(57)【要約】【課題】磁性材料の傷検出可否を判定する漏洩磁束探傷方法を提供する。【解決手段】  磁性材料の検査対象物２４の表面を走査するように交流磁界を印加し、印加された交流磁界の検査対象物２４の表面からの漏洩磁束Ｂを検出して当該漏洩磁束Ｂの二次元分布を求め、二次元分布に基づいて検査対象物２４の表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料の検査対象物に対して交流磁界を印加する磁化手段と、前記磁化手段によって印加された交流磁界の前記検査対象物表面からの漏洩磁束を検出する磁気センサと、を備える測定器と、
前記測定器を前記検査対象物表面上に二次元的に走査させた際に前記磁気センサによって検出される漏洩磁束の強度成分から漏洩磁束の二次元分布を求め、前記二次元分布に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする漏洩磁束探傷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の漏洩磁束探傷装置であって、
前記判定手段は、前記二次元分布における第１方向における強度成分の変化と、第１方向と交差する第２方向における強度成分の変化との関係に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定することを特徴とする漏洩磁束探傷装置。
【請求項３】
請求項２に記載の漏洩磁束探傷装置であって、
前記判定手段は、前記二次元分布の等強度線を楕円近似し、当該楕円の短径と長径の比である楕円率が基準値以下である場合に前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能であり、基準値を超える場合に検出不可能であると判定することを特徴とする漏洩磁束探傷装置。
【請求項４】
磁性材料の検査対象物の表面を走査するように交流磁界を印加し、印加された交流磁界の前記検査対象物表面からの漏洩磁束を検出して当該漏洩磁束の二次元分布を求め、
前記二次元分布に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定することを特徴とする漏洩磁束探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査材に存在する傷の検出の可否を判定する漏洩磁束探傷方法及びそれを適用した漏洩磁束探傷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板や鋼管などの被検査材に存在する傷を非破壊的に検出する方法として漏洩磁束探傷法がある。漏洩磁束探傷法は、磁性体からなる被検査材に磁界を作用させて磁化したときに被検査材に生ずる磁束を遮るような傷が存在すると、傷が存在する部位で被検査材の表面近傍の空間の磁束が変化することを利用して探傷する。
【０００３】
漏洩磁束探傷法には、磁化方向が１方向である１軸漏洩磁束探傷法及び磁化方向が時間によって変化する回転磁界漏洩磁束探傷法等がある。１軸漏洩磁束探傷法は、磁化器の数が１つであり、プローブの構造を簡単にできるが、磁化方向に対する傷の交差角度が３０°より大きい場合でなければ傷の検出が困難となる。回転磁界漏洩磁束探傷法は、全方向の傷を同じ検出感度で検出が可能であるが、プローブの構成が複雑で製作が難しくなる。すなわち、回転磁界漏洩磁束探傷法では２つの磁化器からの磁界の大きさを揃える必要があり、さらに磁化器に印加する電流の位相を９０°ずらす位相器を設ける必要がある（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２８７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、漏洩磁束探傷法では、傷周辺部を二次元走査したときに得られる漏洩磁束Ｂの二次元分布画像から傷と磁気ノイズ等の判別を行うが、その際に傷の検出性を評価する指標がないため、観測者の主観により傷の検出が可能であるか否か判定しなければならない。そのため、観測者により傷の検出の可不可の判定が異なり、客観的な判定ができない。
【０００６】
また、被検査材と探傷プローブを接触させて走査させる場合、被検査材の表面に傷が付かないように接触と離間を繰り返しながら走査させる必要があり、探傷時間が長くなる。そこで、非接触での傷の検出が可能か否かを判定できる技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、磁性材料の検査対象物に対して交流磁界を印加する磁化手段と、前記磁化手段によって印加された交流磁界の前記検査対象物表面からの漏洩磁束を検出する磁気センサと、を備える測定器と、前記測定器を前記検査対象物表面上に二次元的に走査させた際に前記磁気センサによって検出される漏洩磁束の強度成分から漏洩磁束の二次元分布を求め、前記二次元分布に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定する判定手段と、を備えることを特徴とする漏洩磁束探傷装置である。
