(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈと検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けてなる減肉率情報を備えてなるデータベースと、検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象物表面に平行な漏洩磁束量を検出する第１磁気センサと、検査対象物表面に垂直な方向の漏洩磁束量を検出する第２磁気センサとを用いた欠陥検出方法であって、
前記第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定する欠陥径同定工程と、該欠陥径同定工程で同定された欠陥径および前記第１磁気センサの検出値に基づいて前記データベースの減肉情報を参照して減肉率を同定する減肉率同定工程とを備えてなり、
前記減肉率情報における信号高さｈは、以下の手順１〜５によって正規化されていることを特徴とする欠陥検出方法。
［手順１]  前記第１磁気センサによる検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で適当な４次の多項式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順４］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順５]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【請求項２】
前記データベースにおける減肉率情報は、減肉率と漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈとが線形関係になっており、該線形関係は測定対象について想定される最小の減肉率と最大の減肉率について測定した最小値と最大値を直線で結ぶことで求められていることを特徴とする請求項１記載の欠陥検出方法。
【請求項３】
第１磁気センサおよび第２磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥部検出方法。
【請求項４】
磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈと検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けた減肉率情報を備えてなるデータベースと、検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象物表面に平行な漏洩磁束量を検出する第１磁気センサと、検査対象物表面に垂直な方向の漏洩磁束量を検出する第２磁気センサと、前記第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定し、該同定された欠陥径と前記第１磁気センサの検出値に基づいて前記データベースの減肉率情報と照合して前記検査対象の欠陥の減肉率を同定する演算手段とを備え、
前記減肉率情報における信号高さｈは、以下の手順１〜５によって正規化されていることを特徴とする欠陥検出装置。
［手順１]  前記第１磁気センサによる検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で４次の多項式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順４］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順５]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【請求項５】
前記データベースにおける減肉率情報は、減肉率と漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈとが線形関係になっており、該線形関係は測定対象について想定される最小の減肉率と最大の減肉率について測定した最小値と最大値を直線で結ぶことで求められていることを特徴とする請求項４記載の欠陥検出装置。
【請求項６】
第１磁気センサおよび第２磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とする請求項４または５に記載の欠陥部検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン、塔槽類、鋼構造物などにおける腐食減肉、き裂等の各種構造的欠陥発生箇所の検出及び欠陥の大きさの同定を行う欠陥検出方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非破壊検査の手法の１つとして、漏洩磁束検査法がある。漏洩磁束検査法は鉄鋼などの強磁性体を飽和磁束密度近くまで磁化したとき、減肉や割れなどの空洞部から漏洩する磁束を、磁粉または磁気センサで検出する検査方法であり、機械部品から、大型鋼構造物、塔槽類、各種パイプラインなどの検査に広く使われている。
