が測定されることが望まれない場合、以下の関係によって与えられ得る。

ただし、ｔ１は、マイクロ秒の単位の時間であり、μは、金属材料Ｍの比透磁率であり、ρは、ｎΩｍの単位の電気抵抗率である。同様の式が、測定されることが望まれる最小クラック深さに応じて得られてもよい。例えば、熱間鋼（例えば、１０００℃の鋼鉄）などの高い電気抵抗率の材料を測定するとき、減衰時間は、約１マイクロ秒未満であるべきであり、したがって、時間ｔ１は、１マイクロ秒、または（ｔ０の後の）０．５～１マイクロ秒の間であるように選択される。低い抵抗率の材料については、第１の時点ｔ１のかなりより長い設定が、例えば、以下の簡略化された式に従って使用され得る。

ただし、ρは、ナノ・オーム・メートル（ｎΩｍ）の単位の金属材料Ｍの電気抵抗率であり。ｔ１は、マイクロ秒の単位である。

第３の時点ｔ３は、一実施形態では、エッジＥの曲率の半径Ｒの変化のいずれの影響も止まったことが推定された（ｔ０の後の）時間である。例えば、第３の時点ｔ３は、熱間鋼（例えば、１０００℃の鋼鉄）などの高い電気抵抗率の材料を測定するために、（例えば、２ｍｍのエッジＥの半径Ｒで）約１２マイクロ秒であり得る。別の材料については、第３の時点ｔ３は、次のように設定され得る。

ただし、ρは、ナノ・オーム・メートル（ｎΩｍ）の単位の金属材料Ｍの電気抵抗率であり、ｔ３は、マイクロ秒の単位である。

第２の時点ｔ２は、第１の時点ｔ１と第３の時点ｔ３との間のある時間に選ばれる。例えば、第２の時点ｔ２は、（ｔ０の後の）時間

で選ばれ得る。

本明細書中に説明された第１、第２、および第３の時点の各々は、典型的には、第１の信号値Ｓｔ１、第２の信号値Ｓｔ２、および第３の信号値Ｓｔ３を決定するためにコンピューティング装置１２、例えば、第１のユニット１３へ制御信号を供給することができる制御ユニット９のソフトウェアにプログラムされる。

第１の時点ｔ１について、第１の信号値Ｓｔ１は、コンピューティング装置１２によって、例えば、第１のユニット１３によって決定される。第１の信号値Ｓｔ１は、典型的には、第１の時点ｔ１でとられる信号の単一の信号値であるが、ｔ１の－３０％からｔ１の＋３０％まで広がる第１の時間範囲内の信号の平均値、または第１の時間範囲内の信号の積分とすることもできる。同様に、第２の時点ｔ２について、第２の信号値Ｓｔ２は、コンピューティング装置１２によって、例えば、第１のユニット１３によって決定される。第２の信号値Ｓｔ２は、典型的には、第２の時点ｔ２でとられる信号の単一の信号値であるが、ｔ２の－３０％からｔ２の＋３０％まで広がる第２の時間範囲内の信号の平均値、または第２の時間範囲内の信号の積分とすることもできる。最後に、第３の時点ｔ３について、第３の信号値Ｓｔ３は、コンピューティング装置１２によって、例えば、第１のユニット１３によって決定される。第３の信号値Ｓｔ３は、典型的には、第３の時点ｔ３でとられた信号の単一の信号値であるが、ｔ３の－３０％からｔ３の＋３０％まで広がる第３の時間範囲内の信号の平均値、または第３の時間範囲内の信号の積分とすることもできる。

第１、第２、および第３の信号値Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３は、（図２ａおよび図２ｂの構成要素１７に組み込まれた、図１にだけ示される）第２のユニット１５へ与えられる。第１、第２、および第３の信号値Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３は、第２のユニット１５に配置されたサンプル・アンド・ホールド回路による電圧としてアナログ信号の形態で、または代替として、第２のユニット１５に配置されたＡ／Ｄ変換器によるデジタル信号として与えられ得る。

第１、第２、および第３の信号値Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３は、第３の時点ｔ３の後であるが、測定が繰り返され、新しい電流パルスが信号発生器７によって発生させられる時間ｔ２０の前である第４の時点ｔ４で第３のユニット１６へ第２のユニット１５によって与えられることができ、ここにおいて、第１のユニット１３は、続く測定、すなわち、続く電流パルスの信号値の決定のために第４の時点ｔ４の後の第５の時点ｔ５でリセットされ得る。これは、図３ｂの一番下の図に示される。したがって、電流パルスは、時間ｔ２０で送信コイル３へ信号発生器７によって送ることができ、ここにおいて、上記のステップＳ１０～Ｓ６０は、繰り返される。