【０００８】
ここで、前記判定手段は、前記二次元分布における第１方向における強度成分の変化と、第１方向と交差する第２方向における強度成分の変化との関係に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定することが好適である。
【０００９】
また、前記判定手段は、前記二次元分布の等強度線を楕円近似し、当該楕円の短径と長径との比である楕円率が基準値以下である場合に前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能であり、基準値を超える場合に検出不可能であると判定することが好適である。
【００１０】
また、本発明の別の態様は、磁性材料の検査対象物の表面を走査するように交流磁界を印加し、印加された交流磁界の前記検査対象物表面からの漏洩磁束を検出して当該漏洩磁束の二次元分布を求め、前記二次元分布に基づいて前記検査対象物表面上に形成された傷が検出可能か否かを判定することを特徴とする漏洩磁束探傷方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁性材料の傷検出可否を判定する漏洩磁束探傷方法及びそれを適用した漏洩磁束探傷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における測定プローブの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における測定プローブの構成を示す分解・組立図である。
【図４】発明の実施の形態における漏洩磁束の測定原理を説明する図である。
【図５（ａ）】本発明の実施の形態における漏洩磁束の測定原理を説明する図である。
【図５（ｂ）】本発明の実施の形態における漏洩磁束の測定強度の変化を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における傷の測定方法を説明する平面図である。
【図７】本発明の実施の形態における傷と測定方向との傾き角θに対する漏洩磁束の強度の変化を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷を行うサンプルについて説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態における漏洩磁束探傷の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、本実施形態に係る漏洩磁束探傷装置１０を例示する。漏洩磁束探傷装置１０は、測定器１２及び演算部１４を備える。
【００１４】
測定器１２は、測定プローブ１５、移動ステージ１６、及びステージコントローラ１８を備える。移動ステージ１６は、検査対象物２４を固定するとともに、測定プローブ１５を移動させる。移動ステージ１６は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に測定プローブ１５を移動させる３軸ステージとする。
【００１５】
なお、後述するように、検査対象物２４に関する二次元分布を得る上で、検査対象物２４と測定プローブ１５を相対移動させればよいのであるから、移動ステージ１６は、測定プローブ１５を固定させて検査対象物２４を移動させるものであってもよい。すなわち、「検査対象物２４に対して測定プローブ１５を走査させる」との態様は、検査対象物２４を固定して測定プローブ１５を移動させる場合、測定プローブ１５を固定させて検査対象物２４を移動させる場合、更には、両者を移動させる場合のいずれも含むものとする。ただし、検査対象物２４に関する二次元分布を取得する際には、検査対象物２４よりも測定プローブ１５の方が小型、軽量である場合が多いことから、上記３つの態様のうち、検査対象物２４を固定して測定プローブ１５を移動させる態様を採ることが好適である。
【００１６】
ステージコントローラ１８は、移動ステージ１６に対して操作指令を与える操作手段である。ステージコントローラ１８は、演算部１４から指令を受けて、移動ステージ１６を操作するものであってよい。また、ステージコントローラ１８と移動ステージ１６とは、一体化されていてもよい。
【００１７】
測定プローブ１５は、検査対象物２４の被測定箇所に磁束を発生させると同時に、傷部の透磁率の不連続性によって空気中へ漏れ出す磁束を計測することで検査対象物２４に存在する欠陥を検出するために用いられる。測定プローブ１５は、磁化手段を含む。測定プローブ１５は、図２に示すように、Ｘ軸用磁化器１５ａ、Ｙ軸用磁化器１５ｂ、磁気センサ１５ｃ、位置決め治具１５ｄ及びホルダ１５ｅを含んで構成される。
