(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、
当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、
前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、
前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、
を備える磁気特性測定用プローブであって、
前記磁化力検出用コイルは、前記両端面のうち少なくとも一方と前記測定対象の外面との間に形成された空隙の径方向外側を囲うように巻回されており、且つ前記測定対象の外面と当接可能に配置されている
ことを特徴とする磁気特性測定用プローブ。
【請求項２】
前記ヨークは、
前記測定対象と共に第１磁路を形成する第１ヨークと、
前記測定対象の前記表層において第1磁路と直交する第２磁路を当該測定対象と共に形成する第２ヨークと、を含み、
前記励磁コイルは、
第１ヨークに巻回されており、第１磁路が形成されるよう第１ヨークを励磁する第１励磁コイルと、
第２ヨークに巻回されており、第２磁路が形成されるよう第２ヨークを励磁する第２励磁コイルと、を含み、
前記磁化力検出用コイルは、第１ヨークの両端面のうち少なくとも一方と、第２ヨークの両端面のうち少なくとも一方に、それぞれ対応して設けられており、
前記磁気センサは、第１ヨークの両端面のうち一方から他方に向かう第１方向の磁束密度と、第２ヨークの両端面のうち一方から他方に向かう第２方向の磁束密度と、を検出可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気特性測定用プローブ。
【請求項３】
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、
当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、
前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、
前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、
前記励磁コイルに所定の周波数の励磁電流を供給する励磁器と、
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、且つ前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する処理装置と、
を備えることを特徴とする磁気特性測定システム。
【請求項４】
前記処理装置は、前記周波数と、予め設定された前記測定対象の導電率及び比透磁率に基づいて、測定対象のうち磁路が有効に形成されている表層の表皮深さを算出し、当該表皮深さに基づいて前記反磁界係数を算出する
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気特性測定システム。
【請求項５】
前記処理装置は、前記表皮深さに基づいて、前記測定対象のうち磁路が有効に形成されている表層の形状である浸透形状を算出し、当該浸透形状に基づいて前記反磁界係数を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気特性測定システム。
【請求項６】
複数の浸透形状と、当該浸透形状にそれぞれ対応する反磁界係数が、予め格納されている記憶装置を、さらに備え、
前記処理装置は、当該記憶装置に予め格納された複数の浸透形状のうち、算出された浸透形状に最も近いものを決定し、当該決定された浸透形状に対応する反磁界係数を、当該記憶装置から取得する
ことを特徴とする請求項５に記載の磁気特性測定システム。
【請求項７】
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、
前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、
前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、
前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する
ことを特徴とする磁気特性測定方法。
【請求項８】
両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する劣化評価方法であって、
前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、
前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、
前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、
前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出し、
前記実効磁化力に対応して前記表層における磁路に平行な方向の磁束密度又は磁化の履歴である磁気履歴を取得し、
当該磁気履歴に基づいて測定対象の磁気特性を示すパラメータを算出し、
当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する
ことを特徴とする劣化評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、測定対象の磁気特性を測定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温、高圧又は高放射線等の過酷な環境下において使用される金属材料は、組織変化や、不純物が不均一に偏在している偏析等を伴って劣化する。例えば、発電プラント等において用いられる各種の機器の劣化を評価する場合、当該機器を構成する部材等を破壊することなく金属材料の劣化を評価する手法、いわゆる非破壊評価が望まれる。
【０００３】
このような非破壊評価には、測定対象である機器を構成する金属材料の磁気特性の変化を調べるものがある。例えば、発電プラント用の機器を構成する金属材料には、磁気ヒステリシスを示す強磁性体が用いられる場合がある。強磁性体は、不純物が不均一に偏在している偏析や、組織変化に応じて、磁気特性が変化する。
【０００４】
