JPH0277643A - Flaw detector - Google Patents
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- JPH0277643A JPH0277643A JP22963188A JP22963188A JPH0277643A JP H0277643 A JPH0277643 A JP H0277643A JP 22963188 A JP22963188 A JP 22963188A JP 22963188 A JP22963188 A JP 22963188A JP H0277643 A JPH0277643 A JP H0277643A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は探傷装置に関し、さらに詳細にいえば、鉄板等
の表面に生じた傷から発生する漏洩磁界を磁気光学的に
検出して探傷を行う探傷装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a flaw detection device, and more specifically, to detect flaws by magneto-optically detecting leakage magnetic fields generated from flaws on the surface of iron plates, etc. This relates to flaw detection equipment.
〈従来の技術と発明が解決しようとする課題〉鉄板等の
表面に生じた傷を探傷する場合、２つの代表的な探傷法
が知られている。一つは磁粉探傷法、他の一つは漏洩磁
界探傷法である。<Prior Art and Problems to be Solved by the Invention> Two typical flaw detection methods are known when detecting flaws formed on the surface of an iron plate or the like. One is the magnetic particle flaw detection method, and the other is the leakage magnetic field flaw detection method.
前者は、被測定体を磁化して、その表面に細かい鉄粉（
磁粉５をふりかけ、被測定体に傷があった場合に、そこ
から発生する漏洩磁界によって磁粉が盛り上がるのを目
視で測定し、傷の有無を判別する方法である。The former magnetizes the object to be measured and places fine iron powder (
In this method, when magnetic particles 5 are sprinkled on an object to be measured and there is a scratch, the magnetic particles are visually measured to see if the magnetic particles swell due to the leakage magnetic field generated therefrom, thereby determining whether there is a scratch.
この方法では、被測定体の全面を一度に判定できるが、
磁粉の盛り上がる高さが僅かであるため、判定に熟練を
要し、かつ、傷の定量的な評価ができない。With this method, the entire surface of the object to be measured can be determined at once, but
Since the height at which the magnetic particles rise is small, skill is required for judgment, and quantitative evaluation of scratches is not possible.
一方、後者は漏洩磁界を磁気検出素子で捕らえて電気信
号に変換し、傷の有無と傷の大きさを判定する方法であ
り、磁気検出素子を具備した探傷装置を用いて実施され
る。磁気検出素子の例として、サーチコイル、半導体ホ
ール素子がある。On the other hand, the latter is a method for determining the presence or absence of flaws and the size of flaws by capturing the leakage magnetic field with a magnetic detection element and converting it into an electric signal, and is carried out using a flaw detection device equipped with a magnetic detection element. Examples of magnetic detection elements include search coils and semiconductor Hall elements.
サーチコイルは、磁束の変化によりコイルに発生する起
電力を測定するコイルである。このサーチコイルを使用
すれば、簡単で安価に磁気検出素子を作ることができる
。しかし、漏洩磁界探知範囲を狭くして微小な傷を測定
しようと思えば、微小なコイルを作る必要があるが、一
般にこのことは困難である。また、サーチコイルを使用
した探傷装置の検出信号が電気信号であるため、信号を
伝送するときに周囲の電界による静電誘導ノイズ、磁界
による電磁誘導ノイズを受けやすい。加えて、爆発雰囲
気中では、配線等を誤ってショートさせたり、高電圧を
かけたりすると火花がＴ−で爆発する危険がある。The search coil is a coil that measures the electromotive force generated in the coil due to changes in magnetic flux. By using this search coil, a magnetic detection element can be manufactured easily and inexpensively. However, in order to narrow the leakage magnetic field detection range and measure minute scratches, it is necessary to make a minute coil, which is generally difficult. Furthermore, since the detection signal of a flaw detector using a search coil is an electric signal, it is susceptible to electrostatic induction noise due to surrounding electric fields and electromagnetic induction noise due to magnetic fields when transmitting the signal. In addition, in an explosive atmosphere, there is a danger that if the wiring or the like is accidentally short-circuited or a high voltage is applied, a spark will explode at T-.
半導体ホール素子は、ホール効果を利用して磁界を検出
するものであり、素子の大きさを極めて小さくでき（１
ｍｍ Ｘ １ ｍｍ Ｘ １ ｍｍ程度）、局部的な漏
洩磁界を精度よく測定できる（１０８以下）。しかし、
ホール素子を使用した探傷装置の検出信号が電気信号で
あるため、上記と同様静電誘導ノイズ、電磁誘導ノイズ
の影響を受易く、その結果、検出信号のＳＮ比が悪いと
いう欠点がある。また、半導体ホール素子においても電
気信号を扱うので爆発性の雰囲気下では、スパーク等に
より爆発トラブルの虞れがある。A semiconductor Hall element uses the Hall effect to detect a magnetic field, and the size of the element can be extremely small (1
mm x 1 mm x 1 mm), and local leakage magnetic fields can be measured with high accuracy (108 or less). but,
Since the detection signal of a flaw detector using a Hall element is an electric signal, it is easily affected by electrostatic induction noise and electromagnetic induction noise as described above, and as a result, there is a drawback that the S/N ratio of the detection signal is poor. Furthermore, since the semiconductor Hall element also handles electrical signals, there is a risk of an explosion caused by sparks or the like in an explosive atmosphere.
