JP2017138099A - 非破壊検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】励磁コイルと複数の磁気センサーが用いられ、配管の欠陥を探知する非破壊検査装置において、検査の信頼性又は空間分解能を向上する。【解決手段】励磁コイル３−１，３−２及び磁気センサーａ０１，ｂ０１を搭載し、被検査配管２の外側に配置され被検査配管の軸方向に移動する可動検査部１２と、可動検査部の移動速度、励磁コイルに印加する電圧及び磁気センサーを制御する制御手段１０とを備える。励磁コイルは、被検査配管が挿通され、軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、磁気センサーは、軸方向に互いに離れた励磁コイルの間で、被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも軸方向に所定距離を隔てた位置に配置される複数で構成される。可動検査部１２の移動により同一箇所を時間差をもって異なる磁気センサーで検出することで信頼性を向上し、同時に複数の磁気センサーで検出し、補間することで空間分解能を向上する。【選択図】図１

Description

本発明は、非破壊検査装置に関する。

従来、鋼材の欠陥を検査する方法として、磁気を用いた渦電流探傷方法や漏洩磁束探傷方法がある。渦電流探傷方法は、測定対象に交流の磁場を印加させて、測定対象に発生する渦電流の変化をみるものである。すなわち、測定対象に交流の磁場を印加した場合、測定対象の欠陥のない部分に対して欠陥がある部分は渦電流の分布が変化するので、渦電流が作る磁場も変化することになる。この渦電流の変化をサーチコイルや、磁気抵抗素子（ＭＲ）等の磁気センサーで検出することで欠陥検査が行われている。一方、漏洩磁束探傷法は、測定対象に直流あるいは交流の磁場を印加させ、欠陥部から漏れ出る磁束をサーチコイルあるいは磁気センサーで検出するものである。

特許文献１には、パルス磁気を用いた非破壊検査装置が記載されている。
詳しくは特許文献１には、被検査配管の欠陥を非破壊検査するパルス磁気を用いた非破壊検査装置であって、被検査配管を挿通し、当該被検査配管に対して任意の位置に配置可能な一対の励磁コイルと、当該一対の励磁コイルの少なくとも一つにパルス電圧を印加するパルス電源と、被検査配管の外周面上で、一対の励磁コイルの間に配置され、被検査配管の中心軸方向に平行な磁場を検出する磁気センサーと、一対の励磁コイルの少なくとも一つをパルス電源で駆動した際に発生するパルス磁場を磁気センサーにより検出し、当該磁気センサーにより検出したパルス磁場の応答を解析する手段と、を備えたことを特徴とするパルス磁気を用いた非破壊検査装置が開示されている。
かかる非破壊検査装置によれば、被検査配管を挿通する一対の励磁コイルにより被検査配管の所定の場所に被検査配管の中心軸方向の磁場を印加することができる。また、被検査配管の外周面上において、一対の励磁コイルの間に配置した磁気センサーを備えることより、被検査配管中心軸方向に平行な磁場を検出することができる。励磁コイルによって発生した磁場は被検査配管を伝わって磁気センサーのところまで伝わっていく。その途中では被検査配管の中心軸方向の磁場が外部に漏れるが、腐食や欠陥によって伝搬される磁場が異なってくる。ここで、励磁コイルをパルス電源で駆動し発生する磁場をパルス磁場とすることにより、パルス磁場の立ち上がり時およびその後一定磁場を印加している時間帯で、磁気センサーで検出した立ち上がり磁気信号が時間とともに減衰する。この検出したパルス磁気信号のピーク値や減衰特性を解析することにより配管の腐食や亀裂等の欠陥をより精度よく検知することができる。

また特許文献１の段落００４６には、一対の励磁コイルのから等距離の中央部に複数の磁気センサーを円周方向に配置し、この磁気センサーの個数が多いほど空間分解能を向上させることができることが述べられるとともに、さらに励磁コイル及び磁気センサーを搭載した検査部を被検査配管が挿入された状態で動かして多点計測することにより面データを得てマッピングができることが述べられる。

