JPH0560730A - 金属帯の磁気探傷方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属帯の内部または表面の主要疵から微小疵
や溶接部まで広範囲の各種疵を高感度で検出することが
できる金属帯の磁気探傷方法及び装置を得ること。 【構成】 金属帯の走行方向と直角方向に１列または２
列に配列された磁気センサ群からそれぞれ各対の磁気セ
ンサ１−１及び１−２を選択する選択手段と、各対の磁
気センサ出力の最大ピーク値を求めるピークホールド回
路３−１及び３−１と、前記各対の最大ピーク値の差を
演算する差演算回路４と、前記差演算値より第２閾値を
算出する第２閾値演算回路５と、予め設定した第１閾値
及び前記第２閾値と疵信号とをそれぞれ比較する第１及
び第２比較手段６−１及び６−２とを備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続的に走行する鋼、合
金など非磁性でない金属帯の表面及び内部の欠陥または
溶接部等を磁気探傷する方法及び装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】走行状態の薄鋼帯等の鋼板の表面及び内
部の疵を検出する方法の公知文献としては、例えば特願
平１−２７２１８３号公報に示された「鋼板の疵検出方
法」（以下、文献１という）がある。図１０〜図１２は
それぞれ上記文献１に係る図面であり、図１０は鋼板の
磁気探傷装置のブロック図、図１１は疵検出部の概略断
面図、図１２は検出信号と第１閾値及び第２閾値との説
明図である。また図１０及び図１１において、５１は鋼
板、５２は中空ロール、５３はコイル、５４は磁気コ
ア、５５はセンサ、５６及び５９は比較回路、５７はピ
ーク値検出回路、５８は平均値検出回路である。

【０００３】図１０に示される構成の磁気探傷装置にお
いて、連続的に走行する鋼板に接する下側に図１１の中
空コイル５２内に収納された疵検出部を設置する。そし
て中空コイル５２内のコイル５３により磁気コア５４を
励磁することにより走行する鋼板５１が磁化され、磁化
された鋼板の表面または内部に疵が存在すると、この疵
の部分に漏洩磁束が生ずる。この漏洩磁束が磁化コア５
４間に設けられたセンサ５５により検出される。このセ
ンサ５５から得られた検出信号は、比較器５６において
予め設定された第１閾値（図１２に示されている）と比
較され、前記第１閾値を越える検出信号によって鋼板の
主要疵を検出する。

【０００４】またセンサ５５から得られる検出信号をピ
ーク値検出回路５７に入力して、センサ５５からの検出
信号のうち、前記第１閾値に達しない検出信号のピーク
値を、前記鋼板の移動方向にそって所定距離間隔毎に検
出し、このようにして検出した複数個のピーク値のう
ち、所望のピーク値を前記複数個のピーク値の代表に選
定し、このような代表値の選定を、前記鋼板の移動方向
にそって複数回繰り返して行なう。次いで、このように
して選定した複数回の代表値の平均値を平均値演算回路
５８により算出し、このようにして算出した前記平均値
を第２閾値とした微小疵の弁別信号レベルが図１２に示
される。そしてこの第２閾値を比較回路５９に供給し、
前記第１閾値には達しない検出信号と比較して、前記第
２閾値を越える検出信号を微小疵信号として検出するよ
うにしている。当然前記第２閾値以下の検出信号はノイ
ズ信号として処理されることになる。

【０００５】また鋼板の磁気探傷装置のノイズ除去装置
の公知文献としては、例えば実開平３−３３３６２号公
報に示された「薄鋼帯磁気探傷装置におけるノイズ除去
装置」（以下、文献２という）がある。図１３〜図１７
はそれぞれ上記文献２に係る図面であり、図１３は磁気
探傷部の一部欠載断面図、図１４は図１３の電気回路
図、図１５は図１４の出力波形図、図１６は感磁性素子
間隔と出力との特性図、図１７は文献２の検出信号を説
明する波形図である。また、図１３及び図１４におい
て、６１は励磁コイル、６２は電磁石、Ｘは薄鋼帯、Ｙ
は疵、Ａ及びＢは感磁性素子である。

