JPH09507294A - 金属製品を磁気的に試験する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁化された被試験物(1)の欠陥(12,13)によって被試験物の外側に生じる磁場の変化を検出する磁場強度の変動に対して感応する検出手段(2)を含む金属製品(1)の磁気的試験装置。磁化手段(5,14)は被試験物(1)の表面(11)に対して直角な磁場を発生し、磁化手段の付近に位置した検出手段(2)は少なくとも１つの検出器、例えば磁気抵抗器を有する。その電気抵抗は検出器の周囲の磁場強度の関数である。特に、表面に幾何学的な凸凹を有する製品、例えば連続鋳造された鉄および鋼の製品の表面または表皮下の欠陥の検出にで用される。

Description

【発明の詳細な説明】 金属製品を磁気的に試験する方法および装置 本発明は金属製品、特に初期成形（例えば圧延）後に得られる鉄や鋼の半製品 や連続鋳造され鋳造製品のような製品を成形中に磁気的に試験する方法に関する ものである。 本発明の対象となる試験は表面または表皮下の欠陥、例えば割れ、非金属の介 在物、外側または内側の亀裂、点食等の検出である。 この種の試験は非破壊試験の範疇に入り、「漏れ磁束」の測定試験、いわゆる 「渦電流」試験が既に公知である。 渦電流試験では被試験物に渦電流を発生させる。この渦電流によって反応性磁 場を生じ、この反応性磁場が被試験物の表面の近傍に置かれた受信コイルのイン ピーダンスに影響することを利用する。被試験物に欠陥が存在すると、欠陥によ って渦電流が乱され、反応性磁場が変化し、受信コイルのインピーダンスが変化 するので、インピーダンスを測定することによって被試験物中の欠陥の存在を検 出することができる。 漏れ磁束測定試験では被試験物中に磁場を発生させ、被試験物の外側と表面付 近とで磁場強度を直接測定する。この試験は一般に強磁性材料で使用される。磁 化された被試験物中にはその表面に対して平行な一般方向に沿って磁場の磁力線 が発生する。欠陥が存在すると透磁率に不連続点が生じ、磁力線が変化し、被試 験物から出るので、欠陥を有する局部の磁場レベルを測定することによってそれ を検出することができる。この漏れ磁束測定法では磁気飽和近くで測定する必要 がある。すなわち 検出をし易くするために欠陥の存在によって生じる乱れを最大限増幅するので、 被試験物中に生じる磁場は被試験物を構成する材料全体の透磁率の許容最大値に 近くなる。 漏れ磁束法の場合には被試験物中に生じさせる磁場は一定でも可変でもよく、 例えば調節可能な周波数の交流やパルス型にすることができるが、渦電流を用い た欠陥検出法の場合には、被試験物中に誘導電流を発生させるために励起磁場は 必ず可変でなければならないということは理解できよう。 米国特許第3,739,261号、米国特許第3,609,530号または米国特許第3,443,211 号には検出器としてホール効果プローブを用いた上記タイプの試験方法が開示さ れている。 ホール効果センサを用いた時の問題点は感度の低さにある。そのため欠陥検出 にある程度の信頼性を持たせるために強い磁場を発生させて、欠陥の存在によっ て生じる磁場の乱れを検出可能な十分な大きさにしなければならない。 別の問題点はホール効果センサの出す欠陥信号が電圧信号である点にある。そ のため、それに必要な信号処理用の電子機器を設計しなければならず、磁場セン サと渦電流コイルセンサとを併せて用いる場合には、渦電流コイルから出るイン ピーダンスの変化信号を処理するための電子機器に上記の電子機器を付け加えな ければならず、信号処理装置の構成が複雑になる。各種の試験方法を組み合わせ ることは検出された欠陥に関してより多くの情報が得られ、従ってそれらをより 詳細に特徴付けることが可能となるので欠陥検出には特に有利であることを思い 出されたい。 これらの欠点を解決するためにフランス国特許第2,229,970号または米国特許 第3,680,239号には上記漏れ磁場の原理を用 いた磁気探傷試験に磁場を直接測定するホール効果プローブ以外のセンサすなわ ち磁気抵抗センサを利用する方法が開示されている。 