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    公开号:WO1992014145A1
    申请号:PCT/JP1992/000096
    申请日:1992-01-31
    公开日:1992-08-20
    发明作者:Seigo Ando；Yasuhiro Matsufuji
    申请人:Nkk Corporation；
    IPC主号:G01N27-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 磁気探傷方法及 び そ の 装置
    [0002] [技術分野]
    [0003] 本発明は、 鋼板等の磁性材料で形成された被探傷体に磁化 器でもって磁界を発生させ、 欠陥に起因する漏洩磁束を磁気 センサで検出する磁気探傷方法及び磁気探傷装置に関する。
    [0004] [従来の技術]
    [0005] 磁気探傷装置は、 磁気を利用して、 被探傷体と しての薄銅 帯の内部あるいは表面に存在する疵， 介在物等の欠陥を検出 する。 磁束を検出する磁気センサをリニア状に配設した磁気 センサ群が内部に組込まれた磁気探傷装置は、 走行中の薄銅 帯の全幅に存在する欠陥を連続的に検出できることが報告さ れている （実開昭 6 3— 1 0 7 8 4 9号公報） 。
    [0006] 図 3 9 , 図 4 0は上述した走行中の薄鋼帯の欠陥を連続的 に検出する磁気探傷装置をそれぞれ異なる方向から見た断面 模式図である。 また、 図 4 1 はこの磁気探傷装置が支持装置 に組込まれた状態を示す側面図である。
    [0007] 図 4 1 において、 建屋の床に据付けられフ レーム 1 1内に 水平アーム 1 2が一対のばね部材 1 3 a , 1 3 bによつて支 持されている。 したがって、 水平アーム 1 2は上下に移動可 能である。 水平アーム 1 2の中央に磁気探傷装置の固定軸 2 が固定されている。 また、 フ レーム 1 1 の両側には薄鋼帯 1 0を磁気探傷装置の中空ロール 1の外周面に導く ための一 対のガイ ドロール 1 4 a， 1 4 bが設けられている。
    [0008] 図 3 9 , 図 4 0において、 非磁性材料で形成された中空口 —ル 1の中心軸に固定軸 2の一端が貫通されている。 この固 定軸 2の他端は前記水平アーム 1 2に固定されている。 そし て、 固定軸 2は中空ロール 1の中心軸に位置するように一対 のころがり軸受 3 a , 3 bでもって中空ロール 1の両端の内 周面に支持されている。 したがって、 この中空ロール 1は固 定軸 2を回転中心軸として自由に回転する。
    [0009] 中空ロール 1内に、 略 U字断面形状を有した磁化鉄心 4 c が、 その各磁極 4 a , 4 bが中空ロール 1の内周面に近接す る姿勢で、 支持部材 5を介して固定軸 2に固定されている。 この磁化鉄心 4 cに磁化コイル 6が卷装されている。 した力 つて、 この磁化鉄心 4 c と磁化コイル 6 とで磁化器 4を構成 する。 磁化鉄心 4 cの磁極 4 a , 4 bの間に複数の磁気セン サ 7 aを軸方向にリニア状に配列してなる磁気センサ群 7力《 やはり固定軸 2に固定されている。
    [0010] 磁化コイル 6に励磁電流を供給するための電源ケーブル 8 および磁気センサ群 7の各磁気センサ 7 aの出力信号を取出 すための信号ケーブル 9は固定軸 2内を経由して外部へ導出 されている。 したがって、 磁化器 4および磁気センサ群 7の 位置は固定され、 中空ロール 1が磁化器 4および磁気センサ 群 7の外周を微小間隙を有して回転する。
    [0011] このような構成の磁気探傷装置の中空ロール 1の外周面を 例えば矢印 a方向に走行状態の薄鋼帯 1 0の一方面に所定圧 力でもって押し当てると、 固定軸 2は水平アーム 1 2に固定 されているので、 中空ロール 1が矢印 b方向に回転する。 このような磁気探傷装置において、 磁化コィル 6に励磁電 流を供給すると、 磁化鉄心 4 cの各磁極 4 a , 4 b と走行中 の薄鋼帯 1 0 とで閉じた磁路が形成される。 そして、 薄銅帯 1 0の内部あるいは表面に欠陥が存在すると、 薄鋼帯 1 0内 の磁路が乱れ、 漏洩磁束が生じる。 この漏洩磁束が磁気セン サ群 7を構成する該当欠陥位置に対向する磁気センサ 7 aで 検出され、 この磁気センサ 7 aから該当欠陥に対応する信号 が出力される。
    [0012] 検出された信号はその信号レベルが薄銅帯 1 0内部または 表面の欠陥の大きさと対応するので、 出力信号の信号レベル を測定することによつて薄鋼帯 1 0の内部または表面に存在 する欠陥の幅方向の発生位置とその規模が把握できる。
    [0013] しかしながら、 上述した磁気探傷装置においてもまだ改良 すべき次のような問題があつた。
    [0014] まず、 薄鋼帯 1 0のような被検体の微小欠陥を検出する場 合においては、 磁化力が充分でなければ、 S Z Nは基本的に 向上しない。
    [0015] このような不都合を解消するためには磁化器 4の磁化コィ ル 6の励磁電流を増大して、 薄鋼帯 1 0内に発生する磁界を 増大させることが考えられる。 薄鋼帯 1 0内の磁束が大きい と、 欠陥に起因する漏洩磁束の値も大きく なる。
    [0016] —般に、 図 4 2に示すように、 磁極 4 a , 4 bを薄鋼帯 1 0に近接配置すると、 一方の磁極 4 aから出力きれた磁力 線は磁気ギャ ップを通り、 薄鍋帯 1 ひ内を通り、 反対側の磁 気ギャ ップを介して他方の磁極 4 bに入る。 そして、 薄鋼帯 1 0は強磁性材料で構成されているので、 薄網帯 1 0内に前 述した欠陥が存在しない状態においては、 磁束が薄鋼帯 1 0 を通過している過程で、 磁束がこの薄銅帯 1 0外へ漏れるこ とはない。
    [0017] しかし、 前述したように欠陥発生時に十分な信号レベルの 漏洩磁束が得られる程度まで、 薄銅帯 1 0に印加する磁界を 増大すると、 図 4 2に示すように、 薄銅帯 1 0が磁気飽和し て、 たとえ欠陥が存在しない健全部であっても多大の浮遊磁 束 1 5が生じる。 この浮遊磁束 1 5の実際の値は数 G a u s s 力、 ら数十 G a u s s と極端に大きい値となる。
    [0018] また、 この浮遊磁束 1 5の垂直方向成分の変化の大きさは 薄銅帯 1 0の走行速度に大きく依存することが実験的に確認 されている。 図 4 3に、 磁気センサ 7 aの感度を故意に低下 させて、 欠陥が全く存在しない健全部における垂直方向の浮 遊磁束を測定した場合における、 出力電圧と薄鋼帯 1 0の走 行速度との関係が示されている。 図 4 3にも示すように、 薄 鎮帯 1 0の走行速度が上昇すると出力電圧が大きく なる。 し たがって、 浮遊磁束 1 5の垂直方向成分の変化は速度上昇に 伴って上昇する。
    [0019] この浮遊磁束 1 5は常時発生しているので、 薄銅帯 1 0に 欠陥が発生した場合には、 欠陥に起因する漏洩磁束は浮遊磁 束に重畳することになる。 しかも、 この浮遊磁束が漏洩磁束 より大きくなる。 そして、 図 4 2で示すように、 各磁気セン サ 7 aは浮遊磁束と漏洩磁束とを同時に検出することになる。 なお、 図 4 2の実線で示すように磁気センサ 7 aが薄鋼帯 1 0に対して磁極側に配設した場合以外にも、 点線で示すよ うに薄鋼帯 1 0に対して磁極 4 a , 4 b と反対側に配設した 場合であつても同様な現象が生じる。
    [0020] 一方、 薄鋼帯 1 0の欠陥を精度よく検出するためには、 磁 気センサ 7 aの感度を上昇させる必要がある。 しかし、 前述 したように欠陥に起因する漏洩磁束の変動成分は健全部にお ける高いレベルの浮遊磁束に重畳するので、 感度の高い磁気 センサ 7を使う と、 そのダイナ ミ ッ ク レンジの狭さから、 浮 遊磁界により磁気センサが飽和域に達してしまい、 欠陥に起 因する漏洩磁束を精度よく検出できない。
    [0021] [発明の開示]
    [0022] 本発明の第 1の目的は、 欠陥に起因する漏洩磁束を検出す る磁気センサに交差する浮游磁束を大幅に減少でき、 磁気セ ンサの出力が飽和するのが防止され、 たとえ小さな欠陥であ つても確実に検出でき、 探傷精度を大幅に向上できる磁気探 傷方法及び磁気探傷装置を提供することである。
    [0023] 本発明の第 2の目的は、 上述した目的に加えて、 磁気セン ザの出力信号における高い S を実現できる磁気センサに 対する最良のシール ド形状を得ることである。
    [0024] さらに、 本究^の第 3の目的は、 磁気センサの出力信号に 含まれる被探傷体における局部的な透磁率の変動に起因する 雑音成分を除去でき、 欠陥の検出精度を大幅に向上できる磁 気探傷装置を提供するこ とである。