【００１８】
Ｘ軸用磁化器１５ａは、後述する電流発生回路から流される励磁電流によって磁束を発生させる。Ｘ軸用磁化器１５ａは、検査対象物２４の被測定箇所に磁束が発生するように検査対象物２４の被測定箇所の表面近傍に配置される。Ｙ軸用磁化器１５ｂは、後述する電流発生回路から流される励磁電流によって磁束を発生させる。Ｙ軸用磁化器１５ｂは、検査対象物２４の被測定箇所に磁束が発生するように検査対象物２４の被測定箇所の表面近傍に配置される。このとき、Ｘ軸用磁化器１５ａとＹ軸用磁化器１５ｂは、図３に示すように、互いに９０°ずれた方向に磁束を発生させるように、互いに直交するように組み合わされて位置決め治具１５ｄに取り付けられる。
【００１９】
Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂは、例えば、Ｕ字型に加工されたコア３０のＵ字型の両脚部間に導線を巻回して作製することができる。コア３０は、２つの腕部３０Ａ，３０Ｂと腕部３０Ａ，３０Ｂを繋ぐブリッジ部３０Ｃを備える。コア３０は、高透磁率磁性材料から構成され、例えば、４５ＮｉＦｅ、積層珪素鋼板、またはフェライト等から構成することが好適である。腕部３０Ａ，３０Ｂの末端面は、検査対象物２４の表面形状に適合した形状を有することが好適である。例えば、検査対象物２４の表面が平面の場合、腕部３０Ａ，３０Ｂの末端面も平面であることが好適である。例えば、末端面の平面度は、０．０５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
コイル３２は、コア３０に巻き付けられる励磁部材である。交流磁界を発生させるために、コイル３２には、交流電流が供給される。コイル３２は、例えばコア３０の腕部３０Ａ，３０Ｂ及びブリッジ部３０Ｃの少なくとも１つに巻き付けられる。コイル３２は、例えば、線径０．１７ｍｍの導線を巻き数１６５ターンで巻回して構成される。
【００２１】
Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂに印加される交流電流は、１周期中に極が切り替わる交番電流であってもよく、また、極が切り替わらずに大きさが変化する電流であってもよい。
【００２２】
なお、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂの重量や大きさは、移動ステージ１６による走査が容易に行えるもの、つまり小型であることが好適である。例えば、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂの重量はそれぞれ１５０ｇ以上２００ｇであって、その長手方向長さは３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下、短手方向幅は１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下、高さは１５ｍｍ以上２５ｍｍ以下とすることが好適である。また、腕部３０Ａ，３０Ｂの間隔は、磁気センサ１５ｃが配置可能なものであればよく、例えば、１１ｍｍ以上１２ｍｍ以下とする。
【００２３】
磁気センサ１５ｃは、検査対象物２４の被測定箇所に磁束を流すことによって生ずる漏洩磁束Ｂを検出する。磁気センサ１５ｃは、例えば磁気インピーダンス（ＭＩ）センサ、磁気抵抗効果（ＭＲ）センサ、またはホール素子を適用することができる。例えば、磁気センサ１５ｃをＭＩセンサで構成する場合、漏洩磁束Ｂを検出して、漏洩磁束Ｂの強さに対応する電圧信号を出力する。
【００２４】
磁気センサ１５ｃは、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂによる磁化方向と並行方向の漏洩磁束Ｂ成分を検出できるように２軸の磁界検出が可能なタイプとする。磁気センサ１５ｃは、図３に示すように、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂの中央部に位置するように位置決め治具１５ｄの上部に取り付けられる。これによって、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂに対して磁気センサ１５ｃを位置固定することで、計測中に両者の相対的位置関係が変わることを防止することができる。また、磁気センサ１５ｃは、その底面がＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂの腕部３０Ａ，３０Ｂの末端面と略同一平面状に配置されることが好適である。例えば、末端面と磁気センサ１５ｃの底面の、Ｚ軸方向（鉛直方向）の位置交差は０．０２ｍｍであってよい。
【００２５】