しかし、この試験方法の性能は依然として被試験物が外部に出す表面付近の磁 場に依存する。これが問題になることがある。特に、製造中の鉄および鋼製品の 場合のように被試験物が高温の場合および／または前進運動している場合、磁気 抵抗センサの保護の問題が生じる。 本発明の目的は上記の欠点を解決して被試験物の磁性が弱い場合でも高い信頼 性を持って欠陥を検出することができ、渦電流コイル検出器と直接磁場測定検出 器とを容易に組み合わせて使用することができ、各種センサの共通電子機器を使 用することができ、しかも１回の試験で検出される欠陥についてできるだけ多く の情報を得ることができるようにすることにある。 本発明は、被試験物を通って伝播する磁場を発生させる磁化手段と、磁場強度 の変化に感応する被試験物中の欠陥を検出する検出手段とを含む金属製品の試験 装置において、検出手段は少なくとも１つの磁気抵抗プローブで構成され、磁化 手段は被試験物の表面から離れた位置でこの表面と平行に配置可能な少なくとも １つの磁極面を有し、磁化手段は磁極面を介して発生する磁場の入射磁力線は被 試験物の表面に対してほぼ直角な方向で被試験物中に入り、検出手段は磁化手段 が規定するエアギャップの外側かつその近傍に配置されることを特徴とする装置 を提供する。 本発明の基本的特徴は、欠陥が存在する場合に製品によってその表面付近に放 出される磁場（漏洩磁場）を対象とするのではなく、磁場発生装置によって被試 験物の方向に発生させた入 射磁場を対象にするもので、この入射磁場の磁力線は被試験物の表面に対して直 角な方向で被試験物中を通り、この磁場発生装置と一直線上に欠陥が存在した時 に入射磁場の磁力線が偏向する、すなわち、磁気プローブをエアギャップの外側 且つその直ぐ近く配置し、磁気発生装置の下に欠陥が来て磁力線が偏向した時に のみ磁気プローブが入射磁場の内側に入るようにして欠陥の存在を確実に検出す るものであるということは理解できよう。 漏洩磁場法と比較した本発明の決定的な利点は、被試験物を磁気飽和または略 磁気飽和させる必要がなくなるという点にある。従って、大型で高価な強力磁気 発生装置を用いる必要がなくなる。従って、製品を磁化し、次いで永久磁場を検 査することが不要な、磁気発生装置搭載型の試験機器を容易に製作することがで きる。さらに、検査機器を被試験物の表面から比較的離して（１cmまたはそれ以 上）配置することができ、従って、磁場が有していなければならない磁場強度レ ベル（50〜300ガウス程度）が損なわれることはない。測定機器を離して配置す ることができるという本発明のこの可能性は製造コストの点で特に有利である。 事実、一般的にそうであるように製品が高温の場合に測定機器を放熱から保護し 、あるいは製品が装置の下を移動する時に必ず生じる軌道のズレによる衝撃から 測定機器を保護するための高級な手段を備える必要がなくなる。 本発明のこの可能性すなわち適度な磁場強度で動作可能であることによって、 磁気抵抗器の使用が可能になる。この磁気抵抗器の感度と他のセンサ、例えばホ ール効果型プローブを用いたものよりも高いので欠陥検出の信頼性が向上する。 さらに、この検出と渦電流による検出とを組み合わせことが 望ましい場合には、発信される信号の種類が同じである（渦電流コイルの場合に はインピーダンス測定値であり、磁気抵抗器の場合には磁気抵抗測定値である） ため、異なるセンサより発信される信号を処理するための機器を共通にすること ができる。 検出手段はホイートストンブリッジ式に組み立てられた４個の磁気抵抗器によ って構成されたセンサにするのが好ましい。すなわち、各磁気抵抗器をブリッジ の一方のアームと隣のアームとの間で磁気抵抗器の向きを反対にしてセンサ感度 をさらに強化すると同時に、温度変化や寄生信号等の寄生的効果を回避する配置 （この配置については以下じ詳細に説明する）にすることが好ましい。 さらに、検出手段は差動式(differential configuration)に設置され且つ被試 験物の表面に対して直角な方向に間隔を開けて一方が他方の上に来るように配置 された２つのセンサを含むのが好ましい。