JPH09243606A - プローブ装置 - Google Patents
プローブ装置Info
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- JPH09243606A JPH09243606A JP8051954A JP5195496A JPH09243606A JP H09243606 A JPH09243606 A JP H09243606A JP 8051954 A JP8051954 A JP 8051954A JP 5195496 A JP5195496 A JP 5195496A JP H09243606 A JPH09243606 A JP H09243606A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳＱＵＩＤセンサを用いて、被測定物の磁束
分布を効果的に補足、集束し、測定対象の磁気バックグ
ラウンドを消去して、欠陥磁束のみを検出することによ
り、材料欠陥や疲労歪などの検出を、広範な材料と、広
範な測定環境に対応させる。 【解決手段】 測定対象材３０の被測定部であるステン
レス鋼溶接部１３の磁化率を検出するべく、ステンレス
鋼溶接部１３に近接できる先端部を有する一対のプロー
ブ本体２６Ａ，２６Ｂからなるナイフプローブ２６を、
ＦＲＰ断熱壁３１で囲まれた断熱環境中におくための検
出側ハウジング３４に収納することにより、超電導環境
におかれ、ナイフプローブ２６で検出された被測定部の
磁性を導出する一次微分型のピックアップコイル２４お
よびＳＱＵＩＤセンサ２３と、被測定部の間の距離の自
由度を確保し、検出側ハウジング３４を更に被測定部磁
気シールド内部において地球磁場の影響を除去するよう
に構成する。
分布を効果的に補足、集束し、測定対象の磁気バックグ
ラウンドを消去して、欠陥磁束のみを検出することによ
り、材料欠陥や疲労歪などの検出を、広範な材料と、広
範な測定環境に対応させる。 【解決手段】 測定対象材３０の被測定部であるステン
レス鋼溶接部１３の磁化率を検出するべく、ステンレス
鋼溶接部１３に近接できる先端部を有する一対のプロー
ブ本体２６Ａ，２６Ｂからなるナイフプローブ２６を、
ＦＲＰ断熱壁３１で囲まれた断熱環境中におくための検
出側ハウジング３４に収納することにより、超電導環境
におかれ、ナイフプローブ２６で検出された被測定部の
磁性を導出する一次微分型のピックアップコイル２４お
よびＳＱＵＩＤセンサ２３と、被測定部の間の距離の自
由度を確保し、検出側ハウジング３４を更に被測定部磁
気シールド内部において地球磁場の影響を除去するよう
に構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はプローブ装置に係
り、特に、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）装置におい
て材料評価を行う場合に、磁気バックグラウンドを消去
して欠陥磁束のみを検出するプローブ装置に関する。
り、特に、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉計）装置におい
て材料評価を行う場合に、磁気バックグラウンドを消去
して欠陥磁束のみを検出するプローブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、非破壊検査的な材料評価技術
においては、欠陥検出手段としてさまざまな方式のもの
が用いられてきた。例えば、内部欠陥検出のためには、
放射線透過法、超音波探傷法などが知られており、表層
欠陥検出のためには、磁粉探傷法、液浸透探傷法、漏洩
磁束探傷法、渦電流探傷法などが知られている。
においては、欠陥検出手段としてさまざまな方式のもの
が用いられてきた。例えば、内部欠陥検出のためには、
放射線透過法、超音波探傷法などが知られており、表層
欠陥検出のためには、磁粉探傷法、液浸透探傷法、漏洩
磁束探傷法、渦電流探傷法などが知られている。
【０００３】以上のような各種の方式においては、１つ
の手段で内部と表層の両方の欠陥を発見することは極め
て困難であり、また１つの手段でひずみの検出と欠陥の
検出を兼ねることも困難であった。また、いずれの方式
も、ＬＮＧ貯蔵槽内部のように極低温の環境における探
傷に用いるのも非常に困難とされてきた。
の手段で内部と表層の両方の欠陥を発見することは極め
て困難であり、また１つの手段でひずみの検出と欠陥の
検出を兼ねることも困難であった。また、いずれの方式
も、ＬＮＧ貯蔵槽内部のように極低温の環境における探
傷に用いるのも非常に困難とされてきた。
【０００４】一方、材料の歪を測定する材料評価技術で
は、ポイントまたは標点間の測定方法として、電気抵抗
歪ゲージ法、Ｘ線応力測定法、変位計法などが知られて
おり、歪（応力）分布測定技術としては、光弾性法、応
力塗膜法、モアレ縞法などが知られている。
は、ポイントまたは標点間の測定方法として、電気抵抗
歪ゲージ法、Ｘ線応力測定法、変位計法などが知られて
おり、歪（応力）分布測定技術としては、光弾性法、応
力塗膜法、モアレ縞法などが知られている。
【０００５】これらの歪や応力の測定法は、歪や応力の
広い視野での分布観測には有効であるが、定量的な測定
には不向きであるとされており、欠陥検出までもカバー
することはできない。
広い視野での分布観測には有効であるが、定量的な測定
には不向きであるとされており、欠陥検出までもカバー
することはできない。
【０００６】これに対して、近年、ＳＱＵＩＤ装置を用
いた材料評価技術が用いられるようになってきている。
このＳＱＵＩＤ装置は、ジョセフソン効果を利用した超
高感度磁気センサであり、その限界感度は、例えば地球
磁場（０．５ガウス）の１／１０10と言われている。こ
