JPH0784021A - 微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法 - Google Patents
微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法Info
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- JPH0784021A JPH0784021A JP5255231A JP25523193A JPH0784021A JP H0784021 A JPH0784021 A JP H0784021A JP 5255231 A JP5255231 A JP 5255231A JP 25523193 A JP25523193 A JP 25523193A JP H0784021 A JPH0784021 A JP H0784021A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微弱磁気を検出する場合、地磁気の影響を排
除し的確な検出を行う。 【構成】 アモルファス磁芯に回巻したコイルに対し直
流電流に交流電流を重畳した電流を通じ、重畳した交流
電流の一部で磁芯が非線形磁化特性を示しかつ他の部分
では線形磁化特性を示すように直流電流を調整し、外部
磁場により非線形動作点が変動して生じるコイル両端の
交流電圧の変化を検出し外部磁場の測定を行う磁気セン
サを２個設け、各磁気センサの各コイルを直列かつ各コ
イルの巻方向が互いに逆方向となるように接続すると共
に、地磁気等が均等に作用するように各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを配設する。
除し的確な検出を行う。 【構成】 アモルファス磁芯に回巻したコイルに対し直
流電流に交流電流を重畳した電流を通じ、重畳した交流
電流の一部で磁芯が非線形磁化特性を示しかつ他の部分
では線形磁化特性を示すように直流電流を調整し、外部
磁場により非線形動作点が変動して生じるコイル両端の
交流電圧の変化を検出し外部磁場の測定を行う磁気セン
サを２個設け、各磁気センサの各コイルを直列かつ各コ
イルの巻方向が互いに逆方向となるように接続すると共
に、地磁気等が均等に作用するように各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを配設する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アモルファス磁芯の飽
和非線形特性を利用して１ｍＧ（ミリガウス）以下の磁
束密度変化も容易に測定可能な微弱磁気測定装置であ
り、さらに被検査体の強制磁化に起因する漏洩磁束や誘
導変化に起因する微小な磁束密度変化を検出する非破壊
検査方法に関する。
和非線形特性を利用して１ｍＧ（ミリガウス）以下の磁
束密度変化も容易に測定可能な微弱磁気測定装置であ
り、さらに被検査体の強制磁化に起因する漏洩磁束や誘
導変化に起因する微小な磁束密度変化を検出する非破壊
検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アモルファス磁性体は、ヒステリシス損
失が極めて小さく、このアモルファス磁性体に与えた磁
界Ｈとこれにより発生した磁束Ｂとの関係を示すＢ−Ｈ
曲線はヒステリシス特性を示さず、ほぼ１つの磁化曲線
で表される特性を有する。このような特性を有するアモ
ルファス磁性体を磁芯とし、このアモルファス磁芯にコ
イルを回巻した場合、磁気センサとして用いることがで
きる。
失が極めて小さく、このアモルファス磁性体に与えた磁
界Ｈとこれにより発生した磁束Ｂとの関係を示すＢ−Ｈ
曲線はヒステリシス特性を示さず、ほぼ１つの磁化曲線
で表される特性を有する。このような特性を有するアモ
ルファス磁性体を磁芯とし、このアモルファス磁芯にコ
イルを回巻した場合、磁気センサとして用いることがで
きる。
【０００３】即ち、回巻したコイルに対して直流電流を
通じかつこの直流電流に交流電流を重畳してこれら各電
流よりアモルファス磁芯に磁界を与える。そして、アモ
ルファス磁芯が重畳した交流電流の一部で飽和する非線
形磁化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示す
ようにバイアスとしての上記直流電流を調整する。この
ように構成された磁気センサを外部磁場に近づけると、
外部磁場により非線形動作点が変動し、したがってコイ
ルの両端の交流電圧も変化する。この交流電圧の変動を
検出すれば外部磁場の強さが測定できる。なお、上記セ
ンサの感度は極めて高感度であり、１ｍＧ程度の磁束の
変化を容易に検出することができる。
通じかつこの直流電流に交流電流を重畳してこれら各電
流よりアモルファス磁芯に磁界を与える。そして、アモ
ルファス磁芯が重畳した交流電流の一部で飽和する非線
形磁化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示す
ようにバイアスとしての上記直流電流を調整する。この
ように構成された磁気センサを外部磁場に近づけると、
外部磁場により非線形動作点が変動し、したがってコイ
ルの両端の交流電圧も変化する。この交流電圧の変動を
検出すれば外部磁場の強さが測定できる。なお、上記セ
ンサの感度は極めて高感度であり、１ｍＧ程度の磁束の
変化を容易に検出することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような磁気センサ
は、上述したように極めて高感度であるため、地磁気
