JPH1010091A - 磁性体微粉の検出装置 - Google Patents
磁性体微粉の検出装置Info
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- JPH1010091A JPH1010091A JP8181171A JP18117196A JPH1010091A JP H1010091 A JPH1010091 A JP H1010091A JP 8181171 A JP8181171 A JP 8181171A JP 18117196 A JP18117196 A JP 18117196A JP H1010091 A JPH1010091 A JP H1010091A
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- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/035—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using superconductive devices
- G01R33/0354—SQUIDS
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】連続して走行する長尺の被検査物１に含まれる
磁性体の微細な異物を、被検査物１を破壊することなく
連続して検出する。 【解決手段】被検査物１を特定の方向に磁化するための
磁界発生手段２と、磁界発生手段２により磁化された被
検査物１を含む特定の領域で磁界の変動を検出する磁気
センサ３とを具備する。ここで、磁界発生手段２は、被
検査物１の走行方向と直角な磁界を発生して被検査物１
を磁化する。磁気センサ３は、磁界発生手段２により発
生された磁界と同じ方向の磁界を高感度に検出できるよ
うに配置されている。
磁性体の微細な異物を、被検査物１を破壊することなく
連続して検出する。 【解決手段】被検査物１を特定の方向に磁化するための
磁界発生手段２と、磁界発生手段２により磁化された被
検査物１を含む特定の領域で磁界の変動を検出する磁気
センサ３とを具備する。ここで、磁界発生手段２は、被
検査物１の走行方向と直角な磁界を発生して被検査物１
を磁化する。磁気センサ３は、磁界発生手段２により発
生された磁界と同じ方向の磁界を高感度に検出できるよ
うに配置されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検出装置に関する。よ
り詳細には、本発明は、線状あるいは棒状の長尺な被検
査物に含まれる異物、特に磁性体の微粉を極めて高感度
に、且つ、連続的に検出できる新規な検出装置の構成に
関する。
り詳細には、本発明は、線状あるいは棒状の長尺な被検
査物に含まれる異物、特に磁性体の微粉を極めて高感度
に、且つ、連続的に検出できる新規な検出装置の構成に
関する。
【０００２】
【従来の技術】線材を製造する際には、線引きされる材
料に含まれる極めて微小な異物が、断線等の深刻な障害
を引き起こす原因となる。特に、導体として広範に用い
られている銅の線材は 100μｍ以下の極細線まで線引き
される場合があり、この場合は数十μｍ程度の異物を検
出しておかなければ製造工程において断線等の障害が発
生する。また、50万ボルト級の高圧送電用電線では、絶
縁被覆中に数十μｍ程度の異物があると耐圧が不十分に
なる。このような微小な異物の検出には例えば渦流探傷
法があるが、この方法の探知限界は 100μｍ程度までで
あり、上記のような用途には不十分である。
料に含まれる極めて微小な異物が、断線等の深刻な障害
を引き起こす原因となる。特に、導体として広範に用い
られている銅の線材は 100μｍ以下の極細線まで線引き
される場合があり、この場合は数十μｍ程度の異物を検
出しておかなければ製造工程において断線等の障害が発
生する。また、50万ボルト級の高圧送電用電線では、絶
縁被覆中に数十μｍ程度の異物があると耐圧が不十分に
なる。このような微小な異物の検出には例えば渦流探傷
法があるが、この方法の探知限界は 100μｍ程度までで
あり、上記のような用途には不十分である。
【０００３】上記のような技術的課題に対して、本件出
願人は既に、特願平６−182883号（特開平７-77516号）
として、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）を利用した
検査装置を提案している。この検査装置は、磁気遮蔽容
器内で非検査物内の異物の存在に起因する磁界の変動を
ＳＱＵＩＤで検出することにより、極めて微細な異物や
欠陥を検出することができる。また、同出願の明細書で
は、連続して走行する長尺の被検査物に対してもこの検
査装置を適用できることを開示している。
願人は既に、特願平６−182883号（特開平７-77516号）
として、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）を利用した
検査装置を提案している。この検査装置は、磁気遮蔽容
器内で非検査物内の異物の存在に起因する磁界の変動を
ＳＱＵＩＤで検出することにより、極めて微細な異物や
欠陥を検出することができる。また、同出願の明細書で
は、連続して走行する長尺の被検査物に対してもこの検
査装置を適用できることを開示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＳＱＵＩＤは、非常に
高感度な代わりに、外部磁界あるいは環境磁界による擾
乱の影響を受け易い。そこで、ＳＱＵＩＤを用いた検出
作業では、ＳＱＵＩＤおよび非検査物の周囲を、パーマ
ロイ等でできた磁気遮蔽容器で包囲して検出作業を行
う。ところが、線材等の長尺の検査対象とした場合、被
検査物を、磁気遮蔽容器から出し入れしつつ検出を行わ
なければならない。従って、磁気遮蔽容器には、被検査
物が出入りするための開口部が必要になる。しかしなが
ら、この開口部からの外部磁気の侵入は阻止しなければ
ならず、結果的に複雑な形状の磁気遮蔽容器が必要にな
る。このような複雑な形状の磁気遮蔽容器は、それ自体
の製造が容易ではない上に、実用上の扱いが非常に面倒
である。
高感度な代わりに、外部磁界あるいは環境磁界による擾
乱の影響を受け易い。そこで、ＳＱＵＩＤを用いた検出
作業では、ＳＱＵＩＤおよび非検査物の周囲を、パーマ
ロイ等でできた磁気遮蔽容器で包囲して検出作業を行
う。ところが、線材等の長尺の検査対象とした場合、被
検査物を、磁気遮蔽容器から出し入れしつつ検出を行わ
なければならない。従って、磁気遮蔽容器には、被検査