【０００６】図１３〜図１４における考案においては、
走行する薄鋼帯の走行方向に磁界を発生させ、内部ある
いは表面疵によって生ずる漏洩磁束を感磁性素子群によ
って検出して疵信号とする探傷装置において、図１３に
示される電磁石６２の磁極の間に感磁性素子群を走行方
向に対してＡ及びＢの２列とし、その間隔を０．５〜
２．０mmとなるように配設し、図１４の電気回路を用い
て２つの感磁性素子から得られる検出値（図１５に示さ
れる瞬時検出値）を加算した加算値を取出すようにする
と、図１７の（ａ）に示される従来の検出信号に対し
て、同図の（ｂ）に示される検出信号のように疵信号は
従来より倍増し、ノイズ信号は従来より低減される効果
が得られる。この場合図１６に示すように、Ａ及びＢの
素子群の間隔を０．５〜２．０mm（ピークは約１．０m
m）とすると、内部あるいは表面の疵が感度良く検出で
きる旨を開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記文献
１による鋼板の疵検出方法では、鋼板の疵の種類に応じ
て第２閾値を柔軟に変えて対応することができないとい
う問題点があった。即ち、鋼板の疵としては、点状疵
（穴径の大小がある）、線状疵（走行方向とこれに直角
方向等の方向がある）、面状疵及び溶接部（冷間圧延前
溶接と冷間圧延後の溶接の両方がある）等の各種疵があ
り、これらのそれぞれの疵に対応させて第２閾値を適切
な値に設定するのは容易ではなかった。

【０００８】また前記文献２による薄鋼帯磁気探傷装置
におけるノイズ除去装置では、前記鋼板の各種疵に対し
て必ずしも有効ではなく、２つの感磁性素子から得られ
る瞬時検出値を加算した加算値を取出すと、かえって疵
信号が減少し、信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎという）を悪
化させることがあるという問題点があった。これは、本
文献２が２つの感磁性素子から同一のタイミングに得ら
れる同極性の瞬時検出値を加算して出力することから、
加算するタイミングに２つの感磁性素子から同極性のピ
ーク信号が得られない場合には、かえってＳ／Ｎを低下
させることになるものである。

【０００９】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、金属帯の内部または表面の各種疵に対応
して、それぞれＳ／Ｎを向上させた探傷検出信号を得る
ことができる金属帯の磁気探傷方法及び装置を得ること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属帯の磁
気探傷方法及び装置は、走行する金属帯の走行方向に磁
界を発生させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥によ
り生ずる漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に
１列に並べて配設した複数の磁気感応素子により検出し
て欠陥信号を得る金属帯の磁気探傷方法及び装置におい
て、前記複数の磁気感応素子から所定間隔の２つの磁気
感応素子をそれぞれ一対とするように選択する選択手段
と、前記選択手段により選択された各対の磁気感応素子
毎にそれぞれ得られる２つの検出信号の前記金属帯の一
定走行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出するピーク
ホールド手段と、前記ピークホールド手段により前記各
対の磁気感応素子毎にそれぞれ検出された２つの最大ピ
ーク値の差を算出して、これを各対の磁気感応素子の各
走行区間毎の疵信号値として出力する差演算手段と、前
記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区
間毎の疵信号値を予め設定された第１閾値と比較して、
前記第１閾値を越える場合にこれを前記金属帯の主要疵
として検出する第１の比較手段と、前記差演算手段の出
力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に
所定の係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算して
これを該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間
にわたり記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均
値を算出し、該移動平均値を次の走行区間における各自
の第２閾値として出力する第２閾値演算手段と、前記差
演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎
の疵信号を前記第２閾値演算手段が１つ前の走行区間に
おいて算出して出力する各自の第２閾値と比較して、前
記第２閾値を越える場合にこれを前記金属帯の微小疵と
して検出する第２の比較手段とを備えたものである。

