JPH08304349A

JPH08304349A - 磁気センサシステム

Info

Publication number: JPH08304349A
Application number: JP11486795A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kohama; 博明小濱
Original assignee: TAWARA TAKAKO
Current assignee: TAWARA TAKAKO
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミ缶の欠陥、材質、寸法の変化などを検
査する場合、表面だけでなく内部についても正確に、か
つ、精度高く検査することができ、これをスピーディに
実施できる磁気センサシステムを提供することを目的と
する。【構成】アルミ缶Ｓを載置するとともに回転駆動する
スピナ６０と、交流電流によって交流磁場を形成して電
磁誘導により生じる誘導電流の変化量を電気信号として
検出する磁気センサプローブ１０と、この磁気センサプ
ローブ１０に交流電流を供給するとともに磁気センサプ
ローブ１０で検出された電気信号（誘導電流）を増幅す
る磁気センサアンプ２０と、アルミ缶Ｓをスピナ６０に
より一定速度で回転させた状態で磁気センサアンプ２０
からの電気信号に基づいて信号波形を形成し表示する波
形表示用コンピュータ３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気センサシステムに関
し、特に、導電性の被検査物のひとつであるアルミ缶を
検査する際、ネック部位に生じたシワやキズ、あるい
は、缶形状の変形等の欠陥を電磁誘導を用いて信号波形
として検出する磁気センサシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミ缶検査の一般例として、ネック部
位に生じたシワやキズ、あるいは、缶形状の変形を肉眼
により確認するという方法があり、これを流れ作業で効
率よく実施するには、経験の積み重ねが必要であった。

【０００３】上記欠陥は、例えば、アルミ缶内の内容物
を密閉することに何ら支障をきたすものではないが、こ
の品質の低下が商品としての見栄えを損なう結果となっ
て売上げに悪影響を及ぼしてしまう等の危惧がある。

【０００４】そこで、アルミ缶検査を検査機器により自
動化するという方法が考えられる。例えば、電磁誘導を
用いた非破壊試験があり、これは、測定対象である導電
性の被検査物に渦電流を発生させて、その渦電流の変化
を測定する磁気センサシステムが使用される。この磁気
センサシステムは、探傷試験、材質試験、形状寸法試験
等の電磁誘導試験に好適である。

【０００５】上記磁気センサシステムの構成について説
明する。図９は従来の磁気センサシステムの内部構成を
示すブロック図である。同図に示された磁気センサシス
テム９０は、交流電流を発生する発振部９１と、交流磁
場を形成する励磁コイルと交流磁場から誘導電流を検知
する誘導コイルとを備えたセンサ９２と、定常に対する
誘導電流の変化量を検出する平衡部９３と、変化量を示
す信号の増幅を行う増幅部８４と、特定の位相角の信号
を検出する同期検波部９５と、励磁、誘導のコイル間の
位相差を調整する移相部９６と、オシロスコープ、メー
タや記録計等の表示部９７とを備えている。

【０００６】次に動作について説明する。上記磁気セン
サシステム９０では、発振部９１により発振させた交流
がセンサ９２の励磁コイルに流されて交流磁場が形成さ
れる。これにより交流磁場に位置する被検査物であるア
ルミ缶Ｓには渦電流が流れる。この渦電流はセンサ９２
の誘導コイルにより検知されると、平衡部９３に出力さ
れて、渦電流の変化量（電気信号）が検出される。

【０００７】さらに後段の増幅部９４では、入力された
電気信号が増幅され、同期検波器９５に出力される。こ
の同期検波部９５では、移相部９６により雑音を除去す
るようにして特定の位相角をもつ電気信号が検出され
る。この電気信号は、検査目的に応じた情報（欠陥、材
質、形状寸法等）をもち、表示部９７によって表示され
る。

【０００８】上記磁気センサシステム９０では、渦電流
が交流であることから渦電流はアルミ缶Ｓの表面に多く
流れ、その内部に向かうに従い減少するという測定結果
が得られる。従って、センサ９２では、アルミ缶Ｓの表
面から検出される誘導電流が最も強くなり、検査上、表
面の欠陥や材質、寸法の変化等の態様を検出する場合に
適している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の磁気センサシステム９０では、アルミ缶Ｓの内
部に向かって渦電流の強さが減少していく特性があるの
で、例えば、アルミ缶Ｓの内部に金属破片等の異物が混
入していても渦電流の微妙な変化を検出できない場合が
ある。これでは、検査そのものがアルミ缶Ｓの表面検査
に限定され、検査中途半端となって正確性に欠けるの
で、精度の低い検査結果しか得られないという問題が生
じる。

【００１０】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、アルミ缶の欠陥、材質、寸法の
変化などを検査する場合、表面だけでなく内部の欠陥に
ついても正確に、かつ、精度高く検査することができ、
かつ、この検査をスピーディに実施できる磁気センサシ
ステムを提供することを目的とする。

【００１１】また、他の発明は、被検査物の材質、透磁
率、表面の状態、物理的な大きさや被検査物を検査する
際の移動速度、距離に関係なく、同様の検査精度を得る
ことができる磁気センサシステムを提供することを目的
とする。

【００１２】さらに、他の発明は、交流磁場の検出感度
を向上させることができるとともに外来ノイズを除去す
ることができる磁気センサシステムを提供することを目
的とする。