この配置の利点は、絶対モードで使用 する場合に比べた差動モードで使用する場合の公知の利点の他に、一般に「リフ トオフ」とよばれる効果すなわちセンサと被試験物の表面との間のエアギャップ の変動の影響を克服することができる点にある。この変動は例えばセンサまたは 被試験物の振動または被試験物表面の不均一性に起因する。 磁化は電流が供給されるコイルを用いて行うか、永久磁石を用いて行うことが でき、コイル、磁石はそれから発生される磁力線の少なくとも一部が被試験物を 通過するように配置する。 いずれの場合でも、検出用センサは磁化手段のそばの自由空間内に、磁化手段 の磁極面とそれに対面して置かれた被試験物の表面の被検査部分との間の空間領 域で規定されるエアギャップの外側かつその直ぐ近くに位置する。 本発明の別の特殊な構成では、被試験物中に可変の磁場を発生させるために可 変の電流が供給される励起コイルと、被試験物中に欠陥が存在した場合に可変の 磁場によって被試験物中に発生した渦電流に生じる変動を検出・測定するための 渦電流検出コイルとを含んでいる。 この構成では磁気抵抗検出器と渦電流コイル検出器とを組み合わせて、種類の 異なる検出器より出力された信号を同時に受けることができる。従って、１回の 試験操作で検出された欠陥に関してより多くの情報を得ることができる。すなわ ち、得らる信号は磁気抵抗器の抵抗変化に対応するもので、磁気抵抗器が位置す る場所に存在する磁場の強度に関連しており、しかも渦電流検出コイル（単数ま たは複数）のインピーダンス変化に対応するものであり、これはそれ自体が励起 磁場によって被試験物中に発生される渦電流の変動に関連する（この場合、磁場 は必ず可変型、周期型、交流型またはパルス型でなければならない）。 励起コイルと渦電流検出コイルの相対的な位置は、渦電流センサの当業者には 周知の各種方法で励起および検出コイルに対する磁気抵抗検出手段の位置を考慮 しながら選択できる。特定の構成では、検出コイル（単数または複数）はそれら の軸線が被試験物の試験される表面に対して直角になるように配置され、検出手 段は検出コイルの内側で上記表面の付近に配置される。 以下、本発明の試験方法とそれを実施するための装置の説明から本発明のその 他の特徴および利点が明らかとなろう。 説明は、添付した図を参照しながら行う。 図1a、1bは本発明の操作原理を示す概念図である。 図２は本発明の検出手段の第１実施例を示す断面図。 図３は第２実施例を示す断面図。 図４は検出手段に用いられるセンサを構成するホイートストーンブリッジ式に 組み立てられた磁気抵抗ユニットを示す図。 図5a、5bは図1a、1bに示した方法以外の本発明装置の使用方法を示す概念図。 図１では検査する金属製品の一部が１で表されている。この被試験物は矢印方 向に連続的に移動される例えば連続鋳造機から出てくる鋳造鋼片である。従って 、この被試験物の表面11はかなりでこぼこがあって不均一であり、そのため被試 験物に対して信頼性の高い被破壊検出試験を行う上でのあらゆる問題が生じる。 この場合、磁場発生装置は被試験物１の表面11に対して直角な軸線６を有する ソレノイド５である。ソレノイド５は表面から約１cm離して配置されている。従 って、表面11上にあるインダクタの「磁極面」７と表面との間にはエアギャップ ８がある。エアギャップ８にはソレノイド５によって発生される表面11に対して 直角またはほぼ直角な磁力線10に沿った入射磁場ができる（電源９によってソレ ノイドに電流が供給される場合）。 磁気抵抗プローブの欠陥検出器２はエアギャップの外側且つエアギャップの直 ぐ近くに配置されている。この検出器２はそこから出た信号を処理する手段３に 接続され、処理手段３の出力は表示手段４に接続されている。 例として、被試験物１上に欠陥12、ここでは表面11に達する亀裂または割れ目 が示されている。被試験物１は図の右から左へ矢印方向に移動する。亀裂12は所 定時間には検出装置の上流にあり、検出装置からは十分離れていて、まだ検出は できない（図1a）。ディスプレースクリーン４には平坦な信号が表示さ れている。次の瞬間、欠陥はエアギャップ８内に進入する（図1b）。この欠陥は 局部的に金属材料が欠けていることであるので、エアギャップ８内での被試験物 １の全磁気抵抗が急変し、入射磁場の磁力線10の構成が変化する。