JPH0820421B2 - 探傷方法及び探傷装置 - Google Patents
探傷方法及び探傷装置Info
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- JPH0820421B2 JPH0820421B2 JP7579289A JP7579289A JPH0820421B2 JP H0820421 B2 JPH0820421 B2 JP H0820421B2 JP 7579289 A JP7579289 A JP 7579289A JP 7579289 A JP7579289 A JP 7579289A JP H0820421 B2 JPH0820421 B2 JP H0820421B2
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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、磁気光学効果素子を用いて被探傷材の漏洩
磁束を検出することにより探傷する探傷方法及び探傷装
置に関するものである。
磁束を検出することにより探傷する探傷方法及び探傷装
置に関するものである。
従来、強磁性体の表面疵探傷方法としては被探傷材を
磁化し、欠陥による漏洩磁束に磁粉を吸着させ視覚的に
検出する磁粉探傷法、ある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。
磁化し、欠陥による漏洩磁束に磁粉を吸着させ視覚的に
検出する磁粉探傷法、ある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低分解能であるが欠陥深さに対す
る定量性に優れている。一方、後者の方法はホール素子
等の大きさ以下の欠陥検出が難しいという問題がある。
る定量性に優れている。一方、後者の方法はホール素子
等の大きさ以下の欠陥検出が難しいという問題がある。
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
与えられると、磁気光学効果素子を透過する直線偏光の
偏光面が磁界のうち、該光に平行方向成分の大きさに比
例して回転する現象、所謂ファラデー効果を利用する方
法である。
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
与えられると、磁気光学効果素子を透過する直線偏光の
偏光面が磁界のうち、該光に平行方向成分の大きさに比
例して回転する現象、所謂ファラデー効果を利用する方
法である。
第６図は従来の磁気光学探傷法〔O.L.Fitzpatric;11t
h World Conf.on NDT,1985 Vol.1.p186〕の探傷状態を
示す模式図である。漏洩磁束を検出する検出ヘッド16を
強磁性の被探傷材Ｍの表面に配置しており、検出ヘッド
16からの反射光が入射する検光子19を設けている。
h World Conf.on NDT,1985 Vol.1.p186〕の探傷状態を
示す模式図である。漏洩磁束を検出する検出ヘッド16を
強磁性の被探傷材Ｍの表面に配置しており、検出ヘッド
16からの反射光が入射する検光子19を設けている。
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、また被探傷材Ｍと
対向する下面には反射膜16dを形成するとともに、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。
両面に磁気光学効果素子16b,16cを、また被探傷材Ｍと
対向する下面には反射膜16dを形成するとともに、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。
被探傷材Ｍの欠陥Maを検出する場合は、被探傷材Ｍに
磁界を与えた状態の被探傷材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PLを検出ヘッド16の
上面側から磁気光学効果素子16cへ投射する。投射した
光PLは磁気光学効果素子16c,基板16a,磁気光学効果素子
16bを通過して反射膜16dで反射し、再び磁気光学効果素
子16b,基板16a,磁気光学効果素子16cを透過した後、検
光子19に達することになり、それを検光子19を通して観
察する。
磁界を与えた状態の被探傷材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PLを検出ヘッド16の
上面側から磁気光学効果素子16cへ投射する。投射した
光PLは磁気光学効果素子16c,基板16a,磁気光学効果素子
16bを通過して反射膜16dで反射し、再び磁気光学効果素
子16b,基板16a,磁気光学効果素子16cを透過した後、検
光子19に達することになり、それを検光子19を通して観
察する。
被探傷材Ｍに疵が存在し、漏洩磁束が生じていると、
これによる漏洩磁界が磁気光学効果素子16b,16cに与え
られ、この漏洩磁界が与えられた磁気光学効果素子16b,
16cを透過した直線偏光の光PLは印加磁界強度に相応し
て偏光面が回転し、検光子19を通った光は漏洩磁界に相
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材Ｍの疵の有無が検出できる。
これによる漏洩磁界が磁気光学効果素子16b,16cに与え
られ、この漏洩磁界が与えられた磁気光学効果素子16b,
16cを透過した直線偏光の光PLは印加磁界強度に相応し
て偏光面が回転し、検光子19を通った光は漏洩磁界に相
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材Ｍの疵の有無が検出できる。
前記磁気光学効果素子16b,16cは第７図に示す如き角
形（ヒステリシス）磁気特性を有している。この角形磁
気特性により磁気光学効果素子16b,16cに与えた磁界Ｈ
が磁気光学効果素子16b,16cが有する保磁力＋Hcに達す