    [0025] 本発明の第 1 目的を達成するために、 本発明の磁気探傷 方法及び磁気探傷装置においては、 被探傷体内に磁界を発生 させる磁化器における一対の磁極間を結ぶ線又はこれに平行 する線のほぼ中央部に、 被探傷体の内部または表面の欠陥に 起因して生じる漏洩磁束を検出する磁気センサが配設されて いる。 そして、 磁気センサの磁化器の各磁極に対向する側に 低保磁力のシールド体が配設されている。
    [0026] まず、 一対の磁極を有する磁化器とこの一対の磁極に対向 する位置に配設された被探傷体とで構成される磁路および磁 力線について考察する。
    [0027] 図 5において、 磁化器の各磁極 4 1 , 4 1 bが例えば薄 銅帯で形成された被探傷体 4 2に対向している。 そして、 各 磁極 4 l a , 4 1 bを結ぶ線に平行する線の中心に磁気セン サ 7 1 aが配設されている。 そして、 磁気センサ 7 1 aの一 方の磁極 4 1 aに対向する側に第 1のシールド体 4 3 aが配 設され、 磁気センサ 7 1 aの他方の磁極 4 1 aに対向する側 に第 2のシールド体 4 3 bが配設されている。
    [0028] このような状態において、 磁化器にて発生する磁界が小さ い場合は、 一方の磁極 4 1 aから出力された磁力線は磁気ギ ヤ ップを通り、 被探傷体 4 2内に入り、 被探傷体 4 2内を通 過して反対側の磁気ギヤップを介して他方の磁極 4 1 bへ入 る。 そして、 磁化器における発生磁界を大きくすると、 被探 傷体 4 2が磁気飽和し、 磁気抵抗が増加して、 図示するよう な浮遊磁束 1 5 aが大量に発生する。
    [0029] しかし、 磁気センサ 7 1 aの両側には低保磁力のシールド 体が存在するので、 磁気センサ 7 1 a に交差する浮遊磁束 1 5 aが大幅に低減する。 なお、 磁気センサ 7 1 aは被探傷 体 4 2に対向 してい るので、 被探傷体 4 2の磁気セ ンサ 7 1 a に対向する位置に欠陥が存在する と、 磁気セ ンサ 7 1 aはその欠陥に対応する漏洩磁束を検出する。 この場合、 周囲の浮遊磁束 1 5 aが小さいので、 磁気センサは飽和する ことはないので、 漏洩磁束のみを効率的に検出できる。
    [0030] 次に、 磁気センサ 7 1 aによって漏洩磁束の垂直成分を検 出することについて図 6を用いて説明する。
    [0031] 被探傷体 42内に欠陥 44が存在すると、 その欠陥 44の 周囲に発生する磁界 4 5は図示するように微小磁極の磁束分 布特性を示す。 被探傷体 42が矢印 a方向に走行して、 欠陥 42の位置が磁気センサ 7 1 aの直下を通過すると、 磁気セ ンサ 7 1 aは実線波形 46で示すように垂直方向に分布した 磁束を検出する。
    [0032] 欠陥 44に起因する磁界 45の幅 Whは、 高々数 であり、 たとえシール ド体 43 a， 43 bが存在したと しても、 シー ル ド体 4 3 a , 4 3 bの間に入るので、 磁気センサ 7 l a は欠陥 44に起因する磁界 4 5の漏洩磁束を、 シール ド体 43 a , 43 bにほとんど影響されることなく検出できる。 すなわち、 高い S ZNでもって欠陥 44を検出できる。
    [0033] 第 2の目的を達成するために、 本発明の磁気探傷装置にお いては、 シール ド体相互間の距離を前記磁気センサから前記 被探傷体までの距離の 2. 2倍以上でかつ 2. 8倍以下に設 定されている。
    [0034] また、 各シール ド体は垂直部と水平部とからなる L字断面 形状に形成され、 かつこの水平部の磁極方向の幅が磁極間の 距離の 0 . 4倍以上でかつ 0 . 6倍以下に設定されている。 磁気センサとシールド体との間の距離 Aが遏度に大きい場 合には、 健全部における浮遊磁束のうちのシールド体にて遮 られることなく磁気センサに達する割合が増大する。 磁気セ ンサとシールド体との間 Aの距離を小さくすると、 浮遊磁束 の磁気センサに達する割合が小さく なるが、 距離 Aが過度に 小さく なると、 欠陥に起因する漏洩磁束も磁気センサに達し にく く なる。 一方、 各磁束が磁気センサに達する割合は磁気 センサから被探傷体までの距離で示される リフ トオフ Lに大 きく依存する
    [0035] したがって、 この発明においては、 シールド体相互間の距 離 2 Aと リフ トオフ Lとの関係を
    [0036] 2 . 2≤ 2 A / L≤ 2 . 8 … （1) に設定することによって、 磁気センサに交差する磁束におけ る漏洩磁束の浮遊磁束に対する比を大きくでき、 漏洩磁束を 効率的に検出できる。 なお、 （1) 式の値は、 実験モデルを作 成して、 磁気センサ位置における磁界を計算機を用いてシミ ユ レーシ ヨ ンした結果より算出した。
    [0037] 次に L字断面形状を有する各シールド体の水平部分の幅 W と磁化器の磁極間距離 Bとの関係を説明する。
    [0038] すなわち、 シールド体の存在によって磁気センサに達する 浮遊磁束および漏洩磁束は減衰されるが、 各シールド体の幅 Wと磁極間距離 Bとの比 （WZ B ) を変化すればそれぞれの 減衰量が変化する。 そして、 その減衰度合いが浮遊磁束と漏 洩磁束とでは異なる。 したがって、 浮遊磁束の減衰量が大き く て漏洩磁束の減衰量が比較的少ない範囲を求めればよい。 そして、 この発明においては、 前記比 （W / B ) を
    [0039] 0 . 4≤ W / B≤ 0 . 6 … (2) に設定することによって、 磁気センサに交差する磁束におけ る漏洩磁束の浮遊磁束に対する比を大きくでき、 漏洩磁束を 効率的に検出できる。
    [0040] 本発明の第 3の目的を達；^ るために、 本発明の磁気探傷 装置においては、 走行する被探傷体の幅方向に所定間隔おき に磁複数の磁気センサが配列されている。 そして、 この複数 の磁気センサのうち互いに所定距離離れた磁気センサの出力 信号どう しの差信号がそれぞれの減算回路でもつて算出され る。 この各減算回路から出力された各差信号の絶対値信号が それぞれ絶対値回路で算出される。 そして、 演算回路でもつ て各絶対値回路からの各出力信号に基づいて被探傷体に存在 する欠陥が評価される。
    [0041] 例えば薄銅帯等の被探傷体においては、 鋼板加工時に発生 する内部応力、 材質の不均一性、 板厚の変動等に起因して、 被探傷体中に局部的に透磁率の不均一部分が発生する。 した がって、 たとえ欠陥が存在しなかったとしてもこの透磁率の 不均一に起因する漏洩磁束の変動成分が雑音と して磁気セン ザの検出信号に含まれる。
    [0042] —般に、 この透磁率の不均一性の面積規模は欠陥の面積規 摸に比較して格段に大きいので、 透磁率の不均一性に起因す る漏洩磁束の変動成分は隣接する多数の磁気センサで同時に 検出される。 一方、 欠陥に起因する漏洩磁束は一つまたは 2 等の少ない数の磁気センサで検出されるので、 所定距離おき に配設された磁気センサの出力信号どう しの差信号を得れば、 この差信号から透磁率の不均一性に起因する雑音成分が除去 される。 よって、 磁気センサの出力信号の S Z Nが改善され る
    [0043] [図面の簡単な説明]
    [0044] 図 1は本発明の一実施例に係わる磁気探傷装置における薄 網帯の走行方向に平行する面で切断した断面図である。
    [0045] 図 2は同装置における薄鋼帯の走行方向に直交する面で切 断した断面図である。
    [0046] 図 3は同装置が支持装置に組込まれた状態を示す側面図で める。
    [0047] 図 4は同装置の要部を取出して示す部分拡大図である。
    [0048] 図 5は本発明の動作原理を説明するための模式図である。 図 6は本発明の動作原理を説明するために漏洩磁束とシー ルド体との位置関係を示す図である。
    [0049] 図 7は実施例装置のシールド体が存在しない場合における 磁気センサ近傍の磁束強度を示すシ ミ ュ レーショ ン結果を示 す図である。
    [0050] 図 8は同装置のシールド体が存在する場合における磁気セ ンサ近傍の磁束強度を示すシミ ュレーショ ン結果を示す図で ある。
    [0051] 図 9は同装置の L字断面形状を有したシールド体が存在す る場合における磁気センサ近傍の磁束強度を示すシミ ュレ一 ショ ン結果を示す図である。
    [0052] 図 1 0 Aは同装置においてシール ド板を設置しない状態の 波形図である。
    [0053] 図 1 0 Bは同装置においてシール ド板を設置した状態の波 形図である。
    [0054] 図 1 1は同装置における浮遊磁束とシールド板有無との関 係を示す図である。
    [0055] 図 1 2は同装置における磁気センサ出力とシール ド板有無 との関係を示す図である。
    [0056] 図 1 3は磁化器の磁極間隔とシールド体相互間距離との位 置関係を示す図である。
    [0057] 図 1 4は磁化器の磁極間隔とシールド体形状との関係を示 す図である。