ステップＳ７０では、第１、第２、および第３の信号値Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３に基づいてクラック深さを決定することによってクラックが存在するか決定される。クラック深さの決定は、信号値の以下の組合せ、すなわち、第１の信号値Ｓｔ１と第２の信号値Ｓｔ２、第２の信号値Ｓｔ２と第３の信号値Ｓｔ３、および第１の信号値Ｓｔ１と第３の信号値Ｓｔ３のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって第３のユニット１６において実行され得る。本発明者は、特性関係の組合せ、例えば、Ｓｔ１／Ｓｔ２とＳｔ１／Ｓｔ３、またはＳｔ２／Ｓｔ３とＳｔ１／Ｓｔ３またはＳｔ１／Ｓｔ２は、以下にさらに説明されるエッジの位置およびエッジの曲率の半径から独立していることを特定した。留意事項として、材料の抵抗率は、クラックの検出中に実質的に一定であり、金属材料の表面の凹凸は、第１の時点ｔ１の特性に関する測定に影響を与えない。

図３ｂを見ると、クラックおよびそのクラック深さＣＤの決定が、特性関係を基準信号の対応する特性関係と比較することによって行われる。図３ｂにおいて、第１の基準信号Ｓａ（ｔ）は、（ステップＳ１０～Ｓ７０を参照して上述したように理論的にまたは測定によって、しかし、連続曲線を実現するためにｔ１、ｔ２、およびｔ３よりも多くの時間について）確立されており、クラックＣは、金属材料ＭのエッジＥに存在する。基準位置に対してのエッジＥの位置、そこで第１の受信コイル５の磁気中心ＭＣ、およびエッジＥの曲率の半径Ｒは、それに応じて、それぞれ、エッジ位置パラメータおよび半径パラメータによって決定され得る。エッジ位置パラメータおよび半径パラメータは、通常の条件を表す第１の基準信号Ｓａ（ｔ）について、エッジ位置パラメータの第１のエッジ基準値、および半径パラメータの第１の基準値に対応している。また、以下の基準信号が、確立され、図３ｂに示される。第２の基準信号Ｓｂ（ｔ）は、ステップＳ６４において、クラックを有さず、同じ半径パラメータおよびエッジ位置パラメータ（すなわち、それぞれ、第１の半径基準値および第１のエッジ基準値）を有する同じ金属材料について、（ステップＳ１０～Ｓ６０を参照して上述したように理論的にまたは測定によって、しかし、連続曲線を実現するためにｔ１、ｔ２、およびｔ３よりも多くの時間について）確立され、第３の基準信号Ｓｃ（ｔ）は、ステップＳ６５において、クラックを有さず、同じ半径パラメータ（すなわち、第１の半径基準値）を有するが、第１のエッジ基準値に対してのエッジ位置パラメータの所定の変化を伴う同じ金属材料について、（ステップＳ１０～Ｓ６０を参照して上述したように理論的にまたは測定によって、しかし、連続曲線を実現するためにｔ１、ｔ２、およびｔ３よりも多くの時間について）確立され、第４の基準信号Ｓｄ（ｔ）は、ステップＳ６６において、クラックを有さず、エッジ位置パラメータとしての第１のエッジ基準値を有し、第１の半径基準値に対しての半径パラメータの所定の変化を伴う同じ金属材料のために（ステップＳ１０～Ｓ６０を参照して上述したように理論的にまたは測定によって、連続曲線を実現するためにｔ１、ｔ２、およびｔ３よりも多くの時間について）確立される。したがって、基準信号の全部は、上に示されるように、しかし、連続曲線を実現するためにｔ１、ｔ２、およびｔ３よりも多くの時点について、少なくともステップＳ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、およびＳ６０に基づき得る。

したがって、エッジの位置の独立性は、第１、第２、および第３の信号値Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３の以下の特性関係によって、例えば、以下の措置および計算を実行することによって、ステップ７０において、および好ましくは第３のユニット１６において、行うことができる。

