JPH02227655A - 磁気光学探傷方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として強磁性の被探傷物における表面疵を探
傷する磁気光学探傷方法及びその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、強磁性体の表面疵探傷方法としては被探傷物を磁
化し、欠陥からの漏洩磁界に磁粉を吸着させ視覚的に検
出する磁粉探傷法、或いは漏洩磁界をホール素子、コイ
ル等、を用いて電気的に検出する漏洩磁束探傷法が広く
用いられている。

しかし前者の方法は高分解能である反面、欠陥深さに対
する定量性が不十分であり、また後者の方法は定量性に
優れている反面、ホール素子等の大きさ以下の欠陥検出
は難しく、分解能が低いという問題があった。

この対策として近年磁界を磁気光学効果素子を用いて検
出する磁気光学探傷法が注目されている。

この磁気光学探傷法は欠陥からの漏洩磁界が磁気光学効
果素子に印加されると、この磁界と平行に透過する直線
偏光の光が磁界の大きさに比例して偏光面が回転する現
象、所謂ファラデー効果を利用する方法である。

第５図は従来の磁気光学探傷法（０，Ｌ、ＦｉＬｚｐａ
ｔｒｉｃ；１１ｔｈ　Ｗｏｒｌｄ　ｃｏｎｆ、０ＮＮＤ
Ｔ、１９８５　Ｖｏｌ、ｌ、１８６頁）の実施状態を示
す模式図であり、図中１６は検出ヘッド、Ｍは強磁性の
被探傷物を示している。

検出ヘッド１６は透光性を備えた基板１６ａにおける表
裏両面に磁気光学効果素子１６ｂ、　１６ｃを、また被
探傷物Ｍと対向する下面には更に反射膜１６ｄを形成す
ると共に、周囲にバイアス磁化用コイル１６ｅを巻回し
て構成しである。

而して磁界を印加した状態の被探傷物Ｍの表面に検出ヘ
ッド１６を近接して臨ませ、直線偏光させた光を検出ヘ
ッド１６の上面側から磁気光学効果素子１６ｃに入射し
、該磁気光学効果素子１６ｃ、基板１６ａ。

磁気光学効果素子１６ｂを透過して反射膜１６ｄで反射
した光を、再び磁気光学効果素子１６ｂ、基板１６ａ。

磁気光学効果素子１６ｃを透過させた後、検光子１９を
通して観察するようになっている。

被探傷物Ｍに疵が存在し、漏洩磁束が形成されていると
、これによる磁界が磁気光学効果素子１６ｂ。

１６ｃに印加され、このような磁界が印加された磁気光
学効果素子１６ｂ、　１６ｃを透過した直線偏光の光は
印加磁界強度に相応して偏光面が回転され、検光子１９
を経た光は印加磁界に相応して光量が変化した状態とな
り、この光量変化を捉えることによって被探傷物Ｍにお
ける疵の有無を検出するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような検出ヘッドとして用いられる磁気
光学効果素子１６ｂ、　１６ｃは、基板１６ａ表面に液
相エピタキシャル成長法等にて形成されるが、このよう
な過程では結晶欠陥、或いは強磁性磁気光学効果素子の
場合磁区の発生は避けられないが、このような結晶欠陥
、磁区の存在は検出信号のノイズとなり、欠陥検出能の
妨げとなる。

第６図（イ）、（ロ）は磁気光学探傷法における疵の検
出波形図であるが、この波形中には第６図（イ）におい
て丸印で囲んだ領域の如く磁気光学効果素子の結晶欠陥
によるノイズ信号が、また第６図（ロ）において丸印で
囲んだ領域の如く磁気光学効果素子の磁区によるノイズ
信号が夫々欠陥漏洩磁束信号にノイズ信号が重畳された
状態で表れ、分解能の向上を図るうえで大きな障害とな
っている。

このようなノイズ信号を除去する方法の一つとして理論
的な磁気光学効果素子１６ｂ、　１６ｃの欠陥。

磁区よりもこれを透過する直線偏光の光の光束断面積を
十分大きくし、平均化した状態で検出することが試みら
れているが、この場合には磁気光学効果素子の欠陥、磁
区よりも十分おおきな視野で検出することが必要となり
、視野を大きくすると磁気光学探傷の優れた特徴である
高分解能を損なうこととなる。

第６図（イ）は第６図（イ）、（ロ）に示した如きノイ
ズ信号が存在する場合について、これを平均化した後の
探傷波形図であり、この図がら明らかなようにノイズは
解消されているが、平均化されている結果、漏洩磁束分
布の検出の分解能が低下していることが解る。