磁気特性には、磁化曲線で示される各種のパラメータがあり、例えば、保磁力、残留磁束密度、初透磁率等がある。このような磁気特性を示す値は、金属材料の機械的性質と相関関係があり、このようなパラメータを用いて、金属材料の劣化を評価することが提案されている。例えば、ビッカース硬さと保磁力との間には、相関関係があることが、知られている。
【０００５】
このような磁気特性を測定する技術には、励磁電流が流れるコイル、いわゆる励磁コイルが巻回されたヨークにより、測定対象のうち外面を含む所定の領域（以下、表層と記す）に磁路を形成し、表層近傍において磁束等を計測する技術がある。なお、当該技術においては、ヨークの両端面を、それぞれ測定対象の外面に密着させて、表層に磁路を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−２６２０２６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】伊藤史也 他、「低炭素鋼の冷間圧延・回復過程における硬度と磁気特性変化」、第３８回日本磁気学会学術講演概要集、２０１４年、p.38
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように磁気特性を測定するためには、測定対象の表層を磁化しようとする磁界の強さ、いわゆる磁化力を推定する必要がある。このような磁化力は、一般的に、励磁コイルのコイル径、長さ、巻回数、励磁電流や、ヨークの透磁率に基づいて推定される。磁気特性を測定するためのシステム（以下、磁気特性測定システムと記す）においては、一般的に、表層における磁化力に基づいて、当該表層における磁化の強さ（又は磁束密度）と、磁界の強さ（磁化力）との関係を表す曲線、いわゆる磁化曲線が求められる。保磁力や残留磁束密度、初透磁率等の磁気特性を示すパラメータは、通常、磁化曲線を求める過程において取得される。
【０００９】
ところで、測定対象の外面は、完全に平らな面ではなく、三次元的に湾曲した形状をなしている場合がある。このような場合、ヨークの両端面が、測定対象の外面と密着できないことがあり、ヨークを測定対象に押し当ててもヨークの端面と測定対象の外面との間に空隙が生じる場合がある。
【００１０】
このような空隙の近傍には、磁極が発生し、測定対象の表層を磁化しようと印加される磁界とは向きが反対の磁界、いわゆる「反磁界」が生じる。反磁界は、ヨーク内部や測定対象の表層内にも生じる。
【００１１】
このような反磁界の発生は、測定対象の表層内を実際に磁化しようとする磁化力と、励磁電流等に基づいて算出された磁化力との差が拡大する要因となる。磁気特性測定システムには、反磁界が生じるような場合であっても、測定対象の表層における磁化力を高い精度で推定して、磁気特性を測定する手法が求められている。
【００１２】
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みてなされたものであって、測定対象の表層を磁化しようとする磁化力を、より高い精度で算出して測定対象の磁気特性を測定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の磁気特性測定用プローブは、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備え磁気特性測定用プローブであって、前記磁化力検出用コイルは、前記両端面のうち少なくとも一方と前記測定対象の外面との間に形成された空隙の径方向外側を囲うように巻回されており、且つ前記測定対象の外面と当接可能に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の実施形態の磁気特性測定システムは、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、前記励磁コイルに所定の周波数の励磁電流を供給する励磁器と、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、且つ前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出する処理装置と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の実施形態の磁気特性測定方法は、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定する磁気特性測定方法であって、前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の実施形態の劣化評価方法は、両端面が測定対象の外面と近接することにより、当該測定対象と共に磁路を形成するヨークと、当該ヨークに巻回されており、励磁電流の供給を受けて前記磁路が形成されるよう当該ヨークを励磁する励磁コイルと、前記両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されており、当該両端面を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイルと、前記両端面の間に配置されており、且つ前記測定対象の外面と接するように構成されており、当該外面を含む表層における当該両端面の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサと、を備える磁気特性測定用プローブを前記測定対象の前記外面に押し当てて前記表層の磁気特性を測定し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価する劣化評価方法であって、前記磁気特性測定用プローブからの信号を取得して処理する処理装置により、前記励磁電流の周波数に基づいて前記表層において前記磁路に平行な方向の反磁界係数を算出し、前記ヨークの前記両端面のうち少なくとも一方における磁界の強さである端部磁化力を算出し、前記磁気センサからの磁束密度又は磁化と前記反磁界係数と前記端部磁化力に基づいて前記表層を磁化しようとする磁界の強さである実効磁化力を算出し、前記実効磁化力に対応して前記表層における磁路に平行な方向の磁束密度又は磁化の履歴である磁気履歴を取得し、当該磁気履歴に基づいて測定対象の磁気特性を示すパラメータを算出し、当該磁気特性に基づいて測定対象の劣化を評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態によれば、測定対象の表層を磁化しようとする磁化力を高い精度で算出して測定対象の磁気特性を測定することができ、測定対象の劣化を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の磁気特性測定システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】実施形態の磁気特性測定用プローブの断面図である。