【０００３】
このような漏洩磁束検査法に用いる装置に関し、特に欠陥性状の定量的測定を可能としたものとして、例えば以下に示すものが提案されている。
被検体を磁化するための磁石とこの磁石の極間にあって上記被検体の面と平行な面内で磁化方向と直角をなすよう配置され上記被検体の欠陥部からの漏洩磁束を検知するｎ個の個別素子からなる磁気センサアレイとを具備する漏洩磁束検出器と、上記磁気センサアレイの欠陥検出信号を増幅するｎチャンネル形増幅器と、上記被検体と漏洩磁束検出器との相対位置信号を発生する測長器と、上記ｎチャンネル増幅器の欠陥検出信号と測長器の相対位置信号とをディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、このディジタル化された上記欠陥検出信号から予め設定された特徴量を抽出すると共に、上記ディジタル化された上記相対位置信号から欠陥位置を検出して欠陥性状の定量的推定を行なう中央演算処理装置と、を有し、上記特徴量として上記欠陥検出信号の最大値、最小値、及び交流成分信号のゼロクロス点を抽出することを特徴とする漏洩磁束検査装置（特許文献１参照）。
【０００４】
上記特許文献１においては、磁気センサアレイによる欠陥検出信号と、測長器による相対位置信号とにより、欠陥検出信号の特徴量例えば最大値と最小値とから欠陥深さに関する情報を得ると共に交流成分信号の特徴量例えばゼロクロス点から欠陥の大きさに関する情報を得ており、また相対位置信号から欠陥位置を検出したものであり、欠陥性状の定量的推定を行なうことができる、としている。
【特許文献１】特開平５−１７２７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように特許文献１においては、ｎ個の個別素子からなる磁気センサアレイの欠陥検出信号を処理・解析することにより欠陥の三次元的な性状を得ることができるとしている。
しかしながら、特許文献１においては、磁気センサアレイの欠陥検出信号を処理・解析すると述べるに止まり、具体的にどのように処理・解析するかについては何らの記載もなく、具体的な処理・解析の方法が不明である。
【０００６】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、磁気センサアレイから出力される信号から検査対象物の欠陥の大きさを同定する具体的な方法および装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、発明者はまず、漏洩磁束と、減肉率、板厚、減肉深さ、欠陥サイズ（減肉径）がどのよう関係にあるかを調査するための実験を行った。
図５は調査に用いた欠陥部検出装置を模式的に示したものである。ここで用いた欠陥部検出装置は、検査対象物３を磁化する磁化装置としてのマグネット５と、マグネット５によって磁化された検査対象物３からの漏洩磁束を検知するアレイ型磁気センサ７とを備えている。
マグネット５の各磁極には検査対象物３上を走査しやすくするために、走査用のローラ１１が設けられている。したがって、検査対象物３はローラ１１を介してマグネット５によって磁化される。
【０００８】
アレイ型磁気センサ７は１２個の磁気センサをアレイ状に配置してなるものである。このアレイ型磁気センサ７は漏洩磁束における磁化方向成分である水平成分（図中の矢印Ａの方向の成分）を検知する水平成分検知センサ１３と、検査対象面に垂直な方向である垂直成分（図中の矢印Ｂの方向の成分）を検知する垂直成分検知センサ１５を備えてなる。
なお、水平成分検知センサ１３と垂直成分センサ１５は、同じものをその設置の向きを変えて用いている。
【０００９】
図６は本実験に使用した試験片であり、長方形の鋼板中央片面に円形平底の減肉部２０を機械加工で設けてある。試験片は一般部板厚ｔ、減肉深さｄ、及び減肉径φの各サイズを変えたものを２４種類準備した。なお、ｄ／ｔを減肉率としてパーセントで定義した。以下の表１、表２に各試験片の諸元を示す。
【００１０】
【表１】
0004650167.tif 000002
【００１１】
【表２】
0004650167.tif 000003
【００１２】
表１が板厚6mmのものであり、表２が板厚12mmのものである。各板厚のものについて、減肉径φを10mm、20mm、30mmの三種類とし、また板厚6mmのものに関しては各減肉径について減肉深さｄを0.3mm、0.6mm、1.2mm、1.8mmとした。また板厚12mmのものに関しては各減肉径について減肉深さｄを0.6mm、1.2mm、2.4mm、3.6mmとした。したがって、板厚6mm、12mmのいずれのものに関しても、各減肉径のものについて減肉率は5％、10％、20％、30％、となっている。
【００１３】
