JPH06194341A - 磁気ヘッド - Google Patents

磁気ヘッド

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JPH06194341A
JPH06194341A JP35766492A JP35766492A JPH06194341A JP H06194341 A JPH06194341 A JP H06194341A JP 35766492 A JP35766492 A JP 35766492A JP 35766492 A JP35766492 A JP 35766492A JP H06194341 A JPH06194341 A JP H06194341A
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JP
Japan
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head
exciting
magnetic
measured
detection
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Withdrawn
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JP35766492A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Sakamoto
広明 坂本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、鋼材などの磁気的性質からその
材質等を非破壊的に検査する場合、被測定物内部の磁束
密度が低い場合でも、被測定物の磁化を検出できる磁気
ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 励磁ヘッドが、U型コアの両脚に、該コア
の両磁極を同極に励磁するコイルを備えたものからな
り、通常I型コアに検出コイルが巻かれたものからなる
検出ヘッドが、該励磁ヘッドの両脚の内側に位置し、或
いは、検出ヘッドが、被測定物を挟んで、前記励磁ヘッ
ドの反対側に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の磁気的性質
からその材質等を非破壊的に検査するために使用する励
磁ヘッドと検出ヘッドから構成される磁気ヘッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】材料の磁気的性質が、結晶粒径や析出物
などの組織、ひずみ等に依存することを利用して、被測
定物の材質を非破壊的に検査することが試みられてい
る。例えば、透磁率を測定して鋼材の引っ張り強さを見
積る方法、保磁力によって焼き入れ硬度を見積る方法等
があるが、最近、磁化の不連続性に起因するバルクハウ
ゼンノイズを用いた方法が注目され、それを用いて軟鋼
の疲労強度(L.P. Karjalainenら、IEEE Trans. Mag. M
AG16, 514(1980))や工具鋼の靭性を推定する方法(仲
居ら、鉄と鋼,75, 833(1989))などが提唱されている。
また、炭素鋼のα−Fe粒径及び析出したセメンタイト
粒径とバルクハウゼンノイズの相関関係も理論的に考察
されている(H. Sakamotoら、IEEE Trans. Mag. MAG23,
2236(1987))。
【0003】一般に被測定物を励磁する方法として、電
流貫通法、通電法、コイル法、及びヨーク法があるが、
これらの中で、ヨーク法は、実ラインで製造される鉄鋼
製品や既設構造物などの比較的大きな製品の一部分に当
てるだけで簡便にそれを励磁できる利点があるので、前
記した材質検査用の励磁用として使用されている。被測
定物の磁化の検出法に関しては、ヨーク法、ホール素子
法、磁気抵抗素子法などがあるが、被測定物の温度の影
響を受けにくいヨーク法が簡便である。しかし、温度の
影響がない場合には後者の2つの方法も用いられてい
る。
【0004】ヨーク法による励磁ヘッドと検出ヘッドは
通常、被測定物に対して、図2に示すように配置され
る。励磁ヘッド及び検出ヘッドのコア2、3の材料とし
ては、珪素鋼、パーマロイ、ソフトフェライト等の軟質
磁性材料が用いられる。励磁コイル4に流す電流波形を
三角波、或いは正弦波にすることによって、それぞれの
波形に対応して励磁磁場が得られる。励磁ヘッドによっ
て発生した磁束7は図2に示したように被測定物6の中
を流れるが、その一部が検出ヘッドを通るために、検出
コイル5には、被測定物の磁化の変化に起因する電圧が
誘起される。この電圧を検出した後、信号処理すること
によって、バルクハウゼンノイズやB−Hループを求め
ることができ、これらの磁気的性質から被測定物の材質
を非破壊的に評価することができる。
【0005】しかし、図2に示した従来の励磁方法で
は、被測定物内部の磁気密度が低い状態では、被測定物
からの磁束の漏洩が殆ど無くなるために、磁束は殆ど検
出コイルに入り込まなくなる。従って、このような状態
では被測定物の磁化の検出精度が低下してしまう。特
に、実際に使用する場合には、ヘッドを所定のリフトオ
フ(ヘッドと試料表面との距離)8を保った状態で被測
定物の表面を走査させる必要があるために、検出精度が
更に悪くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、励磁ヘ