物が出入りするための開口部が必要になる。しかしなが
ら、この開口部からの外部磁気の侵入は阻止しなければ
ならず、結果的に複雑な形状の磁気遮蔽容器が必要にな
る。このような複雑な形状の磁気遮蔽容器は、それ自体
の製造が容易ではない上に、実用上の扱いが非常に面倒
である。
【０００５】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、実際にも使用し易く、十分な検出感度を有す
る検出装置の新規な構成を提供することをその目的とし
ている。
を解決し、実際にも使用し易く、十分な検出感度を有す
る検出装置の新規な構成を提供することをその目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、連続してその長手
方向に走行する長尺の被検査物に対して、該被検査物を
磁化する磁界発生手段と、該磁界発生手段により磁化さ
れた被検査物のある区間を含む領域の磁界の変動をＳＱ
ＵＩＤで検出する磁気センサとを備え、該磁界の変動を
から、該被検査物に含まれる磁性体微粉を検出する検出
装置において、該磁界発生手段が該被検査物の走行方向
に直角な磁界により該被検査物を磁化するように配置さ
れており、且つ、該磁気センサの最も検出感度の高い方
向が該磁界発生手段が発生した磁界と平行になるように
該磁気センサが配置されていることを特徴とする磁性体
微粉の検出装置が提供される。
方向に走行する長尺の被検査物に対して、該被検査物を
磁化する磁界発生手段と、該磁界発生手段により磁化さ
れた被検査物のある区間を含む領域の磁界の変動をＳＱ
ＵＩＤで検出する磁気センサとを備え、該磁界の変動を
から、該被検査物に含まれる磁性体微粉を検出する検出
装置において、該磁界発生手段が該被検査物の走行方向
に直角な磁界により該被検査物を磁化するように配置さ
れており、且つ、該磁気センサの最も検出感度の高い方
向が該磁界発生手段が発生した磁界と平行になるように
該磁気センサが配置されていることを特徴とする磁性体
微粉の検出装置が提供される。
【０００７】尚、上記本発明に係る検出装置において
「磁気センサの最も検出感度の高い方向」とは、磁気セ
ンサが単独のＳＱＵＩＤで構成されている場合は、ＳＱ
ＵＩＤの形成面と直角な方向となる。また、磁気センサ
が、ＳＱＵＩＤと磁束トランスとを組み合わせて構成さ
れている場合は、磁束トランスのピックアップコイルを
含む面と直角な方向となる。
「磁気センサの最も検出感度の高い方向」とは、磁気セ
ンサが単独のＳＱＵＩＤで構成されている場合は、ＳＱ
ＵＩＤの形成面と直角な方向となる。また、磁気センサ
が、ＳＱＵＩＤと磁束トランスとを組み合わせて構成さ
れている場合は、磁束トランスのピックアップコイルを
含む面と直角な方向となる。
【０００８】
【発明の実施の態様】本発明に係る検出装置は、被検査
物に含まれる磁性体微粉を検出することを目的とし、磁
気センサによる検査に先立って、磁性体微粉を特定の方
向に磁化することにより、磁気遮蔽手段への要求を低減
している点に主要な特徴がある。
物に含まれる磁性体微粉を検出することを目的とし、磁
気センサによる検査に先立って、磁性体微粉を特定の方
向に磁化することにより、磁気遮蔽手段への要求を低減
している点に主要な特徴がある。
【０００９】即ち、本発明に係る装置が検査の対象とす
る線材において、検出対象である微粉の多くが鉄等の磁
性体であることが判っている。そこで、本発明に係る検
出装置では、被検査物は、磁界発生手段により生じた磁
界中を走行した後にＳＱＵＩＤの近傍を通過するように
構成されている。ＳＱＵＩＤ近傍を通過するとき、被検
査物中に含まれる磁性体は固有の磁化率に応じて磁化さ
れるので、一定の材料の線材中に磁性体が含まれている
場合は、その磁性体に起因して磁界が特異に変動する。
従って、この磁界の変動をＳＱＵＩＤで検出することに
より、極めて高感度に磁性体微粉を検出できる。
る線材において、検出対象である微粉の多くが鉄等の磁
性体であることが判っている。そこで、本発明に係る検
出装置では、被検査物は、磁界発生手段により生じた磁
界中を走行した後にＳＱＵＩＤの近傍を通過するように
構成されている。ＳＱＵＩＤ近傍を通過するとき、被検
査物中に含まれる磁性体は固有の磁化率に応じて磁化さ
れるので、一定の材料の線材中に磁性体が含まれている
場合は、その磁性体に起因して磁界が特異に変動する。
従って、この磁界の変動をＳＱＵＩＤで検出することに
より、極めて高感度に磁性体微粉を検出できる。
【００１０】本発明の好ましいひとつの態様によると、
ＳＱＵＩＤによる磁界の検出は、磁気的に外部から遮蔽
された磁気遮蔽容器内で行うことが好ましい。このよう
な構成により、環境磁界の変動等による擾乱を受けるこ
となく、高精度な検出が可能になる。磁気遮蔽容器は、
例えばパーマロイ等で製造できる。
ＳＱＵＩＤによる磁界の検出は、磁気的に外部から遮蔽
された磁気遮蔽容器内で行うことが好ましい。このよう
な構成により、環境磁界の変動等による擾乱を受けるこ
となく、高精度な検出が可能になる。磁気遮蔽容器は、
例えばパーマロイ等で製造できる。
【００１１】但し、前述のように、長尺の被検査物を対
象とした検出装置では、磁界センサ付近を磁気遮蔽容器
で覆ったとしても、被検査物が出入りするための開口部
が不可避である。更に、連続して走行する長尺な被検査
物を対象とした場合、この開口部の寸法は、被検査物の
径に対して十分な余裕のあるものでなければならず、こ
の開口部から磁気遮蔽容器内に外部磁界が侵入すること
が避けられない。これを回避するために、従来の検出装
置では、複雑な形状の開口部を構成する等していた。こ
れに対して、本発明に係る検出装置では、被検査物の走
行方向に対して直角な磁界を印加して磁化する。従っ
て、磁気センサが検出すべき磁界は、被検査物の走行方
向に直角な磁界の変動となる。これに対して、前記した
磁気遮蔽容器の開口部から侵入する磁界は、主に、被検
査物走行方向と平行な磁界である。従って、本発明に係
る装置では、簡単な構造の磁気遮蔽容器により、外部磁
界の影響を効果的に排除することができる。
象とした検出装置では、磁界センサ付近を磁気遮蔽容器
で覆ったとしても、被検査物が出入りするための開口部
が不可避である。更に、連続して走行する長尺な被検査
物を対象とした場合、この開口部の寸法は、被検査物の
径に対して十分な余裕のあるものでなければならず、こ
の開口部から磁気遮蔽容器内に外部磁界が侵入すること
が避けられない。これを回避するために、従来の検出装
置では、複雑な形状の開口部を構成する等していた。こ
れに対して、本発明に係る検出装置では、被検査物の走
