JPH10123259A - 金属板の背後に存在する金属物体の検出方法とその装置 - Google Patents

金属板の背後に存在する金属物体の検出方法とその装置

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JPH10123259A
JPH10123259A JP27467696A JP27467696A JPH10123259A JP H10123259 A JPH10123259 A JP H10123259A JP 27467696 A JP27467696 A JP 27467696A JP 27467696 A JP27467696 A JP 27467696A JP H10123259 A JPH10123259 A JP H10123259A
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JP
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metal
metal plate
coil
metal object
exciting
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JP27467696A
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Jun Azuma
洵 東
Koichi Nakano
浩一 中野
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SHINKO MECS KK
Hokuto Denshi Kogyo KK
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SHINKO MECS KK
Hokuto Denshi Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属板の背後に存在する金属物体を検出する
方法と、その装置を提供する。 【解決手段】 励磁コイル2に流す励磁電流によって金
属板6に対して飽和磁気以上の磁化力を与え、金属板6
から漏れる漏れ磁束10を金属板6の背後に存在する金属
物体4に与え、金属物体4に生じる渦電流に起因するサ
ーチコイル7に誘起される電圧を検出することにより金
属板6の背後に存在する金属物体4を検出する。また、
励磁コイル2、サーチコイル7、永久磁石9を配設した
プローブ8と、励磁コイル2に励磁電流を供給する励磁
用電源1と、金属物体4に生じる渦電流に起因するサー
チコイル7に誘起される電圧を検出する検出装置11とか
らなる金属板の背後に存在する金属物体の検出装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、渦流検出方法の技
術分野に属し、さらに詳しくは、金属板の背後に存在す
る金属物体を検出する渦流検出方法の技術分野に属する
ものである。
【0002】
【従来の技術】地中に埋もれた金属物体や、非金属の背
後にある金属物体の検出には、検出対象物の上方にルー
プ状コイルを置き、それに交流電圧を印加し、そのコイ
ルのインピーダンスの変化より金属物体を検出する渦流
検出法がある。この方法は、既に、地中のガス配管や配
線用配管の探査あるいは身体に隠し持った拳銃や刀剣類
の検出に広く活用されてる。
【0003】この方法は、コイルの前方に金属物体があ
る時に、その金属物体の導電率や大きさ、コイルとの距
離など多くのパラメータの組み合わせの結果としてコイ
ルのインピーダンスが変化することを利用している。
【0004】したがって、例えば、対象物の金属物体の
厚みと材質が同時に変化したような場合、どちらが変化
したのか、あるいは双方がそれぞれ、どれだけ変化した
のかはコイルのインピーダンス変化からだけでは分から
ない。
【0005】この欠陥を補う方法としては、一つのコイ
ルに対して異なる周波数の励磁電流を流し、それらの結
果より距離と導電率あるいは大きさと距離といったよう
に、二つのパラメータを分離して判定する異周波混合と
いった方法もある。
【0006】この外にも、例えば、コイルの励磁電流を
遮断した時の減衰波形の形状から、距離や導電率など複
数のパラメータを測定する方法が、特公平7-78489 号公
報に開示されている。また、同じように、減衰波形の形
状から、時間領域法でパラメータ推定を行っている例
が、『Proceedings of the Eighth Asia-Pacific Confe
rence on Nondestructive Testing (8th APCNDT) Decem
ber 11-14 1995「 p523-530 METALS DETECTION BY TEM
」』に紹介されている。探傷への応用であるが、傷の
大きさと種類を判定できるようにした例が、『日本非破
壊検査協会 平成7年度秋季大会講演概要集「p289-294
パルス渦流探傷法における傷の深さ評価」』に紹介さ
れている。しかし、いずれにしても、これらの方法は探
傷しようとする領域の中に、対象とする金属物体以外
に、他の金属物体が全く無い場合に限って有効である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、鋼板製の柱や壁
を用いたスチールハウスが出現しているが、このような
個人向け住宅の外にも工場等で鋼板製の壁からなる構造
