WO1997016722A1

WO1997016722A1 - Capteur magnetique, procede et equipement de detection de defauts magnetiques utilisant ce capteur

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Publication number: WO1997016722A1
Application number: PCT/JP1996/003193
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Murakami; Akio Nagamune; Hiroharu Kato; Junichi Yotsuji; Kozo Maeda; Kenichi Iwanaga
Original assignee: Nkk Corporation
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1997-05-09
Also published as: EP0801304B1; CN1169776A; CN1146729C; KR100246244B1; US6057684A; TW340905B; DE69615815T2; EP0801304A4; DE69615815D1; EP0801304A1

Description

明細書磁気センサ並びにそれを用いた磁気探傷方法及び装置技術分野本発明は、各種鋼板、パイプ、バー材等の強磁性の被検査材に存在する傷等の微小欠陥部を漏洩磁束法により検出するための磁気センサ及びそれを用いた磁気探傷装置に関するものである。背景技術鋼帯のような磁性体中の欠陥を検出する方法として、磁気漏洩法が広く使用されている。図 1にその原理を示す。図 1において、 1 1は磁気センサ、 1 2 は磁化器、 1 3は鋼帯等の被検査体、 1 4は欠陥、 1 5は磁束を示している。磁化器 1 2により被検査体 1 3を磁化する。磁化器 1 2により発生する磁束の大部分は磁気抵抗の小さい被検査体 1 3の中を通過する。しかし、被検査体 1 3の中に欠陥 1 4が存在すると、その欠陥により磁束の通過が妨げられ、一部の磁束が空中に漏洩する。この漏洩した磁束を、磁気センサ 1 1で検出することにより欠陥 1 4の存在を検出する。

この磁気センサ 1 1 としては、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気半導体素子等が使用されている。その他に、特開昭 5 9— 1 6 0 7 5 0号公報に開示されているような、円筒鉄心にコイルを巻いた磁気探傷コイル、或いは特開平 2— 1 6 2 2 7 6号公報に開示されているような、強磁性体コアにコイルを巻き、この探傷コイルに交流電流を供給して、探傷コイルの両端に発生する電圧の正側電圧と負側電圧との差を検出するものが使用されている。

図 2は従来の探傷コイル（サーチコイル）の動作を説明するための説明図である。図に示されるように、サーチコイル 2 1は、強磁性体コア 2 2と、そのコア 2 2に卷回されたコイル 2 3とから構成される。サーチコイル 2 1に例えば電磁石 2 4を接近させて交流磁束を交差させたときの誘起電圧 Vは次の（ 1 ) 式で表される。

d d H

V = = / ₂ · N · S - ( 1 )

d t d t

ただし、〃₂は強磁性体コア 2 2の実効透磁率、 Hは強磁性体コア 2 2に交差する磁界強度、 Nはコイル 2 3の巻数、 Sは強磁性体コア 2 2の断面穑、 ώ は強磁性体コア 2 2に交差する磁束である。

この（ 1 ) 式からも明らかなように、強磁性体コア 2 2の断面積 S、実効透磁率 ₂及びコイル巻数 Nが固定されると、強磁性体コア 2 2に交差する磁界強度 H及びその単位時間毎の変化に比例した電圧 Vがコイル 2 3に誘起される。次に、従来のサーチコイル 2 1において、電磁石 2 4とサーチコイル 5 2との相対位置が変化したときのコイル 2 3の誘起電圧 Vについてその概要を説明する。

図 3は電磁石との相対位置が変化したときのサーチコイルの誘起電圧を説明するための模式図であり、図 4 A及び図 4 Bは電磁石との相対位置が変化したときのサーチコイルの検出感度の特性図である。

強磁性体コア 2 2の中心軸線 X c に直交するように電磁石 2 4を移動させると（X軸方向）、その中心軸線 X c に接近するに従い、コイル 2 3に誘起する電圧 Vは増加し、電磁石 2 4が中心軸線 X c と交差したときにはその電圧 Vは最大になり、そして、その中心軸線 X c から離れるに従い、コイル 2 3に誘起する電圧 Vは減少して、正規分布特性となる（図 4 A参照）。また、中心軸線 X c に直交する線 Y c に向かって電磁石 2 4を移動させると（Y軸方向）、或る位置まではコイル 2 3に誘起する電圧 Vが増加し、最大値を示した後は減少して、電磁石 4が線 Y c と交差したときにはその電圧 Vは 0 Vになる（図 4 B 参照）。

ところで、従来、要求されていた検出すべき薄鋼帯中の欠陥は、ガウジと呼ばれるような比較的大きな欠陥が対象であった。しかし、近年、産業分野における薄鋼帯の適用範囲の拡大に伴い、より微小な内部介在物を検出することが必要となり、例えば、 1 0— ³ (mm³ ) 以下の体積の微小な内部介在物が検出対象となってきた。このような微小欠陥を検出するためには、上記のサーチコィルを含む磁気センサには以下のような問題点がある。

( 1 ) ホール素子や磁気ダイオードにおいては、静磁界も計測することが可能であるが、各々の特性にバラツキがあり、また、温度変化による出力電圧の娈勳箬があるため、高精度な磁気漏洩探傷には適用できない。

( 2 ) また、従来のサーチコイルは温度特性は良好であるが、図 4 A及び図 4 Bに示されたように、強磁性体コア 2 2の長手方向の上下及びその外周方向に対しても、外部磁界の強度に応じてコイル 2 3に誘起電圧 Vが発生する。このため、このサーチコイルを漏洩磁束探傷に用いた場合には、不要な外乱磁束によるノイズ電圧が同時に誘起されて、探傷性能を低下させる。

( 3 ) また、いずれの従来技術においても、微小な欠陥を検出するためには、鋼帯と磁気センサとの距離（リフトオフ）を小さくする必要がある。この対策として、実開昭 6 1 - 1 1 9 7 5 9号公報に開示されているように、磁気センサをエアフロー卜させることにより、リフトオフを 0 . 1 (mm) 程度の微小値に保つ方法が用いられている。しかしながら、この方法には、磁気センサと鋼帯との接触事故が増加するなどの操業上の問題がある。

( 4 ) 微小欠陥検出のためにリフトオフを低下させると、鋼帯の振動などの外乱の影響を受けやすくなり、また、鋼帯の磁気的なむらから生ずる地合いノィズ（鋼板の磁気歪み、表面の凹凸、応力歪み等によって生ずるノイズ）などを拾い易くなるので、十分な S / Nを得ることが困難である。

( 5 ) 欠陥検出信号の周波数成分と地合いノイズの周波数成分とが重なり合う部分が多く、フィル夕などによる S Z N向上が十分に行えない。

( 6 ) より微小な欠陥検出のためには、鋼帯をより強く磁化させ、欠陥による漏洩磁束が効率的に発生するようにする必要がある。しかし、鋼帯近傍に生ずる浮遊磁束（磁化器の磁極から他の磁極へ空中を通じて達する磁束）も増加し、磁気センサを飽和させることがあり、検出感度の低下を引き起こす。発明の開示本発明の目的は、高精度な磁気漏洩探傷に適用可能な磁気センサを提供することにある。

