JPH06281625A - 漏洩磁気探傷装置における感度校正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、磁性金属材料の欠陥を検出する漏
洩磁束探傷装置において、容易且つ高精度に感度校正が
可能な感度校正装置を提供する。 【構成】 磁化器の磁極の下方に磁界補正用磁性金属材
料を設けるとともに、磁性金属材料の上部に模擬磁界発
生装置を設けて固定し校正用磁界を発生させる。更に、
磁界発生装置と模擬磁界発生装置を移動機構により移動
させることで複数のセンサに均一な磁界を順次印加す
る。このことより複数のセンサの感度校正が容易に実現
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性金属材料に磁界を
加え、磁界を加えたときに欠陥から漏洩する磁界を検出
する事で磁性金属材料に存在する欠陥を検出する漏洩磁
気探傷装置の感度校正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁性金属材料を磁化し、表面や表面近傍
の欠陥を検出して、磁性金属材料の欠陥を保証する事は
従来から行われており、近年では検査ラインの高速化の
為、多数の磁気センサを使用する事で広い範囲を同時に
検査し、高速に被検査材を検査する漏洩磁気探傷装置が
多く実用化がなされている。（例えば特開平３−１３４
５５号公報）

【０００３】ところが、この種の装置においては、欠陥
の検出性能を保証する為には、複数の磁気センサの感度
及びフィルタ等を一定の感度に校正する必要がある。つ
まり、どの磁気センサにおいても同一の欠陥から発生す
る磁気を同一の電気信号レベルに変換しなければならな
い。この種の校正を行う為には、例えば現実に生産して
いる鋼管や鋼棒等の被検査材に、人工的な欠陥を加工し
た校正用試験材を作り、この校正用試験材を探傷装置に
通過させ、加工した欠陥からの信号が一定レベルとなる
ように感度の校正が行われている。（例えば特開昭６３
−２７７４７号公報）

【０００４】又、最近では、特開平３−１３４５５５号
公報に示される様に、校正用試験材を使用せずに、漏洩
磁束を模擬した強度の磁界が磁気センサ部分に均一に加
わるように磁化器で発生させ、この磁界が一定信号レベ
ルとなるように磁気センサの感度を校正する方法も提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は以下に示すような問題がある。先ず第１の、校正用試
験材を用いて校正を行う方法では、校正用試験材の経時
劣化及び試験材に加工した欠陥のばらつきが問題にな
る。経時劣化の原因には、欠陥部分の腐食や取扱い時の
破損等があり、校正用試験材が劣化し欠陥形状が変化し
た場合は、校正の基準となる磁界が変化してしまうた
め、労力と費用をかけて校正用試験材を再製作しなけれ
ばならない。しかも、前述の様に、微小な欠陥まで検出
する検査装置の感度を校正する為には、校正する人工欠
陥も０．１mm深さ程度と言うように微小になっており、
加工した人工欠陥間で疵深さや幅及び形状のばらつきが
発生し易く、又、同一欠陥内であって疵深さや幅及び形
状のばらつきが発生しやすい。このため校正用試験材の
製作、管理には多大な労力、費用が必用であり、且つ精
度を維持する事は、甚だ困難な状態にある。又、実際に
校正を行う場合においても、探傷装置への校正用試験材
のセッティングに多大な時間を要することも高速検査装
置においては大きな問題である。