ッドと検出ヘッドとからなる磁気ヘッドによって被測定
物の励磁と磁化の検出を行う場合、被測定物内部の磁束
密度が低い状態に於いて磁束の検出量が低下するため
に、被測定物の磁化を精度良く測定する方法を提供して
いない。
【0007】本発明は、磁気ヘッドによって被測定物の
磁化を検出する場合、励磁方法及び検出方法を工夫する
ことによって、被測定物内部の磁束密度が低い場合に於
いても精度良く被測定物の磁化を検出できる磁気ヘッド
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記の通りである。 1.磁性体の局部領域を励磁して該領域の磁化の変化を
検出するべく、励磁ヘッドと検出ヘッドとから構成され
る磁気ヘッドに於て、U型コアの両脚に、該コアの両磁
極を同極に励磁するコイルを備えている励磁ヘッドと、
I型コアに検出コイルが巻かれたものなどからなる検出
ヘッドとにより構成されており、該検出ヘッドが、該励
磁ヘッドの両脚の内側に位置していることを特徴とする
磁気ヘッド。 2.磁性体の局部領域を励磁して該領域の磁化の変化を
検出する、励磁ヘッドと検出ヘッドとから構成される磁
気ヘッドに於て、U型コアの両脚に、該コアの両磁極を
同極に励磁するコイルを備えている励磁ヘッドと、I型
コアに検出コイルが巻かれたものなどからなる検出ヘッ
ドとにより構成されており、該検出ヘッドが、被測定物
を挟んで、前記励磁ヘッドと反対側に位置していること
を特徴とする磁気ヘッド。の2つの項目で構成される。
ここで、U型コアの両脚に巻いた2つの励磁コイルは、
電源に対して、直列或いは並列に接続されており、電流
を流したときに該コアの両磁極を同極に励磁するように
巻かれている。
【0009】
【作用】このような励磁方法及び検出方法をとることに
よって、被測定物内部の磁束密度が低い場合に於いても
精度良く被測定物の磁化を検出できる
【0010】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を添付の図面に
付いて詳細に説明する。
【0011】本発明に基づく励磁ヘッドと検出ヘッドと
からなる磁気ヘッドの概略図を図1(a)、(b)に示
す。励磁ヘッドは軟質磁性材料で作られたU型コア3
と、その両脚に巻いた2つの励磁用コイル1で構成され
る。本発明の特徴は、励磁コイル1に電流を流したとき
にコア3の両磁極が同極になるように励磁コイルを設置
することにある。これは、2つのコイルを電源に対し
て、直列或いは並列に接続することによって得ることが
できる。
【0012】このように両脚部の先端を同極にすること
によって、両磁極から出た磁束6は、被測定物5の内部
をと通り、両脚部の中心近傍で反発して上下方向に流れ
る。この方法によって、被測定物内部の磁束密度が低い
場合でも磁束を強制的に外部に取り出すことができる。
【0013】被測定物5から出た磁束6は、その表面に
置かれた軟質磁性材料で作られたI型コア4にコイル2
を巻いた検出ヘッドによって電圧として検出される(磁
束の時間変化によってコイル2に誘起される誘導電圧を
測定する)。I型コア4は磁束を増幅して検出感度をあ
げる役割をする。
【0014】検出ヘッドの置き方は図1(a)及び
(b)に示したように、被測定物5に対して励磁ヘッド
と同じ側(a)、反対側(b)の2通りである。どちら
を選ぶかは被測定物の大きさ、形状、置かれている状態
によって決定される。被測定物の厚みが厚い場合には、
(a)の方法が検出される磁束の量が多くなるために望
ましい。また、被測定材の厚みが薄く磁束が十分に厚み
方向に突き抜ける場合には、(a)及び(b)のどちら
でも良い。ただし、(b)の場合には、検出コアの断面
積を励磁ヘッドの大きさに制限されること無く大きくで
きるため、より多くの磁束の検出が可能になる。
【0015】磁束の検出は、ヨーク法の他にホール素
子、磁気抵抗素子を用いても測定可能である。しかし、
これらは温度の影響を受け易いため、温度管理された室
内などでの使用に限定される。検出にはヨーク法が簡便
であり汎用性がある。
【0016】例 1 図1に示したU型励磁ヘッドとI型検出ヘッドを作成
し、同図(a)及び(b)の方法で試料の励磁と磁束の
検出を行った。なお、励磁用のU型コア3には珪素鋼
板、検出用のI型コア4にはパーマロイを用いた。測定
用試料には板厚2mmの中炭素鋼を用いた。励磁は、周波
数2.5Hz、最大電流500mAの正弦波電流を励磁コイ
ル1に流して行った。試料の磁化の変化は、検出コイル
2に誘起される電圧波形として測定した。
【0017】図3(a)に本発明ヘッド(図1(a)の
場合)、(b)に従来ヘッド(図2)で検出した波形を
それぞれ示した。通常の炭素鋼では、試料の磁化が零近
傍で磁化の時間変化が最大になるために、出力電圧が最
大になる。しかし、この状態では、試料自身の磁束密度
が低いために検出コアに流れる磁束が減少してしまう。
そのために波形に凹部が現れる。図3に示した波形の比
較から分かるように、本発明ヘッドを用いることによっ
て、出力が大きくなり、凹の大きさも小さくなり波形が
滑らかになっているのが分かる。この滑らかさを定量的
に表すために、この凹部の極小値をVc、極小値の前の
極大値をVrとし、Vc/Vrを評価パラメータとす
る。
【0018】図1(a)、(b)(本発明ヘッド)及び
図2(従来ヘッド)の検出ヘッドで検出した電圧波形の