まず、第１、第２、および第３の時点ｔ１～ｔ３について、第２および第３の基準信号Ｓｂ（ｔ）、Ｓｃ（ｔ）の以下の特性関係が、

のように設定され、

となる。

上記の特性関係に基づいて、したがって、エッジの位置は、測定を乱さない。

Ｓｂ（ｔ１）／Ｓｂ（ｔ２）およびＳｃ（ｔ１）／Ｓｃ（ｔ２）は、金属材料中にクラックが存在せず、半径パラメータについて第１の半径基準値を有するときに、１に等しいそのような積をつくるために、続いて、定数係数Ｎ１２が乗じられてもよい。同様に、Ｓｂ（ｔ２）／Ｓｂ（ｔ３）およびＳｃ（ｔ２）／Ｓｃ（ｔ３）は、金属材料中にクラックが存在せず、半径パラメータについて第１の半径基準値を有するときに、１に等しいそのような積をつくるために、定数係数Ｎ２３が乗じられてもよい。したがって、以下の関係が設定され得る。

したがって、測定Ｓ（ｔ）中、上述したように、以下の式が設定される。

したがって、Ｒ１２およびＲ２３のゼロ（０）からの偏差は、エッジの位置から独立して、エッジの曲率の半径の変化、ならびに／またはクラックの存在および深さを示す。

Ｎ１２およびＮ２３は、金属材料が測定を受けるときに同じまたは類似する電気特性および磁気特性を有する基準金属材料に対する測定によって決定することができる。

図３ｂからさらに明らかになるように、第２の時点ｔ２と第３の時点ｔ３との間の同じ基準信号Ｓａ（ｔ）、Ｓｄ（ｔ）間の違いに比べて、少なくとも、第１の時点ｔ１と第２の時点ｔ２との間で第１の基準信号Ｓａ（ｔ）および第４の基準信号Ｓｄ（ｔ）にかなりの違いがある。したがって、Ｒ１２は、結果として、Ｓｄ（ｔ）についてのＲ２３対してのＲ１２と比べて、Ｓａ（ｔ）についてのＲ２３に対して比較的大きい違いになる。このことに基づいて、エッジ位置およびエッジの曲率の半径から独立している特性数ＣＲが、以下のように決定され得る。

Ｃｏｎｓｔ１は、例えば、第１の半径基準値に対しての半径パラメータの所定の変化を含み、そのような半径変化についてＣＲ＝０である上述したような基準材料に関する測定値に基づいて決定することができ、またはＣｏｎｓｔ１は、クラック測定を受ける金属材料に対して、しかしクラックが存在しない部分に対して決定することができ、Ｃｏｎｓｔ１の値は、測定中の最小測定変動を与える。すなわち、Ｃｏｎｓｔ１の値は、エッジの半径Ｒが変化しているときに、ＣＲの最小変動を与えるように選択される。例えば、第２の時点ｔ２が上記の式ｔ２＝（（（ｔ１）^1/2＋（ｔ３）^1/2）／２）²によって決定される場合、Ｃｏｎｓｔ１は、１に等しいまたは１にほぼ等しい。

例えば、上述したような方法、ステップＳ１０～Ｓ６０を実行し、Ｓｄ（ｔ）についてのＣＲ＝０（すなわち、Ｃｏｎｓｔ１＝Ｒ１２／Ｒ２３）、Ｃｏｎｓｔ１＝０．９１、およびＳｂ（ｔ１）＝１を知らせることによって、図３ｂに基づく以下の結果として得られる表は、以下のように設定され得る。

したがって、ゼロ（０）からのＣＲの偏差は、クラックの存在を示す（値－０．０００１は約ゼロであることを確認されたい）。

続いて、クラック深さＣＤは、以下の関係によって決定され得る。

ただし、Ｃｏｎｓｔ２およびＣｏｎｓｔ３は、例えば、異なるクラック深さを有するクラックを含む上述したような基準材料に対する測定によって決定することができ、または理論的に決定することができる。例えば、熱間鋼（１０００℃の鋼鉄）および時間ｔ１－ｔ３については、上述したように、Ｃｏｎｓｔ２は約１００であり、Ｃｏｎｓｔ３は約１ｍｍである。

測定を金属材料Ｍの表面１９からの送信コイル３および受信コイル５の距離、金属材料Ｍの抵抗率ρ、および金属材料Ｍの表面１９上の可能性ある凹凸、ならびにクラック長さを決定するための第３の特性値ＣＶ３から独立させるために第１および第２の特性値ＣＶ１、ＣＶ２およびその関係を利用する特許出願第ＥＰ２５７４９１１（Ａ１）号の詳細な説明に記載された方法が、エッジから遠く離れたクラックの存在およびそのクラック深さを決定するために、ここでは基準と呼ばれ、本明細書に示された本開示と並列で利用され得ることに留意されたい。

