JP2663767B2 - Transformation rate measuring method and apparatus - Google Patents
Transformation rate measuring method and apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は相互誘導方法を用いて鋼
板等の金属板における変態率を測定する変態率測定方法
及び変態率測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transformation rate measuring method and a transformation rate measuring apparatus for measuring a transformation rate in a metal plate such as a steel plate using a mutual induction method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】製鉄所で製造される鋼板の各種機械的特
性及び物理的特性に大きく影響を与える最終的な組織を
常に一定状態に維持するとは高い品質を維持するために
非常に重要な事項である。2. Description of the Related Art It is very important to maintain a high quality of a steel sheet manufactured in a steel mill. It is important to maintain a final structure which has a great influence on various mechanical and physical properties. It is.
【０００３】例えば、磁気的特性のうち透磁率は、硬
度，結晶粒度等の機械的特性に対して高い相関関係を有
している。このため、透磁率と機械的特性との相関関係
を予め測定しておけば、透磁率の測定を行う事によっ
て、鋼板の機械的特性をある程度推定することが可能と
なる。For example, among magnetic properties, magnetic permeability has a high correlation with mechanical properties such as hardness and grain size. For this reason, if the correlation between the magnetic permeability and the mechanical properties is measured in advance, the mechanical properties of the steel sheet can be estimated to some extent by measuring the magnetic permeability.
【０００４】また、製造工程管理においても、熱間鋼の
熱処理過程でオーステナイト相からフェライト相に変態
するが、その変態時期や変態率を正確に監視できれは、
熱間圧延ライン，熱処理ラインを用いた各種鋼材の製造
分野において極めて大きな製造品質上の効果を期待でき
る。また、製造工程で実際に連続して流れている鋼板に
対して磁気的特性の測定を行うためには、非接触でかつ
オンライン状態でこれらの測定を実施する必要がある。In the production process control, the austenite phase is transformed into the ferrite phase during the heat treatment of the hot steel. However, the transformation time and the transformation rate cannot be accurately monitored.
An extremely large effect on production quality can be expected in the field of manufacturing various steel products using a hot rolling line and a heat treatment line. Further, in order to measure the magnetic properties of a steel sheet that is actually continuously flowing in a manufacturing process, it is necessary to perform these measurements in a non-contact and online state.
【０００５】そして、この相変態の測定においては、当
然磁気的特性が変化するので、この磁気的変化を検出す
ればよい。従来、このような鋼板における磁気的特性を
非接触でかつオンライン状態で測定する場合、検査対象
の鋼板を通過する磁束の減衰率が鋼板の磁気的特性によ
り変化するという性質を利用する図６に示す変態率測定
装置が提唱されている（特開昭５６−８２４４３号公
報）。[0005] In the measurement of the phase transformation, since the magnetic properties naturally change, it is sufficient to detect this magnetic change. Conventionally, when measuring the magnetic properties of such a steel sheet in a non-contact and on-line state, utilizing the property that the attenuation rate of the magnetic flux passing through the steel sheet to be inspected changes according to the magnetic properties of the steel sheet, FIG. A transformation rate measuring device shown in the following is proposed (JP-A-56-82443).
【０００６】すなわち、検査対象としての鋼板１の一方
面側に所定距離ｄ1をあけて磁化鉄心２と励磁コイル３
からなる磁化器４が、一対の磁極４ａ，４ｂが鋼板１に
対向するように配設されている。磁化器４の励磁コイル
３には磁化電源５から励磁電流が印加される。そして、
この鋼板１の他方側に距離ｄ2 だけ離間して磁気検出素
子６が配設されている。また、鋼板１の表面温度は温度
計７で測定される。磁気検出素子６にて検出された磁束
は演算装置８へ送信される。That is, a magnetized iron core 2 and an exciting coil 3 are spaced apart from each other by a predetermined distance d 1 on one side of a steel plate 1 to be inspected.
Is disposed such that the pair of magnetic poles 4 a and 4 b face the steel plate 1. An exciting current is applied to the exciting coil 3 of the magnetizer 4 from the magnetizing power supply 5. And
Magnetic detecting element 6 is disposed at a distance from each other in the other side of the steel sheet 1 by a distance d 2. The surface temperature of the steel sheet 1 is measured by a thermometer 7. The magnetic flux detected by the magnetic detection element 6 is transmitted to the arithmetic unit 8.
【０００７】このような構成の変態率測定装置によれ
ば、磁化器４の一方の磁極４ａから出力された磁束の大
部分は鋼板１内を通過して他方の磁極４ｂに入力される
が、磁化器４の発生磁界が大きい場合は、磁化器４の一
方の磁極４ａから出力された磁束９の一部はこの鋼板１
を貫通して反対側の空間を経由して、再度鋼板１を逆方
向に貫通して他方の磁極４ｂに入力する。According to the transformation rate measuring device having such a configuration, most of the magnetic flux output from one magnetic pole 4a of the magnetizer 4 passes through the inside of the steel plate 1 and is input to the other magnetic pole 4b. When the magnetic field generated by the magnetizer 4 is large, a part of the magnetic flux 9 output from one magnetic pole 4a of the magnetizer 4
Through the space on the opposite side, and again through the steel plate 1 in the reverse direction to be input to the other magnetic pole 4b.
【０００８】そして、鋼板１の変態率が変化すると、鋼
板１の透磁率等の磁気特性が変化して、鋼板１を貫通す
る磁束９の強度Φが変化する。したがって、予め既知の
変態率を有する試験用鋼板における基準磁束強度を求め
ておき、測定された磁束強度Φと基準磁束強度とを比較
することによって変態率が求まる。また、鋼板１を一定
方向へ移動させながら、磁気検出素子６で鋼板１の反対
側に漏れた磁束９の強度Φを連続測定して、その磁束強
度Φが大きく変化した地点を鋼板上の変態率の変化地点
と見なすことが可能である。When the transformation rate of the steel sheet 1 changes, magnetic properties such as the magnetic permeability of the steel sheet 1 change, and the strength Φ of the magnetic flux 9 penetrating the steel sheet 1 changes. Therefore, the reference magnetic flux intensity in the test steel sheet having a known transformation rate is determined in advance, and the measured magnetic flux strength Φ is compared with the reference magnetic flux strength to determine the transformation rate. Further, while moving the steel sheet 1 in a certain direction, the magnetic detection element 6 continuously measures the strength Φ of the magnetic flux 9 leaking to the opposite side of the steel sheet 1, and a point at which the magnetic flux strength Φ greatly changes is transformed on the steel sheet. It can be considered as a rate change point.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した従来の変態率測定装置においてもまだ次のような
課題があった。However, the conventional transformation rate measuring apparatus shown in FIG. 6 still has the following problems.