行方向に対して直角な磁界を印加して磁化する。従っ
て、磁気センサが検出すべき磁界は、被検査物の走行方
向に直角な磁界の変動となる。これに対して、前記した
磁気遮蔽容器の開口部から侵入する磁界は、主に、被検
査物走行方向と平行な磁界である。従って、本発明に係
る装置では、簡単な構造の磁気遮蔽容器により、外部磁
界の影響を効果的に排除することができる。
【００１２】また、本発明の他の態様によると、被検査
物からの距離を変えて複数の磁気センサを配置してもよ
い。このような構成によると、複数の磁気センサの出力
の差分から異物を検知することができ、外部磁界の影響
を非常に受け難くする。
物からの距離を変えて複数の磁気センサを配置してもよ
い。このような構成によると、複数の磁気センサの出力
の差分から異物を検知することができ、外部磁界の影響
を非常に受け難くする。
【００１３】尚、検査中のＳＱＵＩＤからは、環境ノイ
ズおよびＳＱＵＩＤ自体が有するノイズも出力される。
このノイズの影響を排除するために、信号処理回路と出
力装置の間に、被検査物から得られる信号が有する周波
数帯域だけを通過させるフィルタを装入することが好ま
しい。
ズおよびＳＱＵＩＤ自体が有するノイズも出力される。
このノイズの影響を排除するために、信号処理回路と出
力装置の間に、被検査物から得られる信号が有する周波
数帯域だけを通過させるフィルタを装入することが好ま
しい。
【００１４】また、本発明の好ましい態様によると、磁
気センサとしてのＳＱＵＩＤは、酸化物超電導薄膜によ
り形成されたものを使用することが好ましい。この種の
超電導材料は廉価な液体窒素による冷却で有効な超電導
特性を発揮するので、ランニングコストが低くなる。ま
た、稼働中の取扱いも容易である。
気センサとしてのＳＱＵＩＤは、酸化物超電導薄膜によ
り形成されたものを使用することが好ましい。この種の
超電導材料は廉価な液体窒素による冷却で有効な超電導
特性を発揮するので、ランニングコストが低くなる。ま
た、稼働中の取扱いも容易である。
【００１５】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明に係る検出装置の基本的な機
能を模式的に示す図である。
能を模式的に示す図である。
【００１７】同図に示すように、この検出装置は、走行
する長尺の被検査物１の走行経路に沿って配置した磁界
発生手段２と磁気センサ３とを備えている。この検出装
置において、被検査物１は、まず、磁界発生手段２を通
過し、その走行方向と直角な磁界により磁化される。こ
のとき、被検査物１に含まれる磁性体の微粉は、それぞ
れの固有の磁化率に応じて磁化される。続いて、この被
検査物１は磁気センサ３としてのＳＱＵＩＤの近傍を走
行する。このとき、ＳＱＵＩＤは、その形成面が磁界方
向に対して垂直となるように配置されている。このＳＱ
ＵＩＤは、通常は、一定の材料で形成された被検査物１
を含む磁界に応じた電圧信号を出力している。被検査物
１に磁性体微粉が含まれている場合は、磁化された磁性
体微粉に応じて磁界が変化するので、ＳＱＵＩＤの出力
電圧も変化する。
する長尺の被検査物１の走行経路に沿って配置した磁界
発生手段２と磁気センサ３とを備えている。この検出装
置において、被検査物１は、まず、磁界発生手段２を通
過し、その走行方向と直角な磁界により磁化される。こ
のとき、被検査物１に含まれる磁性体の微粉は、それぞ
れの固有の磁化率に応じて磁化される。続いて、この被
検査物１は磁気センサ３としてのＳＱＵＩＤの近傍を走
行する。このとき、ＳＱＵＩＤは、その形成面が磁界方
向に対して垂直となるように配置されている。このＳＱ
ＵＩＤは、通常は、一定の材料で形成された被検査物１
を含む磁界に応じた電圧信号を出力している。被検査物
１に磁性体微粉が含まれている場合は、磁化された磁性
体微粉に応じて磁界が変化するので、ＳＱＵＩＤの出力
電圧も変化する。
【００１８】〔実施例１〕図２は、上述のような原理で
動作する検出装置の具体的な構成例を示す図である。
尚、図１と共通な構成要素には同じ参照番号を付してい
る。
動作する検出装置の具体的な構成例を示す図である。
尚、図１と共通な構成要素には同じ参照番号を付してい
る。
【００１９】同図に示すように、この検出装置では、磁
界発生手段２は、１対の永久磁石21と、永久磁石21を磁
気的に結合するヨーク22とから構成されており、一方の
永久磁石から他方の永久磁石に向かう強力な磁界を発生
している。磁気センサは、冷却媒体の充填された断熱容
器34の底面に水平に収容されたＳＱＵＩＤを備えてい
る。このＳＱＵＩＤは、その形成面が被検査物の走行方
向に平行に且つ磁界発生手段の発生する磁界の方向に直
角になるように配置されており、被検査物の走行方向に
直角な磁界の変動を極めて高感度に検出することができ
る。何故ならば、この配置においてＳＱＵＩＤを貫く磁
束が最大となるためである。更に、この実施例では、被
検査物１の特定の区間と、その近傍に配置された磁気セ
ンサ３とを覆う磁気遮蔽容器４を備えており、磁気セン
サによる検査に対する環境磁場の影響を排除している。
尚、断熱容器34内の磁気センサは、外部に配置されたＦ
ＬＬ回路を基本とする信号処理装置５に接続されてお
り、信号処理装置５には、記録装置としてのペンレコー
ダ６が装着されている。
界発生手段２は、１対の永久磁石21と、永久磁石21を磁
気的に結合するヨーク22とから構成されており、一方の
永久磁石から他方の永久磁石に向かう強力な磁界を発生
している。磁気センサは、冷却媒体の充填された断熱容
器34の底面に水平に収容されたＳＱＵＩＤを備えてい
る。このＳＱＵＩＤは、その形成面が被検査物の走行方
向に平行に且つ磁界発生手段の発生する磁界の方向に直
角になるように配置されており、被検査物の走行方向に
直角な磁界の変動を極めて高感度に検出することができ
る。何故ならば、この配置においてＳＱＵＩＤを貫く磁
束が最大となるためである。更に、この実施例では、被
検査物１の特定の区間と、その近傍に配置された磁気セ
ンサ３とを覆う磁気遮蔽容器４を備えており、磁気セン
サによる検査に対する環境磁場の影響を排除している。
尚、断熱容器34内の磁気センサは、外部に配置されたＦ
ＬＬ回路を基本とする信号処理装置５に接続されてお
り、信号処理装置５には、記録装置としてのペンレコー
ダ６が装着されている。
【００２０】図３は、図２に示した検出装置で使用でき
る磁気センサの構成例をより具体的に示す図である。
る磁気センサの構成例をより具体的に示す図である。
【００２１】即ち、ＳＱＵＩＤは単体でも磁気センサと
して機能する。しかしながら、磁束トランスを併用する