本発明の他の目的は、高精度な磁気漏洩探傷を可能にした磁気探傷方法及びその装置を提供することにある。

水発昍の审に他の日的は、リフトオフをあまり小さくすることなく、被検査体の微小欠陥から生じる微弱で局所的な漏洩磁束を、高い S / N比で効率よく検出可能にした磁気探傷方法及びその装置を提供することにある。

本発明に係る E型磁気センサは、磁化された被検査体の欠陥部に起因して発生する磁束を検出する磁気センサであって、突起部が被検査体近傍に配設された強磁性体の E型コアと、 E型コアの中央突起部に巻回され、前記の磁束を検出するサーチコイルとを備ている。そして、 E型コアの強磁性体はその初透磁率が 2 0 0 0以上であるものが用いられる。

本発明に係る E型磁気センサにおいて、この E型磁気センサの周囲に浮遊する外部磁界は E型コアの両側の突起部を通過して、 E型コアの中央突起部には交差しない。このため、サーチコイルには外部磁界による電圧が誘起されない従って、外部磁界に対する指向性が向上し、外部磁界によるノイズ電圧の発生が抑制され、探傷時の S / N比の向上が計れる。また、 E型コアの強磁性体の初透磁率の値を 2 0 0 0以上にしたので、微小磁界に対する検出感度が向上する。

本発明に係る磁気探傷装置は、検査体を磁化する磁化器と、突起部が被検査体近傍に配設された強磁性体の E型コア及び E型コアの中央突起部に巻回され、前記磁束を検出するサーチコイルを備えた E型磁気センサとを有する。

本発明に係る磁気探傷装置は、上記の E型磁気センサを使用しているため、浮遊磁場、地合いノイズ、被検査体の振動の影響を低減でき、リフトオフを比較的大きく設定することができる。このため、被検査体の移動速度を落とさないで、安定した操業で検査を行うことができる。また、検出信号の周波数成分が高くなるので、低周波成分の多い地合いノイズとの分離が容易に行えるようになり、 S / Nの向上が実現できる。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置は、 E型磁気センサを磁気的にシールドする強磁性体のシールド板を、更に有する。シールド板を配置したことにより、 E型磁気センサが磁化器からの強い磁場で飽和しにくくなり、その分、磁化力を増強することができて、大きな検出信号が得られる。その結果、

1 0— ³ ( mm³ ) 以下の微小内部介在物の検出が可能になっている。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置は、その磁化器が一対の磁化ポールを備え、そして、 E型磁気センサは一対の磁化ポールの内側に配置される。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置は、磁化器を固定する軸受けと、当該磁化器を内部に配置し、前記軸受けに回転自在に支持された非磁性ロールとを更に有し、そして、非磁性ロール上に被検査体を移動させ、 E型磁気センサは被検査体を挟んで磁性ロールに対向して配置される。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置において、被検査体は移動する帯状体であり、そして、 E型コアの 3個の磁極の列は被検査体の移動方向に沿うように配置される。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置においては、 E型コアのリフトオフを Lとするとき、次の式を満足する磁極間隔 D及び磁極厚さ Eで構成された E型磁気センサを用いる。

1 < ( D + E ) / L < 4

また、本発明に係る他の磁気探傷装置においては、次式を満足するセンサ幅 Wの E型磁気センサを用いる。

1 < W/ L

また、本発明に係る磁気探傷装置においては、磁気シールド板の厚みを Sとするとき、 E型コアと磁気シールド板との間隙 G sが次の式を満足するように、 E型コア及び磁気シールド板は配置される。

S / l 0 < G s

また、本発明に係る磁気探傷装置においては、 E型磁気センサの幅を Wとするとき、次式を満足するようなピッチ P 1 で E型磁気センサを被検査体の幅方向に一列に配列し、隣り合う E型磁気センサの出力を加算して欠陥検出に用いる。

P I < 1 . 6 W

また、本発明に係る他の磁気探傷装置においては、 E型磁気センサの幅を W とするとき、次の式を満足するようなピッチ P 2 で E型磁気センサを被検査体の幅方向に千鳥配列し、幅方向に重なり合う E型磁気センサの出力のうち大きい出力を欠陥検出に用いる。

P 2 < 0 . 9 W

また、本発明に係る他の磁気探傷装置においては、 E型磁気センサの磁極中心間の距離、リフトオフ及び被検査体の移動速度から決定されるカツトオフ周波数 Fを持ち、 E型磁気センサからの出力信号を処理するハイパスフィル夕を、更に有する。このハイパスフィル夕により地合いノイズ成分が低減し、最適な S / N比で欠陥を検出できる。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置において、被検査体は走行する薄鋼帯であり、被検査体の欠陥部は薄鋼帯に混入する微小介在物である。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置において、被検査体の移動速度又はこれに加えてリフトオフ L ( mm )を入力とし、ハイパスフィル夕の最適な力ットォフ周波数 Fを自動的に設定するためのカツ卜オフ周波数設定器を、更に有する c カットオフ周波数設定器は、磁極中心間の距離、リフトオフ、被検査体の移動速度に応じて、自動的にカツトオフ周波数を求めて設定を変更することにより、常に最適な S / N比で欠陥を検出できる。

また、本発明に係る他の磁気探傷装置において、カットオフ周波数 Fは、 E 型磁気センサの磁極中心間の距離を P (廳）、リフトオフを L ( mm)、被検査体の移動速度を V ( mm/ s ) とするとき、次式を満たす周波数 F (Hz) ± 2 0 %の範囲に設定される。

F = V X ( 3188- 675 L ) x (850 + 2000/ P ) / ( 1.4 x 10⁷ )

なお、上述の不等式及び等式の技術的な根拠はいずれも後述する実施例において明らかにする。

また、本発明に係る磁気探傷方法は、被検査体を磁化する工程と、前記工程の磁化によって前記被検査体の欠陥部に発生する磁束を、 E型磁気センサのサーチコイルにより検出する工程とを有する。

また、本発明に係る他の磁気探傷方法は、サーチコイルに誘起される信号を、被検査体の移動速度に基づいて補償する工程を、更に有する。

また、本発明に係る他の磁気探傷方法において、前記補償は、前記サーチコィルに誘起される信号を前記被検査体の移動速度に反比例させるように補償するものである。この補償により被検査体の移動速度に関係なく、一定の欠陥出力を得ることができる。

また、本発明に係る他の磁気探傷方法において、被検査体を磁化する工程においては、非磁性物質を介して前記被検査体を磁化する。

図面の簡単な説明図 1は磁性体中の欠陥を検出するための磁気漏洩法の原理図である。

図 2は従来の探傷コイル（サーチコイル）の動作を説明するための説明図で

¾ -S3 o

図 3は電磁石との相対位置が変化したときのサーチコイルの誘起電圧を説明するための模式図である。

図 4 A及び図 4 Bは電磁石との相対位置が変化したときのサーチコイルの検出感度の特性図である。

図 5は本発明の一実施例に係る E型磁気センサの構成を示した図である。

図 6は図 5の E型磁気センサと電磁石との相対位置が変化したときの動作を説明するための模式図である。

図 7は図 5の E型磁気センサと電磁石との相対位置が変化したときの磁気センサの検出感度を示した特性図である。図 8は E型コアの磁極間隔を変更したときの誘起電圧の半値幅の特性を示した特性図である。

