(57)【要約】【課題】鋼構造物を磁気飽和させることなく、弱い交流磁場を印加するだけで表面のみならず、内部や裏面のき裂を検出できる磁気的非破壊検査方法及び磁気的非破壊検査装置を提供する。【解決手段】被検査材に２つの磁極部が離れて交流磁場を印加する磁場印加手段により被検査材から漏洩する漏洩磁束を被検査材の表面に平行あるいは垂直の磁気成分を検出する一対の磁気センサで検出し、検出した磁場を位相が直交する２つの成分からなる磁気ベクトルを解析して、一対の磁気センサから得られたそれぞれの磁気ベクトルの位相差あるいは差ベクトルの位相を用いて欠陥を特定する。【選択図】  図１
2018071983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査材内にこの被検査材の表面方向の磁束を生じさせて、前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する非破壊検査方法であって、
前記磁束を生じさせている第１の磁極部と第２の磁極部の間に、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを所定間隔を隔てて並設して、前記第１の磁極部と前記第２の磁極部から被検査材に交流磁場を印加し、
前記第１磁気センサで検出した位相と、前記第２磁気センサで検出した位相の差を用いて前記欠陥を探傷する磁気的非破壊検査方法。
【請求項２】
第１の磁極部と第２の磁極部を有し、被検査材に交流磁場を印加する磁場印加手段と、
前記被検査材から漏洩する漏洩磁束をそれぞれ検出する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサから出力された信号を検出して解析する解析手段と、
を備え、前記被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する非破壊検査装置であって、
前記磁場印加手段は、前記被検査材に近接させた前記第１と第２の磁極部で、前記被検査材内に前記被検査材の表面方向の磁束を生じさせ、
前記第１と第２の磁気センサは、前記第１と第２の磁極部との間であって、前記被検査体の表面に垂直または平行な方向の磁場を検出する向きに並設して、
前記解析手段は、前記第１磁気センサで検出した信号の位相と、前記第２磁気センサで検出した信号の位相の差に基づいて前記欠陥を特定することを特徴とする磁気的非破壊検査装置。
【請求項３】
前記解析手段は、
前記第１磁気センサから出力された信号のうち前記交流磁場の位相に対して同相成分と直交成分を検出して、この同相成分と直交成分とをベクトル成分とする第１の磁気ベクトルを特定し、
前記第２磁気センサから出力された信号のうち前記交流磁場の位相に対して同相成分と直交成分を検出して、この同相成分と直交成分とをベクトル成分とする第２の磁気ベクトルを特定し、
前記第１の磁気ベクトルと前記第２の磁気ベクトルの位相差、または前記第１の磁気ベクトルと前記第２の磁気ベクトルの差ベクトルの位相に基づいて前記欠陥を特定する請求項２に記載の磁気的非破壊検査装置。
【請求項４】
前記磁場印加手段は、前記被検査材に印加する前記交流磁場の周波数を可変としている請求項２または請求項３に記載の磁気的非破壊検査装置。
【請求項５】
前記被検査材に複数の異なる周波数の交流磁場を印加する請求項４に記載の磁気的非破壊検査装置。
【請求項６】
前記第１の磁極部と前記第２の磁極部との間に複数の磁気センサを直線上に並設して磁気センサアレイとし、前記解析手段は、前記磁気センサアレイの隣り合った磁気センサの一方を前記第１磁気センサと、他方を前記第２磁気センサとして、前記第１磁気センサで検出した信号の位相と、前記第２磁気センサで検出した信号の位相の差に基づいて前記欠陥を特定する請求項２〜５のいずれか１項に記載の磁気的非破壊検査装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の磁気センサは、可及的に前記被検査材側に近接させて配置している請求項２〜６のいずれか１項に記載の磁気的非破壊検査装置。
【請求項８】