【００１３】そして、他の発明は、位相から透磁率を取
得し、振幅から電気抵抗率を取得することができる磁気
センサシステムを提供することを目的とする。

【００１４】また、他の発明は、位相と振幅を波形や数
字等の任意の表示形式で表示させることができる磁気セ
ンサシステムを提供することを目的とする。

【００１５】さらに、他の発明は、被検査物から欠陥の
ある位置を容易に認識することができる磁気センサシス
テムを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る磁
気センサシステムは、アルミ缶等の導電性の被検査物を
回転させる回転台と、交流電流によって交流磁場を形成
するとともに該交流磁場の電磁誘導により生じる誘導電
流を電気信号として検出する磁気センサプローブと、該
磁気センサプローブに交流電流を供給するとともに前記
磁気センサプローブで検出された電気信号を増幅する磁
気センサアンプと、前記被検査物を前記回転台により一
定速度で回転させ、その状態で前記磁気センサアンプで
増幅された電気信号に基づいて信号波形を形成する波形
形成手段とを備えるものである。

【００１７】請求項２の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項１の発明において、前記磁気センサプローブ
は、交流電流により同等の磁力線をもつ一対の交流磁場
を形成し、該一対の交流磁場の内の一方に前記被検査物
を配置させ、前記一対の交流磁場間で生じる誘導電流の
変化量を示す電気信号をセンシングするセンシング手段
と、前記センシング手段によりセンシングされた電気信
号から透磁率を示す電気信号と電気抵抗率を示す電気信
号とを検出する検出手段と、これら２種の電気信号を合
成する合成手段とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項３の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項２の発明において、前記センシング手段が、
交流電流を印加させ励磁により交流磁場を形成する第１
励磁コイルと、該第１励磁コイルにより形成された交流
磁場の大きさに応じた誘導電流をセンシングする第１誘
導コイルとを有する第１センサと、前記第１励磁コイル
と同様の構成を有するとともに前記第１励磁コイルと同
様の大きさの交流磁場を形成する第２励磁コイルと、前
記第１誘導コイルと同様の構成を有するとともに前記第
２励磁コイルにより形成された交流磁場の大きさに応じ
た誘導電流をセンシングする第２センサと、前記第１、
第２センサ間を、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コ
イルとを同相に、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コ
イルとを逆相にして結線させた信号線とを有することを
特徴とするものである。

【００１９】請求項４の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項３の発明において、前記第１センサが前記第
１励磁コイルと前記第１誘導コイルとを同軸に設けた構
成を有し、前記第２センサが前記第２励磁コイルと前記
第２誘導コイルとを同軸に設けた構成を有することを特
徴とするものである。

【００２０】請求項５の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項２の発明において、前記透磁率を示す電気信
号と前記電気抵抗率を示す電気信号とはそれぞれ位相と
振幅のどちらか一方に対応し、前記検出手段は、前記セ
ンシング手段によりセンシングされた電気信号から位相
信号を検出する位相検出手段と、前記センシング手段に
よりセンシングされた電気信号から振幅信号を検出する
振幅検出手段とを有することを特徴とするものである。

【００２１】請求項６の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項５の発明において、前記波形形成手段は前記
検出手段により検出された位相信号と振幅信号とを任意
の表示形式で表示することを特徴とするものである。

【００２２】請求項７の発明に係る磁気センサシステム
は、請求項２の発明において、前記磁気センサアンプは
交流磁場を形成するための交流電流の周波数を調整する
調整手段を有するものである。

【００２３】

【作用】請求項１の発明における磁気センサシステム
は、磁気センサプローブにより交流磁場を形成するの
で、そこで被検査物を一定速度で回転させたとき、交流
磁場に電磁誘導が働き、誘導電流を電気信号として検出
することができ、これを磁気センサアンプにより増幅す
れば、波形形成手段により被検査物の回転に応じた信号
波形を形成することができる。

【００２４】請求項２の発明における磁気センサシステ
ムは、請求項１の発明において、センシング手段が交流
電流により同等の磁力線をもつ対の交流磁場を形成し、
対の交流磁場の内の一方に導電性の被検査物を配置さ
せ、対の交流磁場間で電磁誘導により生じる誘導電流の
変化量を示す電気信号をセンシングし、検出手段がセン
シング手段によりセンシングされた電気信号から透磁率
を示す電気信号と電気抵抗率を示す電気信号とを検出
し、合成手段が検出手段により検出された２つの電気信
号を合成する。

【００２５】また、請求項３の発明に係る磁気センサシ
ステムは、請求項２の発明において、センシング手段の
第１センサにて、第１励磁コイルの励磁により交流磁場
を形成し、第１誘導コイルにより交流磁場の大きさに応
じた誘導電流をセンシングする。同様に、第２センサで
も、第２励磁コイルにより交流磁場を形成し、第２誘導
コイルにより交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセン
シングする。そして、第１センサと第２センサとの間
は、信号線により、第１励磁コイルと第２励磁コイルと
を同相に、第１誘導コイルと第２誘導コイルとを逆相に
して結線させる構成なので、各センサにより形成される
交流磁場に被検査物を配置しない場合、各誘導コイルに
生じる誘導電流は逆相関係により打ち消し合ってバラン
スが保持される。また一方の交流磁場に被検査物を配置
した場合、上記のバランスが崩れて、各誘導コイルに生
じる誘導電流の間で差分が生じる。この差分が被検査物
を検査する際の透磁率、電気抵抗率を得るための情報と
して活用される。