この磁場は周 囲の金属材料と再合流するために最大透過性を有する磁気回路を求めて欠陥12を 迂回しようとするので、磁極面７を出た時の位置からセンサ２の方向へ「膨らむ 」傾向がある。このエアギャップからの磁場の「膨らみ」は磁力線10の偏向で表 され、図1bに示すように検出器２に到達する（欠陥がない場合にはエアギャップ 内に制限されていた）。この検出器２を通る磁場強度の変化に素早く反応して検 出器２はディスプレイ４に検出された欠陥12を示す信号を表示させる。 上記の説明で分かるように、検出領域に欠陥が到着することによってエアギャ ップ８の見掛け上の体積が変化し、欠陥が存在する場合には通常寸法（図1a）よ りも大きくなる（図1b）。検出器２はこの体積が変化する領域内に正確に配置さ れている。 内部欠陥、例えば非金属の介在物13の場合にも欠陥が通る時に磁力線10が同じ ように偏向する。 既に述べたように、検出機器の性能をさらに向上させるために検出器２は必要 に応じて磁気抵抗プローブの他に渦電流プローブを含むことができる。 しかし、連続鋳造後の鉄およびその他金属の鋳造半製品または一次成形（例え ば熱間圧延）後に得られる半製品の場合、実施した全ての試験において、磁気抵 抗器のみを備えた検出器２で常に十分な欠陥検出が行われたということに注意さ れたい。 図２は検出手段２の第１の実施例すなわち磁気抵抗プローブと渦電流プローブ とを含む実施例を示している。この検出手段 ２は表面に対して直角な軸を有する励起コイル21を含む。この励起コイル21には 交流または半周期あるいは１周期ごとに整流された可変電流が供給されて被試験 物中に渦電流が発生される。検出手段には渦電流を用いた欠陥検出分野で公知の 方法で互いに向かい合わせに設置された２つの渦電流検出コイル22と、互いに平 行に配置されて差動式に接続された２つの磁気抵抗器23とがさらに含まれる。渦 電流検出コイル22は励起コイル21と同軸にその内側に配置され、磁気抵抗器23は 励起コイル21の軸線と平行な方向へ延びている。 この検出手段は以下のように使用される。 励起コイル21が通電されると被試験物中に渦電流が生じ、この渦電流自体によ って励起コイル21によって発生される磁場と反対方向の磁場ができる。欠陥が存 在すると発生した渦電流が欠陥によって乱れ、検出コイル22のインピーダンスの 変化が検出される。同様に、欠陥と整合した磁場の変化が磁気抵抗器23の抵抗の 変化で検出される。 検出器コイル22と磁気抵抗器23とは多重チャンネルの処理回路を含む処理手段 ３に接続されていて、磁気抵抗器によって得られた測定値と渦電流検出器コイル によって得られた測定値とを同時に表示することができるようになっている。そ れぞれの検出要素から出る信号の特徴によって欠陥に関する相補的な情報が与え られ、欠陥がより明確に検出され、より明確に特徴付けられる。 図３は検出手段２の第２実施例を示している。この実施例では複数の渦電流コ イル22が互いに隣接して設置され、差動式に接続されている。磁気抵抗器23、24 は各コイル22の内側にコイルの軸線方向に沿って上下に並んで配置されている。 この磁気抵抗器の配置を用いると、被試験物と検出手段との間のエアギャップ に変化が生じた場合の影響を修正することができる。これは被試験物の表面に最 も近い磁気抵抗器23は欠陥およびエアギャップの変化に対して非常に感度が高い が、被試験物から遠い方の磁気抵抗器24は主としてエアギャップの変化に対して 高感度であり、それぞれの磁気抵抗器から出た信号を処理することによってエア ギャップの変化に起因する信号の変化のみを認識することができ、従って、磁気 抵抗器23から出た信号から欠陥に起因する変化のみを抽出することができる。さ らに、励起コイルの内側の奥の方に配置された磁気抵抗器24は欠陥によって生じ る製品付近の磁場の変化にほとんど影響されないので、この磁気抵抗器24によっ て励起磁場の値を測定することができる。 図２と図３に示す渦電流コイルセンサと磁気抵抗センサとを組み合わせた２種 類の検出器手段を用いることによって下記の３種類の測定試験を行うことができ る： 1) 磁気抵抗センサを用いて分散磁束法に従って強磁性材料を測定する試験 2) 磁気抵抗センサを用い、渦電流を用いて欠陥の存在で生じる磁場の歪みを測 定する試験 3) 検出器コイルのインピーダンスを測定することによって渦巻を用いた従来型 の試験。 