上記の装置を用いて、上記２４種類の試験片に対して減肉部の反対面を走査して、漏洩磁束を検出した。マグネット５のＮ極からローラ１１を介して出た磁束の一部が検査対象物３の表面に漏洩し、この漏洩磁束がアレイ型磁気センサ７で検出される。このとき、漏洩磁束の水平成分が水平成分検知センサ１３で検出され、漏洩磁束の垂直成分が垂直成分検知センサ１５で検出される。
【００１４】
図７はt=12mm、d=3.6mm、φ30mmの試験片に対して減肉部を形成しているのと反対の面を走査した際の、Ｘ方向の漏洩磁束量を測定し、グラフ表示したものである。
図７において、縦軸が漏洩磁束量（mT）を示し、横軸が走査距離(mm)を示している。なお、横軸においては減肉部の中心位置を原点としている。
また、グラフ中には１２個のセンサの出力がCH1からCH12として示してある。さらに、走査距離±15mmと±30mmのところに縦軸に平行な補助線を引いている。
【００１５】
図８は図７の中で、最大の振幅を示したセンサ（CH6）の成分のみを抽出して示すと共に、このセンサ出力分布を最小自乗法によって４次の多項式に回帰したものを太線で併記している。なお、ここで４次の多項式を用いて回帰しているが、これは相関係数の高いものを適宜選定しているだけで、多項式の次数はこの限りではなく、また多高次式以外の関数でも構わない。
【００１６】
図９は図８を模式化したもので、これに基づいて波形処理の手順を説明する。
［手順１]  波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順２]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順３］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順４]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【００１７】
以上と同様の処理を前述した２４種類の試験片に対して行う。
図１０は前記の処理を２４種類の試験片に対して行った結果をグラフ表示したものである。図１０においては、縦軸が正規化信号高さｈ、横軸が減肉率を示している。図において、○印は板厚t=6mmで減肉径φ=30mmの試験片の場合を示している。また、●印は板厚ｔ=12mmで減肉径φ=30mmの試験片の場合を示している。また、□印は板厚ｔ=6mmで減肉径φ=20mmの試験片の場合を示している。また、■印は板厚ｔ=12mmで減肉径φ=20mmの試験片の場合を示している。また、△印は板厚ｔ=6mmで減肉径φ=10mmの試験片の場合を示している。また、▲印は板厚ｔ=12mmで減肉径φ=10mmの試験片の場合を示している。
【００１８】
図１０のグラフにおいては、減肉径φが同じものの各値を最小自乗法で一次関数に回帰し、この回帰直線を記載している。
図１０のグラフを見ると、減肉径が同じものは最小自乗法で一次関数に回帰した場合、Ｒ２が0.99以上であることから、減肉径φが同じ場合には、減肉率と信号高さは線形の関係にあると言える。
また、○と●、□と■、△と▲はそれぞれ板厚が異なる関係にあるが、これらはそれぞれほぼ重なっている。このことから、信号高さは一般部の板厚に無関係で減肉率のみで決定されると言える。
以上をまとめると以下の２つの事項となる。
（１）減肉径φが同じ場合には、減肉率と信号高さは線形の関係にある。
（２）信号高さは一般部の板厚に無関係で減肉率のみで決定される。
【００１９】
上記の２つの知見が得られたことで、信号高さと減肉率との関係を示すデータベースを作成する際に以下のことが言える。
上記の（１）の知見から、減肉率と信号高さの関係を予めデータベース化するにあたり、少数（最低２種類）の減肉率の違うものについて信号高さを求めれば、他の減肉率については直線近似できることが分かる。このことから、減肉率と信号高さの関係を予めデータベース化するために行う測定作業は想定される最小の減肉率と最大の減肉率について行い、最大値と最小値の間についてはこれら最大値と最小値を結ぶ直線にて近似できる。したがって、データベース化のための測定が少数で済み、かつデータベースを単純化できる。
また、上記（２）の知見から、信号高さと減肉率との関係からなるデータベースを作成すれば板厚ごとに作成する必要はなく、データベース作成のための測定作業が容易になると共に情報量が少なくなる。仮に板厚をパラメータにいたとすれば、想定される板厚ごとの測定作業が必要になり、測定作業が大変であるだけでなく情報量が莫大になる。しかし、上記（２）の知見によって、１種類の板厚で減肉率のみを変えればよいことが分かり、データベースの構築が極めて容易になるのである。
【００２０】
以上の知見から発明者は想定される減肉径ごとに減肉率と漏洩磁束量との関係を予め求めたデータベースを構築することで、このデータベースに基づいて検査対象物の減肉率を同定できるとの知見を得た。
【００２１】