【００１０】すなわち、磁気検出素子６には前述した磁
化器４の各磁極４ａ，４ｂから出力されて鋼板１を貫通
した磁束９の他に周辺機器から出力される浮遊磁束が検
出される。特に、この変態率測定装置を前述した製鉄工
場における製造ラインに設置した場合においては、周囲
に多数のモータや各種電気機器が配設されているので、
これらの機器から周囲に漏れる磁束が大きい。これらの
磁束が前記磁気検出素子６に交差すると、磁気検出素子
６から検出される前記正規の磁束９に起因する信号成分
にこれらの浮遊磁束に起因する信号が雑音成分として重
畳する。That is, the magnetic detecting element 6 detects the floating magnetic flux output from the peripheral device in addition to the magnetic flux 9 output from the magnetic poles 4a and 4b of the magnetizer 4 and penetrating the steel plate 1. In particular, when this transformation rate measuring device is installed on the production line in the above-described steel mill, since a large number of motors and various electric devices are arranged around the device,
The magnetic flux leaking from these devices to the surroundings is large. When these magnetic fluxes intersect with the magnetic detection element 6, the signal derived from the stray magnetic flux is superimposed as a noise component on the signal component derived from the regular magnetic flux 9 detected from the magnetic detection element 6.
【００１１】したがって、磁気検出素子６の出力信号の
なかに占める正規磁束９による信号成分比率が小さくな
って、出力信号全体のＳ／Ｎが低下して、磁束９の磁束
強度Φにおける微細な変化を正確に検出できない。した
がって、鋼板１の変態率の測定精度が低下する。Accordingly, the signal component ratio of the normal magnetic flux 9 occupied in the output signal of the magnetic detecting element 6 is reduced, and the S / N of the entire output signal is reduced. Cannot be detected accurately. Therefore, the measurement accuracy of the transformation rate of the steel sheet 1 decreases.
【００１２】このような不都合を解消するためには、磁
気検出素子６と鋼板１との間の距離ｄ2 を短く設定し
て、磁気検出素子６に交差する磁束９の数を多くすれば
よいが、鋼板１は振動しながらかなりの速度で移動して
いるので、過度に磁気検出素子６を接近させると、接触
事故等が発生する懸念がある。また、鋼板１の温度が高
い場合は、過度に接近させると、磁気検出素子６の磁気
検出特性が変化したり、検出信号の信号レベルが変動す
る懸念がある。In order to eliminate such inconvenience, the distance d 2 between the magnetic sensing element 6 and the steel plate 1 may be set short to increase the number of magnetic fluxes 9 crossing the magnetic sensing element 6. However, since the steel plate 1 is moving at a considerable speed while vibrating, there is a concern that a contact accident or the like may occur if the magnetic detection element 6 is excessively approached. In addition, when the temperature of the steel sheet 1 is high, if the temperature is excessively approached, there is a concern that the magnetic detection characteristics of the magnetic detection element 6 change or the signal level of the detection signal fluctuates.
【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、検査対象の金属板を挟んで磁化器の一対の
磁極と一対の磁気センサとを互いに対向させて配置する
ことによって、外部の浮遊磁束に起因する雑音成分を相
殺でき、金属板を貫通した磁束の強度を正確に検出で
き、変態率の測定精度を大幅に向上できる変態率測定方
法及びその装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has a structure in which a pair of magnetic poles and a pair of magnetic sensors of a magnetizer are arranged so as to face each other with a metal plate to be inspected interposed therebetween, so that an external device is provided. It is an object of the present invention to provide a transformation rate measurement method and apparatus capable of canceling a noise component caused by a stray magnetic flux, accurately detecting the intensity of a magnetic flux penetrating a metal plate, and greatly improving the transformation rate measurement accuracy. I do.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の変態率測定方法によれば、検査対象の金属板
の一方面に近接してこの金属板を磁化する磁束を発生す
る磁化器を一対の磁極が金属板に対向するように配設
し、金属板を挟んで各磁極の各対向位置でかつ各磁気感
応方向が金属板に直交する方向に一対の磁気センサを配
設し、この一対の磁気センサにて検出された金属板を貫
通した各磁束相互間の減算磁束を求め、この減算磁束値
でもって金属板の変態率を測定する。According to the transformation rate measuring method of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, a magnetizing method for generating a magnetic flux for magnetizing a metal plate to be inspected close to one surface of the metal plate to be inspected. A pair of magnetic sensors are disposed so that a pair of magnetic poles face the metal plate, and a pair of magnetic sensors are disposed at respective opposing positions of the magnetic poles with the metal plate interposed therebetween and in a direction in which each magnetic sensitive direction is orthogonal to the metal plate. Then, a subtraction magnetic flux between the respective magnetic fluxes penetrating the metal plate detected by the pair of magnetic sensors is obtained, and the transformation rate of the metal plate is measured based on the subtraction magnetic flux value.
