(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連続を検出するための装置において、
磁化可能な材料からなる供試体に磁界を誘導する電磁石よりなる磁化装置、
複数のセンサホルダ１９，２９内に夫々配設された垂直コイルを有する複数のセンサ３６、センサホルダが台車の搬送方向に平行に配された複数の側面３０，３１を有しかつセンサホルダには側面の端に近接するセンサユニット１８の長手方向の中心軸線に平行に配されるヒンジピンが配され、ヒンジピンが近接するセンサホルダの軸受孔に係合し、センサが誘導した磁束と検知した不連続により生じる供試体の表面に近接するストレイ磁束を検知し、かつ各センサが検知したストレイ磁束に従う電気信号を出力し、
テスト結果を得るよう電気信号を処理するシグナルプロセッサ、
試験結果の光学的表示及び貯蔵のための手段を有し、
前記のシグナルプロセッサは、
高い共通モードの否認比及び自動ドリフト制御により、ストレイ磁束に対応するセンサからの電気シグナルを増幅するプログラム可能な増幅器、
周波数対応評価を用いた増幅モジュールからの増幅されたシグナルをフィルターしかつ高周波ストレイ磁束から出る信号よりも、浅い不連続の低周波ストレイ磁束に起因するシグナルにより大きな重みを付ける処理をするシグナル評価モジュール、及び
入力シグナルの振幅が増大する間入力シグナルの値に相当する出力シグナルを出力しかつ入力シグナルとしてシグナル評価モジュールからのフィルタされたシグナルを受けるピーク値計算及び保持モジュールを備え、入力シグナルが保持及び抹消ステップの間保持された最大値を超えた値に達しない限り、出力シグナルが振幅の損失なく入力シグナルに相当しかつ保持ステップが取消された場合、最後に計測された最大値が予め選択された時間の間メモリーに保持されかつその後入力シグナルの振幅の下降の間抹消される
より成ることを特徴とする装置。
【請求項２】
センサホルダが台車に、制約された垂直方向の移動性を有して取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
センサホルダが圧縮バネにより予め負荷を掛けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
複数のセンサホルダが互いに変位を許容するよう結合されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
ヒンジピンが、適当なクリアランスを以って向い合う軸受孔に軸支されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、試験方法及びその装置、より詳しくは、磁化可能な材料の供試体の磁気的不連続を検出するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気的不連続を一般的に検知する方法及び装置は公知である。従来の装置の一例は、例えば、欧州特許ＥＰ０２３８２０９Ｂ１号公報に開示されている。
【０００３】
しかし、大型のコンテナやタンクの平坦な床板等の供試体の磁気的不連続の信頼するに足る検知及び位置測定に対して、検出された不連続の正確な深さ等の規模の決定に対する方法及び装置に対する要望がある。さらに、供試体の試験装置と反対側の面に不連続が検出された場合、不連続の位置を知ることができることが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、従来のこの分野の技術の制約による数々の問題点及び欠点を除去した試験方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成し、例示され、広く記述された本発明の目的に適合して、本発明は、次の方法及び装置を含んでいる。
【０００６】
本発明による磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連続を検出する方法は、
供試体に磁界を誘導するステップ、
供試体に誘導された磁界により、供試体の表面に近接して生ずるストレイ磁束をセンサを用いて検出するステップ、
供試体上の予め選択された経路に沿って、磁界誘導及びセンサユニットを移動させることにより測定された値を、電圧シグナルに変換するステップ、
ストレイ磁束に対応する電圧シグナルをシグナルプロセッサ内で分析し、該分析を演算したシグナルプロセッサからのシグナルを出力するステップ、
センサにより与えられた電圧シグナルをプログラム可能な増幅器で、高い共通モードの否認率及び自動ドリフト制御により増幅するステップ、
