(57)【要約】【課題】  より少ない個数の磁気センサで空間分解能を向上させる。【解決手段】  略同一面積の複数の領域を形成するように一部が重なって配置された、前記複数の領域より少ない個数の複数の検出コイルを含み、当該複数の検出コイルによってそれぞれ検出される磁界に応じた複数の測定磁界データを出力する複数の磁気センサを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略同一面積の複数の領域を形成するように一部が重なって配置された、前記複数の領域より少ない個数の複数の検出コイルを含み、当該複数の検出コイルによってそれぞれ検出される磁界に応じた複数の測定磁界データを出力する複数の磁気センサを有することを特徴とする磁気測定装置。
【請求項２】
前記複数の検出コイルは、略同一の複数の矩形領域を形成するように一部が重なって配置された、略同一の複数の矩形コイルであることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項３】
前記複数の検出コイルは、それぞれの略２分の１の面積の３個の矩形領域を形成するように一部が重なって配置された、略同一の２個の矩形コイルを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気測定装置。
【請求項４】
前記複数の検出コイルは、それぞれの略４分の１の面積の９個の矩形領域を形成するように一部が重なって配置された、略同一の４個の矩形コイルを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気測定装置。
【請求項５】
前記複数の検出コイルは、それぞれの略４分の１の面積の１２個の三角形領域を形成するように一部が重なって配置された、略同一の６個の三角形コイルであることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項６】
前記複数の検出コイルは、それぞれの略３分の１の面積の１２個の菱形領域を形成するように一部が重なって配置された、略同一の６個の正六角形コイルであることを特徴とする請求項１に記載の磁気測定装置。
【請求項７】
前記複数の磁気センサは、前記複数の検出コイルがそれぞれ接続された複数の超伝導量子干渉素子をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の磁気測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れかに記載の磁気測定装置と、
検査対象物表面からの磁界に応じた前記複数の測定磁界データに基づいて、前記検査対象物表面からの磁界の前記複数の領域ごとの分布を算出するデータ処理部と、
を備えることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項９】
前記検査対象物に渦電流を誘導する磁界を励磁コイルから発生させる磁界発生部をさらに備え、
前記複数の磁気センサは、前記渦電流によって発生する磁界に応じた前記複数の測定磁界データを出力することを特徴とする請求項８に記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
複数の磁気センサがそれぞれ備える複数の検出コイルの一部を、前記複数の検出コイルより多い個数の略同一面積の複数の領域を形成するように重ねて配置することを特徴とする磁気センサの検出コイルの配置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気測定装置、非破壊検査装置、および磁気センサの検出コイルの配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検査対象物を物理的に破壊することなく、きずや欠陥などの不連続部を検出する非破壊検査技術として、検査対象物表面からの磁界（磁場）を磁気センサによって測定するものが知られている。例えば、磁気センサとして、高感度のＦＧ（Flux-Gate：フラックスゲート）センサやＭＩ（Magneto-Impedance：磁気インピーダンス）センサ、さらに高感度のＳＱＵＩＤ（Superconducting QUantum Interference Device：超伝導量子干渉素子）などを用いて、検査対象物の内部や表面の不連続部に起因する漏洩磁束を測定することによって、当該不連続部を検出することができる。
【０００３】
また、コイルから発生する磁界によって検査対象物に渦電流を誘導し、当該渦電流によって発生する磁界を測定して検査対象物の不連続部を検出する、渦電流探傷試験（渦流探傷試験）と呼ばれる非破壊検査方法（以下、渦電流法と称する）も一般に知られている。例えば、特許文献１では、当該渦電流法によって測定された磁界の各周波数成分の振幅を算出し、異なる周波数成分の振幅間で差分を計算することによって、磁気センサと検査対象物との距離の変化による影響を低減することができる非破壊検査装置が開示されている。
【０００４】
ところで、上記のような非破壊検査装置は、固定された磁気センサのセンサ面に対して略平行に検査対象物側を移動させる走査方式のものと、固定された検査対象物表面に対して略平行に磁気センサ側を移動させる走査方式のものとに大別することができる。そして、例えば電力設備などのように、検査対象物が大型構造物である場合には、一般に、磁気センサ側の走査方式が採用される。例えば、特許文献２では、多軸ロボットを用いて磁気センサを走査することによって、磁気センサと検査対象物との距離および角度を一定に保つ非破壊検査装置・方法が開示されている。
【０００５】