【図３】実施形態の磁気特性測定用プローブのうち第１及び第２ヨークと磁気センサとの位置関係を説明する斜視図である。
【図４】実施形態の磁気特性測定システムの各機能を説明するブロック図である。
【図５】実施形態の磁気特性測定システムにより取得された磁化曲線の一例を示す図であり、磁気特性を示すパラメータを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により、本発明が限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
本実施形態の磁気特性測定システムの測定対象について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の磁気特性測定システムの概略構成を示す模式図である。
【００２１】
図１に示すように、磁気特性測定システム１の測定対象５は、発電プラント等の機器であり、図１には、測定対象５の一例として原子炉圧力容器が示されている。測定対象５のうち少なくとも外面６の近傍は、金属材料で構成されており、より詳細には、磁気履歴（磁気ヒステリシス）を示す磁性体、いわゆる強磁性体で構成されている。このような金属材料には、例えば、炭素鋼や低合金鋼等のフェライト系鉄鋼材料がある。
【００２２】
次に、本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０の構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施形態の磁気特性測定用プローブの断面図である。図３は、本実施形態の磁気特性測定用プローブのうち第１及び第２ヨークと磁気センサとの位置関係を説明する斜視図である。なお、図３においては、第１励磁コイル及び第２励磁コイルの表示を省略している。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０は、略Ｕ字状に延びており、両端面が測定対象５の外面６と近接することにより、測定対象５と共に磁路を形成するヨーク１２，２２を有している。具体的には、磁気特性測定用プローブ１０は、測定対象５と共に第１磁路（図に一点鎖線Ｃ１で示す）を形成するためのヨーク（以下、第１ヨークと記す）１２と、測定対象５と共に第２磁路を形成するためのヨーク（以下、第２ヨークと記す）２２とを有している。
【００２４】
磁気特性測定用プローブ１０は、第１ヨーク１２に巻回されている励磁コイル（以下、第１励磁コイルと記す）１５と、第２ヨーク２２に巻回されている励磁コイル（以下、第２励磁コイルと記す）２５とを有している。第１励磁コイル１５は、第１ヨーク１２のうち中央部１２ｃに巻回されており、励磁器３１（図１参照）から、所定の周波数の励磁電流（交流電流）の供給を受ける。同様に、第２励磁コイル２５は、第２ヨーク２２のうち中央部２２ｃに巻回されており、励磁電流の供給を受ける。
【００２５】
第１励磁コイル１５は、第１ヨーク１２及び測定対象５のうち外面６を含む一定の領域（以下、表層と記す）５ａを励磁し、当該表層５ａと第１ヨーク１２には、図２に一点鎖線Ｃ１で示す第１磁路が形成される。換言すれば、表層５ａは、測定対象５のうち磁路が形成されて、磁化される領域である。同様に、第２励磁コイル２５は、当該第２ヨーク２２及び測定対象５を励磁して、第２磁路（図２に点Ｃ２で示す）を形成する。
【００２６】
第２ヨーク２２の中央部２２ｃは、外面６と垂直な方向（図２に矢印Ｚで示す）に所定の間隔をあけて第１ヨーク１２の中央部１２ｃと交差している。本実施形態において、第２励磁コイル２５は、第１励磁コイル１５と所定の間隔をあけて交差している。第２ヨーク２２は、その中央部２２ｃと第２励磁コイル２５が、第１ヨーク１２の中央部１２ｃ及び第１励磁コイル１５に比べて測定対象５側に位置するよう構成されている。
【００２７】
第１ヨーク１２の両端面１３，１４と、第２ヨーク２２の両端面２３，２４は、図３に示すように、略同一の（仮想の）平面上に配置されている。当該平面は、図３の一点鎖線矢印Ｘ及び矢印Ｙのそれぞれに平行な面である。図３において、矢印Ｘは、第１ヨーク１２の一方の端面１３から他方の端面１４に向かう方向を示しており、以下に「第１方向」と記す。矢印Ｙは、第２ヨーク２２の一方の端面２３から他方の端面２４に向かう方向を示しており、以下に「第２方向」と記す。第２方向は、第１方向と直交している。また、第１方向及び第２方向のそれぞれに垂直な方向を「第３方向」と記して各図に矢印Ｚで示す。
【００２８】
図２に示すように、第１ヨーク１２の両端面１３，１４が、外面６と近接すると、一方の端面１３と外面６との間には、略円柱状の空隙７が形成され、他方の端面１４と外面６との間には、略円柱状の空隙８が形成される。同様に、第２ヨーク２２の両端面２３，２４が、外面６と近接すると、図３に示す端面２３と外面６との間と、端面２４と外面６との間にも、それぞれ空隙（図示せず）が形成される。
【００２９】
図２に一点鎖線Ｃ１で示すように、第１磁路は、測定対象５の表層５ａと、当該表層５ａと第１ヨーク１２との間にある空隙７，８と、第１ヨーク１２とを通る。第２磁路は、図２に点Ｃ２で示すように、第２ヨーク２２と、測定対象５の表層５ａと、当該表層５ａと第２ヨーク２２との間にある空隙（図示せず）とを通る。当該表層５ａにおいて、第１磁路と第２磁路は、直交している。
【００３０】
このような空隙を挟んだヨーク端面や表層に磁極が発生することによって、ヨーク内部及び測定対象５の表層５ａ内には、当該表層５ａを磁化しようと印加される磁界とは向きが反対の反磁界が形成される。このような反磁界の発生を考慮して、表層５ａを磁化しようとする磁化力（以下、実効磁化力と記す）を算出する必要がある。
【００３１】
また、本実施形態においては、測定対象の磁気特性の異方性を評価するために、表層５ａにおいて第１磁路に沿う第１方向（図３に矢印Ｘで示す）の磁界の強さである第１実効磁化力と、表層５ａにおいて第２磁路に沿う第２方向（図３に矢印Ｙで示す）の磁界の強さである第２実効磁化力を算出することが求められている。
【００３２】