特開２０１４−０４４０８７号公報

しかしながら、以上の従来技術にあっては次のような課題がある。
特許文献１に記載の複数の磁気センサーを円周方向に配置する構成にあっては、一対の励磁コイルから等距離の中央部に複数の磁気センサーを円周方向に配置するから、円周方向の磁気センサーの列は一列でしかない。
ところで、検査対象はプラント等に配置される配管が対象となり、現場での検査が求められる。
その場合、地磁気や、地震などによる検査地の自然環境に起因した磁気はもちろん、電磁気利用の装置などの人工物から発生する磁気がノイズとなり、配管を通した微弱な検査用のパルス磁気信号を精度よく検出することが困難となり得る。
このようなノイズ環境下において磁気センサーの検出信号の信頼性を向上するために、磁気センサーで同一点を複数回に亘って検査用のパルス磁気信号を検出することが考えられる。しかし、特許文献１に記載の発明では、励磁コイル及び磁気センサーを搭載した検査部を被検査配管が挿入された状態で動かして多点計測する際に、同一点での停止時間が必要となるから、被検査配管の軸方向に一定の距離を移動するのに長時間を要してしまい、検査時間が増大する。
また、特許文献１に記載の発明にあっては、同文献で述べられるように円周方向に配置する磁気センサーの個数を増やせば空間分解能が向上するが、円周方向に並んだ磁気センサーのピッチが空間分解能を決定するので、それ以上に分解能を向上することができず、磁気センサー間の隙間をゼロにしても、円周方向に沿った磁気センサーの寸法より細かな分解能は達成できないこととなる。その反面、磁気センサー間の隙間を開けることで、磁気センサーの駆動配線、駆動回路を減らすことができる。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、励磁コイルと複数の磁気センサーが用いられ、配管の欠陥を探知する非破壊検査装置において、検査の信頼性又は空間分解能を向上することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に所定距離を隔てた位置に配置される複数で構成され、
前記制御手段は、前記電圧の周期又はその２以上の整数倍と前記可動検査部が前記所定距離分だけ移動するのに要する時間とが相等しくなるように制御することを特徴とする非破壊検査装置である。

請求項２記載の発明は、前記所定距離を隔てた位置に配置される複数の磁気センサーの間の区間に、１又は２以上の磁気センサーが配置され、当該間の区間に配置される磁気センサーから前記軸方向に同所定距離を隔てた位置に別の磁気センサーが配置される請求項１に記載の非破壊検査装置である。

請求項３記載の発明は、前記磁気センサーにより検出した信号を解析する解析手段を備え、
前記解析手段は、被検査配管上のある位置に異なるタイミングで配置された前記所定距離を隔てた位置に配置される複数の磁気センサーにより検出した信号の組に基づき、同位置を測定点とした前記欠陥に起因した信号を解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非破壊検査装置である。

請求項４記載の発明は、前記解析手段は、前記組に含まれる信号の波形同士が、ノイズが無ければ相似形であるとの仮定に基づき、当該ノイズを検出することを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査装置である。

請求項５記載の発明は、被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に並べられる複数で円周方向の列を構成し、かつ、当該円周方向の列を２列以上構成し、当該列に属する各磁気センサーは、隣接する他の列に属する磁気センサーに対して前記円周方向にオフセット配置されていることを特徴とする非破壊検査装置である。

請求項６記載の発明は、被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向及び／又は軸方向に並べられる複数で構成され、
当該複数の磁気センサーには、前記被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーと、前記中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサー及び／又は前記中心軸と交わる直線に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーとが含まれていることを特徴とする非破壊検査装置である。

請求項７記載の発明は、前記被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーと、前記中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサー及び／又は前記中心軸と交わる直線と平行な方向の磁場を検出する磁気センサーとが、前記円周方向又は前記軸方向に交互に並べられていることを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査装置である。

請求項８記載の発明は、被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に所定距離を隔てた位置に配置される複数で構成され、当該所定距離が変更可能に可動支持されていることを特徴とする非破壊検査装置である。

請求項９記載の発明は、被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に並べられて配置され、
前記制御手段は、前記軸方向に並べられた磁気センサーの中から選択して前記欠陥を探知するための磁場の検出に使用することを特徴とする非破壊検査装置である。

本件請求項１から請求項４のうちいずれか一に係る発明によれば、励磁コイル及び磁気センサーを搭載した可動検査部を移動させることで、異なる磁気センサーを被検査配管上の同位置に順次配置して磁場の検出を実行し、これにより得られた同一箇所に対する複数の検出信号に基づき解析することですることで検査の信頼性を向上することができる。

本件請求項５に係る発明によれば、磁気センサーが配置された位置に加え、磁気センサーが配置されていない位置での検出信号をその周囲の磁気センサーの検出信号に基づき補間することができ、空間分解能を向上することができる。

本件請求項６又は請求項７に係る発明によれば、被検査配管の欠陥に起因した信号は、被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーによって検出可能であるとともに、外乱磁場はこの方向に限らないため、同中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサー及び／又は同中心軸と交わる直線に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーによって検出することができ、外乱磁場を弁別して検査の信頼性を向上することができる。