本発明は、静電誘導、電磁誘導の影響を受けずに良好な
ＳＮ比で精度よく漏洩磁界を検出でき、かつ、スパーク
発生の虞れがなく、爆発雰囲気下でも安全に測定するこ
とのできる探傷装置を提供することを目的とする。The present invention enables accurate detection of leakage magnetic fields with a good signal-to-noise ratio without being affected by electrostatic induction or electromagnetic induction, and also enables safe measurement even in explosive atmospheres without the risk of spark generation. The purpose is to provide flaw detection equipment.
く課題を解決するための手段および作用〉上記の目的を
達成するための本発明の探傷装置は、直線偏光の光を出
射する光出射手段と、磁化された被測定体表面の傷に起
因する漏洩磁界が分布された状態で上記光を導入するフ
ァラデー回転素子と、ファラデー回転素子を通過しファ
ラデー回転の生じた光の成分を取り出す検光素子と、検
光素子から取り出された光を受光する受光素子とを具備
するものである。Means and Effects for Solving the Problems> To achieve the above objects, the flaw detection apparatus of the present invention includes a light emitting means for emitting linearly polarized light, and a flaw detection device for detecting flaws caused by flaws on the surface of a magnetized object to be measured. A Faraday rotation element that introduces the light with a distributed leakage magnetic field, a detection element that extracts a component of the light that has passed through the Faraday rotation element and has been subjected to Faraday rotation, and a detection element that receives the light extracted from the detection element. A light receiving element is provided.
上記構成の探傷装置によれば、被測定体を磁化して被測
定体表面の傷に起因する漏洩磁界を発生させ、この漏洩
磁界にファラデー回転素子を接近させると、ファラデー
回転素子を通過する光は、漏洩磁界の影響を受けて偏光
面が回転する。この偏光面が回転した光を検光素子で取
り出すことにより、回転角を測定することができ−る。According to the flaw detection device having the above configuration, when the object to be measured is magnetized to generate a leakage magnetic field caused by a flaw on the surface of the object to be measured, and when the Faraday rotation element is brought close to this leakage magnetic field, the light passing through the Faraday rotation element is The plane of polarization rotates under the influence of the leakage magnetic field. The angle of rotation can be measured by extracting the light whose polarization plane has been rotated using an analyzer.
そして、この回転角により漏洩磁界の強さを推定するこ
とができ、ひいては被測定体の傷の大きさを定量的に探
知することができる。Based on this rotation angle, the strength of the leakage magnetic field can be estimated, and the size of the flaw on the object to be measured can be quantitatively detected.
上記探傷装置において、光出射手段とファラデー回転素
子との間にビームスプリッタを挿入し、ファラデー回転
素子の、被測定体と対向する面に、ファラデー回転素子
に導入された光を反射させる反射膜を形成し、上記反射
膜を反射した後ファラデー回転素子から出射した光がビ
ームスプリッタで分岐される方向に検光素子を配置した
ものであることが好ましい。In the above flaw detection device, a beam splitter is inserted between the light emitting means and the Faraday rotator, and a reflective film is provided on the surface of the Faraday rotator that faces the object to be measured to reflect the light introduced into the Faraday rotator. Preferably, the analyzer element is disposed in a direction in which the light emitted from the Faraday rotation element after being formed and reflected by the reflective film is split by a beam splitter.
この場合、ファラデー回転素子の一面に反射膜を形成し
て光を往復反射させる構造をとっているので、被測定体
の表面に対してほぼ垂直に光を入射させることができる
。したがって、光の軌跡を光の入射方向から見れば、は
ぼスポット状の点となり、微小な傷の測定に好適となる
。また、光をファラデー回転素子内において往復させる
ので、角度の回転量を倍加させ、測定感度を上げること
ができる。そして、上記反射膜を反射した後ファラデー
回転素子から出射した光をビームスプリッタで分岐させ
、検光素子により取り出すことができる。In this case, since a reflective film is formed on one surface of the Faraday rotation element to reflect light back and forth, the light can be incident almost perpendicularly to the surface of the object to be measured. Therefore, when the trajectory of the light is viewed from the direction of incidence of the light, it becomes a spot-like point, which is suitable for measuring minute scratches. Furthermore, since the light is reciprocated within the Faraday rotation element, the amount of angular rotation can be doubled and measurement sensitivity can be increased. The light emitted from the Faraday rotator after being reflected by the reflective film can be split by a beam splitter and extracted by an analyzer.
〈実施例〉
次いで、本発明の実施例について図を参照しながら以下
に説明する。<Example> Next, an example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は、探傷装置の基本的構成を示す図であり、光学
素子を収納するセンサケース（１１）の底部に反射型フ
ァラデー回転素子（１）を配置し、ファラデー回転素子
（１）の上部に無偏光ビームスプリッタ（ハーフミラ−
）■、偏光ビームスプリッタ（偏光素子）（３Ｌロツド
レンズ（５）を下から順に設け、ロッドレンズ（５）の
上面を発光ダイオード（７）の出射面に対面させている
。無偏光ビームスプリッタ■の水平横側には、光学的バ
イアスを与える１７２波長板（１２）、偏光ビームスプ
リッタ（検光素子）（４）、ロッドレンズ（６）を設け
、受光ダイオード（８）の受光面に対向させている。セ
ンサケース（１１）の底面は被測定体（１０）の被測定
面と対向する。Fig. 1 is a diagram showing the basic configuration of the flaw detection device, in which a reflective Faraday rotary element (1) is arranged at the bottom of a sensor case (11) that houses an optical element, and the upper part of the Faraday rotary element (1) is Non-polarizing beam splitter (half mirror)
) ■, Polarizing beam splitter (polarizing element) (3L rod lenses (5) are provided in order from the bottom, and the top surface of the rod lens (5) faces the output surface of the light emitting diode (7). Non-polarizing beam splitter (■) On the horizontal side, a 172-wavelength plate (12) that provides an optical bias, a polarizing beam splitter (analyzing element) (4), and a rod lens (6) are installed, facing the light-receiving surface of the light-receiving diode (8). The bottom surface of the sensor case (11) faces the surface to be measured of the object to be measured (10).