シグナル評価ステップにおいて、増幅器からの出力シグナルを、周波数に依存する評価で、浅い不連続からの低周波数のストレイ磁束により生ずるシグナルのより高い重み付けにより、フィルタリングするステップ、及び
時間に関係させる方式でフィルタされたシグナルのピーク値計算及び保持ステップの準備をするステップの各ステップを備え、
入力シグナルの振幅が増大する間、出力シグナルが入力シグナル値に対応し、入力シグナルが保持及び抹消ステップの間、保持された最大値を超えた振幅値に達しない限り、最後に計測された振幅の最大値が予め選択された時間の間保持され、そしてその後入力シグナルの振幅の下降の間抹消され、その場合、出力シグナルは新しくされ、そして保持処理が取消されることを特徴とする。
【０００７】
又、本発明による磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連続を検出するための装置は、
供試体上の予め決められた経路に沿って移動可能な台車、
磁界及び検出された不連続により生ずる供試体表面に近接したストレイ磁束を検出するためのセンサ、
シグナルプロセッサ、
さらなる評価のための試験結果の光学的表示及び貯蔵のための手段を有し、
前記のシグナルプロセッサは、
高い共通モードの否認比及び自動ドリフト制御により、ストレイ磁束に対応するセンサからの電気シグナルを増幅するプログラム可能な増幅器、
浅い不連続より発する低周波ストレイ磁束に起因するシグナルにより大きな重みを付ける、周波数対応評価を用いた増幅モジュールからの増幅されたシグナルをフィルタするためのシグナル評価モジュール、及び
入力シグナルの振幅が増大する間、出力シグナルが入力シグナル値に対応し、入力シグナルが保持及び抹消ステップの間、保持された最大値を超えた振幅値に達しない限り、最後に計測された振幅の最大値が予め選択された時間の間保持され、そしてその後入力シグナルの振幅の下降の間抹消され、その場合、出力シグナルは、振幅の損失なく入力シグナルに対応し、そして保持ステップが取消されるように、シグナル評価モジュールからのフィルタされたシグナルが時間依存方式で準備されるためのピーク値計算及び保持モジュール、
より成ることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
上記構成の本発明の方法及び装置は、不連続の測定に対する高度の信頼性及び不連続の程度に関連するデータの測定に対する精度を保証する。シグナルに対する異る重み付けは、周波数の内容に基づく。このことはシグナルの高さ（シグナルの振幅）及び不連続の深さに関連して、近似的線形化操作により、バランスを作り出す。ピーク値の形成及び保持は、明確な検知を保証し、低い周波数の内容のシグナルの検出もまた保証され、それによって、保持及び線形化操作はシグナル評価段階で達成される。
【０００９】
本発明の装置は、特定の検査条件に対する調整を許容する一方、データ精度の最適化に対する簡単な基礎的構造を提供する。本装置のセンサホルダの特別の構造は、一様な擾乱の影響を受けない検出、さらにはより小さいストレイ磁束の値の検出を促進し、それによって、たとえ装置が平坦でない経路を移動する場合にも、センサホルダは良好な特性を示す。
【００１０】
上述の一般的な説明及び以下に述べる詳細な説明は、いずれも例示的及び説明的に記述されたものであり、それらは、特許請求された本発明の理解を助けるため、詳細に説明したものであることを理解しなければならない。
【００１１】
【実施例】
以下に、本発明の望ましい実施例を示す添付図面を参照して、本発明の目的、利点及び原理を詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２は、夫々本発明の望ましい実施例の側面図及び平面図である。本実施例の試験装置は、磁化可能な材料の供試体中の磁気的不連続及び異常を、大型コンテナやタンク等の大面積で概ね平坦な供試体を検査することにより見付けるものである。
【００１３】
図１及び図２に示すように、タンク床７上のあらかじめ選択された経路に沿って、矢印５で示す搬送方向に移動可能な試験装置は、手で導くことのできる台車１、モータ２、変速機３、駆動輪４及び非駆動輪６を含む。モータ２は変速機３を介して、後輪の用をする非駆動輪６を伴って駆動輪４を駆動する。台車１を導くため、案内システム８が設けられている。案内システム８の傾斜は、長さ調整可能なタイロッド９により調整可能となっている。案内システム８は、さらに、例えばオペレータに情報を与えるための光学的ディスプレイ装置等の試験装置の付属部品を支持するようにすることもできる。