るまではその偏光面回転角θＦが−θ０に保持される。
形（ヒステリシス）磁気特性を有している。この角形磁
気特性により磁気光学効果素子16b,16cに与えた磁界Ｈ
が磁気光学効果素子16b,16cが有する保磁力＋Hcに達す
るまではその偏光面回転角θＦが−θ０に保持される。
したがって、磁気光学効果素子16b,16cに、その保磁
力Hcより振幅が小さいバイアス磁界|H0|を与えておく
と、被探傷材Ｍの欠陥により漏洩磁界ΔＨが生じた場
合、それがバイアス磁界|H0|に加わって磁気光学効果素
子16cの保磁力＋Hcに達したときに偏光面回転角θＦの
極性が変化し、＋θ０となる。それにより被探傷材Ｍの
欠陥Maを検出することになる。しかし乍ら、漏洩磁界Δ
ＨがHc−H0より大きくなっても偏光面回転角θＦはθ０
のままで変化しないから、漏洩磁界、つまり欠陥を定量
的に評価し得ず、被探傷材Ｍの欠陥Maの有無のみの検査
に用いているにすぎない。
力Hcより振幅が小さいバイアス磁界|H0|を与えておく
と、被探傷材Ｍの欠陥により漏洩磁界ΔＨが生じた場
合、それがバイアス磁界|H0|に加わって磁気光学効果素
子16cの保磁力＋Hcに達したときに偏光面回転角θＦの
極性が変化し、＋θ０となる。それにより被探傷材Ｍの
欠陥Maを検出することになる。しかし乍ら、漏洩磁界Δ
ＨがHc−H0より大きくなっても偏光面回転角θＦはθ０
のままで変化しないから、漏洩磁界、つまり欠陥を定量
的に評価し得ず、被探傷材Ｍの欠陥Maの有無のみの検査
に用いているにすぎない。
前述したように磁気光学効果素子を漏洩磁束探傷に適
用した場合には、 （１） 漏洩磁界が重畳された磁気光学効果素子への印
加磁場が磁気光学効果素子の保磁力以上に達するまでは
偏光面回転角の極性が変化せず検出感度が低い。
用した場合には、 （１） 漏洩磁界が重畳された磁気光学効果素子への印
加磁場が磁気光学効果素子の保磁力以上に達するまでは
偏光面回転角の極性が変化せず検出感度が低い。
（２） 磁気光学効果素子が角形磁気特性を有するた
め、被探傷材の欠陥を定量的に評価できない という問題がある。
め、被探傷材の欠陥を定量的に評価できない という問題がある。
したがって、探傷によって鋼材の品質をより向上させ
る上で大きな障害となっている。
る上で大きな障害となっている。
本発明は斯かる問題に鑑み、磁気光学効果素子を用い
て被探傷材の欠陥を高感度、定量的に検出できる探傷方
法及び探傷装置を提供することを目的とする。
て被探傷材の欠陥を高感度、定量的に検出できる探傷方
法及び探傷装置を提供することを目的とする。
第１発明は、磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠
陥を検出する探傷方法において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅を有する第１交
流磁界を与えるとともに、第１交流磁界と同位相の第２
交流磁界を被探傷材に与えて、磁気光学効果素子の偏光
面回転角の極性変化に相応する矩形波の位相から欠陥を
検出することを特徴とする。
陥を検出する探傷方法において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅を有する第１交
流磁界を与えるとともに、第１交流磁界と同位相の第２
交流磁界を被探傷材に与えて、磁気光学効果素子の偏光
面回転角の極性変化に相応する矩形波の位相から欠陥を
検出することを特徴とする。
第２発明は、磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠
陥を検出する探傷装置において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅の第１交流磁界
を与える第１磁化器と、前記第１交流磁界と同位相の第
２交流磁界を前記被探傷材に与える第２磁化器と、前記
第１交流磁界に同期する矩形波と前記磁気光学効果素子
の偏光面回転角の極性変化に相応する矩形波との位相差
を測定する位相差測定回路とを備えることを特徴とす
る。
陥を検出する探傷装置において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅の第１交流磁界
を与える第１磁化器と、前記第１交流磁界と同位相の第
２交流磁界を前記被探傷材に与える第２磁化器と、前記
第１交流磁界に同期する矩形波と前記磁気光学効果素子
の偏光面回転角の極性変化に相応する矩形波との位相差
を測定する位相差測定回路とを備えることを特徴とす
る。
第３発明は磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷方法において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅を有する第１交
流磁界を与えるとともに、第１交流磁界と同位相の第２
交流磁界を前記被探傷材に与えて、前記第１交流磁界が
前記保磁力を超える時点の磁化電流を求めて、該磁化電
流から欠陥を検出することを特徴とする。
を検出する探傷方法において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅を有する第１交
流磁界を与えるとともに、第１交流磁界と同位相の第２
交流磁界を前記被探傷材に与えて、前記第１交流磁界が
前記保磁力を超える時点の磁化電流を求めて、該磁化電
流から欠陥を検出することを特徴とする。
第４発明は磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷装置において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅の第１交流磁界
を与える第１磁化器と、第１交流磁界と同位相の第２交
流磁界を前記被探傷材に与える第２磁化器と、第１交流
磁界が磁気光学効果素子の保磁力を超えた時点の前記磁
化器が出力する磁化電流を測定する磁化電流測定回路と