このようにして、検査対象物側または磁気センサ側を走査し、検査対象物表面からの磁界を測定することによって、検査対象物の不連続部を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４９２１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、検査対象物表面からの磁界を測定して検査対象物の不連続部を検出する、一般的な非破壊検査装置の構成の一例を図１４に示す。
【０００８】
図１４に示されている一般的な非破壊検査装置において、センサ部４は、例えばＳＱＵＩＤなどを備えており、検出コイル４１が接続されて磁気センサを構成している。また、当該非破壊検査装置は、検査対象物９側または検出コイル４１側を走査するが、いずれの場合も、検出コイル４１の面積を小さくするほど、検査の空間分解能を向上させることができる。
【０００９】
しかしながら、検出コイル４１の面積を小さくすると、検査対象物９全体の検査時間が長くなってしまう。また、空間分解能と検査時間とを両立させるため、複数の検出コイルを隣接して配置した場合、検出コイルと同じ個数だけセンサ部が必要となる。例えば図１５に示すように、３×３個の領域ＡないしＩにそれぞれ対応して検出コイル１１ａないし１１ｉを配置した場合、９個のセンサ部１ａないし１ｉが必要となる。
【００１０】
そのため、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤなども検出コイルと同じ個数だけ必要となり、非破壊検査装置のコストの上昇を招くこととなる。また、センサ部の個数が増加するほど、ＳＱＵＩＤなどの特性を揃えることが困難になり、さらに、センサ部および検出コイル間を接続する配線も困難になる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決する主たる本発明は、略同一面積の複数の領域を形成するように一部が重なって配置された、前記複数の領域より少ない個数の複数の検出コイルを含み、当該複数の検出コイルによってそれぞれ検出される磁界に応じた複数の測定磁界データを出力する複数の磁気センサを有することを特徴とする磁気測定装置である。  
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より少ない個数の磁気センサで空間分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１および第３実施形態における非破壊検査装置の構成の詳細を示す平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における検査対象物表面からの磁界の領域ごとの分布の算出方法を説明する図である。
【図３】本発明の第１および第２実施形態における非破壊検査装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２および第４実施形態における非破壊検査装置の構成の詳細を示す平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における検査対象物表面からの磁界の領域ごとの分布の算出方法を説明する図である。
【図６】本発明の第３および第４実施形態における非破壊検査装置の構成の概略を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態における検査対象物表面からの磁界の領域ごとの分布の算出方法を説明する図である。
【図８】本発明の第４実施形態における検査対象物表面からの磁界の領域ごとの分布の算出方法を説明する図である。
【図９】矩形コイルを用いた他の配置例を示す図である。
【図１０】矩形コイルを用いたさらに他の配置例を示す図である。
【図１１】三角形コイルを用いた不使用領域を含まない配置例を示す図である。
【図１２】正六角形コイルを用いた不使用領域を含まない配置例を示す図である。
【図１３】正六角形コイルを用いた不使用領域を含む配置例を示す図である。
【図１４】一般的な非破壊検査装置の構成の一例を示す斜視図である。
【図１５】複数の検出コイルを隣接して配置した非破壊検査装置の構成の一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１５】
＜第１実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図１および図３を参照して、本発明の第１の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、図３は、非破壊検査装置の構成の概略を示す斜視図であり、図１は、非破壊検査装置のうち、特にセンサ部群１および検出コイル群１１の構成の詳細を示す平面図である。
【００１６】
図３に示されている非破壊検査装置は、検査対象物９の内部や表面の不連続部９１を検出するための装置であり、センサ部群１、検出コイル群１１、およびデータ処理部２を含んで構成されている。また、センサ部群１は、検出コイル群１１が接続されて磁気センサ群（磁気測定装置）を構成している。さらに、図１に示されているように、センサ部群１は、センサ部１ｒおよび１ｓを含んでおり、検出コイル群１１は、検出コイル１１ｒおよび１１ｓを含んでいる。
【００１７】
検出コイル１１ｒおよび１１ｓは、略同一の矩形（正方形または長方形）コイルであり、互いに略２分の１ずつ重なって配置されている。ここで、図１に示すように、各検出コイルのサイズを２ａ×ｂとすると、検出コイル１１ｒおよび１１ｓは、略ａ×ｂのサイズの矩形領域ＪないしＬを形成する。したがって、略同一の２個の矩形コイルによって、当該矩形コイルの略２分の１の面積を有する３個の矩形領域が形成され、１個の検出コイル当たり平均（３÷２＝）１．５個の領域が形成されている。
【００１８】