ＬＥＤ発光ダイオード■を出た光は、ロッドレンズ６）
により平行ビーム化され、偏光ビームスプリッタ口）に
より直線偏光成分のみ取り出される。The light emitted from the LED light emitting diode ■ is passed through the rod lens 6)
The beam is converted into a parallel beam, and only the linearly polarized component is taken out by the polarizing beam splitter (orifice).
そして、取り出された直線偏光の光は、無偏光ビームス
プリッタ■を透過してファラデー回転素子（１）の入射
面に垂直に入射する。ファラデー回転素子（１）の底面
はアルミニウム、金等による反射膜Ｏ）が蒸着してあり
、入射光はこの反射膜Ｏ）により上方に反射して再度無
偏光ビームスプリッタ■に入射する。したがって、反射
膜（９）により、光をファラデー回転素子（１）内にお
いて往復させるので、ファラデー回転角度の回転量を倍
加させることができる。無偏光ビームスプリッタ■では
、光は一部反射されてｌ／２波長板（１２）に入り、偏
光ビームスプリッタ（４）によりファラデー回転した偏
光のみ透過し、ロッドレンズ０により集光され受光ダイ
オード［Ｆ］）に入射する。Then, the extracted linearly polarized light passes through the non-polarizing beam splitter (2) and enters the incident plane of the Faraday rotation element (1) perpendicularly. A reflective film O) made of aluminum, gold, etc. is deposited on the bottom surface of the Faraday rotator (1), and the incident light is reflected upward by this reflective film O) and enters the non-polarizing beam splitter (2) again. Therefore, since the reflective film (9) causes the light to reciprocate within the Faraday rotation element (1), the amount of rotation of the Faraday rotation angle can be doubled. In the non-polarizing beam splitter ■, part of the light is reflected and enters the l/2 wavelength plate (12), and only the polarized light that has undergone Faraday rotation is transmitted by the polarizing beam splitter (4).The light is focused by the rod lens 0 and sent to the light receiving diode [ F]).
ファラデー回転素子（１）の底部に鉄板等の被測定体（
工０）を配置し水平に磁化すると、被測定体（１０）の
表面に傷がなければ、漏洩磁界Ｈは生じない。The bottom of the Faraday rotator (1) is attached to the object to be measured (such as an iron plate).
When the magnet 0) is arranged and magnetized horizontally, no leakage magnetic field H will be generated unless there is a scratch on the surface of the object to be measured (10).
ところが、被測定体（１０）に傷があれば、漏洩磁界Ｈ
が生じる。漏洩磁界Ｈの垂直方向成分は、ファラデー回
転素子（１）を通過する光と相互作用を起こし光の偏光
面は回転する。その回転角はりは、θＦ−２ＶｏＨｖし
て与えられる。ここに、■ はベルデ定数、Ｈｖはファ
ラデー回転素子（１）内の垂直方向の漏洩磁界Ｈの強さ
、Ｌはファラデー回転素子（１）の垂直方向の厚みであ
る。光は、反射膜（９）により反射され往復するので係
数２がついている。ファラデー回転素子（１）を構成す
る材料は、ベルデ定数Ｖ の太きなものが好ましく、例
えばＣｄＭｎＴｅ、ＹＩＧがあげられる。However, if there is a scratch on the object to be measured (10), the leakage magnetic field H
occurs. The vertical component of the leakage magnetic field H interacts with the light passing through the Faraday rotation element (1), thereby rotating the polarization plane of the light. The rotation angle is given by θF-2VoHv. Here, ■ is the Verdet constant, Hv is the strength of the leakage magnetic field H in the vertical direction within the Faraday rotation element (1), and L is the thickness of the Faraday rotation element (1) in the vertical direction. The coefficient 2 is given because the light is reflected by the reflective film (9) and travels back and forth. The material constituting the Faraday rotation element (1) is preferably one with a large Verdet constant V 2 , such as CdMnTe or YIG.
このように偏光面の回転した光は、無偏光ビームスプリ
ッタ■を反射して偏光ビームスプリッタ（４）を透過す
るときに、回転角に応じた減衰を受ける。すなわち、回
転角が０の場合は、光はまったく透過しないように偏光
ビームスプリッタ（４）の偏光方向が調整されている。When the light whose plane of polarization has been rotated in this manner is reflected from the non-polarizing beam splitter (4) and transmitted through the polarizing beam splitter (4), it is attenuated in accordance with the rotation angle. That is, when the rotation angle is 0, the polarization direction of the polarization beam splitter (4) is adjusted so that no light is transmitted.