前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサに代えて、お互いが逆巻きに形成されたコイルを直結した一次微分コイルを用いるとともに、超伝導量子干渉素子に磁気的に結合させている請求項２〜７のいずれか１項に記載の磁気的非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査材に交流磁場を印加し、被検査材表面から漏洩する漏洩磁束を検出することによって被検査材の欠陥を探傷する磁気的非破壊検査方法及び磁気的非破壊検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製構造物の欠陥を磁気的に検査する方法として、渦電流探傷法や漏洩磁束探傷法がある。渦電流探傷法は交流磁場を対象物に印加して、渦電流を発生させている。渦電流は傷などの欠陥があると乱れるため、渦電流により発生した磁場が変化するので、この変化をコイルあるいは磁気センサで検出している。一方、漏洩磁束探傷法は、金属として磁性体である鋼材を対象としており、対象物に磁束を導入して、欠陥により対象物表面から漏れ出てくる磁束を検知する方法である。磁束を導入する方法としてＵ字型のヨーク材などを使い対象物と磁気回路を形成することが行われている。
【０００３】
また、多くはＵ字コアに取り付けた磁石により、強力な直流磁場を印加して対象物である鋼材を磁気的に飽和させて、欠陥により漏洩してくる磁束を多くすることがおこなわれている。ここで、検出する磁場成分としては、一般的に対象物から離れる方向つまり垂直成分が計測されている。垂直成分を検出するためにホール素子などが使われている。また、電磁石を用いて交流磁場を印加する方法もあるが、漏洩してくる磁束を多くするため、直流磁場を一緒に印加して対象物を磁気飽和させながら、交流磁場を印加して交流成分だけを検出する方法もある（例えば、非特許文献１参照）。交流成分を測定するため、コイルで検出することが一般である。
【０００４】
また、発明者が報告したように直流磁場を印加しないで、交流磁場印加だけでコイルを用いることなく高感度な磁気センサを用いることにより表面のみならず裏面の欠陥を検知できる漏洩磁束探傷法もある（例えば、特許文献１参照）。交流磁場を印加して計測する場合、計測する磁場成分として、表面に接している方向つまり接線成分を検出していた。これは対象物の中に流れる磁束が表面に平行方向であり、表面から漏れ出る磁場成分として平行成分が多いことの理由からである。
【０００５】
渦電流探傷法においては、検出した信号に対して検出した信号強度と、印加した磁場信号に対する位相ずれを求めることが一般的に行われている。特に周波数の違いによる位相変化を解析することにより、腐食による減肉の欠陥の深さを検査することができることを発明者らは報告した。しかし、漏洩磁束法においては磁石による直流磁場印加する方法では当然位相変化はなく、信号強度のみを計測している。また、交流磁場を印加する方法では、渦電流探傷法と同様に信号強度と位相を解析することができ、発明者は印加した磁場に対してsin成分つまり虚数成分を解析することにより裏面腐食を検知できることを報告した（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
非破壊検査において磁気を検出するデバイスとして、ホール素子や、磁気抵抗素子(MR)、磁気インピーダンス素子(MI)、さらにはもっと高感度な超伝導量子干渉素子(SQUID)などを使うことができる。コイルは低周波では感度がないため、数mm以上の厚い鋼板での内部や裏面欠陥を検出するために必要な周波数帯域では用いることができなかったが、最近超伝導線材を用いたコイルにより低周波でも感度を得ることができることが報告された（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
漏洩磁束法において欠陥の位置を判別しやすいように、複数の磁気センサで検出してその変化をとらえる方法が報告されている。例えば永久磁石により直流磁場を印加して一対のホール素子を用いてその信号強度の差をとっているものがある（例えば、特許文献２参照）。あるいは発明者らが報告したように複数個の磁気センサを直線状に並べて、各磁気センサでのつまり場所による強度と位相を合成し位相調整したパラメータにより変化をとらえる方法もある（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３０８７
【特許文献２】特開２０１４−２０２４８３
【０００９】
【非特許文献１】「非線形渦電流解析による欠陥検査法」  後藤雄治、電気学会誌、１２７巻(２００７)ｐｐ.７２７−７３０