そこで、本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０は、図２に示すように、測定対象５を磁化しようとする磁界の強さ、すなわち磁化力を検出するためのコイル（以下、磁化力検出用コイルと記す）１７，１８，２７，２８を有している。具体的には、第１ヨーク１２及び表層５ａに、第１磁路（一点鎖線Ｃ１で示す）が形成されたときの磁化力を検出するための磁化力検出用コイル１７，１８と、第２磁路（点Ｃ２で示す）が形成されたときの磁化力を検出するための磁化力検出用コイル２７，２８とを有している。
【００３３】
磁化力検出用コイル１７，１８は、第１ヨーク１２の両端面１３，１４にそれぞれ対応して設けられている。磁化力検出用コイル１７は、対応する端面１３の径方向外側を囲うように巻回されている。本実施形態において、磁化力検出用コイル１７は、端面１３に加えて、当該端面１３より測定対象５側にある空隙７を囲っている。一方、磁化力検出用コイル１８は、端面１４の径方向外側を囲うように巻回されており、より具体的には、端面１４に加えて、当該端面１４より測定対象５側にある空隙８を囲っている。図２に一点鎖線Ｃ１で示す第１磁路が形成されると、磁化力検出用コイル１７，１８には、それぞれ対応する端面１３，１４を通る磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に応じた電圧が生じる。これらの電圧は、第１実効磁化力の算出に用いられる。
【００３４】
同様に、磁化力検出用コイル２７，２８は、図２及び図３に示すように、第２ヨーク２２の両端面２３，２４にそれぞれ対応して設けられている。磁化力検出用コイル２７は、端面２３（図３参照）に加えて、当該端面２３より測定対象５側にある空隙（図示せず）の径方向外側を囲うように巻回されている。磁化力検出用コイル２８は、端面２４（図３参照）に加えて、当該端面２４より測定対象５側にある空隙（図示せず）の径方向外側を囲うように巻回されている。図２に点Ｃ２で示す第２磁路が形成されると、磁化力検出用コイル２７，２８には、それぞれ対応する端面２３，２４を通る磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に応じた電圧が生じる。これらの電圧は、第２実効磁化力の算出に用いられる。
【００３５】
本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０は、図２に示す測定対象５の表層５ａにおける磁化の強さを検出するための磁気センサ２０を有している。本実施形態において、磁気センサ２０は、第１方向（図２及び図３に矢印Ｘで示す）の磁束密度に応じた電圧と、第２方向（図３に矢印Ｙで示す）の磁束密度に応じた電圧と、第１方向にそれぞれ垂直な第３方向（図２及び図３に矢印Ｚで示す）の磁束密度に応じた電圧が生じるよう構成されている。すなわち磁気センサ２０は、いわゆる３軸（３次元）磁束センサとして構成されている。
【００３６】
このような磁気センサ（磁束センサ）２０は、例えば、ホール素子を用いたセンサにより実現することができる。なお、磁気センサ２０には、磁気インピーダンス素子を用いたＭＩセンサを用いるものとしても良い。
【００３７】
なお、本実施形態において、磁気センサ２０は、第１方向及び第２方向に加えて、これら方向にそれぞれ垂直な第３方向（図２及び図３に矢印Ｚで示す）の磁束密度に応じた電圧を検出可能な、いわゆる３次元（３軸）磁気センサとして構成されている。
【００３８】
磁気センサ２０は、図２に示すように第１ヨーク１２の両端面１３，１４の間であって、且つ図３に示すように第２ヨーク２２の両端面２３，２４の間に配置されている。より詳細には、磁気センサ２０は、第１ヨーク１２の端面１３と端面１４の中間であって、且つ第２ヨーク２２の端面２３と端面２４の中間に配置されている。
【００３９】
磁気センサ２０は、測定対象５の外面６と当接するように構成されている。本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０は、磁気センサ２０が測定対象５の外面６に当接するよう、当該磁気センサ２０を第３方向Ｚのうち測定対象５側（図に示す矢印Ｚとは反対側）に付勢するばね１９を有している。ばね１９は、一端が磁気センサ２０に結合されており、他端が磁気特性測定用プローブ１０のボデー１１に結合されている。ばね１９には、例えば、圧縮コイルばねが用いられる。
【００４０】
磁気センサ２０が検出した表層５ａの磁束密度に応じた電圧は、後述する検出器３５により検出される。本実施形態において、磁気センサ２０から出力される、第１方向、第２方向及び第３方向のそれぞれの磁束密度に応じた電圧は、検出器３５により検出される。
【００４１】
以上に説明した磁気特性測定用プローブ１０を構成する各構成部品、すなわちヨーク１２，２２、励磁コイル１５，２５、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８は、ボデー１１（図２参照）を介して一体に結合されている。磁気センサ２０は、ばね１９を介してボデー１１に結合されている。
【００４２】
なお、ボデー１１は、様々な材料を用いることができ、例えば、合成樹脂で構成することができる。磁気特性測定用プローブ１０は、合成樹脂のボデー１１により各構成部品がモールドされた、いわゆる樹脂モールド構造とすることも好適である。
【００４３】
このように構成された磁気特性測定用プローブ１０は、図１に示すように、測定対象５の外面６に押し付けられると、図２に示すように、磁気特性測定用プローブ１０のうち磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８と、磁気センサ２０が、測定対象５の外面６に当接するよう構成されている。磁気特性測定用プローブ１０は、ヨーク１２，２２の端面と外面６との間であって、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８径方向内側には、それぞれ空隙が形成されるよう構成されている。
【００４４】
以上に説明したように本実施形態の磁気特性測定用プローブ１０は、両端面１３，１４が測定対象５の外面６と近接することにより当該測定対象５と共に磁路Ｃ１を形成するヨーク１２と、当該ヨーク１２に巻回されており励磁電流の供給を受けて磁路Ｃ１が形成されるよう当該ヨーク１２を励磁する励磁コイル１５と、両端面１３，１４の径方向外側を囲うように巻回されており当該両端面１３，１４を通る磁束の時間変化を検出可能な磁化力検出用コイル１７，１８とを有する。加えて、両端面１３，１４の間に配置されており且つ測定対象５の外面６と接するように構成されており、磁気特性測定用プローブ１０は、当該外面６を含む表層５ａにおける両端面１３，１４の一方から他方に向かう方向の磁束密度又は磁化を検出可能な磁気センサ２０とを有するものとした。