    [0058] 図 1 5は図 1 3で示されるシールド形状におけるシール ド 間隔と磁気センサの出力信号における S Z Nとの関係を示す 図である。
    [0059] 図 1 6は図 1 3で示されるシールド形状におけるシール ド 間隔と磁気センサの出力信号における S Z Nとの関係を示す 図である。
    [0060] 図 1 7は図 1 3で示されるシール ド形状におけるシールド 間隔と磁気センサの出力信号における S Z Nとの関係を示す 図である。
    [0061] 図 1 8は図 1 3で示されるシール ド形状における磁極間距 離と最適シール ド間隔との関係を示す図である。
    [0062] 図 1 9は図 1 4で示されるシールド形状における磁極間距 離と異なる シール ド形態における磁気センサの出力信号の S Z Nとの関係を示す図である。
    [0063] 図 2 0は本発明の他の実施例に係わる磁気探傷装置の概略 構成を示す断面図である。
    [0064] 図 2 1は同装置の要部を取出して示す正面図である。
    [0065] 図 2 2 Aは本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装 置の概略構成を示す断面図である。
    [0066] 図 2 2 Bは同装置を示す斜視図である。
    [0067] 図 2 3は本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装置 を示す断面図である。
    [0068] 図 2 4は本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装置 を示す断面図である。
    [0069] 図 2 5は同装置の要部を取出して示す部分拡大図である。 図 2 6は本発明の数値を得るために行ったシミ ュレーショ ンに用いる試験モデルを示す図である。
    [0070] 図 2 7は同シミ ユレ一ショ ンに用いるシールド板の配置図 ¾) O o
    [0071] 図 2 8は同シミ ユレーショ ンに用いる他のシールド板の配 置図である。
    [0072] 図 2 9 Aは図 2 7で示されるシールド形状におけるシミ ュ レーショ ン結果を示す磁界特性図である。
    [0073] 図 2 9 Bは図 2 7で示されるシールド形状におけるシミ ュ レーショ ン結果を示す磁界特性図である。
    [0074] 図 3 0は同シミ ュレーショ ン結果を示す他の磁界特性図で ある。 図 3 1 Aは図 2 8で示されるシールド形状におけるシ ミ ュ レーショ ン結果を示す浮遊磁界特性図である。
    [0075] 図 3 1 Bは図 2 8で示されるシール ド形状におけるシ ミ ュ レーショ ン結果を示す欠陥磁界特性図である。
    [0076] 図 3 2は同シ ミ ュレーショ ン結果を示す相対浮遊磁界特性 図である。
    [0077] 図 3 3は同シ ミ ュ レーショ ン結果を示す最適特性図である。 図 3 4は本発明のさらに別の実施例の磁気探傷装置におけ る磁気センサの配置図である。
    [0078] 図 3 5は同装置の電気的構成を示すプロッ ク図である。
    [0079] 図 3 6は同装置における磁気センサの設置位置と出力との 関係を示す図である。
    [0080] 図 3 7は従来装置における磁気センサの設置位置と出力と の関係を示す図である。
    [0081] 図 3 8は実施例装置における磁気センサの設置間隔と出力 との関係を示す図である。
    [0082] 図 3 9は従来の磁気探傷装置における薄鋼帯の走行方向に 平行する面で切断した断面図である。
    [0083] 図 4 0は同装置における薄鋼帯の走行方向に直交する面で 切断した断面図である。
    [0084] 図 4 1 は同装置が支持装置に組込まれた状態を示す側面図 図 4 2は従来装置の問題点を説明するための模式図である。 図 4 3は同従来装置における浮遊磁束の垂直成分と薄銅帯 の走行速度との関係を示す図である。 [発明を実施するための最良の形態]
    [0085] 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
    [0086] 図 1 , 図 2, 図 3は実施例の磁気探傷装置を工場における 検査ライ ンに組込んだ状態を示す断面図である。 図 3 9， 図 4 0， 図 4 1に示す従来の磁気探傷装置と同一部分には同一 符号が付されている。 したがって、 重複する部分の詳細説明 は省略されている。
    [0087] この実施例においては、 被探傷体としての薄钢帯 1 0を挟 んで上下にそれぞれ中空ロール 1， l aが配設されている。 図 3において、 フレーム 1 1内に 2本の水平アーム 1 2， 1 2 aがそれぞればね部材 1 3 a , 1 3 b， 1 3 c , 1 3 d によって支持されている。 したがって、 各水平アーム 1 2， 1 2 aは上下に移動可能である。 各水平アーム 1 2, 1 2 a の中央に磁気探傷装置の固定軸 2， 2 aが固定されている。 また、 フレーム 1 1の両側には薄鋼帯 1 0を磁気探傷装置に おける各中空ロール 1 , 1 aの間に導く ための一対のガイ ド ロール 14 a， 14 bが設けられている。
    [0088] 図 1 , 図 2において、 非磁性材料で形成された下側中空口 —ル 1の中心軸に固定軸 2の一端が貫通されている。 固定軸 2は中空ロール 1の中心軸に位置するように一対のころがり 輔受 3 a， 3 bでもって回転自在に支持されている。 した力く つて、 この中空ロール 1は固定軸 2を回転中心軸として自由 に回転する。
    [0089] この中空ロール 1内において、 磁化器 4の磁化コィル 6が 卷装された磁気鉄心 4 c力《、 その各磁極 4 a , 4 bが中空口 ール 1の内周面に近接する姿勢で、 支持部材 5を介して固定 車由 2に固定されている。
    [0090] —方、 下側中空ロール 1を挟んで薄鋼帯 1 0の上側に配設 された上側中空ロール 1 aは固定軸 2 aに対して回転自在に 設けられ、 薄鋼帯 1 0が矢印 a方向に走行すると、 矢印 c方 向に回転する。 そして、 この中空ロール 1 aの固定軸 2 aに 支持棒 2 1 aを介して磁気センサ群 7が下側中空ロール 1内 に収納された磁化器 4の磁極 4 a , 4 b に対向するように固 定されている。 磁気センサ郡 7は薄銅帯 1 0の幅方向にリ二 ァ状に配列され複数の磁気センサ 7 aで構成されている。 各 磁気センサ 7 aの信号ケーブルは固定軸 2 aを介して外部に 導き出されている。
    [0091] また、 この磁気センサ群 7の側面の磁極 4 aに対向する側 に一方のシールド板 2 2 aが配設されている。 同様に、 磁気 センサ群 7の側面の磁極 4 bに対向する側に他方のシールド 板 2 2 bが配設されている。 各シールド板 2 2 a , 2 2 bは 高い透磁率を有し、 かつ低い保磁力を有する材料で形成され ている。 なお、 実施例においてはこのシール ド板 2 2 a , 2 2 b はパーマロイで形成されている。 そして、 各シール ド板 2 2 a , 2 2 bは図示しない支持部材によって、 中心軸 2 aに固定されている。
    [0092] 図 4は要部の拡大図である。 磁気センサ群 7を構成する各 磁気センサ 7 aは強磁性体材料で形成された棒状コアに検出 コイルを巻装してなる可飽和型の磁気センサである。 そして、 各シール ド板 2 2 a , 2 2 bの高さ Hは各磁気センサ 7 aの 棒状コアの長さ Dより高い値に設定されている。 各下端は各 磁気センサ 7 aの下端にほぼ一致している。 なお、 高さ Hは 少なく とも棒状コアの長さ Dの 1/2 以上に設定されていれば よい。
    [0093] 実施例においては、 各磁気センサ 7 aの長さ Dは 5 mmであ り 、 各シールド板 22 a, 22 bは高さ Hが 16關で、 厚さ は G.2 ramである。 そして、 各シールド板 22 a, 22 bは各 磁気センサ 7 aの中心軸から 4 ram離れて配設ざれている （ A = mm) 。 また、 各磁気センサ 7 a及び各シールド体 22 a, 22 bと薄鋼帯 1 0との間の距離で示される リフ トオフ Lは 3.6 である。 各シールド板 22 a, 22 bの薄銅帯 1 0の 幅方向の長さは磁気センサ群 7の幅 （長さ） 以上に設定され ている。
    [0094] このような構成の磁気探傷装置において、 各中空ロール 1 , 1 aで薄鋼帯 1 0を所定圧力で挟んだ状態で、 薄銅蒂 1 0を 矢印 a方向に走行させると、 中空ロール 1, l aがそれぞれ 矢印 b, c方向に回転する。
