JPH02181646A - 漏洩磁気探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、磁化された被検体の欠陥に起因して、その表
面に生ずる漏洩磁束を検出する漏洩磁気探傷装置に係り
、特に、精度良く、高いＳ／Ｎで欠陥検出を行うことが
可能な漏洩磁気探傷装置に関するものである。

【従来の技術】

鋼管等の被検体の欠陥を検査する非破壊検査装置の１つ
に、特開昭５０−７７０８１に開示されている如く、高
周波交流磁化ヨークを用いて鋼管等の表面に磁束を流し
、欠陥部における磁束の乱れを捉えることによって欠陥
の存在を検出する漏洩磁気探傷装置がある。 この漏洩磁気探傷装置は、例えば第８図に示す如く構成
されており、そのヨーク（磁化器）１は、珪素鋼板を積
層した継鉄２と、該継鉄２に巻回される磁化コイル３か
らなり、ヨーク支持板４に取付はボルト６によって取付
けられている。 このヨーク１を含む漏洩磁気探傷装置７は、第９図に示
す如く、被検体である鋼管８のパスライン回りに回動す
る状態で設置される円筒フレーム９と、該円筒フレーム
９の内部に配設されるヨーク設定枠１０とを有し、この
ヨーク設定枠１０に前記ヨーク支持板４が位置調整可能
に保持されている。 ここで、ヨーク１は、鋼管８の欠陥に起因して生ずる漏
洩磁束を検出する探傷プローブ１１を備えている。該探
傷プローブ１１は、例えばフェライトコアに巻回された
小径のサーチコイル１１Ａを内蔵して構成されている。 即ち、この漏洩磁気探傷装置７は、鋼管８がヨーク１の
検出領域に入ると、制御装置（図示省略）から入力され
る鋼管外径設定信号に応じてヨーク支持板４を移動させ
、ヨーク１と鋼管８の表面とを所定の間隔に設定する。 この状態で磁化コイル３に通電すると、鋼管８の表面に
磁束を生ずる。 そこで、円筒フレーム９を回転させながら鋼管８を搬送
する際に、鋼管８の表面に欠陥８Ａがあると、第１０図
に示すように漏洩磁束を生ずる。従って、前記探傷プロ
ーブ１１のセンサコイル１１Ａがこの漏洩磁束を捉え、
欠陥の存在を検出、即ち探傷することとなる。 又、出願人は、前記漏洩磁気探傷装置を改良して、ヨー
クの発熱の影響によるサーチコイルの作動劣化を伴うこ
となく、高域高周波交流で被検体を磁化できる漏洩磁気
探傷方法を、・特願昭６２−１７７３２６で提案してい
る。 このような漏洩磁気探傷装置は、電磁誘導を利用して、
直径数ｍｍのサーチコイル１１Ａを用いて漏洩磁束を検
出するものであり、ホール効果を利用したホール素子や
、磁気抵抗効果を利用したＳＭＤ等の半導体素子を用い
る場合に比べて、検出能力が高いという利点を有する。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら、これらの漏洩磁束を直接、電気的な信号
に変換する素子は、いずれも、欠陥により漏洩磁束を生
じさせるため、ヨーク等によって印加された強磁界の中
での微小電流を取扱う必要があり、Ｓ／Ｎが低く、０．
１ｎ深さの欠陥検出が限度である。又、クレーンやシー
ケンサのりし一オンオフ等の外来ノイズに弱いという問
題点を有していた。 更に、サーチコイルの場合には、微小なフェライトコア
にコイルを精密に巻く必要があるため、非常に歩留りが
低く、高価であり、且つ、現場で使用する際には壊れ易
いという問題点を有していた。 又、探傷範囲を広げるためにはセンサを小型化して多数
設ける必要があり、その各センサ毎に独立した信号処理
系が必要であるため、複雑且つ高価な装置となる等の問
題点を有していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、精度良く、高いＳ／Ｎで欠陥検出を行うことが可
能な漏洩磁気探傷装置を提供することを目的とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、磁化された被検体の欠陥に起因して、その表