少なくとも１つの例示実施形態によれば、第１および第２の受信コイル５、６は、ステップＳ３７において以下に説明されるように、装置１’に対して水平に（すなわち、金属材料の表面１９に沿ってまたは平行に）エッジＥの位置を決定するとともに、金属材料Ｍの表面１９と装置１’との間の垂直距離を決定するために使用される。すなわち、第１の受信コイル５がＳ（ｔ）である場合、および第２の受信コイル６がＳｒ（ｔ）である場合、上述されたような２つの（増幅された）時間依存信号Ｓ（ｔ）、Ｓｒ（ｔ）は、例えば、コンピューティング装置１２などの構成要素１７へ送られる。ここで、信号Ｓ（ｔ）とＳｒ（ｔ）との両方は、時間ｔ０から時間ｔ１まで別々に積分され、前述したように、両時間は、制御ユニット９によって制御される。Ｓ（ｔ１－ｔ０）およびＳｒ（ｔ１－ｔ０）の２つの積分された値（すなわち、

および

）、およびその関係は、装置１’に対してのエッジＥの水平位置と、金属材料Ｍの表面１９と装置１’との間の垂直距離とを決定するために使用され、より詳細には、第１の受信コイル５がエッジＥの比較的近くに配置されるとき、Ｓ（ｔ１－ｔ０）の積分された値は、第１の受信コイル５と金属材料の表面１９との間の垂直距離、ならびに第１の受信コイル５（例えば、磁気中心ＭＣ）とエッジＥとの間の水平距離の両方に依存し、一方、Ｓｒ（ｔ１－ｔ０）の積分された値は、（第２の受信コイル６が、エッジＥから離れて配置されるとき）第２の受信コイル６と金属材料の表面１９との間の垂直距離だけに依存する。したがって、装置１’またはコイル装置１８に関して、エッジＥの位置または水平距離ＰＨｏｒ、および金属材料Ｍの表面１９までの垂直距離ＰＶｅｒは、比Ｓｒ（ｔ１－ｔ０）／Ｓ（ｔ１－ｔ０）によって、例えばコンピューティング装置１２において決定することができる。例えば、ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒが変動される（例えば、複数のステップにわたって、１ｍｍ）ときに基準材料について測定することによって、比

を決定することができ、ＰＨｏｒとＰＶｅｒの関係は、例えば、送信コイルの磁気中心に基づいて、決定することができる。

上述した測定について、第１の受信コイル５は、例えば、金属材料の表面１９と第１の受信コイル５との間の垂直距離の約半分であるエッジＥから磁気中心ＭＣまでの水平距離Ｄｒで配置される。第２の受信コイル６は、例えば、金属材料の表面１９と第２の受信コイル６との間の垂直距離よりも大きい第２の受信コイル６のエッジＥから磁気中心までの水平距離Ｄｓで配置される。

したがって、位置決め装置２１は、ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒの測定に応じてプラットフォーム２０を移動させ、測定中、ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒを一定に維持するように構成され得る。ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒの大きい変動（例えば、±３～５ｍｍ）については、エッジの位置およびエッジの曲率の半径の測定独立性は、満たされ得ない。したがって、少なくとも１つの例示実施形態によれば、エッジの位置およびエッジの曲率の半径の測定独立性は、ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒ＜±３ｍｍの変動について有効である。

第１の受信コイル５だけを有する実施形態については、ステップＳ６２において、基準位置に対してのエッジの位置、すなわち、エッジＥ、および例えば第１の受信コイル５の磁気中心ＭＣからの水平距離に基づいてエッジ位置パラメータを確立するとともに、ステップＳ６３において、エッジＥの曲率の半径Ｒに基づいて半径パラメータを確立することがさらに可能であることを理解されたい。先に説明された特性関係は、エッジ位置パラメータおよび半径パラメータが独立であるように適合される。しかしながら、ＰＨｏｒおよびＰＶｅｒの絶対値については、第１の受信コイル５と第２の受信コイル６の両方が必要とされる。