    [0095] このような状態で、 磁化コイル 6に励磁電流が供給される と、 下側の中空ロール 1内に収納された磁化鉄心 4 cの各磁 極 4 a， 4 bと走行中の薄鏔帯 1 0とで閉じた磁路が形成さ れる。 薄銅帯 1 0の内部あるは表面に欠陥が存在すると漏洩 磁束が生じる。 この漏洩磁束が上側の中空ロール 1 a内に収 納された磁気センサ群 7を構成する該当欠陥位置に対向する 磁気センサ 7 aで検出されて出力信号として出力される。
    [0096] なお、 上述した構造では、 上側の中空ロール 1 aには薄銅 帯 1 0の重力が直接印加されないので、 下側の中空ロール 1 の厚みに比較して、 上側の中空ロール 1 aの厚みを薄く設定 できる。 したがって、 磁気センサ群 7と薄鋼帯 1 0 との間の 距離を短く設定でき、 磁気センサ群 7の検出感度を上昇でき る o
    [0097] 図 7および図 8は図 4に示すように各シールド板 2 2 a , 2 2 bを設置する前と設置した後とで浮遊磁束分布がどのよ うに変化するかを計算機を用いてシミ ュレーシヨ ンした結果 を示す図である。 そして、 各グラフにおいて、 原点 Pは、 図 4において、 薄鋼帯 1 0の上面と各磁極 4 a ， 4 bの中心線 が交差する位置を示し、 横軸は横方向の距離 X (単位! Dm) を 示し、 右端の Q点が他方の磁極 4 bの先端位置に対応する。 縦軸は P点における垂線方向の距離 （単位 mm) を示す。 ダラ フ内の各実線で示す曲線は、 磁極 4 a , 4 b間に形成される 磁力線を示す。
    [0098] また、 図中 a , b ， ·· ·， f の各位置は、 磁気センサ 7 a近 傍の距離 X = 5 における縦方向の各位置を示す。 そして、 グラフの右側の a 〜 ： f の各値は、 該当位置における磁界 （淳 遊磁界） の垂直方向成分を示す。 したがって、 （一） 符号は 下向きの磁界が生じていることを示す。
    [0099] なお、 距離 X = 0における垂直方向磁界は対称となり、 シ ミ ュ レーシ ヨ ン結果においては、 0 となるので、 X = 1 ramの 各値を求めた。
    [0100] 図 7はシール ド板 2 2 bがない場合を示し、 図 8はシール ド板 2 2 bが装着された場合を示す。 図示するように、 シー ルド板 2 2 bが装着されると、 磁気センサ 7 の各位置に交 差する浮遊磁束の垂直成分は大幅に低減されることが理解で さ > o
    [0101] 図 9はシールド体として L字断面形状を有したシールド板 23を用いた場合を示す。 このシールド扳 23は図示するよ うに図 4に示すシールド板 2 2 b と同一形状を有する垂直部 24 a と、 この垂直部 24 aの下端に外側に向かって取付け られた水平部 24 b とで形成されている。 そして、 水平部 24 bの水平方向の幅 Wは 2 ramである。
    [0102] このようにシール ド板 2 3の下端に水平部 24 bを取付る ことによって、 下端近傍からシールド板 23の内側に侵入す る浮遊磁束を大幅に抑制することができることを示唆してい る。
    [0103] 以上のシミ ュレーショ ン結果に基づいて、 前述した 2種類 のシールド板 22 a , 22 b及び 23を製作して、 これを磁 気センサ群 7の両側に配設した。 そして、 0.2 ΰπαφ， 0.3 mm φ， 0.6 ^φ , 0.9 の人工欠陥 （貫通孔） を有する標準 欠陥試料を薄銅帯 1 0の代りに用いて、 この標準欠陥試料の 各欠陥を磁気探傷して、 その探傷結果を求めた。
    [0104] 図 1 0 Αは、 シールド板を配設する前の状態における、 各 磁気センサ 7 aの出力波形を示す。 また、 図 1 0 Bは図 4に 示すシールド板 2 2 a , 22 bを配設した場合における各磁 気センサ 7 aの出力波形を示す。 なお、 図 1 0 Bに示す波形 を観測した時点の磁気センサ 7 aの感度は図 1 O Aにおける 感度より高く設定されている。 図示するように、 図 1 0 Aに示すシ一ル ド板がない場合の 波形においては、 磁化力を上げると、 浮遊磁束の増大により 磁気センサが飽和するため、 磁化電流を小さくすると、 前 述した 0. 2 〜0. 9 0の欠陥規模に対応した各出力値 （振 幅） が得られない。 しかも S Z Nが低い。 これに対して、 図 1 0 Bの波形に示すように、 シール ド板 2 2 a , 2 2 bを取 付けることによって、 欠陥規模に対応した各出力値 （振幅） が得られるとともに、 S / Nが大幅に向上される。
    [0105] また、 図 1 1は、 欠陥の全く ない健全な薄鋼帯 1 0を実施 例装置で探傷した場合における各磁気センサ 7 a にて柃出さ れた浮遊磁束の強度を示す実測データ値である。 測 ^件は、 シールド板が全く ない場合と、 図 4に示すシール ド板 2 2 a， 2 2 bを取付けた場合と、 図 9に示す L字断面形状を有した シールド板 2 3を取付けた場合とである。
    [0106] 図示するように、 シールド板を設けることによって、 各磁 気センサ 7 aで検出される浮遊磁束による出力電圧は格段に 低下することが理解できる。 このことは、 前述したように欠 陥に起因する漏洩磁束はシールド板の存在にほとんど影響さ れないので、 結果的に、 通常の欠陥の探傷において、 欠陥に 起因する漏洩磁束の浮遊磁束に対する割合が大きく なり、 欠 陥検出の S が上昇することを意味する。
    [0107] 図 1 2は、 欠陥の存在しない健全部の浮遊磁束による出力 電圧 V i と、 欠陥が存在した場合における欠陥に起因する漏 洩磁束の出力電圧と浮遊磁束による出力電圧 V i とを合成し た出力電圧 V s との出力比 （V s Z V i ) を、 前述した各測 定条件において、 実験的に求めたグラフである。
    [0108] このグラフでも理解できるように、 シールド板を採用する ことによって、 磁気センサ 7 aの全体の出力電圧 （合成電圧 V s ) に含まれる漏洩磁束の出力電圧の比率が上昇すること が理解できる。
    [0109] このように、 図 7乃至図 9に示すシミ ュレーショ ン結果は 図 1 0 A〜図 1 2に示す実測結果によって正しいことが実証 された。
    [0110] したがって、 たとえ磁化器 4による発生磁界を大きくする ことによって欠陥に起因する漏洩磁束を大きく したとしても、 磁界を大きく したことによって発生する健全部の浮遊磁束の 大部分はシールド板 2 2 a， 2 2 b , 2 3に遮られて磁気セ ンサ群 7に届かない。 よって、 発生磁界を大きくすることに よって、 漏洩磁束のみ大きくでき、 各磁器センサ 7 aにて検 出される欠陥に起因する出力電圧の S Z Nを大幅に向上でき る o
    [0111] さらに、 出力電圧が飽和することはないので、 欠陥規模に 対応した出力電圧が得られる。 よって、 薄鍋帯 1 0内に存在 する微小な欠陥を精度よく検出できる。
    [0112] また、 薄鎮帯 1 0の走行速度を上昇させると図 4 3に示す ように、 浮遊磁束の垂直成分の変化が増大するが、 各磁気セ ンサ 7 aに入力される浮遊磁束自体が小さく なるので、 薄銅 帯 1 0の走行速度を上昇したとしても S / Nが特に低下する ことはない。 よって、 走行速度を上昇することによって、 探 傷能率を向上できる。 しかし、 シール ド板 2 2 a , 2 2 b間の距離 2 Aが過度に 狭く設定されると、 浮遊磁束のみならず、 薄鋼帯 1 0に存在 する欠陥に起因する漏洩磁束も遮蔽してしまっては、 磁気セ ンサ 7 aの出力信号の S Z Nが逆に低下する逆効果が発生す る。 逆に、 シール ド板 2 2 a , 2 2 b間隔 2 Aが過度に広く 設定されると、 浮遊磁束は遮蔽されない。 したがって、 シー ル ド板間隔 2 Aにおいても、 最適値が存在する害である。
    [0113] そ こで、 発明者等は、 図 1 3に示すような形状の磁化器 3 4の試験モデルを想定した。 なお、 各磁極 3 4 a , 3 4 b の間の磁極間距離 Bは 1 O ram, 2 O ram, 3 0 mraに可変可能で ある。 そして、 シール ド板間隔 2 Aを種々に変化させた場合 における磁極間の中心位置に配設された磁気センサ 7 aでも つて検出される磁束密度の垂直成分を前述した計算機による シ ミ ュ レーシ ョ ン演算で求めた。
    [0114] なお、 欠陥は薄鋼帯 1 0の中央位置に存在すると し、 前述 したように、 磁極間の中心線上における垂直磁界は算出でき ないので、 中心位置から 1 mm ( X = 1 mm) だけ磁極側へずれ た点 Pにおける磁束密度の垂直成分が算出される。 そして、 垂直成分の S Z Nが算出される。