センサ部１ｒおよび１ｓは、それぞれ検出コイル１１ｒおよび１１ｓが接続されており、２個の磁気センサを構成している。また、センサ部１ｒおよび１ｓからそれぞれ出力される測定磁界データＨｒおよびＨｓは、いずれもデータ処理部２に入力されている。
【００１９】
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、本実施形態において、各センサ部は、検査対象物９の不連続部９１に起因する漏洩磁束Ｈ１を測定するのに十分な感度を有しているものとする。本実施形態では、一例として、各センサ部がＳＱＵＩＤを備えている場合について説明する。
【００２０】
本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル群１１側のいずれを走査してもよい。検査対象物９側を走査する場合には、検出コイル群１１は固定されており、検査対象物９は、検出コイル群１１のコイル面に対して略平行に移動する。この場合の検査対象物９の移動方向は、図１および図３において、ｘ０方向およびｙ０方向の矢印で示されている。一方、検出コイル群１１側を走査する場合には、検査対象物９は固定されており、検出コイル群１１は、検査対象物９表面に対して略平行に移動する。この場合の検出コイル群１１の移動方向は、図１および図３において、ｘ１方向およびｙ１方向の矢印で示されている。
【００２１】
検出コイル１１ｒおよび１１ｓは、不連続部９１に起因する検査対象物９表面からの磁界（漏洩磁束Ｈ１）を検出する。例えば、漏洩磁束Ｈ１は、オーステナイト系ステンレス鋼に応力が加わり、マルテンサイト変態が生じることによって発生する。そのため、本実施形態の非破壊検査装置は、初期段階の小さなきずや欠陥などを、検査対象物９に対する悪影響が顕在化する前に検出することができる。
【００２２】
センサ部１ｒおよび１ｓは、それぞれ検出コイル１１ｒおよび１１ｓの位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｒおよびＨｓを出力する。したがって、測定磁界データＨｒは、検査対象物９表面に対する検出コイル群１１の垂直位置における、矩形領域ＪおよびＫからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。また、測定磁界データＨｓは、同じ垂直位置における、矩形領域ＫおよびＬからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。なお、本実施形態の非破壊検査装置は、各センサ部がＳＱＵＩＤを備えることによって、不連続部９１に起因する微弱な漏洩磁束Ｈ１も測定することができる。
【００２３】
データ処理部２は、測定磁界データＨｒおよびＨｓに基づいて、検査対象物９表面からの磁界の矩形領域ＪないしＬごとの分布を算出する。前述したように、本実施形態の非破壊検査装置において、各検出コイルは、漏洩磁束Ｈ１を検出しているため、当該磁界分布は、検査対象物９の内部や表面における不連続部９１の分布を示している。なお、磁界分布の算出方法についての詳細な説明は後述する。
【００２４】
このようにして、各測定箇所（検査対象物９表面に対する検出コイル群１１の水平位置）において、矩形領域ＪないしＬごとの漏洩磁束Ｈ１の分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。
【００２５】
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
【００２６】
前述したように、本実施形態の非破壊検査装置は、初期段階の不連続部を検出することができるため、交換や修理などの対策を適宜実施している場合には、１回の検査において検出される不連続部の個数は通常少ない。そこで、まず、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。
【００２７】
図２は、測定磁界データの値が１（以下、図２および図５において、「＋１」と記載）となるような不連続部が、矩形領域ＪないしＬのいずれにも存在しない場合、または何れか１つに１個存在する場合における、測定磁界データＨｒおよびＨｓの値を示している。
【００２８】
不連続部が矩形領域ＪないしＬのいずれにも存在しない場合（以下、図２、図５、図７、および図８において、「なし」と記載）には、Ｈｒ＝Ｈｓ＝０となる。また、不連続部が矩形領域Ｊに１個存在する場合には、Ｈｒ＝１，Ｈｓ＝０となる。さらに、不連続部が矩形領域Ｌに１個存在する場合には、Ｈｒ＝０，Ｈｓ＝１となる。そして、不連続部が矩形領域Ｋに１個存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｓ＝１となる。
【００２９】
以上から明らかなように、測定磁界データＨｒおよびＨｓに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。したがって、２個のセンサ部１ｒおよび１ｓより多い３個の矩形領域ＪないしＬごとの漏洩磁束Ｈ１の分布を算出することができるため、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤの個数も抑えることができる。また、図１において、測定箇所を検出コイル群１１全体のサイズ（略３ａ×ｂ）ごとに移動させることによって、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。以下、このような検出コイル群１１全体のサイズごとに移動させる検査工程を、基本検査工程と称する。
【００３０】
次に、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。
【００３１】