【００１４】
試験装置は、さらに、この例ではタンク床である供試体に磁場を誘導するための磁化装置１０を有する。磁化装置１０は少くとも２つの電磁石を有し、そのコイルには夫々符号１１、１２が付せられており、その磁石及びコイル芯には夫々符号１３、１４が付けられている。磁石上の磁気戻り経路板には符号１５が付けられ、ポールシューには符号１６、１７が付けられている。ポールシューは、駆動方向５に直交して水平に延び、タンク床７に接近して、ほぼ本装置の全幅に相当する長さを有する。
【００１５】
ポールシュー１６と１７との間の空間には、複数のセンサホルダ１９より成るセンサユニット１８が配置されている。センサホルダ１９は、支持棒２０、２１に吊下げられており、さらに詳細に以下に述べる。
【００１６】
電線を介して電源に接続することのできる試験装置は、またセンサユニット１８及び図４を参照して後述するシグナルプロセッサ２２を含んでいる。シグナルプロセッサ２２は、例えば試験装置のコンパートメント２３内に配設されるか、図１に示すように案内システム８上に搭載されるハウジング２４内に配設することもできる。なお、上述の如く、光学的ディスプレイ装置も亦、コンパートメント２３又はハウジング２４内の装置に直接結合し、装置に保持することもできる。集められたデータの評価及び貯蔵のための他の手段もまた、案内システムに担持させるか、装置から適当な距離離れた適宜の固定位置に適当なケーブルで結合して配置してもよい。完全に述べるとすれば、本発明の装置の電気部は、結合リード、集合体を励起させるためのスイッチ、制御手段及びアテネータを備えている。
【００１７】
図２及び図３に示す如く、センサユニット１８は、その主要部を形成するＴ形のセンサホルダ１９及びセンサユニット１８の両端部に配設されたＬ形のセンサホルダ２９より構成されている。Ｔ形及びＬ形のセンサホルダは夫々台車の搬送方向５に平行な方向に延び、搬送方向に沿って測ったセンサユニット１８の全幅に等しい全深さ３２を有する側面３０及び３１を有する。センサホルダ１９、２９はまた、夫々ヘッドピース３４、３５を含んでいる。センサホルダ１９、２９は全体が一緒になって、長方形輪郭を有する定規形のセンサユニット１８を形成している。センサユニット１８内で、互い違いに整列されたセンサホルダ１９は台車１の搬送方向及びその反対方向に、台車の搬送方向に直交するセンサユニット１８の長手方向中心軸線３３に直交して互いに噛合う櫛の歯状に延びている。
【００１８】
Ｔ形及びＬ形のセンサホルダ１９、２９以外の他の形のセンサホルダも使用可能である。例えば、三角形のセンサホルダも使用可能である。その場合は、三角形の高さはセンサユニット１８の全幅とする。又、センサホルダの形は、センタ定規、すなわち長方形の輪郭をもったセンサユニットを形成するのに適するようにすればよい。この場合は、中央部のセンサホルダは二等辺三角形とし、両端に補完ピースとして適合する直角三角形の形をしたセンサホルダを配置する。
【００１９】
図３に示すように、センサホルダ１９，２９のヘッドピース３４，３５は夫々センサ３６を支持している。センサ３６は、ロッド状の垂直コイルとして設計するのが望ましいが、ホールセンサ（Hall-sensor)又は他の適当なセンサとして設計することも可能である。垂直コイルは、微分ストレイ磁束の差（differential stray flux differences)を測定すると言う利点がある。センサ３６はセンサホルダ１９，２９内の空所に合致させて固定され、結合リード線３８のみが外部に出るように封止合成物で鋳ぐるむことにより保護することが望ましい。センサ３６はセンサホルダ１９の交互に変る向きに対応して、台車１の搬送方向に直交し、ポールシュー１６，１７の方向に平行に延びる２本の列に配置される。この２つの列の一方の列に並べられたセンサ３６は、他方の列のセンサ３６に対して間隙をおいて配置され、両方の列のセンサは互いにそれらの端部で長手方向の存在範囲が相互に重なり合う。センサユニット１８内のセンサ３６の重なり合いの和は少くとも１０％であることが望ましい。
【００２０】
センサホルダ１９，２９は、限定された範囲内垂直変位を許容されるように台車１に取り付けられている。この目的のために、センサホルダには、台車１に固定された支持棒２０，２１に穿設された案内孔４１を貫通して係合し、上方に延びる案内ピン４０が設けられている。案内ピン４０の案内孔４１を貫通した上側には拡大頭部４２が設けられており、これにより、センサホルダ１９，２９の下側端位置が規制される。センサホルダ１９，２９は圧縮バネ４３により負荷を掛けられている。圧縮バネ４３は案内ピン４０を囲繞し、一端をセンサホルダに着座させ、他端を支持棒２０，２１に圧接させたコイル圧縮バネとするのがよい。