図 9は図 5の E型磁気センサを漏洩磁束探傷に用いたときの構成図である。図 1 0 A〜図 1 0 Cは欠陥部から発生する漏洩磁束と E型コアの各ポールとの交差を時系列的に図示した説明図である。

図 1 1 A及び図 1 1 Bはサーチコイルに鎖交する磁束及び誘起電圧の波形を示した図である。

図 1 2は被検査綱板に人工的に加工した欠陥部を探傷したときの出力振幅値を示した図である。

図 1 3は E型コアの磁極長さに対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。

図 1 4は E型コアの初透磁率の値に対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。

図 1 5は E型コアの磁極間隔に対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。

図 1 6は被検査鋼板の上部に配置された E型磁気センサの外観図である。図 1 7 Aは被検査鋼板 1 3中に存在する 1 0— ³ (mm³ ) 程度の欠陥の検出信号と地合いノイズに及ほす（D + E ) / Lの影響を示した特性図である。

図 1 7 Bは（D + E ) / Lを変化させたときの S / N比を示す特性図である _c 図 1 8は（D + E ) を一定とし、磁極厚さ Eと磁極間隔 Dとの比 E / Dを変化させたときの、 E型磁気センサの出力電圧の変化を示した特性図ある。

図 1 9 Aは被検査鋼板中に存在する 1 0 ³ (mm³ ) 程度の欠陥の検出信号及び地合いノィズと W/ Lとの関係を示した特性図である。

図 1 9 Bは WZ Lを変化させたときの S /N比を示す特性図である。

図 2 0は E型磁気センサの外側に強磁性体の磁気シールド板を配置した構成を示す説明図である。

図 2 1 Aは 1 0—³ (mm³ ) 程度の欠陥に対する E型磁気センサの幅方向の検出感度を示す特性図である。図 2 1 Bはセンサ幅とリフトオフ Lとの比 W/ Lに対する検出感度を示す特性図である。

図 2 2 A及び図 2 2 Bは E型磁気センサの配置例を示した説明図である。図 2 3は本発明の一実施例に係る磁気探傷装置の構成を示すプロック図である。

図 2 4は磁化器の詳細を示した説明図である。

図 2 5は図 2 3の実施例に係る探傷装置により検出された人工欠陥の波形を示した図である。

図 2 6は自然欠陥を検出したときの波形を示した図ある。

図 2 7 Aは図 2 3の実施例の磁気探傷装置（センサアレー配置）における被検査鋼板の幅方向の感度の分布を示す特性図である。

図 2 7 Bは図 2 3の実施例の磁気探傷装置（千鳥配置）における被検査鋼板の幅方向の感度の分布を示す特性図である。

図 2 8は E型磁気センサを使用した場合の、検出信号中における欠陥信号と地合いノィズの周波数成分の強度を示した特性図である。

図 2 9はハイパスフィル夕のカツトオフ周波数を変化させた場合の、 S / N 比の変化の例を示す特性図である。

図 3 0は E型磁気センサの磁極寸法を一定としリフトオフ L ( mm )を変化させたときの、 S / Nを最大とするハイパスフィル夕の最適なカヅトオフ周波数 F ( Hz) を示した特性図である。

図 3 1はリフトオフ Lを一定とし、 E型磁気センサの磁極中心の距離 P ( mm ) を変化させたときの、 S / Nを最大とするハイパスフィル夕の最適な力ットォフ周波数 F (Hz) を示した特性図である。

図 3 2は上述のカツトオフ周波数 Fを探傷条件に応じて可変できるようにした実施例の磁気探傷装置の構成を示すプロック図である。

図 3 3は図 2 3及び図 3 2の増幅器として用いられる積分型増幅器の回路図である。

図 3 4は、図 3 3の積分型増幅器を用いて、孔径が 0 . 1 ( mm )のドリルホ一ルを探傷したときの被検査鋼板の移動速度に対する検出感度特性を示した特性図である。

発明を実施するための最良の形態図 5は本発明の一実施例に係る E型磁気センサの構成を示した図である。 E 型磁気センサの 5 0は、強磁性体の E型コア 5 1 と、 E型コア 5 1の中央磁極 5 1 bにコイル 2 3が巻回されてなるサーチコイル 5 2とから構成されている ₍ この中央磁極 5 1 bと両側のいずれか一方の磁極 5 1 a , 5 1 c (以下、「左側磁極 5 1 a」、「右側磁極 5 1 c j という）とに下方から外部磁界 Hが作用したときのみ、磁界強度とその変化に応じた電圧 Vがコイル 2 3の出力端 A , Bに発生する。なお、この強磁性体の E型コア 5 1は、透磁率が大きく且つ保持力の小さい材質、例えばパーマロイコア、フェライトコァ等が用いられ、また、図示のように、 3個の左側磁極 5 1 a、中央磁極 5 1 b及び右側磁極 5 1 cの列が被検査鋼板 1 3の移動方向に沿って配置されている。

このように構成された E型磁気センサ 5 0においては、前述した以外から外部磁界 Hが作用しても中央磁極 5 1 bに交差しないようになっている。この点について、図 6に示す模式図に基づいて説明する。

図 6は E型磁気センサと電磁石との相対位置が変化したときの動作を説明するための模式図であり、両者の相対位置が変化したときには次のように動作する

( 1 ) E型コア 5 1の左側磁極 5 1 aに電磁石 2 4による外部磁界 Hが作用した場合には、外部磁界 Hが左側磁極 5 1 aと交差して電磁石 2 4とで磁気回路が構成される。この場合、中央磁極 5 1 bには磁界 Hが交差しないため、サーチコイル 5 2には電圧が誘起されない。

( 2 ) また、右側磁極 5 1 cに外部磁界 Hが作用した場合でも、前記（ 1 ) と同様にして、中央磁極 5 1 bに外部磁界 Hが交差することはないので、中央磁極 5 1 bに巻かれたコイル 23の出力端 A, Bには電圧 Vが発生しない。

(3) さらに、 E型コア 1 1に対して上方から外部磁界 Hを作用させた場合においても、上記（ 1 ) 、（2) と同様に、電磁石 24とで磁気回路が構成されて E型コア 5 1の中央磁極 5 1 bと交差することはないため、サーチコイル 5 2には電圧が誘起されない。但し、（3) の状態において、外部磁界 Hが強力であったり、またコア 51の厚みが十分でない場合には、磁界 Hが貫通して中央磁極 5 l bと交差し、サーチコイル 52に微小ではあるが電圧が誘起されることがある。

次に、 E型磁気センサ 50の検出感度について説明する。

図 7は E型磁気センサと電磁石との相対位置が変化したときの磁気センサの検出感度を示した特性図である。この特性図は、 E型コア 5 1の各磁極 51 a, 5 1 b, 5 1 cの厚み Eをそれぞれ 1. 0 (mm) とし、磁極間の間隔 Dを 1. 0 (nun) とし、各磁極 51 a， 5 1 b， 5 1 cの長さ L cを 3. 0 (mm) とし、またコイル 3の卷数 Nを 100 Tとしたときの検出感度を示している。