【００４５】
ヨーク１２の両端面１３，１４のそれぞれの径方向外側に巻回された磁化力検出用コイル１７，１８からの電圧に基づく磁界の強さ（すなわち端部磁化力）と、これら端面１３，１４の間に配置されている磁気センサ２０からの表層５ａにおける磁束密度Ｂ又は磁化Ｍに基づいて、ヨーク１２の両端面１３，１４の内部や、表層５ａ内に反磁界が生じた場合であっても、比較的高い精度で表層５ａを磁化しようとする実効磁化力を算出することが可能となる。本実施形態の実効磁化力の算出手法については、以下に詳細を説明する。
【００４６】
本実施形態の磁気特性測定システムの各機能について図１〜図４を用いて説明する。図４は、本実施形態の磁気特性測定システムの各機能を説明するブロック図である。なお、図４においては、電気信号又はデータの流れを破線矢印で示している。
【００４７】
また、以下の説明においては、理解を容易にするために、第１ヨーク１２及び第１励磁コイル１５により、測定対象５の表層５ａに第１磁路を形成する場合について説明する。第２ヨーク２２及び第２励磁コイル２５により第２磁路を形成する場合については、説明を適宜省略する。
【００４８】
図１及び図４に示すように、磁気特性測定システム１は、上述した磁気特性測定用プローブ１０に加えて、当該磁気特性測定用プローブ１０からの電気信号を取得して処理する装置（以下、単に「処理装置」と記す）５０を有する。本実施形態において、処理装置５０は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８からの信号（磁束の時間変化に応じた電圧）を検出器３３を介して取得し、磁気センサ２０からの信号（磁束信号）を検出器３５を介して取得する。また、処理装置５０は、励磁器３１から励磁電流の周波数を含む参照信号を取得する。
【００４９】
また、磁気特性測定用システム１は、各種の定数や変数を格納可能な記憶装置７０と、処理装置５０の演算結果を出力する出力装置８０とを有している。記憶装置７０及び出力装置８０は、通信線４０を介して処理装置５０と電気的に接続されており、各種データの授受が可能に構成されている。
【００５０】
なお、本実施形態において、記憶装置７０には、メモリ等のいわゆる主記憶装置や、ハードディスク等の補助記憶装置を用いることができる。また、出力装置８０には、データを目で見える形で表す表示装置、いわゆるディスプレイが用いられている。なお、出力装置８０には、プロッタ（作図装置）やプリンタ（印字装置）を用いるものとしても良い。
【００５１】
また、磁気特性測定システム１は、上述した磁気特性測定用プローブ１０の励磁コイル１５，２５（図４参照）にそれぞれ励磁電流を供給可能な励磁器３１を有している。また、磁気特性測定システム１は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８に生じた電圧をそれぞれ検出する検出器３３と、磁気センサ２０からの磁束に関する信号（本実施形態においては電圧）を検出する検出器３５を有している。磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８からの磁化力（すなわち磁界の強さ）に関する信号は、当該検出器３３を介して処理装置５０に送られる。一方、磁気センサ２０からの磁束（すなわち磁化の強さ）に関する信号（以下、磁束信号と記す）は、当該検出器３５を介して処理装置５０に送られる。
【００５２】
励磁器３１は、電源（図示せず）を含んでおり、第１励磁コイル１５及び第２励磁コイル２５のそれぞれに、所望の周波数、所望の振幅の励磁電流を供給可能に構成されている。励磁器３１は、励磁電流を供給すると共に、当該励磁電流の周波数を示す信号（以下、参照信号と記す）を、検出器３３と処理装置５０により取得される。
【００５３】
上述した磁気特性測定用プローブ１０を測定対象５の外面６に押し当てた状態（図１及び図２参照）で、励磁器３１が第１励磁コイル１５に励磁電流を供給すると、図２に示すように、第１ヨーク１２、空隙７、測定対象５の表層５ａ、空隙８を通る第１磁路（図に一点鎖線Ｃ１で示す）が形成される。同様に、励磁器３１が第２励磁コイル２５に励磁電流を供給すると、第２ヨーク２２、表層５ａ及び空隙（図示せず）を通る第２磁路が形成される。
【００５４】
検出器３３は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８のそれぞれに生じる電圧（交流信号）を検出する装置である。検出器３３は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８のそれぞれの電圧から、磁化力と関係のないノイズ成分を除去する機能を有していることが好ましい。検出器３３には、同期検波（位相検波）が可能な検波器を用いることができ、本実施形態においては、いわゆるロックインアンプが用いられている。
【００５５】
本実施形態において、検出器３３は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８のそれぞれの電圧から参照信号と等しい周波数の成分を抽出してノイズを除去する。検出器３３は、ノイズを除去するためのバンドパスフィルタ、具体的には、ローパスフィルタを有している。
【００５６】
本実施形態の検出器３３は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８のそれぞれの電圧すなわち交流信号に、励磁電流の周波数を示す参照信号をかけ合せることにより、当該参照信号と同じ周波数の成分のみを直流信号に変換し、ローパスフィルタを通過させる。参照信号とは周波数が異なる他の成分すなわちノイズは、交流の信号に変換されるため、ローパスフィルタにより除去される。
【００５７】
このようにして、検出器３３は、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８のそれぞれの電圧（交流）を検出し、磁化力と関係のないノイズを除去して、それぞれ対応する磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に応じた電圧（直流）に変換する。これら電圧は、処理装置５０により取得される。
【００５８】