ことにより実用上の感度を向上させることができる。本
実施例でも、磁気センサ３は、それぞれ基板上に超電導
薄膜で形成されたＳＱＵＩＤ32および磁束トランス31を
貼り合わせて構成されている。ここで、磁束トランス31
は、巻き数の少ないピックアップコイル31Ａと巻き数の
多いインプットコイル31Ｂとを結合して構成されてい
る。また、ＳＱＵＩＤ32は、その中心がインプットコイ
ル31Ｂの中心と一致するように貼り合わされる。更に、
磁束トランス31およびＳＱＵＩＤ32を収容した断熱容器
34には、例えば液体窒素などの冷却媒体33が満たされて
いる。
して機能する。しかしながら、磁束トランスを併用する
ことにより実用上の感度を向上させることができる。本
実施例でも、磁気センサ３は、それぞれ基板上に超電導
薄膜で形成されたＳＱＵＩＤ32および磁束トランス31を
貼り合わせて構成されている。ここで、磁束トランス31
は、巻き数の少ないピックアップコイル31Ａと巻き数の
多いインプットコイル31Ｂとを結合して構成されてい
る。また、ＳＱＵＩＤ32は、その中心がインプットコイ
ル31Ｂの中心と一致するように貼り合わされる。更に、
磁束トランス31およびＳＱＵＩＤ32を収容した断熱容器
34には、例えば液体窒素などの冷却媒体33が満たされて
いる。
【００２２】尚、図３ではＳＱＵＩＤ32と磁束トランス
31は離して描かれているが、実際には、ＳＱＵＩＤ32を
構成する超電導薄膜が基板の下面側になるようにして、
両者は密着して貼り合わされる。但し、ＳＱＵＩＤ32の
超電導薄膜と磁束トランス31の超電導薄膜とが短絡しな
いように、両者の間は、例えば絶縁性の接着材などによ
り絶縁されている。また、図３では、インプットコイル
31ＢとＳＱＵＩＤ32を誇張して描いているが、実際に
は、両者はほぼ同じ外形寸法であり、その１辺の長さ
が、ピックアップコイル31Ａの１辺の長さの１／８程度
である。更に、図３では、各電気配線については図示を
省略している。
31は離して描かれているが、実際には、ＳＱＵＩＤ32を
構成する超電導薄膜が基板の下面側になるようにして、
両者は密着して貼り合わされる。但し、ＳＱＵＩＤ32の
超電導薄膜と磁束トランス31の超電導薄膜とが短絡しな
いように、両者の間は、例えば絶縁性の接着材などによ
り絶縁されている。また、図３では、インプットコイル
31ＢとＳＱＵＩＤ32を誇張して描いているが、実際に
は、両者はほぼ同じ外形寸法であり、その１辺の長さ
が、ピックアップコイル31Ａの１辺の長さの１／８程度
である。更に、図３では、各電気配線については図示を
省略している。
【００２３】また、上記のような磁気センサは、グラジ
オメータとして構成してもよい。このような構成にすれ
ば、環境磁界の変動などの一様な磁界の変化は打ち消さ
れ、精密な検査が可能になる一方、用途によっては磁気
遮蔽容器を省略することも可能である。
オメータとして構成してもよい。このような構成にすれ
ば、環境磁界の変動などの一様な磁界の変化は打ち消さ
れ、精密な検査が可能になる一方、用途によっては磁気
遮蔽容器を省略することも可能である。
【００２４】図２に示した構成の検出装置を実際に作製
した。まず、SrTiＯ3 基板上に被着させたY1Ba2Cu3O7-x
薄膜をパターニングして、液体窒素による冷却で動作す
るＳＱＵＩＤを作製した。また、磁束トランスも、ＳＱ
ＵＩＤと同じ材料で別途作製し、両者を貼り合わせて磁
気センサとした。尚、ＳＱＵＩＤの弱結合部は、超電導
薄膜のパターン幅を狭くすると同時に、基板上に高さ16
00Åの段差を形成した上でY1Ba2Cu3O7-x薄膜を被着させ
ることにより形成した人工粒界を利用した。一方、磁界
発生手段としては永久磁石を用い、約 0.1テスラの磁場
中を被検査物を通過するようにした。尚、実際に作製し
た検出装置では、磁界発生手段により垂直な磁界を発生
させ、磁束トランスのインプットコイルが線材の上方に
水平に位置するように構成した。また、被検査物は、磁
気センサの検出部から15mm離れたところを通過するよう
に構成した。被検査物の発生する磁界の強さは被検査物
中の磁性体からの距離の３乗に反比例するので、被検査
物と検出部との間隔は狭いほど高感度な検出が可能であ
る。しかしながら、実際には、断熱容器の底部の厚さに
依存し、本実施例では15mmとなった。従って、肉薄の断
熱容器を用いればこの距離を小さくすることができる。
磁気遮蔽容器はパーマロイで作製し、被検査物が通過す
るための１対の穴を設けた。ただし、この穴の周囲には
特別な構造はもたせず、直径20mmの単純な貫通穴とし
た。尚、この貫通穴は、磁気遮蔽性能の観点からは小さ
い方が望ましいが、磁気遮蔽容器の径に比べて十分に小
さいときには、遮蔽性能の劣化は無視できる。
した。まず、SrTiＯ3 基板上に被着させたY1Ba2Cu3O7-x
薄膜をパターニングして、液体窒素による冷却で動作す
るＳＱＵＩＤを作製した。また、磁束トランスも、ＳＱ
ＵＩＤと同じ材料で別途作製し、両者を貼り合わせて磁
気センサとした。尚、ＳＱＵＩＤの弱結合部は、超電導
薄膜のパターン幅を狭くすると同時に、基板上に高さ16
00Åの段差を形成した上でY1Ba2Cu3O7-x薄膜を被着させ
ることにより形成した人工粒界を利用した。一方、磁界
発生手段としては永久磁石を用い、約 0.1テスラの磁場
中を被検査物を通過するようにした。尚、実際に作製し
た検出装置では、磁界発生手段により垂直な磁界を発生
させ、磁束トランスのインプットコイルが線材の上方に
水平に位置するように構成した。また、被検査物は、磁
気センサの検出部から15mm離れたところを通過するよう
に構成した。被検査物の発生する磁界の強さは被検査物
中の磁性体からの距離の３乗に反比例するので、被検査
物と検出部との間隔は狭いほど高感度な検出が可能であ
る。しかしながら、実際には、断熱容器の底部の厚さに
依存し、本実施例では15mmとなった。従って、肉薄の断
熱容器を用いればこの距離を小さくすることができる。
磁気遮蔽容器はパーマロイで作製し、被検査物が通過す
るための１対の穴を設けた。ただし、この穴の周囲には
特別な構造はもたせず、直径20mmの単純な貫通穴とし
た。尚、この貫通穴は、磁気遮蔽性能の観点からは小さ
い方が望ましいが、磁気遮蔽容器の径に比べて十分に小
さいときには、遮蔽性能の劣化は無視できる。
【００２５】上記のような仕様の検出装置の動作を確認
するために、それ自体には異物が含まれていないことを
確認した直径 0.5mmのポリエステル線に、それぞれの径
が60μｍ、 100μｍ、 180μｍの鉄粉を磁性体微粉とし
て付着させたものを被検査物として用意した。上記の構