を備えることを特徴とする。
を検出する探傷装置において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅の第１交流磁界
を与える第１磁化器と、第１交流磁界と同位相の第２交
流磁界を前記被探傷材に与える第２磁化器と、第１交流
磁界が磁気光学効果素子の保磁力を超えた時点の前記磁
化器が出力する磁化電流を測定する磁化電流測定回路と
を備えることを特徴とする。
第１発明では、磁気光学効果素子に、その保磁力以上
の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁界と同位相の
第２交流磁界を被探傷材に与える。第１交流磁界が保磁
力に達すると偏光面回転角の極性が変化する。被探傷材
の欠陥で生じる第２交流磁界の漏洩磁界により第１交流
磁界が振幅変調されると、偏光面回転角の変化に相応す
る矩形波の位相が被探傷材の欠陥に応じて変わる。
の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁界と同位相の
第２交流磁界を被探傷材に与える。第１交流磁界が保磁
力に達すると偏光面回転角の極性が変化する。被探傷材
の欠陥で生じる第２交流磁界の漏洩磁界により第１交流
磁界が振幅変調されると、偏光面回転角の変化に相応す
る矩形波の位相が被探傷材の欠陥に応じて変わる。
第２発明では、磁化器は磁気光学効果素子に、その保
磁力以上の第１交流磁界を与え、他の磁化器は第１交流
磁界と同位相の第２交流磁界を被探傷材に与える。第１
交流磁界が保磁力に達すると偏光面回転角が変わる。位
相差測定回路は、第１交流磁界に関連する矩形波と偏光
面回転角の変化に関連する矩形波との位相差を求める。
位相差は被探傷材の欠陥に応じて変わる。
磁力以上の第１交流磁界を与え、他の磁化器は第１交流
磁界と同位相の第２交流磁界を被探傷材に与える。第１
交流磁界が保磁力に達すると偏光面回転角が変わる。位
相差測定回路は、第１交流磁界に関連する矩形波と偏光
面回転角の変化に関連する矩形波との位相差を求める。
位相差は被探傷材の欠陥に応じて変わる。
第３発明では、磁気光学効果素子に、その保磁力以上
の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁界と同位相の
第２交流磁界を被探傷材に与える。漏洩磁界により振幅
変調された第１交流磁界が保磁力に達したときに、第１
交流磁界を発生させている磁化電流と、保磁力に等しい
第１交流磁界を発生させる電流とに差が生じる。その電
流差は被探傷材の欠陥に応じて変わる。
の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁界と同位相の
第２交流磁界を被探傷材に与える。漏洩磁界により振幅
変調された第１交流磁界が保磁力に達したときに、第１
交流磁界を発生させている磁化電流と、保磁力に等しい
第１交流磁界を発生させる電流とに差が生じる。その電
流差は被探傷材の欠陥に応じて変わる。
第４発明では、磁化器により磁気光学効果素子に、そ
の保磁力以上の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁
界と同位相の第２交流磁界を被探傷材に与える。磁化電
流測定回路は、第２交流磁界の漏洩磁界によって振幅変
調された第１交流磁界が保磁力を超えた時点の磁化器が
出力する磁化電流を測定する。測定した磁化電流は被探
傷材の欠陥に応じて変わる。
の保磁力以上の振幅の第１交流磁界を与え、第１交流磁
界と同位相の第２交流磁界を被探傷材に与える。磁化電
流測定回路は、第２交流磁界の漏洩磁界によって振幅変
調された第１交流磁界が保磁力を超えた時点の磁化器が
出力する磁化電流を測定する。測定した磁化電流は被探
傷材の欠陥に応じて変わる。
以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述す
る。
る。
第１図は第１発明に係る探傷方法による探傷状態を示
す模式図である。例えば鋼材であり、欠陥Maを有する被
探傷材Ｍの表面に接近して検出ヘッド１を配置してい
る。検出ヘッド１は被探傷材Ｍ側に、磁気光学効果素子
1aを有する。この磁気光学効果素子1aには、強磁性体の
YIG（Y3Fe5O12）等のファラデー効果を奏するものを用
いる。磁気光学効果素子1aには、それに交流バイアス磁
界を与える交流バイアス励磁用コイル1bを磁気光学効果
素子1aに巻回する。磁気光学効果素子1aの被探傷材Ｍ側
には反射膜1cを設けている。また、被探傷材Ｍに接近し
て、励磁コイル３を備え側面形状がコ字状をしている被
探傷材磁化器２を被探傷材Ｍ上の欠陥Maの延伸方向に直
角方向の磁界を与えるべく配設しており、また被探傷材
磁化器２は検出ヘッド１を径方向に跨いで配置されてい
る。前記検出ヘッド１の磁気光学効果素子1aには図示し
ない光源から直線偏光の光PLが投射されており、磁気光
学効果素子1aを通り反射膜1cで反射して、再び磁気光学
効果素子1aを通った光は検光子４を介して光検知器５へ
入射するようになっている。
す模式図である。例えば鋼材であり、欠陥Maを有する被
探傷材Ｍの表面に接近して検出ヘッド１を配置してい
る。検出ヘッド１は被探傷材Ｍ側に、磁気光学効果素子
1aを有する。この磁気光学効果素子1aには、強磁性体の
YIG（Y3Fe5O12）等のファラデー効果を奏するものを用
いる。磁気光学効果素子1aには、それに交流バイアス磁
界を与える交流バイアス励磁用コイル1bを磁気光学効果
素子1aに巻回する。磁気光学効果素子1aの被探傷材Ｍ側
には反射膜1cを設けている。また、被探傷材Ｍに接近し
て、励磁コイル３を備え側面形状がコ字状をしている被
探傷材磁化器２を被探傷材Ｍ上の欠陥Maの延伸方向に直
角方向の磁界を与えるべく配設しており、また被探傷材
磁化器２は検出ヘッド１を径方向に跨いで配置されてい
る。前記検出ヘッド１の磁気光学効果素子1aには図示し
ない光源から直線偏光の光PLが投射されており、磁気光