本発明者等は磁気光学効果素子の欠陥、磁区に起因する
ノイズ信号を除去し、しかも十分な高分解能を得べく、
実験、研究を行った結果、次のような事実を知見した。

即ち、被探傷物の表面欠陥はその製造履歴に起因する方
向性を有しており、例えば圧延製品にあっては疵自体も
圧延方向に延伸された形状を備えている。従って延伸力
゛□向と直交する方向の空間分解能を高くすれば延伸方
向の空間分解能はそれほど分解能を高めなくても全体と
して十分高い検出能を維持することが可能となる。

本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、そ
の目的とする°ところは磁気光学効果素子内の欠陥、磁
区による検出ノイズを除去し、しかも高い検出能を得ら
れるようにした磁気光学探傷方法及びその装置を提供す
るにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る磁気光学探傷方法は、磁気光学効果素子の
ｊ過充を、欠陥部の延在方向と関連づけた向きに長辺を
向けた矩形透過窓を通して検出する。

また本発明に係る磁気光学探傷装置は、磁界を印加した
被探傷物表面に臨ませる磁気光学効果素子と、該磁気光
学効果素子に入射させた直線偏光の光の透過光の光路中
に配設し゛た検光子及び光検出器と、前記光検出器より
も前方における前記透過光の光路中に配設され、長辺方
向を欠陥の延在方向と関連づけた方向に向けた矩形透過
窓とを具備する。

〔作用〕

本発明にあってはこれによって、被探傷物の欠陥部の延
在方向と関連づけた特定方向に対しては、視野を大きく
しても十分高い検出能が得られることとなる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図であり、図
中１は光源、２は偏光子、４はハーフミラ、６は検出ヘ
ッド、９は検光子、１０は光検出器、Ｍは被探傷物を示
している。被探傷物Ｍは例えば圧延製品であって、長手
方向に圧延された履歴があり、疵Ｍ′も長手方向（２ａ
　：ｒｊｌ、　　ｄ　：深さ）に延在しているものとす
る。被探傷物Ｍにはその圧延された方向に直交方向の磁
界Ｈを印加しておき、一方検出ヘソド６は被探傷物Ｍの
表面に近接して臨ませ、この状態で被探傷物Ｍの圧延さ
れた方向に直交する方向、即ち磁界印加方向と疵の延伸
方向と直交する方向が走査方向となるように、被探傷物
Ｍと相対移動するようにしである。

なお、電縫管等のパイプを被探傷物とする場合はパイプ
自体その軸長方向に圧延履歴を経ている場合が多く、疵
も軸長方向に延在しているから、周方向に磁界を印加し
、走査も周方向に対して行う。

先ず光源１からの光束Ｆは偏光子２に通して直線偏光さ
せた状態で集光レンズ３にて集光し、その先軸に対して
所要角度傾斜させたハーフミラ４に入射する。ハーフミ
ラ４に入射された光はここで反射され、集光レンズ５で
集光されて検出ヘッド６に投射せしめられる。

第２図は検出へラド６の拡大断面図であり、透光性を有
する基板６ａにおける片面、即ち、被探傷物Ｍと対向す
る側の面に、例えば液相成長法等にて磁気光学効果素子
６ｂを成膜し、更にその表面にＡＩ。

Ａｕ等を蒸着して反射膜６ｄを積層形成し、これを透過
する直線偏光の光は磁気光学効果素子６ｂに印加された
漏洩磁束による磁界の強度に応じて直線偏光の偏光面を
回転せしめられることとなる。

偏光面の回転角θ、は下記（１１式で与えられる。

θ、＝ＶＨｆ　　　　　　・・・（１）但し■：ベルデ
定数（比例定数） Ｈ：磁界強度 １：透過距離 磁気光学効果素子としては強磁性体のＹＩＧ（Ｙ３Ｆｅ
ｉＯ＋ｚ）が、また非磁性体のＢＳＯ（Ｂ　ｉ　＋□Ｓ
ｉｎｇ。）等のファラデー素子が用いられる。

検出ヘッド６に入射せしめられた光束は、基板６ａ、磁
気光学効果素子６ｂを透過して反射膜６ｄで反射され、
再び磁気光学効果素子６ｂ、基板６ａを透過してレンズ
５で集束される。このレンズ５の光軸上にはハーフミラ
４．スリット７、レンズ８．検光子９が配設されており
、これらを経た光は光検出器１０に入射されるようにし
である。

スリット７はその長辺の長さ１ａと短辺の長さｌｂとは
ｌａ＞＞１ｂの関係にあり、長辺を被探傷物Ｍに対する
走査方向に直交する方向、即ち圧延製品の場合には疵が
延伸されている方向に向けて配設しである。

光検出器ｌＯは光電変換素子等にて構成されており、検
光子９を経て光量が変化した光をその光量に相応する電
気信号に変換して探傷装置本体１１に出力するようにし
である。探傷装置本体１１においてはピーク間距離Ｌｐ
ｐ　、　　ピークの振幅２Ｖｐを検出し、これらが予め
定めた基準値を越えると疵の検出信号を出力するように
なっている。