この図からも明らかなように、電磁石 24を E型コア 5 1の中央磁極 5 1 b の中心軸線 X cに交差するように移動させて、その中心軸線 X c上に達したとき、サーチコイル 12に誘起される電圧は最大となり、そして、その出力電圧 Vはビーム状の特性を示す。そして、一 6 d Bになる半値幅 wは約 0. 8 (i m) となる。

さらに、磁極の間隔 Dを変更したときのサーチコイル 1 1の誘起電圧の半値幅について説明する。

図 8はサーチコイルの E型コアの磁極間隔を変更したときの誘起電圧の半値幅の特性を示した特性図である。この特性図は、 E型コア 5 1の各磁極 5 1 a, 5 1 b, 5 1 cの厚み Eを 1. 0 (mm) とし、各磁極 51 a, 51 b, 51 c の長さ L cを 3. 0 (mm) とし、コイル 3の卷数 Nを 100 Tとし、さらには各磁極間隔 Dを 0. 5 (mm) , 1. 0 (mm) ， 2. 0 (mm) ， 3. 0 (mm) とそれそれ変更したときの特性を示している。サーチコイル 52に誘起する電圧の半値幅は、磁極間隔 Dが大きくなるにつれ広くなり、この場合、ビーム特性からブロード特性となる。

これからも明らかなように、検出対象の欠陥寸法に対応して E型コアの磁極間隔を設定することにより、欠陥から発生する漏洩磁束を効率よく検出することができることが分かる。

図 9は上記の E型磁気センサを漏洩磁束探傷用に用いたときの構成図であり、また、図 10A〜図 1 0 Cは欠陥部から発生する漏洩磁束と E型コアの各磁極との交差を時系列的に図示した説明図である。磁気センサ 50は磁石 24の両磁極の間に設置され、各磁極 5 1 a, 5 1 b, 5 1 cが被検査鋼板 13に対向して配置されている。

次に、図 9及び図 1 OA〜図 10 Cに基づいて E型磁気センサ 50の動作を説明する。

磁石 12は一対の磁化磁極 1 2 a， 1 2 bを備えており、この磁化磁極 12 a, 12 bの内側に E型磁気センサ 50が配置される。そして、磁化磁極 12 a, 12 bにより被検査綱板 13が磁化されると、欠陥部 14には母材健全部と対比して磁気抵抗が大きいため局部磁極が形成され、この局部磁極により被検査鋼板 13の外側に磁束 0dが漏洩する。この欠陥部 14が、 E型コア 5 1 の左側磁極 5 1 aと中央磁極 5 1 bとの間の中央部に達すると、欠陥部 14から漏洩した磁束 0dは左側磁極 5 1 aに交差した後、中央磁極 5 1 bに流れて磁気回路を構成する（図 1 OA参照）。このとき、サーチコイル 52は、漏洩磁束 dの強度に応じて誘起電圧が生じ、コイル 23の出力端に電圧 Vが発生する。そして、被検査綱板 1 3の移動に伴って欠陥部 14が E型コア 5 1の中央磁極 5 1 bの真下に来ると、欠陥部 14からの漏洩磁束 0dは、中央の磁極 5 1 bとは交差せずに左側磁極 5 1 aと右側磁極 5 1 cのみに交差するので、この状態においてはサーチコイル 52には電圧が誘起されない（図 10 B参照）。さらに、被検査綱板 13の移動により欠陥部 14が中央磁極 5 1 bと右側磁極 5 1 cとの間の中央部に達すると、欠陥部 14からの漏洩磁束 ø dは中央磁極 5 l bに交差した後、左側磁極 5 1 cに流れて磁気回路を構成する。このとき、サーチコイル 52は、前記と同様に漏洩磁束 0dの強度に応じて誘起電圧が発生し、コイル 23の出力端に電圧 Vが現れる（図 10。参照）。

図 1 1 A及び図 1 1 Bはサーチコイル 52に鎖交する磁束及び誘起電圧の波形を示した図である。上記の一連の動作において、サーチコイル 52には、図 1 1 Aに示される形状の磁束 Φが鎖交し、そして、図 1 1 Bに示されるような波形の電圧が誘起されることになる。この誘起電圧を検出することにより、欠陥 14の存在を検出することができる。

このような E型磁気センサ 50を使用した本発明においては、被検査鋼板の近傍の浮遊磁束、 E型磁気センサの外側から到来する地合いノイズなどは、磁極 5 1 aから磁極 5 1 cへ直接通過するので、サーチコイル 52への影響はなく、ノイズを低減できる。また、鋼帯の振動、センサの振動に起因する磁場変化も、左側磁極 5 1 aと中央磁極 5 1 bで構成される磁気回路と、右側磁極 5 1 cと中央磁極 5 1 bで構成される磁気回路とで打ち消され、サーチコイル 5 2の信号内にノイズとして混入することを防ぐことができる。

このため、リフトオフをそれほど小さくしなくても、欠陥を S/Nよく検出することができ、浮遊磁束により磁気センサ出力が飽和することもない。また、欠陥信号の周波数成分が地合いノィズの周波数成分に対して相対的に高周波になるので、信号とノイズとの分離がし易くなり、外乱ノイズの除去効果が向上している。また、 E型コア 5 1の中央磁極 51 bにコイルを巻回した構成により、外部磁界に対する検出感度特性は、鋭敏なビーム特性を保持し、微小磁界に対する検出感度が向上する。

図 12は被検査綱板に人工的に加工した欠陥部を探傷したときの出力振幅値を示した図であり、板厚約 0. 15 (mm) の被検査綱板 13に孔径が 0. 30 (mm) 、 0. 2 c¾ (mm) , 0. 1 (mm) のドリルホールをそれそれ欠陥部 I 1 , I 2 , 1₃として加工し、これを磁気センサ 50で漏洩磁束探傷して得られた試験結果である。孔径が 0. 10 (mm) のドリルホールを 10以上の S/ Nで検出することができる。なお、図 12において、孔径が 0. 30咖の欠陥部の出力振幅値と 0. 2 φ (顧）の欠陥部の出力振幅値とがほぼ同じ値を示しているが、この理由は、記録計の設定レンジに対して欠陥出力レベルがオーバ一して出力が飽和したためであり、欠陥部 14の孔径の大きさに対する線形性は保持されている。

図 13は E型コアの磁極長さに対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。この特性図は、図 9に示された被検査鋼板 13に加工した孔径が 0. 1 Φ (mm) のドリルホールの欠陥部 14を、磁極長さの異なる E型コア 1 1をそれそれ用いた磁気センサ 50で検出したときの検出感度である。 E型コア 5 1の磁極長さ L cは 1. 5〜4. 0 (mm) の間で 0. 5 (mm) ずつ長くしたものである。なお、この E型コア 5 1の磁極間の間隔 Dは 1. 0 (mm) 、各磁極 5 1 a, 5 1 b, 5 1 cの厚み Eは 1. 0 (mm) で、コイルの巻数 Nは 50 T である。