の超高感度性を利用して、ＳＱＵＩＤ装置は、当初は心
磁計や脳磁計などの医療分野に応用研究が進められてき
ており、ほぼ実用段階に達している。
いた材料評価技術が用いられるようになってきている。
このＳＱＵＩＤ装置は、ジョセフソン効果を利用した超
高感度磁気センサであり、その限界感度は、例えば地球
磁場（０．５ガウス）の１／１０10と言われている。こ
の超高感度性を利用して、ＳＱＵＩＤ装置は、当初は心
磁計や脳磁計などの医療分野に応用研究が進められてき
ており、ほぼ実用段階に達している。
【０００７】このＳＱＵＩＤ装置は、最近、医療分野の
みならず、材料評価用にも応用研究が進められている。
これは、金属材料に発生した歪や欠陥が、材料の磁気的
性質に変化をもたらしたり、印加磁界に対する漏洩磁束
の変化をもたらすことを利用して、金属材料の非破壊検
査や余命評価に適用しようとするものである。
みならず、材料評価用にも応用研究が進められている。
これは、金属材料に発生した歪や欠陥が、材料の磁気的
性質に変化をもたらしたり、印加磁界に対する漏洩磁束
の変化をもたらすことを利用して、金属材料の非破壊検
査や余命評価に適用しようとするものである。
【０００８】これらの応用に対して、ＳＱＵＩＤ装置
は、従来の各種の非破壊検査法よりもはるかに高感度で
の欠陥検出や疲労進展検出が可能であり、検査対象も広
範囲をカバーできる多機能材料評価が可能であり、更に
極低温での使用においても制約を受けないため、次世代
の非破壊材料検査用としてその広範な応用が期待されて
いる。
は、従来の各種の非破壊検査法よりもはるかに高感度で
の欠陥検出や疲労進展検出が可能であり、検査対象も広
範囲をカバーできる多機能材料評価が可能であり、更に
極低温での使用においても制約を受けないため、次世代
の非破壊材料検査用としてその広範な応用が期待されて
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように高機能を
有するＳＱＵＩＤ装置ではあるが、その応用はいまだに
研究開発段階であり、本格的な実用域に達するには解決
すべき問題点を多く内包している。
有するＳＱＵＩＤ装置ではあるが、その応用はいまだに
研究開発段階であり、本格的な実用域に達するには解決
すべき問題点を多く内包している。
【００１０】第１に、ＳＱＵＩＤ装置自体が非常に高感
度であるため、地球磁場や、他の磁気外乱の影響を受け
易く、現段階では、測定物とＳＱＵＩＤ装置全体を囲む
磁気シールド室内で、実験研究的な測定がなされている
レベルである。このため、さまざまな場所に置かれた、
さまざまな形態の被測定物に対する機動的な測定が困難
である。
度であるため、地球磁場や、他の磁気外乱の影響を受け
易く、現段階では、測定物とＳＱＵＩＤ装置全体を囲む
磁気シールド室内で、実験研究的な測定がなされている
レベルである。このため、さまざまな場所に置かれた、
さまざまな形態の被測定物に対する機動的な測定が困難
である。
【００１１】第２に、ＳＱＵＩＤ装置のセンサと、信号
磁束をひろい上げるピックアップコイルは、液体ヘリウ
ムなどで極低温に冷却する必要があるため、測定対象と
の間に断熱層が介在せざるを得ない。ところが、測定対
象とピックアップコイル間の距離（リフトオフ距離）が
大きくなると、磁束が弱まるために、高感度検出の阻害
要因となってしまう。
磁束をひろい上げるピックアップコイルは、液体ヘリウ
ムなどで極低温に冷却する必要があるため、測定対象と
の間に断熱層が介在せざるを得ない。ところが、測定対
象とピックアップコイル間の距離（リフトオフ距離）が
大きくなると、磁束が弱まるために、高感度検出の阻害
要因となってしまう。
【００１２】第３に、金属材料は完全非磁性ではあり得
ず、いわゆる非磁性金属材料と呼ばれているものでも、
わずかな磁性とその不均一分布を持っている。そして、
溶接や圧延などの加工履歴によって、この磁性の不均一
分布が大きくなる。このため、新たに発生した欠陥や疲
労による磁性変化が、以前から存在する磁性の不均一分
布中に埋没して、Ｓ／Ｎ比の大幅な低下をもたらし、高
感度検出の大きな阻害要因となっている。
ず、いわゆる非磁性金属材料と呼ばれているものでも、
わずかな磁性とその不均一分布を持っている。そして、
溶接や圧延などの加工履歴によって、この磁性の不均一
分布が大きくなる。このため、新たに発生した欠陥や疲
労による磁性変化が、以前から存在する磁性の不均一分
布中に埋没して、Ｓ／Ｎ比の大幅な低下をもたらし、高
感度検出の大きな阻害要因となっている。
【００１３】つまり、現状のＳＱＵＩＤ装置は、磁気シ
ールドされた室内で、欠陥部からの磁束を、ＳＱＵＩＤ
素子で直接検出する方法が主流であるため、測定対象材
料の材質や大きさ、測定場所の磁気的環境に制限があ
り、広範な応用展開のためには、解決すべき多くの課題
が残されている。
ールドされた室内で、欠陥部からの磁束を、ＳＱＵＩＤ
素子で直接検出する方法が主流であるため、測定対象材
料の材質や大きさ、測定場所の磁気的環境に制限があ
り、広範な応用展開のためには、解決すべき多くの課題
が残されている。
【００１４】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、材料の欠陥部の磁束分布を効果的に捕捉、
集束し、測定対象の磁気バックグラウンドを消去して、
欠陥磁束のみを検出することにより、材料欠陥や疲労歪
などの検出を、広範な材料と、広範な測定環境に対応さ
せることを可能としたプローブ装置を提供することにあ
る。
その目的は、材料の欠陥部の磁束分布を効果的に捕捉、
集束し、測定対象の磁気バックグラウンドを消去して、
欠陥磁束のみを検出することにより、材料欠陥や疲労歪
などの検出を、広範な材料と、広範な測定環境に対応さ
せることを可能としたプローブ装置を提供することにあ