【００１５】また、本発明の変態率測定装置は、検査対
象の金属板の一方面に一対の磁極が対向するように配設
され、金属板を磁化する磁束を発生する磁化器と、金属
板を挟んで各磁極の各対向位置でかつ各磁気感応方向が
金属板に直交する方向に配設され、金属板を貫通した磁
束を検出する一対の磁気センサと、この一対の磁気セン
サの各検出信号を減算する減算回路と、減算回路にて得
られた減算磁束値に基づいて金属板の変態率を求める信
号処理部とを備えたものである。A transformation rate measuring apparatus according to the present invention further comprises a magnetizer for disposing a pair of magnetic poles on one surface of a metal plate to be inspected so as to face the metal plate and generating a magnetic flux for magnetizing the metal plate; A pair of magnetic sensors are disposed at respective opposing positions of the magnetic poles with the respective magnetic sensitive directions orthogonal to the metal plate, and detect a magnetic flux penetrating the metal plate, and each detection of the pair of magnetic sensors It comprises a subtraction circuit for subtracting a signal, and a signal processing unit for calculating a transformation rate of the metal plate based on the subtraction magnetic flux value obtained by the subtraction circuit.
【００１６】[0016]
【作用】このように構成された変態率測定方法及びその
装置の動作原理を図２を用いて説明する。The principle of operation of the transformation rate measuring method and the apparatus constructed as described above will be described with reference to FIG.
【００１７】図２において、磁化器１０の各磁極１０
ａ，１０ｂは検査対象の金属板１２の一方面に対向して
いる。そして、金属板１１を挟んだ各磁極１０ａ，１０
ｂの対向位置には一対の磁気センサ１３ａ，１３ｂが配
設されている。各磁気センサ１３ａ，１３ｂの磁気感応
方向は図中Ｙ方向で示す金属板１１と直交する方向に設
定されている。そして、例えば磁化器１０の一方の磁極
１０ａから出力された磁束の大部分は金属板１１内を経
由して他方の磁極１０ｂに入力される。しかし、磁化器
１０の磁極１０ａから出力された磁束の一部は金属板１
１を貫通する。金属板１１を貫通した磁束１４は金属板
１１の反対側の空間を経由して、再度金属板１１を逆方
向に貫通して他方の磁極１０ｂに入力する。In FIG. 2, each magnetic pole 10 of the magnetizer 10
Reference numerals a and 10b face one surface of the metal plate 12 to be inspected. The magnetic poles 10a, 10a sandwiching the metal plate 11
A pair of magnetic sensors 13a and 13b are provided at positions opposing to each other. The magnetic responsive direction of each of the magnetic sensors 13a and 13b is set in a direction orthogonal to the metal plate 11 indicated by the Y direction in the figure. For example, most of the magnetic flux output from one magnetic pole 10 a of the magnetizer 10 is input to the other magnetic pole 10 b via the inside of the metal plate 11. However, part of the magnetic flux output from the magnetic pole 10a of the magnetizer 10 is
1 through. The magnetic flux 14 that has penetrated the metal plate 11 passes through the space on the opposite side of the metal plate 11, penetrates the metal plate 11 in the opposite direction again, and is input to the other magnetic pole 10 b.
【００１８】各磁気センサ１３ａ，１３ｂは金属板１１
を貫通した磁束１４のＹ方向成分の磁束強度Φａ，Φｂ
を検出する。この変態率測定装置の周囲の機器から出力
される浮遊磁束が存在すると、この浮遊磁束の前記Ｙ方
向の磁束強度Φｎが各磁気センサ１３ａ，１３ｂにて検
出される。したがって、各磁気センサ１３ａ，１３ｂで
検出される各Ｙ方向の磁束強度ΦA ，ΦB は下記のよう
になる。 ΦA ＝Φａ＋Φｎ ΦB ＝Φｂ＋Φｎ したがって、各磁気センサ１３ａ，１３ｂで検出された
各磁束強度ΦA ，ΦBの磁束強度差ΔΦを算出すると浮
遊磁束強度Φｎは相殺される。 ΔΦ＝Φａ−ΦｂEach of the magnetic sensors 13a and 13b is a metal plate 11
Φa, Φb of the Y-direction component of the magnetic flux 14 penetrating through
Is detected. If there is a stray magnetic flux output from a device around the transformation rate measuring device, the magnetic flux intensity Φn of the stray magnetic flux in the Y direction is detected by each of the magnetic sensors 13a and 13b. Therefore, the magnetic flux intensities Φ A and Φ B in the respective Y directions detected by the respective magnetic sensors 13a and 13b are as follows. Φ A = Φa + Φn Φ B = Φb + Φn Therefore, when the magnetic flux strength difference ΔΦ between the magnetic flux strengths Φ A and Φ B detected by the magnetic sensors 13a and 13b is calculated, the floating magnetic flux strength Φ n is canceled. ΔΦ = Φa−Φb
【００１９】各磁気センサ１３ａ，１３ｂは磁化器１０
の各磁極１０ａ，１０ｂの対向位置に配設されているの
で、磁束１４の磁束強度Φａ，Φｂは値が等しくて極性
が互いに逆となる（Φｂ＝−Φａ）。よって、各磁気セ
ンサ１３ａ，１３ｂで検出された磁束強度ΦA ，ΦB の
磁束強度差ΔΦを算出することによって、浮遊磁束が含
まれない正しい磁束強度を測定できる。 ΔΦ＝Φａ−Φｂ＝Φａ−（−Φａ）＝２Φａ このように、各磁気センサにて検出された浮遊磁束を相
殺できるので、高いＳ／Ｎでもって金属板の変態率を測
定できる。Each of the magnetic sensors 13a and 13b is
Are arranged at positions facing the magnetic poles 10a and 10b, the magnetic flux intensities Φa and Φb of the magnetic flux 14 have the same value and opposite polarities (Φb = −Φa). Therefore, by calculating the magnetic flux intensity difference ΔΦ between the magnetic flux intensities Φ A and Φ B detected by the magnetic sensors 13a and 13b, it is possible to measure the correct magnetic flux intensity without the stray magnetic flux. ΔΦ = Φa−Φb = Φa − (− Φa) = 2Φa As described above, since the stray magnetic flux detected by each magnetic sensor can be canceled, the transformation ratio of the metal plate can be measured with a high S / N.