図 13に示されるように、磁極長さ L cが長くなるに従って、ドリルホールによる欠陥部 14の検出感度は減少傾向を示す。この理由は、 E型コア 51の磁極長さ L cにより、欠陥部 14から発生する漏洩磁束 idによる磁気回路の平均長さが増加して、磁気回路の抵抗が増加するためである。このため、磁極長さ L cは可能な限り短かい方が得策であるが、磁極長さ L cが短かいと巻回可能なコイル巻数 Nが減少するため、コイルの実装技術との兼合で磁極長さ L cを決定する。また、被検査鋼板 1 3に代えて、バー材ゃパイプを被検査材とする場合には、その被検査材の外形に応じて E型コア 5 1の磁極長さ L cを泱定して欠陥部 14を検出する。

図 14は E型コアの初透磁率の値に対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。これは、初透磁率/ i の異なる強磁性体を E型コア 5 1に使用したときの磁気センサ 50の検出感度を示したものである。強磁性体の初透磁率 i の値は約 1800〜5500である。なお、この E型コア 51の各磁極 5 l a, 51 b, 51 cの長さ L cは 3. Omm, 磁極間の間隔 Dは 1. 0 (mm) 、各磁極の厚み Eは 1. 0 (mm) で、コイルの巻数 Nは 100 Tである。

図 14に示されるように、 E型コア 51の初透磁率 i の値が大きくなる従つて、人工欠陥部（孔径が 0. 10 (mm) ) の検出感度が向上している。この理由は、初透磁率の増加に応じて E型コア 5 1における磁気抵抗が減少することによるものである。具体的には、図 1 O A〜図 1 0 Cに示されるように, 欠陥部 1 4から発生する磁束 ø dは被検査鋼板 1 3上の空気層を介して E型コァ 5 1 と交差した後、被検査鋼板 1 3へと戻る磁気回路が構成される。この磁気回路における E型コア 5 1の磁気低抗ま（ 2 ) 式で表示される。

L av

R = - ( 2 )

U i · S

ただし、 L avは E型コア 5 1の平均磁路長、は E型コア 5 1の初透磁率、 Sは E型コア 5 1の断面積である。

従って、 E型コア 5 1の磁気低抗ま、 E型コア 5 1の初透磁率 1 の値に反比例して減少するため、初透磁率/ の大きい部材を使用すれば、欠陥部 1 4に発生する漏洩磁束 0 dを効率よく検出できる。

図 1 5は E型コア 5 1の磁極間隔に対する磁気センサの検出感度を示した特性図である。これは、 E型コア 5 1の各磁極 5 1 a , 5 1 b , 5 1 cの断面積 (厚み E ) を変更して人工の欠陥部 1 4を探傷したときの検出感度である。磁気センサ 5 0の E型コア 5 1の磁極厚み Eを増加することは、前記（ 2 ) 式からも明らかなように、 E型コア 5 1における磁気抵抗が減少するため、人工欠陥部 1 4に対する検出感度は磁極厚み Eにほぼ比例した特性となる。ただし、磁極厚み Eが増加すると人工欠陥部 1 4から発生する磁束 ø dが E型コァ 5 1 と交差する距離（被検査綱板 1 3の移動方向）が長くなる。

この場合には、人工欠陥部 1 4からの漏洩磁束検出による信号も E型コア 5 1の磁極厚み Eに比例して長くなり（幅広になる）、被検査鋼板 1 3の移動速度を一定で探傷した場合には欠陥信号は低周波になる。 E型コア 5 1の磁極厚み Eを厚くすることにより、 E型コア 5 1の磁気抵抗 R が減少し、人工欠陥部 1 4に対する相対検出感度は増加する。しかし、欠陥信号がより低域に移行するため、欠陥信号の周波数が被検査綱板 1 3に存在する各種ノイズ（局部的な板厚変動、機械的歪等）により発生するノイズ電圧の周波数に近接した場合には、ノイズを分離することができないため、 E型コア 5 1の磁極厚み Eを増加することは必ずしも得策ではない。

図 16は被検査鋼板 13の上部に配置された E型磁気センサ 5 1の外観図である。同図において、 E型磁気センサ 50は、図 5の例と同様に、左右が対称の形状をしており、各磁極の厚さは同一である。その磁極間の間隔を Dとし、各磁極の Eとし、 E型コア 51の幅を Wとする。また、被検査鋼板 13と E型磁気センサ 50との間隔即ちリフトオフを Lとする。

図 1 7 Aは被検査鋼板 13中に存在する 10 ³ (mm³ ) 程度の欠陥の検出信号と地合いノイズに及ぼす（D + E) /Lの影響を示した特性図である。地合いノイズは（D + E) /Lの増加と共に徐々に増加する。これは、（D + E) /Lが増加すると、 E型磁気センサ 50の検出面積が広くなるので、地合いノィズを拾い易くなるためであると考えられる。一方、検出信号は（D + E) / Lが 4になるまでに急激に増加し、その後は徐々に低下する傾向にある。これは次のように考えられる。（D + E) /Lが小さすきると、被検査鋼板 13の欠陥部 14からの局所的な漏洩磁束が、左側磁極 5 1 aと中央磁極 5 1 bとで構成される磁気回路と、右側磁極 5 1 cと中央磁極 5 1 bとで構成される磁気回路の両方の磁気回路に入力され、部分的に打ち消されるため、サーチコイル 52の検出信号の出力電圧が小さくなって検出効率が低下すると考えられる。一方、（D + E) /Lが大きすぎると、被検査鋼板 1 3の欠陥部 14が E型磁気センサ 50の直下を走行するときの、サーチコイル 52内の磁束変化が減少すると考えられる。

図 17 Bは（D + E) ZLを変化させたときの S/N比を示す特性図である。上記の理由から、図 1 7Bに示されるように、（D + E) /Lを変化させたときには S/Nが最大となる最適な範囲が存在する。実用的には、 SZNの最大値から約 20%低下した条件内で使用することが効率的である。よって、 E型磁気センサの寸法は、

1 < (D + E) /L < 4 - ( 3 ) を満足するように選ぶことが好ましい。

図 18は（D + E) を一定とし、磁極厚さ Eと磁極間隔 Dとの比 E/Dを変化させたときの、 E型磁気センサ 5 0の出力電圧の変化を示した特性図ある。 E / Dを変化させても出力電圧はほとんど変化しないことが分かる。しかし、実用的には、磁極厚さが薄すぎると、加工しにくく、磁気的に飽和しやすくなるなどの問題があり、磁極厚さが厚すぎて磁極間隔が狭すぎるとサーチコイルが巻きにくくなるなどの問題があるので、一般的には Dと Eの比率は製作しやすい範囲に取られる。

図 1 9 Aは被検査鋼板 1 3中に存在する 1 0 _ ³ (mm³ ) 程度の欠陥の検出信号及び地合いノイズと W/ Lの関係を示した特性図である。 E型磁気センサ 5 1の幅 Wが小さすぎると、サーチコイル 5 2の断面積が減って検出電圧が減少し、検出効率が低下する。センサ幅 Wが大きくなり、ある程度の大きさに達すると、微小欠陥部 1 4からの局部的な漏洩磁束分布をほぼ覆うようになり、もうそれ以上センサ幅 Wを大きくしても、出力電圧は大きくならない。一方、センサ幅 Wが大きくなると、 E型磁気センサ 5 1の直下の検出範囲が大きくなり、ノイズを拾い易くなって地合いノイズは大きくなる。従って、図 1 9 Bに示されるように、 W/ Lを変化させたときに、 S Z N比が最大となる最適な範囲が存在する。実用的には、 S / N比が最大値から 2 0 %低下するまでの範囲で使用することが効率的であるので、図 1 9 Bから、

