JPH0755772A - 磁化可能な供試体中の磁気的不連続を検出するための方法及び装置 - Google Patents
磁化可能な供試体中の磁気的不連続を検出するための方法及び装置Info
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Abstract
化可能な材料の板の磁気的不連続の大きさ、位置を精度
高く確実に検出する方法及び装置を提供することを目的
とする。 【構成】 装置は、台車1、電動機、変速機、駆動輪
4、非駆動輪6を有する他、供試体となる磁化可能な板
7に磁場を誘導するための磁化装置10を有する。供試
体7に誘導された磁場からのストレイ磁束はセンサで検
知され、検知されたストレイ磁束は、シグナルプロセッ
サにより処理されるためのシグナルに変換される。
Description
置、より詳しくは、磁化可能な材料の供試体の磁気的不
連続を検出するための方法及び装置に関する。
び装置は公知である。従来の装置の一例は、例えば、欧
州特許EP0238209B1号公報に開示されてい
る。
床板等の供試体の磁気的不連続の信頼するに足る検知及
び位置測定に対して、検出された不連続の正確な深さ等
の規模の決定に対する方法及び装置に対する要望があ
る。さらに、供試体の試験装置と反対側の面に不連続が
検出された場合、不連続の位置を知ることができること
が望ましい。
は、従来のこの分野の技術の制約による数々の問題点及
び欠点を除去した試験方法及び装置を提供することを課
題とする。
示され、広く記述された本発明の目的に適合して、本発
明は、次の方法及び装置を含んでいる。
磁気的不連続を検出する方法は、供試体に磁界を誘導す
るステップ、供試体に誘導された磁界により、供試体の
表面に近接して生ずるストレイ磁束をセンサを用いて検
出するステップ、供試体上の予め選択された経路に沿っ
て、磁界誘導及びセンサユニットを移動させることによ
り測定された値を、電圧シグナルに変換するステップ、
ストレイ磁束に対応する電圧シグナルをシグナルプロセ
ッサ内で分析し、該分析を演算したシグナルプロセッサ
からのシグナルを出力するステップ、センサにより与え
られた電圧シグナルをプログラム可能な増幅器で、高い
共通モードの否認率及び自動ドリフト制御により増幅す
るステップ、シグナル評価ステップにおいて、増幅器か
らの出力シグナルを、周波数に依存する評価で、浅い不
連続からの低周波数のストレイ磁束により生ずるシグナ
ルのより高い重み付けにより、フィルタリングするステ
ップ、及び時間に関係させる方式でフィルタされたシグ
ナルのピーク値計算及び保持ステップの準備をするステ
ップの各ステップを備え、入力シグナルの振幅が増大す
る間、出力シグナルが入力シグナル値に対応し、入力シ
グナルが保持及び抹消ステップの間、保持された最大値
を超えた振幅値に達しない限り、最後に計測された振幅
の最大値が予め選択された時間の間保持され、そしてそ
の後入力シグナルの振幅の下降の間抹消され、その場
合、出力シグナルは新しくされ、そして保持処理が取消
されることを特徴とする。
中の磁気的不連続を検出するための装置は、供試体上の
予め決められた経路に沿って移動可能な台車、磁界及び
検出された不連続により生ずる供試体表面に近接したス
トレイ磁束を検出するためのセンサ、シグナルプロセッ
サ、さらなる評価のための試験結果の光学的表示及び貯
蔵のための手段を有し、前記のシグナルプロセッサは、
高い共通モードの否認比及び自動ドリフト制御により、
ストレイ磁束に対応するセンサからの電気シグナルを増
幅するプログラム可能な増幅器、浅い不連続より発する
低周波ストレイ磁束に起因するシグナルにより大きな重
みを付ける、周波数対応評価を用いた増幅モジュールか
らの増幅されたシグナルをフィルタするためのシグナル
評価モジュール、及び入力シグナルの振幅が増大する
間、出力シグナルが入力シグナル値に対応し、入力シグ
ナルが保持及び抹消ステップの間、保持された最大値を
超えた振幅値に達しない限り、最後に計測された振幅の
最大値が予め選択された時間の間保持され、そしてその
後入力シグナルの振幅の下降の間抹消され、その場合、