【００２０】[0020]
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図１は実施例の変態率測定方法を適用した変態率測
定装置の概略構成を示す模式図である。なお、この実施
例の変態率測定装置は製鉄工場における熱処理ラインに
組込まれ、高速で連続移動される鋼板の変態率を測定す
るために用いる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a transformation rate measuring apparatus to which the transformation rate measuring method of the embodiment is applied. The transformation rate measuring apparatus of this embodiment is incorporated in a heat treatment line in an iron mill, and is used to measure the transformation rate of a steel sheet continuously moved at a high speed.
【００２１】磁化電源２１は一定周波数ｆ1 を有した交
流の励磁電流Ｉを出力する。磁化電源２１から出力され
た励磁電流Ｉは磁化器２２の磁化鉄心２３に巻装された
励磁コイル２４に印加される。この磁化器２２は、略コ
字型形状を有した磁化鉄心２３の各磁極２３ａ，２３ｂ
が検査対象の金属板としての鋼板２５の下面に距離Ｌａ
（リフトオフ）だけ離れて対向するように配設されてい
る。なお、鋼板２５は紙面に対して直交する方向に搬送
される。The magnetizing power supply 21 outputs an AC exciting current I having a constant frequency f 1 . The exciting current I output from the magnetizing power supply 21 is applied to an exciting coil 24 wound around a magnetized iron core 23 of a magnetizer 22. The magnetizer 22 is provided with magnetic poles 23a and 23b of a magnetized iron core 23 having a substantially U-shape.
Is the distance La on the lower surface of the steel plate 25 as the metal plate to be inspected.
(Lift-off) so as to face each other. The steel plate 25 is transported in a direction perpendicular to the plane of the drawing.
【００２２】鋼板２５の上面に距離Ｌｂだけ離れた位置
で、かつ磁化器２２の各磁極２３ａ，２３ｂに対抗する
位置に同一構成の一対の磁気センサ２６ａ，２６ｂが配
設されている。各磁気センサ２６ａ，２６ｂの各出力信
号ａ1 ，ａ2 はそれぞれ磁気検出回路２７ａ，２７ｂへ
入力される。各磁気センサ２６ａ，２６ｂの各出力信号
ａ1 ，ａ2 は磁気検出回路２７ａ，２７ｂにて各磁気セ
ンサ２６ａ，２６ｂに交差する各磁束の強度ΦA ，ΦB
に対応した検出信号ｂ1 ，ｂ2 に変換される。各磁気検
出回路２７ａ，２７ｂから出力された各検出信号ｂ1 ，
ｂ2 は次の差動増幅器２８へ入力される。この差動増幅
器２８は各検出信号ｂ1 ，ｂ2 の差信号ｃを検出して次
の信号処理部２９へ送出する。A pair of magnetic sensors 26a, 26b having the same configuration are disposed at a position separated by a distance Lb on the upper surface of the steel plate 25 and at positions opposed to the magnetic poles 23a, 23b of the magnetizer 22. The output signals a 1 and a 2 of the magnetic sensors 26a and 26b are input to the magnetic detection circuits 27a and 27b, respectively. The output signals a 1 and a 2 of the respective magnetic sensors 26a and 26b are converted by the magnetic detection circuits 27a and 27b into the intensities Φ A and Φ B of the respective magnetic fluxes crossing the respective magnetic sensors 26a and 26b.
Are converted into the detection signals b 1 and b 2 corresponding to. Each detection signal b 1 , output from each magnetic detection circuit 27a, 27b,
b 2 is input to the next differential amplifier 28. This differential amplifier 28 detects a difference signal c between the detection signals b 1 and b 2 and sends it to the next signal processing unit 29.
【００２３】信号処理部２９は例えば増幅器と記録計と
で構成されており、入力された差信号ｃに含まれる磁束
強度ΔΦから予め実験的に求められている校正曲線を用
いて、変態率Ａを求めて記録計に出力する。記録計は変
態率Ａの経時変化を記録する。The signal processing unit 29 is composed of, for example, an amplifier and a recorder, and uses a calibration curve previously experimentally determined from the magnetic flux intensity ΔΦ included in the input difference signal c to obtain a transformation rate A. And outputs it to the recorder. The recorder records the change over time of the transformation rate A.
【００２４】前記磁気センサ２６ａ，２６ｂとして特開
平１−３０８９８２号公報に記載された過飽和型の磁気
センサを採用している。すなわち、この磁気センサ２６
ａ，２６ｂにおいては、強磁性体材料で形成された棒状
コア３０ａ，３０ｂに検出コイル３１ａ，３１ｂが巻装
されている。また、この検出コイル２６ａ，２６ｂにそ
れぞれ同一構成の各高周波電源３２ａ，３２ｂから抵抗
３３ａ，３３ｂを介して高周波励磁電流が継続して流さ
れている。各棒状コア３０ａ，３０ｂは過飽和域まで励
磁された状態である。したがって、各検出コイル３１
ａ，３１ｂの両端の出力電圧波形の振幅値は一定とな
る。As the magnetic sensors 26a and 26b, supersaturated magnetic sensors described in JP-A-1-308982 are employed. That is, the magnetic sensor 26
In a and 26b, detection coils 31a and 31b are wound around rod-shaped cores 30a and 30b formed of a ferromagnetic material. Further, high-frequency excitation currents are continuously supplied to the detection coils 26a and 26b from the high-frequency power supplies 32a and 32b having the same configuration via the resistors 33a and 33b. Each rod-shaped core 30a, 30b is in a state of being excited to a supersaturated region. Therefore, each detection coil 31
The amplitude value of the output voltage waveform at both ends of a and 31b is constant.