1 < W/ L < 1 0 … （ 4 ) とすることが好ましい。

また、磁化器からの強い浮遊磁場が大きくなると、磁束が通りやすい形状をした E型磁気センサのコア（特に磁極 5 1 aと 5 1 c ) が磁気的に飽和するおそれがある。これを防ぎ、更に、外部からの磁気的ノイズを遮断するため、図 2 0に示されるように、この E型磁気センサ 5 0の外側に強磁性体の磁気シ一ルド板 5 6を配置することが好ましい。この磁気シールド板 5 6は例えば強磁性体コアによって構成される。

E型磁気センサ 5 0を小型化するためには、なるべく磁気シールド板 5 6と E型コア 5 1 との間隙を小さくすることが望ましいが、あまり両者を近づけすぎると、シールド板 5 6に吸収された浮遊磁場が E型コア 5 1へ流入し、悪影響を与えてしまう。そのため、磁気シールド板 5 6と E型コア 5 1 との間に必要最小限の磁気抵抗部分を構成することが有効である。磁性体の比透磁率は通常 1 0 0〜 1 0 0 0で、空気の比透磁率は 1であるから、磁気シールド中の磁気抵抗の約 1 0倍の磁気抵抗を間隙に作ればよい。そのためには、磁気シールド板 5 6と E型コア 5 1 との間隙 G sは、磁気シールド板 5 6の厚さ Sの約 1 / 1 0以上とすることが必要であり、

S / 1 0 < G s … （ 5 ) とすることが好ましい。

図 2 1 Aは 1 0— ³ ( mm³ ) 程度の欠陥に対する E型磁気センサ 5 0の幅方向の検出感度を示す特性図である。図 2 1 Aに示されるように、幅方向の感度が、最大値の 8 0 %、 4 0 %となる幅をそれそれ W80、 W40とすると、センサ幅 W とリフトオフ Lの比 W/ Lに対して、図 2 1 Bに示されるような特性が得られる。

図 2 2 A及び図 2 2 Bは E型磁気センサ 5 0の配置例を示した説明図である。図 2 2 Aに示されるように、 E型磁気センサ 5 0を一列に並べて、隣り合う E 型磁気センサ 5 0の出力を加算して鋼帯幅方向の探傷をカバーすれば、互いに補償し合うので、鋼帯幅方向に一定範囲内で一様な感度分布が得られる。実用的な観点から、 E型磁気センサ 5 0の数をできるだけ減らし、被検査鋼板 1 3 の板幅方向の感度分布の落ち込みを 2 0 %まで許容するとすれば、 1つの E型磁気センサの感度は 4 0 %まで低下させて使用できる。従って、図 2 1 Bの特性から、 E型磁気センサと E型磁気センサとのピッチ P 1 については、

P I < 1 . 6 W … （ 6 ) を満足させることが好ましい。

ここで、隣り合う E型磁気センサ 5 0の出力同士を加算すると、 E型磁気センサ 5 0のカバー範囲は拡大されるものの、ノイズ成分も加算され、ノイズの振幅は 2 ^{1 / 2}倍に増大し、 S / Nが悪化する。 S /Nの劣化を避ける必要がある場合には、 2つの E型磁気センサの出力を逐次比較し大きい方の信号を使用する演算、すなわち 0 R演算を行えばよい。しかし、この場合には、信号の大きさは加算されないので、 E型磁気センサ 5 0と E型磁気センサ 5 0との間の感度の落ち込みは改善されない。そこで、 E型磁気センサ 5 0と E型磁気センサ 5 0との間隔を詰めて、感度が低下する範囲を狭める必要がある。この場合、感度の落ち込みを最大 2 0 %以内とするためには、図 2 1 Bの特性から、 E型磁気センサ 5 0と E型磁気センサ 5 0とのピッチを、 0 . 9 W/ Lにする必要がある。これを実現するためには、図 2 2 Bに示されるように、 E型磁気センサ 5 0 E型磁気センサ 5 0とが幅方向に重なるように千鳥配置し、 E型磁気センサ 5 0と E型磁気センサ 5 0とビヅチ P 2 については、

P 2 < 0 . 9 W - ( 7 ) とすることが好ましい。

すなわち、 S / Nの若干の低下が許容される場合には、 E型磁気センサ 5 0 を一列アレー状に配置し（図 2 2 A ) 、隣り合うセンサ出力の加算を行うことが好ましい。一方、できるだけ S / Nを劣化させずに検出を行うためには、 E 型磁気センサ 5 0を千鳥状に配置し（図 2 2 B ) 、幅方向に重なり合うセンサ出力の O R演算を実施することが好ましい。

図 2 3は本発明の一実施例に係る磁気探傷装置の構成を示すプロック図である。同図において、 5 7は磁化器、 5 8は非磁性ロール、 5 9は増幅器、 6 0 はフィル夕、 6 1は整流器、 6 2は判定回路である。非磁性ロール 5 8内に電磁石を有する磁化器 5 7を配置し、非磁性ロール 5 8を介して、その上を走行する被検査鋼板（薄鋼帯） 1 3を走行方向に磁化する。非磁性ロール 5 8の上方に、前述の E型磁気センサ 5 0を設置する。被検査鋼板 1 3が走行して、その内部に微小介在物が存在すると、そこから微小な漏洩磁束が局部的に発生する。この漏洩磁束が、 E型磁気センサ 5 0の直下を通過すると、上述のように、これに対応した電気信号が E型磁気センサ 5 0から出力される。 E型磁気センサ 5 0からの出力を、増幅器 5 9により電気的に増幅し、フィル夕 6 0を介してノイズを抑制して S / N比を改善し、これを整流器 6 1により整流した後、判定回路 6 2で欠陥を判定してその結果を出力する。

本実施例では、被検査鋼板 1 3と E型磁気センサ 5 0との間のリフトオフ L = 0. 5 (廳）、 E型磁気センサ 50の磁極間隔 D = 0. 5 (顧）、磁極厚さ E = 0. 4 (mm) 、センサ幅 W= 3. 5 (mm) とした。また、 E型磁気センサ 50の外側には、厚さ S = 2 (mm) のパーマロイ製の磁気シールド板 5 6をセンサとの間隙 G s = 0. 5 (mm) で設けている。センサヘッドとしては、被検査鋼板の幅 1 1 00 (mm) の全幅の探傷を行えるように、 2 20個の E型磁気センサ 50を鋼板の幅方向に一列に並べ、隣り合う E型磁気センサ 50の間隔 P1 5 (mm) とし、隣り合う E型磁気センサの出力同士を加算して検出に用いた。即ち、 E型磁気センサ 50同士の間隔は 3. 5 (mm) である。