これら各種の測定方法によって各欠陥について異なる画像を得ることができ、 それらの画像を処理して検出された欠陥に関する相補的な情報が得られる。 図４は４個の磁気抵抗器をホイートストーンブリッジ構成に組み立てた磁気抵 抗センサ25を示している。 各センサのブリッジの各アームは磁気抵抗器25a，25b，25c，25dで構成される 。これら磁気抵抗器は当業者に公知の「バーバーポール」とよばれるタイプのも ので、アルミニウムまたは金の棒26がパーマロイの棒27上に45°の角度で取付け られている。この構成によって、磁気抵抗器の抵抗の変化を磁場の関数として直 線化することができる。 互いに隣接する２つの磁気抵抗器、例えば25aと25bでは、45°の角度が逆にな っている。その結果、磁場Ｈの変化によって磁気抵抗器の抵抗が同じ分だけ逆向 きに変化し、それによって測定ブリッジ効果が強調され、センサの検出感度が向 上すると同時に、例えば温度変化等の寄生的な影響を無くすことができる。 このセンサは各磁気抵抗器23、24の代わりに用いるのが有利であり、複数のセ ンサを差動式または重ね合わせた配置にして組み合わせることができる。 この磁気抵抗器を使用するとさらに別の利点がある点に注意されたい。磁気抵 抗器の強磁性は入射磁力線を引きつける傾向があるため、検出器２をエアギャッ プ８の境界に配置しなければならないという制約が少しは緩くなり、検出機器の 構成要素の組み立てが容易になる。 図５はソレノイド（図１）ではなくＵ字型の磁気ヨーク15を有する電磁石14で 構成される磁場発生装置を用いた本発明の変形実施例を示す図１と類似の図であ る。ヨーク15のコアの中央部分には電源19から給電されるコイル18が巻付けられ ている。当然、永久磁石を用いることもできるが、電磁石によって磁場強度を所 望レベルに調節でき、永久磁石の範囲外の強度レベルを達成することができる。 移動する被試験物１の表面11に対面して磁極面Ｎ、Ｓを配置した「Ｕ字型磁石 」を使用することによって、磁場の磁力線10に磁力線を被試験物１の内部へ導く ほぼ閉じた磁気回路を与えるという利点がある。この回路の唯一の非連続点はヨ ーク15と被試験物１との間に必要なエアギャップ８、８’のみである。 従って、磁力線10がエアギャップ内により強力に閉じ込められ、近接して配置 した磁気抵抗器センサ２の感度が向上する。 事実、磁気抵抗器の感度は磁場測定用に選択した方向(Hy)に対して直角な磁場 成分（例えばHx）が増加するにつれて低下することは知られている。 Hyに対するHxの割合が一定になると、一般にセンサーのフリッピングとよばれ ている現象が起こる。センサの端子で測定される電圧は急激に高い値（記号は逆 ）に変り、センサが使用不可能になる。 「Ｕ字型」磁石14を使用するとセンサ２における磁場の寄生成分Ｈｘは非常に 小さくなる。 理由はまだ完全に明らかではないが、図に示すように、センサ２の向きを垂直 線に対して斜めにすることによってセンサの感度がさらに向上することが分かっ ている。 コイル18に直流電流だけでなく交流またはパルス型電流を給電することともで きる。この場合、センサ２を用いて被試験物１内に誘導された渦電流によって生 じ且つ励起磁場に対してπ／２だけ相シフトされた反応磁場を測定することがで き、従って渦電流が12のような欠陥の存在によって乱れた時に反応磁場の変化を 測定することができる。渦電流検出コイルをこの手段と組み合わせることによっ て欠陥の存在によって生じるコイルのインピーダンスの変化を同時に測定するこ とができる。 図１または図５に示した構成では、入射磁場を発生させるコイルに交流または パルス型電流を供給する場合、１つまたは複数の渦電流検出コイルを磁気抵抗器 と組み合わせることができることに注意されたい。渦電流検出コイル20は図１に 示すように励起コイル５の内部に配置することができる。センサ２を２個使用す る場合には、図３を参照して説明したようにエアギャップの変化に起因する測定 の変動を補償するために２個のセンサは上下に並べて配置するのが有利である。 