一方、検出器３５は、磁気センサ２０からの表層５ａの磁束密度に応じた電圧を検出する。検出器３５は、磁気センサ２０からの電圧を、表層５ａにおける磁束密度Ｂを示す信号に変換する機能を有している。磁気センサ２０の電圧と磁束密度Ｂとの関係は、予め検出器３５の記憶部（図示せず）に格納されている。本実施形態の検出器３５は、さらに、当該磁束密度Ｂを、単位体積あたりの磁気モーメントである磁化の強さ（以下、単に「磁化」と記す）Ｍに変換する機能を有している。磁気センサ２０がホールセンサである場合、検出器３５には、例えば、データロガーを用いることができる。
【００５９】
本実施形態の検出器３５は、表層５ａにおける第１方向（図２及び図３に矢印Ｘで示す）の磁束密度Ｂ１に応じた電圧を、第１方向の磁化Ｍ１を示す信号に変換すると共に、第２方向（図３に矢印Ｙで示す）の磁束密度Ｂ２に応じた電圧を、第２方向の磁化Ｍ２を示す信号に変換する。これら磁化Ｍ１，Ｍ２を示す信号は、処理装置５０により取得される。
【００６０】
次に、本実施形態の磁気特性測定システムの処理装置５０の機能の詳細と、当該システムを用いた磁気特性測定方法について、図２〜図５を用いて説明する。図５は、本実施形態の磁気特性測定システムにより取得された磁化曲線の一例を示す図であり、磁気特性を示すパラメータを説明する図である。
【００６１】
処理装置５０は、励磁器３１からの参照信号すなわち励磁電流の周波数に基づいて、表層５ａにおける所定の方向の反磁界係数を算出する機能（以下、反磁界係数演算部と記す）５１と、検出器３３からのヨークの端面を通る磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に基づいて当該端面における磁界の強さである「端部磁化力」を算出する機能（以下、端部磁化力演算部と記す）５３とを有している。
【００６２】
また、処理装置５０は、反磁界係数と、端部磁化力（平均値）と、磁化Ｍ（又は磁束密度Ｂ）に基づいて表層５ａを磁化しようとする実効磁化力を算出する機能（以下、実効磁化力演算部と記す）５５と、当該実効磁化力に対応して表層５ａにおける所定の方向の磁化Ｍ又は磁束密度Ｂの履歴を取得する機能（以下、磁気履歴取得部と記す）５７とを有している。
【００６３】
端部磁化力演算部５３は、磁化力検出用コイル１７からの端面１３を通る磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に応じた電圧（直流）を検出器３３から取得する。端部磁化力演算部５３は、当該電圧の値を時間積分することにより、端面１３を通る磁束φを算出する。さらに、当該磁束φと端面１３の面積Ｓに基づいて磁束密度Ｂを算出する。当該磁束密度Ｂと第１ヨーク１２の透磁率μに基づいて当該端面１３における磁界の強さ、いわゆる端部磁化力［Ａ／ｍ］を算出する。
【００６４】
このようにして算出された端部磁化力には、当該端面１３より測定対象５側にある空隙７の磁気抵抗成分が含まれている。同様にして、第１ヨーク１２の端面１４における端部磁化力も算出する。この端部磁化力にも、当該端面１４より測定対象５側にある空隙８の磁気抵抗成分が含まれている。
【００６５】
本実施形態において、端部磁化力演算部５３は、端面１３の端部磁化力と、端面１４の端部磁化力との平均値（以下、第１端部磁化力と記す）を算出する。同様にして、端部磁化力演算部５３は、磁化力検出用コイル２７，２８からの端面２３，２４（図３参照）を通る磁束の時間変化（ｄφ／ｄｔ）に基づいて、第２ヨーク２２及び第２磁路に対応する第２端部磁化力を算出する。算出された第１及び第２の端部磁化力は、実効磁化力演算部５５に送られる。
【００６６】
一方、反磁界係数演算部５１は、励磁電流の周波数の情報を含む参照信号を励磁器３１から取得している。反磁界係数演算部５１は、励磁電流の周波数と、予め設定された各種の定数に基づいて、表層５ａに形成される磁路と平行な方向の「反磁界係数」を算出しており、以下に詳細を説明する。
【００６７】
反磁界係数（demagnetizing factor）は、一様に磁化した物体に対する係数であり、磁化Ｍに乗じると「自己減磁界の強さ」が得られる係数である。測定対象５のうち表層５ａに磁路が形成されて当該表層５ａが磁化したとき、当該磁化Ｍの方向とは逆向きの減磁界が働く、いわゆる自己減磁作用が生じる。この自己減磁界の強さは、表層５ａにおける磁化Ｍに反磁界係数Ｎを乗じた値に比例する。
【００６８】
反磁界係数演算部５１は、励磁電流の周波数と、測定対象５の導電率［Ｓ／ｍ］及び比透磁率［Ｈ／ｍ］に基づいて、磁路が有効に形成されている部分の深さ、いわゆる「表皮深さ」を算出する。なお、測定対象５の導電率及び比透磁率は、記憶装置７０（図１参照）に予め格納されている。
【００６９】
表皮深さ（skin depth）は、媒体における磁界が浸透する深さであり、「浸透深さ」とも称される。なお、表皮深さは、表層５ａの透磁率が一定とみなしてよい場合、磁界の強さが、外面６ａに対して所定の割合（約３７％）の厚さとなる。表皮深さの一例を、図２に寸法Ｄで示す。
【００７０】
反磁界係数演算部５１は、当該表皮深さに基づいて反磁界係数を算出する。本実施形態において、反磁界係数演算部５１は、まず、表皮深さに基づいて、測定対象５において磁路が有効に形成されている部分（表層５ａ）の形状（以下、浸透形状と記す）を算出する。例えば、測定対象５に第１磁路（図２参照）のみが形成される場合、浸透形状は、第１ヨーク１２の端面１３，１４の双方を包絡する包絡線（図３に二点鎖線で示す）の形状の外面６ａを、測定対象５の内側に図２にＤで示す表皮深さ分、押し出した形状となる。この例において、外面６ａは、図に矢印Ｘで示す第１方向に延びる長円形状をなしており、浸透形状は、第１方向に延びており、且つ当該方向の端部が丸みを帯びている略直方体状をなす。
【００７１】
反磁界係数演算部５１は、表皮深さに基づいて算出された浸透形状に基づいて、所定の方向の反磁界係数を算出することが可能である。浸透形状に対応する所定の方向の反磁界係数は、例えば、シミュレーション等を行うことにより求めることができる。
【００７２】
本実施形態において、反磁界係数演算部５１は、浸透形状に対応して予め設定された複数の反磁界係数の中から一つの反磁界係数に決定する。複数の浸透形状と、これら浸透形状にそれぞれ対応する反磁界係数は、予め求められており、データベースとして記憶装置７０（図１参照）に予め格納されている。
【００７３】
反磁界係数演算部５１は、記憶装置７０に予め格納された複数の浸透形状のうち、表皮深さに基づいて算出した浸透形状に最も近いものを決定し、当該決定された浸透形状に対応する反磁界係数を、記憶装置７０から取得する。このようにして、反磁界係数演算部５１は、励磁電流の周波数（変数）と、測定対象５の導電率及び比透磁率（定数）に基づいて、表皮深さを算出し、当該表皮深さに基づいて浸透形状を算出して当該浸透形状に対応する反磁界係数を決定している。