【非特許文献２】「Thickness Measurement of an Iron Plate Using Low-Frequency Eddy Current Testing With an HTS Coil」T. Sasayama, T. Ishida, and K. Enpuku, Vol. 26 (2016) 9001305
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
橋梁や道路の鋼床版、鉄道のレールなどのインフラにおける鋼構造物での鋼材は厚さ10mm以上のものが多く、これらの表面のみならず内部、裏面における微小な傷などを検査することは困難である。強磁性体である鋼材に対して、渦電流探傷法を鋼材に適用した場合には、腐食による大きな欠陥は検出しやすいが、渦電流による磁束変化だけでなく強磁性体における高透磁率による素材そのものによる磁場の強度変化が大きいため、き裂による信号変は隠れてしまい、検知することが困難であった。一方、漏洩磁束探傷法は、渦電流探傷法と比べ鋼構造物の欠陥信号をより検出しやすい。
【００１１】
ここで、小さな欠陥をとらえるため、前述したような磁気飽和させてから２つの磁気センサで検出した信号強度の差や、複数の磁気センサによる場所変化によって判別する工夫が報告されていた。しかし、直流磁場を印加して磁気飽和させ２つの磁気センサでもれ磁場を検出する方法では、鋼板が厚くなるほど強力な磁場が必要となり、装置として非常に大きなものとなり、現場での検査が困難であった。
【００１２】
一方交流磁場だけを印加して高感度な磁気センサで検出する方法は小型な装置となるため、検査現場での装置の使い勝手が良い特徴がある。しかし、接線成分を検出する磁気センサを複数個並べて、その変化をとらえる方法では、ある程度大きな裏面腐食などを検査する方法としては良かったが、微小なき裂に対しては変化をとらえにくかった。また、従来の漏洩磁束探傷法では、表面のある程度の大きさ以上のものではき裂があるかを判定できたが、そのき裂がどの深さまで進展しているのか判定できなかった。さらには、内部あるいは裏面のき裂の検知は困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、本発明の磁気的非破壊検査方法では、被検査材内にこの被検査材の表面方向の磁束を生じさせて、被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する非破壊検査方法であって、磁束を生じさせている第１の磁極部と第２の磁極部の間に、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを所定間隔を隔てて並設して、第１の磁極部と第２の磁極部から被検査材に交流磁場を印加し、第１磁気センサで検出した位相と、第２磁気センサで検出した位相の差を用いて欠陥を探傷するものである。
【００１４】
また、本発明の磁気的非破壊検査装置では、第１の磁極部と第２の磁極部を有し、被検査材に交流磁場を印加する磁場印加手段と、被検査材から漏洩する漏洩磁束をそれぞれ検出する第１の磁気センサ及び第２の磁気センサと、第１の磁気センサ及び第２の磁気センサから出力された信号を検出して解析する解析手段とを備え、被検査材から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する非破壊検査装置であって、磁場印加手段は、被検査材に近接させた第１と第２の磁極部で、被検査材内に被検査材の表面方向の磁束を生じさせ、第１と第２の磁気センサは、第１と第２の磁極部との間であって、被検査体の表面に垂直または平行な方向の磁場を検出する向きに並設して、解析手段は、第１磁気センサで検出した信号の位相と、第２磁気センサで検出した信号の位相の差に基づいて前記欠陥を特定するものである。
【００１５】
特に、解析手段は、第１磁気センサから出力された信号のうち交流磁場の位相に対して同相成分と直交成分を検出して、この同相成分と直交成分とをベクトル成分とする第１の磁気ベクトルを特定し、第２磁気センサから出力された信号のうち交流磁場の位相に対して同相成分と直交成分を検出して、この同相成分と直交成分とをベクトル成分とする第２の磁気ベクトルを特定し、第１の磁気ベクトルと第２の磁気ベクトルの位相差、または第１の磁気ベクトルと第２の磁気ベクトルの差ベクトルの位相に基づいて欠陥を特定するものである。
【００１６】
さらには、以下の点にも特徴を有するものである。
（１）磁場印加手段は、被検査材に印加する交流磁場の周波数を可変としていること。