同様に差動式の検出を行うためにセンサを移動する被試験物に対して相対的に 横に並べて配置することもできる。 これら２つの配置は図３を参照して説明した方法で組み合わせることができる 。 励起コイル５によって生じる磁場の変化に影響されるのを避けるために、電導 性材料より成るケースで遮蔽されたコイル20を使用するのが有利であることにも 注意されたい。 磁気抵抗器センサと任意の渦電流検出コイルとから出る信号を同一の電子機器 を用いて処理することができるという利点に加えて、本発明による信号処理その ものによって欠陥の検出および特徴付けをさらに向上させることができる。 この目的で局所的な磁場の変化を表す各センサの出す信号を時間に関する導関 数を計算する。欠陥の信号は急激な上昇エッジおよび下降エッジによって特徴付 けられるので、この処理によって寄生信号（これは特に透磁性の変化に起因する のでその変化はずっと緩やかである）に対する信号の相対強度を増加させること ができる。 この処理とフィルタタリングと組み合わせることもできる。すなわち、磁場の 乱れが現れる周波数を除去するアンチノイズ フィルタを用いるか、透磁性全体の変動を補償して小さい欠陥に起因するわずか な変化を信号中に表示させるために手動または自動で調節可能な値のカウンター 電圧信号を注入して得られるゼロ効果関数を用いることができる。 導関数を表す信号も調節可能な幅を有する分析ウインドウで処理し、欠陥の存 在をこのウインドウに２重の極性を有する信号が存在することで検出するのが好 ましい。この処理では磁場の正常成分の測定時には欠陥信号は二重極性で特徴付 けられるという特性すなわちセンサが欠陥の開始点と一直線上に並んだ時に現れ るプラスのピークと、センサが欠陥の終了点に対して一直線上に来た時のマイナ スピークあるいはその逆によって特徴付けられる特性を用いたものである。例え ば、割れ目はその長さに比べて幅が狭いという特徴を有するので、割れ目の長手 方向に対して垂直に移動した時には２つのピークは非常に近くなり、予め設定さ れた幅を有するウインドウの中で信号を分析することによって上記２つのピーク に相当する信号が同時に分析ウインドウに現れるか否かを容易に検出することが できる。同時に現れる場合には割れ目が存在することを意味し、一方、それより も広い信号（大抵単一の極性を有する）は一般に透磁性の変化に対応し、処理後 には保持されない。 さらに深い所に存在する表皮下の欠陥を検出するためには、上記と同じタイプ の処理をより広い分析ウインドウを用いて行うことができる。 すなわち、表皮下の欠陥に相当する信号のピーク間隔は表面の欠陥の場合に比 べて広いため、被試験物の表面で検出可能な磁力線の変動幅は図１に示すように 表面の欠陥の場合よりも表皮下の欠陥の場合の方が大きい。さらに、これらのピ ークは表 面欠陥の場合に得られるピークに比べて目立たないが、それでも上記の導関数計 算処理で単なる透磁率の変動によって生じる信号とは十分に識別される。 要するに、表面欠陥は狭い処理窓で検出でき、表皮下の欠陥はそれよりも広い 窓で検出でき、それよりも広い信号を出す透磁性の変動は考慮されない。 他の信号処理方法を用いることもでき、特に磁気抵抗センサの抵抗と渦電流コ イルのインピーダンスとを測定して行う同時試験の場合には信号の相分析を用い ることによって欠陥の特徴付けをよりよくでき、あるいはエアギャップの変化の 影響と欠陥信号とをより明確に区別することができる。この場合、種々の励起磁 場用周波数を用い、これらの周波数の関数として信号を分析することによって欠 陥の深さを評価することができる。 本発明は例として挙げたような上記構成に限定されるものではない。特に、磁 気抵抗器と渦電流検出コイルとを組み合わせて使用する場合の渦電流検出コイル の構成は、渦電流センサの当業者に公知の種々の幾何学構成よび電気的構成にす ることができる。特に、渦電流検出を用いる場合には励起用と検出用に同一のコ イルを使用する公知の方法が含まれる。 同様に、２つの磁気抵抗プローブ２を２つの垂直な方向に沿って配置し、これ ら２つの方向について同時に磁場の変化を検出することができる。