JPH0820420B2 - 磁気光学探傷方法及びその装置 - Google Patents

磁気光学探傷方法及びその装置

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JPH0820420B2
JPH0820420B2 JP4933689A JP4933689A JPH0820420B2 JP H0820420 B2 JPH0820420 B2 JP H0820420B2 JP 4933689 A JP4933689 A JP 4933689A JP 4933689 A JP4933689 A JP 4933689A JP H0820420 B2 JPH0820420 B2 JP H0820420B2
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道章 石原
卓久 沼田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として強磁性の被探傷物における表面疵を
探傷する磁気光学探傷方法及びその装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、強磁性体の表面疵探傷方法としては被探傷物を
磁化し、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
学探傷法は欠陥からの漏洩磁界が磁気光学効果素子に印
加されると、この磁界と平行に透過する直線偏光の光が
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。
第5図は従来の磁気光学探傷法(O.L.Fitzpatric;11t
h World conf.ONNDT,1985 Vol.1.186頁)の実施状態を
示す模式図であり、図中16は検出ヘッド、Mは強磁性の
被探傷物を示している。
検出ヘッド16は透光性を備えた基板16aにおける表裏
両面に磁気光学効果素子16b,16cを、また被探傷物Mと
対向する下面には更に反射膜16dを形成すると共に、周
囲にバイアス磁化用コイル16eを巻回して構成してあ
る。
而して磁界を印加した状態の被探傷物Mの表面に検出
ヘッド16を近接して臨ませ、直線偏光させた光を検出ヘ
ッド16の上面側から磁気光学効果素子16cに入射し、該
磁気光学効果素子16c,基板16a,磁気光学効果素子16bを
透過して反射膜16dで反射した光を、再び磁気光学効果
素子16b,基板16a,磁気光学効果素子16cを透過させた
後、検光子19を通して観察するようになっている。
被探傷物Mに疵が存在し、漏洩磁束が形成されている
と、これによる磁界が磁気光学効果素子16b,16cに印加
され、このような磁界が印加された磁気光学効果素子16
b,16cを透過した直線偏光の光は印加磁界強度に相応し
て偏光面が回転され、検光子19を経た光は印加磁界に相
応して光量が変化した状態となり、この光量変化を捉え
ることによって被探傷物Mにおける疵の有無を検出する
ようになっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このような検出ヘッドとして用いられる磁
気光学効果素子16b,16cは、基板16a表面に液相エピタキ
シャル成長法等にて形成されるが、このような過程では
結晶欠陥、或いは強磁性磁気光学効果素子の場合磁区の
発生は避けられないが、このような結晶欠陥,磁区の存
在は検出信号のノイズとなり、欠陥検出能の妨げとな
る。
第6図(イ),(ロ)は磁気光学探傷時における疵の
検出波形図であるが、この波形中には第6図(イ)にお
いて丸印で囲んだ領域の如く磁気光学効果素子の結晶欠
陥によるノイズ信号が、また第6図(ロ)において丸印
で囲んだ領域の如く磁気光学効果素子の磁区によるノイ
ズ信号が夫々欠陥漏洩磁束信号にノイズ信号が重畳され
た状態で表れ、分解能の向上を図るうえで大きな障害と
なっている。
このようなノイズ信号を除去する方法の一つとして理
論的な磁気光学効果素子16b,16cの欠陥,磁区よりもこ
れを透過する直線偏光の光の光束断面積を十分大きく
し、平均化した状態で検出することが試みられている
が、この場合には磁気光学効果素子の欠陥,磁区よりも
十分おおきな視野で検出することが必要となり、視野を
大きくすると磁気光学探傷の優れた特徴である高分解能
を損なうこととなる。
第6図(イ)は第6図(イ),(ロ)に示した如きノ
イズ信号が存在する場合について、これを平均化した後
の探傷波形図であり、この図から明らかなようにノイズ
は解消されているが、平均化されている結果、漏洩磁束
分布の検出の分解能が低下していることが解る。
本発明者等は磁気光学効果素子の欠陥,磁区に起因す
るノイズ信号を除去し、しかも十分な高分解能を得べ