出力シグナルは、振幅の損失なく入力シグナルに対応
し、そして保持ステップが取消されるように、シグナル
評価モジュールからのフィルタされたシグナルが時間依
存方式で準備されるためのピーク値計算及び保持モジュ
ール、より成ることを特徴とする。
測定に対する高度の信頼性及び不連続の程度に関連する
データの測定に対する精度を保証する。シグナルに対す
る異る重み付けは、周波数の内容に基づく。このことは
シグナルの高さ(シグナルの振幅)及び不連続の深さに
関連して、近似的線形化操作により、バランスを作り出
す。ピーク値の形成及び保持は、明確な検知を保証し、
低い周波数の内容のシグナルの検出もまた保証され、そ
れによって、保持及び線形化操作はシグナル評価段階で
達成される。
調整を許容する一方、データ精度の最適化に対する簡単
な基礎的構造を提供する。本装置のセンサホルダの特別
の構造は、一様な擾乱の影響を受けない検出、さらには
より小さいストレイ磁束の値の検出を促進し、それによ
って、たとえ装置が平坦でない経路を移動する場合に
も、センサホルダは良好な特性を示す。
な説明は、いずれも例示的及び説明的に記述されたもの
であり、それらは、特許請求された本発明の理解を助け
るため、詳細に説明したものであることを理解しなけれ
ばならない。
図面を参照して、本発明の目的、利点及び原理を詳細に
説明する。
施例の側面図及び平面図である。本実施例の試験装置
は、磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連続及び異常
を、大型コンテナやタンク等の大面積で概ね平坦な供試
体を検査することにより見付けるものである。
のあらかじめ選択された経路に沿って、矢印5で示す搬
送方向に移動可能な試験装置は、手で導くことのできる
台車1、モータ2、変速機3、駆動輪4及び非駆動輪6
を含む。モータ2は変速機3を介して、後輪の用をする
非駆動輪6を伴って駆動輪4を駆動する。台車1を導く
ため、案内システム8が設けられている。案内システム
8の傾斜は、長さ調整可能なタイロッド9により調整可
能となっている。案内システム8は、さらに、例えばオ
ペレータに情報を与えるための光学的ディスプレイ装置
等の試験装置の付属部品を支持するようにすることもで
きる。
である供試体に磁場を誘導するための磁化装置10を有
する。磁化装置10は少くとも2つの電磁石を有し、そ
のコイルには夫々符号11、12が付せられており、そ
の磁石及びコイル芯には夫々符号13、14が付けられ
ている。磁石上の磁気戻り経路板には符号15が付けら
れ、ポールシューには符号16、17が付けられてい
る。ポールシューは、駆動方向5に直交して水平に延
び、タンク床7に接近して、ほぼ本装置の全幅に相当す
る長さを有する。
は、複数のセンサホルダ19より成るセンサユニット1
8が配置されている。センサホルダ19は、支持棒2
0、21に吊下げられており、さらに詳細に以下に述べ
る。
試験装置は、またセンサユニット18及び図4を参照し
て後述するシグナルプロセッサ22を含んでいる。シグ
ナルプロセッサ22は、例えば試験装置のコンパートメ
ント23内に配設されるか、図1に示すように案内シス
テム8上に搭載されるハウジング24内に配設すること
もできる。なお、上述の如く、光学的ディスプレイ装置
も亦、コンパートメント23又はハウジング24内の装
置に直接結合し、装置に保持することもできる。集めら
れたデータの評価及び貯蔵のための他の手段もまた、案
内システムに担持させるか、装置から適当な距離離れた
適宜の固定位置に適当なケーブルで結合して配置しても
よい。完全に述べるとすれば、本発明の装置の電気部
は、結合リード、集合体を励起させるためのスイッチ、
制御手段及びアテネータを備えている。
18は、その主要部を形成するT形のセンサホルダ19
及びセンサユニット18の両端部に配設されたL形のセ
ンサホルダ29より構成されている。T形及びL形のセ
ンサホルダは夫々台車の搬送方向5に平行な方向に延
び、搬送方向に沿って測ったセンサユニット18の全幅
に等しい全深さ32を有する側面30及び31を有す
る。センサホルダ19、29はまた、夫々ヘッドピース