【００１１】また本発明に係る金属帯の磁気探傷方法及
び装置は、走行する金属帯の走行方向に磁界を発生さ
せ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる漏
洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に２列に並べ
て配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信号
を得る金属帯の磁気探傷方法及び装置において、前記２
列に並べて配設された複数の各磁気感応素子の前列の各
磁気感応素子とその真後ろの位置にある後列の各磁気感
応素子とをそれぞれ一対とするように選択するか、また
は前列の各磁気感応素子と真後ろ以外の位置にある後列
の各磁気感応素子とをそれぞれ一対とするように選択す
る選択手段と、前記選択手段により選択された各対の磁
気感応素子毎にそれぞれ得られる２つの検出信号の前記
金属帯の一定走行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出
するピークホールド手段と、前記ピークホールド手段に
より前記各対の磁気感応素子毎にそれぞれ検出された２
つの最大ピーク値の差を算出して、これを各対の磁気感
応素子の各走行区間毎の疵信号値として出力する差演算
手段と、前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子
の各走行区間毎の疵信号値を予め設定された第１閾値と
比較して、前記第１閾値を越える場合にこれを前記金属
帯の主要疵として検出する第１の比較手段と、前記差演
算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の
疵信号値に所定の係数を乗算した後に所定のバイアス値
を加算してこれを該当区間の演算値とし、該演算値と過
去複数区間にわたり記憶しておいた複数の区間演算値と
の移動平均値を算出し、該移動平均値を次の走行区間に
おける各自の第２閾値として出力する第２閾値演算手段
と、前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各
走行区間毎の疵信号を前記第２閾値演算手段が１つ前の
走行区間において算出して出力する各自の第２閾値と比
較して、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属帯
の微小疵として検出する第２の比較手段とを備えたもの
である。

【００１２】

【作用】本発明においては、走行する金属帯の走行方向
に磁界を発生させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥
により生ずる漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方
向に１列に並べて配設した複数の磁気感応素子により検
出して欠陥信号を得る金属帯の磁気探傷方法及び装置に
おいて、選択手段は前記複数の磁気感応素子から所定間
隔の２つの磁気感応素子をそれぞれ一対とするように選
択する。前記所定間隔とは、いま検出対象として決めら
れた最大寸法の欠陥を金属帯に設け、前記欠陥を検出す
る１個の磁気感応素子を前記金属帯の幅方向に移動させ
た場合に、前記磁気感応素子から疵信号の最大値が得ら
れる位置を第１の位置とし、その後疵信号が全く得られ
なくなった位置を第２の位置とすると、前記第１の位置
と第２の位置との間の間隔をいう。従って前記１列に配
設された各磁気感応素子間の間隔ではない。鋼帯の場合
には、通常前記所定間隔は前記最大寸法の欠陥の横幅の
１０倍から２０倍程度となる。ピークホールド手段は、
前記選択手段により選択された各対の磁気感応素子毎に
それぞれ得られる２つの検出信号の前記金属帯の一定走
行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出する。差演算手
段は前記ピークホールド手段により前記各対の磁気感応
素子毎にそれぞれ検出された２つの最大ピーク値の差を
算出して、これを各対の磁気感応素子の各走行区間毎の
疵信号値として出力する。第１の比較手段は前記差演算
手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵
信号値を予め設定された第１閾値と比較して、前記第１
閾値を越える場合にこれを前記金属帯の主要疵として検
出する。第２閾値演算手段は前記差演算手段の出力する
各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に所定の
係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算してこれを
該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間にわた
り記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均値を算
出し、該移動平均値を次の走行区間における各自の第２
閾値として出力する。第２の比較手段は前記差演算手段
の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号
を前記第２閾値演算手段が１つ前の走行区間において算
出して出力する各自の第２閾値と比較して、前記第２閾
値を越える場合にこれを前記金属帯の微小疵として検出
する。

【００１３】また本発明においては、走行する金属帯の
走行方向に磁界を発生させ、前記金属帯の内部または表
面の欠陥により生ずる漏洩磁束を前記金属帯の走行方向
と直角方向に２列に並べて配設した複数の磁気感応素子
により検出して欠陥信号を得る金属帯の磁気探傷方法及
び装置において、選択手段は前記２列に並べて配設され
た複数の各磁気感応素子の前列の各磁気感応素子とその
真後ろの位置にある後列の各磁気感応素子とをそれぞれ
一対とするように選択するか、または前列の各磁気感応
素子と真後ろ以外の位置にある後列の各磁気感応素子と
をそれぞれ一対とするように選択する。ピークホールド
手段は前記選択手段により選択された各対の磁気感応素
子毎にそれぞれ得られる２つの検出信号の前記金属帯の
一定走行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出する。差
演算手段は前記ピークホールド手段により前記各対の磁
気感応素子毎にそれぞれ検出された２つの最大ピーク値
の差を算出して、これを各対の磁気感応素子の各走行区
間毎の疵信号値として出力する。第１の比較手段は前記
差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間
毎の疵信号値を予め設定された第１閾値と比較して、前
記第１閾値を越える場合にこれを前記金属帯の主要疵と
して検出する。第２閾値演算手段は前記差演算手段の出
力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に
所定の係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算して
これを該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間
にわたり記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均
値を算出し、該移動平均値を次の走行区間における各自
の第２閾値として出力する。第２の比較手段は前記差演
算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行区間毎の
疵信号を前記第２閾値演算手段が１つ前の走行区間にお
いて算出して出力する各自の第２閾値と比較して、前記
第２閾値を越える場合にこれを前記金属帯の微小疵とし
て検出する。