もし、ファラデー回転角θ、が存在すると、検出光の振
幅Ａは、Ａ−Ａ ５１ｎｏｐ
となる。Ａｏは、もとの光の振幅で多る。したがって、
ファラデー回転による変調度ｍは、ｍ＝５ｌｎ θＦ
となる。したがって、偏光ビームスプリッタ（４）を透
過した光は、上記変調度ｍによる振幅変調を受けること
になる。If a Faraday rotation angle θ exists, the amplitude A of the detection light becomes AA 51nop . Ao increases with the amplitude of the original light. therefore,
The degree of modulation m due to Faraday rotation is m=5ln θF. Therefore, the light transmitted through the polarizing beam splitter (4) is subjected to amplitude modulation by the modulation degree m.
次に、第２図を参照して、本発明の探傷装置を用いて漏
洩磁界を測定する場合の検出感度等について定量的に説
明する。Next, with reference to FIG. 2, detection sensitivity and the like when measuring a leakage magnetic field using the flaw detection apparatus of the present invention will be described quantitatively.
被測定体として溶接構造用圧延鉄板（ＳＭ ５０Ａ）（
３１）を用い、これに深さ ０．３Ｍ％幅０．３ｒａｎ
ｓ長さ０．３ｎｗｎの傷（３２）をつける。電磁石（３
３）によりこの鉄板（３１）の長さ方向に飽和磁界（約
１５０００ｏｅ）をかける。この傷による漏洩磁界の大
きさは、垂直成分Ｈが約６ ｏｅｓ水平成分Ｈが約１２
ｏｅ、磁界ｘ
分布の高さが約０．５ｍｍである。The object to be measured was a rolled steel plate for welded structures (SM 50A) (
31), depth 0.3M% width 0.3ran
s Make a scratch (32) with a length of 0.3nwn. Electromagnet (3
3) applies a saturation magnetic field (approximately 15,000 oe) in the length direction of this iron plate (31). The magnitude of the leakage magnetic field due to this scratch is that the vertical component H is approximately 6 oes and the horizontal component H is approximately 12 oes.
oe, the height of the magnetic field x distribution is approximately 0.5 mm.
この状態における探傷装置の検出感度を計算する。光の
波長を８５０ｎｇｔ ｓファラデー回転素子（１）の材
料としてＣｄ Ｍ ｎ Ｔ ｅを用いると、ベルデ定数
■ は１．５■Ｉｎ１０ｅｃ■となる。−１ｎは角度の
単位（１７８０度）である。ファラデー回転素子（１）
の厚みＬを０．０９３とすると、変調度ｍは、ｍ−５ｉ
ｎ２ＶＨＬ
一５ｉｎ （２Ｘ１．５Ｘ６Ｘ０．０９Ｘｌ／６０）
−ｓｉｎ Ｏ，０２７”−０，０４５％、。Calculate the detection sensitivity of the flaw detector in this state. When the wavelength of the light is 850 ngts and Cd M n Te is used as the material of the Faraday rotation element (1), the Verdet constant 2 becomes 1.5 In10 ec. -1n is the unit of angle (1780 degrees). Faraday rotating element (1)
When the thickness L is 0.093, the modulation degree m is m-5i
n2VHL -5in (2X1.5X6X0.09Xl/60)
-sin O,027''-0,045%.
通常、変調度ｍ −０，００４％の場合、３ｄＢのＳＮ
比で検出できるので、ｍ ＝ ０．０４５％ならば十分
な感度で検出できることが明らかとなる。Typically, 3 dB SN for modulation depth m -0,004%
Since it can be detected by the ratio, it is clear that if m = 0.045%, it can be detected with sufficient sensitivity.
以上のことから、漏洩磁界Ｈの強さを容易に推定するこ
とができ、ひいては被測定体（ｌＯ）の表面に生じた微
小な傷の大きさを定量的に探知できることが分かる。From the above, it can be seen that the strength of the leakage magnetic field H can be easily estimated, and in turn, the size of minute scratches generated on the surface of the object to be measured (lO) can be quantitatively detected.
しかも、被測定体（１０）の表面に垂直に光を入射させ
ているので、微小な傷の測定に最適である。Furthermore, since the light is incident perpendicularly onto the surface of the object to be measured (10), it is ideal for measuring minute scratches.
また、光をファラデー回転素子（１）内において往復さ
せるので、角度の回転量を倍加させ、ｙｎ１定感度を上
げることができる。Furthermore, since the light is reciprocated within the Faraday rotation element (1), the amount of angular rotation can be doubled and the yn1 constant sensitivity can be increased.
このほか、次のような利点もある。すなわち、探傷時に
被測定体（ｌＯ）の全体を外部磁石（３３）で磁化する
ので、被測定体（ｌＯ）の表面近傍には、被測定体（１
０）の表面と平行な漏洩磁界Ｈ′が発生する。In addition, there are also the following advantages: That is, during flaw detection, the entire object to be measured (lO) is magnetized by an external magnet (33), so there is no space near the surface of the object to be measured (lO).
A leakage magnetic field H' parallel to the surface of 0) is generated.
この漏洩磁界Ｈ′はファラデー回転素子（１）を進行す
る光と垂直である。したがって光の進行方向と漏洩磁界
Ｈ′とのスカラー積が０となりファラデー回転は生じな
いので、漏洩磁界Ｈ′の影響をほとんど受けることなく
測定することができる。This leakage magnetic field H' is perpendicular to the light traveling through the Faraday rotation element (1). Therefore, the scalar product between the traveling direction of the light and the leakage magnetic field H' becomes 0, and Faraday rotation does not occur, so that measurement can be performed with almost no influence from the leakage magnetic field H'.