面に生ずる漏洩磁束を検出する漏洩磁気探傷装置におい
て、平行光束を発生する手段と、該光束を偏光する手段
と、光束の進行方向が被検体の表面に対して垂直となる
ように配置され、底面で前記光束を反射するようにされ
たファラデー素子と、前記偏光された光束を該ファラデ
ー素子の頂面に入射する手段と、前記ファラデー素子の
底面で反射された後、その頂面から出射される光束の偏
光状態を検出する手段とを設け、前記ファラデー素子に
より受けた偏光面の回転角から、被検体表面の漏洩磁束
を検出することにより、前記課題を達成したものである
。 本発明は、又、同様の漏洩磁気探ＩＩ装置において、前
記ファラデー素子を複数個並置すると共に、前段のファ
ラデー素子の底面で反射された後、その頂面から出射さ
れる光束を、次段のファラデー素子の頂面に再入射する
手段を設け、前記偏光手段によって偏光された光束を最
初のファラデー素子の頂面に入射し、最後のファラデー
素子の底面で反射された後、その頂面から出射される光
束の偏光状態を検出し、各ファラデー素子により受けた
偏光面の総回転角から、被検体表面の漏洩磁束を検出す
るようにして、同じく前記課題を達成したものである。

【作用】

本発明は、従来、非接触電流計として用いられていた光
フアイバー磁束計が、工夫すれば、本発明の対象である
漏洩磁気探傷装置にも適用可能であることに着目してな
されたものであり、前記従来例のサーチコイルに変えて
、光フアイバー磁束計のファラデー素子を被検体の表面
近傍に配置するようにしたものである。 ファラデー素子としては、例えばＹＩＧのような旋光性
を示すものを用いることができる。このファラデー素子
２０は、第１図に示す如く、光束の進行方向が、被検体
１８の表面１８Ａに対して垂直となるように配置する。 これは、前出第１゜図からも明らかな如く、被検体１８
の表面１８Ａに対して垂直な方向Ｂの磁束が欠陥による
漏洩磁束であり、表面１８Ａに対して水平な方向（！ｉ
化ヨーク等による直接磁界の方向）の磁束はノイズとな
るので、垂直方向の磁束のみを高感度で検出して、直接
磁界の影響を受は難くするためである。 又、前記ファラデー素子２０の底面には、例えば反射膜
２２を形成することによって、該ファラデー素子２０の
底面で前記光束を反射するようにする。これは、ファラ
デー素子２０を縦型に配置した場合、その底面側から光
束を取出すのが困難であるのと、ファラデー素子２０の
中を光束を２回通して、検出感度を向上するためである
。 このように配置したファラデー素子２０に対して、例え
ば電気／光（Ｅｌｏ）変換器としてのしＥＤ等の光源２
４で発生した光を、光ファイバ２６で、前記ファラデー
素子２ｏの入側近傍に配置した、例えばロッドレンズ２
８に導いて平行光束を発生する。次いで、該ロッドレン
ズ２８で発生された平行光束を偏光子３ｏで偏光し、該
偏光された光束を、例えばスプリットミラー３２により
、前記ファラデー素子２０の頂面２ＯＡに入射する。 被検体１８の表面１８Ａに対して垂直な方向に漏洩磁束
が存在すると、前記ファラデー素子２０中を進行する光
束は、ファラデー効果に基づき、その偏光面が漏洩磁束
の蚤に比例して回転する。 従って、前記ファラデー素子２０の底面で、例えば反射
膜２２により反射された後、その頂面２゜Ａから出射さ
れる光束を、例えば前記スプリットミラー３２を経由し
て取出し、例えば偏光子３４及び２組のロッドレンズ３
６．３８で互いに直交する２つの偏光方向の成分に分離
し、例えば光ファイバー４０．４２を介しｒ、光／電気
（０／Ｅ）変換器としてのフォトダイオード等の受光素
子４４．４６等に導き、例えば割算器４８でその比を演
算することで、前記ファラデー素子２０により受けた偏
光面の回転角（ファラデー回転角）を検出することがで