学効果素子1aを通り反射膜1cで反射して、再び磁気光学
効果素子1aを通った光は検光子４を介して光検知器５へ
入射するようになっている。
このような磁気光学効果素子1aは、それを通過する直
線偏光の光が磁気光学効果素子1aに与えられている磁界
の強度に関連して直線偏光の偏光面が回転する。
線偏光の光が磁気光学効果素子1aに与えられている磁界
の強度に関連して直線偏光の偏光面が回転する。
その偏光面回転角θＦは下記（１）式で与えられる。
θＦ＝VHl …（１） 但し、V:ベルデ定数（比例定数） H:磁界強度 l:透過距離 また、磁気光学効果素子1aは第２図に示す如き角形
（ヒステリシス）磁気特性を有している。
（ヒステリシス）磁気特性を有している。
さて、このような探傷状態によって被探傷材の欠陥を
検出する方法を第２図とともに説明する。第２図は磁気
光学効果素子が有する角形磁気特性と、交流バイアス磁
界HPと偏光面回転角θＦとの関係を示す説明図である。
図示しない光源から直線偏光の光PLを磁気光学効果素子
1aへ投射すると、その光は反射膜1cで反射して検光子４
を通って光検知器５へ入射することになる。一方、交流
バイアス励磁用コイル1bに通電して、第２図に示すよう
に磁気光学効果素子1aが有する保磁力|Hc|以上の振幅の
交流バイアス磁界HPを与える。また励磁コイル３に交流
バイアス励磁用コイル1bに通電した電流と同位相の電流
を通電して被探傷材Ｍに所定の交流磁界を与える。
検出する方法を第２図とともに説明する。第２図は磁気
光学効果素子が有する角形磁気特性と、交流バイアス磁
界HPと偏光面回転角θＦとの関係を示す説明図である。
図示しない光源から直線偏光の光PLを磁気光学効果素子
1aへ投射すると、その光は反射膜1cで反射して検光子４
を通って光検知器５へ入射することになる。一方、交流
バイアス励磁用コイル1bに通電して、第２図に示すよう
に磁気光学効果素子1aが有する保磁力|Hc|以上の振幅の
交流バイアス磁界HPを与える。また励磁コイル３に交流
バイアス励磁用コイル1bに通電した電流と同位相の電流
を通電して被探傷材Ｍに所定の交流磁界を与える。
そうすると、被探傷材Ｍに欠陥Maが存在する位置には
欠陥Maに関連して漏洩磁束が発生することになる。
欠陥Maに関連して漏洩磁束が発生することになる。
ところで、検出ヘッド１に欠陥Maによる漏洩磁束が作
用していない場合には、破線で示した交流バイアス磁界
HPに関連して磁気光学効果素子1aの偏光面回転角θＦの
極性が変化する。即ち交流バイアス磁界HPが保磁力＋Hc
を超え−Hcに達するまでは偏光面回転角＋θ０を保持す
ることになる。この偏光面回転角θＦの変化は、横軸を
時間ｔとして第２図（ｂ）に示しているように、交流バ
イアス磁界HPの位相t0及びt2で偏光面回転角θＦの極性
が変化し、その極性変化に相応する矩形波W1の周期、即
ち時間幅はT1になる。
用していない場合には、破線で示した交流バイアス磁界
HPに関連して磁気光学効果素子1aの偏光面回転角θＦの
極性が変化する。即ち交流バイアス磁界HPが保磁力＋Hc
を超え−Hcに達するまでは偏光面回転角＋θ０を保持す
ることになる。この偏光面回転角θＦの変化は、横軸を
時間ｔとして第２図（ｂ）に示しているように、交流バ
イアス磁界HPの位相t0及びt2で偏光面回転角θＦの極性
が変化し、その極性変化に相応する矩形波W1の周期、即
ち時間幅はT1になる。
一方、検出ヘッド１に、欠陥による漏洩磁束が作用し
た場合には、第２図（ａ）に破線で示した交流バイアス
磁界HPに漏洩磁束による磁界が加わって振幅変調され、
実線で示す如き振幅変調された交流磁界HLが磁気光学効
果素子1aに与えられることになる。それにより偏光面回
転角θＦの変化は第２図（ｂ）に実線で示しているよう
に交流バイアス磁界HPの位相t0′及びt2′で偏光面回転
角θＦの極性が変化し、その極性変化に相応する矩形波
W2の周期、即ち時間幅はT2になる。したがって、漏洩磁
束が生じた場合には偏光面回転角の極性変化に相応する
矩形波がW1であったものが、矩形波W2に変化してその位
相が進む。ところで欠陥Maにより発生する漏洩磁束は前
述の如く欠陥に比例したものとなるから、偏光面回転角
θＦの極性変化に相応する矩形波W1,W2の位相を検出す
れば、欠陥Maを定量的に求め得ることになる。
た場合には、第２図（ａ）に破線で示した交流バイアス
磁界HPに漏洩磁束による磁界が加わって振幅変調され、
実線で示す如き振幅変調された交流磁界HLが磁気光学効
果素子1aに与えられることになる。それにより偏光面回
転角θＦの変化は第２図（ｂ）に実線で示しているよう
に交流バイアス磁界HPの位相t0′及びt2′で偏光面回転
角θＦの極性が変化し、その極性変化に相応する矩形波
W2の周期、即ち時間幅はT2になる。したがって、漏洩磁
束が生じた場合には偏光面回転角の極性変化に相応する
矩形波がW1であったものが、矩形波W2に変化してその位
相が進む。ところで欠陥Maにより発生する漏洩磁束は前
述の如く欠陥に比例したものとなるから、偏光面回転角
θＦの極性変化に相応する矩形波W1,W2の位相を検出す
れば、欠陥Maを定量的に求め得ることになる。
また、振幅変調された交流磁界HLが生じた場合はその
大きさに関係なく偏光面回転角θＦが変化するから、被
探傷材Ｍの欠陥Maを常に高感度に検出できることにな
る。それ故、探傷の精度及び信頼性を大幅に向上させる
ことができる。
大きさに関係なく偏光面回転角θＦが変化するから、被
探傷材Ｍの欠陥Maを常に高感度に検出できることにな
る。それ故、探傷の精度及び信頼性を大幅に向上させる
ことができる。
第３図は第１発明に基づいて被探傷材の欠陥を検出す
べく構成した第２発明に係る探傷装置のブロック図であ
る。検出ヘッド１は反射膜1cを設けた磁気光学効果素子
1a及び交流バイアス励磁用コイル1bを備えている。磁気
光学効果素子1aへ投射した直線偏光の光PLが反射膜1cで
反射して磁気光学効果素子1aを通った光は検光子４を介