成の検出装置で、線速を10mm／秒にして実際に検出動作
を行わせた。信号処理装置５の出力は、カットオフ周波
数10Hzのローパスフィルタを通してペンレコーダ６に入
力した。その結果、図４に示すように、60μｍの鉄粉に
対応した出力の変動がペンレコータに記録され、60μｍ
径の鉄粉を検出できることが確認された。Ｓ／Ｎ比を考
慮すると、更に小さな鉄粉の検出も可能であると考えら
れる。
するために、それ自体には異物が含まれていないことを
確認した直径 0.5mmのポリエステル線に、それぞれの径
が60μｍ、 100μｍ、 180μｍの鉄粉を磁性体微粉とし
て付着させたものを被検査物として用意した。上記の構
成の検出装置で、線速を10mm／秒にして実際に検出動作
を行わせた。信号処理装置５の出力は、カットオフ周波
数10Hzのローパスフィルタを通してペンレコーダ６に入
力した。その結果、図４に示すように、60μｍの鉄粉に
対応した出力の変動がペンレコータに記録され、60μｍ
径の鉄粉を検出できることが確認された。Ｓ／Ｎ比を考
慮すると、更に小さな鉄粉の検出も可能であると考えら
れる。
【００２６】次に、磁界の方向とＳＱＵＩＤの配置に関
する効果を確認するために以下のような実験を行った。
する効果を確認するために以下のような実験を行った。
【００２７】まず、上記の本発明に係る検査装置で使用
した部材と同じものを使って、比較用の検出装置を組み
立てた。但し、この比較用検出装置では、磁界発生手段
の永久磁石を90度回転させて、発生される磁界が磁束ト
ランスおよびＳＱＵＩＤの形成面と平行になるように構
成を変更した。次に、それ自体には異物が含まれないこ
とを確認した直径 0.5mmのナイロン線に径が 500μｍの
鉄粉を磁性体微粉として付着させたものを被検査物とし
て用意した。この被検査物に対して、上記の比較用検出
装置と、前記した本発明に従う検出装置とをそれぞれ使
用して検出動作を行わせた。その結果、磁界発生手段の
磁界の方向が、磁気センサのＳＱＵＩＤ形成面に対して
垂直になるように配置したとき（本発明装置）の方が、
平行に配置したとき（比較用検出装置）よりも、鉄粉の
検出に対応した磁気センサの出力信号の変化が３倍以上
高かった。この結果により、本発明に従って、磁界の方
向とＳＱＵＩＤの形成面が互いに垂直になるように構成
することの効果が確認された。
した部材と同じものを使って、比較用の検出装置を組み
立てた。但し、この比較用検出装置では、磁界発生手段
の永久磁石を90度回転させて、発生される磁界が磁束ト
ランスおよびＳＱＵＩＤの形成面と平行になるように構
成を変更した。次に、それ自体には異物が含まれないこ
とを確認した直径 0.5mmのナイロン線に径が 500μｍの
鉄粉を磁性体微粉として付着させたものを被検査物とし
て用意した。この被検査物に対して、上記の比較用検出
装置と、前記した本発明に従う検出装置とをそれぞれ使
用して検出動作を行わせた。その結果、磁界発生手段の
磁界の方向が、磁気センサのＳＱＵＩＤ形成面に対して
垂直になるように配置したとき（本発明装置）の方が、
平行に配置したとき（比較用検出装置）よりも、鉄粉の
検出に対応した磁気センサの出力信号の変化が３倍以上
高かった。この結果により、本発明に従って、磁界の方
向とＳＱＵＩＤの形成面が互いに垂直になるように構成
することの効果が確認された。
【００２８】〔実施例２〕本実施例で使用する検査装置
は、基本的には実施例１で作成したものと同じである
が、２つの磁気センサを使用する点で実施例１と異なっ
ている。
は、基本的には実施例１で作成したものと同じである
が、２つの磁気センサを使用する点で実施例１と異なっ
ている。
【００２９】本実施例では、図３に示した断熱容器34内
に、当初より装着されていた磁気センサ３（以下、「第
１の磁気センサ」と記載する）に加えて、第２の磁気セ
ンサが装着される。ここで、第２の磁気センサは、第１
の磁気センサよりも、被検査物に対して上方に 100mm遠
い位置に、第１の磁気センサと平行に配置される。尚、
第２の磁気センサそのものの構成は、第１の磁気センサ
と全く同じである。また、第１の磁気センサは、図１に
示したものと同様に、被検査物から15mm離れた位置に配
置される。
に、当初より装着されていた磁気センサ３（以下、「第
１の磁気センサ」と記載する）に加えて、第２の磁気セ
ンサが装着される。ここで、第２の磁気センサは、第１
の磁気センサよりも、被検査物に対して上方に 100mm遠
い位置に、第１の磁気センサと平行に配置される。尚、
第２の磁気センサそのものの構成は、第１の磁気センサ
と全く同じである。また、第１の磁気センサは、図１に
示したものと同様に、被検査物から15mm離れた位置に配
置される。
【００３０】更に、この検出装置では、第１および第２
の磁気センサの出力を受ける信号処理回路の構成が若干
異なっている。即ち、この信号処理回路は、それぞれＦ
ＬＬ回路を介して出力される磁気センサの出力を受け
て、その差分を出力するオペアンプを備えており、この
オペアンプ出力を磁気センサ出力として取り扱う。この
ような構成により、地磁気や環境磁気雑音の影響が低減
された磁気センサ出力が得られる。従って、必要な検出
感度が得られる場合は、磁気遮蔽容器を省略できる。こ
のような構成の検出装置でも、最小60μｍの磁性体を検
出することができた。
の磁気センサの出力を受ける信号処理回路の構成が若干
異なっている。即ち、この信号処理回路は、それぞれＦ
ＬＬ回路を介して出力される磁気センサの出力を受け
て、その差分を出力するオペアンプを備えており、この
オペアンプ出力を磁気センサ出力として取り扱う。この
ような構成により、地磁気や環境磁気雑音の影響が低減
された磁気センサ出力が得られる。従って、必要な検出
感度が得られる場合は、磁気遮蔽容器を省略できる。こ
のような構成の検出装置でも、最小60μｍの磁性体を検
出することができた。
【００３１】尚、上記の構成の検出器において異物の検
出に対応する信号は、被検査物に近い磁気センサ３の出
力から得られる。その理由は、被検査物中の磁性体に対
する検出感度が、遠方の第２の磁気センサでは、他方の
磁気センサの１／450 程度となるからである。これは、
磁場の強さが距離の３乗に反比例するためである。
出に対応する信号は、被検査物に近い磁気センサ３の出
力から得られる。その理由は、被検査物中の磁性体に対
する検出感度が、遠方の第２の磁気センサでは、他方の
磁気センサの１／450 程度となるからである。これは、
磁場の強さが距離の３乗に反比例するためである。
【００３２】また、第１の磁気センサと第２の磁気セン
サの距離は本実施例の 100mmに限定されるものではな