ところで、ファラデー回転素子（１）から出射した後、
無偏光ビームスプリッタ■で一部反射された光は、被測
定体（１０）の表面とほぼ平行に進行するので、偏光ビ
ームスプリッタ（４）等を通過するときに上記漏洩磁界
Ｈ′により僅かのファラデー回転が生じ、これが測定に
誤差を与えることがある。By the way, after being emitted from the Faraday rotation element (1),
Since the light partially reflected by the non-polarizing beam splitter (■) travels almost parallel to the surface of the object to be measured (10), when it passes through the polarizing beam splitter (4) etc., it is slightly affected by the leakage magnetic field H'. Faraday rotation occurs, which can introduce errors into measurements.
第３図は、この点を考慮して構成された探傷装置を示す
構成図である。この探傷装置では、被測定体（ｌＯ）の
全体を外部磁石で磁化したことにより生じる漏洩磁界Ｈ
′の上記悪影響をなくすため、ＬＥＤ発光ダイオードを
１個追加し、この追加したＬＥＤ発光ダイオードから取
り出された光を、漏洩磁界Ｈ′の影響を打ち消すための
補正光として利用している。FIG. 3 is a configuration diagram showing a flaw detection device configured with this point in mind. This flaw detection device uses a leakage magnetic field H generated by magnetizing the entire object to be measured (lO) with an external magnet.
In order to eliminate the above-mentioned adverse effect of ', one LED light emitting diode is added, and the light extracted from this added LED light emitting diode is used as correction light to cancel the influence of the leakage magnetic field H'.
同図に示すように、センサケース（１１）の底面に反射
型ファラデー回転素子（１）を置き、その上部に、２枚
のガラス板（２Ｂ） （２７）を重ねてほぼ斜め４５°
に配置し、さらにその上部に偏光ビームスプリッタ（２
３）、ロッドレンズ（２２） （２５）を配置し、それ
ぞれ第１の発光ダイオード（２１）、第２の発光ダイオ
ード（２４）の出射面に対面させている。ガラス板（２
Ｂ）（２７）の片面にはそれぞれ反射膜（２８ａ） （
２７ａ）がコートされており、これらの反射膜（２６ａ
） （２７ａ）カ互イに向き合っているＯガラス板（２
Ｂ）の水平横側には、偏光ビームスプリッタ（１３）、
ロッドレンズ（１４）を設け、ロッドレンズ（１４）を
受光ダイオード（１５）の受光面に対向させている。ま
た、ガラス板（２７）の水平横側には、偏光ビームスプ
リッタ（４）、ロッドレンズ（６）を設け、受光ダイオ
ード８）の受光面に対向させている。（１Ｂ）は、両受
光ダイオード［Ｆ］） （１５）の検出信号の差に比例
した信号を得る合成器である。As shown in the figure, a reflective Faraday rotation element (1) is placed on the bottom of the sensor case (11), and two glass plates (2B) (27) are stacked on top of it at an angle of approximately 45 degrees.
and a polarizing beam splitter (2
3) Rod lenses (22) and (25) are arranged to face the emission surfaces of the first light emitting diode (21) and the second light emitting diode (24), respectively. Glass plate (2
B) There is a reflective film (28a) on one side of (27), respectively.
27a) are coated, and these reflective films (26a
) (27a) O glass plates facing each other (2
On the horizontal side of B), a polarizing beam splitter (13),
A rod lens (14) is provided, and the rod lens (14) is opposed to the light receiving surface of the light receiving diode (15). Further, a polarizing beam splitter (4) and a rod lens (6) are provided on the horizontal side of the glass plate (27), and are opposed to the light receiving surface of the light receiving diode 8). (1B) is a combiner that obtains a signal proportional to the difference between the detection signals of both light receiving diodes [F]) (15).
上記偏光ビームスプリッタ（４Ｌ （１３）はセンサケ
ース（１１）の底面から等しい高さに配置されている。The polarizing beam splitter (4L (13)) is arranged at the same height from the bottom surface of the sensor case (11).
上記第１の発光ダイオード（２１）から照射された光は
、偏光ビームスプリッタ（２３）を通して反射型ファラ
デー回転素子（１）に直接入光できるよう配置され、フ
ァラデー回転素子（１）から反射された光は、ガラス板
（２７）の反射膜（２７ａ）により反射され、偏光ビー
ムスプリッタ（４）に入射可能となるよう配置されてい
る。また上記第２の発光ダイオード（２４）を出た光は
偏光ビームスプリッタ（２３）を通してガラス板（２６
）の反射膜（２６ａ）により反射され、偏光ビームスプ
リッタ（１３）に入射されるようになっている。The light emitted from the first light emitting diode (21) is arranged so that it can directly enter the reflective Faraday rotation element (1) through the polarizing beam splitter (23), and is reflected from the Faraday rotation element (1). The light is reflected by the reflective film (27a) of the glass plate (27) and arranged so as to be incident on the polarizing beam splitter (4). Further, the light emitted from the second light emitting diode (24) passes through the polarizing beam splitter (23) and passes through the glass plate (26).
) is reflected by the reflective film (26a) and incident on the polarizing beam splitter (13).