金属材料中のエッジにおけるクラックは、エッジのすぐ近くに存在するクラック、例えば、エッジから始まり金属材料の中に入る４５°の幾何学的対角軸と交わるクラック、または金属材料の水平面から金属材料の側面垂直面へ延びるクラックとして解釈されるべきである。クラック深さＣＤは、一例示実施形態によれば、金属材料の表面からクラックが４５°の幾何学的対角軸と交わる点までの距離であり得る。ここでは、エッジＥにおけるクラックの測定は、金属材料ＭのエッジＥの外側に送信コイル３の少なくとも一部を設ける、好ましくは、ＤＯ／ＤＩが０．１～０．４の間であるように重ね合わせることによって具体化される。また、エッジの湾曲は、丸い必要はなく、エッジが鋭くてもよいことに留意されたい。そのような場合、水力半径または等価半径が、本明細書中に示された半径の代わりに用いられてもよい。

本発明概念は、主に、いくつかの実施形態を参照して説明されてきた。しかしながら、当業者によって容易に理解されるように、上で開示されたもの以外の他の実施形態が、特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲内で等しく可能である。したがって、本発明は、最も実際的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに関連して説明されたが、本発明は、開示された実施形態に限定されず、反対に、様々な修正および均等な装置を包含すること意図されることを理解されたい。本開示に記載された方法ステップの順序は、図４に記載された順序に制約されない。ステップの１つまたはいくつかは、本発明の範囲から逸脱することなく、場所を変化させることができ、または異なる順序で行われてもよい。しかしながら、少なくとも１つの例示実施形態によれば、方法ステップは、図４に説明された連続した順序で実行される。

