JPH0619093Y2 - 探傷装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、磁性体よりなる被検査物の表層部および内部
における欠陥や亀裂を検出するための探傷装置に関す
る。

［従来の技術］ 磁性体よりなる被検査物の表面付近に存在する肉眼で識
別することができない微細な欠陥や亀裂など（以下欠陥
部と略記する）を検出する探傷法として、磁気探傷法が
知られている。鋼、鋳鉄、ニッケル等の強磁性の被検査
物を直流または交流で磁化すると磁化の方向と直角の方
向にある欠陥部に漏洩磁束を生じ磁極ができる。この磁
極の検出により前記欠陥部を検知する方法が磁気探傷法
である。

この磁気探傷法の中の代表的なものに磁粉探傷法があ
る。鉄粉等の磁性体の粉末を乾燥粉末状態または灯油等
に分散した分散状態で前記磁化後の被検査物に付着させ
ると、これらの磁粉は前記の如く磁気抵抗が大きくなる
ため漏洩磁束を生じるに至った表層欠陥部に集中し、肉
眼で検知できる磁粉の盛上りを形成する。これを認知す
ることにより欠陥部を検出する探傷法が磁粉探傷法で、
表層部欠陥の被破壊的検出法として一般に広く用いられ
ている。

［考案が解決しようとする問題点］ 上述の如く、磁粉探傷法は磁化された被検査物の表面に
磁粉を振掛けて付着させるというきわめて作業性の悪い
操作を伴なうという問題点があった。

近年、圧電素子を利用した磁気センサ、磁気光学効果を
利用した磁気センサ等各種センサが開発されており、こ
れらを用いた磁界測定装置のいくつかが試みられつつあ
る。しかしながら、これらは度数計、回転計、スピード
メータ等への利用、発送電設備内の高圧、大電流測定、
溶接機の電流測定等への応用は試みられているが、前記
表層欠陥部の検出への適用はみられない。

本考案はかかる実情に鑑み、前記磁束漏洩により生ずる
磁界の歪を検知することを磁界センサで試み、磁界発生
手段と前記センサからの情報を得て表層欠陥部を検出す
る検出手段とを、磁界センサとともに協働的に組み込ん
で前記問題点のない優れた探傷装置を得てこれを提供せ
んとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本考案にかかる探傷装置は、被検査物の表面
付近に磁界を発生させる磁界発生手段と、被検査物の欠
陥部によって発生する漏洩磁場を検知するセンサとを備
え、該センサは、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀、Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀また
はＺｎＳｅの単結晶で形成されたファラデー素子を有す
る光ファイバ磁界センサであることを特徴としている。

［作用］ 被検査物の表面付近に磁界を発生させるべく磁界発生手
段が設けられ、前記被検査物の表層部が磁化される。該
表層部の漏洩磁束による磁界の歪が磁界センサにより検
出される。この磁束の漏洩は、被検査物の表層部におけ
る欠陥部により惹起されるので、前記磁界の変化によっ
て生じる信号が欠陥部を検出すべく設けられた検出手段
に前記センサから送られて、前記欠陥部の存在が明確に
検知される。

［実施例］ 以下、図面にあらわされた実施例に基づいて本考案を具
体的に説明するが、本考案はこれに限定されるものでは
ない。

第１図は本考案にかかる探傷装置を示す概略ブロック図
である。図示の如く、この探傷装置には被検査物の表層
部に磁界を発生させる磁界発生手段としてのハンドマグ
ナ２が設けられている。該ハンドマグナ２の極間部に
は、このハンドマグナ２とともに被検査物の表層部を走
査して表層欠陥部に発生する漏洩磁束による磁界の変化
を検出すべく磁界センサ１が設けられている。

ハンドマグナ２は、例えば第３図に示す如く、コ字状の
鉄芯１１の脚部にコイル１２を巻いた基本的構成からな
っている。このように構成されたハンドマグナは、例え
ば５０／６０Hzの周波数の交流１００Ｖをコイルに接続
して電流を流したとき前記鉄芯は電磁石化するので、被
検査物表層部に磁界を誘発させる。このとき被検査物の
表層部に欠陥部があれば、該欠陥部の磁気抵抗が増大し
表面に磁束が漏洩する。なお、交流電流が供給されるコ
イルが巻かれた鉄芯は中空であってもよく、また中空で
なくてもよい。交流電流をコイルに流し、鉄芯によって
交流電磁石を形成する場合には、表皮効果により鉄芯中
心部の磁束密度は小さくなるので、前記両者における磁
気抵抗は前者の場合後者に比し同一か少し増大する程度
であり、したがって同一起磁力の場合、ほぼ同一の磁束
を生じることになるからである。

