(57)【要約】【課題】差分型／絶対値型にかかわらず磁気センサアレイの感度を校正すること。【解決手段】金属鋼材に印加された交流もしくは直流の磁場の変化を検出する複数の磁気センサｂが配列されて構成される磁気センサアレイ１の近傍を磁気センサｂの配列に沿って、隣接する磁気センサｂ同士の距離より小さい金属球２を移動させ、金属球２が各磁気センサｂの近傍を通過する際に出力される各計測値が既知の値に応じた値になるように、各磁気センサｂのゲインを調整し、感度を校正する。金属球２は、空気圧を利用して磁気センサｂに反応しない材質で構成されたエア配管３の中を通過させる。エア配管３は、磁気センサアレイ１の金属鋼材に対向させる面の近傍に設置されても、金属鋼材に対向させる面とは異なる面の近傍に設置されてもよい。磁気センサアレイ１は、隣接する磁気センサｂ同士が差動接続されていてもよい。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属鋼材に印加された交流もしくは直流の磁場の変化を検出する複数の磁気センサが配列されて構成される磁気センサアレイの感度を校正する磁気センサアレイ校正方法であって、
前記磁気センサアレイの近傍を前記磁気センサの配列に沿って、隣接する前記磁気センサ同士の距離より小さい小型金属を移動させ、該小型金属が前記各磁気センサの近傍を通過する際に出力される各計測値を取得する取得ステップと、
前記各計測値が前記小型金属についての既知の値に応じた値になるように、前記各磁気センサのゲインを調整することにより、該各磁気センサの感度を校正する校正ステップと、
を含むことを特徴とする磁気センサアレイ校正方法。
【請求項２】
前記小型金属は、金属球であること特徴とする請求項１に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項３】
前記磁気センサに反応しない材質で構成された管の中を通過させることにより、前記金属球を移動させることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項４】
前記管は、前記磁気センサアレイの前記金属鋼材に対向させる面の近傍に設置されることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項５】
前記管は、前記磁気センサアレイの前記金属鋼材に対向させる面とは異なる面の近傍に設置されることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項６】
空気圧を利用して、前記金属球に前記管の中を通過させることを特徴とする請求項３〜５のうちいずれか１項に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項７】
前記磁気センサアレイは、隣接する前記磁気センサ同士が差動接続されていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の磁気センサアレイ校正方法。
【請求項８】
金属鋼材に印加された交流もしくは直流の磁場の変化を検出する複数の磁気センサが配列されて構成される磁気センサアレイの感度を校正する磁気センサアレイ校正装置であって、
前記磁気センサアレイの近傍を前記磁気センサの配列に沿って、隣接する前記磁気センサ同士の距離より小さい小型金属を移動させ、該小型金属が前記各磁気センサの近傍を通過する際に出力される各計測値を取得する取得手段と、
前記各計測値が前記小型金属についての既知の値に応じた値になるように、前記各磁気センサのゲインを調整することにより、該各磁気センサの感度を校正する校正手段と、
を備えることを特徴とする磁気センサアレイ校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属鋼材の検査および評価に使用する磁気センサアレイの感度を校正する磁気センサアレイ校正方法および磁気センサアレイ校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、磁気センサアレイは金属鋼材の一定領域を一度に検査したり評価したりするために使用される。磁気センサアレイを構成する複数の磁気センサのうち、近傍の磁気センサ同士が差動接続された差分型磁気センサアレイについては、検査対象の金属鋼材の異常部の形状により、差分型磁気センサアレイの配置方向を変更する必要がある。具体的に、図６に例示するように、異常部ｅ１の形状が検査対象の金属鋼材の相対移動方向Ａに短い形状である場合には、差分方向（差動接続された磁気センサｂの配列方向）Ｂが相対移動方向Ａに平行になるように、差分型磁気センサアレイを配置する。これにより、検査対象の金属鋼材の相対移動方向に短い形状の異常部ｅ１の検出が可能となる。
【０００３】
一方、異常部の形状が検査対象の金属鋼材の相対移動方向Ａに長い形状である場合に、差分方向Ｂが相対移動方向Ａに平行になるように差分型磁気センサアレイを配置すると、異常部に対しても磁気センサｂの出力がほぼゼロになってしまう可能性が高い。そこで、図７に例示するように、異常部ｅ２の形状が検査対象の金属鋼材の相対移動方向Ａに長い形状である場合には、差分方向Ｂが相対移動方向Ａに直交するように差分型磁気センサアレイを配置する必要がある。