もっとも、減肉径を求めることが前提となることから、発明者は漏洩磁束と減肉径との関係について調査するための実験を行った。
具体的には、前述した２４個の試験片のうちの１６個の試験片に対して反欠陥面側を走査した際の、Ｚ方向の漏洩磁束量を測定した。
図１１はt=12mm、d=3.6mm、φ30mmの試験片に対して反欠陥面側を走査した際の、Ｚ方向の漏洩磁束量を測定し、その結果をグラフ表示したものである。
図１１において、縦軸が漏洩磁束密度を示し、横軸が走査距離を示している。なお、横軸においては減肉部の中心位置を原点としている。
また、グラフ中には１２個のセンサの出力がCH1からCH12として示してある。さらに、走査距離±15mmと±30mmのところに縦軸に平行な補助線を引いている。
【００２２】
図１２は図１１の中で、最大の振幅を示したセンサ（CH6）の成分のみを抽出して示すと共に、このセンサ出力分布を最小自乗法によって６次の多項式に回帰したものを太線で併記してある。なお、ここで６次の多項式を用いて回帰しているが、これは相関係数の高いものを適宜選定しているだけで、多項式の次数はこの限りではなく、また多高次式以外の関数でも構わない。
【００２３】
図１３は図１２を模式化したもので、これに基づいて波形処理の手順を説明する。
［手順１]  波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数g(x)とする。
［手順２]  g(x)を1階微分し、g’(x)=0となる（g(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2を求める。
［手順３］  Δx=｜x1−x2｜を求める。
【００２４】
図１４は前記の処理を１６種類の試験片に対して行った結果をグラフ表示したものである。図１４においては、縦軸がΔxを示し、横軸が減肉率を示している。図において、●印は板厚t=12mmで減肉径φ=10mmの場合について、減肉率5％、10％、20％、30％の各試験片について示している。また、■印は板厚t=12mmで減肉径φ=20mmの場合について、減肉率5％、10％、20％、30％の各試験片について示している。また、▲印は板厚t=12mmで減肉径φ=30mmの場合について、減肉率5％、10％、20％、30％の各試験片について示している。また、△印は板厚ｔ=6mmで減肉径φ=30mmの場合について、減肉率５％、１０％、２０％、３０％の各試験片について示している。
【００２５】
図１４を見ると、▲と△とがほぼ一致していることから、Δxは板厚に関係しないことが分かる。
また、▲△■●のいずれの場合も減肉率が変ってもΔxの値はほとんど変化していないことから、Δxは減肉率に関係しないことが分かる。
さらに、●は減肉径φ=10mm、■は減肉径φ=20mm、△及び▲は減肉径φ=30mmの場合であるが、これらのΔxはそれぞれ約10mm、約20mm、約30mmとなっている。このことから、Δxが減肉径φを表していることが分かる。
以上から、Δxを求めることで、板厚、減肉径にかかわらず減肉径φを同定できることがわかる。
【００２６】
以上のように、発明者は想定される減肉率と漏洩磁束量との関係を減肉径ごとに予め求めたデータベースを構築することで、このデータベースに基づいて検査対象物の減肉率を同定できること、およびＺ方向の磁束分布の測定から減肉径を同定できるとの知見を得たのである。
本発明は係る知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を有するものである。
【００２７】
（１）本発明に係る欠陥検出方法は、磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈと検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けてなる減肉率情報を備えてなるデータベースと、検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象物表面に平行な漏洩磁束量を検出する第１磁気センサと、検査対象物表面に垂直な方向の漏洩磁束量を検出する第２磁気センサとを用いた欠陥検出方法であって、
前記第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定する欠陥径同定工程と、該欠陥径同定工程で同定された欠陥径および前記第１磁気センサの検出値に基づいて前記データベースの減肉情報を参照して減肉率を同定する減肉率同定工程とを備えてなり、
前記減肉率情報における信号高さｈは、以下の手順１〜５によって正規化されていることを特徴とするものである。