して光検知器５へ入射する。光検知器５の出力は波形成
形器10へ与えられ、その出力は位相差測定器11へ与えら
れる。磁化電源12により交流バイアス励磁用コイル1bが
励磁される。その励磁電流に相応する電流は移相器13へ
与えられて、その出力は前記位相差測定器11へ与えられ
る。なお、励磁コイル３を備えた被探傷材磁化器２を、
第１図に示したと同様に備えるが、その構成を図示せず
省略している。
べく構成した第２発明に係る探傷装置のブロック図であ
る。検出ヘッド１は反射膜1cを設けた磁気光学効果素子
1a及び交流バイアス励磁用コイル1bを備えている。磁気
光学効果素子1aへ投射した直線偏光の光PLが反射膜1cで
反射して磁気光学効果素子1aを通った光は検光子４を介
して光検知器５へ入射する。光検知器５の出力は波形成
形器10へ与えられ、その出力は位相差測定器11へ与えら
れる。磁化電源12により交流バイアス励磁用コイル1bが
励磁される。その励磁電流に相応する電流は移相器13へ
与えられて、その出力は前記位相差測定器11へ与えられ
る。なお、励磁コイル３を備えた被探傷材磁化器２を、
第１図に示したと同様に備えるが、その構成を図示せず
省略している。
次にこの探傷装置の探傷動作を第２図とともに説明す
る。被探傷材Ｍに被探傷材磁化器２（第１図参照）によ
り交流磁界を与え、それと同相の交流バイアス磁界を磁
気光学効果素子1aに与える。そして角形磁気特性を有す
る磁気光学効果素子1aに、磁気光学効果素子1aが有する
保磁力|Hc|より大きい振幅の交流バイアス磁界HPを与え
ると、磁気光学効果素子1aの偏光面回転角θＦの極性
は、交流バイアス磁界HPに同期して変化する。
る。被探傷材Ｍに被探傷材磁化器２（第１図参照）によ
り交流磁界を与え、それと同相の交流バイアス磁界を磁
気光学効果素子1aに与える。そして角形磁気特性を有す
る磁気光学効果素子1aに、磁気光学効果素子1aが有する
保磁力|Hc|より大きい振幅の交流バイアス磁界HPを与え
ると、磁気光学効果素子1aの偏光面回転角θＦの極性
は、交流バイアス磁界HPに同期して変化する。
いま、被探傷材Ｍの欠陥Maによる漏洩磁束が磁気光学
効果素子1aに作用していない場合は、偏光面回転角θＦ
の極性変化に相応して第２図（ｂ）に破線で示した矩形
波W1が得られる。この矩形波W1が偏光面回転角θＦ＝０
を示す直線と交差する時点はt0,t2となる。
効果素子1aに作用していない場合は、偏光面回転角θＦ
の極性変化に相応して第２図（ｂ）に破線で示した矩形
波W1が得られる。この矩形波W1が偏光面回転角θＦ＝０
を示す直線と交差する時点はt0,t2となる。
しかるに、欠陥による漏洩磁界が磁気光学効果素子1a
に作用している場合には、交流バイアス磁界HPはその漏
洩磁界により振幅変調されて第２図（ａ）に実線で示す
ような振幅変調された交流磁界HLとなり、この交流磁界
HLによって偏光面回転角θＦの極性変化に相応して第２
図（ｂ）に実線で示した矩形波W2が得られる。この矩形
波W2が偏光面回転角θＦ＝０を示す直線と交差する時点
はt0′,t2′となり、漏洩磁束が作用していない場合の
矩形波W1より進相することになる。
に作用している場合には、交流バイアス磁界HPはその漏
洩磁界により振幅変調されて第２図（ａ）に実線で示す
ような振幅変調された交流磁界HLとなり、この交流磁界
HLによって偏光面回転角θＦの極性変化に相応して第２
図（ｂ）に実線で示した矩形波W2が得られる。この矩形
波W2が偏光面回転角θＦ＝０を示す直線と交差する時点
はt0′,t2′となり、漏洩磁束が作用していない場合の
矩形波W1より進相することになる。
このようにして得られた矩形波W1又はW2は、波形成形
器10で歪部分を補正すべく成形して位相差測定器11へ与
える。
器10で歪部分を補正すべく成形して位相差測定器11へ与
える。
一方、交流バイアス励磁用コイル1bに与える励磁電流
と同様の電流を磁化電源12から移相器13へ与える。それ
により移相器13は、交流バイアス電流、つまり交流バイ
アス磁界HPの０位相から移相した位相t0で立上り、位相
t2で立下る前記矩形波W1と同様の矩形波を発生して位相
差測定器11へ与える。それにより、位相差測定器11は、
波形成形器10から与えられた矩形波W1又はW2の位相t0又
はt0′と、移相器13から与えられた矩形波W1と同様の矩
形波が立上る位相をt0″とすると、位相t0″と位相t0又
はt0′との位相差t0″−t0又はt0″−t0′（又は矩形波
W1と同様の矩形波が立上る位相をt2″とすると、位相
t2″と矩形波W2の位相t2′又はt2との位相差t2″−t2′
又はt2″−t2）を位相差Ｔとして測定する。ところで被
探傷材Ｍの漏洩磁界は被探傷材Ｍの欠陥Maの深さ及び幅
に略比例するから、位相差測定器11が測定した位相差Ｔ
により欠陥Maを検出することになる。このように磁気光
学効果素子に漏洩磁界が作用した場合は、その大きさに
関係なく偏光面回転角θＦが変化するから欠陥を高感度
に検出でき、また位相差から欠陥を定量的に検出できる
ことになる。
と同様の電流を磁化電源12から移相器13へ与える。それ
により移相器13は、交流バイアス電流、つまり交流バイ
アス磁界HPの０位相から移相した位相t0で立上り、位相
t2で立下る前記矩形波W1と同様の矩形波を発生して位相
差測定器11へ与える。それにより、位相差測定器11は、
波形成形器10から与えられた矩形波W1又はW2の位相t0又
はt0′と、移相器13から与えられた矩形波W1と同様の矩
形波が立上る位相をt0″とすると、位相t0″と位相t0又
はt0′との位相差t0″−t0又はt0″−t0′（又は矩形波
W1と同様の矩形波が立上る位相をt2″とすると、位相
t2″と矩形波W2の位相t2′又はt2との位相差t2″−t2′
又はt2″−t2）を位相差Ｔとして測定する。ところで被
探傷材Ｍの漏洩磁界は被探傷材Ｍの欠陥Maの深さ及び幅
に略比例するから、位相差測定器11が測定した位相差Ｔ
により欠陥Maを検出することになる。このように磁気光