【０００４】
ところで、磁気センサアレイの感度を校正するための技術が多数開示されている。例えば、特許文献１には、磁気センサアレイ全体を周回する電線（コイル）を配置して電流を流して、磁気センサアレイ全体に一様な磁場を印加することにより、感度を校正する技術が記載されている。また、特許文献２には、差分型磁気センサアレイの下で磁気センサごとに、差分方向に直交する方向にテープ状導体を移動させ、各磁気センサでの出力を計測することにより、感度を校正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４７０１号公報
【特許文献２】特許第４５８６５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
差分型磁気センサアレイの感度を校正するためには、磁気センサアレイを構成する各磁気センサ（ｃｈ）の検査領域に異常部を通過させて、出力される計測値を調整する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、磁気センサアレイを構成する個々の磁気センサが独立して計測値を出力する絶対値型磁気センサアレイを対象として、一斉に各磁気センサが出力する各計測値を調整するためのものである。そのため、この技術を差分型磁気センサアレイに適用し、全体に一様な磁場を印加しても、差動接続された磁気センサの出力はほぼゼロになるため、ゼロ調整を行なうことしかできない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術は、差分型磁気センサアレイの差分方向Ｂと検査対象の金属鋼材の相対移動方向Ａとが平行であることを前提として、相対移動方向Ａに直交する方向に長いテープ状導体を、相対移動方向Ａに移動させるものである。そのため、磁気センサアレイを差分方向Ｂと相対移動方向Ａとが直交するように配置した場合には、このテープ状導体を相対移動方向Ａに移動させても、差分方向Ｂに平行に移動させるだけで、差動接続された磁気センサｂのゼロ調整を行なうことしかできない。この場合に、テープ状導体を磁気センサｂごとに、差分方向Ｂに直交して移動させるためには、検査対象の金属鋼材の移動装置とは別体のテープ状導体の移動装置が必要となるため、効率やコストの観点から実現が困難である。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、差分型／絶対値型にかかわらず磁気センサアレイの感度を校正することが可能な磁気センサアレイ校正方法および磁気センサアレイ校正装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、金属鋼材に印加された交流もしくは直流の磁場の変化を検出する複数の磁気センサが配列されて構成される磁気センサアレイの感度を校正する磁気センサアレイ校正方法であって、前記磁気センサアレイの近傍を前記磁気センサの配列に沿って、隣接する前記磁気センサ同士の距離より小さい小型金属を移動させ、該小型金属が前記各磁気センサの近傍を通過する際に出力される各計測値を取得する取得ステップと、前記各計測値が前記小型金属についての既知の値に応じた値になるように、前記各磁気センサのゲインを調整することにより、該各磁気センサの感度を校正する校正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、前記小型金属は、金属球であること特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、前記磁気センサに反応しない材質で構成された管の中を通過させることにより、前記金属球を移動させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、前記管は、前記磁気センサアレイの前記金属鋼材に対向させる面の近傍に設置されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、前記管は、前記磁気センサアレイの前記金属鋼材に対向させる面とは異なる面の近傍に設置されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、空気圧を利用して、前記金属球に前記管の中を通過させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正方法は、上記発明において、前記磁気センサアレイは、隣接する前記磁気センサ同士が差動接続されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る磁気センサアレイ校正装置は、金属鋼材に印加された交流もしくは直流の磁場の変化を検出する複数の磁気センサが配列されて構成される磁気センサアレイの感度を校正する磁気センサアレイ校正装置であって、前記磁気センサアレイの近傍を前記磁気センサの配列に沿って、隣