く、他の事情が許す限り大きく設定することが好まし
い。その理由は、信号強度をより高くすることができる
からである。即ち、上述のように、一般に磁場の強さは
距離の３乗に反比例する。ここで、第１の磁気センサと
被検査物の距離をＸ1 、第２の磁気センサと被検査物の
距離をＸ2 としたとき、第１の磁気センサの出力電圧Ｓ
1 と第２の磁気センサの出力Ｓ2 との間には、下記の式
１の関係がなり立つ。
サの距離は本実施例の 100mmに限定されるものではな
く、他の事情が許す限り大きく設定することが好まし
い。その理由は、信号強度をより高くすることができる
からである。即ち、上述のように、一般に磁場の強さは
距離の３乗に反比例する。ここで、第１の磁気センサと
被検査物の距離をＸ1 、第２の磁気センサと被検査物の
距離をＸ2 としたとき、第１の磁気センサの出力電圧Ｓ
1 と第２の磁気センサの出力Ｓ2 との間には、下記の式
１の関係がなり立つ。
【００３３】
【式１】 Ｓ1 ／Ｓ2 ＝（Ｘ1 ／Ｘ2 ）-3
【００３４】理論的には２つの磁気センサの出力電圧が
少しでも異なれば、被検査物の磁気を検出することは可
能であるが、通常は２つの磁気センサの出力電圧の違い
が２倍以上であることが測定上望ましい。第１の磁気セ
ンサと被検査物の距離が15mmである場合、このような条
件を満たすような第２の磁気センサと被検査物の距離
は、上記式１より19mmとなる。
少しでも異なれば、被検査物の磁気を検出することは可
能であるが、通常は２つの磁気センサの出力電圧の違い
が２倍以上であることが測定上望ましい。第１の磁気セ
ンサと被検査物の距離が15mmである場合、このような条
件を満たすような第２の磁気センサと被検査物の距離
は、上記式１より19mmとなる。
【００３５】〔実施例３〕上記実施例１および実施例２
で作製した検出装置を使用して、直径 2.8mmの銅線に対
して実際に磁性体微粉の検出を実施した。但し、このと
き、試料の銅線中に固溶していると考えられる磁性物質
の影響により、線材の走行速度に応じたランダムな周波
数ノイズが発生し、そのままでは有効な磁性体微粉の検
出が行えなかった。そこで、前記した信号処理回路５の
出力に、線材の走行速度で決まる検出ピークの周波数に
対応したバンドパスフィルタを設けて検出を行った。線
速40ｍ／分で走行する銅線に対して、カットオフ周波数
が20Hzと１Hz、減衰傾度42dB／oct の特性を有するバン
ドパスフィルタを使用したところ、60μｍの微粉を、Ｓ
／Ｎ比５以上で検出することができた。
で作製した検出装置を使用して、直径 2.8mmの銅線に対
して実際に磁性体微粉の検出を実施した。但し、このと
き、試料の銅線中に固溶していると考えられる磁性物質
の影響により、線材の走行速度に応じたランダムな周波
数ノイズが発生し、そのままでは有効な磁性体微粉の検
出が行えなかった。そこで、前記した信号処理回路５の
出力に、線材の走行速度で決まる検出ピークの周波数に
対応したバンドパスフィルタを設けて検出を行った。線
速40ｍ／分で走行する銅線に対して、カットオフ周波数
が20Hzと１Hz、減衰傾度42dB／oct の特性を有するバン
ドパスフィルタを使用したところ、60μｍの微粉を、Ｓ
／Ｎ比５以上で検出することができた。
【００３６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る検出装置は、数十μｍ程度の極めて微細な磁性体の微
粉を、連続して走行する被検査物から検出することがで
きる。また、この検出は、連続的に行うことができるの
で、通常の検査用途の他、線材の製造工程における全量
検査にも適用することができる。
る検出装置は、数十μｍ程度の極めて微細な磁性体の微
粉を、連続して走行する被検査物から検出することがで
きる。また、この検出は、連続的に行うことができるの
で、通常の検査用途の他、線材の製造工程における全量
検査にも適用することができる。
【００３７】また、この検出装置は、センサであるＳＱ
ＵＩＤを超電導臨界温度の高い酸化物超電導材料で構成
することにより、廉価で供給の安定した液体窒素を用い
て稼動させることができる。
ＵＩＤを超電導臨界温度の高い酸化物超電導材料で構成
することにより、廉価で供給の安定した液体窒素を用い
て稼動させることができる。
【図１】本発明に係る検出装置の基本的な構成を示す図
である。
である。
【図２】本発明に係る検出装置の具体的な構成例を示す
図である。
図である。
【図３】本発明に係る検出装置において好適に使用でき
る磁気センサの構成例を示す図である。
る磁気センサの構成例を示す図である。
【図４】図２に示した検出装置を用いた検出結果を示す
グラフである。
グラフである。
１・・・被検査物、 ２・・・磁界発生手段、 ３・
・・磁気センサ、４・・・磁気遮蔽容器、５・・・信号
処理回路、 ６・・・ペンレコーダ、21・・・永久磁
石、 22・・・ヨーク、 31・・・磁束トラン
ス、32・・・ＳＱＵＩＤ、 33・・・冷却媒体、
34・・・断熱容器
・・磁気センサ、４・・・磁気遮蔽容器、５・・・信号
処理回路、 ６・・・ペンレコーダ、21・・・永久磁
石、 22・・・ヨーク、 31・・・磁束トラン
ス、32・・・ＳＱＵＩＤ、 33・・・冷却媒体、
34・・・断熱容器
Claims (6)
- 【請求項１】連続してその長手方向に走行する長尺の被
検査物に対して、該被検査物を磁化する磁界発生手段
と、該磁界発生手段により磁化された被検査物のある区
間を含む領域の磁界の変動をＳＱＵＩＤで検出する磁気
センサとを備え、該磁界の変動をから、該被検査物に含
まれる磁性体微粉を検出する検出装置において、 該磁界発生手段が該被検査物の走行方向に直角な磁界に
より該被検査物を磁化するように配置されており、且
つ、該磁気センサの最も検出感度の高い方向が該磁界発
生手段が発生した磁界と平行になるように該磁気センサ
が配置されていることを特徴とする磁性体微粉の検出装
置。 - 【請求項２】請求項１に記載された検出装置において、
前記磁界発生手段が前記被検査物の走行経路の近傍に配
置された永久磁石を備えることを特徴とする検出装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載された検出
装置が、前記磁気センサおよび該磁気センサ近傍を通過
する前記被検査物を包囲して、磁気的に安定した検査領
域を画成する磁気遮蔽容器を備えることを特徴とする検
出装置。 - 【請求項４】請求項１から請求項３までの何れか１項に
記載された検出装置において、前記磁気センサが、前記
被検査物の近傍に配置された第１磁気センサと、該第１