この場合の利 点は、検出器の下を前進する被試験物の相対速度とは完全に独立して試験が行わ れることにある。すなわち、一方のプローブによって測定された変化を他方のプ ローブによって測定された変化の関数として表すことによって渦電流検出によっ て得られるものに相当するインピーダンス平面に検出「画像」を得ることができ る。 同様に、プローブによって得られたインピーダンス平面での時間ｔ＋Δｔ（ま たはｔ−Δｔ）での信号をその前（またはその後）の時間ｔで得られた信号の関 数として表すことによって１つのプローブ２を（または複数のプローブに対して 別々に）時間をずらして動作させることもできる。この方法で欠陥に関連する検 出「画像」と「リフトオフ」（励起コイル５と移動する製品１との間の相対運動 によるエアギャップ８の変動）に対応する検出画像とを明確に区別することがで きる。 本発明は種々の検出手段と組み合わせることによって検出感度が非常に高くな るので、広範囲の金属製品の種々の欠陥検出で利用することができる。特に、本 発明は上記の鉄および鋼製品または連続鋳造中の鋳造半製品の欠陥検出の他に、 溶接物のテスト、特に例えば炭素鋼とステンレス鋼との間の溶接ビードにおける 割れ目の深さ位置の検出・測定で有利に利用することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．被試験物を通って伝播する磁場を発生させる磁化手段と、磁場強度の変化に 感応する被試験物中の欠陥を検出する検出手段とを含む金属製品の試験装置にお いて、 検出手段(2)は少なくとも１つの磁気抵抗プローブで構成され、磁化手段(5)は 被試験物(1)の表面(11)から離れた位置でこの表面と平行に配置可能な少なくと も１つの磁極面(7)を有し、磁化手段(5)は磁極面(7)を介して発生する磁場の入 射磁力線(10)は被試験物の表面(11)に対してほぼ直角な方向で被試験物中に入り 、検出手段(2)は磁化手段(5)が規定するエアギャップ(8)の外側かつその近傍に 配置されることを特徴とする装置。 ２．検出手段(2)がホイートストーンブリッジ式に組み立てられた４個の磁気抵 抗器(25a,25b,25c,25d)で構成されるセンサを含む請求項１に記載の装置。 ３．磁化手段が電流が供給される励起コイル(5,18)を含む請求項１に記載の装置 。 ４．磁化手段が被試験物中に可変磁場を発生させるための可変の電流が供給され る励起コイル(5,18)を含み、この励起コイル(5.18)は可変の磁場の影響によって 被試験物中に生じる渦電流を感知する少なくとも１つの欠陥検出用コイル(20)を 有する請求項１に記載の装置。 ５．検出手段(2)が互いに垂直な２方向に沿って配置された少なくとも２つの磁 気抵抗器で構成される請求項１に記載の装置。 ６．被試験物を磁化し、被試験物中の欠陥(12,13)を表す被試験物近傍の磁場の 局所的変動を検出・測定する金属製品(1)の磁気的試験方法において、 被試験物(1)の表面(11)に対してほぼ直角な入射磁場を有する磁力線(10)で被 試験物(1)を磁化し、この磁力線(10)はエアギャップ(8)を介して被試験物(1)を 通り、エアギャップ(8)の体積は被試験物(1)中に欠陥が存在しない場合に得られ る最小値と被試験物(1)中に欠陥が存在する場合に得られる最大値との間で変化 し、上記の検出・測定は磁気抵抗センサ(2)の抵抗を測定して行われ、磁気抵抗 センサ(2)はエアギャップ(8)の体積が変化する領域内に配置されていることを特 徴とする方法。 ７．被試験物(1)が連続鋳造された鉄および鋼の製品である請求項６に記載の方 法。 ８．欠陥を検出するために磁気抵抗センサ(2)での局所的な磁場変化を表す信号 の時間に関する導関数を計算する請求項７に記載の方法。 ９．調節可能な幅を有する分析窓を用いて導関数を表す信号を処理し、この窓に 二重極性を有する信号が現れることによって欠陥の存在を検出する請求項８に記 載の方法。 10．磁気抵抗センサ(2)の所でインピーダンス面で時間ｔ±Δｔで得られた信号 をこのセンサの所で時間ｔで得られた信号の関数として表すことによって欠陥を 検出する請求項６または７に記載の方法。