接する前記磁気センサ同士の距離より小さい小型金属を移動させ、該小型金属が前記各磁気センサの近傍を通過する際に出力される各計測値を取得する取得手段と、前記各計測値が前記小型金属についての既知の値に応じた値になるように、前記各磁気センサのゲインを調整することにより、該各磁気センサの感度を校正する校正手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、差分型／絶対値型にかかわらず磁気センサアレイの感度を校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明が適用される差分型磁気センサアレイの概略構成を例示する模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の一実施形態に係る磁気センサアレイ校正装置の概略構成を示す模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の正面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の側面図である。
【図３】図３は、本実施の形態の磁気センサアレイ校正処理の対象の計測信号を例示する図である。
【図４Ａ】図４Ａは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の正面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の側面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の正面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、他の実施の形態に係る磁気センサアレイ校正装置の側面図である。
【図６】図６は、差分型磁気センサアレイの動作を説明するための図である。
【図７】図７は、差分型磁気センサアレイの動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である磁気センサアレイ校正装置および磁気センサアレイ校正処理を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００２１】
［磁気センサアレイ］
まず、図１を参照して、本発明が適用される磁気センサアレイについて説明する。なお、本実施の形態では、差分型磁気センサアレイを対象としているが、本発明はこれに限定されない。図１は、差分型磁気センサアレイの概略構成を例示する図である。図１に示すように、磁気センサアレイ１は、櫛形をしたフェライトコアの櫛の歯に相当する脚ｌにコイルが巻かれたものであり、励磁用コイルａ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）と検出用コイルｂ（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５）とが交互に配列される。
【００２２】
励磁用コイルａに所定の周波数の電流が印加されると、励磁用コイルａで発生した磁場により、検査対象の金属鋼材に渦電流が発生する。金属鋼材中の渦電流により磁場が誘起され、その磁場が励磁用コイルａの両隣の検出用コイルｂにて検出される。この差分型磁気センサアレイ１では、隣接する検出用コイル（磁気センサ）ｂが逆接続されて直接差分値を計測値として出力する差動接続とされている。ただし、各検出用コイルｂで電圧値を計測した後にその差を算出してもよい。ここで、隣接する検出用コイル（磁気センサ）ｂとは、例えば、検出用コイル（磁気センサ）ｂ１と検出用コイル（磁気センサ）ｂ２、検出用コイル（磁気センサ）ｂ２と検出用コイル（磁気センサ）ｂ３との関係を意味する。
【００２３】
本実施の形態の磁気センサアレイ１では、具体的に、励磁用コイルａ１に対応して、検出用コイルｂ１と検出用コイルｂ２とが差動接続され、検出用コイルｂ１の検出値と検出用コイルｂ２の検出値との差分値が検波回路ｄで検出される。この差分値が、情報処理装置（制御装置）で所定のゲインに調整され、差分回路ｃｈ１の計測値として出力される。同様に、励磁用コイルａ２に対応して、検出用コイルｂ２と検出用コイルｂ３とが差動接続され、検出用コイルｂ２の検出値と検出用コイルｂ３の検出値との差分値に基づいて、差分回路ｃｈ２の計測値が出力される。また、励磁用コイルａ３に対応して、検出用コイルｂ３と検出用コイルｂ４とが差動接続され、検出用コイルｂ３の検出値と検出用コイルｂ４の検出値との差分値に基づいて、差分回路ｃｈ３の計測値が出力される。
【００２４】
このように差動接続された検出用コイル（磁気センサ）ｂによる計測値は、金属鋼材の健全部でほぼゼロとなるように調整される。一方、検査対象の金属鋼材に異常部が存在する場合、この異常部が差動接続された検出用コイルｂの一方の下を通過すると、差分が生じ出力される計測値がゼロではなくなる。この計測値の大きさや位相により金属鋼材の異常部の種類や大きさが判別される。
【００２５】