34、35を含んでいる。センサホルダ19、29は全
体が一緒になって、長方形輪郭を有する定規形のセンサ
ユニット18を形成している。センサユニット18内
で、互い違いに整列されたセンサホルダ19は台車1の
搬送方向及びその反対方向に、台車の搬送方向に直交す
るセンサユニット18の長手方向中心軸線33に直交し
て互いに噛合う櫛の歯状に延びている。
外の他の形のセンサホルダも使用可能である。例えば、
三角形のセンサホルダも使用可能である。その場合は、
三角形の高さはセンサユニット18の全幅とする。又、
センサホルダの形は、センタ定規、すなわち長方形の輪
郭をもったセンサユニットを形成するのに適するように
すればよい。この場合は、中央部のセンサホルダは二等
辺三角形とし、両端に補完ピースとして適合する直角三
角形の形をしたセンサホルダを配置する。
9のヘッドピース34,35は夫々センサ36を支持し
ている。センサ36は、ロッド状の垂直コイルとして設
計するのが望ましいが、ホールセンサ(Hall-sensor)又
は他の適当なセンサとして設計することも可能である。
垂直コイルは、微分ストレイ磁束の差(differentialst
ray flux differences)を測定すると言う利点がある。
センサ36はセンサホルダ19,29内の空所に合致さ
せて固定され、結合リード線38のみが外部に出るよう
に封止合成物で鋳ぐるむことにより保護することが望ま
しい。センサ36はセンサホルダ19の交互に変る向き
に対応して、台車1の搬送方向に直交し、ポールシュー
16,17の方向に平行に延びる2本の列に配置され
る。この2つの列の一方の列に並べられたセンサ36
は、他方の列のセンサ36に対して間隙をおいて配置さ
れ、両方の列のセンサは互いにそれらの端部で長手方向
の存在範囲が相互に重なり合う。センサユニット18内
のセンサ36の重なり合いの和は少くとも10%である
ことが望ましい。
囲内垂直変位を許容されるように台車1に取り付けられ
ている。この目的のために、センサホルダには、台車1
に固定された支持棒20,21に穿設された案内孔41
を貫通して係合し、上方に延びる案内ピン40が設けら
れている。案内ピン40の案内孔41を貫通した上側に
は拡大頭部42が設けられており、これにより、センサ
ホルダ19,29の下側端位置が規制される。センサホ
ルダ19,29は圧縮バネ43により負荷を掛けられて
いる。圧縮バネ43は案内ピン40を囲繞し、一端をセ
ンサホルダに着座させ、他端を支持棒20,21に圧接
させたコイル圧縮バネとするのがよい。
より互いに結合されている。この目的のため、夫々台車
1の搬送方向5と平行に配置されたセンサホルダ19,
29の部分30,31にはヒンジピン45が設けられて
いる。ヒンジピン45は、センサユニット18の長手方
向中心軸線33に平行に配置され、隣接するセンサホル
ダ19,29の頭部34,35に同一直線上に向い合っ
て設けられた軸受孔46に間隙を設けて挿入され係合し
ている。
性は、センサホルダの柔軟な結合と相俟って、センサユ
ニットがその上を移動するタンク床7の面に対する良好
な順応性を与え、床板の溶接部等の高い唐突な段差部を
訳なく乗り越えることを保証する。センサユニット18
の全幅に亘る全センサホルダ19,29の幅は、段差部
を通過する際、センサ36の比較的小さい位置変化に対
処し、センサユニット18を伴ったセンサホルダ19,
29の位置安定性に備えるので、精度の高い試験データ
が得られる。
ジ等により着脱可能に取付けられた耐摩耗性の摺動板5
0で覆われている。摺動板50は交換可能な摩耗部とし
て働くので、センサホルダ19,29及びセンサ36は
摩耗から保護される。
ル60を有するシグナルプロセッサ22のブロックダイ
アグラムである。シグナルは、センサユニット18の部
品としてのセンサ36から与えられ、ストレイ磁束^WH
として検知され、^WHに比例する振幅を有する電圧シグ
ナルUsoを形成し、増幅器モジュール60に与えられ、
そこでシグナルは120dB増幅される。同時に増幅器モ
ジュール60は、センサ36の機能を検査する。さら
に、シグナルプロセッサ22はシグナル評価モジュール