位置決め治具１５ｄは、図２に示すように、Ｘ軸用磁化器１５ａ、Ｙ軸用磁化器１５ｂ及び磁気センサ１５ｃの位置決めを行うための部品であり、これらの部品が凹部に嵌るような形状とした。位置決め治具１５ｄは、機械的強度が高く、寸法安定性の良いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）により形成した。
【００２６】
ホルダ１５ｅは、Ｘ軸用磁化器１５ａ、Ｙ軸用磁化器１５ｂ、磁気センサ１５ｃ及び位置決め治具１５ｄを保持するための部品である。ホルダ１５ｅは、機械的強度が高く、寸法安定性の良いＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）により形成した。
【００２７】
なお、Ｘ軸用磁化器１５ａ、Ｙ軸用磁化器１５ｂ及び磁気センサ１５ｃは、これらの例に限定されるものではなく、検査対象物２４に磁束を効率的に発生させ、空気中に漏れ出した磁束を効率的に測定できる形状、大きさ、配置等であればよい。
【００２８】
図４には、磁気センサ１５ｃによる漏洩磁束Ｂの検出の模式図が記載されている。Ｘ軸用磁化器１５ａ又はＹ軸用磁化器１５ｂによって検査対象物２４に交流磁界が印加されると、図中のハッチングで示すように検査対象物２４内に磁束が流れる。検査対象物２４の表面に傷３４が形成されていると傷３４の端面は磁界中に極を作り、その磁極間で空気中に磁束が漏洩する。磁気センサ１５ｃは、この漏洩磁束Ｂを検出する。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、漏洩磁束Ｂは、傷３４を中心にして、放射線状に空気中に発生するようになる。このことから、磁気センサ１５ｃと傷３４との相対位置によって、検出される漏洩磁束Ｂの向きや大きさが異なる。この検出される漏洩磁束Ｂの向きや大きさの変化を利用して、傷３４の位置を特定することができる。
【００３０】
例えば、本実施形態では、磁気センサ１５ｃの検知軸Ａは、検査対象物２４の表面に平行となるように設定されている。このことから、磁気センサ１５ｃは、漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘを検出する。また、同様に、漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘと直交する方向の水平成分Ｂｙを検出する。
【００３１】
図５（ｂ）には、傷３４と磁気センサ１５ｃとの相対位置ごとの、磁気センサ１５ｃが検出した磁束の強さの変化を示している。漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ，Ｂｙは、上に凸の２次曲線的な軌跡を示し、磁気センサ１５ｃが傷３４の真上に位置するときに、極大値を取る。したがって、測定プローブ１５の走査に応じた磁気センサ１５ｃの値をモニタリングし、極大値を取った箇所に、傷３４が形成されていることがわかる。なお、図５（ｂ）の実線の曲線は、漏洩磁束Ｂの鉛直成分ＢZの軌跡を示している。
【００３２】
図１に戻り、演算部１４は、検波器３６及び演算処理器３８を備える。検波器３６と演算処理器３８とを統合して一台の装置としてもよい。
【００３３】
検波器３６は、磁気センサ１５ｃが検出した信号（電圧信号）を受けて傷３４の検出に用いる信号を抽出する。本実施の形態では、検波器３６は、磁気センサ１５ｃが検出した信号から少なくとも強度成分を抽出する。検波器３６は、例えば、ロックインアンプとすることができる。この場合、ロックインアンプの参照信号は、コイル３２に供給される交流電流（励磁電流）とすればよい。
【００３４】
演算処理器３８は、検波器３６が取得した信号を演算処理して、傷３４の傾き角θを求める。さらに、演算処理器３８は、傷３４の検出可能性の判定及び傷３４の検出を行う判定手段として機能する。また、演算処理器３８は、ステージコントローラ１８に対して測定プローブ１５の操作指令を送信する。演算処理器３８は、演算回路を備えたものであってよく、例えばコンピュータであってよい。
【００３５】
演算処理器３８は、ステージコントローラ１８を介して、検査対象物２４の表面から距離を離して測定プローブ１５を二次元的に走査させる。検査対象物２４のＸ軸方向の一端を走査開始位置として測定プローブ１５を移動させ、Ｘ軸用磁化器１５ａから交流磁界を発生させて検査対象物２４からの漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘの強度を計測する。次に、Ｘ軸用磁化器１５ａからの交流磁界を止めて、Ｙ軸用磁化器１５ｂから交流磁界を発生させて検査対象物２４からの漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｙの強度を計測する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の漏洩磁束Ｂの計測が終了すると、Ｘ軸方向に測定プローブ１５を所定幅だけシフトさせて同様にＸ軸方向及びＹ軸方向の漏洩磁束Ｂを計測する。これを繰り返して、他端まで測定プローブ１５を走査させ、他端に到達するとＹ軸方向に測定プローブ１５を所定幅だけシフトさせ、再び一端側に測定プローブ１５を走査させる。このようにして、検査対象物２４の表面上における漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ，Ｂｙの二次元分布を計測することができる。