【００７４】
なお、本実施形態においては、表層５ａに第１磁路のみが形成された場合の反磁界係数（以下、第１反磁界係数と記す）Ｎ１と、第２磁路のみが形成された場合の反磁界係数（以下、第２反磁界係数と記す）Ｎ２を算出する。これら反磁界係数Ｎ１，Ｎ２は、送出されて、それぞれ対応する実効磁化力の算出に用いられる。
【００７５】
実効磁化力演算部５５は、端部磁化力演算部５３により算出された端部磁化力（平均値）と、反磁界係数演算部５１により算出された反磁界係数に加えて、検出器３５からの磁化Ｍを取得する。実効磁化力演算部５５は、端部磁化力、磁化Ｍ、反磁界係数に基づいて表層５ａを磁化しようとする実効磁化力［Ａ／ｍ］を算出する。
【００７６】
このようにして算出された実効磁化力［Ａ／ｍ］は、ヨークの端面と測定対象５との間にある空隙により生じる磁気抵抗と、表層５ａにおける反磁界の影響が考慮して補正された値となる。
【００７７】
本実施形態において、実効磁化力演算部５５は、第１磁路に対応する第１端部磁化力と第１反磁界係数に基づいて第１実効磁化力を算出する。また、第２磁路に対応する第２端部磁化力と第２反磁界係数に基づいて第２実効磁化力を算出する。これら実効磁化力と上述した磁化Ｍ（又は磁束密度Ｂ）は、励磁器３１から励磁コイル１５，２５にそれぞれ供給される励磁電流に応じて変化する。
【００７８】
磁気履歴取得部５７は、励磁電流の変化、すなわち測定対象５の表層５ａにおける磁界の強さ（実効磁化力）の変化に応じた磁化Ｍ（又は磁束密度Ｂ）の履歴、いわゆる磁気履歴を取得する。磁気履歴（磁化Ｍ又は磁束密度Ｂ）は、実効磁化力に対応付けられて記憶装置７０（図１参照）に格納され、出力装置８０に出力される。
【００７９】
本実施形態において、磁気履歴取得部５７は、磁気センサ２０により検出された磁束が検出器３５により磁化Ｍに変換されたデータを取得しており、より具体的には、第１磁路が形成されたときの第１方向の磁化Ｍ１の履歴と、第２磁路が形成されたときの第２方向の磁化Ｍ２の履歴とを、それぞれ取得する。
【００８０】
本実施形態の磁気履歴取得部５７は、図５に示すような磁化Ｍ（又は磁束密度Ｂ）と磁界の強さである実効磁化力Ｈとの関係を示す磁化曲線を、磁気履歴として取得する。まず、測定対象５のうち少なくとも表層５ａを完全に消磁した後において、磁気履歴取得部５７は、実効磁化力Ｈがゼロ（図に点０で示す）から図に点ａで示す飽和状態まで徐々に増大する間の磁気履歴、いわゆる初磁化曲線を取得する。当該点ａにおいて、表層５ａは、飽和磁化＋Ｍｓ（すなわち飽和磁束密度＋Ｂｓ）に達する。なお、実効磁化力＋Ｈｍａｘは、表層５ａが飽和磁化＋Ｍｓ（すなわち飽和磁束密度＋Ｂｓ）に達する磁界の強さである。
【００８１】
処理装置５０は、初磁化曲線のゼロ（点０）における傾き（図に二点鎖線Ｐｉで示す）を求めることにより、表層５ａの初透磁率（initial permeability）を算出することができる。また、処理装置５０は、ゼロ（点０）と初磁化曲線上の点とを結ぶ最大の傾き（図に二点鎖線Ｐｍａｘで示す）を求めることにより、表層５ａの最大透磁率（maximum permeability）を算出することができる。
【００８２】
また、磁気履歴取得部５７は、図５に点ａで示す飽和状態から図に点ｃで示す実効磁化力（磁界の強さ）Ｈがゼロに達したときに残留する磁化、いわゆる残留磁化Ｍｒ（すなわち残留磁束密度Ｂｒ）を取得する。
【００８３】
さらに、点ａとは逆向き（負の方向）に実効磁化力が印加されて、図に点ｄで示すように、磁化Ｍ（すなわち磁束密度Ｂ）がゼロになるときに表層５ａに印加される実効磁化力、いわゆる保磁力（coercive force）Ｈｃを、磁気履歴取得部５７が取得する。保磁力Ｈｃは、表層５ａの硬度（例えば、ビッカース硬さＨｖ）と相関関係があることが知られている。
【００８４】
磁気履歴取得部５７は、実効磁化力が、図５に点ａで示す＋Ｈｍａｘから、点ｃで示すゼロ、点ｅで示す−Ｈｍａｘ、点ｆで示すゼロ、点ｇで示す正の値を経て、再び点ａで示す＋Ｈｍａｘに至るまでの磁化Ｍ（又は磁束密度Ｂ）の履歴、いわゆるヒステリシスループを取得する。
【００８５】
すなわち、磁気履歴取得部５７が取得する磁化曲線には、上述した初磁化曲線に加えて、ヒステリシスループが含まれている。ヒステリシスループの１周分が、励磁電流の周波数の１サイクルに相当する。
【００８６】
なお、励磁電流の振幅、すなわち表層５ａに印加される実効磁化力を変えて、複数のヒステリシスループを、磁気履歴取得部５７により取得することも好適である。また、励磁電流の振幅を徐々に減少させてゼロに収束させることにより、上述した磁気特性測定用プローブ１０を用いて表層５ａの消磁を行うことができる。
【００８７】
本実施形態において、磁気履歴取得部５７は、第１磁路が形成されたときに表層５ａに印加される第１実効磁化力Ｈ１と、第１方向の磁化Ｍ１との関係を示す第１磁化曲線と、第２磁路が形成されたときに印加される第２実効磁化力Ｈ２と、第２方向の磁化Ｍ２との関係を示す第２磁化曲線とを取得する。第１磁化曲線及び第２磁化曲線を含む磁気履歴のデータは、記憶装置７０（図１参照）に格納されると共に、出力装置８０に出力される。磁気履歴のデータは、例えば、ディスプレイに表示される。
【００８８】
本実施形態において、処理装置５０は、取得された磁気履歴に基づいて、前記測定対象５の前記表層５ａにおける磁気特性を算出する。処理装置５０は、磁気履歴としての第１磁化曲線及び第２磁化曲線のそれぞれについて、保磁力Ｈｃ、残留磁化Ｍｒ（又は残留磁束密度Ｂｒ）、飽和磁化Ｍｓ（又は飽和磁束密度Ｂｓ）、初透磁率（図５の二点鎖線Ｐｉ参照）、最大透磁率（図５の二点鎖線Ｐｍａｘ参照）、ヒステリシスループ内の面積等、測定対象５の磁気特性を示す代表的なパラメータを算出することができる。出力装置８０には、第１磁化曲線及び第２磁化曲線と共に、これら磁気特性を示すパラメータを表示することも好適である。
【００８９】
処理装置５０は、第１磁化曲線と第２磁化曲線との差分や比率等を算出し、出力装置８０に出力するものとしても良い。このような差分や比率を出力することにより、測定対象５の表層５ａにおいて第１方向（図３の矢印Ｘ参照）と第２方向（図３の矢印Ｙ参照）との磁気特性の違い、いわゆる異方性を評価することができる。
【００９０】
また、本実施形態の劣化評価方法においては、処理装置５０により、算出された磁気特性に基づいて測定対象５の劣化を評価する。具体的には、磁気特性測定システム１により測定された測定対象５の磁気特性を、略同一の磁気特性測定システムにより以前に測定された磁気特性と比較する。以前に測定された磁気特性のデータは、例えば、記憶装置７０に予め格納されている。