ハンドマグナ２の極間に設けられる磁界センサ１として
は、圧電素子を用いて形成されたもの、磁気光学素子を
用いて形成されたものなどが用いられるが、特にこれら
に限定されるものではない。信号の伝送が光を媒体とし
て行なわれるため、絶縁性が良好であり電磁誘導、静電
誘導などによるノイズを受けないなどの利点から光ファ
イバ伝送路と結合形成された光ファイバ磁界センサがよ
り好ましい。光ファイバ磁界センサは磁気光学効果の一
つであるファラデー効果を用いた磁界走査用センサであ
る。ファラデー効果を利用した光ファイバ磁界センサの
原理を第４図に示す。図において磁界Ｈ中にファラデー
素子２１が配置されている。このファラデー素子２１に
偏光子２２で直線偏光２７にされた光を通過させる。こ
のとき直線偏光２７は、磁界強度Ｈに比例して回転す
る。その回転角はθで示されている。回転を受けた偏光
は、偏光子２２と透過偏光方向を異にした検光子２３を
通過し、前記回転角θの大きさが光量変化に変換され
る。すなわち、回転角θが４５度の場合、４５度傾けら
れた検光子２３を透過し、磁界の強さに依存した強度変
調を受けた形で光が出射される。この場合、検光子２３
を通過したのちの光量変化は次式で示される。

△Ｉ＝Ｋｓｉｎθ ここで、△Ｉは光量変化、Ｋは比例定数である。したが
って、△Ｉの変化として磁界強度Ｈの変化が検出され得
る。

ファラデー素子２１として用いられる磁気光学素子は、
強磁性ガーネット結晶、常磁性磁気光学素子、反磁性磁
気光学素子などが用いられる。就中、Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀，
Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀，ＺｎＳｅなどの光学結晶（単結晶）が
より好ましい。

第１図において発光ダイオード５から発せられた偏光し
ていない光が光ファイバ３を伝送路として光ファイバ磁
界センサ１に出射される。前記の光ファイバ磁界センサ
から検光子２３を経て出射される光は、伝送路としての
光ファイバ４を伝送されてフォトダイオード受光素子６
で受光される。変換ユニット７に設けられた信号処理器
で処理されてオシロスコープ９に表示される。この表示
の変化により磁界の変化を検知することができるので、
第１図に示す如くハンドマグナ２と一体に設けられた光
ファイバ磁界センサ１で被検査物の表層を走査して、前
記磁界の変化から表層欠陥部の存在を、また前記センサ
の反応する位置から欠陥部位置を知ることができる。

前記伝送路として用いられる光ファイバ３，４，２４，
２５には伝送特性から石英系ステップ型マルチモード光
ファイバがより優れており好ましい。

本実施例に示した如く、センサとして光ファイバ磁界セ
ンサを用いた探傷装置は、該センサを用いることにより
信号伝送路に絶縁体である光ファイバを、また信号とし
て光を利用している結果、測定系に静電誘導や電磁誘導
が誘起される心配がなく、伝送路はノイズを受けず、ま
たセンサと計測器が電気的に絶縁できる等の特徴と効果
を有する。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案にかかる探傷装
置は、磁粉探傷法のように磁粉を用いるなどの操作もな
く、きわめて効果的に精度よく被検査物の表層欠陥部の
存在およびその位置を検知できるものとなった。

特に、光ファイバの使用により、測定系に静電誘導や電
磁誘導が誘起されるおそれがなく、伝送路はノイズの影
響を受けないので、被検査物の表層の欠陥を高精度かつ
能率的に検出することが可能であり、しかも、センサと
計測器が電気的に絶縁できるので安全でもある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかかる探傷装置を示す概略ブロック
図、第２図(a)は発光ダイオードから出射さるされる光
パワーの経時変化を示すグラフ、同図(b)はフォトダイ
オード受光素子に入射する光パワーの経時変化を示すグ
ラフ、第３図はハンドマグナの１例を示す斜視図であ
る。また、第４図は光ファイバ磁界センサの原理を示す
図である。 １……光ファイバ磁界センサ、２……ハンドマグナ、
３，４，２４，２５……光ファイバ、５……発光ダイオ
ード、６……フォトダイオード受光素子、７……変換ユ
ニット、８……信号処理器、９……オシロスコープ、１
１……鉄芯、１２……コイル、２１……ファラデー素
子、２２……偏光子、２３……検光子、２６……偏光し
ていない光、２７……直線偏光、２８……旋光した直線
偏光、２９……直線偏光。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】被検査物の表面付近に磁界を発生させる磁
   界発生手段と、被検査物の欠陥部によって発生する漏洩
   磁場を検知するセンサとを備え、該センサは、Ｂｉ₁₂Ｓ
   ｉＯ₂₀、Ｂｉ₁₂ＧｅＯ₂₀またはＺｎＳｅの単結晶で形成
   されたファラデー素子を有する光ファイバ磁界センサで
   あることを特徴とする探傷装置。