【００３６】
なお、走査の際に、磁化方向や、磁化方向に対する磁気センサ１５ｃの検知軸の向きが、検査対象物２４に対して一定となっていることが好適である。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の走査の際に、測定プローブ１５がＺ軸周りに回転しないようにする。
【００３７】
また、測定時の検査対象物２４の表面と測定プローブ１５との距離をリフトオフと呼び、本実施の形態ではリフトオフを変更して漏洩磁束Ｂの二次元分布を測定することができる。
【００３８】
＜傷検出可否の判定方法＞
以下、本実施の形態における漏洩磁束探傷装置１０を用いた傷検出可否の判定方法を説明する。演算処理器３８は、磁気センサ１５ｃから取得した漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布を求めるとともに、この二次元分布に基づいて検査対象物２４に傷３４が存在するか否かの判定の可能性について判定する。
【００３９】
図６には、Ｘ軸用磁化器１５ａを用いてＸ軸方向に沿った漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘを測定する際の検査対象物２４の平面図が例示されている。図中には、磁化方向を示すためにＸ軸用磁化器１５ａの腕部３０Ａ，３０Ｂも示されている。腕部３０Ａ，３０Ｂの中心部分に着目すると、その磁化方向は、一方の腕部３０Ａから他方の腕部３０Ｂに、直線的に延びたものとなっている。なお、Ｙ軸用磁化器１５ｂを用いてＹ軸方向に沿った漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｙを測定する際には、図６のＹ軸方向（Ｘ軸に直交する方向）が磁化方向となる。
【００４０】
検査対象物２４の表面上には傷３４が形成されている。傷３４は、磁気センサ１５ｃの検知軸Ａ（及び磁化方向）に対して角度θで傾斜しているものとする。この角度θ（傷３４の長手方向の、検知軸に対する角度）を以下では傾き角θと呼ぶ。傷３４を跨ぐ漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ（磁化方向及び磁気センサ１５ｃの検知軸と平行な成分）は、傷３４の傾き角θに応じて変化する。
【００４１】
図７には、傷３４の傾き角θに応じた、漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘの変化の様子が示されている。横軸は傾き角θ、縦軸は、傾き角θ＝９０°（磁化方向と直交）のときの水平成分Ｂｘに対する、所定の傾き角θのときの漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘの割合Ｂｘ(θ)／Ｂｘ(90°)が示されている。これによると、傾き角θの減少に伴い、漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘが減少する。水平成分Ｂｘの減少過程を示すカーブは、Ｓｉｎ2θによって表される。つまり、同一幅、深さの傷３４であるにも関わらず、その傾き角θが異なると、漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘが異なる。
【００４２】
一般的に傾き角θが３０°未満になると漏洩磁束Ｂの水平成分の強度が弱くなり、漏洩磁束Ｂの変化を計測することが困難となる。本実施の形態では、互いに直交する漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ及びＢｙの二次元分布を測定することによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれか一方において傷３４の延伸方向に対して４５°以上の傾き角θを維持することができる。すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のいずれか一方において漏洩磁束Ｂの変化を計測することが可能となる。
【００４３】
なお、傷３４の傾き角θが分かれば、磁気センサ１５ｃが検出した漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ，Ｂｙの値を補正することができる。