磁気センサよりも該被検査物から離れた位置に配置され
た第２磁気センサとを備えることを特徴とする検出装
置。 - 【請求項５】請求項１から請求項４までの何れか１項に
記載された検出装置において、前記磁気センサの出力に
接続され、前記被検査物の走行速度に応じて特性を設定
することができる帯域通過フィルタを備えることを特徴
とする検出装置。 - 【請求項６】請求項１から請求項５までの何れか１項に
記載された検出装置において、前記磁気センサが、酸化
物超電導薄膜により形成されたＳＱＵＩＤを含むことを
特徴とする検出装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8181171A JPH1010091A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 磁性体微粉の検出装置 |
| EP97401424A EP0814342B1 (en) | 1996-06-21 | 1997-06-19 | Detecting equipment for minute magnetic substance contained in long object to be inspected |
| DE69738282T DE69738282T2 (de) | 1996-06-21 | 1997-06-19 | Detektionsgerät für magnetische Substanze in minimaler Menge in untersuchten langen Gegenständen |
| CA002208383A CA2208383C (en) | 1996-06-21 | 1997-06-20 | Detecting equipment for magnetic minute substance contained in an object to be inspected |
| KR1019970026795A KR980003630A (ko) | 1996-06-21 | 1997-06-21 | 검사될 긴 물체내에 함유된 미량의 자성 물질을 검출하는 장치 |
| US08/880,554 US6157190A (en) | 1996-06-21 | 1997-06-23 | Detecting equipment for detecting magnetic minute substance in an object to be inspected |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8181171A JPH1010091A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 磁性体微粉の検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010091A true JPH1010091A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=16096134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8181171A Pending JPH1010091A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 磁性体微粉の検出装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6157190A (ja) |
| EP (1) | EP0814342B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1010091A (ja) |
| KR (1) | KR980003630A (ja) |
| CA (1) | CA2208383C (ja) |
| DE (1) | DE69738282T2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004048951A1 (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | National Institute For Materials Science | 非接触型荷物検知装置 |
| JP2005308728A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-11-04 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 非磁性金属管の表面欠陥検出方法および装置 |
| JP2008128941A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Osaka Univ | 異物の検出方法及び異物の検出装置 |
| JP2011237181A (ja) * | 2010-05-06 | 2011-11-24 | Toyohashi Univ Of Technology | 高性能磁気シールドと超高感度磁気センサを備えた微細金属検出装置 |
| JP2019078713A (ja) * | 2017-10-27 | 2019-05-23 | 協立電機株式会社 | 異物検出装置 |
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|---|---|---|---|---|
| DE19746000C2 (de) * | 1997-10-20 | 2002-05-16 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Verfahren zur Ermittlung von Defekten in Werkstücken sowie Magnetfeldmeßgerät zur Durchführung dieses Verfahrens |
| US6538569B1 (en) * | 1998-10-30 | 2003-03-25 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Container with sensor |
| JP4171139B2 (ja) * | 1999-07-21 | 2008-10-22 | 住友電気工業株式会社 | 磁性体標識による免疫検査方法とその装置 |
| KR100451754B1 (ko) * | 2003-02-12 | 2004-10-08 | 엘지전자 주식회사 | 탭핑 모드를 이용한 자기장 분포 측정 장치 |