きる。このファラデー回転角は、はぼ漏洩磁束の量に比
例しているので、これから被検体表面の漏洩磁束を検出
し、被検体の欠陥を検出することができる。 又、第４図に示す如く、前記ファラデー素子２０を複数
個並置すると共に、前段のファラデー素子の底面で反射
された後、その頂面から出射される光束を、次段のファ
ラデー素子の頂面に再入射する手段としての、例えば９
０”コーナーブリズム５０−１〜５０−３を設け、前記
偏光子３０によって偏光された光束を最初のファラデー
素子２０−１の頂面に入射すると共に、最後のファラデ
ー素子２０−６の底面で反射された後、その頂面から出
射される光束の偏光状態を検出するようにすれば、各フ
ァラデー素子２０−１〜２０−６により受けた偏光面の
総回転量から、被検体表面の広範囲における漏洩磁束を
一括して検出することができ、探傷範囲を拡げて、探傷
速度を向上することができる。

【実施例１ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 第２図は、本発明に係る漏洩磁気探傷装置の実施例の全
体構成を示す正面図、第３図は、第２図の平面図、第４
図は、本発明に係る探傷プローブの構成を示す側面図で
ある。 本実施例のヨーク５２は、第２図に示す如く、従来例と
同様の、珪素鋼板を積層した継鉄５３と、該継鉄２２に
巻回される磁化コイル５４とからなり、ヨーク支持板５
６に形成された取付凹部５６Ａに前記継鉄５３の底部を
嵌着する状態で、単一の取付ボルト５８により取付けら
れている。 前記継鉄５３は第３図に示す如く、取付ボルト５８が挿
通される単一の取付孔５３Ａを備えている。本実施例に
おいては、継鉄５３に取付けられる取付孔５３Ａが単一
であるから、この取付孔５３Ａは継鉄５３に生ずる磁束
８に沿う一直線上にのみ位置することとなる。なお、ヨ
ーク支持板５６の取付凹部５６Ａと継鉄５３の底部との
間には、磁化絶縁材６０が介在されている。 又、前記ヨーク５２には、被検体である鋼管８の欠陥に
起因して生ずる漏洩磁束を検出するための、本発明に係
る探傷プローブ６２がレバー（図示省略）等を介して設
けられている。 該探傷プローブ６２は、第４図に詳細に示す如く、第１
図に示したような光源２４と、光ファイバー２６と、ロ
ッドレンズ２８と、偏光子３０と、光束の進行方向が鋼
管８の表面８Ｂに対して垂直となるように配置され、底
面に前記光束を反射するだめの反射［１２２が形成され
た、例えば６個のファラデー素子２０−１〜２０−６と
、前記偏光子３０で偏光された光束を最初のファラデー
素子２０−１に入射するためのスプリットミラー３２−
１と、前段のファラデー素子の底面で反射された後、そ
の頂面から出射される光束を、次段のファラデー素子の
頂面に再入射するための、例えば３個の９０°コーナー
プリズム５０−１〜５〇−３と、最後のファラデー素子
２０−６の底面で反射された後、その頂面からスプリッ
トミラー３２−６を介して出射される光束の偏光状態を
検出するための、偏光子３４、ロッドレンズ３６．３８
、光ファイバー４０．４２、受光素子４４．４６、割算
器４８とから構成されている。この探傷プローブ６２は
、例えばシュー（図示省略）により、鋼！！８の表面８
Ｂから常に一定の距離を保つように設定されている。 前記ヨーク５２及び探傷プローブ６２のセットを、第８
図に示した従来例の如く２セツトとし、被検体としての
鋼管８の直径を通る２位置のそれぞれに配置することに
よって、回転中の鋼管８の搬送速度を向上することがで
きる。 以下、実施例の作用を説明する。 例えば、光源２４によってＥ／○変換された光は、光フ
ァイバー２６を介して、ロッドレンズ２８で平行光束と
され、偏光子３０により単一の偏光方向を持った偏光と
される。該偏光子３０で形成された偏光光束は、スプリ