    [0115] すなわち、 Sを欠陥に起因する漏洩磁束と薄銅帯 1 0の健 全部における浮遊磁束との差の磁束密度と し、 Nを磁気セン サ 7 aが点 Pを中心に X方向に ± 0 . 2 mm振動した場合にお ける薄鋼帯全体の浮遊磁束密度の変動分としている。 すなわ ち、 Nはロール上を移動する薄銅帯 1 0およびロールにより、 磁気センサ 7 aが振動することによって生じる漏洩磁束によ る雑音である。
    [0116] 図 1 5は、 磁化器 34の磁極間距離 Bを 1 O mniに設定した 状態において、 シールド板間隔 2 Aを変化させた場合におけ る P点における垂直成分の S ZNの変化を示す特性図である。 なお、 横軸はシールド板間隔 2 Aを磁極間距離 Bで正規化し た値 （2 AZB ) に設定されている。
    [0117] 図 1 5から理解できるように、 磁極間距離 Bが 1 0 ιππιにお いては、 磁極間距離 Bにて正規化されたシールド板間隔 2 A が 0. 5近傍で S ZNが最大値を示す。
    [0118] 図 1 6は磁極間距離 Bが 2 O mraに設定された場合における S ZNの変化を示す特性図である。 磁極間距離 Bが 2 O ram においては、 シール ド板間隔 （ 2 A Z B ) が 0. 4近傍で S ZNが最大値を示す。
    [0119] 同様に、 図 1 7は磁極間距離 Bが 3 0 mmに設定された場合 における S ZNの変化を示す特性図である。 磁極間距離 Bが 3 O ramにおいては、 シール ド板間隔 （2 A/B ) が 0. 3近 傍で S ZNが最大値を示す。
    [0120] よって、 図 1 5 , 図 1 6および図 1 7を観察すると最適シ 一ル ド板間隔 [ 2 A] bが存在する ことが推定できる。 図 1 8は、 磁極間距離 Bと、 この磁極間距離 Bがそれぞれ 1 0 mm, 2 0 mmおよび 3 0 mmにおける最大 S / Nが得られるシー ルド板間隔 2 A、 すなわち最適シール ド板間隔 [ 2 A] b と の関係を示すグラブである。 そ して、 最適シール ド板間隔 [2 A] bと磁極間距離 Bとは（3) 式の関係を満たす。
    [0121] [ 2 A] b = - 0. 0 1 B + 0. 6 - (3) 但し、 2 A及び Bの単位は mnである。
    [0122] したがって、 シールド板間隔 [2 A] が磁極間隔 Bに対し て（3) 式を満たすように設定されれば、 最良の S ZNが得ら れる こ とになる。 現実の装置においては、 シール ド板間隔
    [0123] [2 A] は（4) 式を満たせば十分実用に耐える高い S ZNを 確保できる。
    [0124] - 0. 0 1 B + 0. 55≤ 2A≤ - 0. 0 1 B + 0. 65
    [0125] … (4) 次に、 磁気センサ 7 aの磁極 4 a , 4 b側に配設されたシ ールド体の形状について考察する。
    [0126] シール ド体の形状としては、 図 1 3に示した板状の一対の シールド板 22 a, 22 b、 および図 9に示した L字断面形 状を有したシール ド板 23の他に、 図 14に示すような Π字 断面形状を有したシールド体 25が考えられる。 すなわち、 このシールド体 25は磁気センサ 7 aの側面のみならず、 磁 気センサ 7 aにおける薄鋼帯 1 0に対向しない面も磁気シー ルドする。 したがって、 薄鍋帯 1 0に平行する浮遊磁束は磁 気シールド体 25の一方の垂直部分に入力して中間の水平部 分を経由して他方の垂直部分から出力する。 その結果、 浮遊 磁束が Π字断面形状を有したシールド体 25内に浮遊磁束が より侵入しにく く なるので、 磁気センサ 7 aの出力信号にお ける S /Nをより一層向上する。
    [0127] ここで、 シール ド体 25の垂直部分相互間の距離を図 1 3 に示すシールド板 22 a , 22 bと同様に 2 Aとする。
    [0128] そして、 この Π字断面形状を有したシール ド体 25を用い て、 最良の SZNが得られる最適間隔 [2A] bと磁極間距 離 Bとの関係を、 図 13に示すシールド板 22 a, 22 bと 同様の手法にて調べた。 そして、 各磁極間距離 Bに対して、 図 1 3に示すシールド板 22 a， 22 bにおける最適シール ド間隔 [2 A] bの [SZN] 22と、 同様に各磁極間距離 B に対して、 図 14に示すシール ド体 2 5における最適間隔
    [0129] [2 A] わの [SZN] 25とを求めた。
    [0130] そ して、 各磁極間隔 B毎に、 シール ド体 2 5の最良
    [0131] [SZN] 25のシールド板 22 a, 22 bの最良 [SZN] 22に対する比 （ [SZN] 25/ [Sノ N] 22) を算出した。 図 1 9にその算出結果がグラフで示されいる。 この図 1 9の 特性図でも理解できるように、 磁極間隔距離 Bが限界距離で ある 29. 3mni以下の場合は、 図 14に示す Π字断面形状の シールド体 25を用いた方が高い S ZNを得ることができる。 逆に、 磁極間隔距離 Bが 29. 3 Dunを越える場合は、 図 1 3 に示す平行に配列されたシールド板 22 a, 22 bを用いた 方が高い S ZNを得ることができる。
    [0132] この磁極間距離 Bの特定の値おいて、 SZN特性に逆転現 象が生じる理由は次のように説明される。
    [0133] 磁極間距離 Bが 29. 3關以下の場合は、 薄鋼帯 1 0に平 行な浮遊磁束は Π字断面形状のシールド体 25の水平部分を 通過することによって大きく減衰する。 しかし、 磁極間距離 Bが 29. 3 mmを越えると、 本来薄銅帯 1 0へ向かう磁束も シールド体 25に引寄せられる。 その結果、 センサ部の浮遊 磁束が増大する。 よって、 SZNが低下する。 したがって、 この限界距離 2 9 . 3 mmはシールド板 2 2 a , 2 2 bまたはシールド体 2 5の磁極方向の幅 2 Aと磁極間距 離 Bが前述した （3) 式を満たす条件の元で一義的に定まる値 である。
    [0134] 図 2 0は本発明の他の実施例に係わる磁気探傷装置の要部 を示す側断面図であり、 図 2 1は同実施例装置の要部の正面 図である。 図 1の実施例と同一部分には同一符号が付してあ る。 従って、 重複する部分の詳細説明は省略されている。
    [0135] 中空ロール 1 内に収納された磁極 4 a , 4 bの中心軸線上 に配設された磁気センサ群 7およびこの磁気センサ群 7の両 側に設けられた各シールド板 2 2 a , 2 2 bは中空ロール 1 の軸方向に配設された支持枠 5 1に取付けられている。 この 支持枠 5 1は、 .持アーム 5 4， 5 5を介して中空ロール 1 の軸方向に 2列に亘つて配設された多数のローラ 5 2 , 5 3 によって薄鋼帯 1 0の上面に支持されている。
    [0136] したがって、 磁気センサ群 7を構成する各磁気センサ 7 a と薄鍋帯 1 0の表面までの距離で示される リフ トオフ Lは各 ローラ 5 2 , 5 3の外径や支持枠 5 1の形状で定まる一定値 に制御される。 なお、 支持枠 5 1は各磁気センサ 7 a と磁極
    [0137] 4 a , 4 b との関係が常時一定関係を維持するように図示し ない支持機構によって、 水平方向の移動が規制されている。
    [0138] このよ う に構成された磁気探傷装置であれば、 各ローラ
    [0139] 5 2 , 5 3の外径は図 1の中空ロール 1 aの外径に比較して 格段に小さい。 したがって、 各ローラ 5 2， 5 3の憤性モー メ ン トは、 図 1 ΰ中空ロール 1 aの憤性モーメ ン トに比較し て格段に低い。 したがって、 支持枠 5 1やローラ 5 2 , 5 3 の強度を特に上げる必要がない。
    [0140] また、 磁気センサ群 7に対する保守点検作業も中空ロール 1 a内に収納された場合に比較して、 より簡素化できる。 図 2 2 Aは本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装 置の要部を示す正面断面図であり、 図 2 2 Bは同装置の外観 図である。 図 1の実施例と同一部分には同一符号が付してあ る。 従って、 重複する部分の詳細説明は省略されている。
    [0141] この実施例装置においては、 薄鋇帯 1 0に対向する磁気セ ンサ群 7および両側のシールド板を収納する支持枠 5 6の両 側に軸 5 7 , 5 8を介して例えばゴムで形成された一対の口 ーラ 5 9 , 6 0が取付けられている。 そして、 このゴム製の ローラ 5 9， 6 0が中空ロール 1の外周面の縁に当接する。 このように構成された磁気探傷装置において、 薄鍋帯 1 0 の厚みが予め定まっている場合は、 各磁気センサ 7と薄銅帯 1 0の表面までの距離 （リフ トオフ） Lはローラ 5 9， 6 0 の外径や支持枠 5 6の形状で定まる一定値に制御される。 し たがって、 磁気センサ群 7は薄鋼帯 1 0の走行に伴う振動の 影響を受けない。