【００９１】
本実施形態の劣化評価方法において、処理装置５０は、上述したように表層５ａの磁気履歴を取得し、測定対象５の磁気特性として保磁力Ｈｃを算出する。処理装置５０は、同一の測定対象５の表層５ａにおける保磁力Ｈｃについて、今回測定された値と以前（過去）に測定された値を比較する。例えば、測定対象５のうち同一の表層５ａについて、今回測定された保磁力Ｈｃと以前に測定された保磁力とを比較して、保磁力Ｈｃの変化を調べる。
【００９２】
保磁力Ｈｃは、一般的に、ビッカース硬さと相関がある。測定対象５を構成する材料における保磁力Ｈｃとビッカース硬さとの関係を予め調べておくことにより、ビッカース硬さの変化、すなわち測定対象５を構成する金属材料の経年的な劣化の程度を知ることができる。
【００９３】
なお、測定対象の劣化を評価するための磁気特性は、保磁力Ｈｃに限定されるものではない。残留磁化Ｍｒ（又は残留磁束密度Ｂｒ）、飽和磁化Ｍｓ（又は飽和磁束密度Ｂｓ）、初透磁率、最大透磁率、ヒステリシスループ内の面積等に基づいて、測定対象５の劣化を評価することも可能である。
【００９４】
本実施形態によれば、圧延材や溶接部など、測定対象５が、特定の方向に不純物の偏析や結晶構造が発生するよう構成されている場合に、磁気特性測定用プローブ１０のうち、第１ヨーク１２の両端面１３，１４が配列される第１方向、及び第２ヨーク２２の両端面２３，２４が配列される第２方向（図３参照）のいずれかを、上述した特定の方向に合わせることにより、より高い精度で測定対象５の表層５ａの磁気特性を算出することができ、測定対象を構成する金属材料の劣化を、より高い精度で評価することができる。
【００９５】
〔他の実施形態〕
以上に説明した実施形態において、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８の電圧を検出する検出器３３は、ロックインアンプであるものとしたが、当該検出器３３の態様は、これに限定されるものではない。検出器３３は、上述した機能を有するデータロガーであるものとしても良い。
【００９６】
なお、上述した実施形態において、磁気センサ２０からの表層５ａの磁束に応じた電圧は、検出器３５により磁化Ｍを示す信号に変換されて、処理装置５０に送るものとしたが、磁気センサ２０からのデータを処理装置５０が取得する手法は、この態様に限定されるものではない。例えば、磁気センサ２０からの磁束に応じた電圧を、検出器３５により磁束密度Ｂを示す信号に変換して処理装置５０に送るものとしても良い。
【００９７】
この場合、処理装置５０のうち、磁気履歴取得部５７及び実効磁化力演算部５５は、磁化Ｍ１，Ｍ２に代えて、磁束密度Ｂ１，Ｂ２を、検出器３５から取得する。実効磁化力演算部５５においては、これら磁束密度と、端部磁化力及び反磁界係数に基づいて実効磁化力を算出するものとしても良い。
【００９８】
また、上述した実施形態において、磁気特性測定用プローブ１０は、２つのヨーク１２，２２と、それぞれに対応する励磁コイル１５，２５及び磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８を有するものとしたが、本発明に係る磁気特性測定用プローブは、この態様に限定されるものではない。磁気特性測定用プローブは、少なくとも一つのヨークを有し、当該ヨークに対応して励磁コイル及び磁化力検出用コイルが設けられていれば良い。例えば、ヨーク、励磁コイル及び磁化力検出用コイルは、１セット又は３セット以上設けられているものとしても良い。
【００９９】
また、上述した実施形態の磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８は、２つのヨーク１２，２２の各端面１３，１４，２３，２４のそれぞれの径方向外側に巻回されているものとしたが、本発明に係る磁化力検出用コイルは、この態様に限定されるものではない。本発明に係る磁化力検出用コイルは、各ヨークの両端面のうち少なくとも一方の径方向外側を囲うように巻回されていれば良い。例えば、第１ヨーク１２の一方の端面１３と、第２ヨーク２２の一方の端面２３の径方向外側にのみ磁化力検出用コイルが設けられているものとしても良い。
【０１００】
また、上述した実施形態において、磁化力検出用コイル１７，１８，２７，２８は、それぞれ対応する端面１３，１４，２３，２４に加えて、これら端面１３，１４，２３，２４と測定対象５の外面６との間にある空隙の径方向外側を囲うように巻回されているものとしたが、本発明に係る磁化力検出用コイルが配置される位置は、この態様に限定されるものではない。本発明に係る磁化力検出用コイルは、各ヨークの少なくとも一方の端面の径方向外側に巻回されていれば良い。例えば、ヨークの端面と測定対象の外面との間には、空隙がほとんど形成されないものとしても良い。
【０１０１】
また、上述した実施形態において、測定対象５は、比透磁率が１より大きい強磁性体で構成されているものとしたが、本発明に係る測定対象を構成する金属材料は、これに限定されるものではない。測定対象は、外面を含む表層が、磁気ヒステリシスを示す金属材料（非磁性材以外）で構成されていれば良い。
【符号の説明】
【０１０２】
１  磁気特性測定システム、５  測定対象（原子炉圧力容器）、５ａ  表層（測定対象）
６，６ａ  外面（測定対象）、７，８  空隙、１０  磁気特性測定用プローブ、１１  ボデー、１２  第１ヨーク（ヨーク）、１２ｃ  中央部（第１ヨーク）、１３，１４  端面（第１ヨーク）、１５  第１励磁コイル（励磁コイル）、１７，１８  磁化力検出用コイル（第１磁路用検出コイル）、１９  ばね（圧縮コイルばね）、２０  磁気センサ（３次元（３軸）磁気センサ）、２２  第２ヨーク（ヨーク）、２２ｃ  中央部（第２ヨーク）
２３，２４  端面（第２ヨーク）、２５  第２励磁コイル（励磁コイル）、２７，２８  磁化力検出用コイル（第２磁路用検出コイル）、３１  励磁器（電源）、３３  検出器
３５  検出器、４０  通信線、５０  処理装置、５１  反磁界係数演算部（処理装置）
５３  端部磁化力演算部（処理装置）、５５  実効磁化力演算部（処理装置）、５７  磁気履歴取得部（処理装置）、７０  記憶装置、８０  出力装置
【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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