上記のように構成したので、第１の発光ダイオード（２
１）を出た光は、ロッドレンズ（２２）により平行ビー
ム化され、偏光ビームスプリッタ（２３）により直線偏
光成分のみ取り出される。そして、取り出された直線偏
光の光は、うアラデー回転素子（１）の入射面にほぼ垂
直に入射し、反射膜（９）により反射され、ファラデー
回転素子（１）から再び出射される。そして、ガラス板
（２７）の反射膜（２７ａ）により反射され、偏光ビー
ムスプリッタ（４）に入射し、ロッドレンズ（６）を通
して受光ダイオード［Ｆ］）により受光される。一方、
第２の発光ダイオード（２４）を出た光は、ロッドレン
ズ（２５）により平行ビーム化され、偏光ビームスプリ
ッタ（２３）により直線偏光成分のみ取り出され、ガラ
ス板（２ｑ）の反射膜（２８ａ）により反射される。そ
して、反射光は偏光ビームスプリッタ（１３）に入射し
、ロッドレンズ（１４）を通して受光ダイオードにより
受光される。両受光ダイオード（８）（１５）の検出信
号は合成器（１Ｂ）において差を取られ、差に比例した
信号が合成器（１６）から出力される。With the above configuration, the first light emitting diode (2
1) is converted into a parallel beam by a rod lens (22), and only a linearly polarized component is extracted by a polarizing beam splitter (23). Then, the extracted linearly polarized light enters the incident surface of the Faraday rotator (1) almost perpendicularly, is reflected by the reflective film (9), and is emitted from the Faraday rotator (1) again. The light is then reflected by the reflective film (27a) of the glass plate (27), enters the polarizing beam splitter (4), and is received by the light receiving diode [F] through the rod lens (6). on the other hand,
The light emitted from the second light emitting diode (24) is converted into a parallel beam by the rod lens (25), only the linearly polarized component is taken out by the polarizing beam splitter (23), and the light is sent to the reflective film (28a) of the glass plate (2q). reflected by. The reflected light then enters the polarizing beam splitter (13) and is received by the light receiving diode through the rod lens (14). The difference between the detection signals of both light receiving diodes (8) and (15) is taken in a combiner (1B), and a signal proportional to the difference is outputted from the combiner (16).
被測定体（１０）の周囲には、傷による漏洩磁界Ｈの外
に、被測定体（１０）の全体を磁化したことにより生じ
る漏洩磁界Ｈ′が分布している。これがビームスプリッ
タ（４）に作用してファラデー回転を生じさせ、傷によ
る漏洩磁界Ｈの検出誤差として作用する。そこで、偏光
ビームスプリッタ（４）、偏光ビームスプリッタ（１３
）を利用して、それぞれ漏洩磁界Ｈ′によるほぼ等量の
ファラデー回転を生じさせる。そして合成器（１Ｂ）に
おいて、受光ダイオード（１５）の出力信号と、前述し
た受光ダイオード（８）の出力信号との差を取り、合成
器（１６）から差に比例した信号のみを出力することに
より、偏光ビームスプリッタ（４）（１３）を通過する
時に生じるファラデー回転を相殺する。これにより漏洩
磁界Ｈ′の影響をなくすことができ、１１）Ｊ定の精度
をさらに向上させることができる。In addition to the leakage magnetic field H due to scratches, a leakage magnetic field H' generated by magnetizing the entire object to be measured (10) is distributed around the object to be measured (10). This acts on the beam splitter (4) to cause Faraday rotation, which acts as a detection error of the leakage magnetic field H due to the flaw. Therefore, polarizing beam splitter (4), polarizing beam splitter (13)
) are used to generate approximately the same amount of Faraday rotation due to the leakage magnetic field H'. Then, in the combiner (1B), the difference between the output signal of the light receiving diode (15) and the output signal of the above-mentioned light receiving diode (8) is taken, and only a signal proportional to the difference is outputted from the combiner (16). This cancels the Faraday rotation that occurs when passing through the polarizing beam splitters (4) and (13). As a result, the influence of the leakage magnetic field H' can be eliminated, and the accuracy of 11) J constant can be further improved.
第４図は、第３図の探傷装置と同じ目的を達成する、他
の探傷装置を示す構成図である。この探傷装置では、Ｌ
ＥＤ発光ダイオードを１個のみ使用し、この発光ダイオ
ードから取り出された光を２つに分割して、一方の光を
漏洩磁界Ｈ′の影響を打ち消すための補正光として利用
している。FIG. 4 is a block diagram showing another flaw detection device that achieves the same purpose as the flaw detection device of FIG. With this flaw detection device, L
Only one ED light emitting diode is used, the light extracted from this light emitting diode is divided into two, and one of the lights is used as correction light for canceling the influence of the leakage magnetic field H'.
センサケース（１１）の底部に反射型ファラデー回転素
子（１）を配置し、ファラデー回転素子（１）の上部に
無偏光ビームスプリッタ■、偏光ビームスプリッタ（３
）、ロッドレンズ（５）を下から順に設け、ロッドレン
ズ（５）の上面を発光ダイオード■の出射面に対面させ
ている。無偏光ビームスプリッタ■の水平右側には、偏
光ビームスプリッタ（４）、ロッドレンズ（６）を設け
、受光ダイオード■の受光面に対向させている。一方、
無偏光ビームスプリッタ■の水平左側には、゛偏光ビー
ムスプリッタ（１３）、ロッドレンズ（１４）を設け、
受光ダイオード（１５）の受光面に対向させている。偏
光ビームスプリッタ（４）と偏光ビームスプリッタ（１
３）とはセンサケース（１１）の底面から同じ高さに配
置されている。A reflective Faraday rotator (1) is placed at the bottom of the sensor case (11), and a non-polarizing beam splitter (3) and a polarizing beam splitter (3) are placed above the Faraday rotator (1).