【００２６】さらに、請求項４の発明に係る磁気センサ
システムは、請求項３の発明において、第１センサの第
１励磁コイルと第１誘導コイルとを同軸に設け、第２セ
ンサの第２励磁コイルと第２誘導コイルとを同軸に設け
た構成なので、各誘導コイルでは対応する励磁コイルに
より励起された磁束の全てが鎖交して高い効率で相互イ
ンダクタンスが起こり、大きい誘導電流が生じる。

【００２７】そして、請求項５の発明に係る磁気センサ
システムは、請求項２の発明において、透磁率を示す電
気信号と電気抵抗率を示す電気信号をそれぞれ位相と振
幅のどちらか一方に対応させ、位相検出手段がセンシン
グ手段によりセンシングされた電気信号から位相信号を
検出し、振幅検出手段がセンシング手段によりセンシン
グされた電気信号から振幅信号を検出する構成なので、
合成手段により位相信号と振幅信号とを合成した電気信
号が得られる。

【００２８】また、請求項６の発明に係る磁気センサシ
ステムは、請求項５の発明において、検出手段により検
出された位相信号と振幅信号とを任意の表示形式で表示
する構成なので、波形、数値のいづれの表示形式でも表
示が行われる。

【００２９】さらに、請求項７に発明に係る磁気センサ
システムは、請求項２の発明において、調整手段にて交
流磁場を形成するための交流電流の周波数を調整する構
成なので、被検査物の内部に対して磁力線が到達する深
さが調整される。

【００３０】

【実施例】以下に、添付図面を参照して、本発明に係る
好適な一実施例を詳細に説明する。電磁誘導型検査にお
いて、渦電流方式では、検査による交流磁場の変化を振
幅、すなわち、電気抵抗でみており、位相についてはノ
イズ信号の除去に使用される。本発明に係る一実施例で
は、検査による交流磁場の変化を透磁率（位相）と電気
抵抗率（振幅）とでみる処理が行われる。なお、透磁率
が振幅で、電気抵抗率が位相に対応しても良い。マック
スウェルの電磁方程式では、導電性をもつ被検査物に交
流磁場を加えると、その被検査物の物性（電気抵抗率、
透磁率、誘電率）を示す３種類の電気信号を取得するこ
とができる。この３種類の電気信号のうち、特に、電気
抵抗率、透磁率を示す電気信号を導く方法として、周波
数、振幅、位相の３つの信号を処理する必要がある。

【００３１】本実施例による磁気センサシステムでは、
静磁束、交流磁束が金属を透過する性質をもつことか
ら、交流磁場に導電性の被検査物を配置させて電磁誘導
による交流磁場の変化を測定する。そして交流磁束が周
波数に依存する性質に着目して、交流磁場を形成するた
めの交流電流の周波数が調整される。

【００３２】そこで、本実施例による磁気センサシステ
ムは、周波数を調整した交流電流により同等の磁力をも
つ一対の交流磁場を形成して、この一対の交流磁場の内
の一方に導電性の被検査物を配置させ、一対の交流磁場
間で電磁誘導により生じる誘導電流（誘導起電圧でもよ
い）の変化量を示す電気信号をセンシングし、そのセン
シングされた電気信号から透磁率を示す電気信号と電気
抵抗率を示す電気信号とを検出して、波形等の出力形式
に置き換えて表示処理を行うという原理からなる。

【００３３】以上の原理に基づき、全体構成の一例につ
いて説明する。図１は本発明に係る磁気センサシステム
の一実施例を示す概略構成図である。図１に示した磁気
センサシステム１は、電磁誘導型の磁気センサプローブ
（以下にプローブと称する）１０と、このプローブ１０
で検出された検出信号を処理して位相と振幅とを取り出
すとともに位相と振幅とを合成させた波形等の合成信号
を得る磁気センサアンプ（以下にアンプと称する）２０
と、アンプ２０からの合成信号に基づいて信号波形を形
成するとともに表示する波形表示用コンピュータ（以下
にコンピュータと称する）３０と、プローブ１０とアン
プ２０とを電気的に接続するケーブル４０と、アルミ缶
等の導電性の被検査物を載置するとともに不図示の動力
源により回転駆動するスピナ６０と、複数のスピナを載
置して順番に測定位置に移動させるターレット７０とを
備えている。

【００３４】次に、磁気センサシステム１の内部構成に
ついて説明する。図２は図１に示した磁気センサシステ
ムの内部構成を示すブロック図であり、図３は本実施例
によるセンサ間の結線関係を示す概略構成図である。

【００３５】上記プローブ１０は、図２に示した如く、
ダミー用のセンサをひとつ使用することから第１センサ
１１と第２センサ１２とを備えている。第１センサ１１
は、図３に示した如く、交流電流を印加させ励磁により
交流磁場を形成する励磁コイル１１１と、この励磁コイ
ル１１１により形成された交流磁場の大きさに応じた誘
導電流をセンシングする誘導コイル１１２とを有し、第
２センサ１２は第１センサ１１と同様の構成、機能をも
つ励磁コイル１２１と誘導コイル１２２とを有する。