70を含んでいる。それは、pT1 /pT2 伝達特性
(タイム ディレイセカンドオーダ)を有するプロセッ
サユニット71及び積分特性Iを備えたシグナルフィー
ドバック72を含む。シグナル評価モジュール70全体
は、微分−比例−積分特性を有する。シグナル評価段階
では、期待されたシグナルレンジに調整された周波数従
属シグナル評価が行なわれ、それによって、フィルタリ
ングによる増幅器モジュール60の出力信号は、シグナ
ル評価モジュール70からの出力信号と、不連続に関連
する深さ寸法との間の少くとも概ね線形関係の形成の結
果による低い深さの不連続のより低い周波数のストレイ
磁束に起因するシグナルのより高い重み付けによる評価
を条件としている。
最後に、入力信号Us1及び出力信号Upを有する中間貯
蔵部81、ピーク値制御装置82及び比較装置83を有
するピーク値計算及び保持モジュール80を含んでい
る。このモジュール80は、入力シグナルUs1の振幅が
増大することにより、出力シグナルUpが入力値による
入力シグナルUs1に追随し、そして入力シグナルの振幅
が安定し又は低下することにより、最後に計測された最
大値が予め選択された時間tの間保持されると言う方法
で、シグナル評価モジュール70の出力シグナルを時間
に従属させて改善する。もし、保持又はこれに続く抹消
段階の間、入力シグナルが保持された最大値を越す振幅
値にならなかった場合は、予め選択された時間tが経過
すると、最大値は抹消される。その場合は、出力シグナ
ルは振幅損失なく、入力シグナルに追随するので、シグ
ナル評価モジュール70で達成される線形化システムは
終始保持される。
より処理されたシグナルは、振幅損失なく、光学的及び
要すれば聴覚的ディスプレイに対する所望の手段に、図
4に矢印90で示す如く供給される。同時に、シグナル
プロセッサ22の出力シグナルは、さらなる評価の一助
としてのシステムに供給することも可能である。シグナ
ルプロセッサ22の一例は、供試体中の不連続の分布
を、大きさ及び深さに応じて、グラフィカルディスプレ
イを許容するようにプログラムされたコンピュータシス
テムである。
る。センサ36により連続的に計測されたストレイ磁束
シグナルは、高い共通モードの否認率と自動ドリフト制
御により、増幅器モジュール60により増幅された電圧
シグナルに交換される。120dBの最大ゲインを有する
プリアンプ段階は、個々の供試体の個有の条件を光学的
に考慮するために、増幅の程度に応じてプログラムする
ことが可能となっている。増幅器モジュール60の帯域
幅は0.1から300Hzで、帯域幅は供試体の個々の条件
に応じてプログラムにより調整可能である。
ジュール70で形成されるシグナル評価段階でフィルタ
リングによる周波数従属評価に支配される。シグナル評
価モジュール70では深さの低い不連続の低周波ストレ
イ磁束に起因するシグナルには、低ストレイ磁束を発生
するが、周波数スペクトラムではより高い、深さの低い
不連続に起因するシグナルよりも高い重み付けがなされ
る。このようにして線形化されたシグナルは、モジュー
ル80のピーク値計算及び保持段階で時間従属改良に支
配される。その間は、入力シグナルの振幅が上昇してい
る限りは、入力シグナルは中間貯蔵部に供給される。入
力シグナルが安定し、又は振幅が低下している間は、出
力シグナルは入力シグナルに追随する。この時点で、振
幅は、予め選択された時間の間、瞬間的ピーク値に保持
される。それで、より短いシグナルも確実に記録され、
記録し損うことはない。もし、この保持状態の間に、ピ
ーク値計算より大きい入力シグナルが入力されなかった
場合は、最後に保持されたピーク値が、あらかじめ選択
された時間経過後抹消される。もし、保持状態及び抹消
段階に続く間に、保持又は記憶されているピーク値より
大きい振幅の他の入力シグナルが発生した場合は、保持
プロセスは取消されて、出力シグナルが振幅損失なく入
力シグナルに追随することができ、続くシグナルディス
プレイ及び/又は文書ステージにシグナルを供給するこ
とができる。
不連続の検知のため、本試験装置は作動モードでタンク
床7上の予め選択された経路に沿って移動され、そこで