（約０．７Ｇ）やその他周囲に広く分布している磁気の
影響を受け易く、この磁気センサを用いて例えば物体の
表面の割れ等の欠陥部を検出する場合に的確に検出でき
ないという問題を生じている。
は、上述したように極めて高感度であるため、地磁気
（約０．７Ｇ）やその他周囲に広く分布している磁気の
影響を受け易く、この磁気センサを用いて例えば物体の
表面の割れ等の欠陥部を検出する場合に的確に検出でき
ないという問題を生じている。
【０００５】したがって本発明は、上述した高感度の磁
気センサを用いて各種の微弱磁気を検出する場合、地磁
気の影響を排除し的確な検出を行うことを目的とする。
気センサを用いて各種の微弱磁気を検出する場合、地磁
気の影響を排除し的確な検出を行うことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、アモルファス磁芯に回巻したコイル
に対し直流電流に交流電流を重畳した励磁電流を通じ、
アモルファス磁芯が重畳した交流電流の一部で非線形磁
化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示すよう
に直流電流を調整し、外部磁場により非線形動作点が変
動することにより生じるコイルの両端の交流電圧の変化
を検出して外部磁場の測定を行う等しい特性を有する磁
気センサを２個設け、各磁気センサの各コイルを直列か
つ各コイルの巻方向が互いに逆方向となるように接続す
ると共に、地磁気または周囲に広く分布する磁気が均等
に作用するように各磁気センサを配設した装置である。
また、外部から静磁気または交番磁気が加えられること
により被検査体の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の
欠陥部に生じる漏洩磁束を上記装置により測定し欠陥部
を検出する方法である。また、上記装置を被検査体に近
づけて被監査体を誘導磁化させ、この誘導磁化との相互
誘導により被検査体を検出する方法である。
るために本発明は、アモルファス磁芯に回巻したコイル
に対し直流電流に交流電流を重畳した励磁電流を通じ、
アモルファス磁芯が重畳した交流電流の一部で非線形磁
化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示すよう
に直流電流を調整し、外部磁場により非線形動作点が変
動することにより生じるコイルの両端の交流電圧の変化
を検出して外部磁場の測定を行う等しい特性を有する磁
気センサを２個設け、各磁気センサの各コイルを直列か
つ各コイルの巻方向が互いに逆方向となるように接続す
ると共に、地磁気または周囲に広く分布する磁気が均等
に作用するように各磁気センサを配設した装置である。
また、外部から静磁気または交番磁気が加えられること
により被検査体の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の
欠陥部に生じる漏洩磁束を上記装置により測定し欠陥部
を検出する方法である。また、上記装置を被検査体に近
づけて被監査体を誘導磁化させ、この誘導磁化との相互
誘導により被検査体を検出する方法である。
【０００７】
【作用】各磁気センサの各コイルを直列かつ各コイルの
巻方向が互いに逆方向となるように接続すると共に、地
磁気または周囲に広く分布する磁気が均等に作用するよ
うに各磁気センサを地磁気等の方向に対して例えば直列
または並列に配設しているため、地磁気等が各磁気セン
サで相殺されてその影響が排除され、従って局部に発生
した微弱な磁気を的確に検出できる。また、外部から静
磁気または交番磁気等のバイアス磁場を被検査体に加え
被検査体の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の欠陥部
に生じる漏洩磁束を測定する場合、この漏洩磁束が地磁
気等の影響を受けずに測定でき、したがって被検査体の
欠陥部の位置を的確に検出できる。また、装置を被検査
体に近づけて被検査体を誘導磁化させ、この誘導磁化と
の相互誘導により被検査体が検出できるため、例えばコ
ンクリート中の鉄筋等を検出するような、被検査体に対
してバイアス磁場を加えることができない場合に、地磁
気の影響を受けずに的確に被検査体を検出することがで
きる。
巻方向が互いに逆方向となるように接続すると共に、地
磁気または周囲に広く分布する磁気が均等に作用するよ
うに各磁気センサを地磁気等の方向に対して例えば直列
または並列に配設しているため、地磁気等が各磁気セン
サで相殺されてその影響が排除され、従って局部に発生
した微弱な磁気を的確に検出できる。また、外部から静
磁気または交番磁気等のバイアス磁場を被検査体に加え
被検査体の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の欠陥部
に生じる漏洩磁束を測定する場合、この漏洩磁束が地磁
気等の影響を受けずに測定でき、したがって被検査体の
欠陥部の位置を的確に検出できる。また、装置を被検査
体に近づけて被検査体を誘導磁化させ、この誘導磁化と
の相互誘導により被検査体が検出できるため、例えばコ
ンクリート中の鉄筋等を検出するような、被検査体に対
してバイアス磁場を加えることができない場合に、地磁
気の影響を受けずに的確に被検査体を検出することがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図７及び図８は、本発明の微弱磁気測定装置を構成
する磁気センサの構成を示す図であり、図中、１が磁気
センサを示し、磁気センサ１は、本実施例では直径０．
１０ｍｍ，長さ１０ｍｍのアモルファス素線を８本束ね
て磁芯２とし、その中央部周囲に直径０．０７ｍｍの銅