［手順１]  前記第１磁気センサによる検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で４次の多項式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順４］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順５]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【００２８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記データベースにおける減肉率情報は、減肉率と漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈとが線形関係になっており、該線形関係は測定対象について想定される最小の減肉率と最大の減肉率について測定した最小値と最大値を直線で結ぶことで求められていることを特徴とするものである。
【００２９】
（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、第１磁気センサおよび第２磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とするものである。
【００３０】
（４）また、本発明における欠陥検出装置は、磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈと検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けた減肉率情報を備えてなるデータベースと、検査対象物を磁化させる磁化装置と、該磁化装置によって磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象物表面に平行な漏洩磁束量を検出する第１磁気センサと、検査対象物表面に垂直な方向の漏洩磁束量を検出する第２磁気センサと、前記第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定し、該同定された欠陥径と前記第１磁気センサの検出値に基づいて前記データベースの減肉率情報と照合して前記検査対象の欠陥の減肉率を同定する演算手段とを備え、前記減肉率情報における信号高さｈは、以下の手順１〜５によって正規化されていることを特徴とする欠陥検出装置。
［手順１]  前記第１磁気センサによる検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で４次の多項式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順４］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順５]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【００３１】
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記データベースにおける減肉率情報は、減肉率と漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈとが線形関係になっており、該線形関係は測定対象について想定される最小の減肉率と最大の減肉率について測定した最小値と最大値を直線で結ぶことで求められていることを特徴とするものである。
【００３２】
（６）また、上記（４）または（５）に記載のものにおいて、第１磁気センサおよび第２磁気センサは複数の磁気センサをアレイ状に配置してなるアレイ型磁気センサであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明においては、第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定し、該同定された欠陥径および第１磁気センサの検出値に基づいてデータベースの減肉情報を参照して減肉率を同定するようにしたので、検査対象物の欠陥の大きさを確実に同定することができる。
また、漏洩磁束量に対応する正規化された信号高さｈと減肉率との関係からなるデータベースを作成するようにしたので、データベースを板厚ごとに作成する必要はなく、データベース作成のための測定作業が容易になると共に情報量が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
［実施の形態１］
図１は本実施の形態に係る欠陥検出方法の説明図であり、該欠陥検出方法に用いる装置を模式的に示してある。なお、前述した「課題を解決するための手段」の説明に用いた図５で示した装置と同一部分には同一の符号を付してある。
【００３５】
本実施の形態に係る欠陥検出方法には以下に示す装置が用いられる。
磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束と検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けた減肉率情報を備えてなるデータベース５１、検査対象物３を磁化させる磁化装置としてのマグネット５、マグネット５によって磁化された検査対象物３からの漏洩磁束のうち検査対象物表面に平行な漏洩磁束量を検出する第１磁気センサ１３、検査対象物表面に垂直な方向の漏洩磁束量を検出する第２磁気センサ１５である。
また、マグネット５の走査距離を測定する走査距離計５３、走査距離計５３の出力信号、第１磁気センサ１３および第２磁気センサ１５の出力信号を入力してこれをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５５、Ａ／Ｄ変換器５５からの出力信号を所定の形式に記録する記録計５７、も用いられる。
【００３６】
そして、本実施の形態に係る欠陥検出方法は、上記の装置を用いて、記録計５７に記録された第２磁気センサ１５の検出値に基づいて欠陥の径を同定する欠陥径同定工程と、該欠陥径同定工程で同定された欠陥径および第１磁気センサ１３の検出値に基づいてデータベース５１に予め記憶された減肉情報を参照して減肉率を同定する減肉率同定工程とを備えてなるものである。
以下、各装置および欠陥検出方法を詳細に説明する。
【００３７】
１．データベース
データベース５１は、磁化された検査対象物から漏洩する漏洩磁束のうち検査対象面に平行な方向の漏洩磁束量と検査対象物の減肉率とを欠陥径ごとに対応付けた減肉率情報を備えて構成されている。
このデータベース５１の具体例としては、例えば図１０に示すように、欠陥径ごとに減肉率と正規化信号高さが線形関係として記憶されているものが挙げられる。このようなデータベースを用いれば、検査対象物の欠陥径と正規化信号高さを特定することによって減肉率を同定できる。
【００３８】
ここで、データベース５１の構築方法について説明する。
図２はデータベースの構築方法の説明図であり、図１に示した装置と同一部分には同一の符号を付してある。また、図２では検査対象物として各種の欠陥を設けた試験片３を走査している状態を示している。
データベースの構築に際しては、欠陥径および減肉率の異なる欠陥を設けた複数の試験片を用いる。これらの試験片に設ける欠陥は、例えば検査対象としてパイプラインの場合にはそれに想定されるような欠陥径と減肉率とする。
このような試験片を複数準備して、図２に示すように、試験片３の反欠陥面を走査する。走査することによって、マグネット５のＮ極からローラ１１を介して出た磁束２３の一部が試験片の表面に漏洩し、この漏洩磁束２３ａがアレイ型磁気センサ７で検出される。このとき、漏洩磁束の水平成分が水平成分検出センサ１３で検出され、漏洩磁束の垂直成分が垂直成分検知センサ１５で検出される。
【００３９】
漏洩磁束が検出されると、この漏洩磁束量に基づいて減肉情報を構築する。この減肉情報構築手順は前述の「課題を解決するための手段」で述べた実験方法と概略同様であり、具体的には以下の手順による。
［手順１]  水平成分検知センサ１３による検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数f(x)とする。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
［手順４］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求める。
［手順５]  信号高さhをh=y3/{(y1+y2)/2}で定義し、正規化する。
【００４０】
以上のようにして、同じ欠陥径で異なる減肉率の試験片複数について同様の手順によって正規化信号高さhを求める。
このようにして求めた値を図１０に示すように縦軸を正規化信号高さとし、横軸を減肉率とした座標面にプロットして、これらの値を例えば最小自乗法によって直線近似する。このようにして、欠陥径ごとに減肉率と正規化信号高さの関係を示す直線を求める。このようにして求めた直線群がデータベースの減肉情報となる。
【００４１】
２．マグネット
マグネット５は試験片を磁化するためのものであり、マグネット５の各磁極には検査対象物３上を走査しやすくするために、走査用のローラ１１が設けられている。
【００４２】
３．第１、２磁気センサ
第１、２磁気センサ１３，１５は、アレイ型磁気センサからなり、１２個の磁気センサをアレイ状に配置してなるものである。水平成分検知センサ１３と垂直成分センサ１５は、同じものをその設置の向きを変えて用いている。
【００４３】
４．記録計
記録計５７はアレイ型磁気センサの１２個の磁気センサからの検出信号を記録する。このとき、図７、図１１に示すように横軸が走行距離で縦軸が漏洩磁束量とした座標面に波形として表示される。
【００４４】
次に上記の装置を用いた欠陥検出方法を、前述した板厚t=12mm、欠陥深さd=3.6mm、減肉率30％、欠陥径φ30mmの試験片を検査対象物として欠陥検出する場合を例に挙げて説明する。図３はこの欠陥検出方法の手順を示すフローチャートである。