（２）被検査材に複数の異なる周波数の交流磁場を印加すること。
（３）第１の磁極部と第２の磁極部との間に複数の磁気センサを直線上に並設して磁気センサアレイとし、解析手段は、磁気センサアレイの隣り合った磁気センサの一方を第１磁気センサと、他方を第２磁気センサとして、第１磁気センサで検出した信号の位相と、第２磁気センサで検出した信号の位相の差に基づいて欠陥を特定すること。
（４）第１及び第２の磁気センサは、可及的に被検査材側に近接させて配置していること。
（５）第１の磁気センサと前記第２の磁気センサに代えて、お互いが逆巻きに形成されたコイルを直結した一次微分コイルを用いるとともに、超伝導量子干渉素子に磁気的に結合させていること。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、厚みのある鋼材によりできた橋梁などの鋼構造物において、様々な部位での表面のみならず内部、裏面に発生した微小なき裂などの欠陥を感度よく検出することができるとともに、その深さを検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】漏洩磁束探傷法装置の構成図である。
【図２】スリット傷が設けられた被検査体の構成図である。
【図３】２次元スキャンニングした時の各パラメータの画像である。(a)信号強度、(b)信号位相、(c)隣り合った垂直成分の磁気ベクトルの信号強度差、(d)隣り合った磁気ベクトルの位相差
【図４】表面スリット傷中心を100Hzでラインスキャンニングした時の垂直成分の磁場ベクトルの位相差変化のスリット傷深さ依存性を示したグラフである。(a)傷深さ2mm、(b)傷深さ5mm、(c)傷深さ7mm、(d)傷深さ9mm。
【図５】表面スリット傷中心を100Hzでラインスキャンニングした時の垂直成分の差ベクトルの位相変化のスリット傷深さ依存性を示したグラフである。(a)傷深さ2mm、(b)傷深さ5mm、(c)傷深さ7mm、(d)傷深さ9mm。
【図６】裏面スリット傷を反対側表面から20Hzでラインスキャンニングした時の垂直成分の磁場ベクトルの位相差変化の表面からスリット傷深さ依存性を示したグラフである。(a)表面からの深さ2mm、(b) 表面からの深さ5mm、(c) 表面からの深さ7mm、(d) 表面からの深さ9mm。
【図７】裏面スリット傷を反対側表面から5Hzでラインスキャンニングした時の垂直成分の磁場ベクトルの位相差変化の表面からスリット傷深さ依存性を示したグラフである。(a)表面からの深さ2mm、(b) 表面からの深さ5mm、(c) 表面からの深さ7mm、(d) 表面からの深さ9mm。
【図８】第二の実施例における表面スリット傷中心を100Hzでラインスキャンニングした時の水平成分の磁場ベクトルの位相差変化のスリット傷深さ依存性を示したグラフである。(a)傷深さ2mm、(b)傷深さ5mm、(c)傷深さ7mm、(d)傷深さ9mm。
【図９】第三の実施例における磁気センサアレイを用いた漏洩磁束探傷法装置の構成図である。
【図１０】第四の実施例における垂直に溶接された鋼板用の漏洩磁束探傷装置の磁気センサプローブ部の構成図である。
【図１１】第五の実施例における任意の角度に溶接された鋼板用の漏洩磁束探傷装置の磁気センサプローブ部の構成図である。
【図１２】第六の実施例におけるＳＱＵＩＤと微分コイルを用いた漏洩磁束探傷装置の磁気センサプローブの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、添付する図面を参照して詳細に説明する。
また、同様の用途及び機能を有する部材には同符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図1は、本発明の一実施形態である交流磁場を印加して漏洩磁束を探傷する方法を適用した漏洩磁束探傷装置の基本構成を示す概略図である。漏洩磁束探傷装置は、被検査体１−１から漏洩する漏洩磁束を検出することにより欠陥を探傷する装置であり、図1に示すように、磁気プローブ２−１、磁気センサ用回路３−１、ロックインアンプ４、信号解析装置５−１、励磁コイル用交流電源６−１を具備している。
【００２１】