第３，４図はスリット７の長辺１ａ、短辺１ｂが検出能
に与える影響を示すグラフである。

第３図は横軸にスリット長辺ｊ２ａ（μｍ）を、また縦
軸にＬｐｐ　（μｍ）をとって示してあり、グラフ中ａ
線は人工欠陥の深さｄを３．０ｍｍ、幅寸法２ａを２７
０μ鋤とした場合を、またｂ線は人工欠陥の深さｄを０
．５　ｍ、幅寸法２ａを２１０μ鋤とした場合を示して
いる。

このグラフから明らかなように、長辺１ａを一定にして
短辺１ｂを変化させた場合にはピーク間距離ｔｐｐの値
に実質的な差異はないが、長辺１ａを変化させたときは
ピーク間距離ＬＰｐは長辺ｆａの増大に伴って増大、換
言すれば平滑化が大きくなり、検出感度が低下すること
が解る。

第４図は横軸にスリットの長辺６ａ（μｍ）を、また縦
軸に相対値Ｖｐ　（ｄＢ）をとって示しである。グラフ
中○印でプロットしたのは人工欠陥の深さｄ＝３．０鶴
１幅寸法２ａ＝　２７０μｍとした場合についての、ま
た口印でプロットしたのは、人工欠陥の深さｄ＝０．５
ｍｍ、幅寸法２ａ　＝　２１０　ｐ　ｍとした場合につ
いての各結果を示している。このグラフから明らかなよ
うに短辺１ｂを変化させてもそれによる相対値の低下は
小さいが、長辺１ａを変化させたときは相対値Ｖｐが低
下、換言すれば検出能が低下することが解る。

従って、スリット７の長辺は第３図より明らかな如くピ
ーク間距離Ｌｐｐの変化が比較的小さ（、しかも第４図
から明らかな如く、相対値νｐが高い範囲を適宜液深傷
物Ｍにおける疵の特性等を考慮して選定すればよい。

なお上述の実施例ではスリット７を用いる構成について
説明したが、これに代えてシリンドリカルレンズを用い
てもよく、°矩形透過窓としての機能を備えたものであ
ればなんでもよい。

また、上述した実施例は被探傷物Ｍとして圧延板を対象
とした場合について説明したが、例えば電縫管等のバイ
ブを被探傷物とする場合にはパイプ材料自体、長手方向
に圧延履歴を経ているのが普通であるから、疵も長手方
向に延在していると考えられ、周方向に磁界を印加し、
軸長方向に長辺を有する矩形透過窓を用いて周方向に走
査を行うこととなる。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明方法及び装置にあっては、分解能の空
間的な配分を任意に選定することが可能となり、磁気光
学効果素子の欠陥、磁区によるノイズを徘除し、しかも
必要方向に対する十分な分解能を確保することが出来る
など、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法及び本発明装置を示す模式図、第２
図は本発明方法及び装置に用いる検出ヘッドの拡大断面
図、第３．４図は本発明方法及び装置に用いるスリット
の長辺と短辺との関係が検出能に与える影響を示すグラ
フ、第５図は従来方法の実施状態を示す模式図、第６図
（イ）、（ロ）。 （ハ）は従来方法を用いたときの検出波形図である。 ｌ・・・光源　　２・・・偏光子　　４・・・ハーフミ
ラ５・・・集光レンズ　　６・・・検出ヘッド　　６ａ
・・・基板６ｂ・・・磁気光学効果素子　　７・・・ス
リット８・・・集光レンズ　　９・・・検光子　　ｌＯ
・・・光検出器１１・・・探傷装置本体 特　許　出願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士
　河　　野　　登　　夫図 （ｌａ（μｍ） 図 図 αａ（μｍ） 図 弔 図 弔 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強磁性の被探傷物に磁界を印加し、その欠陥部に生
   じた漏洩磁界を、磁気光学効果素子に透過させた直線偏
   光の偏光面回転に基づいて検出する磁気光学探傷方法に
   おいて、 前記磁気光学効果素子の透過光を、欠陥部 の延在方向と関連づけた向きに長辺を向けた矩形透過窓
   を通して検出することを特徴とする磁気光学探傷方法。 ２、磁界を印加した被探傷物表面に臨ませる磁気光学効
   果素子と、該磁気光学効果素子に入射させた直線偏光の
   光の透過光の光路中に配設した検光子及び光検出器と、
   前記光検出器よりも前方における前記透過光の光路中に
   配設され、長辺方向を欠陥の延在方向と関連づけた方向
   に向けた矩形透過窓とを具備することを特徴とする磁気
   光学探傷装置。