線を１５０回卷きコイル３を形成している。この磁気セ
ンサ１の外形は、図７に示すように、アモルファス磁芯
２の長さが１０ｍｍ、コイル３の長さが６ｍｍ、その直
径が１．５ｍｍであることから、その体積は１０ｍｍ3
より十分小さく非常に小型であり、局所的な磁気測定に
適している。
る。図７及び図８は、本発明の微弱磁気測定装置を構成
する磁気センサの構成を示す図であり、図中、１が磁気
センサを示し、磁気センサ１は、本実施例では直径０．
１０ｍｍ，長さ１０ｍｍのアモルファス素線を８本束ね
て磁芯２とし、その中央部周囲に直径０．０７ｍｍの銅
線を１５０回卷きコイル３を形成している。この磁気セ
ンサ１の外形は、図７に示すように、アモルファス磁芯
２の長さが１０ｍｍ、コイル３の長さが６ｍｍ、その直
径が１．５ｍｍであることから、その体積は１０ｍｍ3
より十分小さく非常に小型であり、局所的な磁気測定に
適している。
【０００９】次に図９は磁気センサ１を用いて微弱磁気
を測定する回路図であり、本測定回路は主として、磁気
センサ１のコイル３に対して励磁電流を供給する電源回
路４と、コイル３の両端に生じる変動電圧を検出する検
出回路５とから構成される。ここで電源回路４は、周波
数及び出力電流が可変の交流電流を生成する交流電源回
路６と、一定電圧ＶC を可変的に分圧して直流電流を生
成する直流電源回路７と、上記直流電流に交流電流が重
畳された電流を所定の電流量に増幅し磁気センサ１の励
磁電流として出力する電流増幅器８とから構成される。
を測定する回路図であり、本測定回路は主として、磁気
センサ１のコイル３に対して励磁電流を供給する電源回
路４と、コイル３の両端に生じる変動電圧を検出する検
出回路５とから構成される。ここで電源回路４は、周波
数及び出力電流が可変の交流電流を生成する交流電源回
路６と、一定電圧ＶC を可変的に分圧して直流電流を生
成する直流電源回路７と、上記直流電流に交流電流が重
畳された電流を所定の電流量に増幅し磁気センサ１の励
磁電流として出力する電流増幅器８とから構成される。
【００１０】また検出回路５は、電圧増幅器９及び整流
回路１０等から構成され、磁気センサ１のコイル３の両
端に生じる変動電圧を、コイル３の一端の抵抗Ｒ2 が接
続された側から引き出し、コンデンサＣ2 を介し変動部
分（交流成分）のみの電圧を入力インピーダンスが抵抗
Ｒ3 の値で設定された電圧増幅器９で検波に必要な電圧
に増幅する。そして増幅された電圧をダイオードＤ及び
コンデンサＣ3 からなる整流回路１０で整流平滑を行
い、磁気センサ１からの交流成分の振幅の変化に応じた
電圧レベルとして取り出す。このように本測定回路は、
磁気センサ１のコイル３に直流電流及びこの直流電流に
重畳して交流電流を励磁電流として与えると共に、コイ
ル３に生じる電圧の交流成分を検出するものである。
回路１０等から構成され、磁気センサ１のコイル３の両
端に生じる変動電圧を、コイル３の一端の抵抗Ｒ2 が接
続された側から引き出し、コンデンサＣ2 を介し変動部
分（交流成分）のみの電圧を入力インピーダンスが抵抗
Ｒ3 の値で設定された電圧増幅器９で検波に必要な電圧
に増幅する。そして増幅された電圧をダイオードＤ及び
コンデンサＣ3 からなる整流回路１０で整流平滑を行
い、磁気センサ１からの交流成分の振幅の変化に応じた
電圧レベルとして取り出す。このように本測定回路は、
磁気センサ１のコイル３に直流電流及びこの直流電流に
重畳して交流電流を励磁電流として与えると共に、コイ
ル３に生じる電圧の交流成分を検出するものである。
【００１１】次に、上記磁気測定の基本原理を図１０〜
図１３に基づいて説明する。ここで図１０では、外部磁
場が存在しない場合の例を示し、アモルファス磁芯２の
ヒステリシス特性と、コイル３に通じる励磁電流（直流
電流ＩDC＋交流電流ＩAC）と、コイル３の両端に生じる
変動電圧ＶC を併せて示してある。なお、図中、Ｈはア
モルファス磁芯２を励磁する磁場の強さを示し、Ｍは磁
化の強さを示す。このヒステリシス特性曲線において、
磁場の強さＨの絶対値が小さい領域の直線部分は線形磁
性特性を、また磁場の強さＨの絶対値が大きい領域の曲
線部分は非線形磁化特性を各々示している。そしてこの
非線形磁化特性には、磁場の強さＨを増やしても磁化の
強さＭが飽和して一定となる飽和領域も含まれている。
図１３に基づいて説明する。ここで図１０では、外部磁
場が存在しない場合の例を示し、アモルファス磁芯２の
ヒステリシス特性と、コイル３に通じる励磁電流（直流
電流ＩDC＋交流電流ＩAC）と、コイル３の両端に生じる
変動電圧ＶC を併せて示してある。なお、図中、Ｈはア
モルファス磁芯２を励磁する磁場の強さを示し、Ｍは磁
化の強さを示す。このヒステリシス特性曲線において、
磁場の強さＨの絶対値が小さい領域の直線部分は線形磁
性特性を、また磁場の強さＨの絶対値が大きい領域の曲
線部分は非線形磁化特性を各々示している。そしてこの
非線形磁化特性には、磁場の強さＨを増やしても磁化の
強さＭが飽和して一定となる飽和領域も含まれている。
【００１２】そこで直流電源回路７を調節して直流電流
ＩDCによりアモルファス磁芯２のヒステリシス特性の一
方の飽和点近くまで動作点をシフトさせ、これに重畳し
た交流電流ＩACの一部が非線形磁化特性を示し、かつ他
の部分が線形磁化特性を示すように設定し、小振幅の交
流電流で一方の飽和特性を利用した非対称動作を行わせ
る。即ち、交流電流ＩACの一部で非線形磁化特性を示
し、かつ他の部分では線形磁化特性を有するものであ
り、これによる交流磁化によってコイル３の両端に生じ
る変動電圧ＶC の一部は飽和して非線形となり、他の部
分は線形となるのである。