ットミラー３２−１で反射されて最初のファラデー素子
２０−１に入射され、該ファラデー素子２０−１の底面
の反射１Ｉ２２で反射される。即ち、１つのファラデー
素子を２回通過する。最初のファラデー素子２０−１を
通過した光束は、９０°コーナープリズム５０−１によ
って、１８０°進行方向を変換され、スプリットミラー
３２−２を経由して２段目のファラデー素子２０−２に
入射される。該入射光束は、ファラデー素子２０−２の
底面で反射され、スプリットミラー３２−２．３２−３
を経て、３段目のファラデー素子２０−３に入射される
。以下、同様にして最後のファラデー素子２ｏ−６の底
面で反射された光束は、スプリットミラー３２−６で反
射され、偏光子３４を経て、対向して配置した２個のロ
ッドレンズ３６．３８に入射される。該ロッドレンズ３
６．３８によって取出された、偏光方向が互いに直交す
る２つの方向の偏光成分が光ファイバー４０．４２を介
して受光素子４４．４６に入射され、ここで、その受光
】がそれぞれ電気信号に変換される。該受光素子４４．
４６の出力は、割算器４８に入力されてその比が演算さ
れる。この比は、ファラデー素子２０−１〜２０−６に
より受けた偏光面の総回転角に比例しているので、この
比によって、ファラデー素子２ｏ−１〜２０−６の範囲
内における漏洩磁束を、単一の信号処理系（偏光子３４
、ロッドレンズ３６．３８、光ファイバー４０，４２、
受光素子４４．４６、割算器４８）によって−括して検
出することができる。 本実施例においては、ファラデー素子２０−１〜２０−
６を多数並置しているので、探傷プローブ６２による探
傷範囲を拡げることができる。又、その際に単一の光束
を順次台ファラデー素子に通すようにしているので、信
号処理系が１つでよく、装置を簡単化し、安価に構成で
きる。なお、探傷プローブ６２の探傷範囲を拡げる必要
がない場合には、例えば第１図に示したように、ファラ
デー素子を１つとすることもできる。 又、本実施例においては、光ファイバー２６．４０．４
２を伝送路として用いているので、外来ノイズに極めて
強い。又、ファラデー素子を含む必要最小限の部分を被
検体の近傍に配置すればよく、熱対策等が容易である。 更に、本実施例においては、ヨーク５２の継鉄５３に設
けられる取付孔５３Ａが、該継鉄５３に生ずる磁束Ｂに
沿う一直線上にのみ位置されているので、磁化コイル５
４に高周波交流電流を通電しても、継鉄５３における誘
導電流の発生を抑制でき、渦電流損を防止できるので、
ヨーク５２の発熱を抑制できる。 なお、ヨーク５２は、第５図に示す如く、継鉄５３に生
ずる磁束Ｂに沿う一直線上の位置に２個の取付孔５３Ａ
、５３Ｂを設けるものとしてもよい。この場合にも、磁
化コイル５４に高周波交流電流を通電するとき、継鉄５
３に誘導電流を生ずることなく、渦電流損による発熱が
抑制される。 なお、前記実施例においては、平行光束を発生する手段
が、光源２４、光ファイバー２６及びロッドレンズ２８
によって構成されていたが、平行光束を発生する手段の
構成はこれに限定されない。 又、前記実施例においては、ファラデー素子から出射さ
れる光束の偏光状態を検出する手段が、ロッドレンズ３
６．３８、光ファイバー４０．４２、受光素子４４．４
６、割算器４８で構成されていたが、偏光状態を検出す
る手段の構成はこれに限定されない。 又、前記実論例においては、前段のファラデー素子の底
面で反射された後、その頂面から出射される光束を、次
段のファラデー素子の頂面に再入射する手段として９０
”コーナープリズム５０−１〜５０−３が用いられてい
たが、該手段の構成もこれに限定されず、例えば反射ミ
ラーを用いてもよい。 以下、本発明の具体的実施結果について説明する。 第６図に示すように、外径３４ｎ、長さ６ｍのごレット
（丸棒）を被検体とし、その表面の２個所にＡ、Ｂの放