【００３６】受信コイル１１２、１２２間の結線は、図
３に示した如く、相互に逆相を形成するように、同一の
巻回方向にして、受信コイル１１２の巻き始め１１２ａ
と受信コイル１２２の巻き始め１２２ａとをアンプ２０
内を介して接続し、受信コイル１１２の巻き終わり１１
２ｂと受信コイル１２２の巻き終わり１２２ｂとを接続
した構成である。なお、発信コイル１１１、１２１は、
相互に同相で励磁可能に接続された構成である。また受
信コイル１１２、１２２を結線する信号線１３はアンプ
２０の増幅部２２に接続される。

【００３７】このように、発信コイル１１１、１２１間
は同相に、受信コイル１１２、１２２間は逆相となる結
線関係を構成することで、各センサの磁界中に被検査物
を入れない状態では、生成される誘導電流間のバランス
が保持され、相殺される誘導電流から生じる差分電流
（差分電圧も同様）は“０”となる。また一方のセンサ
による磁界中に被検査物を入れると、上記バランスは崩
れて、差分電流も有効な値を示すことになる。

【００３８】各センサは、アンプ２０の発振部２１から
交流電流が出力されているとき、発信コイルによって交
流磁界を生成し、受信コイルによってこの交流磁界の大
きさに応じた誘導電流を生成するとともに、このように
して生じた誘導電流同士を逆相で加算し、相殺により差
分電流を生成し、これを検出信号として信号線１３を介
してアンプ２０に供給する。

【００３９】アンプ２０は、図２に示した如く、交流電
流を発生させこれをプローブ１０の各発信コイルに流す
とともに発振の周波数を可変に設定できる発振部２１
と、プローブ１０から信号線１３を介して送られる検出
信号を増幅する増幅部２２と、増幅された検出信号から
位相（位相信号）と振幅（振幅信号）とを検出するとと
もに位相と振幅を合成させた波形等の情報（合成信号）
を得る位相・振幅検出／合成部２３と、処理全体のリセ
ット、出力情報（位相、振幅、その両方、波形等の情
報）の出力切替えのセット、出力先の指示、発振部２１
により発生させる交流電流の周波数を所定の範囲内での
セットを行うためのスイッチやツマミを具備したスイッ
チ部２４と、マイクロコンピュータを備えてスイッチ部
２４からの指示に従って出力先とのインターフェースを
とるとともに出力される位相、振幅、波形等の情報の各
信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換機能をもつ出力設定部２５とを備えている。

【００４０】また、アンプ２０は、主な信号線として、
発振部２１で生成する交流電流に同期した同期信号を位
相・振幅検出／合成部２３に伝える信号線２６と、スイ
ッチ部２４からの位相、振幅の出力切替信号を位相・振
幅検出／合成部２３に伝える信号線２７と、スイッチ部
２４から指示される出力先の指示信号を出力設定部２５
に伝える信号線２８と、スイッチ部２４でセットされる
周波数のレベルを発振部２２に指示する信号線２９とを
接続している。

【００４１】コンピュータ３０では、導電性をもつ被検
査物の位相と振幅をそれぞれ表示したり、位相や振幅に
基づいてデータ処理を実行したり、その処理結果を磁気
テープ、磁気ディスク、光磁気ディスク等の記録媒体に
保存したりする処理が実行される。

【００４２】上記磁気センサシステム１では、位相と振
幅とを得ることで、被検査物の態様を知ることができ
る。そのために被検査物について異常のない状態での周
波数、位相、振幅間の特性を予め既知とする。この特性
に基づいて、コンピュータ３０に表示される位相、振
幅、波形等の情報あるいは外部装置４０で処理された結
果を得て、比較、分析を行うことで、被検査物の内部深
くに生じた欠陥やその種類、大きさ、位置を正確に認識
することができる。

【００４３】図４は図２に示した位相・振幅検出／合成
部の回路構成を示すブロック図である。位相・振幅検出
／合成部２３は、図４に示した如く、増幅部２２により
増幅された検出信号を取り込んでこれを発振部２１から
の同期信号に基づいて同期整流して振幅信号を検出する
振幅検出回路５１と、同様に上記検出信号から自動レベ
ル調整などをした後に位相信号を検出する位相検出回路
５２と、振幅信号、位相信号をそれぞれ増幅する増幅回
路５３，５４と、増幅された位相信号と振幅信号とを加
算により合成して合成信号を得る合成回路５５と、この
合成回路５５から出力される合成信号、振幅信号、位相
信号、振幅信号と位相信号の両方をスイッチ部２４から
の出力切替信号に従って切替え出力するセレクタ回路５
６とを備えている。

【００４４】次に磁気センサシステム１の動作について
説明する。発振部２１は、交流電流を生成してプローブ
１０に送り、第１センサ１１の発信コイル１１１および
第２センサ１２の発信コイル１２１を各々同相で励磁さ
せるとともに、交流電流に同期した同期信号を生成し
て、これを信号線２６を介して位相・振幅検出／合成部
２３に供給する。

【００４５】第１センサ１１と第２センサ１２のいずれ
か一方の交流磁場内に被検査物が配置されたると、誘導
コイル１１２，１２２間で検出される誘導電流のバラン
スが崩れて、差分電流が有効値となる。この差分電流
は、検出信号として、信号線１３を介してアンプ２０に
出力される。なお、本実施例では、電流をもとに説明す
るが、電圧や電力をもとにして検査結果を得るようにし
ても良い。