ＩDCによりアモルファス磁芯２のヒステリシス特性の一
方の飽和点近くまで動作点をシフトさせ、これに重畳し
た交流電流ＩACの一部が非線形磁化特性を示し、かつ他
の部分が線形磁化特性を示すように設定し、小振幅の交
流電流で一方の飽和特性を利用した非対称動作を行わせ
る。即ち、交流電流ＩACの一部で非線形磁化特性を示
し、かつ他の部分では線形磁化特性を有するものであ
り、これによる交流磁化によってコイル３の両端に生じ
る変動電圧ＶC の一部は飽和して非線形となり、他の部
分は線形となるのである。
【００１３】この場合本実施例では、磁気センサ１に直
流電流ＩDCとして７０ｍＡ，交流電流ＩACとして２００
ｋＨZ の２ＶP-P を、それぞれ４０Ωの抵抗Ｒ2 を介し
て与え、コイル３に生じる変動電圧ＶC を電圧増幅器９
で５倍に増幅した後、整流すると、検出電圧ＶOAとして
６０ｍＶ／Ｇａｕｓｓが検出回路５から出力される。ま
た、２０倍の増幅器を用いると、約１ｍＧ（ミリガウ
ス）で１ｍＶの検出感度が得られる。
流電流ＩDCとして７０ｍＡ，交流電流ＩACとして２００
ｋＨZ の２ＶP-P を、それぞれ４０Ωの抵抗Ｒ2 を介し
て与え、コイル３に生じる変動電圧ＶC を電圧増幅器９
で５倍に増幅した後、整流すると、検出電圧ＶOAとして
６０ｍＶ／Ｇａｕｓｓが検出回路５から出力される。ま
た、２０倍の増幅器を用いると、約１ｍＧ（ミリガウ
ス）で１ｍＶの検出感度が得られる。
【００１４】このような磁気センサ１に対し、外部から
磁場を与えると、この外部磁場による磁束がコイル３を
貫通もしくは交差することによって、直流電流ＩDC、つ
まり励磁電流が変化したかのようにヒステリシス特性に
作用する。図１１は外部磁場が直流電流ＩDCとその作用
において同一極性となる場合の例を示している。この場
合、外部磁場を等価正電流ＩP として表し、この等価正
電流ＩP が付加されることでコイル３の両端に生じる電
圧にどのように影響を及ぼすかを示している。即ち、こ
の場合のコイル３に流れる見かけ上の励磁電流は、ＩDC
＋ＩP ＋ＩACとなり、外部磁場が無い場合に比べ動作点
が磁場の強さＨのより大きい方向へＩP だけシフトした
ものとなり、それによってコイル３の両端に生じる変動
電圧ＶP の振幅は、上述の変動電圧ＶO より小さく、し
たがって検出電圧ＶPAの絶対値も上述の変動電圧ＶOAよ
り小さくなる。
磁場を与えると、この外部磁場による磁束がコイル３を
貫通もしくは交差することによって、直流電流ＩDC、つ
まり励磁電流が変化したかのようにヒステリシス特性に
作用する。図１１は外部磁場が直流電流ＩDCとその作用
において同一極性となる場合の例を示している。この場
合、外部磁場を等価正電流ＩP として表し、この等価正
電流ＩP が付加されることでコイル３の両端に生じる電
圧にどのように影響を及ぼすかを示している。即ち、こ
の場合のコイル３に流れる見かけ上の励磁電流は、ＩDC
＋ＩP ＋ＩACとなり、外部磁場が無い場合に比べ動作点
が磁場の強さＨのより大きい方向へＩP だけシフトした
ものとなり、それによってコイル３の両端に生じる変動
電圧ＶP の振幅は、上述の変動電圧ＶO より小さく、し
たがって検出電圧ＶPAの絶対値も上述の変動電圧ＶOAよ
り小さくなる。
【００１５】一方、図１２は外部磁場が直流電流ＩDCと
その作用において異極性となる場合の例である。この場
合外部磁場を等価負電流ＩN として表すと、コイル３に
流れる見かけ上の励磁電流は、ＩDC−ＩN ＋ＩACとな
り、外部磁場が無い場合に比べ動作点が磁場の強さＨの
より小さい方向へＩN だけシフトしたものとなり、それ
によってコイル３の両端に生じる変動電圧ＶN の振幅
は、上述の変動電圧ＶO より大きく、したがって検出電
圧ＶNAの絶対値も上述の変動電圧ＶOAよりも大きくな
る。
その作用において異極性となる場合の例である。この場
合外部磁場を等価負電流ＩN として表すと、コイル３に
流れる見かけ上の励磁電流は、ＩDC−ＩN ＋ＩACとな
り、外部磁場が無い場合に比べ動作点が磁場の強さＨの
より小さい方向へＩN だけシフトしたものとなり、それ
によってコイル３の両端に生じる変動電圧ＶN の振幅
は、上述の変動電圧ＶO より大きく、したがって検出電
圧ＶNAの絶対値も上述の変動電圧ＶOAよりも大きくな
る。
【００１６】これらの様子は、図１３に交流電流ＩACと
共にまとめて示してある。即ち、図１３（ａ）は交流電
流ＩACを示し、図１３（ｂ）は上述の各場合における変
動電圧ＶO ，ＶP ，ＶN を示し、図１３（ｃ）は各検出
電圧ＶOA，ＶPA，ＶNAをそれぞれ示している。
共にまとめて示してある。即ち、図１３（ａ）は交流電
流ＩACを示し、図１３（ｂ）は上述の各場合における変
動電圧ＶO ，ＶP ，ＶN を示し、図１３（ｃ）は各検出
電圧ＶOA，ＶPA，ＶNAをそれぞれ示している。
【００１７】このように、微弱磁気測定装置に対し外部
から磁場を与えると、与えられた外部磁場を電圧として
検出することができる。このような微弱磁気測定装置は
次のような非破壊検査装置として用いることができる。
即ち、強磁性体からなる被検査体の欠陥部を含む領域を
他のバイアス磁場により磁化すると、この欠陥部に起因
して被検査体の表面から磁束が漏れる。したがってこの
微弱磁気測定装置によりこの漏洩磁束を測定すれば、被
検査体における欠陥部の存在が検出できる。また、強磁
性体からなる被検査体にバイアス磁場を加えることな
く、被検査体に生じる誘導磁化との相互誘導により、上
記微弱磁気測定装置のアモルファス磁芯２の非線形動作
点が移動することによって生じるコイル３の両端の電圧
変化を測定すれば、同様に被検査体の欠陥部の存在が検