【００２５】このような過飽和に励磁された棒状コア３
０ａ，３０ｂに外部磁束が接近すると、前記両端電圧波
形の振幅値は変化しないが、正負の各波高値Ｖａ，−Ｖ
ｂが変化する。そこで、前記磁気検出回路２７ａ，２７
ｂ内において、この各波高値Ｖａ，−Ｖｂを検波器で検
波して直流に変換して、加算器で加算することによっ
て、差電圧（Ｖａ−Ｖｂ）を求める。すなわち、この差
電圧（Ｖａ−Ｖｂ）がこの磁気センサ２６ａ，２６ｂに
加えられた外部磁束に対応する。よって、各磁気検出回
路２７ａ，２７ｂからそれぞれの磁気センサ２６ａ，２
６ｂに印加された各磁束の磁束強度ΦA ，ΦB に対応し
た検出信号ｂ1 ，ｂ2 が出力される。なお、この磁気セ
ンサ２６ａ，２６ｂにおける各磁気検出回路２７ａ，２
７ｂから出力される各検出信号ｂ1 ，ｂ2 の周波数応答
性能は前記励磁電流Ｉの周波数ｆ1より十分高い。した
がって、差動増幅器２８から出力される差信号ｃは各磁
束強度ΦA ，ΦBの差の磁束強度ΔΦを示す。 ΔΦ＝ΦA −ΦB The bar core 3 excited to such supersaturation
When the external magnetic flux approaches 0a and 30b, the amplitude value of the voltage waveform at both ends does not change, but the positive and negative peak values Va and -V
b changes. Therefore, the magnetic detection circuits 27a, 27
In b, the peak values Va and -Vb are detected by a detector, converted into direct current, and added by an adder to obtain a difference voltage (Va-Vb). That is, the difference voltage (Va-Vb) corresponds to the external magnetic flux applied to the magnetic sensors 26a and 26b. Therefore, the respective magnetic sensors 26a, 2b are output from the respective magnetic detection circuits 27a, 27b.
Detection signals b 1 and b 2 corresponding to the magnetic flux intensities Φ A and Φ B of the respective magnetic fluxes applied to 6b are output. In addition, each magnetic detection circuit 27a, 2 in these magnetic sensors 26a, 26b
The frequency response performance of each of the detection signals b 1 and b 2 output from 7b is sufficiently higher than the frequency f 1 of the exciting current I. Therefore, the difference signal c output from the differential amplifier 28 indicates the magnetic flux intensity ΔΦ of the difference between the magnetic flux intensities Φ A and Φ B. ΔΦ = Φ A −Φ B
【００２６】このように構成された変態率測定装置にお
いて、磁化電源２１を起動すると、磁化器２２によって
鋼板２５が磁化される。そして、例えば一方の磁極２３
ａから出力された磁束の大部分は鋼板２５内を経由して
た他方の磁極２３ｂに入力するが、一部の磁束は鋼板２
５を貫通して、鋼板２５の磁気センサ２６ａ，２６ｂ側
の空間を経由して再度鋼板２５を逆方向に貫通して他方
の磁極２３ｂへ入力される。In the transformation rate measuring apparatus thus configured, when the magnetization power supply 21 is activated, the steel plate 25 is magnetized by the magnetizer 22. Then, for example, one magnetic pole 23
a, most of the magnetic flux output from the first magnetic pole 23b passes through the inside of the steel plate 25.
5 through the space of the steel plate 25 on the side of the magnetic sensors 26a and 26b, and again through the steel plate 25 in the reverse direction and is input to the other magnetic pole 23b.
【００２７】そして、各磁気センサ２６ａ，２６ｂの磁
気感応方向は鋼板２５に直交しているので、各磁気セン
サ２６ａ，２６ｂは、鋼板２５を貫通した磁束の鋼板２
５に直交する方向の各強度Φａ，Φｂおよび周囲の電気
機器から出力される浮遊磁束のうちの鋼板２５に直交す
る方向の磁束強度Φｎを検出する。よって、前述したよ
うに、各磁気センサ２６ａ，２６ｂにて検出される磁束
強度ΦA ，ΦB は下記のようになる。 ΦA ＝Φａ＋Φｎ ΦB ＝Φｂ＋ΦｎSince the magnetic sensing direction of each of the magnetic sensors 26a and 26b is orthogonal to the steel plate 25, each of the magnetic sensors 26a and 26b has a magnetic flux passing through the steel plate 25.
The magnetic flux intensity Φn in the direction orthogonal to the steel plate 25 out of the magnetic fluxes Φa and Φb in the direction orthogonal to 5 and the stray magnetic flux output from the surrounding electric devices is detected. Therefore, as described above, the magnetic flux intensities Φ A and Φ B detected by the magnetic sensors 26a and 26b are as follows. Φ A = Φa + Φn Φ B = Φb + Φn
【００２８】よって、差動増幅器２８にて得られる磁束
強度差（減算磁束）ΔΦ（＝Φａ−Φｂ）から浮遊磁束
強度Φｎの成分を除去できる。また、各磁気センサ２６
ａ，２６ｂは磁化器２２の各磁極２３ａ，２３ｂの対向
位置に配設されているので、磁束強度Φａ，Φｂは値が
等しくて極性が互いに逆となる（Φｂ＝−Φａ）。よっ
て、各磁気センサ２６ａ，２６ｂで検出された磁束
ΦA ，ΦB の磁束強度差ΔΦを算出することによって、
浮遊磁束が含まれない正しい磁束強度を測定できる。 ΔΦ＝Φａ−Φｂ＝２ΦａTherefore, the component of the floating magnetic flux intensity Φn can be removed from the magnetic flux intensity difference (subtracted magnetic flux) ΔΦ (= Φa−Φb) obtained by the differential amplifier 28. In addition, each magnetic sensor 26
Since a and 26b are disposed at positions facing the magnetic poles 23a and 23b of the magnetizer 22, the magnetic flux intensities Φa and Φb have the same value and opposite polarities (Φb = −Φa). Therefore, by calculating the magnetic flux intensity difference ΔΦ between the magnetic fluxes Φ A and Φ B detected by the magnetic sensors 26a and 26b,
The correct magnetic flux intensity without the stray magnetic flux can be measured. ΔΦ = Φa−Φb = 2Φa
【００２９】したがって、この磁束強度差ΔΦが鋼板２
５の変態率Ａに対応した値となる。信号処理部２９はこ
の磁束強度差ΔΦから校正曲線を用いて変換された変態
率Ａの時間変換を記録する。Therefore, this magnetic flux intensity difference ΔΦ is
The value corresponds to the transformation rate A of 5. The signal processing unit 29 records the time conversion of the transformation rate A converted from the magnetic flux intensity difference ΔΦ using the calibration curve.