【００４６】アンプ２０では、入力された検出信号は増
幅部２２により前置増幅される。次の位相・振幅検出／
合成部２３では、振幅検出部５１、位相検出部５２のい
ずれにおいても、増幅部２２より増幅された検出信号が
発振部２１から入力される同期信号に従い同期整流さ
れ、その検出信号から振幅信号または位相信号が検出さ
れる。ここで検出される振幅信号、位相信号の各感度
は、発振部２０で調整された周波数に依存しており、ス
イッチ部２４で周波数が変更されると、検出される位相
も変化する。

【００４７】この発振される周波数は、低くなるに従っ
て被検査物の内部深くに磁力線を到達させるものであ
り、周波数を変動させる場合には、どの位置に欠陥があ
るのかを検査する場合に適している。

【００４８】ここで、発振される周波数、透磁率、電気
抵抗率との関係について原理を説明する。発振部２１か
らプローブ１０の励磁コイル１１１，１２１に流す電流
をｉとし、励磁コイル１１１と誘導コイル１１２との
間、励磁コイル１２１と誘導コイル１２２との間の各相
互インダクタンスをＭとする。また欠陥の無い被検査物
を標準試料、欠陥のある被検査物を検査試料とすると、
各々の複素帯磁率をそれぞれ（ｘ₁＋ｊｘ₂）、
（Ｘ₁’＋ｊｘ₂’）とする。

【００４９】このとき、誘導コイル１１２，１２２にそ
れぞれ発生する誘導起電圧（ここでは電圧により説明を
行う）をｖ，ｖ’とすると、誘導起電圧ｖ，ｖ’は次の
ようになる。すなわち、ｖ＝ｊωｉＭ（ｘ₁’＋ｊｘ₂’）＝ｊωｉＭｘ₁’−ωｉＭｘ₂’ ｖ’＝ｊωｉＭ（ｘ₁＋ｊｘ₂）＝ｊωｉＭｘ₁−ωｉＭｘ₂ となる。なお、ω＝２πｆ（ｆ：周波数）とする。誘導
起電圧ｖ，ｖ’は、互いに打ち消し合うように誘導コイ
ル１１２，１２２を直列に接続してあると、差分電圧を
ｖ₀として、この差分電圧ｖ₀は、ｖ₀＝ｖ’−ｖ＝ｊωｉＭ（ｘ₁−ｘ₁’）−ωｉＭ（ｘ₂−ｘ₂’）となる。

【００５０】ここで、ｖ₀は励磁コイル側の電流ｉに対
して位相が９０°ずれた成分ωｉＭ（ｘ₁−ｘ₁’）と
同位相の成分ωｉＭ（ｘ₂−ｘ₂’）との２つよりな
り、これら２つの成分は、図４に示した振幅検出回路５
１と位相検出回路５２とにより別々に取り出される。す
なわち、振幅検出回路５１では振幅が取り出され、位相
検出回路５２では位相が取り出される。

【００５１】そして、ｘ₁とｘ₁’はアルミ缶である試
料の磁気特性、すなわち、透磁率を示し、ｘ₂とｘ₂’
は電気特性、すなわち、電気抵抗率を示す。このように
して求めた透磁率、電気抵抗率をもとに欠陥のない標準
試料と欠陥のある検査試料との比較を行うことができ
る。

【００５２】再び説明に戻り、図４に示した振幅検出回
路５１、位相検出回路５２にそれぞれ検出された振幅信
号、位相信号はそれぞれ増幅回路５３、５４で増幅され
る。このようにして増幅された振幅信号、位相信号はど
ちらも合成回路５５とセレクタ回路５６とに出力され
る。合成回路５５では、入力された振幅信号と位相信号
とを加算して合成し、これを合成信号としてセレクタ回
路５６に出力する処理が行われる。セレクタ回路５４の
出力は、スイッチ部２４からの出力切替信号に従って切
り換えられる。出力切替信号が位相か振幅を指示する信
号であれば、セレクタ回路５６から位相信号か振幅が出
力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送られる。

【００５３】また、出力切替信号が振幅と位相の両方を
指示する信号であれば、セレクタ回路５６から振幅信号
と位相信号との両方が出力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送ら
れる。さらに出力切替信号が位相、振幅を合成した波形
等の情報を指示する信号であれば、セレクタ回路５６か
ら波形信号が出力され、出力Ｉ／Ｆ２５に送られる。

【００５４】出力Ｉ／Ｆ２５では、適宜スイッチ部２４
から出力先を指示する指示信号を受け付けており、指示
信号がコンピュータ３０を指示している場合には、コン
ピュータ３０に、位相、振幅、あるいは、波形等の情報
が表示される。また指示信号が外部装置４０を指示して
いる場合には、外部装置４０に、位相、振幅、その両
方、あるいは、波形等の情報が送出され、外部装置４０
により各種の処理が施される。

【００５５】ここで、被検査物の欠陥を検査する一実験
例について説明する。図５は本実施例による一実験例に
おいて周波数変動に対する振幅と位相の特性グラフを示
す図である。この実験は図１に示した検査方法でアルミ
缶Ｓの表面及び内部の検査の一例である。この実験で
は、図５と図６とに欠陥のない正常なアルミ缶Ｓを測定
したときの波形を示し、図７と図８とに欠陥のある異常
なアルミ缶Ｓを測定したときの波形を示す。以上の図５
から図８において、横軸は電圧で示される振幅（ｍＶ）
であり、縦軸は位相（°）である。