本件請求項８に係る発明によれば、被検査配管の軸方向についての磁気センサーの配置間隔を変更することで、本件請求項１から請求項４のうちいずれか一に係る発明のように移動速度の変更に対応することができたり、空間分解能を変更することができたりするほか、励磁コイル間の任意の位置に磁気センサーを配置して磁場を検出することができる。

本件請求項９に係る発明によれば、被検査配管の軸方向に並べられた磁気センサーの中から選択して欠陥を探知するための磁場の検出に使用するので、本件請求項１から請求項４のうちいずれか一に係る発明のように移動速度の変更に対応して使用する磁気センサー間の間隔を変更することができたり、空間分解能を変更することができたりするほか、励磁コイル間の任意の位置の磁気センサーを選択して磁場を検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る非破壊検査装置の基本構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。 本発明の第２実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態の一構成例に係る非破壊検査装置のセンサー配置を示す平面図である。（ｂ）は本発明の第３実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置のセンサー配置を示す平面図である。 本発明の第３実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置のセンサー配置を示す平面図（ａ１）及び矢視Ｂ図（ａ２）、及び本発明の第３実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置のセンサー配置を示す平面図（ｂ１）及び矢視Ｃ図（ｂ２）である。 本発明の第４実施形態の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。 本発明の第４実施形態の他の一構成例に係る非破壊検査装置の主要部を示す概略図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
まず、第１実施形態につき説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるパルス磁気を用いた非破壊検査装置１（以下、パルス磁気検査装置１という）の基本構成を示す概略図である。
パルス磁気検査装置１は、断熱配管２にパルス磁場を印加して、断熱配管２に流れるパルス磁場の変化を検出することにより断熱配管２の欠陥を探傷する非破壊検査装置であり、一対の励磁コイル３−１、３−２と、環状の磁気センサーユニット４ａ、４ｂと、円筒状の自走型移動体５と、走行用駆動回路６と、磁気センサー用回路７と、パルス電源８と、電源切り替え回路９と、制御手段及び解析手段として機能するコンピューター１０と、を備えて構成される。

自走型移動体５に、励磁コイル３−１、３−２と、磁気センサーユニット４ａ、４ｂと、走行用駆動回路６と、磁気センサー用回路７と、パルス電源８と、電源切り替え回路９と、コンピューター１０とが搭載されて、可動検査部１２が構成される。すなわち、可動検査部１２は断熱配管２の外側に配置され断熱配管２の軸方向に移動するものである。以下、断熱配管２の軸方向を単に「軸方向」と、断熱配管２の円周方向を単に「円周方向」という。
図示しないが可動検査部１２を移動させるために、自走型移動体５には走行用駆動回路６によって駆動されるモーター、断熱配管２の外面に接触して可動検査部１２の全体を支持する複数の走行用車輪等を備え、そのモーターの回転力で走行用車輪の全部又は適当な一部を回転駆動させて、断熱配管２に沿って走行するように構成されている。
コンピューター１０から走行用駆動回路６に入力される制御信号に従って、軸方向に沿った可動検査部１２の位置及び移動速度が制御される。これにより、断熱配管２に対する励磁コイル３−１、３−２及び磁気センサーの位置及び移動速度が制御されることになる。

励磁コイル３−１、３−２は、断熱配管２が挿通され、軸方向に互いに離れて配置される対で構成されており、可動検査部１２の移動に伴って断熱配管２に対して任意の位置に配置可能である。

磁気センサーユニット４ａ、４ｂのそれぞれは、環状に構成され、断熱配管２が挿通される。
磁気センサーユニット４ａには、複数の磁気センサーa（ａ０１，ａ０２，・・・ａ０９・・・）が円周方向に並んで配置されている。なお、磁気センサーユニット４ａ上の個々の磁気センサーを特定するために符号ａ０１，ａ０２，・・・を用い、個々を特定しない場合は「磁気センサーａ」という。
同様に磁気センサーユニット４ｂには、複数の磁気センサーｂ（ｂ０１，ｂ０２，・・・ｂ０９・・・）が円周方向に並んで配置されている。同様に磁気センサーユニット４ｂ上の個々の磁気センサーを特定するために符号ｂ０１，ｂ０２，・・・を用い、個々を特定しない場合は「磁気センサーｂ」という。
磁気センサーａ，ｂは、断熱配管２の外周面上で、一対の励磁コイル３−１、３−２の間に配置され、断熱配管２の中心軸に平行な方向の磁場を検出する。
磁気センサーユニット４ａ、４ｂが互いに軸方向に所定距離を隔てた位置に配置されることで、磁気センサーａと磁気センサーｂとが軸方向に所定距離ＰＡを隔てた位置に配置される。