| WO2008025102A1 (en) * | 2006-09-01 | 2008-03-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Method and apparatus for signal recovery |
| EP2439560B1 (en) | 2010-10-07 | 2013-05-29 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for monitoring the operation of a metal detection system and metal detection system |
| EP2625551B1 (en) | 2010-10-07 | 2016-11-09 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for operating a metal detection system and metal detection system |
| EP2439559B1 (en) | 2010-10-07 | 2013-05-29 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for operating of a metal detection system and metal detection system |
| US8717012B2 (en) * | 2011-04-28 | 2014-05-06 | The United States of America as respresented by the United States National Aeronautics and Space Administration | Eddy current probe for surface and sub-surface inspection |
| US9018935B2 (en) | 2011-09-19 | 2015-04-28 | Mettler-Toledo Safeline Limited | Method for operating a metal detection apparatus and apparatus |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3854085A (en) * | 1973-06-07 | 1974-12-10 | Magnetics Analysis Corp | Multi-probe flux leakage testing apparatus producing bipolar signals from the largest simultaneously occurring signals of each polarity |
| DE2431505C2 (de) * | 1974-07-01 | 1975-11-27 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen, kontaktlosen Prüfung eines langgestreckten, wenigstens teilweise aus Supraleitermaterial bestehenden Leiters |
| US3975934A (en) * | 1975-03-20 | 1976-08-24 | David Babai | Key-operated door locking device |
| US4734643A (en) * | 1985-08-05 | 1988-03-29 | Electrocom Automation, Inc. | Method and apparatus for detecting the presence of magnetic ink within a package by magnetizing and selectively remagnitizing the ferro-magnetic materials in the package |
| US5589772A (en) * | 1993-07-12 | 1996-12-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Non-destructive eddy current sensor having a squid magnetic sensor and selectively positionable magnets |
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-
1996
- 1996-06-21 JP JP8181171A patent/JPH1010091A/ja active Pending
-
1997
- 1997-06-19 DE DE69738282T patent/DE69738282T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-19 EP EP97401424A patent/EP0814342B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-06-20 CA CA002208383A patent/CA2208383C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-06-21 KR KR1019970026795A patent/KR980003630A/ko not_active Application Discontinuation
- 1997-06-23 US US08/880,554 patent/US6157190A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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|---|---|
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| CA2208383A1 (en) | 1997-12-21 |
| CA2208383C (en) | 2002-02-19 |
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