JPH0769405B2 - 光磁界測定方法 - Google Patents

光磁界測定方法

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JPH0769405B2
JPH0769405B2 JP1049335A JP4933589A JPH0769405B2 JP H0769405 B2 JPH0769405 B2 JP H0769405B2 JP 1049335 A JP1049335 A JP 1049335A JP 4933589 A JP4933589 A JP 4933589A JP H0769405 B2 JPH0769405 B2 JP H0769405B2
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wave plate
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道章 石原
卓久 沼田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば磁粉探傷、或いは漏洩磁束探傷等にお
いて磁界の測定に用いる光磁界測定方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、強磁性体の表面疵探傷方法として、磁化させた被
探傷物の欠陥からの漏洩磁界に磁粉を吸着させ視覚的に
検出する磁粉探傷法、或いは欠陥からの漏洩磁界をホー
ル素子,コイル等を用いて電気的に検出する漏洩磁束探
傷法が広く用いられている。
しかし前者の方法は高分解能である反面、欠陥深さに対
する定量性が不十分であり、また後者の方法は定量性に
優れている反面、ホール素子等の大きさ以下の欠陥検出
は難しく、分解能が低いという問題があった。
この対策として近年磁界を磁気光学効果素子を用いて検
出する磁気光学探傷法が注目されている。この磁気光学
探傷法は磁界が印加されている磁気光学効果素子に、磁
界と平行に直線偏光の光が透過すると印加磁界の大きさ
に比例して偏光面が回転する現象、所謂ファラデー効果
を利用する方法である。
ところで、一般にこのような探傷法においては、被探傷
物と検出ヘッドとの距離(リフトオフ)が変動するとこ
れに伴って磁界の強度が変化するため、この変化を例え
ば疵に基づく磁界の変化と誤認することとなり、探傷精
度の低下は免れない。このようなリフトオフの影響を抑
制する手段として、検出ヘッドを差動化する方法が知ら
れている(特開昭60−104270号公報)。
第5図は本発明者等が本発明に想到する過程で創案した
磁気光学探傷法について、検出ヘッドの差動化のための
構成を示すブロック図であり、光源21からの光をビーム
スプリッタ22,反射板32で分岐した後、夫々偏光子23,33
に通して直線偏光させた後これを磁気光学効果素子24,3
4に入射させる。
磁気光学効果素子24,34はこれに磁界が印加されている
ときは、これを透過する直線偏向の光偏光面が回転し、
そのままの状態で検光子25,35を経て光検出器26,36に捉
えられ、各光検出器26,36から光量に応じた電気信号が
差動増幅器27に出力される。差動増幅器27は光検出器2
6,36から入力された光量に相応する電気信号の偏差を求
め、偏差に相応した値を出力し、磁気光学効果素子24,3
4への磁界の印加の有無及び印加磁界の強度差、換言す
れば被探傷対象物における疵の有無及び大きさを検出す
るようになっている。
第6図(イ)〜(ニ)は第5図に示す磁気光学探傷装置
を用いた場合におけるリフトオフと疵とによる識別態様
を示す説明図であり、所定の間隔を隔てて設けた2箇の
検出ヘッド24,34を被探傷物M上に近接して臨ませた状
態で検出ヘッド24,34と被探傷物Mとを相対移動させ、
リフトオフ変動により両検出ヘッド24,34から第5図
(ハ)に示す如く同時に同大の出力が生じたときは両出
力の偏差が零となり、リフトオフ変動による信号は発せ
られることはなくリフトオフ変動の影響を除去し得る。
これに対して両検出ヘッド24,34から第5図(ニ)に示
す如く相互の離隔寸法に相当する時間だけ遅れて出力が
生じたときは両出力の差を求めることによって出力を増
幅された状態で捉えられ疵の検出が可能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上述した如き方法にあっては、 光束を分岐して夫々偏光子23,33,検出ヘッド24,34,
検光子25,35,光検出器26,36に通すため各2組の機器が
必要となる。
光検出器26,36,差動増幅器27等の電子回路数が多く
なること。