断熱配管２は、本実施形態に係るパルス磁気検査装置１により検査される円筒形の被検査材であって、断熱配管２の内部には厚さ７．２ｍｍの鋼管２ａを有する。この鋼管２ａの周囲は、厚さ５０ｍｍの断熱材２ｂで覆われており、当該断熱材２ｂの周囲は外筒２ｃとして厚さ０．３ｍｍの溶融亜鉛鉄板で覆われている。なお、数値は一例である。

可動検査部１２は、断熱配管２を挿入させ励磁コイル３−１、３−２を介してパルス磁場を印加するとともに、断熱配管２を伝わっていく磁場の変化を磁気抵抗素子からなる磁気センサーａ，ｂで検出する。ここで、磁気センサーａ，ｂとしては磁気抵抗素子（ＭＲ素子）のほか、磁気インピーダンス素子、ホール素子、フラックス・ゲート、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）等の極低周波からの磁気信号を計測できる磁気センサーを使うことができる。

磁気センサー用回路７は、磁気センサーａ，ｂを駆動し、磁場を計測するための回路である。磁気センサーａ，ｂが実装され、磁気センサーユニット４ａ、４ｂに設けられたフレキシブル配線基板を介して磁気センサー用回路７が磁気センサーａ，ｂに電気的に接続される。

パルス電源８は、一対の励磁コイル３−１、３−２の少なくとも一つにパルス電圧を印加することができる。パルス電源８は、方形波を出力することができ、所定の繰り返し周波数及びデューティ比で駆動することができる。パルス電源８は、電源切り替え回路９に電気的に接続されている。

電源切り替え回路９は、一対の励磁コイルの一方の励磁コイルと他方の励磁コイルの電流の方向をそれぞれ同じ方向あるいは反対方向に切り替え、あるいは前記一対の励磁コイルの片方だけ駆動するように切り替え可能な回路である。電源切り替え回路９により、一対の励磁コイル３−１および３−２に流れる電流の方向と、両方あるいはどちらか片方だけを動作させることを選択することができる。ここで、両方の励磁コイル３−１および３−２の電流方向を同じにして動作させると、断熱配管２へは同じ方向のパルス磁場を印加することができる。

コンピューター１０は、一対の励磁コイル３−１、３−２の少なくとも一つをパルス電源８で駆動した際に発生するパルス磁場を磁気センサーａ，ｂにより検出し、当該磁気センサーａ，ｂにより検出したパルス磁場の応答を解析する解析手段として機能する。
なお、コンピューター１０に入力された検出信号波形のデータを、無線通信やデータ記録媒体の移動によって他のコンピューター１１に入力し、パルス磁場応答の解析を当該コンピューター１１により実施してもよい。すなわち、当該解析手段をコンピューター１１に構成することができ、必ずしも可動検査部１２に解析手段を搭載する必要はない。
また、コンピューター１０は、可動検査部１２の移動速度、励磁コイル３−１、３−２に印加する電圧及び磁気センサーａ，ｂを制御する制御手段として機能する。

パルス磁気検査装置１を用いて、断熱配管２を検査する方法は、特許文献１に記載の方法を基本とする。
すなわち、パルス磁気検査装置１に適用する検査方法は、断熱配管２の欠陥を非破壊検査する方法であって、一対の励磁コイル３−１、３−２に断熱配管２を挿通し、パルス電源８により一対の励磁コイル３−１、３−２を駆動することで、断熱配管２に対してパルス磁場を印加する工程と、一対の励磁コイル３−１、３−２により発生した断熱配管２の中心軸方向に平行な磁場を磁気センサーａ，ｂにより検出する工程と、磁気センサーａ，ｂの出力信号におけるパルス強度および信号時間減衰を解析することで断熱配管２の欠陥を特定する工程と、を実施する。