学効果素子に漏洩磁界が作用した場合は、その大きさに
関係なく偏光面回転角θＦが変化するから欠陥を高感度
に検出でき、また位相差から欠陥を定量的に検出できる
ことになる。
なお、いま磁気光学効果素子1aの保磁力Hcより充分大
きい振幅の交流バイアス磁界HPを磁気光学効果素子1aに
与え、漏洩磁束による振幅変調分をΔＨとすると、 であるから、 となる。
きい振幅の交流バイアス磁界HPを磁気光学効果素子1aに
与え、漏洩磁束による振幅変調分をΔＨとすると、 であるから、 となる。
ここでΔＨ≪HPであるから、 となる。
次に第３発明である探傷方法の原理を、第１図及び第
４図により説明する。第４図は交流バイアス磁界と、そ
の磁化電流との関係を示す説明図である。被探傷材Ｍに
与える交流磁界と同相の交流バイアス磁界を磁気光学効
果素子1aに与える。
４図により説明する。第４図は交流バイアス磁界と、そ
の磁化電流との関係を示す説明図である。被探傷材Ｍに
与える交流磁界と同相の交流バイアス磁界を磁気光学効
果素子1aに与える。
そして磁気光学効果素子1aにその保磁力|Hc|より大き
い振幅の交流バイアス磁界HPを与えるべく、交流バイア
ス励磁用コイル1bに第４図（ｂ）に示す正弦波の磁化電
流Ｉを流す。被探傷材Ｍの欠陥Maによる漏洩磁界が生じ
ていない場合は第４図（ａ）に破線で示す正弦波状の交
流バイアス磁界HPが得られる。そして磁気光学効果素子
1aの保磁力＋Hc（又は−Hc）に等しい交流バイアス磁界
HPを得る磁化電流はI0（又はI2）になる。
い振幅の交流バイアス磁界HPを与えるべく、交流バイア
ス励磁用コイル1bに第４図（ｂ）に示す正弦波の磁化電
流Ｉを流す。被探傷材Ｍの欠陥Maによる漏洩磁界が生じ
ていない場合は第４図（ａ）に破線で示す正弦波状の交
流バイアス磁界HPが得られる。そして磁気光学効果素子
1aの保磁力＋Hc（又は−Hc）に等しい交流バイアス磁界
HPを得る磁化電流はI0（又はI2）になる。
一方、欠陥Maによる漏洩磁界が生じている場合には、
交流バイアス磁界HPが漏洩磁界により振幅変調されその
交流磁界HLは第２図（ａ）に実線で示すように正弦波状
に変化する。そして振幅変調された交流磁界HLが保磁力
＋Hc（又は−Hc）を超えた時点の磁化電流Ｉ、即ち瞬時
値はI0′（又はI2′）になる。
交流バイアス磁界HPが漏洩磁界により振幅変調されその
交流磁界HLは第２図（ａ）に実線で示すように正弦波状
に変化する。そして振幅変調された交流磁界HLが保磁力
＋Hc（又は−Hc）を超えた時点の磁化電流Ｉ、即ち瞬時
値はI0′（又はI2′）になる。
それ故、漏洩磁界が生じている場合は、保磁力＋H
c（又は−Hc）を超えた時点の漏洩磁界により振幅変調
された交流磁界HPは、交流バイアス磁界の瞬時値Hdと漏
洩磁界分ΔＨ（又はΔＨ′）との和となり、その時点の
磁化電流ＩはI0′（又はI2′）となる。
c（又は−Hc）を超えた時点の漏洩磁界により振幅変調
された交流磁界HPは、交流バイアス磁界の瞬時値Hdと漏
洩磁界分ΔＨ（又はΔＨ′）との和となり、その時点の
磁化電流ＩはI0′（又はI2′）となる。
したがって、交流磁界HLが保磁力|Hc|を超えた時点の
磁化電流Ｉ、つまり瞬時値を測定すれば、被探傷材Ｍの
欠陥Maを検出できることになる。また磁化電流Ｉに基づ
いて欠陥Maを定量的に求め得る。
磁化電流Ｉ、つまり瞬時値を測定すれば、被探傷材Ｍの
欠陥Maを検出できることになる。また磁化電流Ｉに基づ
いて欠陥Maを定量的に求め得る。
第５図は第３発明に基づいて被探傷材の欠陥を検出す
べく構成した第４発明に係る探傷装置のブロック図であ
る。
べく構成した第４発明に係る探傷装置のブロック図であ
る。
検出ヘッド１、光検知器５、波形成形器10及び磁化電
源12は第３図に示した探傷装置と同様に構成されてお
り、波形成形器10の出力は微分回路14へ与えられる。こ
の微分回路14の出力及び磁化電源12の出力は磁化電流測
定器15へ与えられる。磁化電流測定器15の出力は演算器
16へ与えられる。なお、励磁コイル３を備えた被探傷材
磁化器２を第１図に示したと同様に備えるが、その構成
を図示せず省略している。
源12は第３図に示した探傷装置と同様に構成されてお
り、波形成形器10の出力は微分回路14へ与えられる。こ
の微分回路14の出力及び磁化電源12の出力は磁化電流測
定器15へ与えられる。磁化電流測定器15の出力は演算器
16へ与えられる。なお、励磁コイル３を備えた被探傷材
磁化器２を第１図に示したと同様に備えるが、その構成
を図示せず省略している。
次にこの探傷装置の探傷動作を第４図とともに説明す
る。
る。
被探傷材Ｍに被探傷材磁化器２（第１図参照）により
磁界を与える。また角形磁気特性を有する磁気光学効果
素子１に、それが有する保磁力Hcより大きい振幅の交流
バイアス磁界HPを与える。いま、被探傷材Ｍの欠陥によ
る漏洩磁界が発生していない場合には、交流バイアス磁
界HPが保磁力＋Hc（又は−Hc）を超えた時点の磁化電流
Ｉ、つまり瞬時値は第４図（ｂ）に示すようにI0（又は
I2）として求められる。この磁化電流I0（又はI2）を演
算器16に予め記憶させておく。
磁界を与える。また角形磁気特性を有する磁気光学効果
素子１に、それが有する保磁力Hcより大きい振幅の交流
バイアス磁界HPを与える。いま、被探傷材Ｍの欠陥によ
る漏洩磁界が発生していない場合には、交流バイアス磁
界HPが保磁力＋Hc（又は−Hc）を超えた時点の磁化電流
Ｉ、つまり瞬時値は第４図（ｂ）に示すようにI0（又は
I2）として求められる。この磁化電流I0（又はI2）を演
算器16に予め記憶させておく。
さて、偏光面回転角の極性変化に相応して光検知器５
から得た矩形波を波形成形器10により歪部を除去すべく
成形する。その矩形波を微分回路14に与えて微分する。
微分回路14は矩形波が立上るときの正のトリガパルス
を、立下るときに負のトリガパルスを出力する。この
正，負のトリガパルスを、交流バイアス磁界H0が保磁力
|Hc|を超えたときのタイミング信号として磁化電流測定