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被測定部の磁化率を検出するべく前記被
測定部に近接できる先端部を有して欠陥部の磁束を捕捉
する一対のナイフプローブと、前記ナイフプローブで検
出された磁性を検出する一次微分型のピックアップコイ
ルと、前記ピックアップコイルの出力を検出するＳＱＵ
ＩＤセンサと、前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ピックアッ
プコイルを超電導環境におくクライオスタット手段と、
を備えるプローブ装置を提供するものである。
に、本発明は、被測定部の磁化率を検出するべく前記被
測定部に近接できる先端部を有して欠陥部の磁束を捕捉
する一対のナイフプローブと、前記ナイフプローブで検
出された磁性を検出する一次微分型のピックアップコイ
ルと、前記ピックアップコイルの出力を検出するＳＱＵ
ＩＤセンサと、前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ピックアッ
プコイルを超電導環境におくクライオスタット手段と、
を備えるプローブ装置を提供するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】以上のような手段において、本発
明では、以下のようなプローブ装置の実施例を実現して
いる。
明では、以下のようなプローブ装置の実施例を実現して
いる。
【００１７】第１に、地球磁場や、他の磁気外乱を有効
に遮蔽し、かつさまざまな場所と形態の被測定物の機動
的な測定に対応するために、ＳＱＵＩＤセンサを含む検
出部には超電導磁気シールドを施し、被測定箇所に対し
ては、同箇所を囲むような円筒状の鉄芯にコイルを巻つ
けたアクティブシールドとパッシブシールドの併用型の
コンパクト磁気シールドを施している。
に遮蔽し、かつさまざまな場所と形態の被測定物の機動
的な測定に対応するために、ＳＱＵＩＤセンサを含む検
出部には超電導磁気シールドを施し、被測定箇所に対し
ては、同箇所を囲むような円筒状の鉄芯にコイルを巻つ
けたアクティブシールドとパッシブシールドの併用型の
コンパクト磁気シールドを施している。
【００１８】第２に、所要の断熱層を確保しながらピッ
クアップコイルと測定対象の間のリフトオフ距離をでき
るだけ小さくするために、ピックアップコイルの腕を延
長するように断熱層を貫通するナイフプローブを設け
て、その先端が測定対象に近接できるようにしている。
クアップコイルと測定対象の間のリフトオフ距離をでき
るだけ小さくするために、ピックアップコイルの腕を延
長するように断熱層を貫通するナイフプローブを設け
て、その先端が測定対象に近接できるようにしている。
【００１９】第３に、測定対象の磁性の不均一分布中に
埋没した欠陥などからの信号磁束を弁別、抽出するため
に、一対の一次微分型ピックアップコイルと、これに磁
気結合する一対のナイフプローブを設け、更に、対をな
す２個のナイフプローブ自身の磁性の差を較正するため
に、各ナイフプローブにはキヤンセルコイルを設けてい
る。
埋没した欠陥などからの信号磁束を弁別、抽出するため
に、一対の一次微分型ピックアップコイルと、これに磁
気結合する一対のナイフプローブを設け、更に、対をな
す２個のナイフプローブ自身の磁性の差を較正するため
に、各ナイフプローブにはキヤンセルコイルを設けてい
る。
【００２０】以下、図面を参照しながら本発明の実施の
形態を説明する。
形態を説明する。
【００２１】図１は、本発明の実施例のプローブ装置を
適用したＳＱＵＩＤ材料評価装置の概略構成図である。
適用したＳＱＵＩＤ材料評価装置の概略構成図である。
【００２２】図において示すように、ステンレス鋼が測
定対象材３０とされ、そのステンレス鋼溶接部１３が測
定対象となり、欠陥などによる磁性変化を磁化率変化と
して測定する場合を例示している。
定対象材３０とされ、そのステンレス鋼溶接部１３が測
定対象となり、欠陥などによる磁性変化を磁化率変化と
して測定する場合を例示している。
【００２３】ＳＱＵＩＤセンサを含む検出部や、磁化率
測定のための励磁、消磁コイルを収納したＳＱＵＩＤセ
ンサハウジング１４は、非磁性のＦＲＰクライオスタッ
ト１１内部に収納され、液体ヘリウムなどで冷却状態を
維持される。
測定のための励磁、消磁コイルを収納したＳＱＵＩＤセ
ンサハウジング１４は、非磁性のＦＲＰクライオスタッ
ト１１内部に収納され、液体ヘリウムなどで冷却状態を
維持される。
【００２４】この装置を操作するためのエレクトロニク
ス機器や、各種コイル用の電源や、冷媒供給源などはＦ
ＲＰクライオスタット１１とは離れた場所に設置され、
両者の間はフレキシブル型連絡ホース６で連絡される。
このフレキシブル型連絡ホース６の内部には、ＦＲＰク
ライオスタット１１内に冷媒を補給するための冷媒補給
路１、測定信号を導出するための信号線２、コイル励磁
用の電流を供給するための励磁用電流リード３、ＦＲＰ
クライオスタット１１内で蒸発した冷媒を逃がすための
冷媒蒸発ガス管４などが収納される。また、別途、アク
ティブシールド用コイルに電流を供給するためのアクテ
ィブシールド用コイルリード５が敷設される。
ス機器や、各種コイル用の電源や、冷媒供給源などはＦ
ＲＰクライオスタット１１とは離れた場所に設置され、
両者の間はフレキシブル型連絡ホース６で連絡される。
このフレキシブル型連絡ホース６の内部には、ＦＲＰク
ライオスタット１１内に冷媒を補給するための冷媒補給
路１、測定信号を導出するための信号線２、コイル励磁
用の電流を供給するための励磁用電流リード３、ＦＲＰ
クライオスタット１１内で蒸発した冷媒を逃がすための
冷媒蒸発ガス管４などが収納される。また、別途、アク
ティブシールド用コイルに電流を供給するためのアクテ