測定磁界データの値が１となるような不連続部が１個の矩形領域にｎ個存在する場合については、測定磁界データの値がｎとなるような不連続部が当該矩形領域に１個存在する場合と同様である。この場合における各測定磁界データの値は、図２の各値をｎ倍とすればよい。また、例えば、不連続部が矩形領域ＪおよびＫに１個ずつ存在する場合には、Ｈｒ＝１＋１＝２，Ｈｓ＝０＋１＝１のように、図２の各矩形領域における値を加算すればよい。したがって、複数の不連続部が同じ矩形領域に存在する場合についても、異なる矩形領域に存在する場合についても同様に、各測定磁界データの値は、図２の各矩形領域における値（０または＋１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。
【００３２】
しかしながら、例えば、不連続部が矩形領域ＪおよびＬに１個ずつ存在する場合には、Ｈｒ＝１＋０＝１，Ｈｓ＝０＋１＝１となり、不連続部が矩形領域Ｋに１個存在する場合と区別することができない。この場合には、図１において、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向に距離ａだけ、すなわち、矩形領域１個分だけ移動させることによって、両者を区別することが可能となる。当該移動によって、移動前に不連続部が矩形領域ＪおよびＬに１個ずつ存在した場合には、移動後には不連続部が矩形領域Ｋに１個存在することとなる。一方、移動前に不連続部が矩形領域Ｋに１個存在した場合には、移動後には不連続部が矩形領域Ｊに１個存在することとなる。
【００３３】
このようにして、測定箇所を矩形領域１個分だけ移動させることによって、不連続部が複数の矩形領域に存在する場合についても区別することがより望ましい。なお、このような細かい移動を検査対象物９全体に対して行う必要はなく、基本検査工程において測定磁界データＨｒおよびＨｓがいずれも０でなかった測定箇所に対してのみ、追加的に行えば十分である。したがって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。以下、このような矩形領域１個分だけ移動させる検査工程を、追加検査工程と称する。
【００３４】
＜第２実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図４を参照して、本発明の第２の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、本実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第１実施形態と同様に、図３に示されている。また、図４は、非破壊検査装置のうち、特にセンサ部群１および検出コイル群１１の構成の詳細を示す平面図である。
【００３５】
本実施形態の非破壊検査装置では、図４に示されているように、センサ部群１は、センサ部１ｒないし１ｕを含んでおり、検出コイル群１１は、検出コイル１１ｒないし１１ｕを含んでいる。
【００３６】
検出コイル１１ｒないし１１ｕは、略同一の矩形コイルである。また、隣接する２つの検出コイル同士、すなわち、検出コイル１１ｒと１１ｓ、１１ｒと１１ｔ、１１ｓと１１ｕ、および１１ｔと１１ｕは、互いに略２分の１ずつ重なって配置されている。ここで、図４に示すように、各検出コイルを２ａ×２ａのサイズの矩形（正方形）コイルとすると、検出コイル１１ｒないし１１ｕは、略ａ×ａのサイズの矩形（正方形）領域ＡないしＩを形成する。したがって、略同一の４個の矩形コイルによって、当該矩形コイルの略４分の１の面積を有する９個の矩形領域が形成され、１個の検出コイル当たり平均（９÷４＝）２．２５個の領域が形成されている。
【００３７】
センサ部１ｒないし１ｕは、それぞれ検出コイル１１ｒないし１１ｕが接続されており、４個の磁気センサを構成している。また、センサ部１ｒないし１ｕからそれぞれ出力される測定磁界データＨｒないしＨｕは、いずれもデータ処理部２に入力されている。
【００３８】
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、各センサ部は、ＳＱＵＩＤを用いて漏洩磁束Ｈ１を測定するものとする。
【００３９】
第１実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル群１１側のいずれを走査してもよい。また、検出コイル１１ｒないし１１ｕは、不連続部９１に起因する検査対象物９表面からの磁界（漏洩磁束Ｈ１）を検出する。
【００４０】
センサ部１ｒないし１ｕは、それぞれ検出コイル１１ｒないし１１ｕの位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｒないしＨｕを出力する。したがって、測定磁界データＨｒは、検査対象物９表面に対する検出コイル群１１の垂直位置における、矩形領域Ａ、Ｂ、Ｄ、およびＥからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。また、測定磁界データＨｓは、同じ垂直位置における、矩形領域Ｂ、Ｃ、Ｅ、およびＦからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。さらに、測定磁界データＨｔは、同じ垂直位置における、矩形領域Ｄ、Ｅ、Ｇ、およびＨからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。そして、測定磁界データＨｕは、同じ垂直位置における、矩形領域Ｅ、Ｆ、Ｈ、およびＩからの磁界の強さまたは磁束密度に応じて出力される。
【００４１】
データ処理部２は、測定磁界データＨｒないしＨｕに基づいて、検査対象物９表面からの磁界の矩形領域ＡないしＩごとの分布を算出する。第１実施形態の場合と同様に、当該磁界分布は、検査対象物９の内部や表面における不連続部９１の分布を示している。
【００４２】