出できる。
から磁場を与えると、与えられた外部磁場を電圧として
検出することができる。このような微弱磁気測定装置は
次のような非破壊検査装置として用いることができる。
即ち、強磁性体からなる被検査体の欠陥部を含む領域を
他のバイアス磁場により磁化すると、この欠陥部に起因
して被検査体の表面から磁束が漏れる。したがってこの
微弱磁気測定装置によりこの漏洩磁束を測定すれば、被
検査体における欠陥部の存在が検出できる。また、強磁
性体からなる被検査体にバイアス磁場を加えることな
く、被検査体に生じる誘導磁化との相互誘導により、上
記微弱磁気測定装置のアモルファス磁芯２の非線形動作
点が移動することによって生じるコイル３の両端の電圧
変化を測定すれば、同様に被検査体の欠陥部の存在が検
出できる。
【００１８】しかし、上記微弱磁気測定装置を構成する
磁気センサ１は上述したように高感度であるため、地磁
気などに影響されて被検査体の欠陥部を的確に検出する
ことができない。そこで、２つの磁気センサのコイルを
直列接続すると共に、各磁気センサが均等に地磁気の影
響を受けるように各磁気センサを配設する。図１は、本
発明の微弱磁気測定装置の要部を示すブロック図であ
り、２つの磁気センサ１Ａ，１Ｂの各コイル３Ａ，３Ｂ
は上述したように直列に接続されている。電源回路４
は、直列接続されたコイルの一端に抵抗Ｒ2 を介して磁
化電流を供給し、検出回路５は直列接続されたコイルの
両端の電圧変動を検出する。なお各コイル３Ａ，３Ｂ
は、各々磁芯２Ａ，２Ｂに対する巻方向が互いに逆方向
となるように接続される。このように各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを接続することにより地磁気により生じる各コ
イル３Ａ，３Ｂの変動電圧は互いに相殺されその影響を
排除することができる。
磁気センサ１は上述したように高感度であるため、地磁
気などに影響されて被検査体の欠陥部を的確に検出する
ことができない。そこで、２つの磁気センサのコイルを
直列接続すると共に、各磁気センサが均等に地磁気の影
響を受けるように各磁気センサを配設する。図１は、本
発明の微弱磁気測定装置の要部を示すブロック図であ
り、２つの磁気センサ１Ａ，１Ｂの各コイル３Ａ，３Ｂ
は上述したように直列に接続されている。電源回路４
は、直列接続されたコイルの一端に抵抗Ｒ2 を介して磁
化電流を供給し、検出回路５は直列接続されたコイルの
両端の電圧変動を検出する。なお各コイル３Ａ，３Ｂ
は、各々磁芯２Ａ，２Ｂに対する巻方向が互いに逆方向
となるように接続される。このように各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを接続することにより地磁気により生じる各コ
イル３Ａ，３Ｂの変動電圧は互いに相殺されその影響を
排除することができる。
【００１９】図２は上記の微弱磁気測定装置において地
磁気の影響を排除する原理を示す説明図である。上述し
たように２つの磁気センサが直列接続され、かつ各磁気
センサが均等に地磁気の影響を受けるように配設された
場合、アモルファス磁芯２Ａの磁場の強さＨは地磁気に
よるΔＨだけ増加すると共に、アモルファス磁芯２Ｂの
磁場の強さＨはΔＨだけ減少する。ここで各アモルファ
ス磁芯２Ａ，２Ｂに対し地磁気が加えられないときの上
述した各非線形動作点をＡ１，Ｂ１とすると、アモルフ
ァス磁芯２Ａにおける非線形動作点はＡ１からＡ１＋Δ
Ｈとなり、またアモルファス磁芯２Ｂにおける動作点は
Ｂ１からＢ１−ΔＨとなり、各動作点が地磁気によりシ
フトする。
磁気の影響を排除する原理を示す説明図である。上述し
たように２つの磁気センサが直列接続され、かつ各磁気
センサが均等に地磁気の影響を受けるように配設された
場合、アモルファス磁芯２Ａの磁場の強さＨは地磁気に
よるΔＨだけ増加すると共に、アモルファス磁芯２Ｂの
磁場の強さＨはΔＨだけ減少する。ここで各アモルファ
ス磁芯２Ａ，２Ｂに対し地磁気が加えられないときの上
述した各非線形動作点をＡ１，Ｂ１とすると、アモルフ
ァス磁芯２Ａにおける非線形動作点はＡ１からＡ１＋Δ
Ｈとなり、またアモルファス磁芯２Ｂにおける動作点は
Ｂ１からＢ１−ΔＨとなり、各動作点が地磁気によりシ
フトする。
【００２０】したがって、図２（ａ）に示す地磁気が無
いときのアモルファス磁芯２Ａに卷かれるコイル３Ａの
電圧ｖA は、地磁気が加えられると図（ｂ）に示すよう
にその分だけ減少する。また、図２（ｃ）に示す地磁気
が無いときのアモルファス磁芯２Ｂに卷かれるコイル３
Ｂの電圧ｖB は、地磁気が加えられると図（ｄ）に示す
ようにその分だけ増加する。したがって、直列接続され
たコイルの両端の電圧ではｖB −ｖA の電圧が検出さ
れ、地磁気の影響が相殺されることになる。
いときのアモルファス磁芯２Ａに卷かれるコイル３Ａの
電圧ｖA は、地磁気が加えられると図（ｂ）に示すよう
にその分だけ減少する。また、図２（ｃ）に示す地磁気
が無いときのアモルファス磁芯２Ｂに卷かれるコイル３
Ｂの電圧ｖB は、地磁気が加えられると図（ｄ）に示す
ようにその分だけ増加する。したがって、直列接続され
たコイルの両端の電圧ではｖB −ｖA の電圧が検出さ
れ、地磁気の影響が相殺されることになる。
【００２１】次に図３は、２つの磁気センサ１Ａ，１Ｂ
の配設状況を示す図であり、図３（ａ）は矢印で示す地
磁気の方向に対して直列に配置した場合、また図３
（ｂ）は並列に配置した場合をそれぞれ示している。そ
してこれら各磁気センサ１Ａ，１Ｂの配設間隔は互いの
影響が無視できるように５ｍｍ以上離して配置すること
がが望ましい。このように各磁気センサ１Ａ，１Ｂを配