磁気プローブ２−１では、被検査体１−１に交流磁場を印加する方法として、Ｕ字型ヨーク材７−１を用い、Ｕ字型ヨーク材７−１の両端部にはそれぞれ反対巻きの励磁コイル８−１を設けている。すなわち、Ｕ字型ヨーク材７−１と励磁コイル８−１とで磁場印加手段１０を構成し、Ｕ字型ヨーク材７−１の両端をそれぞれ第１の磁極部及び第２の磁極部としている。励磁コイル８−１はそれぞれ励磁コイル用交流電源６−１に接続して、任意の交流磁場を発生可能としている。励磁コイル用交流電源６−１は、出力している交流電流の周波数信号をロックインアンプ４にも入力している。ヨーク材７−１の形状はＵ字でなくてもコの字でも任意の形状のものを使うことができ、励磁コイル８−１を磁気的につなぐものであればよい。ここで、ヨーク材を使うことにより、印加磁場を強くすることができるが、弱い印加磁場で十分な薄い鋼材の場合は、ヨーク材を使わず２つの励磁コイルを使うだけでもよい。また励磁コイルは、図１に示すようにヨーク材の両端に設けるのではなく、中心部に一つの励磁コイルを設ける構成でもよく、基本的に被検査体に極性が反対の磁場を２か所印加できる構成ならどのような組み合わせでもよい。
【００２２】
磁気センサ９−１には、本実施形態では異方性磁気抵抗素子(AMR)を用いたが、ホール素子、トンネル型磁気抵抗素子(TMR)、磁気インピーダンス素子(MI)あるいは量子干渉素子(SQUID)などを用いることができる。
【００２３】
磁気センサ９−１は、検出磁場成分を被検査体から離れる方向、すなわち、図１中では垂直成分であるｚ方向の成分としている。また磁気センサ９−１は２つで一組として、Ｕ字型ヨーク材７−１の両端である第１の磁極部及び第２の磁極部との間であって、第１の磁極部と第２の磁極部とを結ぶ仮想線上に並べて配置し、第１の磁極部寄りに第１の磁気センサを、第２の磁極部寄りに第２の磁気センサを配置している。すなわち、図１中では、ｘ方向に２つで一組の磁気センサを並べて配置している。
【００２４】
磁気センサ用回路３−１は、磁気センサ９−１によって検出した磁場を電気信号として出力し、ロックインアンプ４に入力することで、励磁コイル用交流電源６−１から出力している交流電流で生じさせた交流磁場の位相に対して同相成分と直交成分に分けている。ここで、ロックインアンプ４を使わずに、磁気センサによって検出した信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により、デジタル的に同相成分と直交成分に分けることもできる。
【００２５】
同相成分と直交成分からなる磁気信号は、同相成分Brと直交成分Biのベクトル成分として、その磁気ベクトル強度R=√(Br2+Bi2)と位相θ=tan-1(Bi/Br)のパラメータとしてとらえることができる。
【００２６】
信号解析装置５−１では、隣り合った第１の磁気センサ９−１と第２の磁気センサ９−１それぞれで検出した垂直成分または接線成分の磁気ベクトルB1、B2の位相差あるいは、差ベクトルB12＝B1−B2の位相変化を求めて、所定の表示をすることとしている。
【００２７】
図２に示すように、被検査体として厚み12ｍｍの鋼板に、深さ2mm、長さ30mm、幅1mmのスリット傷を設け、この被検査体の表側から計測した結果を図３に示す。(a)は信号強度、(b)は信号位相、(c)は隣り合った垂直成分の磁気ベクトルの信号強度差、(d)は隣り合った磁気ベクトルの位相差を示す。ここで、磁気センサ９−１は異方性磁気抵抗素子(MR)であって、Ｕ型ヨーク材の両端の中央に、互いに1ｍｍ離して並設している。交流磁場の周波数は100Hzとしている。磁場印加手段と磁気センサアレイからなる磁気プローブを２次元スキャンニングしている。図３(a)(b)は、比較のための従来の解析法である各測定点で得られた単独の磁気ベクトルの強度と位相を画像化した場合である。図３(a)に示すように単独の強度の画像からはスリット傷がぼんやりと見えるだけで形状や信号強度が不明瞭となっている。また、図３(b)に示すように位相の画像からはスリット傷の両脇で傷のないところの位相より大きい箇所と小さい箇所が分かれている。一方、図３(c)に示す磁気ベクトルの強度差、及び図３(d)に示す位相差の画像では、スリット傷のところで変化がはっきりしており、特に、強度差と位相差とでは、位相差のほうがより形状がより明瞭に判断可能となっている
【００２８】
図２の被検査体で、深さが、2mm，5mm，7mm，9mmとしたスリット傷の中央を横断させてそれぞれラインスキャンニングした結果を図４に示す。図４では、一対の磁気センサの磁場ベクトルの位相差の変化を示しており、スリット傷の場所に対応した良好な変化が得られている。また、ここで、深さが深いほど信号変化量が増えており、この変化量から傷の深さを推定することができることが分かる。
【００２９】