【００５６】測定の際には、ターレット７０のスピナ６
０に標準試料を載せ、スピナ６０を例えば１〜２Ｈｚで
回転させる。標準試料を載せる場合には、スピナ６０の
回転軸と標準試料の中心軸とを合致させる。

【００５７】なお、標準試料も検査試料も交流磁場に入
れずに測定を行った場合には、交流磁場に乱れはなく、
第１センサ１１と第２センサ１２がそれぞれ検出する誘
導電流はお互いに等しい値をとってバランスが保持され
る。

【００５８】そして、第１センサ１１と第２センサ１２
の何れか一方の交流磁場に欠陥の無い標準試料を配置さ
せた測定では、図５に示した如く、周波数の変化に応じ
た振幅によって電気的特性である電気抵抗率が得られ
る。なお、被検査物の材質等の条件により相違するもの
である。標準試料の位相については、欠陥を有する検査
試料との比較を容易にするために、ゼロ調整されてい
る。標準試料からは等しい位相が得られ、この位相によ
って磁気的特性である透磁率を得ることができる。

【００５９】図５に示したケースでは、正の電圧をかけ
ていたが、図６に示した如く、負の電圧をかけても図５
と同様に振幅の小さい信号波形を得ることができる。こ
のように、標準試料では、シワやキズ、あるいは、形状
の変形等の欠陥がないために、振幅の小さい信号波形を
得ることができる。

【００６０】次に、第１センサ１１と第２センサ１２の
いずれか一方の交流磁場に楕円状に変形した検査試料を
配置させた測定では、図７に示した如く、周波数毎に位
相が乱れ、振幅も標準試料とは異なる大きな値をとる。
これにより、標準試料と検査試料との間で、検出された
差分電流（検出信号）に判別可能な差が生じたことを確
認することができる。すなわち、正常なアルミ缶（標準
試料）と欠陥をもつ異常なアルミ缶（検査試料）との間
で振幅に大きな開きが確認され、特に、異常なアルミ缶
は振幅に大きな値をとることが判明した。これは、欠陥
が波形中の振幅の大きさに対応することを示す。

【００６１】さらに、第１センサ１１と第２センサ１２
のいずれか一方の交流磁場にシワをもつ検査試料を配置
させた測定では、形状が変形している場合と同様、図８
に示した如く、周波数毎に位相が乱れ、振幅も標準試料
とは異なる大きな値をとる。これにより、標準試料と検
査試料との間で、検出された差分電流（検出信号）に判
別可能な差が生じたことを確認することができる。ここ
でも欠陥が波形中の振幅の大きさに対応することがわか
る。

【００６２】コンピュータ３０において、周波数の変動
に応じて得られる位相と振幅との特性が被検査物の物性
及び構造的な条件によって異なるパターンを呈すること
を利用して、位相と振幅の大きさや位置を、シワ、キ
ズ、変形形状、材質等の欠陥要件に対応させたデータベ
ースを予め構築しておけば、あらゆる欠陥を識別するこ
とが可能である。

【００６３】以上説明したように本実施例によれば、磁
気センサプローブにより交流磁場を形成するので、そこ
で被検査物を一定速度で回転させたとき、交流磁場に電
磁誘導が働き、誘導電流を電気信号として検出すること
ができ、これを磁気センサアンプにより増幅すれば、波
形形成手段により被検査物の回転に応じた信号波形を形
成することができる。これにより、信号波形で欠陥のあ
る被検査物と欠陥のない被検査物とを確認できるように
表すことができるので、波形のパターンから欠陥の種類
を識別すれば、肉眼で確認するよりも正確かつ高い精度
が得られ、その検査スピードも格段に向上するととも
に、渦電流タイプの磁気センサシステムでは発見が困難
であったアルミ缶内部の混入物も確実に検出できる。

【００６４】また、プローブ１０により対の交流磁場を
形成して、一方の交流磁場に被検査物を配置させて、誘
導電流の変化量をセンシングし、アンプ２０により変化
量から透磁率と電気抵抗率とを検出して合成し波形等の
情報を得るようにした構成なので、被検査物の磁気的な
特性と電気的な特性とが電気信号として取得されるとと
もにこれらはひとつの波形等の情報として得られる。従
って、導電性の被検査物について欠陥、材質、寸法の変
化などを検査する場合、磁気的な特性と電気的な特性を
含む波形等の情報により表面だけでなく内部についても
正確に、かつ、精度高く検査することができる。

【００６５】さらに、第１センサ１１と第２センサ１２
との間は、信号線により、励磁コイル１１１と励磁コイ
ル１２１とを同相に、誘導コイル１１２と誘導コイル１
２２とを逆相にして結線される構成なので、物を配置し
ない場合、各誘導コイルに生じる誘導電流は逆相関係に
より打ち消し合ってバランスが保持される。また一方の
交流磁場に被検査物を配置した場合、上記のバランスが
崩れて、各誘導コイルに生じる誘導電流の間で差分が生
じる。この差分が被検査物を検査する際の透磁率、電気
抵抗率を得るための情報として活用される。従って、被
検査物の材質、透磁率、表面の状態、物理的な大きさや
被検査物を検査する際の移動速度、距離に関係なく、ど
の被検査物も同様の検査精度を得ることができる。