検出ヘッド24,34を相互の間に適切な間隔を隔てて
設ける必要があるためビームスプリッタで分岐した光束
を夫々検出ヘッド24,34に投射する必要があって分解能
が低下する。
等の問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは検出ヘッドの差動化を簡単な構造で
容易に行い得るようにした光磁界測定方法を提供するに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る光磁界測定方法は、被測定対象物に臨ませ
た磁気光学効果素子に光を透過させ、その透過光を検出
器で検出し、この検出値に基づいて磁界を測定する方法
において、前記透過光を光検出器に導く光路の一部に、
1/2波長板を、予めリフトオフ発生時に、これを通過し
て光検出器で検出された光出力の変化と、これを通過し
ないで光検出器で検出された光出力の変化とが相殺され
るように配置しておき、前記透過光の一部は前記1/2波
長板を通過させ、また他部は1/2波長板を通過させず
に、夫々前記光検出器に導くことを特徴とする。
〔作用〕
本発明はこれによって、1/2波長板を通過した光と、通
過しない通過光とを光検出器で検出し、光出力の変化か
らリフトオフの影響を受けるこなく磁界の空間的差分値
を測定することが可能となる。
〔実施例〕
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に
説明する。第1図は本発明に係る光磁界測定方法を磁気
光学探傷に適用した場合について、その実施状態を示す
光学系の模式図、第2図(イ)〜(ニ)は第1図の各イ
−イ線,ロ−ロ線,ハ−ハ線,ニ−ニ線による各断面で
の偏光の状態を夫々の位置における電場ベクトル(光の
進行方向はZ軸方向である。)で表示した説明図であ
り、図中1は光源、2は偏光子を示している。光源1か
ら生じる光束F中の代表的な2本の光束をいまF1,F2
すると、光束F1,F2は偏光子2を経て第2図(イ)に示
す如く直線偏光(電場ベクトルで示す)された状態
でハーフミラ3で反射され、検出ヘッド4に入射され
る。
検出ヘッド4は、透過性を有する基板4aの下面、即ち被
探傷物Mと対向する側の面に、例えばYIG(Y3Fe5O12
等の強磁性体、或いはBSO(Bi12SiO20)等の非磁性体で
構成される磁気光学効果素子4b及びAl等の反射膜4cを積
層形成して構成してあり、検出ヘッド4に入射した光は
基板4a,磁気光学効果素子4bを透過し、反射膜4cで反射
されて再び磁気光学効果素子4b,基板4aを透過し、ハー
フミラ3を経て光束F1は透過板5に、また光束F2は1/2
波長板6側に向かう。
いま磁気光学効果素子4bに被探傷物Mにおける疵からの
漏洩磁束による磁界が一様に印加されているものとする
と、直線偏光状態にある光束F1,F2はこの磁界強度に応
じて第2図(ロ)に示す如くにx軸に対し光束F1,F2
偏光面が共に角度θだけで回転し、電場ベクトルは
となる。
偏光面の回転角θは下記(1)式で与えられる。
θ=VHl …(1) 但し、V:ベルデ定数(比例定数) H:磁界強度 l:透過距離 透過板5,1/2波長板6はハーフミラ3から検光子7に至
る途中の光路中に夫々光束断面積の1/2に相当する領域
に配設されており、ハーフミラ3を経た光束F1は透過板
5を、また光束F2は1/2波長板6を透過する。なお、1/2
波長板6の旋光軸は第2図(ハ)に示す如くx軸に対し
φだけ傾斜させて配設してあるものとする。
第2図(ハ)は透過板5,1/2波長板6を透過した光の偏
光状態を示しており、透過板5を透過した光の電場ベク
トルは変わらないが、1/2波長板6を透過した光は
その偏向面が旋光軸に対し2(θ+φ)だけ回転して電
磁ベクトルはλ/2となる。
透過板5,1/2波長板6を透過した光束F1,F2は夫々電磁ベ
クトル0,λ/2の状態で検光子7を透過する。検光子
7の偏光方向を偏光子2の偏光方向に対し90゜傾けた場
合検光子7を透過した光束F1,F2は第2図(ニ)に示す
如く各電場ベクトル0,λ/2をy軸に投影したときの
投影長に相当する大きさを有し、方向がy軸方向で互い
に逆向きの電場ベクトル|0|sinθ,|λ/2|cos(θ
+2φ)の状態で光検出器8に入射する。
検光子7を透過した光束F1,F2は夫々の電場ベクトル|
0|sinθ,|λ/2|cos(θ+2φ)の大きさに応じた
光強度となっており、光検出器8は夫々の光量の和に相
応した電気信号を出力する。
上述の説明はθ+φ≠π/2の場合であるが、例えばθ+
φ=π/2に設定すれば電場ベクトルλ/2とは半
波長の位置ずれ、即ち位相が反転した状態とすることが