このようにして、各測定箇所において、矩形領域ＡないしＩごとの漏洩磁束Ｈ１の分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。
【００４３】
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図４および図５を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
【００４４】
まず、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。  
図５は、測定磁界データの値が１となるような不連続部が、矩形領域ＡないしＩのいずれにも存在しない場合、または何れか１つに１個存在する場合における、測定磁界データＨｒないしＨｕの値を示している。  
例えば、不連続部が矩形領域Ａに１個存在する場合には、Ｈｒ＝１，Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝０となる。また、例えば、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝１となる。さらに、例えば、不連続部が矩形領域Ｆに１個存在する場合には、Ｈｒ＝Ｈｔ＝０，Ｈｓ＝Ｈｕ＝１となる。
【００４５】
図５から明らかなように、測定磁界データＨｒないしＨｕに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。したがって、４個のセンサ部１ｒないし１ｕより多い９個の矩形領域ＡないしＩごとの漏洩磁束Ｈ１の分布を算出することができるため、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤの個数も抑えることができる。また、測定箇所を検出コイル群１１全体のサイズ（略３ａ×３ａ）ごとに移動させる基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。なお、本実施形態の非破壊検査装置は、１個の検出コイル当たり、すなわち、１個のセンサ部当たり形成される領域の平均個数が第１実施形態の非破壊検査装置より多いため、さらに効率よく空間分解能を向上させることができる。
【００４６】
次に、漏洩磁束Ｈ１を発生する不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。  
複数の不連続部が存在する場合における各測定磁界データの値は、第１実施形態の場合と同様に、図５の各矩形領域における値（０または＋１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。また、この場合には、図４において、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向またはｙ０（ｙ１）方向に距離ａだけ、すなわち、矩形領域１個分だけ移動させることによって、不連続部の分布を区別することが可能となる。
【００４７】
例えば、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合と、矩形領域ＤおよびＦに１個ずつ存在する場合とは、ｘ０（ｘ１）方向に移動させることによって区別することができるものの、ｙ０（ｙ１）方向に移動させることによっては区別することができない。また、例えば、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合と、矩形領域ＢおよびＨに１個ずつ存在する場合とは、ｘ０（ｘ１）方向に移動させることによっては区別することができないものの、ｙ０（ｙ１）方向に移動させることによって区別することができる。
【００４８】
このようにして、測定箇所を矩形領域１個分だけ移動させる追加検査工程によって、不連続部が複数の矩形領域に存在する場合についても区別することがより望ましい。なお、当該追加検査工程は、基本検査工程において測定磁界データＨｒないしＨｕの複数が０でなかった測定箇所に対してのみ、追加的に行えば十分である。したがって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。
【００４９】
＜第３実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
以下、図６を参照して、本発明の第３の実施形態における非破壊検査装置の構成について説明する。なお、図６は、非破壊検査装置の構成の概略を示す斜視図である。また、本実施形態における非破壊検査装置のうち、特にセンサ部群１および検出コイル群１１の構成の詳細は、第１実施形態と同様に、図１に示されている。
【００５０】
図６に示されている非破壊検査装置は、特に渦電流法を用いる非破壊検査装置であり、第１実施形態の非破壊検査装置に対して、磁界発生部３および励磁コイル３１をさらに含んで構成されている。また、磁界発生部３には、励磁コイル３１が接続されている。
【００５１】
＝＝＝非破壊検査装置の動作＝＝＝
次に、本実施形態における非破壊検査装置の動作について説明する。なお、第１実施形態と同様に、本実施形態においても、各センサ部は、ＳＱＵＩＤを備えているものとする。
【００５２】
第１実施形態と同様に、本実施形態の非破壊検査装置は、検査対象物９側および検出コイル群１１側のいずれを走査してもよい。なお、検出コイル群１１側を走査する場合でも、検出コイル群１１と励磁コイル３１との位置関係が変化しないように構成されているものとする。
【００５３】
磁界発生部３は、励磁コイル３１に交流電流を流して交流磁界を発生させ、検査対象物９に渦電流を誘導する。また、検出コイル１１ｒおよび１１ｓは、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２を検出する。さらに、センサ部１ｒおよび１ｓは、それぞれ検出コイル１１ｒおよび１１ｓの位置における磁界の強さまたは磁束密度に応じて、測定磁界データＨｒおよびＨｓを出力する。