まず、データベースの構築時と同様に試験片の反欠陥面を走査し、漏洩磁束の水平成分を水平成分検出センサ１３で検出し、漏洩磁束の垂直成分を垂直成分検知センサ１５で検出する（Ｓ１Ｘ、Ｓ１Ｚ）。
【００４５】
漏洩磁束が検出されると、以下に示す手順によって、まず欠陥径を同定する。
［手順１］垂直成分検知センサによる検出信号によって形成される波形（図１１参照）のうち最も振幅の大きいものを抽出する（図１２参照）。
［手順２］抽出した波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数g(x)とする。例えば、図１２に示すように、６次関数に回帰する（Ｓ２Ｚ）。
［手順３］g(x)を1階微分し、g’(x)=0となる（g(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2を求める（Ｓ３Ｚ）。この例ではx1=-15mm、x2=15mmである。
［手順４］  Δx=｜x1−x2｜を求め（Ｓ４Ｚ）、このΔxを欠陥径として同定する（Ｓ５Ｚ、図１３参照）。本例では、Δｘ30mmであることから欠陥径を30mmと同定する。
【００４６】
なお、図１２から分かるように、欠陥の端において波形の極値が現れるので、この極値の位置と走査距離とから欠陥の位置を特定することができる。
【００４７】
次に水平成分検出センサ１３で検出した漏洩磁束の水平成分から減肉率を以下の手順によって同定する。
［手順１]水平成分検知センサ１３による検出信号によって形成される波形（図７参照）のうち最も振幅の大きいものを抽出する（図８参照）。
［手順２]  抽出した波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数f(x)とする（Ｓ２Ｘ）。この例では、４次関数に回帰している。
［手順３]  f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める（Ｓ３Ｘ，図９参照）。この例では、x1=−26mm、x2=26mm、x3=0
［手順３］  x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求めると（Ｓ４Ｘ、図９参照）、y1=74、y2=74、y3=117となる。
［手順４]  正規化信号高さhを求めると（Ｓ５Ｘ）、h=y3/{(y1+y2)/2}=117/{(74+74)/2}=0.158となる。
［手順５］  欠陥径の演算によって同定された欠陥径（30mm）に基づいてデータベースに記憶されている当該欠陥径についての減肉情報（図１０におけるφ30mmの直線（●又は○の直線））における縦軸158％に対応する減肉率を求めると30％となる（Ｓ６）。
【００４８】
このように、欠陥径は30mm、減肉率は30％と同定でき（Ｓ７）、これは検査対象物に設けた欠陥の欠陥径および減肉率と一致している。
【００４９】
以上のように、本実施の形態によれば、検査対象物の欠陥の径および減肉率を確実かつ正確に同定できる。
また、本実施の形態に用いるデータベースは板厚をパラメータとしていないことからそのデータ量が少なくて済み、データベースの構築が容易である。また、減肉率と正規化信号高さとが線形の関係にあるとの知見を基にして減肉率と正規化信号の関係を直線にて表していることから、データベース構築に際して欠陥径ごとに減肉率の異なる２つの試験片についてデータ採取をすればよいので、データベースの構築作業が極めて容易になる。
【００５０】
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係る欠陥検出装置１を模式的に示す図であり、実施の形態１と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態における欠陥検出装置１は、図１に示した装置と共通する構成を備えているるが、以下の点において相違している。図１における記録計５７に代えて第１磁気センサ１３および第２磁気センサ１５の検出値を記憶する記憶手段６１を設けた点、および第２磁気センサの検出値に基づいて欠陥径を同定し、該同定された欠陥径と第１磁気センサ１３の検出値に基づいてデータベース５１の減肉率情報と照合して検査対象の欠陥の減肉率を同定する演算手段６３を有する点、さらに演算手段６３によって同定された欠陥径および減肉率を表示する表示手段６５を備えた点、である。
【００５１】
本実施の形態に係る欠陥検出装置１は、実施の形態１における記録計５７に記録された検出波形に基づいて検査対象物の欠陥径および減肉率を求める工程を演算手段６３によって行うというものである。演算手段６３はマイクロコンピュータに搭載されたＣＰＵによってプログラムを実行することで実現される。
以下においては、演算手段６３による欠陥径および減肉率の同定方法を中心に本実施の形態の動作を説明する。
【００５２】