出来る。
この状態で検出ヘッド2がリフトオフによって被探傷物
Mに対する距離が変化し、第1図におけるG1,G2点に印
加される磁界が同時に変化したときは第3図に(イ)に
示す如く、透光板5を透過する光束F1の電場ベクトルは
´にまた1/2波長板6を透過する光束F2の電
場ベクトルはλ/2´に変化する。この結果、光検出器
8で捉えられる光束F1はΔに相当する分だけ光量が
小さく、また光束F2は△に相当する分だけ光量が大
きくなるが、Δ≒△であり、光検出器8で捉え
られる全体の光量に変化はなく、リフトオフによる提供
は排除される。
つまり、1/2波長板6を、リフトオフ時に1/2波長板6又
は透光板5を夫々通過し、検光子1を介して検出された
光出力の変化が相殺されるように配置することでリフト
オフの影響を除去し得ることとなるのである。
一方被探傷物Mの一部に疵が存在し、ここからの漏洩磁
束によって第4図(イ)に示す如くl0を中心にして△H
の磁界の変化の存在するものと、磁気光学効果素子4bを
透過した光束F1,F2の透過点G1,G2には所定の距離△lに
相当する時間だけずれた状態で磁界△Hが印加されるこ
ととなり、例えば最初にG1点の磁界が△Hだ変化したと
すると、透過板5を経た光束F1の偏向面は下記(2)式
に示す如く角度△θだけ回転し(第4図(ロ)参照)、
電場ベクトルは第3図(ロ)に示す如く´と
なるが、光束F2の偏向面は回転せず電磁ベクトルλ/2
はそのままである。続いて所定の時間だけずれてG2点の
磁界が△Hだけ変化し、1/2波長板6を透過した位置で
の光束F2の偏向面は同じく角度△θだけ回転し(第4図
(ハ)参照)、電場ベクトルは第3図に示す如くλ/2
は´λ/2となる。
△θ=V・△H・l …(2) これによって光検出器8が捉える光量は第4図(ハ)に
示す如くに変化し、被探傷物Mにおける傷の存在が検出
されることとなる。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明方法にあっては、磁気光学効果素子を
透過光の光路の一部に、1/2波長板を、予めリフトオフ
発生時にこれを通過して光検出器で検出された光出力の
変化と、これを通過しないで光検出器で検出された光出
力の変化とが相殺されるように配置し、1/2波長板を通
過した光出力、また1/2波長板を通過しない光出力を用
いることで磁界の変化をリフトオフによる影響を受ける
ことなく測定することが可能となり、1/2波長板を透過
した光と、透過しなかった光との間で偏光面の回転角に
差が生じることとなって差動化を容易に行い得て、光学
系の構成が簡略化され、部品コストが安価となり、しか
も空間的な磁界分布を高分解能で測定を行うことが出来
るなど本発明は優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の実施状態を示す模式図、第2図
(イ),(ロ),(ハ),(ニ)は第1図のイ−イ線,
ロ−ロ線,ハ−ハ線,ニ−ニ線による断面での各電場ベ
クトルを示す説明図、第3図(イ),(ロ),(ハ)は
1/2波長板を経た光の位相が半波長ずれるようにしたと
きの電場ベクトルを示す説明図、第4図(イ)〜(ニ)
は被探傷物に疵が存在する場合の疵の検出過程を示す説
明図、第5図は本発明者等が創案した磁気光学探傷装置
の差動化の例を示すブロック図、第6図は検出ヘッドの
差動化とリフトオフ変動の影響防止機能を示す説明図で
ある。 1……光源、2……偏光子、3……ハーフミラ、4……
検出ヘッド、5……透過板、6……1/2波長板、7……
検光子、8……光検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定対象物に臨ませた磁気光学効果素子
    に光を透過させ、その透過光を検出器で検出し、この検
    出値に基づいて磁界を測定する方法において、 前記透過光を光検出器に導く光路の一部に、1/2波長板
    を、予めリフトオフ発生時に、これを通過して光検出器
    で検出された光出力の変化と、これを通過しないで光検
    出器で検出された光出力の変化とが相殺されるように配
    置しておき、前記透過光の一部は前記1/2波長板を通過
    させ、また他部は1/2波長板を通過させずに、夫々前記
    光検出器に導くことを特徴とする光磁界測定方法。
JP1049335A 1989-02-28 1989-02-28 光磁界測定方法 Expired - Lifetime JPH0769405B2 (ja)

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