ィブシールド用コイルリード５が敷設される。
【００２５】ＦＲＰクライオスタット１１の底部側に
は、ＳＱＵＩＤセンサハウジング１４からステンレス鋼
溶接部１３側に延在するように検出端１７が取りつけら
れる。そして、検出端１７と被測定部であるステンレス
鋼溶接部１３とを囲むように、円筒状の被測定部磁気シ
ールド１２が取りつけられる。
は、ＳＱＵＩＤセンサハウジング１４からステンレス鋼
溶接部１３側に延在するように検出端１７が取りつけら
れる。そして、検出端１７と被測定部であるステンレス
鋼溶接部１３とを囲むように、円筒状の被測定部磁気シ
ールド１２が取りつけられる。
【００２６】測定装置全体は、固定フレーム７に取りつ
けられたＸ−Ｙステージ８上に載置されており、サーボ
モータ９により、検出端１７が測定対象材３０のステン
レス鋼溶接部１３上をＸ方向およびＹ方向に任意にスキ
ャンニング可能とされる。ちなみに、サーボモータ９は
モータ用電磁シールド１０によりシールドされ、測定に
影響を与えないように考慮される。
けられたＸ−Ｙステージ８上に載置されており、サーボ
モータ９により、検出端１７が測定対象材３０のステン
レス鋼溶接部１３上をＸ方向およびＹ方向に任意にスキ
ャンニング可能とされる。ちなみに、サーボモータ９は
モータ用電磁シールド１０によりシールドされ、測定に
影響を与えないように考慮される。
【００２７】図２は、ＦＲＰクライオスタット１１の底
部側の検出端１７と、被測定部磁気シールド１２の詳細
な構成を示す断面図である。
部側の検出端１７と、被測定部磁気シールド１２の詳細
な構成を示す断面図である。
【００２８】図において示すように、検出器１７には、
ピックアップコイル、ナイフプローブなどを収納する検
出側ハウジング３４と、励磁コイルや消磁コイルを収納
する励磁消磁側ハウジング３５が含まれる。
ピックアップコイル、ナイフプローブなどを収納する検
出側ハウジング３４と、励磁コイルや消磁コイルを収納
する励磁消磁側ハウジング３５が含まれる。
【００２９】検出器１７の回りを囲み、測定対象である
ステンレス鋼溶接部１３に近接して、被測定部磁気シー
ルド１２が設けられる。この被測定部磁気シールド１２
の本体は鉄芯で作られており、これ自体でパッシブシー
ルド効果を有するパッシブシールド鉄芯１５を構成す
る。このため、横方向の地球磁場は、パッシブシールド
鉄芯１５の内側に侵入することはできない。また、測定
対象であるステンレス鋼溶接部１３の板内を図２におい
て横向きに通る地球磁場などは、パッシブシールド鉄芯
１５に巻かれたアクティブシールドコイル１６によるシ
ールド磁束２０に遮られて、被測定領域内部に侵入でき
ないようになっている。この場合、図中横向きの方向磁
場の大きさにより、シールド磁束は若干歪むことにな
る。
ステンレス鋼溶接部１３に近接して、被測定部磁気シー
ルド１２が設けられる。この被測定部磁気シールド１２
の本体は鉄芯で作られており、これ自体でパッシブシー
ルド効果を有するパッシブシールド鉄芯１５を構成す
る。このため、横方向の地球磁場は、パッシブシールド
鉄芯１５の内側に侵入することはできない。また、測定
対象であるステンレス鋼溶接部１３の板内を図２におい
て横向きに通る地球磁場などは、パッシブシールド鉄芯
１５に巻かれたアクティブシールドコイル１６によるシ
ールド磁束２０に遮られて、被測定領域内部に侵入でき
ないようになっている。この場合、図中横向きの方向磁
場の大きさにより、シールド磁束は若干歪むことにな
る。
【００３０】図３、図４、図５は本発明の実施例のプロ
ーブ装置の構成を示すものであり、特に、図３は装置全
体の概略構成図、図４は検出回路の概略構成図、図５は
ナイフプローブ先端部の拡大図である。
ーブ装置の構成を示すものであり、特に、図３は装置全
体の概略構成図、図４は検出回路の概略構成図、図５は
ナイフプローブ先端部の拡大図である。
【００３１】各図において示すように、測定対象材３０
の被測定部に対向する検出部には、磁性材製のプローブ
本体２６Ａ，２６Ｂで構成されるナイフプローブ２６が
配置される。ナイフプローブ２６の頭頂部には、一対の
ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂと、一対のキヤンセ
ルコイル２５Ａ，２５Ｂが配置される。なお、ピックア
ップコイル２４Ａ，２４Ｂとキヤンセルコイル２５Ａ，
２５Ｂは、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂからの磁束を検
出、制御するために、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂの頭
頂部に同心円状に巻かれる。
の被測定部に対向する検出部には、磁性材製のプローブ
本体２６Ａ，２６Ｂで構成されるナイフプローブ２６が
配置される。ナイフプローブ２６の頭頂部には、一対の
ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂと、一対のキヤンセ
ルコイル２５Ａ，２５Ｂが配置される。なお、ピックア
ップコイル２４Ａ，２４Ｂとキヤンセルコイル２５Ａ，
２５Ｂは、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂからの磁束を検
出、制御するために、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂの頭
頂部に同心円状に巻かれる。
【００３２】一方、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂ、ピッ
クアップコイル２４Ａ，２４Ｂ、キヤンセルコイル２５
Ａ，２５Ｂは、非磁性材料のセラミックなどで構成され
る検出側ハウジング３４内に収納される。検出側ハウジ