設することにより、上述した地磁気の影響が相殺され、
この結果、各磁気センサ１Ａ，１Ｂのうち何れか一方の
磁気センサにより検出された被検査体２０の欠陥部等に
よる漏洩磁束（図中、点線矢印）が、そのまま変動電圧
として検出回路５へ与えられ、検出回路５で直流電圧レ
ベルに変換される。
の配設状況を示す図であり、図３（ａ）は矢印で示す地
磁気の方向に対して直列に配置した場合、また図３
（ｂ）は並列に配置した場合をそれぞれ示している。そ
してこれら各磁気センサ１Ａ，１Ｂの配設間隔は互いの
影響が無視できるように５ｍｍ以上離して配置すること
がが望ましい。このように各磁気センサ１Ａ，１Ｂを配
設することにより、上述した地磁気の影響が相殺され、
この結果、各磁気センサ１Ａ，１Ｂのうち何れか一方の
磁気センサにより検出された被検査体２０の欠陥部等に
よる漏洩磁束（図中、点線矢印）が、そのまま変動電圧
として検出回路５へ与えられ、検出回路５で直流電圧レ
ベルに変換される。
【００２２】次に図４は、本装置を用いて被検査体２０
の裏面側または表面側の溝状欠陥部２１を検出する非破
壊検査の状況を示す図である。本実施例では、永久磁石
（または電磁石）１５により鋼材である被検査体２０の
表面を磁化しておき、直列接続されかつ直列配設された
各磁気センサ１Ａ，１Ｂを被検査体２０の表面に沿って
或いはその表面に対して上下に移動させ、磁気センサ１
Ａ，１Ｂの何れかにより欠陥部２１に起因する漏洩磁束
を測定する。この結果、地磁気等、周辺に広く分布する
磁気に影響を受けずに欠陥部２１の所在位置を検出する
ことができる。また、各磁気センサ１Ａ，１Ｂを並列配
設しても同様に欠陥部２１の位置を検出できる。
の裏面側または表面側の溝状欠陥部２１を検出する非破
壊検査の状況を示す図である。本実施例では、永久磁石
（または電磁石）１５により鋼材である被検査体２０の
表面を磁化しておき、直列接続されかつ直列配設された
各磁気センサ１Ａ，１Ｂを被検査体２０の表面に沿って
或いはその表面に対して上下に移動させ、磁気センサ１
Ａ，１Ｂの何れかにより欠陥部２１に起因する漏洩磁束
を測定する。この結果、地磁気等、周辺に広く分布する
磁気に影響を受けずに欠陥部２１の所在位置を検出する
ことができる。また、各磁気センサ１Ａ，１Ｂを並列配
設しても同様に欠陥部２１の位置を検出できる。
【００２３】次に図５は、本装置を用い、コンクリート
２２等の非磁性体内に埋設された鉄筋２３等の被検査体
を検出する非破壊検査の状況を示す図であり、永久磁石
等のバイアス磁場を加えずに被検査体を検出する方法で
ある。即ち、直列接続され並列配設された本装置の各磁
気センサ１Ａ，１Ｂをコンクリート２２の表面に沿って
或いはその表面に対して上下に移動させる。この場合磁
気センサ１Ａ，１Ｂが鉄筋２３に近づくと、各磁気セン
サ１Ａ，１Ｂに与えられる直流電流による磁気で鉄筋２
３が誘導磁化され、この誘導磁化との相互誘導によりア
モルファス磁芯の非線形動作点が移動し、直列接続され
たコイル３Ａ，３Ｂの何れかに電圧変化が生じる。この
電圧変化を検出することにより地磁気に影響を受けずに
鉄筋２３の所在位置を検出する。また、各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを直列配設しても同様に鉄筋２３の位置を検出
することができる。
２２等の非磁性体内に埋設された鉄筋２３等の被検査体
を検出する非破壊検査の状況を示す図であり、永久磁石
等のバイアス磁場を加えずに被検査体を検出する方法で
ある。即ち、直列接続され並列配設された本装置の各磁
気センサ１Ａ，１Ｂをコンクリート２２の表面に沿って
或いはその表面に対して上下に移動させる。この場合磁
気センサ１Ａ，１Ｂが鉄筋２３に近づくと、各磁気セン
サ１Ａ，１Ｂに与えられる直流電流による磁気で鉄筋２
３が誘導磁化され、この誘導磁化との相互誘導によりア
モルファス磁芯の非線形動作点が移動し、直列接続され
たコイル３Ａ，３Ｂの何れかに電圧変化が生じる。この
電圧変化を検出することにより地磁気に影響を受けずに
鉄筋２３の所在位置を検出する。また、各磁気センサ１
Ａ，１Ｂを直列配設しても同様に鉄筋２３の位置を検出
することができる。
【００２４】なお、本実施例では、地磁気の影響を相殺
するために２つの磁気センサ１Ａ，１Ｂを設けこれらを
直列接続するように構成したが、図６に示すように、こ
れらを並列に接続しても良い。この場合は、各磁気セン
サ１Ａ，１Ｂのコイル両端の電圧は各検出回路５Ａ，５
Ｂで検出されるとき地磁気の影響は相殺されるので、さ
らに増幅器１１で増幅された後、直列接続の場合と同等
の効果を奏する。
するために２つの磁気センサ１Ａ，１Ｂを設けこれらを
直列接続するように構成したが、図６に示すように、こ
れらを並列に接続しても良い。この場合は、各磁気セン
サ１Ａ，１Ｂのコイル両端の電圧は各検出回路５Ａ，５
Ｂで検出されるとき地磁気の影響は相殺されるので、さ
らに増幅器１１で増幅された後、直列接続の場合と同等
の効果を奏する。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各磁気センサの各コイルを直列かつ各コイルの巻方向が
互いに逆方向となるように接続すると共に、地磁気また
は周囲に広く分布する磁気が均等に作用するように各磁
気センサを地磁気等の方向に対して例えば直列または並
列に配設しているため、地磁気等が各磁気センサで相殺
されてその影響が排除され、従って局部に発生した微弱
な磁気を的確に検出できる。また、外部から静磁気また
は交番磁気等のバイアス磁場を被検査体に加え被検査体
の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の欠陥部に生じる