【００４４】
本実施の形態では、漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布における第１方向における強度成分の変化と、第１方向に対して交差する第２方向における強度成分の変化と、の関係に基づいて検査対象物２４の傷３４の有無が判定できるか否かを判定する。ここで、ある方向における強度成分の変化とは、二次元分布における当該方向に沿った漏洩磁束Ｂの強度成分の強度変化を意味する。
【００４５】
例えば、漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布における第１方向における強度成分の変化と、第１方向に対して交差する第２方向における強度成分の変化と、の関係として、傷３４の方向に沿った漏洩磁束Ｂの楕円率が挙げられる。検査対象物２４に線形（直線状）の傷３４がある場合、図８に示すように、漏洩磁束Ｂの二次元分布において同じ信号強度となる場所を繋いだライン（等強度線）は傷３４の延伸方向に沿って楕円状の形状を呈する。そこで、漏洩磁束Ｂの最大値と最小値の間の７割の値、すなわち｛（漏洩磁束の最大値−漏洩磁束の最小値）×０．７＋漏洩磁束の最小値｝の値の強度の位置を繋いだ等強度線を近似的に楕円とみなし、楕円状領域の長径Ｌと短径Ｗの比を楕円率と定義する。
【００４６】
なお、指定する楕円形状は、二次元分布の強度成分の最大値と最小値間の７０％以上１００％未満の値を示す等強度線によって形成された楕円形状であってよい。また、等強度線によって囲まれた形状は、正確な楕円形状でない場合が多いため、楕円形状に近似した上でその長軸を求めるようにしてもよい。
【００４７】
また、漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布における第１方向における強度成分の変化と、第１方向に対して交差する第２方向における強度成分の変化と、の関係として、漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布における第１方向に沿った強度成分の勾配（傾き）と、第１方向に対して交差する第２方向に沿った強度成分の勾配（傾き）と、の比を用いてもよい。例えば、漏洩磁束Ｂの強度分布の二次元分布において最大強度と最小強度の値の７０％以上１００％未満の等強度線における強度の勾配（傾き）の比を用いればよい。
【００４８】
図８〜図１３は、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂによるそれぞれの磁化方向と平行の漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘ，Ｂｙの二次元分布を測定した結果を示す。なお、これらの二次元分布の取得に当たって、図１４に示す検査対象物２４のサンプルを用いた。この検査対象物２４は、磁性材料、すなわちＳＳ４００鋼板から構成され、板厚５ｍｍ、幅１００ｍｍ、奥行き１２０ｍｍとした。また、検査対象物２４の表面中心部分に、人工的な傷３４を形成した。傷３４は、幅０．１５ｍｍ、長さ５．０ｍｍ、深さ０．５ｍｍとした。なお、傷３４は、ＳＳ４００鋼板の幅方向を長手方向とするように形成した。
【００４９】
図８〜図１０は、それぞれリフトオフ０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，０．８ｍｍにおいて測定プローブ１５を走査し、Ｘ軸用磁化器１５ａを用いてＸ軸方向に沿った漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｘの強度を測定した結果を示す。図１１〜図１３は、それぞれリフトオフ０．４ｍｍ，０．６ｍｍ，０．８ｍｍにおいて測定プローブ１５を走査し、Ｙ軸用磁化器１５ｂを用いてＹ軸方向に沿った漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｙの強度を測定した結果を示す。なお、コイル３２に供給する交流電流は、１００Ｈｚ、２０ｍＡの正弦波とした。
【００５０】
図８，９，１１及び１２における漏洩磁束Ｂの二次元分布では、検査対象物２４の表面に形成された傷３４に沿って楕円状の強度分布がみられる。すなわち、リフトオフが０．４ｍｍ及び０．６ｍｍのとき、漏洩磁束Ｂの二次元分布において楕円形状に拡がった分布を観測できていることから、対象とした傷３４に対してリフトオフが０．６ｍｍ以下の範囲において全方向の傷３４を非接触で検出可能であると判断できる。一方、図１０及び図１３における漏洩磁束Ｂの二次元分布では、歪んだ楕円形状の強度分布となり、その分布の形状はリフトオフが０．６ｍｍ以下の場合に比べて大きく異なる。すなわち、リフトオフが０．８ｍｍの場合は、傷３４を非接触で検出不可能であると判断できる。なお、図１０及び図１３において歪みの程度が異なるのは、傷３４に対する検出感度の違いから生じていると推察している。