【００５４】
第１実施形態の非破壊検査装置と同様に、データ処理部２は、測定磁界データＨｒおよびＨｓに基づいて、検査対象物９表面からの磁界の矩形領域ＪないしＬごとの分布を算出する。ここで、検査対象物９に不連続部９１が存在すると、不連続部９１によって渦電流に乱れが生じ、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２が弱くなるため、測定磁界データの値は減少する。そのため、算出される磁界分布は、検査対象物９の内部や表面における不連続部９１の分布を間接的に示している。
【００５５】
なお、励磁コイル３１から発生させる交流磁界の周波数を高くすると、表皮効果によって検査対象物９の略表面のみに渦電流が誘導され、検査対象物９表面の不連続部９１を検出することができる。反対に、周波数を低くすると、表皮深さが大きくなるため、検査対象物９内部の不連続部９１を検出することができるようになる。また、当該交流磁界は、複数の周波数成分を含んでいてもよい。
【００５６】
このようにして、各測定箇所において、渦電流によって発生する磁界Ｈ２の矩形領域ＪないしＬごとの分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。
【００５７】
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図１および図７を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
【００５８】
まず、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。  
ここで、渦電流によって測定磁界データの値が２（矩形領域当たり１）となるような磁界Ｈ２が発生し、不連続部が存在する矩形領域にはまったく渦電流が流れないものとすると、不連続部による測定磁界データＨｒおよびＨｓの値の減少分は、図７の各上段の（括弧が付いていない）値のようになる。なお、これらの値は、図２の各値の正負を反転させたものとなる。また、この場合の測定磁界データＨｒおよびＨｓの値は、図７の各下段の（括弧が付いている）式のように求めることができる。
【００５９】
不連続部が矩形領域ＪないしＬのいずれにも存在しない場合には、不連続部による測定磁界データＨｒおよびＨｓの値の減少分はいずれも０となり、Ｈｒ＝Ｈｓ＝２−０＝２となる。また、不連続部が矩形領域Ｊに１個存在する場合には、測定磁界データＨｒの値が１個の矩形領域に相当する１だけ減少（以下、図７および図８において、「−１」と記載）し、Ｈｒ＝２−１＝１，Ｈｓ＝２−０＝２となる。さらに、不連続部が矩形領域Ｌに１個存在する場合には、測定磁界データＨｓの値が１だけ減少し、Ｈｒ＝２−０＝２，Ｈｓ＝２−１＝１となる。そして、不連続部が矩形領域Ｋに１個存在する場合には、測定磁界データＨｒおよびＨｓの値がいずれも１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｓ＝２−１＝１となる。
【００６０】
以上から明らかなように、測定磁界データＨｒおよびＨｓに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。したがって、第１実施形態の非破壊検査装置と同様に、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤの個数を抑えることができる。また、基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。
【００６１】
次に、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。  
複数の不連続部が存在する場合における、不連続部による各測定磁界データの値の減少分は、第１実施形態における各測定磁界データの値の場合と同様に、図７の各矩形領域における値（０または−１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。
【００６２】
例えば、不連続部が矩形領域ＪおよびＫに１個ずつ存在する場合には、測定磁界データＨｒの値が２、測定磁界データＨｓの値が１だけ減少し、Ｈｒ＝２−２＝０，Ｈｓ＝２−１＝１となる。また、例えば、不連続部が矩形領域ＪおよびＬに１個ずつ存在する場合には、測定磁界データＨｒおよびＨｓの値がいずれも１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｓ＝２−１＝１となる。さらに、これらの場合には、第１実施形態の場合と同様に、図１において、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向に矩形領域１個分だけ移動させることによって、不連続部の分布を区別することが可能となる。
【００６３】
このようにして、第１実施形態の非破壊検査装置と同様に、追加検査工程によって、不連続部が複数の矩形領域に存在する場合についても区別することがより望ましい。また、基本検査工程の後に、一部の測定箇所に対してのみ追加検査工程を行うことによって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。
【００６４】
＜第４実施形態＞
＝＝＝非破壊検査装置の構成＝＝＝
本発明の第４の実施形態における非破壊検査装置の構成の概略は、第３実施形態と同様に、図６に示されている。また、本実施形態における非破壊検査装置のうち、特にセンサ部群１および検出コイル群１１の構成の詳細は、第２実施形態と同様に、図４に示されている。
【００６５】
＝＝＝磁界分布の算出方法＝＝＝