さらに本実施形態では、パルス磁気検査装置１によって以下の方法を実施する。
パルス磁場を印加する工程と、磁場を磁気センサーａ，ｂにより検出する工程とを実施する際に、可動検査部１２を軸方向に移動させる。
コンピューター１０に構成される制御手段は、パルス磁場の元になる励磁コイル３−１、３−２に印加する電圧の周期と可動検査部１２が所定距離ＰＡ分だけ移動するのに要する時間とが相等しくなるように制御する。又は、励磁コイル３−１、３−２に印加する電圧の周期の２以上の整数倍と可動検査部１２が所定距離ＰＡ分だけ移動するのに要する時間とが相等しくなるように制御する。
これにより、磁気センサーａと磁気センサーｂとを断熱配管２上の同位置に順次配置してパルス磁場の入力に同期して磁場の検出を実行することができる。これにより得られた同一箇所に対する複数の検出信号に基づき解析することで検査の信頼性を向上することができる。
磁気センサーａによる磁場の検出と、それと同一箇所で磁気センサーｂによる磁場の検出は、同時ではなく、可動検査部１２が所定距離ＰＡ分だけ移動するのに要する時間だけ前か後である。
一方、磁気ノイズは、磁気センサーａと磁気センサーｂとに対して同時に作用する。さらには、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・及び磁気センサーｂ０１，ｂ０２，・・・に対して同時に作用する。
ノイズが無ければ、同一箇所を測定点として磁気センサーａによる検出信号波形と、磁気センサーｂによる検出信号波形とは相似形（相似比１：１を含む）であるので、ノイズを検出することができる。
したがって、同一箇所を測定点として磁気センサーａによる検出信号と、磁気センサーｂによる検出信号とを比較することで、ノイズを検出し検査の信頼性を向上することができる。

なお、磁気センサーによる検出時に可動検査部１２を停止して実施してもよいし、移動しながら磁気センサーにより検出してもよい。前者の場合、パルス磁場の入力に同期させるべき「所定距離ＰＡ分だけ移動するのに要する時間」に、磁気センサーによる検出ための停止時間が含まれる。

磁場の検出精度を優先する場合は、所定距離ＰＡを小さくして可動検査部１２の移動速度を遅くすることで対応でき、検査効率を優先する場合は、所定距離ＰＡを大きくして可動検査部１２の移動速度を速くすることで対応でき、目的、用途に応じて構成できる。

さらに付加できる磁気センサーユニットの構成につき説明する。
磁気センサーユニット４ａ，４ｂ対し、所定距離ＰＡを配置ピッチとしてさらに、磁気センサーユニットを増設して実施することができる。すなわち、所定距離ＰＡを配置ピッチとして、磁気センサーユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・（不図示）というように増設する。これにより、ノイズ検出のために比較する信号波形が３以上に増加し、さらに検査の信頼性を向上することができる。
また、所定距離ＰＡを隔てた位置に配置される複数の磁気センサーユニット４ａ，４ｂの間の区間に、１又は２以上の磁気センサーユニット１０４ａ，２０４ａ，３０４ａ，・・・（不図示）が配置され、磁気センサーユニット１０４ａから軸方向に同所定距離ＰＡを隔てた位置に別の磁気センサーユニット１０４ｂが、以下同様に磁気センサーユニット２０４ａ，３０４ａ，・・・から軸方向に同所定距離ＰＡを隔てた位置に別の磁気センサーユニット２０４ｂ，３０４ｂ，・・・が配置される構成を実施することができる。そして、所定距離ＰＡを隔てた位置に配置される複数の磁気センサーにより検出した信号の組としての第１組を磁気センサーユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・により検出した信号、第２組を磁気センサーユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，・・・により検出した信号、第３組を磁気センサーユニット２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ，・・・により検出した信号、・・・としてそれぞれの組で信号を比較、解析することで検査の信頼性を向上することができるとともに、軸方向の分解能を向上することができる。

なお、上記の「ノイズが無ければ、同一箇所を測定点として磁気センサーａによる検出信号波形と、磁気センサーｂによる検出信号波形とは相似形である」と述べたところの相似比は、一対の励磁コイル３−１、３−２の軸方向の中心から距離による。信号強度は同中心をピークとして同中心から離れるに従って減少するからである。この距離は磁気センサーユニットによって異なる場合が生じる。その場合、解析手段は、この距離に応じて信号を補正し正規化した後、信号を比較する。図１に示したように同中心からの距離が等しい磁気センサーａ，ｂのみの場合は、そのセンサー配置の差による補正の必要はない。すなわち、この場合は、相似比が１：１だからである。