【００６６】そして、プローブ１０について、各センサ
の励磁コイルと誘導コイルとを同軸に設けても良く、こ
の場合、各誘導コイルでは対応する励磁コイルにより励
起された磁束の全てが鎖交して高い効率で相互インダク
タンスが起こり、大きい誘導電流が生じる。従って、交
流磁場の検出感度を向上させることができるとともに外
来ノイズを除去することができる。

【００６７】また、透磁率を示す電気信号と電気抵抗率
を示す電気信号をそれぞれ位相と振幅のどちらか一方に
対応させ、検出された誘導電流の変化量から位相と振幅
とを検出する構成なので、波形等の情報には位相と振幅
との合成による特性が付加される。従って、位相から透
磁率を取得し、振幅から電気抵抗率を取得することがで
きるとともに位相と振幅の各変化量を含む波形等の情報
から被検査物の態様を目視することができる。

【００６８】さらに、位相と振幅を任意の表示形式で自
由に表示させる構成なので、位相と振幅は視覚的に表現
される。従って、位相と振幅を波形や数字等の任意の表
示形式で表示させることができる。

【００６９】そして、交流磁場を形成するための交流電
流の周波数を調整する構成なので、被検査物の内部に対
して磁力線が到達する深さが調整される。従って、被検
査物から欠陥のある位置を容易に認識することができ
る。さらに、周波数が磁力線が到達する深さを調整でき
ることで、プローブ１０と被検査物との距離に依存され
ずに検査を実施できる。これは、被検査物の形状、サイ
ズあるいは検査位置等がどのような条件下であっても検
査が可能であることを示す。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、磁気センサプローブにより交流磁場を形成するの
で、そこで被検査物を一定速度で回転させたとき、交流
磁場に電磁誘導が働き、誘導電流を電気信号として検出
することができ、これを磁気センサアンプにより増幅す
れば、波形形成手段により被検査物の回転に応じた信号
波形を形成することができる。これにより、信号波形で
欠陥のある被検査物と欠陥のない被検査物とを確認でき
るように表すことができるので、波形のパターンから欠
陥の種類を識別すれば、肉眼で確認するよりも正確かつ
高い精度が得られ、その検査スピードも格段に向上する
とともに、渦電流タイプの磁気センサシステムでは発見
が困難であったアルミ缶内部の混入物も確実に検出で
き、よって、欠陥の見逃しを最大限防止することができ
る有益性の高い磁気センサシステムを得られる効果があ
る。

【００７１】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、一対の交流磁場を形成して、一方の交流磁場
に被検査物を配置させて、誘導電流の変化量をセンシン
グし、この変化量から透磁率と電気抵抗率とを検出する
構成なので、被検査物の磁気的な特性と電気的な特性と
が電気信号として取得されるとともにこれらはひとつの
波形等の情報として得られる。従って、導電性の被検査
物について欠陥、材質、寸法の変化などを検査する場
合、磁気的な特性と電気的な特性を含む波形等の情報に
より表面だけでなく内部についても正確に、かつ、精度
高く検査することができる磁気センサシステムを得られ
る効果がある。

【００７２】請求項３の発明によれば、請求項２の発明
において、第１センサにて、第１励磁コイルの励磁によ
り交流磁場を形成し、第１誘導コイルにより交流磁場の
大きさに応じた誘導電流をセンシングする。同様に、第
２センサでも、第２励磁コイルにより交流磁場を形成
し、第２誘導コイルにより交流磁場の大きさに応じた誘
導電流をセンシングする。そして、第１センサと第２セ
ンサとの間は、信号線により、第１励磁コイルと第２励
磁コイルとを同相に、第１誘導コイルと第２誘導コイル
とを逆相にして結線させる構成なので、各センサにより
形成される交流磁場に被検査物を配置しない場合、各誘
導コイルに生じる誘導電流は逆相関係により打ち消し合
ってバランスが保持される。また一方の交流磁場に被検
査物を配置した場合、上記のバランスが崩れて、各誘導
コイルに生じる誘導電流の間で差分が生じる。この差分
が被検査物を検査する際の透磁率、電気抵抗率を得るた
めの情報として活用される。従って、被検査物の材質、
透磁率、表面の状態、物理的な大きさや被検査物を検査
する際の移動速度、距離に関係なく、どの被検査物も同
様の検査精度を得ることができる磁気センサシステムを
得られる効果がある。

【００７３】請求項４の発明によれば、請求項３の発明
において、第１センサの第１励磁コイルと第１誘導コイ
ルとを同軸に設け、第２センサの第２励磁コイルと第２
誘導コイルとを同軸に設けた構成なので、各誘導コイル
では対応する励磁コイルにより励起された磁束の全てが
鎖交して高い効率で相互インダクタンスが起こり、大き
い誘導電流が生じる。従って、交流磁場の検出感度を向
上させることができるとともに外来ノイズを除去するこ
とができる磁気センサシステムを得られる効果がある。