【０００６】次に、第１の方法の欠点を補う為に考えら
れた第２の方法においては、校正用試験材を準備し、校
正用試験材を用いて校正を行うと言う問題点は解決され
ているが、複数の磁気センサに磁気センサが漏洩磁気を
検出する方向に同時に均一な磁場を加えて校正する事が
必用である。そのため、特開平３−１３４５５５号公報
に示される様に、薄鋼帯の磁気探傷器に於いては、磁気
センサに対して鋼板を挟んだ位置に校正用磁界発生装置
を設置する事は可能であるが、この方式においては、ロ
ールの探傷装置の様に、検査する対象が大きく且つ厚い
ものを漏洩磁気探傷する場合、非検査材を挟んで校正用
磁界を発生すると、距離が離れすぎて磁界が届かないと
言う欠点があり適用は困難である。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、検査対象が大型で厚い物に対しても、外部
から疑似漏洩磁束となる基準磁界を磁気センサに順次印
加する事で磁気センサに校正用磁界を印加でき、これに
よって校正用試験材の使用を排除でき、短時間で容易且
つ正確に校正作業が実施できる磁気探傷装置の校正装置
を提供する事を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、磁性金属材
料に磁界を加えて、磁界を加えた時に欠陥から漏洩する
磁界を検出する事で磁性金属に存在する欠陥を検出する
漏洩磁気探傷装置の感度校正装置において、磁性金属材
料を磁化する磁化器と、磁化器の磁極部の下方に設けた
磁界補正用磁性金属材料によって、実際の探傷時と同様
の磁場分布を形成せしめ、この中で感度校正用磁界を発
生させ、この磁界を磁気センサ部分に順次加わる様に移
動させることで、実際の探傷状態と同じ磁界条件下で、
複数の磁気センサに同一の最大校正磁界が必ず加わるよ
うにして、その磁界検出信号レベルで、感度校正を行お
うとするものである。

【０００９】

【作用】このように構成された磁気探傷装置の校正装置
であれば、厚手磁性金属材料であっても実際の探傷磁場
条件と同じ条件下において均一の校正磁界を加える事が
出来る。従ってこの校正磁界が一定感度となるように磁
気センサを校正すれば良く、校正用試験材を使用する必
要がない。よって迅速に、正確な感度校正が可能とな
る。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の磁気探傷装置の検出装置であり
（ａ）図は正面図、（ｂ）図は側面図である。この実施
例に於いては、磁化器１の磁極の間に複数の磁気センサ
２を設ける構成になっている。磁性金属の被検査材３に
磁化器１を近接させ、磁性金属の被検査材３との間に一
定のギャップを設けて磁性金属の被検査材３を磁化する
と、磁性金属の被検査材３に欠陥部４が存在する場合、
磁化器１から発生する磁束５は欠陥部４で磁性金属の被
検査材３の表面に漏洩する。この実施例では該漏洩磁束
の被検査材に対して垂直方向の成分のみを磁化器間に設
置した磁気センサ２で検出する。更に、磁化器１と磁気
センサ２は一体の構造となっており、例えば、非磁性体
の樹脂でモールドする事で構成している。磁化器１及び
磁気センサ２と磁性金属の被検査材３との間にギャップ
を設けるのは、磁性金属の被検査材３に対して磁化器１
及び磁気センサ２を移動させる場合に破損や摩耗する事
を防ぐためであり、破損や摩耗が少ない場合は接触して
いても問題はない。

【００１１】この磁気探傷装置を校正する場合の校正装
置の構成を図１に示す。この校正装置は、オフラインに
設置しておいて探傷装置をその上に移動させる方法や、
検査装置と図には記載されていない被検査材との間に挿
入する方法等でセッティングされる。磁化器１と磁気セ
ンサ２を組み合わせた探傷装置は、被検査材との間に検
査時と同じ間隔をとるため、検査ギャップと同じ厚みに
設定された非磁性体ガイド６上にセッティングされる。
校正用磁界発生装置７は非磁性体の校正用磁界発生装置
保持具８により磁界補正用磁性金属材料１０に固定され
ている。校正用磁界発生装置７からは校正用磁界９が発
生し、この校正用磁界９は磁気センサ２で検出される。
磁界補正用磁性金属材料１０は磁化器１から発生する磁
場が、被検査材を磁化したとき同じように分布して磁気
センサに加わるためのもので、被検査材と同じあるいは
類似の材質を使用する。磁界補正用磁性金属材料１０に
固定された校正用磁界発生装置７は、移動機構１１によ
り移動方向１５の方向へ移動する。