【００５１】
このような判断を客観的に行う基準として、漏洩磁束Ｂの強度の二次元分布における楕円形状の楕円率＝短径Ｗと長径Ｌとの比（Ｗ／Ｌ）を適用することができる。このとき、二次元分布の最大値と最小値間の７５％の強度を有する点を結んだ等強度線の短径Ｗと長径Ｌとの比を楕円率とした。次の表は、傷３４の深さが０．５ｍｍのときの二次元分布における楕円形状の楕円率を示す。
【００５２】
【表１】
2016050889.tif 000003
【００５３】
リフトオフの変化に伴う漏洩磁束Ｂの二次元分布の傾向を考慮すると、リフトオフが大きくなるにつれて楕円率が大きくなることがわかった。すなわち、本実施の形態では二次元分布から算出された楕円率を傷３４の検出の可否判定の基準として利用できる。
【００５４】
表１から、傷３４の深さが０．５ｍｍのときには、リフトオフが０．６ｍｍのときの楕円率０．２１９とリフトオフが０．８ｍｍのときの楕円率０．２６３の平均値である０．２４１を傷３４の検出の可否を判定する基準値とすることが好適である。したがって、Ｘ軸用磁化器１５ａを用いたときの二次元分布又はＹ軸用磁化器１５ｂを用いたときの二次元分布において楕円形状の分布がみられ、その楕円率が０．２４１以下であれば傷３４が検出可能であると判定し、０．２４１を超えれば傷３４が検出不可能であると判定する。
【００５５】
なお、本実施の形態では、傷３４を検出可能なリフトオフでの楕円率と検出不可能なリフトオフでの楕円率の平均値を基準値としたが、傷３４を誤検出する可能性を下げるときには傷３４を検出可能なリフトオフでの楕円率自体を基準値としてもよい。上記例では、リフトオフが０．６ｍｍのときの楕円率０．２１９を基準値としてもよい。
【００５６】
また、同様に傷３４の深さが１．０ｍｍ及び１．５ｍｍのときについてもＸ軸用磁化器１５ａを用いたときの二次元分布及び１５ｃを用いたときの二次元分布を測定し、それらから楕円率を求めた結果を表２及び３に示す。
【００５７】
【表２】
2016050889.tif 000004
【００５８】
【表３】
2016050889.tif 000005
【００５９】
ここで、二次元分布から、傷３４の深さが１．０ｍｍ及び１．５ｍｍの場合、それぞれリフトオフが０．８ｍｍ及び１．０ｍｍのときに全方向の傷３４を非接触で検出可能であると客観的に判定できるといえるので、楕円率の基準値としてそれぞれ０．２０１及び０．２２５を採用すればよい。
【００６０】
なお、傷３４の検出可否の基準値とする楕円率は傷３４の長さによって変化する。したがって、検査対象物２４に付けられる可能性が高い傷３４の長さに応じて基準値を変更すればよい。例えば、工場で生産される際に使用される鋼板等に付けられる傷３４の長さは統計的に把握できるので、その平均値や中央値に応じて傷３４の検出可否の基準値を設定することが好適である。
【００６１】
また、本実施の形態では、傷３４の検出可否を判定する基準値を定める際に検査対象物２４の傷３４とＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂとの傾き角θは４５°としたときの漏洩磁束Ｂの二次元分布に基づいて基準値を設定した。これは、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対しても漏洩磁束Ｂの強度が最も低くなる傾き角θが４５°であり、この傾き角θにおいて傷３４が検出できる条件であれば他の傾き角θにおいても傷３４を検出できると考えられるからである。
【００６２】
図１５及び図１６は、傷３４がＸ軸用磁化器１５ａの磁化方向と同じ方向（Ｘ軸方向）に沿って設けられたとき、すなわちＸ軸用磁化器１５ａに対する傾き角θが０°のときに、Ｙ軸用磁化器１５ｂを用いてリフトオフ０．６ｍｍ及び０．８ｍｍのそれぞれにおいて漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｙの二次元分布を測定した結果を示す。図１７及び図１８は、傷３４がＹ軸用磁化器１５ｂの磁化方向と同じ方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられたとき、すなわちＹ軸用磁化器１５ｂに対する傾き角θが０°のときに、Ｘ軸用磁化器１５ａを用いてリフトオフ０．６ｍｍ及び０．８ｍｍのそれぞれにおいて漏洩磁束Ｂの水平成分Ｂｙの二次元分布を測定した結果を示す。なお、傷３４の深さは検査対象物２４の表面から０．５ｍｍとした。
【００６３】