また、以上の実施形態にあっては、円周方向に複数の磁気センサーを配置したので、被検査配管の軸方向の座標及び円周方向の座標を有するマッピングデータとして検査結果を生成することができる。
円周方向の座標を要しない場合は、各磁気センサーユニットに磁気センサーを１つとしてもよい。例えば、被検査配管の円周方向の特定の位置（例えば頂点位置）にのみ欠陥が生じる可能性がある場合などに有効に適用できる。また、磁気センサーの円周方向の位置をずらしながら繰り返し軸方向に走査することでマッピングデータを生成可能である。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態につき説明する。以下に説明する点を除き本実施形態は上記第１実施形態と同様の構成を有する。
図２（ａ）に示すように、磁気センサーユニット４ａ上に磁気センサーａ０１，ａ０２ａ０３，・・・が配置される。これを平面的に描いた模式図を図２（ｂ）に示す。
図２（ｂ）に示すように、磁気センサーａ０１，ａ０３，ａ０５，・・・で円周方向の列を構成するとともに、磁気センサーａ０２，ａ０４，ａ０６，・・・で円周方向の列を構成する。この磁気センサーの円周方向の列を２列以上構成する。円周方向の配置ピッチＰＢは列によらず一定とする。
２列の場合図２（ｂ）に示すように、磁気センサーａ０１，ａ０３，ａ０５，・・・で構成される列に対し、磁気センサーａ０２，ａ０４，ａ０６，・・・で構成される列の設置位置は、配置ピッチＰＢの２分の１だけ円周方向にオフセット配置されている。
３列の場合図２（ｃ）に示すように、磁気センサーａ０１，ａ０４，ａ０７，・・・で構成される列に対し、磁気センサーａ０２，ａ０５，ａ０８，・・・で構成される列の設置位置は、配置ピッチＰＢの３分の１だけ円周方向にオフセット配置され、磁気センサーａ０２，ａ０５，ａ０８，・・・で構成される列に対し、磁気センサーａ０３，ａ０６，ａ０９，・・・で構成される列の設置位置は、配置ピッチＰＢの３分の１だけ円周方向にオフセット配置されている。
以下同様に、４列であれば隣接する列どうしで配置ピッチＰＢの４分の１を順次オフセット、５列であれば隣接する列どうしで配置ピッチＰＢの５分の１を順次オフセット、・・・というようにオフセット配置する。

図２（ｂ）において丸印で示す要素は、仮想磁気センサーｃ０１，ｃ０２，ｃ０３，・・・である。仮想磁気センサーｃ０１は、実際には磁気センサーが配置されていないが、周囲の磁気センサーａ０１，ａ０２，ａ０３による検出信号に基づき補間して、仮想磁気センサーｃ０１による検出信号を求めることができる。図２（ｂ）に示す仮想磁気センサーｃ０２，ｃ０３，ｃ０４，・・・及び図２（ｃ）に示す仮想磁気センサーｃ０１，ｃ０２，ｃ０３，・・・についても同様である。
したがって、実際に配置された磁気センサーの配置ピッチよりも空間分解能を向上することができる。
以上は、磁気センサーユニット４ａ上の磁気センサーで同時に磁場の検出を行う場合である。
上記第１実施形態のように時間差をもって同一位置を検出する方法を併せて実施する場合には、図３に示すように磁気センサーユニット４ａと同様に円周方向の列を複数列有した磁気センサーユニット４ｂを軸方向に配置し、断熱配管２に対する同一位置において磁気センサーユニット４ａと磁気センサーユニット４ｂとで時間差をもって検出を実行する。

さらに、図４及び図５に示すように、磁気センサー間の隙間を広げて配置した形態を実施することも可能である。図４は、図２（ａ）（ｂ）に示す形態に対して磁気センサー間の隙間を広げて配置した変形形態を、図５は、図３に示す形態に対して磁気センサー間の隙間を広げて配置した変形形態を示す。また、図４には、磁気センサーａ０１，ａ０３，・・・の列と、磁気センサーａ０２，ａ０４，・・・の列とで円周方向に重なる部分がない形態を示し、図５には、円周方向に重なる部分がある場合を示す。いずれも、図４（ｂ）図５（ｂ）に示すように仮想磁気センサーｃ０１，ｃ０２，ｃ０３，・・・による検出信号を計算上求めることができ、空間分解能を向上することができる。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態につき説明する。以下に説明する点を除き本実施形態は上記第１実施形態と同様の構成を有する。
本実施形態は図６に示すように、磁気センサーユニット４ａ上に配置される磁気センサーとして、既出の被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・に加え、同中心軸に対しねじれ角（図中では９０度）を有する方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・が含まれる構成である。磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・の各検出軸が被検査配管の中心軸に対しねじれの位置にある配置であり、図示のようにねじれ角を９０度とすることが好ましい。なお「被検査配管の中心軸に平行な方向」は、すでに使用している「軸方向」と同義である。矢印Ａは軸方向を示す。
図６（ａ）に示す構成にあっては、円周方向に沿って磁気センサーａ０１、磁気センサーａ０１ｍ、磁気センサーａ０２、磁気センサーａ０２ｍ・・・というように検出方向の異なる磁気センサーが交互に配置される。
図６（ｂ）に示す構成にあっては、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・による円周方向の列と、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・による円周方向の列とが軸方向の異なる位置に配置される。