【００２１】
センサホルダ１９，２９はさらにヒンジにより互いに結合されている。この目的のため、夫々台車１の搬送方向５と平行に配置されたセンサホルダ１９，２９の部分３０，３１にはヒンジピン４５が設けられている。ヒンジピン４５は、センサユニット１８の長手方向中心軸線３３に平行に配置され、隣接するセンサホルダ１９，２９の頭部３４，３５に同一直線上に向い合って設けられた軸受孔４６に間隙を設けて挿入され係合している。
【００２２】
センサホルダ１９，２９の垂直方向の移動性は、センサホルダの柔軟な結合と相俟って、センサユニットがその上を移動するタンク床７の面に対する良好な順応性を与え、床板の溶接部等の高い唐突な段差部を訳なく乗り越えることを保証する。センサユニット１８の全幅に亘る全センサホルダ１９，２９の幅は、段差部を通過する際、センサ３６の比較的小さい位置変化に対処し、センサユニット１８を伴ったセンサホルダ１９，２９の位置安定性に備えるので、精度の高い試験データが得られる。
【００２３】
センサホルダ１９，２９の底は、例えばネジ等により着脱可能に取付けられた耐摩耗性の摺動板５０で覆われている。摺動板５０は交換可能な摩耗部として働くので、センサホルダ１９，２９及びセンサ３６は摩耗から保護される。
【００２４】
図４は、プログラム可能な増幅器モジュール６０を有するシグナルプロセッサ２２のブロックダイアグラムである。シグナルは、センサユニット１８の部品としてのセンサ３６から与えられ、ストレイ磁束＾WHとして検知され、＾WHに比例する振幅を有する電圧シグナルＵsoを形成し、増幅器モジュール６０に与えられ、そこでシグナルは１２０dB増幅される。同時に増幅器モジュール６０は、センサ３６の機能を検査する。さらに、シグナルプロセッサ２２はシグナル評価モジュール７０を含んでいる。それは、ｐＴ1 ／ｐＴ2 伝達特性（タイム  ディレイセカンドオーダ）を有するプロセッサユニット７１及び積分特性Ｉを備えたシグナルフィードバック７２を含む。シグナル評価モジュール７０全体は、微分−比例−積分特性を有する。シグナル評価段階では、期待されたシグナルレンジに調整された周波数従属シグナル評価が行なわれ、それによって、フィルタリングによる増幅器モジュール６０の出力信号は、シグナル評価モジュール７０からの出力信号と、不連続に関連する深さ寸法との間の少くとも概ね線形関係の形成の結果による低い深さの不連続のより低い周波数のストレイ磁束に起因するシグナルのより高い重み付けによる評価を条件としている。
【００２５】
本試験装置のシグナルプロセッサ２２は、最後に、入力信号Ｕs1及び出力信号Ｕｐを有する中間貯蔵部８１、ピーク値制御装置８２及び比較装置８３を有するピーク値計算及び保持モジュール８０を含んでいる。このモジュール８０は、入力シグナルＵs1の振幅が増大することにより、出力シグナルＵｐが入力値による入力シグナルＵs1に追随し、そして入力シグナルの振幅が安定し又は低下することにより、最後に計測された最大値が予め選択された時間ｔの間保持されると言う方法で、シグナル評価モジュール７０の出力シグナルを時間に従属させて改善する。もし、保持又はこれに続く抹消段階の間、入力シグナルが保持された最大値を越す振幅値にならなかった場合は、予め選択された時間ｔが経過すると、最大値は抹消される。その場合は、出力シグナルは振幅損失なく、入力シグナルに追随するので、シグナル評価モジュール７０で達成される線形化システムは終始保持される。
【００２６】
上記の方法で、シグナルプロセッサ２２により処理されたシグナルは、振幅損失なく、光学的及び要すれば聴覚的ディスプレイに対する所望の手段に、図４に矢印９０で示す如く供給される。同時に、シグナルプロセッサ２２の出力シグナルは、さらなる評価の一助としてのシステムに供給することも可能である。シグナルプロセッサ２２の一例は、供試体中の不連続の分布を、大きさ及び深さに応じて、グラフィカルディスプレイを許容するようにプログラムされたコンピュータシステムである。
【００２７】
シグナルプロセッサ２２の作用を次に述べる。センサ３６により連続的に計測されたストレイ磁束シグナルは、高い共通モードの否認率と自動ドリフト制御により、増幅器モジュール６０により増幅された電圧シグナルに交換される。１２０dBの最大ゲインを有するプリアンプ段階は、個々の供試体の個有の条件を光学的に考慮するために、増幅の程度に応じてプログラムすることが可能となっている。増幅器モジュール６０の帯域幅は0.１から３００Hzで、帯域幅は供試体の個々の条件に応じてプログラムにより調整可能である。