リフトオフ０．６ｍｍでは、傾き角θがＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対して０°の場合（図１５及び図１７）においてもＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対して４５°の場合（図９及び図１２）に比べて等強度線は明確である。また、リフトオフ０．８ｍｍであっても、傾き角θがＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対して０°の場合（図１６及び図１８）においてもＸ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対して４５°の場合（図１０及び図１３）に比べて等強度線は明確である。すなわち、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのいずれに対しても傾き角θが４５°において傷３４が検出できる基準値を設定すれば、他の傾き角θにおいても傷３４を検出できる。傷３４の深さが異なる場合においても同様である。
【００６４】
また、傷３４が検出可能か否かを判定する基準値は、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂと傷３４とのなす傾き角θ毎に設定してもよい。すなわち、磁気センサ１５ｃによって得られる漏洩磁束Ｂの強度はｓｉｎ2θで変化するので、それに伴って傷３４が検出可能か否かを判定する基準値も変更することが好ましいからである。
【００６５】
なお、漏洩磁束Ｂの強度成分の二次元分布から検査対象物２４上の傷３４の傾き角θを求める方法は以下の通りである。
【００６６】
図８〜図１３に示したように、漏洩磁束Ｂの二次元分布は傷３４の延伸方向に長径方向が一致する楕円形状となる。傷３４に沿った楕円の長軸は、傾き角θが大きくなるほど長くなる傾向を示す。このことから、演算処理器３８は、等強度線の形状に基づいて、傷３４の長手方向の傾き角θを算出することができる。
【００６７】
演算処理器３８は、測定によって得られた漏洩磁束Ｂの二次元分布における楕円の長軸を求めた後に、その傾き角θを求める。具体的には、長径ＬのＸ方向の長さ成分ｘLとＹ方向の長さ成分ｙLを求めるとともに、θ＝ｔａｎ-1（ｙL／ｘL）によって傾き角θを求めることができる。
【００６８】
なお、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂのように検知軸を９０°違える構成を採用し、それぞれで計測された漏洩磁束Ｂの強度の二次元分布を求めることで、傾き角θをより高い精度で求めることができる。すなわち、Ｘ軸用磁化器１５ａによって検査対象物２４を磁化し、このときの漏洩磁束Ｂを磁気センサ１５ｃで測定するとともに、測定された信号の位相成分の二次元分布を用いて、第１の角度範囲（例えば、０°以上４５°以下）にある傾き角θを求める。さらに、Ｙ軸用磁化器１５ｂによって検査対象物２４を磁化し、このときの漏洩磁束Ｂを磁気センサ１５ｃで測定するとともに、測定された信号の位相成分の二次元分布を用いて、第１の角度範囲とは異なる第２の角度範囲（例えば、４５°以上９０°以下）にある傾き角θを求める。このように傾き角θの判定範囲を分担させることによって、Ｘ軸用磁化器１５ａ及びＹ軸用磁化器１５ｂによって得られる強度成分の二次元分布から傾き角θをより高い精度で求めることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  漏洩磁束探傷装置、１２  測定器、１４  演算部、１５  測定プローブ、１５ａ  Ｘ軸用磁化器、１５ｂ  Ｙ軸用磁化器、１５ｃ  磁気センサ、１５ｄ  位置決め治具、１５ｅ  ホルダ、１６  移動ステージ、１８  ステージコントローラ、２４  検査対象物、３０  コア、３０Ａ，３０Ｂ  腕部、３０Ｃ  ブリッジ部、３２  コイル、３４  傷、３６  検波器、３８  演算処理器。
【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（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６】
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【図７】
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【図１４】
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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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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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