Vc/Vrの値を、表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】以上の結果から、本発明の励磁・検出ヘッ
ドからなる磁気ヘッドを用いることによって、被測定物
内部の磁束密度が低い状態に於ても、磁束を効率よく収
磁することが可能になることが分かる。
【0021】本発明ヘッドをバルクハウゼンノイズ測定
に用いて鋼材の材質検査に用いたところ、検出精度が向
上した。
【0022】
【発明の効果】本発明により励磁ヘッドと検出ヘッドか
らなる磁気ヘッドを用いることによって、被測定物の磁
化を効率よく検出することが可能になり、材料の磁気的
性質からその材質を非破壊的に評価する場合に、その精
度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び(b)からなり、それぞれ、本発明
による励磁ヘッドと検出ヘッドの2種の実施例を示す概
略図である。
【図2】従来の励磁ヘッドと検出ヘッドの概略図であ
る。
【図3】(a)及び(b)からなり、(a)は本発明に
よる励磁ヘッドと検出ヘッドを用いて検出した電圧波形
であり、(b)は、従来の励磁ヘッドと検出ヘッドを用
いて検出した電圧波形である。
【符号の説明】
1 励磁コイル 2 検出コイル 3 励磁コア 4 検出コア 5 被測定物 5′ 被測定物(薄い場合) 6 磁束の流れ
【手続補正書】
【提出日】平成5年3月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】ヨーク法による励磁ヘッドと検出ヘッドは
通常、被測定物に対して、図2に示すように配置され
る。励磁ヘッド及び検出ヘッドのコア3、4の材料とし
ては、珪素鋼、パーマロイ、ソフトフェライト等の軟質
磁性材料が用いられる。励磁コイルに流す電流波形を
三角波、或いは正弦波にすることによって、それぞれの
波形に対応して励磁磁場が得られる。励磁ヘッドによっ
て発生した磁束は図2に示したように被測定物の中
を流れるが、その一部が検出ヘッドを通るために、検出
コイルには、被測定物の磁化の変化に起因する電圧が
誘起される。この電圧を検出した後、信号処理すること
によって、バルクハウゼンノイズやB−Hループを求め
ることができ、これらの磁気的性質から被測定物の材質
を非破壊的に評価することができる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】しかし、図2に示した従来の励磁方法で
は、被測定物内部の磁束密度が低い状態では、被測定物
からの磁束の漏洩が殆ど無くなるために、磁束は殆ど検
出コイルに入り込まなくなる。従って、このような状態
では被測定物の磁化の検出精度が低下してしまう。特
に、実際に使用する場合には、ヘッドを所定のリフトオ
フ(ヘッドと試料表面との距離)を保った状態で被測定
物の表面を走査させる必要があるために、検出精度が更
に悪くなる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】このように両脚部の先端を同極にすること
によって、両磁極から出た磁束6は、被測定物5の内部
を通り、両脚部の中心近傍で反発して上下方向に流れ
る。この方法によって、被測定物内部の磁束密度が低い
場合でも磁束を強制的に外部に取り出すことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体の局部領域を励磁して該領域の
    磁化の変化を検出するべく、励磁ヘッドと検出ヘッドと
    から構成される磁気ヘッドに於て、 前記励磁ヘッドが、U型コアの両脚に、該コアの両磁極
    を同極に励磁するコイルを備えたものからなり、 前記検出ヘッドが該励磁ヘッドの両脚の内側に位置して
    いることを特徴とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】 磁性体の局部領域を励磁して該領域の
    磁化の変化を検出するべく、励磁ヘッドと検出ヘッドと
    から構成される磁気ヘッドに於て、 前記励磁ヘッドが、U型コアの両脚に、該コアの両磁極
    を同極に励磁するコイルを備えたものからなり、 前記検出ヘッドが、被測定物を挟んで、前記励磁ヘッド
    の反対側に位置していることを特徴とする磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記検出ヘッドが、I型コアに検出コ
    イルが巻かれたものからなることを特徴とする請求項2
    若しくは3に記載の磁気ヘッド。
JP35766492A 1992-12-24 1992-12-24 磁気ヘッド Withdrawn JPH06194341A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103063735A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 无锡强力环保科技有限公司 五脚磁性应力传感器探头
CN103063734A (zh) * 2011-10-21 2013-04-24 无锡强力环保科技有限公司 九脚磁性应力传感器探头
CN103837268A (zh) * 2012-11-22 2014-06-04 中国特种设备检测研究院 一种用于结构焊接残余应力检测的九极磁传感器

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Effective date: 20000307