ング３４は上下のＦＲＰ断熱壁３１と共に真空壁を形成
し、上下のＦＲＰ断熱壁３１の間の空間を断熱層として
いる。そして検出側ハウジング３４はこの断熱層を貫通
し、その先端が測定対象材３０の非測定部であるステン
レス鋼溶接部１３に対面するように配置される。
クアップコイル２４Ａ，２４Ｂ、キヤンセルコイル２５
Ａ，２５Ｂは、非磁性材料のセラミックなどで構成され
る検出側ハウジング３４内に収納される。検出側ハウジ
ング３４は上下のＦＲＰ断熱壁３１と共に真空壁を形成
し、上下のＦＲＰ断熱壁３１の間の空間を断熱層として
いる。そして検出側ハウジング３４はこの断熱層を貫通
し、その先端が測定対象材３０の非測定部であるステン
レス鋼溶接部１３に対面するように配置される。
【００３３】なお、検出側ハウジング３４内部に収納さ
れるプローブ本体２６Ａ，２６Ｂの先端部の刃先は、図
５に示すように測定対象材３０のステンレス鋼溶接部１
３に近接対面するように配置される。ちなみに、図示の
刃先は、ステンレス鋼溶接部１３の形状に合わせて形成
した場合を例示している。
れるプローブ本体２６Ａ，２６Ｂの先端部の刃先は、図
５に示すように測定対象材３０のステンレス鋼溶接部１
３に近接対面するように配置される。ちなみに、図示の
刃先は、ステンレス鋼溶接部１３の形状に合わせて形成
した場合を例示している。
【００３４】測定対象材３０上の被測定部の測定に先立
って磁化、消磁するために励磁消磁コイル３３が設けら
れるが、この励磁消磁コイル３３は非磁性材料で構成さ
れる励磁消磁側ハウジング３５の内部先端側に配置され
る。この励磁消磁側ハウジング３５も上下のＦＲＰ断熱
壁３１と共に真空壁を形成し、これを断熱層としてい
る。そして、励磁消磁側ハウジング３５はこの断熱層を
貫通し、その先端が測定対象材３０の被測定部に対面す
るように配置される。
って磁化、消磁するために励磁消磁コイル３３が設けら
れるが、この励磁消磁コイル３３は非磁性材料で構成さ
れる励磁消磁側ハウジング３５の内部先端側に配置され
る。この励磁消磁側ハウジング３５も上下のＦＲＰ断熱
壁３１と共に真空壁を形成し、これを断熱層としてい
る。そして、励磁消磁側ハウジング３５はこの断熱層を
貫通し、その先端が測定対象材３０の被測定部に対面す
るように配置される。
【００３５】ナイフプローブ２６の頭部、ピックアップ
コイル２４Ａ，２４Ｂ、キヤンセルコイル２５Ａ，２５
Ｂは、パッシブ、アクティブ併用型の被測定部磁気シー
ルド１２（図２）とは別に、超電導体で作られた超電導
磁気シールド２７に囲まれるように配置され、高感度性
を確保される。
コイル２４Ａ，２４Ｂ、キヤンセルコイル２５Ａ，２５
Ｂは、パッシブ、アクティブ併用型の被測定部磁気シー
ルド１２（図２）とは別に、超電導体で作られた超電導
磁気シールド２７に囲まれるように配置され、高感度性
を確保される。
【００３６】ちなみに、ピックアップコイル２４は、変
動のない磁束も電気信号に変換可能なように、超電導線
材をコイルとして作られることは言うまでもない。
動のない磁束も電気信号に変換可能なように、超電導線
材をコイルとして作られることは言うまでもない。
【００３７】ＳＱＵＩＤセンサハウジング１４に収納さ
れるＳＱＵＩＤセンサ２３は、超電導体で作られるリン
グに２個のジョセフソン接合を持ったＳＱＵＩＤ素子
（ＤＣ型ＳＱＵＩＤ）２９と、ピックアップコイル２４
Ａ，２４Ｂからの電気信号をＳＱＵＩＤ素子に入力する
一次コイル３６と、ＳＱＵＩＤ素子が発生する電気信号
を下流側のＳＱＵＩＤエレクトロニクス２２に伝達する
ための二次コイル３７で形成される。そして、一次コイ
ル３６、二次コイル３７共に超電導コイルで構成され
る。そして、ＳＱＵＩＤセンサ２３からの信号は、ＳＱ
ＵＩＤエレクトロニクス２２を通じて取り出される。な
お、このＳＱＵＩＤセンサ２３を収納するＳＱＵＩＤセ
ンサハウジング１４（図３）は超電導磁気シールド２８
に囲まれるように配置される。
れるＳＱＵＩＤセンサ２３は、超電導体で作られるリン
グに２個のジョセフソン接合を持ったＳＱＵＩＤ素子
（ＤＣ型ＳＱＵＩＤ）２９と、ピックアップコイル２４
Ａ，２４Ｂからの電気信号をＳＱＵＩＤ素子に入力する
一次コイル３６と、ＳＱＵＩＤ素子が発生する電気信号
を下流側のＳＱＵＩＤエレクトロニクス２２に伝達する
ための二次コイル３７で形成される。そして、一次コイ
ル３６、二次コイル３７共に超電導コイルで構成され
る。そして、ＳＱＵＩＤセンサ２３からの信号は、ＳＱ
ＵＩＤエレクトロニクス２２を通じて取り出される。な
お、このＳＱＵＩＤセンサ２３を収納するＳＱＵＩＤセ
ンサハウジング１４（図３）は超電導磁気シールド２８
に囲まれるように配置される。
【００３８】そして、ナイフプローブ２６で捕捉された
磁束１９は、ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂに導か
れ、ここで電気信号として検出される。
磁束１９は、ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂに導か
れ、ここで電気信号として検出される。
【００３９】ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂの電気
信号出力は、ＳＱＵＩＤセンサ２３の一次コイル３６に
導かれ、ＳＱＵＩＤ素子２９を通じて、二次コイル３７
に伝達され、ＳＱＵＩＤエレクトロニクス２２を通じて
測定信号として導出される。
信号出力は、ＳＱＵＩＤセンサ２３の一次コイル３６に
導かれ、ＳＱＵＩＤ素子２９を通じて、二次コイル３７
に伝達され、ＳＱＵＩＤエレクトロニクス２２を通じて
測定信号として導出される。
【００４０】ちなみに、キヤンセルコイル２５Ａ，２５
Ｂには、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂからの電流を