    [0142] なお、 図 2 0， 図 2 1 と同様に、 支持枠 5 6は磁気センサ 群 7と磁極 4 a , 4 b との関係が常時一定関係を維持するよ うに図示しない支持機構によつて、 水平方向の移動が規制さ れている。
    [0143] 図 2 3は本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装置 の要部を示す側断面図である。 図 1の実施例と同一部分には 同一符号が付してある。 従って、 重複する部分の詳細説明は 省略されている。
    [0144] この実施例装置においては、 磁化器 4を収納した中空ロー ル 1 に対して薄鍋帯 1 0を約 9 0 ° に亘つて所定の張力を付 加した状態で巻付けている。 そして、 中空ロール 1の外側の 磁化器 4の各磁極 4 a， 4 bに対向する位置に、 磁気センサ 群 7 とシール ド板 2 2 a , 2 2 bを収納した支持枠 6 1を配 し こ い 。
    [0145] このように構成された磁気探傷装置によれば、 薄鋼帯 1 0 の中空ロール 1 に対する接触角度が 9 0。 と非常に大きいの で、 薄鋼帯 1 0の振動は、 薄鋼帯 1 0が中空ロール 1に接触 している過程で大幅に減衰される。 したがって、 磁気センサ 群 7と薄鋼帯 1 0との間のリ フ トオフ Lを短く設定できるの で、 磁気探傷感度と S を向上できる。
    [0146] 図 2 4は本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装置 の概略構成を示す断面図である。 図 1 に示す実施例と同一部 分には同一符号が付してある。 従って、 重複する部分の詳細 説明は省略されている。
    [0147] この実施例においては、 上側中空ロール 1 a内に配設され た磁気センサ 7 aの各磁極 4 a , 4 bに対向する両側に L字 断面形状を有したシールド板 2 3 a , 2 3 bが図示しない支 持部材によって配設されている。 このシール ド板 2 3 a , 2 3 b は図 9で説明したシール ド板 2 3 と同一形状を有す る。 したがって、 このシールド板 2 3 a， 2 3 bは、 図 2 5 に示すように、 薄鏑帯 1 0に直交する高さ Hを有する垂直部 2 aと薄鋼帯 10に平行する幅 Wを有する水平部 24 bと で構成されている。 また、 各シールド板 23 a, 23 bは厚 み tを有する。 そして、 各シールド板 23 a, 23 bは磁気 センサ群 7とそれぞれ距離 Aだけ離間して配設されている。 また、 各シール ド板 2 3 a , 2 3 bの下端は各磁気センサ 7 aの下端にほぼ一致している。
    [0148] 実施例装置においては、 各磁気センサ 7 aの長さ Dは 5mm であり、 各シールド体 23 a, 23 bの高さ Hは 16 mmで、 厚さ tは 0.2 關である。 また、 水平部 24 bの輻 Wは 6 BHDで ある。 そして、 各シールド体 23 a , 23 bと各磁気センサ 7 aの中心軸からの距離 Aは 4mmに設定されている。 また、 各磁気センサ 7 a及び各シールド体 23 a， 23 bと薄鋼帯 1 0との間の距離で示される リフ トオフ Lは 3.6 mmである。 各シールド板 23 a， 23 bの中空ロール 1の軸方向の長さ は磁気センサ群 7の長さ以上に設定されている。 さらに、 磁 化器 4の磁極間距離 Bは 1 5minである。
    [0149] 次に、 図 2 5に示す L字断面形状を有したシール ド板 23 a, 23 bのシール ド板間隔 2 A, 水平部 24 bの幅 W 等の各寸法と、 リ フ トオフ Lや磁極間距離 Bとの関係につい て検討する。 具体的には、 シールド板 23 a, 23 bの各寸 法および位置を変化した場合における磁気センサ 7 aで得ら れる磁界の垂直成分を計算機を用いてシミ ュレ一シヨ ンした。
    [0150] すなわち、 図 26に示すような形状の磁化器 34の試験モ デルを想定する。 各磁極 34 a , 34 bの磁極間距離 Bは 図 1 3および図 14に示した磁化器と同様に 1 0, 20, 3 0 mmに変更可能である。 磁気鉄心 34 cを構成する各鋼 板の厚さは 0.4 ramである。 磁化コイル 36に流れる電流密度 は、 1 , 25 x l 05 AZm2 であり、 薄鋼帯 1 0と各磁極 34 a, 34 bとの間の距離は 3 mmである。 また、 被探傷体 と しての薄鋼帯 1 0の中心位置 0を （X， Y) 座標の原点と する。
    [0151] そして、 この （X, Y) 座標系に図 27に示す水平部がな い垂直部のみのシール ド板 22 a , 22 bと、 図 28に示す 前述した垂直部 24 aと水平部 24 bとが存在するシールド 板 23 a， 23 bとを想定する。 また、 各シール ド板 22 a , 22 b, 23 a, 23 bの中間に位置する磁気センサ 7 aの 長さ Dは 5 mmである。
    [0152] また、 被探傷体 （薄鋼帯 1 0) としては、 全く欠陥の存在 しない健全部のみの試料と、 外径が 0.4 ramの標準欠陥を有す る試料との 2種類の試料を想定する。
    [0153] このような磁化器およびシールド板の試験モデルを用いて、 各シール ド板 22 a〜 23 bと磁気センサ 7 aの中心までの 距離 A, リ フ トオフ L， 磁極間距離 B, シール ド板 22 a〜 23 bの有無， 被探傷体における欠陥の有無をパラメータと して、 各パラメ一夕値を変化させた場合における磁気センサ 7 aで得られる磁界の垂直成分を算出した。 なお、 磁気セン サ 7 aは縦方向に長さ D ( - 5 mm) を有するので、 縱方向の 1 ram毎の各垂直成分を 0 mmから 5 ramまで積算することによつ て磁界の垂直成分を得ている。 なお、 距離 X = 0における磁 界の垂直成分は X = 1 の各値で代用している。 さらに、 標 準欠陥の試料を用いる場合は、 欠陥が原点 0に位置すると仮 定する。
    [0154] 図 2 9 Aには、 標準欠陥を有する試料を用いた条件で、 シ 一ルド板 2 3 a , 2 3 bが存在する場合の磁界 （垂直成分） β 1 と、 シールド板 2 2 a , 2 2 bが存在しない場合の磁界 (垂直成分） ；3 2との比 3が、 （AZL) を横軸にし表示さ れている。 すなわち、 図 2 9 Aには欠陥磁界のシールド有無 による相対比^が示されている。
    [0155] 一方、 図 2 9 Bには、 健全部のみの試料を用いた条件で、 シールド板 2 2 a , 2 2 bが存在する場合の磁界 （垂直成分） 1 と、 シールド板 2 2 a , 2 2 bが存在しない場合の磁界 (垂直成分） 2との比 Sが、 （AZL ) を横軸にし表示さ れている。 すなわち、 図 2 9 Bには浮遊磁界のシールド有無 による相対比 α:が示されている。
    [0156] 図 2 9 Bの相対比 αで示す欠陥磁界と図 2 9 Αの相対比 Sで示す浮遊磁界との相対比 R 1 ( = 3 Ζ α ) が算出され る。 そして、 図 3 0には、 その相対比 R 1 / a が (A/L) を横軸にして表示されている。 なお、 シールド板 2 2 a , 2 2 bが存在しない状態の相対比 R 1が 1に設定さ れている。
    [0157] すなわち、 この図 3 0には、 欠陥に起因する漏洩磁束と浮 遊磁束とを加算した磁界 （ 3) と、 浮遊磁束のみの磁界 （"） との比 R 1が示されるので、 この相対比 R 1が高い方が、 磁 気センサ 7 aにて検出された磁界に含まれる欠陥に起因する 漏洩磁界の割合が高く なる。 したがって、 シールド板 22 a, 22 b相互間の距離 2 A の半分の距離 Aと リ フ トオフ Lとの比 （AZL) が前述した (1) 式で示す 1. 1以上でかつ 1. 4以下の範囲が最適範囲 であることが理解できる。
    [0158] 図 3 1 Aには、 健全部のみの試料を用いた条件で、 図 28 に示した水平部 24 bが存在する L字断面形状を有した シール ド板 2 3 a , 2 3 bが存在する場合の磁気セ ンサ 7 aにおける浮遊磁界ァ 1と同一条件でシールド板 23 a , 2 3 bが存在しない場合の浮遊磁界 y 2 との相対比 R 2
    [0159] (= ァ 1 Z y 2) 力 、 （WZB) を横軸にして表示されてい る。 すなわち、 図 3 1 Aには浮遊磁界のシールド有無による 相対比 R 2が示されている。
    [0160] なお、 シール ド板 2 3 a , 2 3 bが存在するか否かで、 磁気センサ 7 aに交差する磁界の垂直成分の方向が上向き 又は下向きに変化する場合がある。 その結果、 相対比 R 2