また本実施形態の他の例は図７に示すように、磁気センサーユニット４ａ上に配置される磁気センサーとして、被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・に加え、同中心軸と（図中では９０度に）交わる直線に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・が含まれる構成である。磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・の各検出軸を延長した直線が被検査配管の中心軸に交わる配置であり、図示のように交差角を９０度とすることが好ましい。
図７（ａ１）（ａ２）に示す構成にあっては、円周方向に沿って磁気センサーａ０１、磁気センサーａ０１ｎ、磁気センサーａ０２、磁気センサーａ０２ｎ・・・というように検出方向の異なる磁気センサーが交互に配置される。
図７（ｂ１）（ｂ２）に示す構成にあっては、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・による円周方向の列と、磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・による円周方向の列とが軸方向の異なる位置に配置される。

さらに、被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・に加え、同中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・及び同中心軸と交わる直線に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・が含まれる構成を実施してもよい。

このような磁気センサーユニット４ａを軸方向に１又は複数配置して実施する。なお、一つの磁気センサーユニット上の列数を増加して総列数を増加するか、磁気センサーユニットを増加して総列数を増加するかは任意である。列数を増加することで、上記第１実施形態、第２実施形態を同時に実施できる。

被検査配管である鋼管２ａの欠陥に起因した信号は、主に被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・によって検出可能である。外乱磁場はこの方向に限らないため、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・又は磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・によっても検出可能である。外乱磁場としては、外部からのノイズのほか、外筒２ｃの異常や継ぎ目などの影響が有り得る。
磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・及び磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・の検出信号には、外乱磁場の影響があるが、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・の検出信号と、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・の検出信号と、磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・の検出信号とで、鋼管２ａの欠陥に起因した影響が異なる。
したがって、解析手段によってこれらの磁気センサーの検出信号を解析することで、被検査配管である鋼管２ａの欠陥に起因した信号を外乱磁場から弁別し、検査の信頼性を向上することができる。
なお、図６及び図７に示した例によれば、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・及び磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・の配置密度は、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・の配置密度に等しくなる。しかし、磁気センサーａ０１，ａ０２，・・・、磁気センサーａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・及び磁気センサーａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・のうち、中心軸方向などの特定方向の磁場を検出する磁気センサーにより欠陥に起因した信号を十分に検出できる場合は、他の方向の磁場を検出する磁気センサーは適当に間引くことで、特定方向の磁場を検出する磁気センサーに対して相対的に低い密度で配置して実施することも可能である。

〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態につき説明する。以下に説明する点を除き本実施形態は上記第１実施形態と同様の構成を有する。
本実施形態は図８に示すように所定距離ＰＡが変更可能に磁気センサーユニット４ａ，４ｂが可動支持されている構成である。
可動検査部１２にリニアアクチュエータ１３が備えられ、リニアアクチュエータ１３によって磁気センサーユニット４ａ，４ｂが可動検査部１２上で可動支持される。リニアアクチュエータ１３はコンピューター１０からの制御指令に基づき動作し、コンピューター１０は磁気センサーユニット４ａ，４ｂの位置を制御する。
これにより磁気センサーａ，ｂを励磁コイル３−１、３−２に対し任意の位置に配置して磁場を検出することが可能である。例えば、磁気センサーａと磁気センサーｂとの距離を変更することができ、上記第１実施形態における所定距離ＰＡを変更したり、上記第２実施形態における空間分解能を変更したりすることができる。
目的によって、リニアアクチュエータ１３としては、個々の磁気センサーユニット４ａ，４ｂを独立して移動させるように１対１に設けられるものや、励磁コイル３−１、３−２間の軸方向の中心を中心として対称的に連動動作させるもの、磁気センサーユニット４ａ，４ｂのうち一方にのみリニアアクチュエータ１３を設けたものなどを実施できる。