), rod lenses (5) are provided in order from the bottom, and the upper surface of the rod lens (5) faces the light emitting surface of the light emitting diode (2). A polarizing beam splitter (4) and a rod lens (6) are provided on the horizontal right side of the non-polarizing beam splitter (2), and are opposed to the light-receiving surface of the light-receiving diode (2). on the other hand,
On the horizontal left side of the non-polarizing beam splitter ■, a polarizing beam splitter (13) and a rod lens (14) are installed.
It is made to face the light receiving surface of the light receiving diode (15). Polarizing beam splitter (4) and polarizing beam splitter (1
3) are arranged at the same height from the bottom of the sensor case (11).
ＬＥＤ発光発光ダイオード比た光は、ロッドレンズ（５
）により平行ビーム化され、偏光子（３）により直線偏
光成分のみ取り出される。そして、取り出された直線偏
光した光は、無偏光ビームスプリッタ■を透過してファ
ラデー回転素子（１）の入射面に垂直に入射し、反射膜
（９）で反射する。反射膜（９）で反射した光は再度無
偏光ビームスプリッタ０）に入射する。無偏光ビームス
プリッタ■では、光は一部反射されて、偏光ビームスプ
リッタ（４）に入り、ファラデー回転した偏光のみ透過
し、ロッドレンズ（６）を経て受光ダイオード［Ｆ］）
に入射する。The light compared to the LED light emitting diode is emitted by a rod lens (5
) into a parallel beam, and a polarizer (3) extracts only the linearly polarized component. The extracted linearly polarized light then passes through the non-polarizing beam splitter (2), enters the incident plane of the Faraday rotator (1) perpendicularly, and is reflected by the reflective film (9). The light reflected by the reflective film (9) enters the non-polarizing beam splitter 0) again. In the non-polarizing beam splitter (■), part of the light is reflected and enters the polarizing beam splitter (4), where only the Faraday-rotated polarized light is transmitted and passes through the rod lens (6) to the light receiving diode [F]).
incident on .
一方、偏光ビームスプリッタ口）より出射する光は、無
偏光ビームスプリッタ■において一部が水平方向に反射
され、偏光ビームスプリッタ（１３）を通り、ロッドレ
ンズ（１４）を通して受光ダイオード（１５）で受光さ
れる。したがって、受光ダイオード（１５）には、漏洩
磁界Ｈによる変調を何ら受けない光（補正光）が検出さ
れる。On the other hand, a portion of the light emitted from the polarizing beam splitter (port) is reflected horizontally by the non-polarizing beam splitter (1), passes through the polarizing beam splitter (13), passes through the rod lens (14), and is received by the light receiving diode (15). be done. Therefore, the light receiving diode (15) detects light that is not modulated by the leakage magnetic field H (correction light).
上記の探傷装置には、傷による漏洩磁界Ｈの外に、被測
定体くｌＯ）の全体を磁化する主磁界の漏洩磁界Ｈ′が
分布している。これが偏光ビームスプリッタ（４）にフ
ァラデー回転等を生じさせ、傷による漏洩磁界Ｈの検出
誤差として作用する。そこで、第３図の実施例と同じく
、偏光ビームスプリッタ（１３）を通過する補正光を利
用して、主磁界の漏洩磁界Ｈ′の影響を相殺することが
でき、測定精度を向上させることができる。In the flaw detection apparatus described above, in addition to the leakage magnetic field H due to flaws, there is a leakage magnetic field H' of the main magnetic field that magnetizes the entire object to be measured. This causes Faraday rotation etc. in the polarizing beam splitter (4), which acts as a detection error of the leakage magnetic field H due to the scratch. Therefore, as in the embodiment shown in FIG. 3, by using the correction light passing through the polarizing beam splitter (13), the influence of the leakage magnetic field H' of the main magnetic field can be canceled out, and the measurement accuracy can be improved. can.
しかも、第３図の実施例と異なり、単一のＬＥＤ発光ダ
イオードを使用し、無偏光ビームスプリッタ■において
２つの光束に分割し、１つを補正光として利用している
ので、ＬＥＤ発光ダイオードおよびロッドレンズを１組
装備すればよく、構成が簡単化されるという利点がある
。Moreover, unlike the embodiment shown in Fig. 3, a single LED light emitting diode is used, and the non-polarizing beam splitter 2 splits the beam into two beams, one of which is used as correction light. This has the advantage that it is only necessary to equip one set of rod lenses, and the configuration is simplified.
なお、上記の各実施例ではＬＥＤ発光ダイオード（７）
と偏光ビームスプリッタ（３）との組合わせにより光出
射手段を構成していたが、光出射手段は直線偏光光を照
射するレーザ装置であってもよい。In addition, in each of the above embodiments, the LED light emitting diode (7)
Although the light emitting means was configured by a combination of the polarizing beam splitter (3) and the polarizing beam splitter (3), the light emitting means may be a laser device that emits linearly polarized light.
レーザ光線を使用するとビームを絞る・ことが容易にで
きるので、微小な傷を探傷するのに有利である。その他
この発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設
計変更を施すことが可能である。Using a laser beam makes it easy to focus the beam, which is advantageous for detecting minute flaws. Various other design changes can be made without changing the gist of the invention.