E型磁気センサ 5 0の出力の加算は、増幅器 5 9の後で行った。加算する場所は、フィル夕 60の後でもよいが整流器 6 1の前で行うことが好ましい。この理由は、信号成分は整流器 6 1の後でも前でも単純に加算されるが、ノイズ成分は、整流器の前で加算すると 2^1/2 倍になるのに対して、整流器 6 1の後で加算すると 2倍になり、その結果後者の方が SZN比が低下するからである。非磁性ロール 58の材質はステンレス鋼とし、その中の磁化器 57の磁化力は 3000 ATとした。被検査鋼板（簿鋼帯）の移動速度は 300 (m/ 分）である。また、フィル夕 60としては、カットオフ周波数 3 kHzのハイパスフィル夕を使用した。

図 24は磁化器 5 7の詳細を示した説明図である。この磁化器 57は、図に示されるように、一対の磁化磁極 63 a， 63 bとコイル 64とを備えており、そして、軸受け 6 5に固定されている。この軸受け 6 5には非磁性ロール 58 が回転自在に支持されている。コイル 64に直流電流を供給することにより、磁化磁極 6 3 a， 63 bから磁束が発生し、その磁束が、非磁性ロール 58に巻き付けられながら移動している被検査鋼板 1 3を圧延方向に磁化する。

図 2 5は上記の実施例に係る探傷装置により検出された人工欠陥の波形（整流器 1 1の出力波形）を示した図である。これは、薄鋼板に、孔径 0. 5、 0. 1 . 0. 2 (mm) のドリルホールを加工し、この人工欠陥を探傷したときの検出波形である。図 2 5によれば、微小欠陥を高い S/N比で検出できることが分かる。また、図 2 6は自然欠陥を検出したときの波形を示した図ある。探傷処理の後でこの欠陥部切り出し、これを研磨しながら顕微鏡で大きさを確認したところ、 5 x l 0—⁴ (mm³) 程度の大きさの内部介在物であった。

フィル夕 60のカツトオフ周波数は 3 kHzが最適であつたが、この値は従来の磁気センサ使用時の最適値よりも 2〜 3倍高いものであり、低周波成分を多く含む地合いノイズと検出信号との分離が容易となり、 SZNが格段に向上した。

E型コア 5 1の外側の磁気シールド板 5 6を外したところ、 E型磁気センサ 50が磁気的に飽和し、センサの感度が低下した。そのため、 E型磁気センサ 5 0が飽和しないように、磁化力を 2000 ATに低減して使用したが、そのときには孔径 0. 0 5 (mm) のドリルホールによる人工欠陥を検出することはできなかった。

図 27 Aはこの実施例に係るの磁気探傷装置における被検査鋼板の幅方向の感度の分布を示す特性図である。横軸は幅方向距離 Y (mm) 、縦軸は感度の相対値を示す。 E型磁気センサ 5 0の配置間隔が 5 (mm) であるので、 5 (mm) 毎に感度は最大になっており、 E型磁気センサ 50の中間で感度が最低になつているが、感度の低下は 2 0 %以内に抑えられている。

さらに、上記センサへッドの代わりのセンサへッドとして、磁極間隔 D = 0. 5 (nun) 、磁極厚さ D = 0. 4 (mm) 、センサ幅 W = 3.5 (mm) 、センサ間隔を 2. 5 (mm) の E型磁気センサ 1 83個を 1列のセンサアレーとしたものを 2つ並べて千鳥配置とし、このセンサ群全体を磁気シールドした。このとき、センサが重なり合う幅は 0. 5 (mm) である。また、千鳥配置の場合には、重り合うセンサの出力を OR演算して得られた信号を使用した。この場合の鋼帯幅方向の感度分布は、図 2 7 Bに示すされたようなものになり、最大感度に対する感度の落ち込みは約 20 %に抑えられた。

また、 E型磁気センサ 50の各磁極の断面形状は、本実施例では、長方形であるが、角を落とした丸型でも効果は同様である。

次に、地合いノイズと欠陥検出信号との分離について検討する。図 28は E型磁気センサを使用した場合の、検出信号中における欠陥信号と地合いノィズの周波数成分の強度を示した特性図である。地合いノィズの周波数は低周波成分が多く、欠陥信号の周波数成分はある周波数にビークを持っている。従って、ハイパスフィルタ 60により低周波成分を除去することにより、 S/N比を改善することができることが分かる。

図 29はハイパスフィル夕 60のカツトオフ周波数を変化させた場合の、 S ZN比の変化の例を示す特性図である。この特性によれば、 S/N比を最大にするカツトオフ周波数があり、カツトオフ周波数がこの周波数から ± 2 0%離れると SZN比が 2 0 %低下する。従って、最大 S/Nの 20 %までの S/N 比の低減を許容するとすれば、最適なカツトオフ周波数の ± 2 0%までの範囲のカツトオフ周波数が使用できる。

図 30は E型磁気センサ 50の磁極寸法を一定としリフトオフ L(mm)を変化させたときの、 S/Nを最大とするハイパスフィル夕 60の最適な力ットオフ周波数 F (Hz) を示した特性図である。被検査鋼板 1 3の走行速度 V= 500 0 (mm/s ) 、 E型磁気センサ 50の磁極中心の距離 P = 1 (mm)のとき、 F = 3 1 88— 6 57 でぁった。

図 3 1はリフトオフ Lを一定とし、 E型センサの磁極中心の距離 P (mm)を変化させたときの、 S/Nを最大とするハイパスフィルタの最適なカツトオフ周波数 F (Hz) を示した特性図である。リフトオフ L = 0. 5 (mm), 被検査鋼板 1 3の移動速度 V= 5000 (mm/s ) のとき、 F= ( 8 50 + 2 000/P) であった。 S/Nを最大とするハイパスフィル夕の最適なカツトオフ周波数 F (Hz) は、被検査鋼板の移動速度 Vに対しては、比例すると考えられる。

これらの結果から、最適なカットオフ周波数 Fは

F = V X (3188-675 L) x (850 +2000/P) / (1.4 xlO⁷ ) … （ 8 ) となる。また、カットオフ周波数 Fの最適値に対する許容値は、前述のように土 20%と考えられる。

図 32は上述のカツトオフ周波数 Fを探傷条件に応じて可変できるようにした実施例の磁気探傷装置の構成を示すプロック図である。この磁気探傷装置は、図 23の探傷装置に自動カツトオフ周波数設定器 70が付加されたものとなつている。

自動カツトオフ周波数設定器 70は、 E型磁気センサ 50の磁極中心の距離 P、リフトオフ L及び被検査鋼板 1 3の走行速度 Vを読み込んで前記（ 8) 式の計算を行い、カツトオフ周波数を計算してハイパスフィル夕 60に設定する。この（ 8 ) 式の計算は、自動カツトオフ周波数設定器 70にマイクロコンビュ —タ使用すれば ¾易に実現することができる。 E型磁気センサ 50の磁極中心の距離 P又はこれに加えてリフトオフ Lが固定値と見做される場合には、固定値を自動カツトオフ周波数定数器 1 3に組み込んでおき、外部からの入力としないこともできる。

なお、この場合においても、浮遊磁場の影響を少なくするために、強磁性体からなる磁気シールド板 56により E型センサ 50を囲って磁気シールドを行うことが好ましい。