光電的距離トランスデューサが正確な位置データを供給
する。距離トランスデューサは、スリップに起因する誤
情報を出すことがないように、非駆動輪の軸の上に配置
することが望ましい。電磁石11,13及び12,14
の夫々に結合された適当な給電線を介して、誘導磁場
が、検知されたデータの精度が適切になるように、例え
ば板厚等の供試体の特性に基づいて夫々の要求に応じて
調整可能とされている。補足的な最適化のために、ポー
ルシュー16,17の供試体表面からの距離は、例えば
走行輪の軸の台車1に対する高さを調整することにより
調整可能となっている。
クやコンテナの床板等、広い平坦な磁化可能な材料で作
られた板の磁気的不連続の規模、位置を正確に確実に検
出することができる。
上述の大型タンクの底板等、特定の供試体に限定される
ものではなく、例えばパイプの壁等、あらゆる磁化可能
な材料の供試体にも適用可能である。このことは、本発
明の試験装置についても、開示された実施例が平坦な表
面を有する供試体上での使用に最適であるにしても、同
様のことが言える。
の精神及び範囲から離れることのない種々の修正及び変
形は、その分野の技術者にとっては自明のことである。
したがって、本発明は、特許請求の範囲及びそれと同等
の範囲にある限り、本発明の修正及び変形をも含むもの
である。
架装置の斜視図である。
グラムである。
Claims (19)
- 【請求項1】 磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連
続を検出する方法において、 供試体に磁界を誘導するステップ、 供試体に誘導された磁界により、供試体の表面に近接し
て生ずるストレイ磁束をセンサを用いて検出するステッ
プ、 供試体上の予め選択された経路に沿って、磁界誘導及び
センサユニットを移動させることにより測定された値
を、電圧シグナルに変換するステップ、 ストレイ磁束に対応する電圧シグナルをシグナルプロセ
ッサ内で分析し、該分析を演算したシグナルプロセッサ
からのシグナルを出力するステップ、 センサにより与えられた電圧シグナルをプログラム可能
な増幅器で、高い共通モードの否認率及び自動ドリフト
制御により増幅するステップ、 シグナル評価ステップにおいて、増幅器からの出力シグ
ナルを、周波数に依存する評価で、浅い不連続からの低
周波数のストレイ磁束により生ずるシグナルのより高い
重み付けにより、フィルタリングするステップ、及び時
間に関係させる方式でフィルタされたシグナルのピーク
値計算及び保持ステップの準備をするステップの各ステ
ップを備え、 入力シグナルの振幅が増大する間、出力シグナルが入力
シグナル値に対応し、入力シグナルが保持及び抹消ステ
ップの間、保持された最大値を超えた振幅値に達しない
限り、最後に計測された振幅の最大値が予め選択された
時間の間保持され、そしてその後入力シグナルの振幅の
下降の間抹消され、その場合、出力シグナルは新しくさ
れ、そして保持処理が取消されることを特徴とする方
法。 - 【請求項2】 上記のセンサの動作制御が増幅ステップ
で行なわれることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 シグナル評価のために、評価ステップ
に、微分−比例−積分特性を備えた制御回路が使用され
ることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 ピーク値の保持のために、ピーク値計算
及び保持システム中の入力シグナルが、入力シグナルの
増大に続き、中間貯蔵部に供給され、入力及び出力シグ
ナルは互いにオンラインで比較され、そしてその際、振
幅の損失がないように、保持又は抹消ステップ中に入力
シグナルの値が出力シグナルの値を超えるや否や、出力
シグナルが入力シグナルに続いて出力されることを特徴
とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連
続を検出するための装置において、 供試体上の予め決められた経路に沿って移動可能な台
車、 磁界及び検出された不連続により生ずる供試体表面に近