【００１２】図５は、感度校正の為の信号処理回路の一
例である。発振器３１にて磁化器から発生させる磁束５
の基準信号を発生させ、電力増幅器３０により電流を増
幅し磁化器１に印加する。図４（ａ）に示す校正用基準
磁界信号を模擬信号発生装置３２により発生させ、該信
号を発振器３１の信号により変調器３３においてＡＭ変
調する。電力増幅器３４にて一定の電流値まで増幅した
後に、校正磁界発生装置７に印加することで図４（ｂ）
に示す磁界を発生させる。この例では、校正磁界発生装
置７は一本の絶縁被覆された電線であり、電流が流れる
事により校正用磁界９を発生させる。磁気センサ２で
は、図４（ｃ）に示す磁界強度を検出することとなる。
該磁界は、図４（ｂ）に示す校正用磁界に加えて磁化器
１にて発生する磁束５の一部が加わったものであり本例
に示すように、磁気センサ２が検出する磁界が被検査材
に垂直方向の場合には、磁化器１から磁気センサ２に加
わる磁束５は磁気センサ２が磁化器１の磁極間の中央位
置に磁化器１の磁極に平行に置かれていれば零である
が、センサ２を取り付ける時に傾きが生じた場合や複数
のセンサを配置するために中央部に配置できない場合に
磁気センサ２に加わるものであり、この例では磁化器３
から発する磁界と校正用磁界９は同じ周波数と位相を用
いているため、校正用磁界強度２２−２に一定強度の磁
化器からの印加磁界２７が加わった形となっている。磁
気センサの感度校正には、磁気センサの磁界強度−出力
電圧特性の非線形の補正と線形部の傾きの違いの補正の
２点がある。

【００１３】図３を用い磁気センサの感度の校正法の一
例を説明する。先ず非線形性の補正を説明する。磁気セ
ンサに磁気抵抗素子の様な磁界強度−出力信号電圧特性
２０が非線形のセンサを使用する場合は、感度が高く線
形性の良い部分を使うため、図には示していないが例え
ば永久磁石を用いて磁気センサ２に直流バイアス磁界２
５を加えて動作点２６を線形部の中心に移動させ使用す
る。磁化器１から発生する磁束５が磁気センサ２に加わ
らない場合は、図４（ｂ）の校正用磁界強度がそのまま
磁気センサ２で検出されるため、磁気センサ２には校正
用磁界強度波形２１−１が加わり校正信号電圧波形２３
−１が出力され、校正磁界強度２１−２に相当する出力
信号電圧は２３−２となる。

【００１４】ところが、磁化器１から発生する磁束５の
影響が加わり図４（ｃ）に示す磁界強度波形となった場
合には、磁気センサ２には磁化器の磁場が印加した時の
校正磁界強度波形２２−１が加わるため出力信号電圧波
形は２４−１となり、校正用磁界強度２２−２に相当す
る磁化器の磁界が印加した時の校正信号電圧２４−２と
なる。つまり、磁化器１から発生する磁束５によって磁
化器より印加される磁界２７が磁気センサ２に加わり、
出力信号電圧２４−２が変化する。磁化器より印加され
る磁界２７は、複数のセンサにおいては一定ではなく、
磁化器１と磁気センサ２と被検査材を組み合わせた位置
関係と組立精度により決定されるものである。そこで、
本実施例の様に校正時においても被検査材を探傷する場
合と同様に磁化器１の作る磁場が磁気センサ２へ印加す
る状態を作りだし感度校正を行うことが重要になる。そ
の状態において、校正信号電圧２３−２と磁化器の磁界
が印加した時の校正信号電圧２４−２が等しくなるよう
に後述する信号処理にて感度校正を行う。

【００１５】いままで述べた部分は磁界強度−信号出力
特性の非線形部分の感度を補正する部分であり、次に磁
界強度−出力信号電圧特性の傾きの校正について述べ
る。磁気センサの感度校正には非線形性の補正に加え個
々の磁気センサ間の感度バラツキの補正の必要がある。
つまり、動作点２６を中心とした線形な部分を使用して
いても、磁気センサ間に感度特性に違いがあるため、同
じ校正磁界強度２１−２を加えても校正信号電圧２３−
２が異なる。そこで同様に校正信号電圧２３−２が一定
になるよう出力電圧を校正することで感度校正を行え
ば、磁気センサ内の感度ばらつきが補正できる。実際に
は、前述の２つの校正は同時に行われ、どちらの影響を
校正したかは分離できないが使用上の問題はない。