    [0161] (- 7 1 7 2) を算出すると （一） 値になる場合も存在す る。 したがって、 この （一） 値になった領域は絶対値で評価 すればよい。
    [0162] したがって、 図 31 Aにおいては、 相対比 R 2 (= r l / 7 2 ) の値が小さい領域において、 シール ド板 2 3 a , 23 bが存在する ことによって、 磁気センサ 7 aに検出され た磁界のうちの浮游磁界の割合が非常に小さく なる。 よって、 相対比 R 2 (= r 1 / r 2) の値が小さい （WZB) の領域 を最適範囲に設定すればよい。
    [0163] 図 3 1 Bには、 標準欠陥の試料を用いた条件で、 シールド 板 2 3 a , 2 3 bが存在する場合の磁気センサ 7 aにおける 磁界 5 1 とシール ド板 2 3 a , 2 3 bが存在しない場合の磁 界 5 2との相対比 R 3 ί= δ 1 / δ 2) が、 (W/B) を横 軸にして表示されている。 したがって、 図 3 1 Bには浮遊磁 束および欠陥による漏洩磁束を含む磁界のシールド有無によ る相対比 R 3が示されている。
    [0164] すなわち、 図 3 1 Bにおいては、 相対比 R 3 (= (5 1 X 0 2 ) が高いほど検出された磁界における漏洩磁束の占める 割合が高いことが示きれる。 よって、 （WZB) は小さい方 が有利であることが理解できる。
    [0165] よって、 図 3 1 Aの特性と図 3 1の特性とを比較すれば、 シール ド板 2 3 a , 2 3 b の水平部 24 bの幅 Wと磁極間 距離 B との最良の関係は、 前述した （2) 式で示す 0. 4≤ W/B≤ 0. 6の関係となる。
    [0166] 図 3 2は、 健全部のみの試料を用いた場合で、 かつ磁気シ 一ル ド 2 2 a , 2 2 bの高さ Hと磁気センサ 7 aの長さ Dと の比 （H/D) を変化させた場合における磁気センサ 7 aに て検出される磁界の垂直成分のシミ ュレ一ショ ン結果を示す 図である。 パラメータと してリフ トオフ Lと磁極間距離 Bと が採用されている。
    [0167] この図 3 2によれば、 シールド板 2 2 a， 2 2 bの高さ H を高くすると磁気センサ 7 aで検出される浮游磁界が減少す る。 例えば、 基準レベルから 6 d B以下に低下した領域を浮 遊磁界の許容範囲と設定すると、 各特性が一 6 d Bライ ンを 横切る位置の各比 （HZD) の値は Y l , Y 2, Y 3である。 そして、 この Y l， Υ 2, Υ 3を、 比 （BZL) を横軸に表 すと、 図 33の特性で近似できる。 この特性は（5) 式で直線 近似できる。
    [0168] (H/D) = - 0. 1 08 (B/L) + 1 , 27…（5) そして、 許容範囲は（5) 式の直線特性の上側となるので、 シールド板 22 a， 22 bの高さ Hと磁気センサ 7 aの高さ Dとの関係 （Hノ D) は、 磁極間距離 Bと リフ トオフ Lとの 比 （BZL) を用いて（6) 式で規制される値とするのが望ま しい。
    [0169] (H/D) ≥ - 0. 1 (B/L) + 1. 2 - (6) 以上説明したよう に、 磁気センサ 7 aの両側にシール ド 板 2 2 a〜 2 3 bを配設して、 各シール ド板の幅 W, 高さ H, 設置間隔 2 Aと、 磁化器の磁極間距離 B， リフ トオフ L, 磁気センサ 7 aの高さ Dとの関係を（1) , (2) , (6) 式に示 すように規制することによって、 磁気センサ 7 aにて検出さ れる磁界のうちの浮遊磁束成分を低減させて欠陥に起因する 漏洩磁束成分のみを大幅に上昇させることができる。 よって、 磁気センサ 7 aの出力が飽和するのが未然に防止できるので、 欠陥検出感度を上昇でき、 かつ検出精度を向上することが可 能.となる。
    [0170] なお、 本発明は上述した実施例に限定されるものではない。 実施例装置においては、 上側の中空ロール 1 a内に磁気セン サ群 7を設けたが、 例えば図 39に示す従来装置における中 空ロール 1内の磁気センサ群 7の両側にシール ド板 22 a , 2 bを設けてもよい。 さ らに、 実施例においては、 磁気センサ群 7の両側にシ 一ルド板 2 2 a , 2 2 bまたは L字断面形状のシールド板 2 3 a , 2 3 bを配設したが、 例えば磁気センサ群 7全体を 囲むような筒状のシールド体を配設してもよい。
    [0171] 図 3 4は本発明のさらに別の実施例に係わる磁気探傷装置 の要部を取出して示す模式図である。 この磁気探傷装置は図 1 , 図 2， 図 3に示す構造を有している。 そして、 上側中空 ロール 1 a内に薄鑲帯 1 0の幅方向に図 3 4に示すように、 所定間隔 Sおきに多数の磁気センサ 7 aが配列されている。
    [0172] 図 3 5は同実施例装置の電気的構成を示すプロック図であ 各磁気センサ 7 aの出力信号は減算回路 6 2に入力される。 この減算回路 6 2には薄鋼帯 1 0の幅方向に配列された互い に 1つ離れた一対の磁気センサから出力された一対の出力信 号が入力される。 そして、 減算回路 6 2は一方の出力信号か ら他方の出力信号を減算して、 差信号を出力する。 各減算回 路 6 2から出力された差信号は次の絶対値回路 6 3へ入力さ れる。 絶対値回路 6 3は入力した差信号の絶対値を算出して、 絶対値信号として出力する。 各絶対値回路 6 3から出力され た各絶対値信号は加算回路 6 4へ入力される。
    [0173] 各加算回路 6 4は、 互いに隣接する 2つの絶対値回路 6 3 からの絶対値信号を加算して、 加算信号として演算回路 6 5 へ送出する。 演算回路 6 5は各加算回路 6 4から入力された 各加算信号の信号レベルから薄銅帯 1 0の幅方向の欠陥発生 位置と欠陥規模を算出する。 そして、 算出された欠陥発生位 置と欠陥規模は例えば C R T表示装置等の図示しない出力装 置へ出力される。
    [0174] このように構成された磁気探傷装置において、 各減算回路
    [0175] 6 2は、 図 3 4に示すように、 幅方向に距離 E ( = 2 S ) だ け離れた位置に配設された 2つの磁気センサ 7 aからの出力 信号の差信号を出力する。 そして、 絶対値回路 6 3でもって 差信号の絶対値が算出される。
    [0176] 前述したように、 薄鋼帯 1 0には、 鋼板加工時に発生する 内部応力、 材質の不均一性、 板厚の変動等に起因して、 被探 傷体中に局部的に透磁率の不均一部分が発生する。 したがつ て、 透磁率の不均一性に起因する漏洩磁束の変動成分が雑音 として磁気センサの検出信号に含まれる。
    [0177] 一般に、 この透磁率の不均一性の面積規模は欠陥の面積規 摸に比較して格段に大きいので、 透磁率の不均一性に起因す る漏洩磁束の変動成分は前述した 2個の磁気センサ 7 aで同 時に検出される。 一方、 欠陥に起因する漏洩磁束は 1個の磁 気センサ 7 aで検出される程度の大きさである。 よって、 図 示するように 1個おきに配設された磁気センサ 7 aの出力信 号どう しの差信号を得れば、 この差信号から透磁率の不均一 性に起因する雑音成分が除去される。 よって、 磁気センサ 7 aの出力信号の S が改善される。
    [0178] この実施例の効果を確かめるために、 発明者らは、 それぞ れ直径が 0 . 2 miDおよび 0 . 3 ιπιηの欠陥を有した 2種類の試 験用の薄鋼帯 1 0に対する実際の探傷試験を実施した。 なお、 各磁気センサ 7 aの設置間隔 Sは 1 0 mmである。 したがって、 出力信号が減算回路 6 2に入力される 2個の磁気センサ 7 a 相互の間隔 Eは 2 O mniである。 そして、 2種類の試験用薄銅 帯を欠陥が一つの磁気センサ 7 aの中心位置から 1 mmおきに、 幅方向に左右、 6 πιιηずつ （合計 1 2 mm) ずらせた場合におけ る各幅方向位置 Xにおける加算回路 6 4から出力される出力 信号を測定した。 そして、 図 3 6には、 欠陥の各幅方向位置 と前記出力信号の相対値との関係が示される。
    [0179] 図 3 7は、 減算回路 6 2 , 絶対値回路 6 3および加算回路 6 4を除去して、 各磁気センサ 7 aから直接検出信号を演算 回路 6 5へ入力した場合における欠陥の各幅方向位置と前記 出力信号の相対値との関係を示す図である。 図 3 6および図 3 7に示すように、 実施例構成を採用することによって、 同 一欠陥位置における測定誤差を大幅に抑制できる。 その結果、 出力信号の S Z Nが大幅に改善される。