さらに、開示された実施形態の変形は、図面、本開示、および特許請求の範囲の検討から権利主張される発明概念を実施する際に当業者によって理解および実行することができる。特許請求の範囲では、「備える」という語は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を除外しない。ある手段が相互に異なる独立請求項に引用されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用できないことを示さない。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ 金属材料（Ｍ）のエッジ（Ｅ）におけるクラック（Ｃ）を決定する方法であって、前記エッジ（Ｅ）は、半径（Ｒ）を備えた曲率を有し、前記方法は、
－ 前記金属材料（Ｍ）中に磁場を発生させるために送信コイル（３）へ第１の大きさ（Ｉ１）を有する電流を送るステップと（Ｓ１０）と、
－ 前記磁場が、前記金属材料（Ｍ）中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに、前記電流が第２の大きさ（Ｉ２）を得るように前記電流を制御するステップ（Ｓ２０）と、
－ 受信コイル（５）によって前記磁場を検出するステップ（Ｓ３０）と、ここで、検出された磁場が、前記受信コイル（５）中に信号（Ｓ（ｔ））を発生させ、
－ 前記第２の大きさを得るための前記電流の制御によるいずれの乱れも止まったことが推定された第１の時点（ｔ１）で前記信号の第１の信号値（Ｓｔ１）を決定するステップ（Ｓ４０）と、
－ 前記第１の時点（ｔ１）の後の第２の時点（ｔ２）で前記信号の第２の信号値（Ｓｔ２）を決定するステップ（Ｓ５０）と、
－ 前記第２の時点（ｔ２）の後の第３の時点（ｔ３）で前記信号の第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するステップ（Ｓ６０）と、
－ 信号値の以下の組合せ、すなわち、前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第２の信号値（Ｓｔ２）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）、及び前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって前記第１、第２、及び第３の信号値（Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３）に基づいてクラックの存在の可能性及びそのクラック深さを決定するステップ（Ｓ７０）と、を備える方法。
［２］ 前記金属材料（Ｍ）の前記エッジ（Ｅ）の外側に前記送信コイル（３）の少なくとも一部を設けるステップ（Ｓ５）をさらに備える、［１］に記載の方法。
［３］ 前記第３の時点（ｔ３）は、前記エッジの前記曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時点である、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］ クラックの存在の可能性及びそのクラック深さを決定する前記ステップ（Ｓ７０）は、前記特性関係を対応する基準信号と比較することを備える、［１］から［３］のいずれか一項に記載の方法。
［５］－ 基準位置に対しての前記エッジの位置に基づいてエッジ位置パラメータを確立するステップ（Ｓ６２）と、
－ 前記エッジの前記曲率の前記半径に基づいて半径パラメータを確立するステップ（Ｓ６３）と、
をさらに備え、
前記特性関係は、前記エッジ位置パラメータ及び前記半径パラメータから独立している、［１］から［４］のいずれか一項に記載の方法。
［６］－ クラックを有し、前記半径パラメータの第１の半径基準値及び前記エッジ位置パラメータの第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第１の基準信号（Ｓａ（ｔ））を確立するステップと、
－ クラックを有さず、前記半径パラメータの前記第１の半径基準値及び前記エッジ位置パラメータの前記第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第２の基準信号（Ｓｂ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６４）と、
－ クラックを有さず、前記第１の半径基準値を有し、前記第１のエッジ基準値に対しての前記エッジ位置パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第３の基準信号（Ｓｃ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６５）と、
－ クラックを有さず、前記第１のエッジ基準値を有し、前記第１の半径基準値に対しての前記半径パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第４の基準信号（Ｓｄ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６６）と、
をさらに備える、［４］に従属する［５］に記載の方法。