器15へ与える。そうすると磁化電流測定器15は与えられ
たトリガパルスのタイミングで交流バイアス励磁用コイ
ル1bの励磁電流に相応し磁化電源から与えられる電流を
測定して、その測定値を演算器16へ与える。演算器16は
予め記憶している保磁力Hcに相応する磁化電流I0,I
2と、測定した磁化電流Ｉとの差を求める。そして求め
た電流差により欠陥Maを検出する。
から得た矩形波を波形成形器10により歪部を除去すべく
成形する。その矩形波を微分回路14に与えて微分する。
微分回路14は矩形波が立上るときの正のトリガパルス
を、立下るときに負のトリガパルスを出力する。この
正，負のトリガパルスを、交流バイアス磁界H0が保磁力
|Hc|を超えたときのタイミング信号として磁化電流測定
器15へ与える。そうすると磁化電流測定器15は与えられ
たトリガパルスのタイミングで交流バイアス励磁用コイ
ル1bの励磁電流に相応し磁化電源から与えられる電流を
測定して、その測定値を演算器16へ与える。演算器16は
予め記憶している保磁力Hcに相応する磁化電流I0,I
2と、測定した磁化電流Ｉとの差を求める。そして求め
た電流差により欠陥Maを検出する。
なお、欠陥Maによる漏洩磁界が生じており、それによ
り振幅変調された交流磁界HLが保磁力＋Hcを超えた時点
の磁化電流Ｉは第４図（ｂ）に示すようにI0′,I2′と
なる。
り振幅変調された交流磁界HLが保磁力＋Hcを超えた時点
の磁化電流Ｉは第４図（ｂ）に示すようにI0′,I2′と
なる。
そして、漏洩磁界が生じていない場合の交流バイアス
磁界をHd,漏洩磁界が生じている場合の交流バイアス磁
界をHd′とすると、コイル形状が円形の場合、 但し、n:コイルの巻数 l:磁路長 となるから、 漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′は、第４図（ｂ）に示すよう
に、 となる。それ故、磁気光学効果素子1aの保磁力Hcを予め
演算器16に記憶させておいて、前記（８），（９）式の
演算を演算器16で行えば漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′が求ま
り、その漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′により欠陥を検出できる
ことにもなる。
磁界をHd,漏洩磁界が生じている場合の交流バイアス磁
界をHd′とすると、コイル形状が円形の場合、 但し、n:コイルの巻数 l:磁路長 となるから、 漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′は、第４図（ｂ）に示すよう
に、 となる。それ故、磁気光学効果素子1aの保磁力Hcを予め
演算器16に記憶させておいて、前記（８），（９）式の
演算を演算器16で行えば漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′が求ま
り、その漏洩磁界分ΔH,ΔＨ′により欠陥を検出できる
ことにもなる。
このように欠陥による漏洩磁界が生じた場合には、振
幅変調された交流磁界が保磁力を超える時点の磁化電流
たる磁化電流の瞬時値が、保磁力に相応する磁化電流以
下になるから、その磁化電流に基づいて欠陥を高精度に
検出し、また磁化電流に応じて定量的に検出することに
なる。
幅変調された交流磁界が保磁力を超える時点の磁化電流
たる磁化電流の瞬時値が、保磁力に相応する磁化電流以
下になるから、その磁化電流に基づいて欠陥を高精度に
検出し、また磁化電流に応じて定量的に検出することに
なる。
以上詳述したように第１発明は、磁気光学効果素子の
保磁力より大きい振幅の交流バイアス磁界を磁気光学効
果素子に与えて交流バイアス磁界に関連する矩形波の位
相に基づいて、第２発明は交流バイアス磁界に関連する
矩形波と、偏光面回転角に相応する矩形波との位相差に
基づいて、第３発明は交流バイアス磁界が磁気光学効果
素子の保磁力を超えた時点の磁化電流に基づいて、第４
発明は交流バイアス磁界が磁気光学効果素子の保磁力を
超えた時点の磁化電流と、保磁力に相応する交流磁界を
得るための磁化電流との差に基づいて、被探傷材の欠陥
を高精度に、また定量的に検出できる。
保磁力より大きい振幅の交流バイアス磁界を磁気光学効
果素子に与えて交流バイアス磁界に関連する矩形波の位
相に基づいて、第２発明は交流バイアス磁界に関連する
矩形波と、偏光面回転角に相応する矩形波との位相差に
基づいて、第３発明は交流バイアス磁界が磁気光学効果
素子の保磁力を超えた時点の磁化電流に基づいて、第４
発明は交流バイアス磁界が磁気光学効果素子の保磁力を
超えた時点の磁化電流と、保磁力に相応する交流磁界を
得るための磁化電流との差に基づいて、被探傷材の欠陥
を高精度に、また定量的に検出できる。
したがって、各発明はいずれも鋼材等の被探傷材の品
質検査の精度及び信頼性を大幅に向上させることができ
る優れた効果を奏する。
質検査の精度及び信頼性を大幅に向上させることができ
る優れた効果を奏する。
第１図は第１発明に係る探傷方法による探傷状態の模式
図、第２図は磁気光学効果素子の角形磁気特性、交流バ
イアス磁界及び偏光面回転角の関係を示す説明図、第３
図は第２発明に係る探傷装置のブロック図、第４図は第
３発明に係る探傷方法を説明するための交流バイアス磁
界及び磁化電流の関係を示す説明図、第５図は第４発明
に係る探傷装置のブロック図、第６図は従来の探傷装置
による探傷状態の模式図、第７図はその磁気光学効果素
子の角形磁気特性を示す特性図である。 １……検出ヘッド、1a……磁気光学効果素子、1b……交
流バイアス励磁用コイル、２……被探傷材磁化器、５…
…光検知器、11……位相差測定器、12……磁化電源、14
……微分回路、15……磁化電流測定器、16……演算器
図、第２図は磁気光学効果素子の角形磁気特性、交流バ
イアス磁界及び偏光面回転角の関係を示す説明図、第３
図は第２発明に係る探傷装置のブロック図、第４図は第