    [0180] また、 図 3 4に示す各磁気センサ 7 aの配列において、 差 信号を算出するための 2つの磁気センサ 7 相互間の距離 E が過度に狭い場合、 同一欠陥に起因する漏洩磁束を両方の磁 気センサ 7 aで検出してしまう。 逆に、 磁気センサ 7 a相互 間の距離 Eが過度に広い場合、 前記透磁率の不均一性に起因 する共通の漏洩磁束の検出が困難になる。 したがって、 磁気 センサ相互間の距離 Eには最適範囲が存在する。
    [0181] さ らに、 磁気センサ 7 a と薄銅帯 1 0 との間のリ フ トオフ Lが過度に大きいと、 S Z Nが低下する。 したがって、 前記 磁気センサ相互間の距離 Eの最適範囲はリフ トオフにも関係 す O o 図 38は磁気センサ 7 a相互間の距離 Eと リ フ トオフ Lと を乗算した値 （E L) と、 各値 E L (mi) における演算回路 65へ入力される加算値信号の相対出力と該当加算信号の相 対 SZNとの関係を示す図である。
    [0182] 図 38に示すように、 リ フ トオフ Lが一定の場合、 相互間 の距離 Eが大きく なると、 相対出力は上昇して一定値に飽和 する。 しかし、 相互間の距離 Eが大きく なると、 相対 S ZN は逆に減少する。 したがって、 相対 S ZNと相対出力値とが 十分実用に耐える 0. 7以上を許容範囲とすると、 値 （E L) の最適範囲は（7) 式に示す 1 7〜78となる。
    [0183] 1 7≤ E L≤ 78 … （7) 例えば、 リ フ トオフ Lを 3mraに設定すると、 磁気センサ相 互間の距離 Eの最適範囲は 6〜 1 6 ramとなる。
    [0184] なお、 図 35に示す実施例装置においては、 減算回路 62, 絶対値回路 63および加算回路 64は通常のアナ口グ回路で 構成されているが、 例えばこれらの回路をデジタル回路で実 現することも可能である。
    [0185] このように、 差信号を算出する磁気センサ相互間の距離 E をリフ トオフ Lの値に応じて、 （7) 式に規制される値に設定 することによって、 薄鋼帯 1 0内の透磁率の不均一性に起因 する雑音成分を除去でき、 高い S ZNでもって薄鋼帯 1 0に 存在する微小欠陥を検出できる。
    权利要求:
    Claims 請 求 の 範 囲
    (1 ) —対の磁極が被探傷体に対向するように磁化器を配設 して、 この磁化器でもって前記被探傷体内に磁界を発生させ、 前記各磁極に対向する側に低保磁力のシールド体が配設され た磁気センサでもって、 前記被探傷体の内部または表面の欠 陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する磁気探傷方法。
    (2) 前記磁気センサは前記欠陥に起因する漏洩磁束のうち の前記被探傷体の表面に直交する垂直成分を検出する請求の 範囲第 1項記載の磁気探傷方法。
    (3) 前記磁極間の距離が前記シ一ルド体における前記磁極 方向の寸法によって一義的に定まる限界距離以下の場合は、 前記磁気センサの前記各磁極に対向する側および前記磁気セ ンサにおける前記被探傷体に対向しない側を覆う Π字断面形 状を有する低保磁力のシールド体を用い、 前記磁極間の距離 が前記限界距離を越える場合は、 前記磁気センサの各磁極側 に配設された板状の低保磁力を有した一対のシールド板を用 いる請求の範囲第 2項記載の磁気探傷方法。
    (4) 前記限界距離は 2 9 . 3 である請求の範囲第 3項記 載の磁気探傷方法。
    (5) 一対の磁極が被探傷体に対向するように配設され、 前 記被探傷体内に磁界を発生させる磁化器と、 前記被探傷体の 内部または表面の欠陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する 磁気センサと、 この磁気センサの前記被探傷体に対向しない 側面を囲むように配設された低保磁力のシールド体とを備え た磁気探傷装置。
    (6) —対の磁極が被探傷体に対向するように配設され、 前 記被探傷体内に磁界を発生させる磁化器と、 前記被探傷体の 内部または表面の欠陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する 磁気センサと、 この磁気センサの前記各磁極に対向する側に 配設された低保磁力の一対のシールド体とを備えた磁気探傷 装置。
    (7) 前記磁気センサは前記欠陥に起因する漏洩磁束のうち の前記被探傷体の表面に直交する垂直成分を検出する垂直型 の磁気センサである請求の範囲第 6項記載の磁気探傷装置。
    (8) 前記シールド体相互間の距離は前記磁気センサから前 記被探傷体までの距離の 2. 2倍以上でかつ 2. 8倍以下に 設定される請求の範囲第 6項記載の磁気探傷装置。
    (9) 前記シール ド体相互間の距離 2 A (単位 mm) と前記 磁極間の距離 B (単位 mm) との関係は下式で規制される請 求の範囲第 6項記載の磁気探傷装置。
    一 0. 0 1 B + 0. 55≤ 2 A≤ - 0. 0 1 B + 0. 65
    (10) —対の磁極が被探傷体に対向するように配設され、 前 記被探傷体内に磁界を発生させる磁化器と、 前記被探傷体の 内部または表面の欠陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する 磁気センサと、 この磁気センサの前記各磁極に対向する側面 および前記磁気センサにおける前記被探傷体に対向しない面 を覆う Π字断面形状を有する低保磁力のシールド体とを備え た磁気探傷装置。
    (11) 前記各シール ド体は、 前記被探傷体に直交する垂直部 と、 この垂直部の前記被探傷体に対向する端部に取付けられ、 隣接する磁極方向に延びる水平部とで構成された L字断面形 状を有する請求の範囲第 6項記載の磁気探傷装置。
    (12) 前記各シールド体の水平部の前記磁極方向の幅は前記 磁極間の距離の 0. 4倍以上でかつ 0. 6倍以下に設定され る請求の範囲第 1 1項記載の磁気探傷装置。
    (13) 前記磁気センサの前記被探傷体に直交する方向の高さ Dと、 前記シールド体の前記被探傷体に直交する方向の高さ Hと、 前記各シールド体相互間の距離 2Aと、 前記磁極間の 距離 Bと、 前記磁気センサの前記被探傷体までの距離 Lとの 関係が下式で規制される請求の範囲第 7項記載の磁気探傷装
    (HZD) ≥ - 0. 1 (BZL) + 1. 2
    (14) 前記磁化器は、 前記被探傷体の走行路に直交する固定 軸に回転自在に支持され、 前記走行路を走行する被探傷体の 表面に接することによつて回転する中空ロール内に配設され る請求の範囲第 6項記載の磁気探傷装置。
    (15) 前記一対のシールド体およびこのシールド体相互間に 配設された前記磁気センサを支持する Π字断面形状を有した 支持枠と、 この支持枠の各下端に枢支され、 この支持枠を前 記走行状態の被探傷体の表面で支持する複数のローラとを備 えた請求の範囲第 14項記載の磁気探傷装置。
    (16) 前記一対のシールド体およびこのシールド体相互間に 配設された磁気センサを支持する Π字断面形状を有した支持 枠と、 この支持枠の両端に枢支され、 この支持枠を前記回転 状態の中空ロールの外周面で支持する複数のローラとを備え た請求の範囲第 1 4項記載の磁気探傷装置。
    (1 7) 一対の磁極が走行する被探傷体に対向するように配設 され、 前記被探傷体内に磁界を発生させる磁化器と、 前記被 探傷体の幅方向に配列され、 前記被探傷体の内部または表面 の欠陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する複数の磁気セン ザと、 前記被探傷体の幅方向に配列された複数の磁気センサ のうち所定距離離れた磁気センサの出力信号どう しの差信号 を算出する複数の減算回路と、 この各滅算回路から出力され た各差信号の絶対値信号を算出する複数の絶対値回路と、 こ の各絶対値回路から出力される各絶対値信号に基づいて前記 被探傷体に存在する欠陥を評価する演算回路とを備えた磁気 探傷装置。
    (18) 前記各減算回路で減算される各出力信号に対応する磁 気センサ相互間の距離 E (単位 m m ) と前記各磁気センサの 前記被探傷体までの距離 L (単位 m m ) との関係は下式で規 制される請求の範囲第 1 7項記載の磁気探傷装置。
    1 7≤ E L≤ 7 8
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    JP3/13568||1991-02-04||
    JP1356891||1991-02-04||
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    EP19920904249| EP0523249B1|1991-02-04|1992-01-31|Magnetic inspecting method and device therefor|
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