供給可能に構成されるが、この磁束はピックアップコイ
ル２４Ａ，２４Ｂを通り、ピックアップコイル２４Ａ，
２４Ｂに磁場を供給する。これは、一対のプローブ本体
２６Ａ，２６Ｂの僅かな磁性の差異をキヤンセルするた
めのものであり、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂによ
るキヤンセルコイル２５Ａ，２５Ｂへの供給電流を予め
調整して、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂの磁性差による
一対のピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂの磁束１８の
差をゼロにしておくためのものである。
Ｂには、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂからの電流を
供給可能に構成されるが、この磁束はピックアップコイ
ル２４Ａ，２４Ｂを通り、ピックアップコイル２４Ａ，
２４Ｂに磁場を供給する。これは、一対のプローブ本体
２６Ａ，２６Ｂの僅かな磁性の差異をキヤンセルするた
めのものであり、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂによ
るキヤンセルコイル２５Ａ，２５Ｂへの供給電流を予め
調整して、プローブ本体２６Ａ，２６Ｂの磁性差による
一対のピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂの磁束１８の
差をゼロにしておくためのものである。
【００４１】以上述べたような構成に置いて、次にその
動作を説明する。
動作を説明する。
【００４２】測定対象材３０の被測定部であるステンレ
ス鋼溶接部１３は、励磁消磁コイル３３により予め残留
磁場を消磁しておく。しかる後に、装置全体をＸ、Ｙ方
向に動かし、ナイフプローブ２６が被測定部であるステ
ンレス鋼溶接部１３の真上の位置にくるように調整す
る。
ス鋼溶接部１３は、励磁消磁コイル３３により予め残留
磁場を消磁しておく。しかる後に、装置全体をＸ、Ｙ方
向に動かし、ナイフプローブ２６が被測定部であるステ
ンレス鋼溶接部１３の真上の位置にくるように調整す
る。
【００４３】しかる後に、ナイフプローブ２６をＸ−Ｙ
方向にスキャンニングしながら、互いに近接する一対の
プローブ本体２６Ａ，２６Ｂにより、ステンレス鋼溶接
部１３の欠陥のある部分と、欠陥のない部分の磁束が捕
捉、集束される。この磁束はプローブ本体２６Ａ，２６
Ｂの頭部に導かれ、ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂ
により検出される。もちろん、先にも説明したように、
測定に先立って一対のプローブ本体２６Ａ，２６Ｂの僅
かな磁性の差異は、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂか
らキヤンセルコイル２５Ａ，２５Ｂに供給する電流を調
整しておくことにより、予めキヤンセルしておく。
方向にスキャンニングしながら、互いに近接する一対の
プローブ本体２６Ａ，２６Ｂにより、ステンレス鋼溶接
部１３の欠陥のある部分と、欠陥のない部分の磁束が捕
捉、集束される。この磁束はプローブ本体２６Ａ，２６
Ｂの頭部に導かれ、ピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂ
により検出される。もちろん、先にも説明したように、
測定に先立って一対のプローブ本体２６Ａ，２６Ｂの僅
かな磁性の差異は、キヤンセル用電源２１Ａ，２１Ｂか
らキヤンセルコイル２５Ａ，２５Ｂに供給する電流を調
整しておくことにより、予めキヤンセルしておく。
【００４４】ナイフプローブ２６におけるプローブ本体
２６Ａ，２６Ｂの先端は、図５に示すように、被測定部
の形状、つまりステンレス鋼溶接部１３の形状に予め合
わせておくと、感度を向上させることができる。また、
一対のプローブ本体２６Ａ，２６Ｂ間の距離が近ければ
近いほど、もちろん接触しない限り、微細な欠陥などに
対応可能となり、バックグラウンド磁束の影響も受けに
くくなる。
２６Ａ，２６Ｂの先端は、図５に示すように、被測定部
の形状、つまりステンレス鋼溶接部１３の形状に予め合
わせておくと、感度を向上させることができる。また、
一対のプローブ本体２６Ａ，２６Ｂ間の距離が近ければ
近いほど、もちろん接触しない限り、微細な欠陥などに
対応可能となり、バックグラウンド磁束の影響も受けに
くくなる。
【００４５】一対のピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂ
は、ナイフプローブ２６により捕捉、集束された磁束を
電気信号に変換してＳＱＵＩＤセンサ２３に与える。こ
の際、２個のピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂは、図
４に示すように、ＳＱＵＩＤセンサ２３の一次コイルと
共に一次微分型に形成されているので、ＳＱＵＩＤセン
サ２３では信号の差分のみが検出されることになる。そ
の結果、欠陥などのない部分のバックグラウンド磁束か
ら、欠陥のある部分の磁束を効果的に分離、抽出するこ
とが可能となる。
は、ナイフプローブ２６により捕捉、集束された磁束を
電気信号に変換してＳＱＵＩＤセンサ２３に与える。こ
の際、２個のピックアップコイル２４Ａ，２４Ｂは、図
４に示すように、ＳＱＵＩＤセンサ２３の一次コイルと
共に一次微分型に形成されているので、ＳＱＵＩＤセン
サ２３では信号の差分のみが検出されることになる。そ
の結果、欠陥などのない部分のバックグラウンド磁束か
ら、欠陥のある部分の磁束を効果的に分離、抽出するこ
とが可能となる。