物がある。この種の構造物の表面からガス切断やドリル
で壁に孔を開ける場合、誤って背後の配管を損傷する
と、配線用配管であると停電を、ガス管であると火災を
といった大きな事故に繋がる恐れがある。このため、壁
の背後に配線用配管やガス管が布設されていないかどう
かを知りたいことがある。また、税関等では、金属製容
器の中に隠している別の金属物体を検出したい場合もあ
る。
【0008】上記のような要求に対しては、これまでの
渦流検出法は無力である。その理由の一つは、コイルに
十分な励磁電流を流していないからである。図6は、従
来の渦流検出法の概念を示したものである。図中1は励
磁用電源で、励磁用電源1からの電流は励磁コイル2に
流れて磁力線3を発生する。その磁力線3の分布範囲の
中に金属物体4があると、磁気回路の抵抗が変わり結果
として励磁用電源1から見た励磁コイル2のインピーダ
ンスが変化する。この電流変化を検出回路5で検出する
ことによって金属物体4の存在を検知することができ
る。
【0009】しかし、図7に示すように、励磁コイル2
の前方に金属板6が存在すると、金属板6の形状や厚
み、あるいは透磁率や導電率によっても異なるが、磁力
線3の多くは金属板6の中を通り、金属板6の背後には
ほとんど漏れない。したがって、金属板6の背後に金属
物体4があっても、金属物体4は励磁コイル2のインピ
ーダンス変化となって現れない。すなわち、励磁コイル
2のインピーダンス変化は、励磁コイル前方の金属板6
に左右され、励磁コイル2のインピーダンス変化に影響
を及ぼすのは、励磁コイル2と金属板6との距離や、金
属板6の形状や材質等となり、金属物体4は励磁コイル
2のインピーダンス変化に影響を及ぼさない。
【0010】一方、励磁コイルのインピーダンス変化を
検出しやすくするために、励磁コイルへの励磁電流をパ
ルス状に与えることが一般的であるが、この場合、金属
板6に残留磁気あるいは初期磁化があると別の問題が生
じてくる。励磁コイル2により金属板6を磁化する磁化
方向と金属板6が始めから持っている残留磁気の方向が
異なると、一回のパルス状の励磁電流だけでは正確な励
磁コイルのインピーダンス変化を検出することができな
いという問題がある。
【0011】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、検出対象の金属物体の前方に存在する
金属板を磁化し、この金属板から漏れる磁力線によって
金属板の背後に存在する金属物体を検出する方法と、そ
の装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】金属板の背後に存在する
金属物体の検出方法であって、励磁コイルに流す励磁電
流によって金属板に対して飽和磁気以上の磁化力を与
え、金属板から漏れる漏れ磁束を金属板の背後に存在す
る金属物体に与え、金属物体に生じる渦電流に起因する
サーチコイルに誘起される電圧を検出することにより金
属板の背後に存在する金属物体を検出することを特徴と
する。
【0013】励磁コイルとサーチコイルを配設したプロ
ーブと、前記励磁コイルに励磁電流を供給する励磁用電
源と、金属物体に生じる渦電流に起因するサーチコイル
に誘起される電圧を検出する検出装置とからなることを
特徴とする。
【0014】さらに上記プローブに、励磁コイルとサー
チコイルに加えて永久磁石を配設した金属板の背後に存
在する金属物体の検出装置である。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下に説明す
る。図1はプローブ8に励磁コイル2とサーチコイル
7、永久磁石9を配設した例で、励磁コイル2に励磁用
電源1からパルス状の励磁電流を供給する。この時、プ
ローブ8と金属板6とで磁気的に閉回路を形成するが、
金属板6に飽和磁気以上の磁化力を与えると、漏れ磁束
10が金属板6の背後に生じ、その近傍に金属物体4が存
在すると励磁コイル2にインピーダンスの変化が生じ
る。このインピーダンス変化を検出してもよいが、本発
明では励磁コイル2のインピーダンス変化に対応するサ
ーチコイル7に誘起される電圧を検出装置11で検出す
る。
【0016】励磁電流だけで、金属板6を飽和磁気以上
に磁化するには大きな励磁電流が必要であるが、プロー
ブ8に永久磁石9を配設することによって、励磁電流を
その分小さくすることができる。図2(a) は励磁コイル
2と永久磁石9を併用したときの磁化力と時間変化を、
図2(b) は励磁コイル2だけのときの磁化力と時間変化
を示したものである。図2(a) 、(b) に示すように、励
磁は繰り返し行い、通常4〜6回程度行う。そして金属
板6内の磁気が安定した段階で、サーチコイル7に誘起
される電圧を検出装置11で検出する。すなわち、金属板
6の背後に金属物体4が存在する時と存在しない時の差
を時間軸を合わせて演算し、その積分値を出力信号とす
る。
【0017】図3は、励磁コイル2に、約 100ms間隔の
パルス状の励磁電流を約30ms供給した時のサーチコイル
7の出力であるが、励磁を繰り返すことによりサーチコ
イル7の出力が徐々に安定していく。すなわち、繰り返
しの励磁により金属板6内の残留磁気の影響が少なくな
り、安定した検出ができる。
【0018】次に、サーチコイル7に誘起される出力の
処理フローを、図4に基づいて説明する。サーチコイル
には、金属物体の有無に関係なく出力が誘起され、金属
物体が無い場合の出力を基準とする。基準は、図4に示