【００１６】図５に戻って、検出磁界の処理法を説明す
る。磁気センサ２で検出された信号は帯域フィルタ３５
によりノイズを除去され、検波回路３６にて検波された
後、帯域フィルタ３７により磁化器１で発生したバイア
ス磁界を除去する。この信号を増幅回路３８で増幅した
後、絶対値回路３９で絶対値をとる。ピーク検出回路４
０にて磁界発生装置７が磁化器１の磁極間を移動する間
の最大信号値を保持する。この値を、磁気センサ２の校
正値とする。複数の磁気センサ２は、各々の信号処理回
路で構成されている。Ａ／Ｄ変換器４１を通して信号を
計算機４２に取り込み、計算機４２内に設定されている
基準信号値と比較し、取り込んだ信号レベルとの比によ
り増幅回路３８の増幅度をコントロールする。また、校
正磁界発生装置７の位置は、リニアスケールの様な位置
検出装置４３にて検出し、該位置情報に基づいて駆動回
路４４にて駆動装置１２を駆動し校正磁界発生装置７を
移動させる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気探傷
装置の校正装置により、大型で厚物の検査に対しても、
外部から基準となる磁界を磁気センサに順次加える事に
より、校正用試験材を使用せず、短時間で容易且つ高精
度に校正作業が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかわる磁気探傷装置の校
正装置の概略図の正面図と側面図。

【図２】磁気探傷装置の検出部の一実施例の正面図と側
面図。

【図３】磁気センサの感度特性を用いた感度校正の概念
図。

【図４】感度校正用の磁界波形の一例。

【図５】感度校正の為の信号処理回路の一例。

【符号の説明】

１ 磁化器 ２ 磁気センサ ３ 磁性金属の被検査材 ４ 欠陥部 ５ 磁化器から発生する磁束 ６ 非磁性体ガイド ７ 校正用磁界発生装置 ８ 校正用磁界発生装置保持具 ９ 校正用磁界 １０ 磁界補正用磁性金属材料 １１ 移動機構 １２ 駆動用モータ １３ 駆動機構 １４ 保持架台 １５ 移動方向 ２０ 磁界強度−出力信号電圧特性 ２１−１ 校正磁界強度波形 ２１−２ 校正磁界強度 ２２−１ 磁化器の磁界が印加した時の校正磁界強度波
形 ２２−２ 校正磁界強度 ２３−１ 校正信号電圧波形 ２３−２ 校正信号電圧 ２４−１ 磁化器の磁界が印加した時の校正信号電圧波
形 ２４−２ 磁化器の磁界が印加した時の校正信号電圧 ２５ 直流バイアス磁界 ２６ 動作点 ２７ 磁化器からの印加磁界 ３０ 電力増幅器 ３１ 発振器 ３２ 模擬信号発生装置 ３３ 変調器 ３４ 電力増幅器 ３５ 帯域フィルタ ３６ 検波回路 ３７ 帯域フィルタ ３８ 増幅回路 ３９ 絶対値回路 ４０ ピーク検出回路 ４１ Ａ／Ｄ変換器 ４２ 計算機 ４３ 位置検出装置 ４４ 駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性金属材料に磁界を加え、磁界を加え
   たときに欠陥に起因して発生する漏洩磁束を複数の磁気
   センサによって検出する漏洩磁気探傷装置において、磁
   性金属材料を磁化する磁化器と、磁化器の磁極部の下方
   に設けた磁界補正用磁性金属材料と、磁性金属材料の上
   部に設けた模擬磁界発生装置と、試験片と模擬磁界発生
   装置を同時に移動させる移動機構からなることを特徴と
   する漏洩磁気探傷装置の感度校正装置。