〈発明の効果〉
以上のように、本発明の探傷装置によれば、磁化された
被測定体表面の傷に起因する漏洩磁界に基づく光学的な
ファラデー回転効果を利用して探傷しているので、被測
定体の傷の大きさを良好な感度で定量的に探知すること
ができる。しかも、光学的に検出を行うので、周囲の電
磁誘導の影響を受けずに済み、かつ、電気のショートに
よるスパーク発生の虞れがなく、爆発雰囲気下でも安全
に測定することができるという特有の効果が得られる。<Effects of the Invention> As described above, according to the flaw detection apparatus of the present invention, flaw detection is performed using the optical Faraday rotation effect based on the leakage magnetic field caused by the flaw on the surface of the magnetized object to be measured. , the size of the flaw on the object to be measured can be quantitatively detected with good sensitivity. Furthermore, since the detection is carried out optically, it is not affected by surrounding electromagnetic induction, and there is no risk of sparks occurring due to electrical shorts, making it possible to perform measurements safely even in explosive atmospheres. Effects can be obtained.
第１図は探傷装置の一実施例を示す構成図、第２図は磁
化された被測定体の表面における微小な傷を探知する説
明図、
第３図は光源を１つ付加して漏洩磁界Ｈ′の影響を相殺
する実施例を示す構成図、
第４図は単一の光源を用いて漏洩磁界Ｈ′の影響を相殺
する実施例を示す構成図である。
Ｈ・・・傷に起因する漏洩磁界、
Ｈ′・・・被測定体の磁化に伴い生じる漏洩磁界、（１
）・・・ファラデー回転素子、
■・・・無偏光ビームスプリッタ、
（３）（４）（１３）・・・偏光ビームスプリッタ、（
７）（２１）（２４）・・・ＬＥＤ発光ダイオード、（
８）（２０）・・・受光ダイオード、（９）・・・反射
膜、（１０）・・・被測定体、（３２）・・・傷特許出
願人 住友電気工業株式会社
第１図
第２図Fig. 1 is a configuration diagram showing an example of a flaw detection device, Fig. 2 is an explanatory diagram for detecting minute flaws on the surface of a magnetized object to be measured, and Fig. 3 is a diagram showing the leakage magnetic field by adding one light source. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment for canceling the influence of H'. FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment for canceling the influence of leakage magnetic field H' using a single light source. H: Leakage magnetic field caused by scratches, H': Leakage magnetic field caused by magnetization of the measured object, (1
)...Faraday rotation element, ■...Non-polarizing beam splitter, (3)(4)(13)...Polarizing beam splitter, (
7)(21)(24)...LED light emitting diode, (
8) (20)... Light receiving diode, (9)... Reflective film, (10)... Measured object, (32)... Scratch Patent applicant Sumitomo Electric Industries, Ltd. Figure 1 Figure 2 figure
Claims (1)
測定体の表面における傷に起因する漏洩磁界が分布され
た状態で被測定体の表面と対向配置され、上記光を導入
するファラデー回転素子と、ファラデー回転素子を通過
した光のファラデー回転成分を取り出す検光素子と、検
光素子を通過した光を受光する受光素子とを具備するこ
とを特徴とする探傷装置。 ２、光出射手段とファラデー回転素子との間の光路上に
ビームスプリッタを挿入しファラデー回転素子の、被測
定体と対向する面に、ファラデー回転素子に導入された
光を反射させる反射膜を形成し、上記反射膜を反射した
後ファラデー回転素子から出射した光が上記ビームスプ
リッタで分岐される方向に検光素子を配置した上記特許
請求の範囲第１項記載の探傷装置。[Scope of Claims] 1. A light emitting means for emitting linearly polarized light is disposed facing the surface of the object to be measured in a state where leakage magnetic fields caused by scratches on the magnetized surface of the object to be measured are distributed; Flaw detection characterized by comprising a Faraday rotation element that introduces the light, an analysis element that extracts a Faraday rotation component of the light that has passed through the Faraday rotation element, and a light receiving element that receives the light that has passed through the analysis element. Device. 2. A beam splitter is inserted on the optical path between the light emitting means and the Faraday rotator, and a reflective film is formed on the surface of the Faraday rotator that faces the object to be measured to reflect the light introduced into the Faraday rotator. 2. The flaw detection apparatus according to claim 1, further comprising an analyzing element arranged in a direction in which the light emitted from the Faraday rotation element after being reflected by the reflective film is split by the beam splitter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22963188A JPH0277643A (en) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Flaw detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22963188A JPH0277643A (en) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Flaw detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0277643A true JPH0277643A (en) | 1990-03-16 |
Family
ID=16895224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22963188A Pending JPH0277643A (en) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | Flaw detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0277643A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0599900A (en) * | 1991-10-11 | 1993-04-23 | Nippon Steel Corp | Flaw detection by use of optomagnetic field |
| JPH06109656A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Nippon Steel Corp | Magneto-optic flaw detector |
-
1988
- 1988-09-13 JP JP22963188A patent/JPH0277643A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0599900A (en) * | 1991-10-11 | 1993-04-23 | Nippon Steel Corp | Flaw detection by use of optomagnetic field |
| JPH06109656A (en) * | 1992-09-29 | 1994-04-22 | Nippon Steel Corp | Magneto-optic flaw detector |
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