【００７４】請求項５の発明によれば、請求項２の発明
において、透磁率を示す電気信号と電気抵抗率を示す電
気信号をそれぞれ位相と振幅のどちらか一方に対応さ
せ、検出された誘導電流の変化量から位相と振幅とを検
出する構成なので、波形等の情報には位相と振幅との合
成による特性が付加される。従って、請求項１の発明の
効果に加え、位相から透磁率を取得し、振幅から電気抵
抗率を取得することができるとともに位相と振幅の各変
化量を含む波形等の情報から被検査物の態様を目視する
ことができる磁気センサシステムを得られる効果があ
る。

【００７５】請求項６の発明によれば、請求項５の発明
において、位相と振幅を任意の表示形式で表示させる構
成なので、位相と振幅は視覚的に表現される。従って、
位相と振幅を波形や数字等の任意の表示形式で表示させ
ることができる磁気センサシステムを得られる効果があ
る。

【００７６】請求項７に発明によれば、請求項２の発明
において、交流磁場を形成するための交流電流の周波数
を調整する構成なので、被検査物の内部に対して磁力線
が到達する深さが調整される。従って、被検査物から欠
陥のある位置を容易に認識することができる磁気センサ
システムを得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気センサシステムの一実施例を
示す概略構成図である。

【図２】図１の磁気センサシステムの内部構成を示すブ
ロック図である。

【図３】本実施例によるセンサ間の結線関係を示す概略
構成図である。

【図４】図２に示した位相・振幅検出／合成部の回路構
成を示すブロック図である。

【図５】本実施例の良品検査における振幅と位相の一特
性グラフを示す図である。

【図６】本実施例の良品検査における振幅と位相の他の
特性グラフを示す図である。

【図７】本実施例の不良品検査における振幅と位相の一
特性グラフを示す図である。

【図８】本実施例の不良品検査における振幅と位相の他
の特性グラフを示す図である。

【図９】従来の磁気センサシステムの内部構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１磁気センサシステム１０プローブ（センシング手段）１１第１センサ１２第２センサ２０アンプ２１発振部（調整手段）２２増幅部２３位相・振幅検出／合成部（検知手段，合成手段）２４スイッチ部（調整手段）２５出力Ｉ／Ｆ３０コンピュータ（波形表示手段）４０ケーブル５１振幅検出回路（振幅検出手段）５２位相検出回路（位相検出手段）５５合成回路（合成手段）６０スピナ（回転台）７０ターレットＳアルミ缶（被検査物）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミ缶等の導電性の被検査物を回転さ
せる回転台と、交流電流によって交流磁場を形成すると
ともに該交流磁場の電磁誘導により生じる誘導電流を電
気信号として検出する磁気センサプローブと、該磁気セ
ンサプローブに交流電流を供給するとともに前記磁気セ
ンサプローブで検出された電気信号を増幅する磁気セン
サアンプと、前記被検査物を前記回転台により一定速度
で回転させ、その状態で前記磁気センサアンプで増幅さ
れた電気信号に基づいて信号波形を形成する波形形成手
段とを備える磁気センサシステム。
【請求項２】前記磁気センサプローブは、交流電流に
より同等の磁力線をもつ一対の交流磁場を形成し、該一
対の交流磁場の内の一方に前記被検査物を配置させ、前
記一対の交流磁場間で生じる誘導電流の変化量を示す電
気信号をセンシングするセンシング手段と、前記センシ
ング手段によりセンシングされた電気信号から透磁率を
示す電気信号と電気抵抗率を示す電気信号とを検出する
検出手段と、これら２種の電気信号を合成する合成手段
とを備えることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ
システム。
【請求項３】前記センシング手段は、交流電流を印加
させ励磁により交流磁場を形成する第１励磁コイルと、
該第１励磁コイルにより形成された交流磁場の大きさに
応じた誘導電流をセンシングする第１誘導コイルとを有
する第１センサと、前記第１励磁コイルと同様の構成を
有するとともに前記第１励磁コイルと同様の大きさの交
流磁場を形成する第２励磁コイルと、前記第１誘導コイ
ルと同様の構成を有するとともに前記第２励磁コイルに
より形成された交流磁場の大きさに応じた誘導電流をセ
ンシングする第２センサと、前記第１、第２センサ間
を、前記第１励磁コイルと前記第２励磁コイルとを同相
に、前記第１誘導コイルと前記第２誘導コイルとを逆相
にして結線させた信号線とを有することを特徴とする請
求項２記載の磁気センサシステム。
【請求項４】前記第１センサは前記第１励磁コイルと
前記第１誘導コイルとを同軸に設けた構成を有し、前記
第２センサは前記第２励磁コイルと前記第２誘導コイル
とを同軸に設けた構成を有することを特徴とする請求項
３記載の磁気センサシステム。
【請求項５】前記透磁率を示す電気信号と前記電気抵
抗率を示す電気信号とはそれぞれ位相と振幅のどちらか
一方に対応し、前記検出手段は、前記センシング手段に
よりセンシングされた電気信号から位相信号を検出する
位相検出手段と、前記センシング手段によりセンシング
された電気信号から振幅信号を検出する振幅検出手段と
を有することを特徴とする請求項２記載の磁気センサシ
ステム。
【請求項６】前記波形形成手段は前記検出手段により
検出された位相信号と振幅信号とを任意の表示形式で表
示することを特徴とする請求項５記載の磁気センサシス
テム。
【請求項７】前記磁気センサアンプは交流磁場を形成
するための交流電流の周波数を調整する調整手段を有す
ることを特徴とする請求項２記載の磁気センサシステ
ム。