接したストレイ磁束を検出するためのセンサ、 シグナルプロセッサ、 さらなる評価のための試験結果の光学的表示及び貯蔵の
ための手段を有し、 前記のシグナルプロセッサは、 高い共通モードの否認比及び自動ドリフト制御により、
ストレイ磁束に対応するセンサからの電気シグナルを増
幅するプログラム可能な増幅器、 浅い不連続より発する低周波ストレイ磁束に起因するシ
グナルにより大きな重みを付ける、周波数対応評価を用
いた増幅モジュールからの増幅されたシグナルをフィル
タするためのシグナル評価モジュール、及び入力シグナ
ルの振幅が増大する間、出力シグナルが入力シグナル値
に対応し、入力シグナルが保持及び抹消ステップの間、
保持された最大値を超えた振幅値に達しない限り、最後
に計測された振幅の最大値が予め選択された時間の間保
持され、そしてその後入力シグナルの振幅の下降の間抹
消され、その場合、出力シグナルは、振幅の損失なく入
力シグナルに対応し、そして保持ステップが取消される
ように、シグナル評価モジュールからのフィルタされた
シグナルが時間依存方式で準備されるためのピーク値計
算及び保持モジュール、 より成ることを特徴とする装置。 - 【請求項6】 磁化装置が電磁石を有することを特徴と
する請求項5に記載の装置。 - 【請求項7】 前記のセンサがセンサホルダ内に配設さ
れた垂直コイルを有することを特徴とする請求項5に記
載の装置。 - 【請求項8】 前記のセンサが台車の走行方向に直交し
て延びる2本の列に、電磁石のポールシューの方向に平
行に配設されていることを特徴とする請求項6に記載の
装置。 - 【請求項9】 前記のセンサホルダが台車に、制約され
た垂直方向の移動性を有して取付けられていることを特
徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項10】 各センサホルダが圧縮バネにより予め
負荷を掛けられていることを特徴とする請求項7に記載
の装置。 - 【請求項11】 前記のセンサホルダは全体が一緒にな
って、長方形輪郭を有する定規形のセンサユニットを形
成し、該センサホルダは、台車の搬送方向及びその反対
方向に、台車の搬送方向に直交するセンサユニットの長
手方向中心軸線に直交して、交互に櫛の歯状に延びてい
ることを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項12】 前記のセンサホルダがT形で、台車の
搬送方向と平行に延びる脚を有し、センサホルダの全長
が、センサユニットの全幅に等しいことを特徴とする請
求項7に記載の装置。 - 【請求項13】 すべてのセンサホルダが互いに柔軟に
結合されていることを特徴とする請求項7に記載の装
置。 - 【請求項14】 前記のセンサホルダが台車の搬送方向
に平行に位置する脚を有し、該脚の端部に近接してセン
サユニットの長手方向の中心軸に平行に配設されたヒン
ジピンを備え、該ピンは隣接するセンサホルダのヘッド
ピースに穿設され向い合う軸受孔に軸支されていること
を特徴とする請求項13に記載の装置。 - 【請求項15】 前記のヒンジピンは、適当なクリアラ
ンスを以て向い合う軸受孔に軸支されていることを特徴
とする請求項14に記載の装置。 - 【請求項16】 前記のセンサユニットの両端にL形の
センサホルダが配設され、該L形センサホルダは、台車
の駆動方向に平行でセンサユニットの全幅に相当する全
深さを有する側面を有することを特徴とする請求項7に
記載の装置。 - 【請求項17】 前記の一方の列に並べられたセンサ
は、隙間を設けて、他方の列のセンサと互いに千鳥配置
になるように配設され、両方の列のセンサは互いにそれ
らの端部で長手方向の存在範囲が相互に重なり合ってい
ることを特徴とする請求項8に記載の装置。 - 【請求項18】 前記の相互に重なり合ったセンサの重
なりが、少くとも10%であることを特徴とする請求項
17に記載の装置。 - 【請求項19】 前記のセンサホルダは下側を着脱可能
に取付けられた耐摩耗性滑動板で覆われていることを特
徴とする請求項7に記載の装置。
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