【００３０】図３は、０〜１００％の既知の変態率Ａを
有する多数の試験用鋼板に対して実施例装置で変態率測
定した場合における差動増幅器２７の磁束強度差ΔΦに
対応する差信号ｃの出力レベル（ｍＶ）と前記変態Ａと
の関係を特性図である。但し、試験用鋼板の厚さＴは
５．６mmであり、各磁極２３ａ，２３ｂから各磁気セン
サ２６ａ，２６ｂまでの距離Ｂは５００mmであり、磁化
器２２の磁化周波数ｆ1は１０Hzに設定している。ま
た、高周波電源３２ａ，３２ｂから出力される高周波信
号の平均電圧ｅm は３ｍＶである。そして、図中実線で
示す特性はリフトオフＬａが１００mmの条件下の特性で
あり、破線で示す特性はリフトオフＬａが１００mm条件
下の特性であである。したがって、この図３の特性が校
正特性となる。FIG. 3 shows the difference corresponding to the magnetic flux intensity difference ΔΦ of the differential amplifier 27 when the transformation rate is measured by the embodiment apparatus for a large number of test steel sheets having a known transformation rate A of 0 to 100%. FIG. 9 is a characteristic diagram illustrating a relationship between an output level (mV) of a signal c and the transformation A. However, the thickness T of the test steel sheet is 5.6 mm, the distance B of the magnetic poles 23a, from 23b to the magnetic sensors 26a, 26b is 500 mm, the magnetization frequency f 1 of the magnetizer 22 is set to 10Hz ing. The average voltage e m of the high-frequency signal outputted high-frequency power source 32a, from 32b is 3 mV. The characteristic shown by a solid line in the figure is a characteristic under the condition that the lift-off La is 100 mm, and the characteristic shown by a broken line is a characteristic under the condition that the lift-off La is 100 mm. Therefore, the characteristics shown in FIG. 3 are calibration characteristics.
【００３１】図３の特性に示すように、変態率が０〜１
００％の変化範囲に対して出力電圧は８３〜２４０ｍＶ
と非常に広い測定レンジが得られた。したがって、磁気
センサ２６ａ，２６ｂと鋼板２５との間の距離Ｌｂを、
たとえ大きく設定しても十分高い検出レベルを確保でき
る。また、リフトオフＬａが１００〜１２５ｍｍ（２５
％）も変化したとしても、出力信号レベルは変態率Ａに
換算して５％未満であり、非常に良好な値が得られた。
また、図３のグラフには示していないが、前述したよう
に浮遊磁束の成分が除されているるので、高い繰返し測
定精度を確保できた。As shown in the characteristics of FIG.
Output voltage is 83 to 240 mV for a change range of 00%
And a very wide measurement range was obtained. Therefore, the distance Lb between the magnetic sensors 26a, 26b and the steel plate 25 is
Even if it is set large, a sufficiently high detection level can be secured. The lift-off La is 100 to 125 mm (25
%), The output signal level was less than 5% in terms of the transformation rate A, and a very good value was obtained.
Although not shown in the graph of FIG. 3, since the component of the stray magnetic flux is removed as described above, high repeat measurement accuracy can be secured.
【００３２】図４において、磁化器２２の励磁コイル２
４に印加する励磁電流Ｉの励磁周波数ｆ1 を０Hz（直
流）から２４０Hzまで変化させた場合における実施例装
置の差動増幅器２８の出力レベル変化と、実施例の過飽
和型の磁気センサ２６ａ，２６ｂの代りに、過飽和型磁
気センサでない従来の通常のサーチコイル型磁気センサ
を用いた場合の出力レベル変化との比較を示す。なお、
従来のサーチコイル型磁気センサは、フェライトコアに
コイルを巻装して、外部磁界によってサーチコイルに発
生する誘起電圧を検出する磁気センサである。サーチコ
イル型磁気センサは、図４に示すように、検出感度が測
定磁束の周波数に大きく依存し、約220Hz以下の周波数
では、過飽和型磁気センサより大きく低下する。なお、
このサーチコイル型磁気センサにおけるコイル巻数は15
00回である。In FIG. 4, the exciting coil 2 of the magnetizer 22
4 when the exciting frequency f1 of the exciting current I applied to the sample No. 4 is changed from 0 Hz (DC) to 240 Hz, and the supersaturated magnetic sensors 26a and 26b of the embodiment. 7 shows a comparison with a change in output level when a conventional ordinary search coil type magnetic sensor is used instead of the supersaturation type magnetic sensor. In addition,
2. Description of the Related Art A conventional search coil type magnetic sensor is a magnetic sensor in which a coil is wound around a ferrite core and an induced voltage generated in the search coil by an external magnetic field is detected. As shown in FIG. 4, in the search coil type magnetic sensor, the detection sensitivity greatly depends on the frequency of the measurement magnetic flux, and at a frequency of about 220 Hz or less, the detection sensitivity is much lower than that of the saturable type magnetic sensor. In addition,
The number of coil turns in this search coil type magnetic sensor is 15
00 times.
【００３３】これに対して、本実施例の過飽型磁気セン
サの検出感度は巻数に依存せず、この従来のサーチコイ
ル型磁気センサより遥かに少ないコイル巻数（この実施
例では200 回）で済む。On the other hand, the detection sensitivity of the oversaturated magnetic sensor of the present embodiment does not depend on the number of turns, but is much smaller than the conventional search coil type magnetic sensor (200 times in this embodiment). I'm done.