以下、図４および図８を参照して、本実施形態における磁界分布の算出方法について説明する。
【００６６】
まず、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において１個以下の場合について説明する。  
ここで、渦電流によって測定磁界データの値が４（矩形領域当たり１）となるような磁界Ｈ２が発生し、不連続部が存在する矩形領域にはまったく渦電流が流れないものとすると、不連続部による測定磁界データＨｒないしＨｕの値の減少分は、図８の各上段の値のようになる。なお、これらの値は、図５の各値の正負を反転させたものとなる。また、この場合の測定磁界データＨｒないしＨｕの値は、図８の各下段の式のように求めることができる。
【００６７】
例えば、不連続部が矩形領域Ａに１個存在する場合には、測定磁界データＨｒの値が１個の矩形領域に相当する１だけ減少し、Ｈｒ＝４−１＝３，Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝４−０＝４となる。また、例えば、不連続部が矩形領域Ｅに１個存在する場合には、測定磁界データＨｒないしＨｕの値がいずれも１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝４−１＝３となる。さらに、例えば、不連続部が矩形領域Ｆに１個存在する場合には、測定磁界データＨｓおよびＨｕの値が１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｔ＝４−０＝４，Ｈｓ＝Ｈｕ＝４−１＝３となる。
【００６８】
図８から明らかなように、測定磁界データＨｒないしＨｕに基づいて、不連続部が存在する矩形領域を識別することができる。したがって、第３実施形態の非破壊検査装置と同様に、各センサ部が備えるＳＱＵＩＤの個数を抑えることができる。また、基本検査工程において、検査対象物９全体の検査時間が長くなることなく、空間分解能を向上させることができる。なお、本実施形態の非破壊検査装置は、１個のセンサ部当たり形成される領域の平均個数が第３実施形態の非破壊検査装置より多いため、さらに効率よく空間分解能を向上させることができる。
【００６９】
次に、渦電流に乱れが生じるような不連続部の個数が、１つの測定箇所において２個以上の場合について説明する。  
複数の不連続部が存在する場合における、不連続部による各測定磁界データの値の減少分は、第３実施形態の場合と同様に、図８の各矩形領域における値（０または−１）を不連続部の個数分だけ加算すればよい。
【００７０】
例えば、不連続部が矩形領域ＤおよびＥに１個ずつ存在する場合には、測定磁界データＨｒおよびＨｔの値が２、測定磁界データＨｓおよびＨｕの値が１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｔ＝４−２＝２，Ｈｓ＝Ｈｕ＝４−１＝３となる。また、例えば、不連続部が矩形領域ＢおよびＨに１個ずつ存在する場合には、測定磁界データＨｒないしＨｕの値がいずれも１だけ減少し、Ｈｒ＝Ｈｓ＝Ｈｔ＝Ｈｕ＝４−１＝３となる。さらに、これらの場合には、第２実施形態の場合と同様に、図４において、測定箇所をｘ０（ｘ１）方向またはｙ０（ｙ１）方向に矩形領域１個分だけ移動させることによって、不連続部の分布を区別することが可能となる。
【００７１】
このようにして、第２実施形態の非破壊検査装置と同様に、追加検査工程によって、不連続部が複数の矩形領域に存在する場合についても区別することがより望ましい。また、基本検査工程の後に、一部の測定箇所に対してのみ追加検査工程を行うことによって、検査対象物９全体の検査時間が大幅に長くなることはない。
【００７２】
＝＝＝検出コイルの他の配置例＝＝＝
検出コイル群１１は、複数の検出コイルの一部を重ねて配置することによって、略同一面積の領域を検出コイルの個数より多く形成できればよく、図１および図４に示した検出コイルの配置例以外にも様々な構成が可能である。
【００７３】
まず、図９および図１０を参照して、図１および図４の配置例と同様に、検出コイルとして矩形コイルを用いた他の配置例を示す。
【００７４】
図９は、図４の配置例と同様に、隣接する２つの矩形コイル同士を互いに略２分の１ずつ重ねて配置することによって、１６個の矩形領域を形成する配置例を示している。図９に示されているように、８個の矩形コイルＳ１ないしＳ８は、１６個の矩形領域Ｓ１１ないしＳ２６のうち、それぞれ丸印の付いた４個を囲むように配置されている。したがって、図９の配置例では、１個の検出コイル当たり平均（１６÷８＝）２個の領域が形成されている。なお、矩形領域Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ２０、およびＳ２１を囲む矩形コイルは不要である。
【００７５】
図１０は、図９の配置例と同様に、８個の矩形コイルを用いて、１６個の矩形領域を形成する他の配置例を示している。図１０に示されているように、８個の矩形コイルＲ１ないしＲ８は、１６個の矩形領域Ｓ１１ないしＳ２６のうち、それぞれ縦一列または横一列の４個を囲むような形状をしている。なお、図９の配置例と同様に、図１０の配置例でも、１個の検出コイル当たり平均２個の領域が形成されている。
【００７６】
次に、図１１ないし図１３を参照して、矩形コイル以外の検出コイルを用いた配置例を示す。
【００７７】
図１１は、三角形コイルを用いた配置例を示している。図１１に示されているように、６個の三角形コイルＴ１ないしＴ６は、１２個の三角形領域Ｔ１１ないしＴ１６、およびＴ２１ないしＴ２６のうち、それぞれ丸印の付いた４個を囲むように配置されている。したがって、図１１の配置例では、１個の検出コイル当たり平均（１２÷６＝）２個の領域が形成されている。なお、各三角形コイルの形状は、正三角形である必要はなく、各三角形領域の形状は、三角形コイルの３つの中点を結んで形成されるような、三角形コイルの４分の１の面積を有する三角形である。