漏洩磁束を測定する場合、この漏洩磁束が地磁気等の影
響を受けずに測定でき、したがって被検査体の欠陥部の
位置を的確に検出できる。また、装置を被検査体に近づ
けて被検査体を誘導磁化させ、この誘導磁化との相互誘
導により被検査体が検出できるため、例えばコンクリー
ト中の鉄筋等を検出するような、被検査体に対してバイ
アス磁場を加えることができない場合に、地磁気の影響
を受けずに的確に被検査体を検出することができる。
各磁気センサの各コイルを直列かつ各コイルの巻方向が
互いに逆方向となるように接続すると共に、地磁気また
は周囲に広く分布する磁気が均等に作用するように各磁
気センサを地磁気等の方向に対して例えば直列または並
列に配設しているため、地磁気等が各磁気センサで相殺
されてその影響が排除され、従って局部に発生した微弱
な磁気を的確に検出できる。また、外部から静磁気また
は交番磁気等のバイアス磁場を被検査体に加え被検査体
の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の欠陥部に生じる
漏洩磁束を測定する場合、この漏洩磁束が地磁気等の影
響を受けずに測定でき、したがって被検査体の欠陥部の
位置を的確に検出できる。また、装置を被検査体に近づ
けて被検査体を誘導磁化させ、この誘導磁化との相互誘
導により被検査体が検出できるため、例えばコンクリー
ト中の鉄筋等を検出するような、被検査体に対してバイ
アス磁場を加えることができない場合に、地磁気の影響
を受けずに的確に被検査体を検出することができる。
【図１】本発明に係る微弱磁気測定装置の一実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】上記装置における微弱磁気の測定原理を示す説
明図である。
明図である。
【図３】上記装置を構成する磁気センサの配設状況を示
す図である。
す図である。
【図４】上記装置を用い被検査体の欠陥部を検出する非
破壊検査状況を示す図である。
破壊検査状況を示す図である。
【図５】上記装置を用いコンクリート内の被検査体を検
出する非破壊検査状況を示す図である。
出する非破壊検査状況を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例装置のブロック図である。
【図７】上記磁気センサの正面図である。
【図８】上記磁気センサの断面図である。
【図９】上記装置の回路図である。
【図１０】上記装置において外部磁場が存在しない場合
の動作原理を示す説明図である。
の動作原理を示す説明図である。
【図１１】上記装置において磁気センサのコイルに流す
直流電流と同一極性の作用をする外部磁場が存在する場
合の動作原理を示す説明図である。
直流電流と同一極性の作用をする外部磁場が存在する場
合の動作原理を示す説明図である。
【図１２】上記装置において磁気センサのコイルに流す
直流電流と異極性の作用をする外部磁場が存在する場合
の動作原理を示す説明図である。
直流電流と異極性の作用をする外部磁場が存在する場合
の動作原理を示す説明図である。
【図１３】上記装置の各部の動作を示す波形図である。
１，１Ａ，１Ｂ 磁気センサ ２，２Ａ，２Ｂ アモルファス磁芯 ３，３Ａ，３Ｂ コイル ４ 電源回路 ５，５Ａ，５Ｂ 検出回路 ６ 交流電源回路 ７ 直流電源回路 ８ 電流増幅回路 ９，１１ 電圧増幅回路 １０ 整流回路 １５ 永久磁石 ２０ 被検査体（鋼板） ２１ 溝状欠陥部 ２２ コンクリート ２３ 鉄筋（被検査体）
Claims (3)
- 【請求項１】 アモルファス磁芯に回巻したコイルに対
し直流電流に交流電流を重畳した励磁電流を通じ、前記
アモルファス磁芯が重畳した前記交流電流の一部で非線
形磁化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示す
ように前記直流電流を調整し、外部磁場により非線形動
作点が変動することにより生じる前記コイルの両端の交
流電圧の変化を検出して前記外部磁場の測定を行う磁気
センサを２個設け、前記各磁気センサの各コイルを直列
かつ各コイルの巻方向が互いに逆方向となるように接続
すると共に、地磁気または周囲に広く分布する磁気が均
等に作用するように前記各磁気センサを配設したことを
特徴とする微弱磁気測定装置。 - 【請求項２】 アモルファス磁芯に回巻したコイルに対
し直流電流に交流電流を重畳した励磁電流を通じ、前記
アモルファス磁芯が重畳した前記交流電流の一部で非線
形磁化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示す
ように前記直流電流を調整し、外部磁場により非線形動
作点が変動することにより生じる前記コイルの両端の交
流電圧の変化を検出して前記外部磁場の測定を行う磁気
センサを２個設け、前記各磁気センサの各コイルを直列
かつ各コイルの巻方向が互いに逆方向となるように接続
すると共に、地磁気または周囲に広く分布する磁気が均
等に作用するように前記各磁気センサを配設した装置を
備え、外部から静磁気または交番磁気が加えられること
により被検査体の表面割れ，内部欠陥及び裏面割れ等の
欠陥部に生じる漏洩磁束を前記装置により測定し前記欠
陥部を検出することを特徴とする非破壊検査方法。 - 【請求項３】 アモルファス磁芯に回巻したコイルに対
し直流電流に交流電流を重畳した励磁電流を通じ、前記
アモルファス磁芯が重畳した前記交流電流の一部で非線
形磁化特性を示しかつ他の部分では線形磁化特性を示す
ように前記直流電流を調整し、外部磁場により非線形動
作点が変動することにより生じる前記コイルの両端の交