電加工紙を加えた。Ａは深さ０１１ｍｍ１幅１　ｍｉ、
長さ５ｎであり、Ｂは深さ０．３ｎ、幅１ｎ、長さ５ｎ
である。探傷条件は、鋼管の搬送速度を０．１５１／秒
で搬送しつつ、３０ｎ／回転のスキュー回転送りとし、
高周波交流８Ｋ）ｌｚ、探傷プローブ１セットとした。 又、探傷プローブは、６個のファラデー素子を備え、各
素子は４１１１角の大きさで、高さ５ＩＩ１１素子間隔
５ｎで構成した。この探傷結果は、第７図に示す通りで
あり、欠陥深さ０．１ｍｎを充分に検出できることが確
認できた。 （発明の効果］ 以上説明した通り、本発明によれば、漏洩磁気探傷を、
精度良く、高いＳ／Ｎで行うことができる。又、微小で
壊れ易いサーチコイルを用いる必要がなく、装置を安価
に構成できる。更に、ファラデー素子を複数個設けて探
傷範囲を拡げた場合でも、信号処理系を１組とすること
ができる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る漏洩磁気探傷装置の基本的な構
成を示す正面図、 第２図は、本発明の実施例の構成を示す正面図、第３図
は、第２図の平面図、 第４図は、前記実施例で用いられている探傷プＯ−プの
構成を示す側面図、 第５図は、ヨーク取付けの他の構造を模式的に示す斜視
図、 第６図は、被検体の一例を示す模式図、第７図は、前記
実施例による探傷結果を示す線図、 第８図は、従来例に係るヨークを示す正面図、第９図は
、従来の漏洩磁気探傷装置の構成を示す模式図、 第１０図は、被検体の欠陥部に生ずる漏洩磁束の検出状
態を示す模式図である。 ８・・・鋼管、 ８Ｂ・・・表面、 １８・・・被検体、 １８Ａ・・・表面、 ２０．２０−１〜２０−６・・・ファラデー素子、２Ｏ
Ａ・・・頂面、 ２２・・・反射膜、 ２４・・・光源、 ２６．４０．４２・・・光ファイバー ２８．３６．３８・・・ロッドレンズ、３０．３４・・
・偏光子、 ３２．３２−１〜３２−６・・・スプリットミラー４４
．４６・・・受光素子、 ４８・・・割算器、 ５０−１〜５０−３・・・９０’コーナープリズム、５
２・・・ヨーク、 ５３・・・継鉄、 ５４・・・磁化コイル、 ６２・・・探傷プローブ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁化された被検体の欠陥に起因して、その表面に
   生ずる漏洩磁束を検出する漏洩磁気探傷装置において、 平行光束を発生する手段と、 該光束を偏光する手段と、 光束の進行方向が被検体の表面に対して垂直となるよう
   に配置され、底面で前記光束を反射するようにされたフ
   ァラデー素子と、 前記偏光された光束を該ファラデー素子の頂面に入射す
   る手段と、 前記ファラデー素子の底面で反射された後、その頂面か
   ら出射される光束の偏光状態を検出する手段とを設け、 前記ファラデー素子により受けた偏光面の回転角から、
   被検体表面の漏洩磁束を検出することを特徴する漏洩磁
   気探傷装置。
2. （２）磁化された被検体の欠陥に起因して、その表面に
   生ずる漏洩磁束を検出する漏洩磁気探傷装置において、 平行光束を発生する手段と、 該光束を偏光する手段と、 光束の進行方向が被検体の表面に対して垂直となるよう
   に並置され、各底面で前記光束を反射するようにされた
   複数のファラデー素子と、 前記偏光された光束を最初のファラデー素子の頂面に入
   射する手段と、 前段のファラデー素子の底面で反射された後、その頂面
   から出射される光束を、次段のファラデー素子の頂面に
   再入射する手段と、 最後のファラデー素子の底面で反射された後、その頂面
   から出射される光束の偏光状態を検出する手段とを設け
   、 各ファラデー素子により受けた偏光面の総回転角から、
   被検体表面の漏洩磁束を検出することを特徴とする漏洩
   磁気探傷装置。