３発明に係る探傷方法を説明するための交流バイアス磁
界及び磁化電流の関係を示す説明図、第５図は第４発明
に係る探傷装置のブロック図、第６図は従来の探傷装置
による探傷状態の模式図、第７図はその磁気光学効果素
子の角形磁気特性を示す特性図である。 １……検出ヘッド、1a……磁気光学効果素子、1b……交
流バイアス励磁用コイル、２……被探傷材磁化器、５…
…光検知器、11……位相差測定器、12……磁化電源、14
……微分回路、15……磁化電流測定器、16……演算器
Claims (4)
- 【請求項１】磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷方法において、前記磁気光学効果素子
に、それが有する保磁力より大きい振幅を有する第１交
流磁界を与えるとともに、第１交流磁界と同位相の第２
交流磁界を被探傷材に与えて、磁気光学効果素子の偏光
面回転角の極性変化に相応する矩形波の位相から欠陥を
検出することを特徴とする探傷方法。 - 【請求項２】磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷装置において、 前記磁気光学効果素子に、それが有する保磁力より大き
い振幅の第１交流磁界を与える第１磁化器と、前記第１
交流磁界と同位相の第２交流磁界を前記被探傷材に与え
る第２磁化器と、前記第１交流磁界に同期する矩形波と
前記磁気光学効果素子の偏光面回転角の極性変化に相応
する矩形波との位相差を測定する位相差測定回路とを備
えることを特徴とする探傷装置。 - 【請求項３】磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷方法において、 前記磁気光学効果素子に、それが有する保磁力より大き
い振幅を有する第１交流磁界を与えるとともに、第１交
流磁界と同位相の第２交流磁界を前記被探傷材に与え
て、前記第１交流磁界が前記保磁力を超える時点の磁化
電流を求めて、該磁化電流から欠陥を検出することを特
徴とする探傷方法。 - 【請求項４】磁気光学効果素子を用いて被探傷材の欠陥
を検出する探傷装置において、 前記磁気光学効果素子に、それが有する保磁力より大き
い振幅の第１交流磁界を与える第１磁化器と、前記第１
交流磁界と同位相の第２交流磁界を前記被探傷材に与え
る第２磁化器と、第１交流磁界が磁気光学効果素子の保
磁力を超えた時点の第１磁化器が出力する磁化電流を測
定する磁化電流測定回路とを備えることを特徴とする探
傷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7579289A JPH0820421B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 探傷方法及び探傷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7579289A JPH0820421B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 探傷方法及び探傷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253152A JPH02253152A (ja) | 1990-10-11 |
| JPH0820421B2 true JPH0820421B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13586418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7579289A Expired - Lifetime JPH0820421B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 探傷方法及び探傷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820421B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6484051B2 (ja) | 2015-02-10 | 2019-03-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | 検査方法及び検査装置 |
| CN108205011B (zh) * | 2018-03-06 | 2023-06-20 | 中国计量大学 | 一种基于低频漏磁的铁磁性材料内部探伤电路 |
| US11402351B1 (en) | 2019-08-20 | 2022-08-02 | Scan Systems Corp. | Apparatus, systems, and methods for discriminate high-speed inspection of tubulars |
| US11402352B1 (en) | 2019-08-20 | 2022-08-02 | Scan Systems Corp. | Apparatus, systems, and methods for inspecting tubulars employing flexible inspection shoes |
| US11307173B1 (en) | 2019-08-20 | 2022-04-19 | Scan Systems Corp. | Apparatus, systems, and methods for inspection of tubular goods |
-
1989
- 1989-03-27 JP JP7579289A patent/JPH0820421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02253152A (ja) | 1990-10-11 |
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