なお、本実施の形態では、励磁用コイルａ１には検出用コイルｂ１，ｂ２が対応し、励磁用コイルａ２には検出用コイルｂ２，ｂ３が対応しているが、磁気センサアレイ１の構成はこれに限定されない。例えば、励磁用コイルａ１と対応する検出用コイルｂ１、ｂ２の３本の脚ｌからなるユニットを単位として、複数のユニットを配列した構成でもよい。
【００２６】
［磁気センサアレイ校正装置の構成］
次に、図２Ａ〜図２Ｃを参照して、本実施の形態の磁気センサアレイ校正装置について説明する。図２Ａは、本実施の形態の磁気センサアレイ校正装置の概略構成を示す模式図であり、図２Ｂはその正面図、図２Ｃはその側面図である。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、磁気センサアレイ校正装置１０は、金属球２と、エア配管３と、制御装置４とを備えて構成される。
【００２７】
金属球２は、隣接する磁気センサｂ間の距離（差分距離）より直径が小さい球形の小型金属である。エア配管３は、磁気センサｂが反応しない材質、例えば非金属で構成され、金属球２がスムーズに通過できる内径をもつ管である。エア配管３は、磁気センサアレイ１を構成する各磁気センサｂの配列方向に沿って、検査対象の金属鋼材に対向する面の近傍に、金属鋼材側（図２Ａ〜図２Ｃの下方）に配置される。
【００２８】
制御装置４は、処理プログラムを実行するＣＰＵ等の演算処理装置を用いて実現され、磁気センサアレイ校正装置１０の各構成部を制御する。この制御装置４の制御により、空気圧を利用して、金属球２が磁気センサｂに沿って配置されたエア配管３の中を通過する。また、制御装置４は、以下に述べる磁気センサアレイ校正処理を実行する。
【００２９】
［磁気センサアレイ校正処理］
本実施の形態の磁気センサアレイ校正処理では、制御装置４が、まず、金属球２が各磁気センサｂの近傍を通過する際に、各磁気センサｂにより検出され出力された計測値を取得する。出力される計測信号は、図３に例示される。図３は、磁気センサｂ１と磁気センサｂ２との差分回路ｃｈ１、磁気センサｂ２と磁気センサｂ３との差分回路ｃｈ２から出力される計測信号を例示する図である。制御装置４は、例えば、この計測信号の振幅を計測値として取得する。
【００３０】
次に、制御装置４は、取得した計測値が、金属球２について予め計測された既知の値に応じた値になるように、各磁気センサｂ（差分回路ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３，…）のゲインを調整する。これにより、磁気センサアレイ１の感度が校正される。
【００３１】
以上、説明したように、本実施の形態の磁気センサアレイ校正装置および磁気センサアレイ校正処理によれば、制御装置４が、磁気センサアレイ１の近傍で、金属球２を移動させ、金属球２が各磁気センサｂの近傍を通過する際に出力される計測値を取得する。そして、制御装置４は、この計測値が金属球２についての既知の値に応じた値になるように、各磁気センサｂのゲインを調整する。これにより、磁気センサアレイ１が差分型／絶対値型のいずれかにかかわらず、各磁気センサｂの感度を校正することができる。したがって、検査対象の金属鋼材の相対移動方向に長い形状の異常部を検出できる差分型磁気センサアレイについても感度を校正することができる。
【００３２】
なお、エア配管３は、管に限定されない。例えば、アクリルブロック内に開けたトンネルであってもよい。また、エア配管３は、磁気センサアレイ校正処理が行われる際にのみ設置されるようにしてもよい。あるいは、磁気センサアレイ１とエア配管３とを一体に構成し、磁気センサアレイ校正処理が行われる際にのみ、金属球２が通過するようにしてもよい。
【００３３】
磁気センサアレイ１が複数列の磁気センサｂの配列で構成される場合には、図４Ａ〜図４Ｃに例示するように、エア配管３を屈曲させて配置してもよい。
【００３４】
または、エア配管３は、図５Ａ〜図５Ｃに例示するように、磁気センサアレイ１を構成する各磁気センサｂの配列方向に沿って、検査対象の金属鋼材に対向する面とは異なる面の近傍に配置してもよい。
【００３５】
なお、本発明は、差分型磁気センサアレイへの適用に限定されず、絶対値型磁気センサアレイにも適用可能である。また、漏洩磁束法の磁気センサにも適用可能である。
【００３６】
また、渦流探傷のように交流磁場を使用する磁気センサにも適用可能である。この場合、検査対象の金属鋼材と磁気センサアレイ校正処理用の金属球２とで、最適な位相が異なる場合があり得るが、磁気センサアレイ校正処理を行う際の位相が一定であれば問題はない。
【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１  磁気センサアレイ
２  金属球
３  エア配管
４  制御装置
１０  磁気センサアレイ校正装置
ａ  励磁用コイル
ｂ  検出用コイル（磁気センサ）
ｃｈ１，ｃｈ２，ｃｈ３  差分回路
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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