【００３４】一般に励磁周波数ｆ1 は検査目的や鋼板２
５の厚みＴに応じて最適周波数に設定される。そして、
検査目的が変態率測定であり、鋼板２５の厚みＴが１〜
１０mmの範囲においては、励磁周波数ｆ1 は数Ｈz 〜数
十Ｈz の範囲に設定される場合が多い。そこで、図４の
周波数特性図に示すように、磁気センサ２６ａ，２６ｂ
に過飽和型磁気センサを用いることによって、広い周波
数範囲で一定した出力信号レベルが得られる。図５は本
発明の他の実施例に係わる変態率測定装置の概略構成図
である。図１の実施例と同一部分には同一符号が付して
ある。In general, the excitation frequency f 1 depends on the purpose of inspection and the steel plate 2.
The optimum frequency is set according to the thickness T of No. 5. And
The purpose of the inspection is to measure the transformation rate, and the thickness T of the steel sheet 25 is 1 to
In the range of 10 mm, the exciting frequency f 1 is often set in a range of several Hz ~ several tens Hz. Therefore, as shown in the frequency characteristic diagram of FIG. 4, the magnetic sensors 26a and 26b
By using a supersaturated magnetic sensor, a constant output signal level can be obtained in a wide frequency range. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a transformation rate measuring apparatus according to another embodiment of the present invention. The same parts as those in the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【００３５】この実施例においては、磁化器２２の各磁
極２３ａ，２３ｂにそれぞれ対向して配設された各磁気
センサ３４ａ，３４ｂの各棒状コア３５ａ，３５ｂにそ
れぞれ検出コイル３６ａ，３６ｂが巻装されている。な
お、各検出コイル３６ａ，３６ｂの巻回方向は同一方向
である。そして、高周波電源３２から出力される高周波
信号は抵抗３３を介して一方の磁気センサ３４ａの検出
コイル３６ａの巻始端子Ｓｔに印加される。検出コイル
３６ａの巻終端子Ｅｎは他方の磁気センサ３６ｂの検出
コイル３４ｂのの検出コイル３６ｂの巻終端子Ｅｎに接
続されている。そして、検出コイル３６ｂの巻始端子Ｓ
ｔは接地されている。In this embodiment, the detection coils 36a and 36b are wound around the respective rod-shaped cores 35a and 35b of the magnetic sensors 34a and 34b disposed opposite to the magnetic poles 23a and 23b of the magnetizer 22, respectively. Have been. The winding directions of the detection coils 36a and 36b are the same. Then, a high-frequency signal output from the high-frequency power supply 32 is applied to the winding start terminal St of the detection coil 36a of one magnetic sensor 34a via the resistor 33. The winding terminator En of the detection coil 36a is connected to the winding terminator En of the detection coil 36b of the detection coil 34b of the other magnetic sensor 36b. The winding start terminal S of the detection coil 36b
t is grounded.
【００３６】磁気センサ３４ａの巻始端子Ｓｔから取出
される出力信号ａは磁気検出回路２７へ入力される。磁
気検出回路２７は出力信号ａから磁束強度を検出して次
の信号処理部２９へ送出する。An output signal a taken from the winding start terminal St of the magnetic sensor 34a is input to the magnetic detection circuit 27. The magnetic detection circuit 27 detects the magnetic flux intensity from the output signal a and sends it to the next signal processing unit 29.
【００３７】このような構成の変態率測定装置におい
て、各磁気センサ３４ａ，３４ｂは外部磁界に対して互
いに逆方向に信号レベルがシフトするように作用する。
したがって、各磁気センサ３４ａ，３４ｂで検出された
浮遊磁束強度Φｎは互いに逆極性となる。よって、直列
接続された磁気センサ３４ａ，３４ｂの出力信号ａ内に
おいては浮遊磁束強度Φｎは互いに相殺される。また、
磁化器２２から鋼板２５を貫通した磁束は互いに逆方向
に各磁気センサ３６ａ，３６ｂに作用するので、出力信
号ａには各磁束の加算強度２Φａの情報が含まれる。In the transformation rate measuring apparatus having such a configuration, each of the magnetic sensors 34a and 34b acts so that the signal level shifts in the opposite direction to the external magnetic field.
Therefore, the stray magnetic flux intensities Φn detected by the magnetic sensors 34a and 34b have opposite polarities. Therefore, in the output signal a of the magnetic sensors 34a and 34b connected in series, the stray magnetic flux intensities Φn cancel each other. Also,
Since the magnetic flux penetrating the steel plate 25 from the magnetizer 22 acts on the magnetic sensors 36a and 36b in opposite directions, the output signal a includes information on the added strength 2Φa of each magnetic flux.
【００３８】したがって、この実施例においては、各磁
気センサ３４ａ，３４ｂの各検出コイル３６ａ，３６ｂ
との間の配線が減算回路を構成する。よって、図１の差
動増幅器２８を除去して、磁気検出回路２７の出力信号
ｇを直接信号処理部２９へ印加することが可能となる。Therefore, in this embodiment, each detection coil 36a, 36b of each magnetic sensor 34a, 34b
The wiring between these constitutes a subtraction circuit. Therefore, it is possible to remove the differential amplifier 28 in FIG. 1 and directly apply the output signal g of the magnetic detection circuit 27 to the signal processing unit 29.
【００３９】したがって、図１の実施例とほぼ同様の効
果を得ることができる。さらに、この実施例において
は、図１の実施例に比較して、高周波電源３２を１台で
実施でき、かつ差動増幅器２８を除去できるので、装置
全体を小型軽量に、かつ低い製造費で製造できる。Therefore, substantially the same effects as in the embodiment of FIG. 1 can be obtained. Further, in this embodiment, as compared with the embodiment shown in FIG. 1, only one high-frequency power supply 32 can be implemented and the differential amplifier 28 can be eliminated, so that the entire apparatus can be reduced in size and weight and at low manufacturing cost. Can be manufactured.