［７］ クラックの可能性のある存在及びそのクラック深さを決定する前記ステップ（Ｓ７０）は、前記第１、第２、第３、及び／又は第４の基準信号（Ｓａ（ｔ）、Ｓｂ（ｔ）、Ｓｃ（ｔ）、Ｓｄ（ｔ））の対応する信号値に関する前記特性関係を使用することを含む、［６］に記載の方法。
［８］ 前記エッジ位置パラメータは、基準位置に対しての前記エッジの位置を表し、又は基準位置に対しての前記エッジの位置に対応し、前記半径パラメータは、前記エッジの曲率の半径を表し、又は前記エッジの曲率の半径に対応する、［６］又は［７］に記載の方法。
［９］ 前記第１、第２、及び第３の時点は、別々の時点である、［１］から［８］のいずれか一項に記載の方法。
［１０］ 前記受信コイル（５）は、第１の受信コイル（５）であり、
－ 第２の受信コイル（６）によって前記磁場を検出するステップ（Ｓ３５）と、ここで、検出された磁場が、前記第２の受信コイル（６）中に信号（Ｓｒ（ｔ））を発生させ、
－ 前記第１及び第２の受信コイル（５、６）に対する前記金属材料（Ｍ）の前記エッジ（Ｅ）の位置及び表面（１９）からの距離をそれぞれ決定するステップ（Ｓ３７）と、をさらに備える、［１］から［９］のいずれか一項に記載の方法。
［１１］ 金属材料（Ｍ）のエッジ（Ｅ）におけるクラック（Ｃ）を決定するための装置（１、１’）であって、前記エッジは、半径（Ｒ）を備えた曲率を有し、
－ 前記金属材料中に磁場を発生させるように配置された送信コイル（３）と、
－ 前記磁場を検出するように配置された受信コイル（５）と、
－ 前記金属材料中に前記磁場を発生させるための、前記送信コイルへ第１の大きさ（Ｉ１）を有する電流を送るように配置された信号発生器（７）と、
－ 前記磁場が前記金属材料中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに前記電流が第２の大きさ（Ｉ２）を得るように前記信号発生器を制御するように構成された制御ユニット（９）と、
－ 前記受信コイル（５）によって検出される磁場によって生成される信号（Ｓ（ｔ））を受信し、前記第２の大きさを得るための前記電流の制御によるいずれの乱れも止まったことが推定された第１の時点（ｔ１）で前記第１の時点（ｔ１）における前記信号の第１の信号値（Ｓｔ１）を決定するように構成されたコンピューティング装置（１２）と、を備え、
前記コンピューティング装置は、前記第１の時点の後の第２の時点（ｔ２）で前記信号の第２の信号値（Ｓｔ２）を決定し、前記第２の時点の後の第３の時点（ｔ３）で前記信号の第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するようにさらに構成され、
ここにおいて、前記コンピューティング装置は、信号値の以下の組合せ、すなわち、前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第２の信号値（Ｓｔ２）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）、及び前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって、前記第１、第２、及び第３の信号値（Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３）に基づいて、クラック（Ｃ）の存在の可能性及びそのクラック深さ（ＣＤ）を決定するようにさらに構成されている、装置（１、１’）。
［１２］ 送信コイルが、動作時に、少なくともその一部が前記金属材料の前記エッジの外側に配置されるように構成されている、［１１］に記載の装置。
［１３］ 前記送信コイルは、動作時に、少なくともその一部が前記金属材料の前記エッジの内側に配置されるように構成されている、［１２］に記載の装置。
［１４］ 前記コンピューティング装置は、前記エッジの曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時点である前記第３の時点（ｔ３）で前記第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するように構成されている、［１１］から［１３］のいずれか一項に記載の装置。
［１５］ 前記コンピューティング装置は、前記第１の時点（ｔ１）、前記第２の時点（ｔ２）、及び前記第３の時点（ｔ３）において、それぞれ、前記第１の信号値（Ｓｔ１）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）、及び前記第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するように構成されており、ここにおいて、前記第１、第２、及び第３の時点（ｔ１、ｔ２、ｔ３）は、別々の時点である、［１１］から［１４］のいずれか一項に記載の装置。
［１６］ 前記受信コイル（５）は第１の受信コイル（５）であり、前記装置は第２の受信コイル（６）をさらに備え、ここにおいて、前記コンピューティング装置は、前記第２の受信コイル（６）によって検出された磁場によって生成された信号（Ｓｒ（ｔ））を受信するようにさらに構成され、前記第１又は第２の受信コイル（５、６）に対する前記金属材料の前記エッジの位置及び表面（１９）からの距離を決定するように構成されている、［１１］から［１５］のいずれか一項に記載の装置。