く、実験,研究を行った結果、次のような事実を知見し
た。
即ち、被探傷物の表面欠陥はその製造履歴に起因する
方向性を有しており、例えば圧延製品にあっては疵自体
も圧延方向に延伸された形状を備えている。従って延伸
方向と直交する方向の空間分解能を高くすれば延伸方向
の空間分解能はそれほど分解能を高めなくても全体とし
て十分高い検出能を維持することが可能となる。
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、
その目的とするところは磁気光学効果素子内の欠陥,磁
区による検出ノイズを除去し、しかも高い検出能を得ら
れるようにした磁気光学探傷方法及びその装置を提供す
るにある。
〔課題を解決するための手段〕
第1の発明に係る磁気光学探傷装置は、強磁性の被探
傷物に磁界を印加し、その欠陥部に生じた漏洩磁界を、
磁気光学効果素子に透過させた直線偏光の偏光面回転に
基づいて検出する磁気光学探傷方法において、前記磁気
光学効果素子の透過光を、欠陥部の延在方向と平行な向
きの長辺を持つ矩形透過窓を通して検出することを特徴
とする。
第2の発明に係る磁気光学探傷装置は、磁界を印加し
た被探傷物表面に臨ませる磁気光学効果素子と、該磁気
光学効果素子に入射させた直線偏光の光の透過光の光路
中に配設した検光子及び光検出器と、前記光検出器より
も前方における前記透過光の光路中に配設され、欠陥の
延在方向と平行な向きの長辺を持つ矩形透過窓とを具備
することを特徴とする。
〔作用〕
第1,第2の発明にあっては、これによって被探傷物の
欠陥部の延在方向と平行な長辺を持つ矩形透過窓を通し
て磁気光学効果素子の透過窓光を検出することとしてい
るから、視野を広くしても十分に高い検出能が得られ
る。
〔実施例〕
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的
に説明する。
第1図は本発明方法の実施状態を示す模式図であり、
図中1は光源、2は偏光子、4はハーフミラ、6は検出
ヘッド、9は検光子、10は光検出器、Mは被探傷物を示
している。被探傷物Mは例えば圧延製品であって、長手
方向に圧延された履歴があり、疵M′も長手方向(2a:
巾,d:深さ)に延在しているものとする。被探傷物Mに
はその圧延された方向に直交方向の磁界Hを印加してお
き、一方検出ヘッド6は被探傷物Mの表面に近接して臨
ませ、この状態で被探傷物Mの圧延された方向に直交す
る方向、即ち磁界印加方向と疵の延伸方向と直交する方
向が走査方向となるように、被探傷物Mと相対移動する
ようにしてある。
なお、電縫管等のパイプを被探傷物とする場合はパイ
プ自体その軸長方向に圧延履歴を経ている場合が多く、
疵も軸長方向に延在しているから、周方向に磁界を印加
し、走査も周方向に対して行う。
先ず光源1からの光束Fは偏光子2に通して直線偏光
させた状態で集光レンズ3にて集光し、その光軸に対し
て所要角度傾斜させたハーフミラ4に入射する。ハーフ
ミラ4に入射された光はここで反射され、集光レンズ5
で集光されて検出ヘッド6に投射せしめられる。
第2図は検出ヘッド6の拡大断面図であり、透光性を
有する基板6aにおける片面、即ち被探傷物Mと対向する
側の面に、例えば液相成長法等にて磁気光学効果素子6b
を成膜し、更にその表面にAl,Au等を蒸着して反射膜6d
を積層形成し、これを透過する直線偏光の光は磁気光学
効果素子6bに印加された漏洩磁束による磁界の強度に応
じて直線偏光の偏光面を回転せしめられることとなる。
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 磁気光学効果素子としては強磁性体のYIG(Y3Fe
3O12)が、また非磁性体のBSO(Bi12SiO20)等のファラ
デー素子が用いられる。
検出ヘッド6に入射せしめられた光束は、基板6a,磁
気光学効果素子6bを透過して反射膜6dで反射され、再び
磁気光学効果素子6b,基板6aを透過してレンズ5で集束
される。このレンズ5の光軸上にはハーフミラ4,スリッ
ト7,レンズ8,検光子9が配設されており、これらを経た
光は光検出器10に入射されるようにしてある。
スリット7はその長辺の長さlaと短辺の長さlbとはla
≫lbの関係にあり、長辺を被探傷物Mに対する走査方向
に直交する方向、即ち圧延製品の場合には疵が延伸され
ている方向に向けて配設してある。
光検出器10は光電変換素子等にて構成されており、検
光子9を経て光量が変化した光をその光量に相応する電
気信号に変換して探傷装置本体11に出力するようにして
ある。探傷装置本体11においてはピーク間距離Lpp,ピー
クの振幅2Vpを検出し、これらが予め定めた基準値を越
えると疵の検出信号を出力するようになっている。
第3,4図はスリット7の短辺lbを一定にして長辺laを