【００４６】以上のようにして、ひとつの被測定部の測
定が終了したら、次の測定部に移動して、同様の測定を
繰り返す。その結果、被測定領域の欠陥などが検知さ
れ、その形状に応じた信号パターンを描き出すことがで
きる。
定が終了したら、次の測定部に移動して、同様の測定を
繰り返す。その結果、被測定領域の欠陥などが検知さ
れ、その形状に応じた信号パターンを描き出すことがで
きる。
【００４７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のプローブ装
置は、被測定部に対面するプローブ部をパッシブシール
ドおよびアクティブシールドで囲い、このプローブ部を
ナイフプローブで構成して被測定部に近接して測定を行
うようにし、更にナイフプローブと、この出力を取り出
すためのＳＱＵＩＤセンサを超電導磁気シールドで囲む
ように構成したので、水平、垂直の両方向からの地磁気
による影響が除去となり、更にナイフプローブによりリ
フトオフ距離が小さくできるので、測定精度を向上で
き、更に超電導磁気シールドの働きにより高感度性を実
現できるという効果がある。更に、プローブ部そのもの
を磁気シールドしており、ナイフプローブにより測定対
象に近接できるので、広範囲の測定対象や測定環境に対
応でき、より現実的な運用を可能にできるという効果が
ある。
置は、被測定部に対面するプローブ部をパッシブシール
ドおよびアクティブシールドで囲い、このプローブ部を
ナイフプローブで構成して被測定部に近接して測定を行
うようにし、更にナイフプローブと、この出力を取り出
すためのＳＱＵＩＤセンサを超電導磁気シールドで囲む
ように構成したので、水平、垂直の両方向からの地磁気
による影響が除去となり、更にナイフプローブによりリ
フトオフ距離が小さくできるので、測定精度を向上で
き、更に超電導磁気シールドの働きにより高感度性を実
現できるという効果がある。更に、プローブ部そのもの
を磁気シールドしており、ナイフプローブにより測定対
象に近接できるので、広範囲の測定対象や測定環境に対
応でき、より現実的な運用を可能にできるという効果が
ある。
【図１】本発明の実施例のプローブ装置を適用したＳＱ
ＵＩＤ材料評価装置の概略構成図である。
ＵＩＤ材料評価装置の概略構成図である。
【図２】図１のＦＲＰクライオスタットの底部側の検出
端と、被測定部磁気シールドの詳細な構成を示す断面図
である。
端と、被測定部磁気シールドの詳細な構成を示す断面図
である。
【図３】本発明の実施例のプローブ装置の全体概略構成
図である。
図である。
【図４】本発明の実施例のプローブ装置の検出回路の概
略構成図である。
略構成図である。
【図５】本発明の実施例のプローブ装置に適用されるナ
イフプローブの先端部の拡大図である。
イフプローブの先端部の拡大図である。
１ 冷媒補給路 ２ 信号線 ３ 励磁用電流リード ４ 冷媒蒸発ガス管 ５ アクティブシールド用コイルリード ６ フレキシブル型連絡ホース ７ 固定フレーム ８ Ｘ−Ｙステージ ９ サーボモータ １０ モータ用電磁シールド １１ ＦＲＰクライオスタット １２ 被測定部磁気シールド １３ ステンレス鋼溶接部 １４ ＳＱＵＩＤセンサハウジング １５ パッシブシールド鉄芯 １６ アクティブシールドコイル １７ 検出器 １８ キャンセル磁束 １９ 捕捉磁束 ２０ シールド磁束 ２１Ａ，２１Ｂ キヤンセル用電源 ２２ ＳＱＵＩＤエレクトロニクス ２３ ＳＱＵＩＤセンサ ２４Ａ，２４Ｂ ピックアップコイル ２５Ａ，２５Ｂ キヤンセルコイル ２６Ａ，２６Ｂ ナイフプローブ ２７、２８ 超電導磁気シールド ２９ ＳＱＵＩＤ素子 ３０ 測定対象材 ３１ ＦＲＰ断熱壁 ３３ 励磁消磁コイル ３４ 検出側ハウジング ３５ 励磁消磁側ハウジング ３６ 一次コイル ３７ 二次コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神 谷 祥 二 千葉県野田市二ッ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 岩 田 章 千葉県野田市二ッ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内
Claims (8)
- 【請求項１】被測定部の磁化率を検出するべく前記被測
定部に近接できる先端部を有する一対のプローブ本体か
らなるナイフプローブと、 前記ナイフプローブで検出された磁性を検出する一次微
分型のピックアップコイルと、 前記ピックアップコイルの出力を検出するＳＱＵＩＤセ
ンサと、 前記ＳＱＵＩＤセンサと前記ピックアップコイルを超電
導環境におくクライオスタット手段と、 を備えることを特徴とするプローブ装置。 - 【請求項２】少なくとも前記ナイフプローブを地磁気の
影響から遮断するためのアクティブ、パッシブ併用型の
磁気シールドを、備える請求項１のプローブ装置。 - 【請求項３】前記ナイフプローブ、前記ピックアップコ
イルおよび前記ＳＱＵＩＤセンサの少なくともひとつを
遮蔽する超電導磁気シールドを、備える請求項１のプロ
ーブ装置。 - 【請求項４】前記被測定部と、前記ピックアップコイル
の間に介在する、前記ナイフプローブの部分を、真空断
熱層とする断熱壁を貫通する請求項１のプローブ装置。 - 【請求項５】前記ナイフプローブにおける前記一対のプ
ローブ本体間の磁性差異をキヤンセルするためのキヤン
セルコイルを、前記ピックアップコイルに対応させて設
けた、請求項１のプローブ装置。 - 【請求項６】前記被測定部の磁気を初期化するための励
磁消磁コイルを、前記ナイフプローブと離して配置し
た、請求項１のプローブ装置。 - 【請求項７】前記ピックアップコイル、前記キヤンセル
コイルがそれぞれ対をなし、前記一対のナイフプローブ
の頭頂部に同心円状に巻かれる、請求項５のプローブ装