また、一対の磁気センサでとらえた磁気ベクトルの差ベクトルの位相をラインスキャンニングした結果を図５に示す。位相差では深さに応じて変化量も大きさが変化したが、差ベクトルの位相ではスリット傷位置でより大きな変化が得られており、これからはっきりとスリット傷の有無が明瞭に判断できることが分かる。
【００３０】
従来の漏洩磁束法では厚い鋼板の内部や裏面のき裂を検知するためには、鋼板の磁気飽和を起こさせる必要があり直流の強い磁場を印加していたため、大型の電磁石と電源が必要であった。しかし、本発明では単に低周波の交流磁場を印加して、高感度な磁気センサで検知すればいいので装置の小型化が可能である。ここで、鋼板が厚くなるほど印加磁場の周波数を低くすれば、交流磁場が到達する表皮効果の深さを深くすることができる。この特徴を使い、表面ではなく、裏面のき裂の検査について次に調べた。被検査体として図２の被検査体を裏返しにして用い、表面にはスリット傷が現れておらず、表面から任意の深さのところにあるスリット傷として扱うことにした
【００３１】
図６は、図２の被検査体で、表面からの深さが、3mm，5mm，7mmしたスリット傷の中央を横断させてそれぞれラインスキャニングしたときの磁場ベクトルの位相差の変化を示している。ここで測定周波数は表面スリット傷の検査の時の周波数より低い20Hzとした。表面から深さ3mmのところにあるスリット傷では位相差の変化はスリット傷の場所に対応して変化しており、良好な検知ができていることがわかる。一方、深さ5mmのところにあるスリット傷でも判別できていることがわかるが、さらに深い深さ7ｍｍのところにあるスリット傷では判別できなかった。この原因として周波数がまだ高いために十分な表皮深さが得られないと考えられる。このため、さらに低周波である5Hzで測定すると、図７に示すように位相差の変化から、深さ7ｍｍでもスリット傷を検知できている。このように、周波数を下げていくと深いところのスリット傷が検知できることが分かった。また、このことから周波数を変化させることに深さの異なるスリット傷の検出信号が変化することから、複数の異なる周波数で計測するとき裂の表面からの深さを判定できることが分かった。
【００３２】
第２の実施例を図８に示す。上述した第１の実施例では一対の磁気センサは被検査体に対して垂直な成分を検出していたが、第２の実施例では平行成分を検出している。被検査体として図２の鋼板の表側のスリット傷を検査した。垂直成分計測結果のパターンとは当然磁場成分が異なるため、違ってくるが、図８に示すように、スリット傷の位置で大きな変化を得られている。また、傷の深さに応じて一対の磁気センサの磁場ベクトルの位相差は変化しており、これにより平行成分でも検出できることが分かった
【００３３】
第３の実施例を図９に示す。上述した第１及び２の実施例では一対の磁気センサを用いたので磁気センサプローブを動かしながら変化を観察する必要があったが、本実施例では、３つ以上磁気センサを直線状に並べたアレイのセンサを用いることにより、動かす必要がなく、あるいはラインスキャンニングすると２次元スキャンニングつまり画像化が可能な検査を実現することができる。本実施例では一つの磁場印加手段に対して磁気センサ９−２を１０個並べた磁気センサアレイ１１の構成になっており、磁気セン９−２サを同時に動作させて磁気センサ用回路３−２の出力をマルチプレクサ１２で切り替えて読み取っている。読み取ったのち、ＦＦＴ処理をして、隣り合った磁気センサの磁気ベクトルの位相差あるいは差ベクトルを解析した。このように多数個の磁気センサのアレイを使うことにより、検査の高速化が可能となる。
【００３４】
第４の実施例を図１０に示す。き裂は平面のところに発生するものもあるが、図１０に示すように、２つの鋼板１３−１、２をつなぎ合わせた溶接部によく発生する。例えば鋼道路橋の鋼床版とＵリブとの溶接部などがある。このような、つなぎ合わせたアングルの隅部を検査するためには、磁気プローブのヨーク材と一対の磁気センサの配置を変更する必要がある。特に溶接部１４−１では溶接ビードがあり、盛り上がっているため、接合面がきれいな合わせ面になっていない。このため、ヨーク材の直交した被検査体との接触面積が大きくなるように、ヨーク材７−３の形状を円周角1/2πとした1/2半円としている。また、ここでは溶接ビードの盛り上がりをさけるため、ヨーク材７−３と一対の磁気センサ９−３の位置を磁気センサ位置調整機構１５−１により変化させ、可及的に肉部に近接させることができるようにしている。この磁気センサ位置調整機構１５−１により信号減衰を極力少なくして計測ができるようになった。なお、本実施例の場合、磁気センサは磁気プローブの磁極部間には位置していないが、磁気センサ位置調整機構によって磁気センサを被検査材に可及的に近接させている状態も含めて、本発明では磁気センサを磁気プローブの磁極部間に位置しているものとみなす。