【００２８】
増幅段の出力シグナルは、シグナル評価モジュール７０で形成されるシグナル評価段階でフィルタリングによる周波数従属評価に支配される。シグナル評価モジュール７０では深さの低い不連続の低周波ストレイ磁束に起因するシグナルには、低ストレイ磁束を発生するが、周波数スペクトラムではより高い、深さの低い不連続に起因するシグナルよりも高い重み付けがなされる。このようにして線形化されたシグナルは、モジュール８０のピーク値計算及び保持段階で時間従属改良に支配される。その間は、入力シグナルの振幅が上昇している限りは、入力シグナルは中間貯蔵部に供給される。入力シグナルが安定し、又は振幅が低下している間は、出力シグナルは入力シグナルに追随する。この時点で、振幅は、予め選択された時間の間、瞬間的ピーク値に保持される。それで、より短いシグナルも確実に記録され、記録し損うことはない。もし、この保持状態の間に、ピーク値計算より大きい入力シグナルが入力されなかった場合は、最後に保持されたピーク値が、あらかじめ選択された時間経過後抹消される。もし、保持状態及び抹消段階に続く間に、保持又は記憶されているピーク値より大きい振幅の他の入力シグナルが発生した場合は、保持プロセスは取消されて、出力シグナルが振幅損失なく入力シグナルに追随することができ、続くシグナルディスプレイ及び／又は文書ステージにシグナルを供給することができる。
【００２９】
供試体、すなわちタンク床７の中の磁気的不連続の検知のため、本試験装置は作動モードでタンク床７上の予め選択された経路に沿って移動され、そこで光電的距離トランスデューサが正確な位置データを供給する。距離トランスデューサは、スリップに起因する誤情報を出すことがないように、非駆動輪の軸の上に配置することが望ましい。電磁石１１，１３及び１２，１４の夫々に結合された適当な給電線を介して、誘導磁場が、検知されたデータの精度が適切になるように、例えば板厚等の供試体の特性に基づいて夫々の要求に応じて調整可能とされている。補足的な最適化のために、ポールシュー１６，１７の供試体表面からの距離は、例えば走行輪の軸の台車１に対する高さを調整することにより調整可能となっている。
【００３０】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、大型タンクやコンテナの床板等、広い平坦な磁化可能な材料で作られた板の磁気的不連続の規模、位置を正確に確実に検出することができる。
【００３１】
本発明の試験方法は、その用途において、上述の大型タンクの底板等、特定の供試体に限定されるものではなく、例えばパイプの壁等、あらゆる磁化可能な材料の供試体にも適用可能である。このことは、本発明の試験装置についても、開示された実施例が平坦な表面を有する供試体上での使用に最適であるにしても、同様のことが言える。
【００３２】
本発明の試験方法及び試験装置の、本発明の精神及び範囲から離れることのない種々の修正及び変形は、その分野の技術者にとっては自明のことである。したがって、本発明は、特許請求の範囲及びそれと同等の範囲にある限り、本発明の修正及び変形をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の試験装置の側面図である。
【図２】その上面図である。
【図３】本発明の実施例の装置のセンサホルダとその懸架装置の斜視図である。
【図４】本発明のシグナルプロセッサのブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】
１  台車
２  モータ
４  駆動輪
６  非駆動輪
７  タンク床（供試体）
８  案内システム
９  タイロッド
１０  磁化装置
１１，１２  電磁石のコイル
１３，１４  磁石及びコイル芯
１６，１７  ポールシュー
１８  センサユニット
１９，２９  センサホルダ
２０，２１  支持棒
２２  シグナルプロセッサ
３４，３５  センサホルダの頭部
３６  センサ
４０  案内ピン
４１  案内孔
４３  コイル圧縮バネ
５０  摺動板
６０  増幅器モジュール
７０  シグナル評価モジュール
７１  プロセッサユニット
７２  シグナルフィードバック
８０  ピーク値計算及び保持モジュール
８１  中間貯蔵部
８２  ピーク値制御装置
８３  比較装置
【図１】
0003670313.tif 000002
【図２】
0003670313.tif 000003
【図３】
0003670313.tif 000004
【図４】
0003670313.tif 000005