すように、先ずパルス数を設定し、その設定数に応じて
パルス励磁を行い、図3に示すように、サーチコイル出
力が安定した時点でその波形を記憶する。次に、記憶し
ている波形を読み出し、金属物体が有る場合の波形との
差を求め、金属物体有無の判定を行う。
【0019】測定は、基準と同様に、先ずパルス数を設
定し、その設定数に応じてパルス励磁を行い、図3に示
すように、サーチコイル出力が安定した時点でその波形
を記憶する。次に、記憶している波形を読み出し、図5
に示すように、金属物体が無い場合の波形との差を求
め、差出力と時間軸との関係から次に行う差出力波形の
積分範囲を規定する最適点を選定する。次に、差出力波
形を最適点間で積分し、この積分値がしきい値を超えれ
ば、金属板の背後に金属物体が存在することであり、ア
ラームを出力する。積分値がしきい値を超えなければ、
金属板の背後には金属物体が存在しないことであり、も
とに戻り新たな位置で測定を行う。
【0020】本発明の装置の概念は、図1に示す通りで
あるが、サーチコイル7に誘起される出力を検出する検
出装置11は、サーチコイル7の出力を増幅する増幅器、
増幅した出力のうち、特定周波数範囲の出力だけを通過
させるフィルタ、出力をデジタル信号に変換するAD変
換装置、デジタル信号を演算し、制御する中央処理装置
および中央処理装置からの検出結果を表示する表示装置
から構成される。表示装置は、可聴または可視信号によ
ってアラームを知らせるものである。
【0021】
【実施例】上記の方法と装置を用いて、金属板の背後に
存在する金属物体の検出を行った。この時の検出条件
は、装置の励磁能力は16000 アンペアターン、プローブ
の鉄芯は純鉄で断面は直径20mmの円形で、磁極となるプ
ローブの端部は断面が直径18mmの円形である。励磁コイ
ルおよびサーチコイルの巻数は1000ターンである。検出
作業の結果、この条件では、最大 3mm厚鋼板の背後に存
在する、鋼板から30〜40mm離れた金属物体まで検出する
ことができた。
【0022】なお、本発明は、金属板の表面に非金属の
化粧板が施工されている場合でも、本発明の目的を達成
することができ、また、金属板が強磁性体であるなしに
かかわらず、金属板の背後に存在する金属物体を検出す
ることができる。また、本発明は、金属物体が鉄だけで
なく、アルミニウムなど非磁性体であっても、検出条件
を選定することによって検出可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、検出対象の金属物体の前方に存在する金属板
を磁化し、この金属板から漏れる磁力線によって金属板
の背後に存在する金属物体を検出する方法であるため、
本発明を採用することによって、鋼板製の柱や壁の背後
に存在する配管の存在を検出することができるため、配
管を損傷することなく、鋼板製の柱や壁に孔を開けるこ
とができる。また、本発明によれば、税関等で、金属製
容器の中に隠している別の金属物体を検出することも可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の概念を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態における磁化力と時間変化
を示した図である。
【図3】本発明の実施の形態において、励磁を繰り返す
ことによりサーチコイルの出力が徐々に安定していく状
況を示す図である。
【図4】本発明の実施の形態におけるサーチコイルに誘
起される出力の処理フローを説明する図である。
【図5】図4を補足する出力波形の処理フローを説明す
る図である。
【図6】従来の渦流検出法の概念を示した図である。
【図7】従来の渦流検出法の問題点を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1…励磁用電源、2…励磁コイル、3…磁力線、4…金
属物体、5…検出回路、6…金属板、7…サーチコイ
ル、8…プローブ、9…永久磁石、10…漏れ磁束、11…
検出装置、12…スイッチ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属板の背後に存在する金属物体の検出
    方法であって、励磁コイルに流す励磁電流によって金属
    板に対して飽和磁気以上の磁化力を与え、金属板から漏
    れる漏れ磁束を金属板の背後に存在する金属物体に与
    え、金属物体に生じる渦電流に起因するサーチコイルに
    誘起される電圧を検出することにより金属板の背後に存
    在する金属物体を検出することを特徴とする金属板の背
    後に存在する金属物体の検出方法。
  2. 【請求項2】 励磁コイルとサーチコイルを配設したプ
    ローブと、前記励磁コイルに励磁電流を供給する励磁用
    電源と、金属物体に生じる渦電流に起因するサーチコイ
    ルに誘起される電圧を検出する検出装置とからなること
    を特徴とする金属板の背後に存在する金属物体の検出装
    置。
  3. 【請求項3】 さらに上記プローブに、励磁コイルとサ
    ーチコイルに加えて永久磁石を配設した金属板の背後に
    存在する金属物体の検出装置。
JP27467696A 1996-10-17 1996-10-17 金属板の背後に存在する金属物体の検出方法とその装置 Withdrawn JPH10123259A (ja)

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