Claims (14)

1. 金属材料（Ｍ）のエッジ（Ｅ）におけるクラック（Ｃ）を決定する方法であって、前記エッジ（Ｅ）は、半径（Ｒ）を備えた曲率を有し、前記方法は、
   － 前記金属材料（Ｍ）中に磁場を発生させるために送信コイル（３）へ第１の大きさ（Ｉ１）を有する電流を送るステップと（Ｓ１０）と、
   － 前記磁場が、前記金属材料（Ｍ）中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに、前記電流が第２の大きさ（Ｉ２）を得るように前記電流を制御するステップ（Ｓ２０）と、
   － 受信コイル（５）によって前記磁場を検出するステップ（Ｓ３０）と、ここで、検出された磁場が、前記受信コイル（５）中に信号（Ｓ（ｔ））を発生させ、
   － 前記第２の大きさを得るための前記電流の制御によるいずれの乱れも止まったことが推定された第１の時点（ｔ１）で前記信号の第１の信号値（Ｓｔ１）を決定するステップ（Ｓ４０）と、
   － 前記第１の時点（ｔ１）の後の第２の時点（ｔ２）で前記信号の第２の信号値（Ｓｔ２）を決定するステップ（Ｓ５０）と、
   － 前記第２の時点（ｔ２）の後の第３の時点（ｔ３）で前記信号の第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するステップ（Ｓ６０）と、
   － 信号値の以下の組合せ、すなわち、前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第２の信号値（Ｓｔ２）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）、及び前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって前記第１、第２、及び第３の信号値（Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３）に基づいてクラックの存在の可能性及びそのクラック深さを決定するステップ（Ｓ７０）と、を備え、
   前記金属材料（Ｍ）の前記エッジ（Ｅ）の外側に前記送信コイル（３）の少なくとも一部を設けるステップ（Ｓ５）をさらに備える、方法。
2. 前記第３の時点（ｔ３）は、前記エッジの前記曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時点である、請求項１に記載の方法。
3. クラックの存在の可能性及びそのクラック深さを決定する前記ステップ（Ｓ７０）は、前記特性関係を対応する基準信号と比較することを備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. － 基準位置に対しての前記エッジの位置に基づいてエッジ位置パラメータを確立するステップ（Ｓ６２）と、
   － 前記エッジの前記曲率の前記半径に基づいて半径パラメータを確立するステップ（Ｓ６３）と、
   をさらに備え、
   前記特性関係は、前記エッジ位置パラメータ及び前記半径パラメータから独立している、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. － クラックを有し、前記半径パラメータの第１の半径基準値及び前記エッジ位置パラメータの第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第１の基準信号（Ｓａ（ｔ））を確立するステップと、
   － クラックを有さず、前記半径パラメータの前記第１の半径基準値及び前記エッジ位置パラメータの前記第１のエッジ基準値を有する金属材料のための第２の基準信号（Ｓｂ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６４）と、
   － クラックを有さず、前記第１の半径基準値を有し、前記第１のエッジ基準値に対しての前記エッジ位置パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第３の基準信号（Ｓｃ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６５）と、
   － クラックを有さず、前記第１のエッジ基準値を有し、前記第１の半径基準値に対しての前記半径パラメータの所定の変化を伴う金属材料のための第４の基準信号（Ｓｄ（ｔ））を確立するステップ（Ｓ６６）と、
   をさらに備える、請求項３に従属する請求項４に記載の方法。
6. クラックの可能性のある存在及びそのクラック深さを決定する前記ステップ（Ｓ７０）は、前記第１、第２、第３、及び／又は第４の基準信号（Ｓａ（ｔ）、Ｓｂ（ｔ）、Ｓｃ（ｔ）、Ｓｄ（ｔ））の対応する信号値に関する前記特性関係を使用することを含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記エッジ位置パラメータは、基準位置に対しての前記エッジの位置を表し、又は基準位置に対しての前記エッジの位置に対応し、前記半径パラメータは、前記エッジの曲率の半径を表し、又は前記エッジの曲率の半径に対応する、請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記第１、第２、及び第３の時点は、別々の時点である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記受信コイル（５）は、第１の受信コイル（５）であり、
   － 第２の受信コイル（６）によって前記磁場を検出するステップ（Ｓ３５）と、ここで、検出された磁場が、前記第２の受信コイル（６）中に信号（Ｓｒ（ｔ））を発生させ、
   － 前記第１及び第２の受信コイル（５、６）に対する前記金属材料（Ｍ）の前記エッジ（Ｅ）の位置及び表面（１９）からの距離をそれぞれ決定するステップ（Ｓ３７）と、をさらに備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 金属材料（Ｍ）のエッジ（Ｅ）におけるクラック（Ｃ）を決定するための装置（１、１’）であって、前記エッジは、半径（Ｒ）を備えた曲率を有し、
    － 前記金属材料中に磁場を発生させるように配置された送信コイル（３）と、
    － 前記磁場を検出するように配置された受信コイル（５）と、
    － 前記金属材料中に前記磁場を発生させるために前記送信コイルへ第１の大きさ（Ｉ１）を有する電流を送るように構成された信号発生器（７）と、
    － 前記磁場が前記金属材料中で測定されることが望まれる最も深いクラック深さよりも深く侵入したことが推定されるときに前記電流が第２の大きさ（Ｉ２）を得るように前記信号発生器を制御するように構成された制御ユニット（９）と、
    － 前記受信コイル（５）によって検出される磁場によって生成される信号（Ｓ（ｔ））を受信し、前記第２の大きさを得るための前記電流の制御によるいずれの乱れも止まったことが推定された第１の時点（ｔ１）で前記第１の時点（ｔ１）における前記信号の第１の信号値（Ｓｔ１）を決定するように構成されたコンピューティング装置（１２）と、を備え、
    前記コンピューティング装置は、前記第１の時点の後の第２の時点（ｔ２）で前記信号の第２の信号値（Ｓｔ２）を決定し、前記第２の時点の後の第３の時点（ｔ３）で前記信号の第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するようにさらに構成され、
    ここにおいて、前記コンピューティング装置は、信号値の以下の組合せ、すなわち、前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第２の信号値（Ｓｔ２）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）、及び前記第１の信号値（Ｓｔ１）と前記第３の信号値（Ｓｔ３）のうちの少なくとも２つの間の特性関係を決定することによって、前記第１、第２、及び第３の信号値（Ｓｔ１、Ｓｔ２、Ｓｔ３）に基づいて、クラック（Ｃ）の存在の可能性及びそのクラック深さ（ＣＤ）を決定するようにさらに構成されており、前記送信コイルが、動作時に、少なくともその一部が前記金属材料の前記エッジの外側に配置されるように構成されている、装置（１、１’）。
11. 前記送信コイルは、動作時に、少なくともその一部が前記金属材料の前記エッジの内側に配置されるように構成されている、請求項１０に記載の装置。
12. 前記コンピューティング装置は、前記エッジの曲率の半径変化のいずれの影響も止まったことが推定された時点である前記第３の時点（ｔ３）で前記第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するように構成されている、請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 前記コンピューティング装置は、前記第１の時点（ｔ１）、前記第２の時点（ｔ２）、及び前記第３の時点（ｔ３）において、それぞれ、前記第１の信号値（Ｓｔ１）、前記第２の信号値（Ｓｔ２）、及び前記第３の信号値（Ｓｔ３）を決定するように構成されており、ここにおいて、前記第１、第２、及び第３の時点（ｔ１、ｔ２、ｔ３）は、別々の時点である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記受信コイル（５）は第１の受信コイル（５）であり、前記装置は第２の受信コイル（６）をさらに備え、ここにおいて、前記コンピューティング装置は、前記第２の受信コイル（６）によって検出された磁場によって生成された信号（Ｓｒ（ｔ））を受信するようにさらに構成され、前記第１又は第２の受信コイル（５、６）に対する前記金属材料の前記エッジの位置及び表面（１９）からの距離を決定するように構成されている、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の装置。

Images