このような変更は、図９に示すように軸方向に並べられた磁気センサーの中から制御手段が選択して欠陥を探知するための磁場の検出に使用することでも達成できる。但し、図８に示す構成では軸方向の位置制御の分解能に依存するのに対し、図９に示す構成では軸方向の配置ピッチに依存する。
図９において使用する磁気センサーとして、磁気センサーユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆに搭載のものを選択したり、磁気センサーユニット４ａ，４ｃ，４ｅに搭載のものを選択したり、（及び他の組として磁気センサーユニット４ｂ，４ｄ，４ｆに搭載のものを選択したり）、磁気センサーユニット４ｃ，４ｄに搭載のものを選択したり、磁気センサーユニット４ｂ，４ｅに搭載のものを選択したりなどの選択により、上記第１実施形態における所定距離ＰＡを変更したり、上記第２実施形態における空間分解能を変更したりすることができる。

１ 非破壊検査装置（パルス磁気検査装置）
２ 断熱配管
２ａ 鋼管
２ｂ 断熱材
２ｃ 外筒
３−１ 励磁コイル
３−２ 励磁コイル
４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・ 磁気センサーユニット
５ 自走型移動体
６ 走行用駆動回路
７ 磁気センサー用回路
８ パルス電源
９ 電源切り替え回路
１０ コンピューター
１１ コンピューター
１２ 可動検査部
１３ リニアアクチュエータ
ａ０１，ａ０２，・・・ 磁気センサー
ａ０１ｍ，ａ０２ｍ，・・・ 磁気センサー
ａ０１ｎ，ａ０２ｎ，・・・ 磁気センサー
ｂ０１，ｂ０２，・・・ 磁気センサー

Claims (9)

1. 被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
   励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
   前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
   前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
   前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に所定距離を隔てた位置に配置される複数で構成され、
   前記制御手段は、前記電圧の周期又はその２以上の整数倍と前記可動検査部が前記所定距離分だけ移動するのに要する時間とが相等しくなるように制御することを特徴とする非破壊検査装置。
2. 前記所定距離を隔てた位置に配置される複数の磁気センサーの間の区間に、１又は２以上の磁気センサーが配置され、当該間の区間に配置される磁気センサーから前記軸方向に同所定距離を隔てた位置に別の磁気センサーが配置される請求項１に記載の非破壊検査装置。
3. 前記磁気センサーにより検出した信号を解析する解析手段を備え、
   前記解析手段は、被検査配管上のある位置に異なるタイミングで配置された前記所定距離を隔てた位置に配置される複数の磁気センサーにより検出した信号の組に基づき、同位置を測定点とした前記欠陥に起因した信号を解析することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の非破壊検査装置。
4. 前記解析手段は、前記組に含まれる信号の波形同士が、ノイズが無ければ相似形であるとの仮定に基づき、当該ノイズを検出することを特徴とする請求項３に記載の非破壊検査装置。
5. 被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
   励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
   前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
   前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
   前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に並べられる複数で円周方向の列を構成し、かつ、当該円周方向の列を２列以上構成し、当該列に属する各磁気センサーは、隣接する他の列に属する磁気センサーに対して前記円周方向にオフセット配置されていることを特徴とする非破壊検査装置。
6. 被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
   励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
   前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
   前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
   前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向及び／又は軸方向に並べられる複数で構成され、
   当該複数の磁気センサーには、前記被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーと、前記中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサー及び／又は前記中心軸と交わる直線に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーとが含まれていることを特徴とする非破壊検査装置。
7. 前記被検査配管の中心軸に平行な方向の磁場を検出する磁気センサーと、前記中心軸に対しねじれ角を有する方向の磁場を検出する磁気センサー及び／又は前記中心軸と交わる直線と平行な方向の磁場を検出する磁気センサーとが、前記円周方向又は前記軸方向に交互に並べられていることを特徴とする請求項６に記載の非破壊検査装置。
8. 被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
   励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
   前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
   前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
   前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に所定距離を隔てた位置に配置される複数で構成され、当該所定距離が変更可能に可動支持されていることを特徴とする非破壊検査装置。
9. 被検査配管の欠陥を非破壊検査する磁気を用いた非破壊検査装置であって、
   励磁コイル及び磁気センサーを搭載し、前記被検査配管の外側に配置され前記被検査配管の軸方向に移動する可動検査部と、
   前記可動検査部の移動速度、前記励磁コイルに印加する電圧及び前記磁気センサーを制御する制御手段と、を備え、
   前記励磁コイルは、前記被検査配管が挿通され、前記軸方向に互いに離れて配置される対で構成され、
   前記磁気センサーは、前記軸方向に互いに離れた前記励磁コイルの間で、前記被検査配管の円周方向に１又は複数配置され、少なくとも前記軸方向に並べられて配置され、
   前記制御手段は、前記軸方向に並べられた磁気センサーの中から選択して前記欠陥を探知するための磁場の検出に使用することを特徴とする非破壊検査装置。

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