【００７８】
図１２は、正六角形コイルを用いた配置例を示している。図１２に示されているように、６個の正六角形コイルＨ１ないしＨ６は、１２個の菱形領域Ｒ１１ないしＲ１６、およびＲ２１ないしＲ２６のうち、それぞれ丸印の付いた３個を囲むように配置されている。したがって、図１２の配置例では、１個の検出コイル当たり平均（１２÷６＝）２個の領域が形成されている。なお、各菱形領域の形状は、正六角形コイルの１つおきの３つの頂点と重心とを結んで形成されるような、正六角形コイルの３分の１の面積を有する菱形である。
【００７９】
図１１および図１２の配置例では、検出コイル群１１全体のサイズと、略同一面積の領域の合計サイズとが等しくなっている。しかしながら、検出コイル群１１は、略同一面積の領域以外の不使用領域を含むような構成としてもよい。
【００８０】
図１３は、正六角形コイルを用いた他の配置例を示している。図１３の配置例では、８個の正六角形コイルＨ１ないしＨ８によって、１６個の正三角形領域Ｔ３１ないしＴ４６以外に、不使用領域Ｑ１１ないしＱ１４が形成されている。したがって、図１３の配置例では、１個の検出コイル当たり平均（１６÷８＝）２個の領域が形成されている。なお、各正三角形領域の形状は、正六角形コイルの３本の最長の対角線によって形成されるような、正六角形コイルの６分の１の面積を有する正三角形である。
【００８１】
前述したように、センサ部群１に検出コイル群１１が接続されて構成される磁気センサ群（磁気測定装置）において、検出コイル群１１に含まれる複数の検出コイルの一部を重ねて配置することによって、略同一面積の領域を検出コイルの個数より多く形成でき、より少ない個数の磁気センサで空間分解能を向上させることができる。
【００８２】
また、検出コイルとして略同一の矩形コイルを用いることによって、略同一の複数の矩形領域を形成することができ、検査対象物９側または検出コイル群１１側をｘ０（ｘ１）方向およびｙ０（ｙ１）方向に走査する場合に好適な構成とすることができる。
【００８３】
また、略同一の２個の矩形コイルを互いに略２分の１ずつ重ねて配置することによって、当該矩形コイルの略２分の１の面積を有する３個の矩形領域を形成することができる。
【００８４】
また、略同一の４個の矩形コイルのうち、隣接する２個同士を互いに略２分の１ずつ重ねて配置することによって、当該矩形コイルの略４分の１の面積を有する９個の矩形領域を形成することができる。
【００８５】
また、略同一の６個の三角形コイルを用いて、当該三角形コイルの略４分の１の面積を有する１２個の三角形領域を形成することによって、検出コイル群１１が略同一面積の領域以外の不使用領域を含まない構成とすることができる。
【００８６】
また、略同一の６個の正六角形コイルを用いて、当該正六角形コイルの略３分の１の面積を有する１２個の菱形領域を形成することによっても、検出コイル群１１が不使用領域を含まない構成とすることができる。
【００８７】
また、各センサ部がＳＱＵＩＤを備えることによって、例えば物体の小さなきずや欠陥などに起因する漏洩磁束のような微弱な磁界を測定することができる。
【００８８】
また、以上のような構成の磁気センサ群（磁気測定装置）備えた非破壊検査装置において、複数の検出コイルによって検査対象物９表面からの磁界を検出し、当該磁界に応じた測定磁界データに基づいて、領域ごとの磁界分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。
【００８９】
また、図６に示した渦電流法を用いる非破壊検査装置において、励磁コイル３１から検査対象物９に渦電流を誘導する交流磁界を発生させ、当該渦電流によって発生する磁界Ｈ２に応じた測定磁界データに基づいて、領域ごとの磁界分布を算出することによって、検査対象物９の不連続部９１を検出することができる。
【００９０】
また、複数の磁気センサがそれぞれ備える複数の検出コイルの一部を、略同一面積の領域を検出コイルの個数より多く形成するように重ねて配置することによって、より少ない個数の磁気センサで空間分解能を向上させることができる。
【００９１】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００９２】
上記実施形態では、各センサ部がＳＱＵＩＤを備える場合について説明したが、これに限定されるものではない。各センサ部は、ＳＱＵＩＤ以外にＦＧセンサやＭＩセンサを備えていてもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１  センサ部群
１ａ〜１ｉ  センサ部
１ｒ〜１ｕ  センサ部
２  データ処理部
３  磁界発生部
４  センサ部
９  検査対象物
１１  検出コイル群
１１ａ〜１１ｉ  検出コイル
１１ｒ〜１１ｕ  検出コイル
３１  励磁コイル
４１  検出コイル
９１  不連続部
【図１】
2011007665.tif 000003
【図２】
2011007665.tif 000004
【図３】
2011007665.tif 000005
【図４】
2011007665.tif 000006
【図５】
2011007665.tif 000007
【図６】
2011007665.tif 000008
【図７】
2011007665.tif 000009
【図８】
2011007665.tif 000010
【図９】
2011007665.tif 000011
【図１０】
2011007665.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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