変化させたときの検出能に与える影響を示すグラフであ
る。
なお、第3図,第4図中エラーバー(Error Bar)は
短辺lbを一定にして長辺laを変化させたときのピーク間
距離Lpp,ピークの振幅Vpの変化を示している。
第3図は横軸にスリット短辺lb(μm)を、また縦軸
にLpp(μm)をとって示してあり、グラフ中a線は人
工欠陥の深さdを3.0mm,幅寸法2aを270μmとした場合
を、またb線は人工欠陥の深さdを0.5mm,幅寸法2aを21
0μmとした場合を示している。
このグラフから明らかなように、短辺lbを一定にして
長辺laを変化させた場合にはピーク間距離Lppの値に実
質的な差異はないが、短辺lbを変化させたときはピーク
間距離Lppは短辺lbの増大に伴って増大、換言すれば平
滑化が大きくなり、検出感度が低下することが解る。
第4図は横軸にスリットの短辺lb(μm)を、また縦
軸に相対値Vp(dB)をとって示してある。グラフ中○印
でプロットしたのは人工欠陥の深さd=3.0mm,幅寸法2a
=270μmとした場合についての、また□印でプロット
したのは、人工欠陥の深さd=0.5mm,幅寸法2a=210μ
mとした場合についての各結果を示している。このグラ
フから明らかなように長辺laを変化させてもそれによる
相対値の低下は小さいが、短辺lbを変化させたときは相
対値Vpが低下、換言すれば検出能が低下することが解
る。
従って、スリット7の長辺は第3図より明らかな如く
ピーク間距離Lppの変化が比較的小さく、しかも第4図
から明らかな如く、相対値Vpが高い範囲を適宜被探傷物
Mにおける疵の特性等を考慮して選定すればよい。
なお上述の実施例ではスリット7を用いる構成につい
て説明したが、これに代えてシリンドリカルレンズを用
いてもよく、矩形透過窓としての機能を備えたものであ
ればなんでもよい。
また、上述した実施例は被探傷物Mとして圧延板を対
象とした場合について説明したが、例えば電縫管等のパ
イプを被探傷物とする場合にはパイプ材料自体、長手方
向に圧延履歴を経ているのが普通であるから、疵も長手
方向に延在していると考えられ、周方向に磁界を印加
し、軸長方向に長辺を有する矩形透過窓を用いて周方向
に走査を行うこととなる。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明方法及び装置にあっては、分解能の
空間的な配分を任意に選定することが可能となり、磁気
光学効果素子の欠陥,磁区によるノイズを排除し、しか
も必要方向に対する十分な分解能を確保することが出来
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図は本発明方法及び本発明装置を示す模式図、第2
図は本発明方法及び装置に用いる検出ヘッドの拡大断面
図、第3,4図は本発明方法及び装置に用いるスリットの
長辺と短辺との関係が検出能に与える影響を示すグラ
フ、第5図は従来方法の実施状態を示す模式図、第6図
(イ),(ロ),(ハ)は従来方法を用いたときの検出
波形図である。 1……光源、2……偏光子、4……ハーフミラ、5……
集光レンズ、6……検出ヘッド、6a……基板、6b……磁
気光学効果素子、7……スリット、8……集光レンズ、
9……検光子、10……光検出器、11……探傷装置本体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性の被探傷物に磁界を印加し、その欠
    陥部に生じた漏洩磁界を、磁気光学効果素子に透過させ
    た直線偏光の偏光面回転に基づいて検出する磁気光学探
    傷方法において、 前記磁気光学効果素子の透過光を、欠陥部の延在方向と
    平行な向きの長辺を持つ矩形透過窓を通して検出するこ
    とを特徴とする磁気光学探傷方法。
  2. 【請求項2】磁界を印加した被探傷物表面に臨ませる磁
    気光学効果素子と、該磁気光学効果素子に入射させた直
    線偏光の光の透過光の光路中に配設した検光子及び光検
    出器と、前記光検出器よりも前方における前記透過光の
    光路中に配設され、欠陥の延在方向と平行な向きの長辺
    を持つ矩形透過窓とを具備することを特徴とする磁気光
    学探傷装置。
JP4933689A 1989-02-28 1989-02-28 磁気光学探傷方法及びその装置 Expired - Lifetime JPH0820420B2 (ja)

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JP2004325246A (ja) * 2003-04-24 2004-11-18 Toshiba Corp 欠陥検査装置

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