【００３５】
第５の実施例を図１１に示す。本実施例では、上述した第４の実施例のように溶接部が直交していない場合であり、２つの鋼板１３−３、４の合わせ角度が直角ではないため、任意の角度に対応できる磁気プローブの構成になっている。ヨーク材のところに屈曲部１６を設けており任意の角度で突合せてある溶接部のそれぞれの鋼板に接触面積が最大になるように調整できるようになっている。
【００３６】
第６の実施例を図１２に示す。本実施例では、磁気センサとしてより高感度なSQUIDを用いた場合である。特に、一対の磁気センサの差分つまり微分をとるものでなく、検出部に微分コイル２０を用いて対象物から発生した磁場の微分つまり差ベクトルを一つの微分コイルで計測可能としている。ここで、微分方向は、励磁コイル８−５がつけられたヨーク材７−５によって被検査体に流した磁束と平行な方向、すなわち、図１２中のｘ方向に微分コイルのベースラインを向けている。ここで、被検査体においてき裂が表面にある場合には、コイル材料として銅などの常温で抵抗が少ない線材を使い、印加磁場として高い周波数を使うことができる。一方、被検査体の内部あるいは裏面のき裂を検知する場合は、超伝導線材を使うことにより低周波でも微分コイルの感度を維持することができる。ここで、SQUID２１および微分コイルの線材として高温超伝導体を使ったものを使用しているので、液体窒素２２が入った真空断熱容器２３の中で冷却している。SQUID２１の計測としてＦＬＬ（Ｆｌｕｘ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路２４を用いることが望ましい。このような超伝導による高感度な磁気センサを用いることにより、鋼道路橋における鋼床版の亀裂検査を検査員がアクセスしにくい下部に回りこむことなく、コンクリートやアスファルトの舗装表面から、つまり道路面から距離のある鋼床版のき裂を検査することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、金属性の構造物のき裂などの欠陥検出に広く用いることができ、特に従来困難であった鉄鋼製の構造物、たとえば橋梁やビル、工場プラント、発電設備、鉄道など幅広い分野での応用ができる。
【符号の説明】
【００３８】
１−１        被検査体
１−２        被検査体
２−１        磁気プローブ
２−２        磁気プローブ
３−１        磁気センサ用回路
３−２        磁気センサ用回路
４            ロックインアンプ
５−１        信号解析装置
５−２        信号解析装置
６−１        励磁コイル用交流電源
６−２        励磁コイル用交流電源
７−１        ヨーク材
７−２        ヨーク材
７−３        ヨーク材
７−４        ヨーク材
７−５        ヨーク材
８−１        励磁コイル
８−２        励磁コイル
８−３        励磁コイル
８−４        励磁コイル
８−５        励磁コイル
９−１        磁気センサ
９−２        磁気センサ
９−３        磁気センサ
９−４        磁気センサ
１０          磁場印加手段
１１          磁気センサアレイ
１２          マルチプレクサ
１３−１      鋼板
１３−２      鋼板
１３−３      鋼板
１３−４      鋼板
１４−１      溶接部
１４−２      溶接部
１５−１      磁気センサ位置調節機構
１５−２      磁気センサ位置調節機構
１６          屈曲部
２０        微分コイル
２１        ＳＱＵＩＤ
２２        液体窒素
２３        真空断熱容器
２４        ＦＬＬ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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