置。 - 【請求項８】磁性・非磁性金属材料等の被測定部の内部
欠陥、疲労歪、欠陥に至る歪等を磁化率変化として検出
するプローブ装置であって、 前記被測定部の磁性または加工履歴による磁性分布と欠
陥等に伴なう歪による磁性の特異分布を弁別し、後者の
みを検出する一対の一次微分型ピックアップコイルと、 このピックアップコイルの出力を検出するＳＱＵＩＤセ
ンサを有する検出部と、 このＳＱＵＩＤセンサと前記ピックアップコイルを冷却
しながら、このピックアップコイルの腕を延長するよう
に断熱層を貫通して前記被測定部に近接し、微小欠陥等
からの磁束分布を捕捉・集束する一対のプローブ本体か
らなるナイフプローブと、 前記ナイフプローブから前記ピックアップコイルを至て
前記ＳＱＵＩＤセンサへ至る系とは別の系で測定対象部
へ信号を伝える励磁・消磁コイルと、 地球磁場、その他の外乱磁場から、被測定部近傍を局部
的に遮閉するアクティブ、パッシブ併用型の磁気シール
ドと、 前記ＳＱＵＩＤセンサを含む前記検出部を遮閉する超電
導磁気シールドと、 を備えることを特徴とするプローブ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8051954A JPH09243606A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | プローブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8051954A JPH09243606A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | プローブ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243606A true JPH09243606A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12901279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8051954A Pending JPH09243606A (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | プローブ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09243606A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007256274A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Jfe Steel Kk | 微小凹凸表面欠陥の検出方法及び装置 |
| JP2009103534A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Okayama Univ | 磁気測定装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63128255A (ja) * | 1986-11-18 | 1988-05-31 | Hoxan Corp | 励磁型薄膜ピツクアツプコイル |
| JPH01245149A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-09-29 | Hitachi Ltd | 金属材料の劣化検査装置 |
| JPH04233483A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-21 | Aichi Steel Works Ltd | 透磁率自動測定装置 |
| JPH06204684A (ja) * | 1992-02-18 | 1994-07-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 磁気シールド装置 |
| JPH06324021A (ja) * | 1993-03-16 | 1994-11-25 | Hitachi Ltd | 非破壊検査装置 |
| JPH07234205A (ja) * | 1993-07-12 | 1995-09-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非破壊検査装置 |
| JPH07280774A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-27 | Inst Dr F Foerster Pruefgeraet Gmbh | 高解像度うず電流プローブ |
| JPH088467A (ja) * | 1994-06-21 | 1996-01-12 | Chodendo Sensor Kenkyusho:Kk | 磁気遮蔽装置および磁気遮蔽方法 |
| JP2613554B2 (ja) * | 1993-12-27 | 1997-05-28 | 株式会社超伝導センサ研究所 | Ｓｑｕｉｄ磁束計 |
-
1996
- 1996-03-08 JP JP8051954A patent/JPH09243606A/ja active Pending
Patent Citations (9)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2009103534A (ja) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Okayama Univ | 磁気測定装置 |
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