流電圧の変化を検出して前記外部磁場の測定を行う磁気
センサを２個設け、前記各磁気センサの各コイルを直列
かつ各コイルの巻方向が互いに逆方向となるように接続
すると共に、地磁気または周囲に広く分布する磁気が均
等に作用するように前記各磁気センサを配設した装置を
用い、この装置を被検査体に近づけて被検査体を誘導磁
化させ、この誘導磁化との相互誘導により被検査体を検
出することを特徴とする非破壊検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5255231A JPH0784021A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5255231A JPH0784021A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784021A true JPH0784021A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17275857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5255231A Pending JPH0784021A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784021A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156296A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-05-31 | Abb Ab | トルク変換器 |
| JP2006189376A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Kanazawa Inst Of Technology | ステープル検知装置 |
| JP2012103177A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | ワイヤロープ探傷装置 |
| CN107941901A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-04-20 | 沈阳工业大学 | 一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统 |
| CN109946371A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-28 | 中国特种设备检测研究院 | 一种金属缺陷检测传感器 |
| CN112730601A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-30 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机摇臂u型耳片r角裂纹机上原位磁粉检测方法 |
| CN113640375A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-12 | 南京林业大学 | 利用涡流感应的路用钢纤维混凝土检测系统及方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP5255231A patent/JPH0784021A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002156296A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-05-31 | Abb Ab | トルク変換器 |
| JP2006189376A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Kanazawa Inst Of Technology | ステープル検知装置 |
| JP2012103177A (ja) * | 2010-11-12 | 2012-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | ワイヤロープ探傷装置 |
| CN107941901A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-04-20 | 沈阳工业大学 | 一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统 |
| CN107941901B (zh) * | 2018-01-19 | 2024-03-01 | 沈阳工业大学 | 一种基于逐级磁饱和结构的高速漏磁检测系统 |
| CN109946371A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-06-28 | 中国特种设备检测研究院 | 一种金属缺陷检测传感器 |
| CN112730601A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-04-30 | 国营芜湖机械厂 | 一种飞机摇臂u型耳片r角裂纹机上原位磁粉检测方法 |
| CN113640375A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-12 | 南京林业大学 | 利用涡流感应的路用钢纤维混凝土检测系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990727 |