実施の形態１と同様に検査対象物の反欠陥面を走査し、漏洩磁束の水平成分を水平成分検出センサ１３で検出し、漏洩磁束の垂直成分を垂直成分検知センサ１５で検出する。
検出信号がデータとして記憶手段６１に記憶される。記憶手段６１に記憶されると、演算手段６３が垂直成分検知センサによって検出された漏洩磁束量から欠陥径を同定する。欠陥径の同定方法は実施の形態１と同様であり、以下のように行う。
垂直成分検知センサ１５による検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。抽出した波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数g(x)とする。g(x)を1階微分し、g’(x)=0となる（g(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2を求める。Δx＝｜x1−x2｜を求め、このΔxを欠陥径として同定する。
【００５３】
また、演算手段６３は水平成分検知センサ１３による検出信号データ、前記により同定した欠陥径、およびデータベース５１に基づいて減肉率を同定する。
演算手段６３による減肉率の同定手順は実施の形態１において示した手順と同様であり、以下のように行う。演算手段６３は水平成分検知センサ１３による検出信号によって形成される波形のうち最も振幅の大きいものを抽出する。そして、抽出した波形を最小自乗法で適当な関数式に回帰し、この式を関数f(x)とする。f(x)を1階微分し、f’(x)=0となる（f(x)が極値を呈する）xとしてのx1,x2,x3を求める。
x1,x2,x3を関数f(x)に代入し、y1=f(x1)、y2=f(x2)、y3=f(x3)を求め、正規化信号高さh=y3/{(y1+y2)/2}を求める。
前述の欠陥径の演算によって同定された欠陥径に基づいてデータベース５１に記憶されている当該欠陥径についての減肉情報における前記hに対応する減肉率を求め、これを減肉率として同定する。
【００５４】
演算手段６３によって同定された欠陥径および減肉率は表示手段６５によって例えばモニタなどに表示される。
【００５５】
以上のように、本実施の形態においては、水平成分検出センサ１３と垂直成分検知センサ１５の検出値およびデータベース５１に基づいて欠陥径および減肉率の同定を演算手段６３で行うようにしたので、実施の形態１の効果に加えて処理を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る欠陥検出方法に用いる装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る欠陥検出方法に用いる装置の動作説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る欠陥検出装置の説明図である。
【図５】本発明の前提となる知見を得るための実験に用いた装置の説明図である。
【図６】本発明の前提となる知見を得るための実験に用いた試験片の説明図である。
【図７】試験片を走査した際の、Ｘ方向の漏洩磁束量の測定結果のグラフである。
【図８】図７の中で、最大の振幅を示したセンサ（CH6）の成分のみを抽出して示したものである。
【図９】図８を模式化して示した図である。
【図１０】２４種類の試験片に対して実験を行った結果をグラフ表示したものである。
【図１１】試験片を走査した際の、Ｚ方向の漏洩磁束量の測定結果のグラフである。
【図１２】図１１の中で、最大の振幅を示したセンサ（CH6）の成分のみを抽出して示した図である。
【図１３】図１２を模式化して示した図である。
【図１４】１６種類の試験片に対して実験を行った結果をグラフ表示したものである。
【符号の説明】
【００５７】
１  欠陥検出装置、３  検査対象物、５  マグネット、７  アレイ型磁気センサ、１１  ローラ、１３  水平成分検出センサ、１５  垂直成分検出センサ、５１  データベース、５７  記録計、６１  記憶手段、６３  演算手段、６５  表示手段。
【図１】
0004650167.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004650167.tif 000008
【図６】
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【図７】
0004650167.tif 000010
【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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【図１３】
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【図１４】
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