図 32に示される構成の磁気探傷装置においては、図 23の実施例と同様に、被検査鋼板 1 3と E型磁気センサ 5 0との間のリフトオフ L = 0. 5 (mm) 、 E型磁気センサ 50の磁極間隔 D = 0. 5 (mm) 、磁極厚さ E = 0. 4 (mm) 、センサ幅 W= 3. 5 (mm) とした。また、 E型磁気センサ 1の外側には、厚さ S = 2 (mm) のパーマロイ製の磁気シールド板 5 6を E型磁気センサ 50との間隙 G s = 0. 5 (mm) で設けた。非磁性ロール 58の材質はステンレス鋼とし、その中の磁化器 57の磁化力は 3000 ATとした。被検査鋼帯（薄鋼帯）の走行速度 V= 5000 (mm/ s ) である。

さらに、作業条件が変化しても、ハイパスフィル夕のカットオフ周波数が自動的に最適値となるように、自動カットオフ周波数設定器 1 3には L、 V、 P を入力して、（8 ) 式に従った演算を実施して、その演算結果をハイパスフィル夕 60に設定するようにした。なお、上記の条件下においては、ハイパスフィル夕のカットオフ周波数は F = 3000 (Hz) となる。

図 33は図 23及び図 3 2の増幅器 59に用いられる積分型増幅器の回路図である。この積分型増幅器 7 1は積分用抵抗 R₄、コンデンサお及び増幅器 7 2から構成されている。 E型磁気センサ 5 0のサーチコイル 5 2により検出された欠陥信号を増幅するとき、サーチコイル 5 2に得られる出力電圧 e。は.

d φ ά

e o = ( V ) … （ 9 ) d t

で示される。すなわち、出力電圧 e。は欠陥から発生する磁束 <0 d の絶対値及びサーチコイル 5 2の直下を欠陥 1 4が通過する時間に反比例した出力となる ₍ このため、サーチコイル 5 2の出力を増幅する増幅器に積分型増幅器 7 1を用いることで、被検査鋼板 1 3の移動速度に比例して増大する同一欠陥の出力電圧が自動的に補償され、被検査鋼板の移動速度に関係なく、一定の欠陥出力を得ることができる。

図 3 4は、図 3 3の積分型増幅器 7 2を用いて、孔径が 0 . 1 ( mm) のドリルホールを探傷したときの被強磁性金属板の移動速度に対する検出感度特性を示した特性図である。同図に示されるように、被検査鋼板 1 3の移動速度が 1 0〜 1 0 0 0 m/分の間で変動してもドリルホールの検出感度差は 5 %以内になっている。

Claims

請求の範囲

1 . 磁化された被検査体の欠陥部に起因して発生する磁束を検出する磁気センザであって、突起部が前記被検査体近傍に配設された強磁性体の E型コアと、該 E型コアの中央突起部に巻回され、環境中に漏洩した前記磁束を検出するサ —チコイルとを備える E型磁気センサ。

2 . 前記 E型コアの強磁性体の初透磁率が 2 0 0 0以上である請求項 1記載の磁気センサ。

3 . 前記被検査体を磁化する磁化器と、

突起部が前記被検査体近傍に配設された強磁性体の E型コア、及び該 E型コァの中央突起部に巻回され、磁化された被検査体の欠陥部に起因して発生する磁束を検出するサーチコイルを備える E型磁気センサと

を有する磁気探傷装置。

4 . 前記磁気センサを磁気的にシールドする強磁性体のシールド板を、更に有する請求項 3記載の磁気探傷装置。

5 . 前記磁化器は一対の磁化磁極を備え、そして、前記 E型磁気センサは前記一対の磁化磁極の内側に配置される請求項 4記載の磁気探傷装置。

6 . 前記磁化器を固定する軸受けと、当該磁化器を内部に配置し、前記軸受けに回転自在に支持された非磁性ロールとを更に備え、そして、前記非磁性口 —ル上に前記被検査体を移動させ、前記 E型磁気センサを当該被検査体を挟んで当該非磁性ロールに対向して配置することを特徴とする請求項 3、 4又は 5 記載の磁気探傷装置。

7. 前記被検査体は移動する帯状体であり、そして、前記 E型コアの 3個の磁極の列は当該被検査体の移動方向に沿うように配置される請求項 3記載の磁気探傷装置。

8. E型コアのリフトオフを Lとするとき、次の式を満足する磁極間隔 D及び磁極厚さ Eで構成された E型磁気センサを用いる請求項 7記載の磁気探傷装置 _c

1 < (D + E) /L < 4

9. 次式を満足するセンサ幅 Wの E型磁気センサを用いる請求項 8記載の磁気探傷装置。

1 < W/L

10. 前記シールド板の厚みを Sとするとき、前記 E型コアと前記磁気シールド板との間隙 G sが次の式を満足するように、前記 E型コア及び前記磁気シールド板は配置される請求項 7、 8又は 9記載の磁気探傷装置。

S/ 10 < G s

1 1. E型磁気センサの幅を Wとするとき、次式を満足するようなピッチ P1 で E型磁気センサを鋼帯幅方向に一列に配列し、隣り合う E型センサの出力を加算して欠陥検出に用いることを特徴とする請求項 7、 8、 9又は 1 0記載の磁気探傷装置。

PI < 1. 6 W

1 2. E型磁気センサの幅を Wとするとき、次の式を満足するようなピッチ P 2 で E型磁気センサを被検査体の幅方向に千鳥配列し、幅方向に重なり合う E 型磁気センサの出力のうち方の大きい出力を欠陥検出に用いる請求項 7、 8、 9又は 1 0記載の磁気探傷装置。

P2 < 0. 9 W

13. 前記 E型磁気センサの磁極中心間の距離、リフトオフ、前記被検査体の移動速度から決定されるカツトオフ周波数 Fを持ち、前記 E型磁気センサからの出力信号を処理するハイパスフィル夕を、更に有する請求項 3記載の磁気探傷装置。

14. 前記被検査体は移動する薄鋼帯であり、前記被検査体の欠陥部は、前記薄鋼帯に混入する微小介在物である請求項 13記載の磁気探傷装置。

1 5. 被検査体の移動速度又はこれに加えてリフトオフ L (mm)を入力とし、前記ハイパスフィル夕の最適なカツトオフ周波数 Fを自動的に設定するための力ットオフ周波数設定器を、更に有する請求項 13記載の磁気探傷装置。

16. 前記カットオフ周波数 Fは、 E型磁気センサの磁極中心間の距離を P (mm), リフトオフを L(mm)、被検査体の移動速度を V (mm/s ) とするとき、次式を満たす周波数 F (Hz) ± 20 %の範囲に設定される請求項 13記載の磁気探傷装置。

F = Vx (3188-675 L) x (850 +2000/P ) / (1.4 xlO⁷ )

1 7. 被検査体を磁化する工程と、前記工程の磁化によって前記被検査体の欠陥部に発生する磁束を、 E型磁気センサのサーチコイルにより検出する工程とを有する磁気探傷方法。

18. 前記サーチコイルに誘起される信号を、前記被検査体の移動速度に基づいて補償する工程を更に有する請求項 17記載の磁気探傷方法。

1 9. 前記補償は、前記サーチコイルに誘起される信号を前記被検査体の移動速度に反比例させるように補償するものである請求項 18記載の磁気探傷方法。

2 0 . 被検査体を磁化する工程においては、非磁性物質を介して前記被検査体を磁化する請求項 1 9記載の磁気探傷方法。