【００４０】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例装置においては、磁気センサ２
６として温度特性や検出感度特性が優れている過飽和型
の磁気センサを用いたが、例えば温度保証回路が附加さ
れたホール素子を用いた半導体磁気センサであってもよ
い。また、検出感度は小さいか通常のサーチコイル型の
磁気センサを用いても本願発明の効果は十分達成でき
る。The present invention is not limited to the embodiment described above. In the embodiment device, the magnetic sensor 2
Although a supersaturated magnetic sensor having excellent temperature characteristics and detection sensitivity characteristics is used as 6, for example, a semiconductor magnetic sensor using a Hall element provided with a temperature assurance circuit may be used. Further, the effect of the present invention can be sufficiently achieved even if the detection sensitivity is low or a normal search coil type magnetic sensor is used.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したように本発明の変態率測定
方法および変態率測定装置によれば、検査対象の金属板
を挟んで磁化器の一対の磁極と一対の磁気センサとを互
いに対向させて配置している。したがって、各磁気セン
サの各出力の差を取ることによって、外部の浮遊磁束に
起因する雑音成分を相殺できる。また、金属板を貫通し
た磁束は各磁気センサに互いに逆方向に作用するので、
差を取ることによって、金属板を貫通した磁束を２倍の
感度で検出できる。よって、金属板を貫通した磁束の強
度を高いＳ／Ｎでもって正確に検出できるので、結果と
して金属板の変態率をより精度よく測定できる。As described above, according to the transformation rate measuring method and the transformation rate measuring apparatus of the present invention, the pair of magnetic poles of the magnetizer and the pair of magnetic sensors are opposed to each other with the metal plate to be inspected interposed therebetween. Are arranged. Therefore, by taking the difference between the outputs of the respective magnetic sensors, it is possible to cancel the noise component caused by the external stray magnetic flux. Also, since the magnetic flux penetrating the metal plate acts on each magnetic sensor in the opposite direction,
By taking the difference, the magnetic flux penetrating the metal plate can be detected with twice the sensitivity. Therefore, the intensity of the magnetic flux penetrating the metal plate can be accurately detected with a high S / N, and as a result, the transformation rate of the metal plate can be measured more accurately.
【図１】 本発明の一実施例に係わる変態率測定方法を
適用した変態率測定装置の概略構成を示す模式図、FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a transformation rate measuring apparatus to which a transformation rate measuring method according to one embodiment of the present invention is applied;
【図２】 本発明の動作原理を示す図、FIG. 2 is a diagram showing the operation principle of the present invention;
【図３】 実施例装置にて測定されたサンプル鋼板の変
態率と出力電圧レベルとの関係を示す図、FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a transformation rate of a sample steel sheet and an output voltage level measured by the apparatus according to the embodiment;
【図４】 実施例装置に採用される異なる種類の磁気セ
ンサの周波数特性を示す図、FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics of different types of magnetic sensors employed in the apparatus of the embodiment;
【図５】 本発明の他の実施例に係わる変態率測定装置
の概略構成を示す模式図、FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a transformation rate measuring apparatus according to another embodiment of the present invention;
【図６】 従来の変態率測定装置の概略構成を示す模式
図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional transformation rate measuring device.
２１…磁化電源、２２…磁化器、２３…磁化鉄心、２３
ａ，２３ｂ…磁極、２４…励磁コイル、２５…鋼板、２
６ａ，２６ｂ，３４ａ，３４ｂ…磁気センサ、２７，２
７ａ，２７ｂ…磁気検出回路、２８…差動増幅器、２９
…信号処理部、３２，３２ａ，３２ｂ…高周波電源。21 ... magnetization power supply, 22 ... magnetizer, 23 ... magnetization core, 23
a, 23b: magnetic pole, 24: exciting coil, 25: steel plate, 2
6a, 26b, 34a, 34b ... magnetic sensor, 27, 2
7a, 27b: magnetic detection circuit, 28: differential amplifier, 29
... Signal processing unit, 32, 32a, 32b ... High frequency power supply.
Claims (2)
の金属板を磁化する磁束を発生する磁化器を一対の磁極
が前記金属板に対向するように配設し、前記金属板を挟
んで前記各磁極の各対向位置でかつ各磁気感応方向が前
記金属板に直交する方向に一対の磁気センサを配設し、
この一対の磁気センサにて検出された前記金属板を貫通
した各磁束相互間の減算磁束を求め、この減算磁束値で
もって前記金属板の変態率を測定する変態率測定方法。1. A magnetizer for generating a magnetic flux for magnetizing a metal plate in close proximity to one surface of a metal plate to be inspected is disposed such that a pair of magnetic poles is opposed to the metal plate. A pair of magnetic sensors are disposed at respective opposing positions of the magnetic poles and in a direction in which each magnetically sensitive direction is orthogonal to the metal plate,
A transformation rate measuring method for determining a subtraction magnetic flux between respective magnetic fluxes penetrating the metal plate detected by the pair of magnetic sensors, and measuring a transformation rate of the metal plate with the subtraction magnetic flux value.
が対向するように配設され、前記金属板を磁化する磁束
を発生する磁化器と、前記金属板を挟んで前記各磁極の
各対向位置でかつ各磁気感応方向が前記金属板に直交す
る方向に配設され、前記金属板を貫通した磁束を検出す
る一対の磁気センサと、この一対の磁気センサの各検出
信号を減算する減算回路と、減算回路にて得られた減算
磁束値に基づいて前記金属板の変態率を求める信号処理
部とを備えた変態率測定装置。2. A magnetizer for disposing a pair of magnetic poles on one surface of a metal plate to be inspected to generate magnetic flux for magnetizing the metal plate, and a magnetizer for generating magnetic flux for magnetizing the metal plate. At each opposing position, each magnetic sensitive direction is arranged in a direction orthogonal to the metal plate, and a pair of magnetic sensors for detecting magnetic flux penetrating the metal plate, and subtracting respective detection signals of the pair of magnetic sensors. A transformation rate measuring device comprising: a subtraction circuit; and a signal processing unit for calculating a transformation rate of the metal plate based on a subtraction magnetic flux value obtained by the subtraction circuit.
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|---|---|
| JPH05126798A JPH05126798A (en) | 1993-05-21 |
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