【００１４】

【実施例】図１は本発明に係る金属帯の疵検出信号処理
部の系統図である。同図において、１−１及び１−２は
磁気探傷部に含まれる磁気感応素子群（以下磁気センサ
群という）から選択された比較的近傍の位置にある一対
の磁気感応素子（以下磁気センサという）であり、これ
を＃１及び＃２磁気センサと称する。どのようにしてこ
の一対の磁気センサを選択するかは図５及び図６により
説明する。また前記磁気探傷部は図３及び図４において
説明する。図２は図１の動作を説明するための波形図で
あり、同図の（ａ）は区間更新信号、（ｂ）は＃１セン
サ出力とそのピークホールド値、（ｃ）は＃２センサ出
力とそのピークホールド値、（ｄ）は＃１と＃２のピー
クホールド値の差演算値をそれぞれ示している。

【００１５】図１の２は区間信号発生器であり、金属帯
搬送速度信号を入力し、金属帯が一定の区間長だけ搬送
される毎に区間更新信号を発生して出力する。本発明に
おいては、前記＃１及び＃２磁気センサ１−１及び１−
２の出力信号を、それぞれの瞬時値ではなく前記一定区
間長における最大ピーク値として検出するため、前記一
定区間の長さは余り大き過ぎないよう（例えば薄鋼帯の
場合は１０cm程度）に設定される。いま金属帯として薄
鋼帯の場合の搬送速度を２００ｍ／分とし、前記区間長
を前記１０cmとすると、約３３．３msec（ミリ秒）の周
期毎に区間更新信号を発生すればよい。この発生された
区間更新信号は２つのピークホールド回路３−１及び３
−２、差演算回路４並びに第２閾値演算回路５に供給さ
れる。図２の（ａ）に前記区間更新信号と、この信号間
の区間ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅがそれぞれ示されている。

【００１６】図１の３−１及び３−２は、それぞれ＃１
及び＃２ピークホールド回路であり、区間信号発生器２
から区間更新信号が供給される毎に、前回の区間におけ
る最大ピーク値であるピークホールド値を差演算回路４
に供給後、その値をリセットすると共に、今回の区間に
おいて、それぞれ＃１及び＃２磁気センサ１−１及び１
−２から逐次入力されるセンサ出力信号の極性を統一
後、その最大ピーク値を求めてこれを保持する。そして
次の区間更新信号の入力によりそれまで保持していたピ
ークホールド値を差演算回路４に供給して再び次のピー
クホールドの動作を繰返すものである。ここで前記セン
サ出力信号の極性統一とは、本来磁気センサからは正極
性と負極性の両極性の出力信号が得られるので、例えば
負極性信号のみを取出して増幅度が１で極性のみを反転
させる反転増幅器を介して正極性信号に反転し、センサ
出力信号をすべて正極性信号に統一することをいう（図
８を参照）。この結果、ピークホールド回路は一方の極
性（例えば正極性）の最大電圧値（ここでは最大ピーク
値となる）を求めればよい。

【００１７】この＃１及び＃２ピークホールド回路３−
１及び３−２により、それぞれ各区間毎に得られるピー
クホールド値としては、その区間内で金属帯に検出すべ
き疵がなければ発生されるノイズ信号のみの最大値が、
また金属帯に何らかの疵があると前記ノイズ信号と疵信
号の重畳信号の最大値がそれぞれ出力されることにな
る。図２の（ｂ）並びに（ｃ）には、前記区間更新信号
により決められた区間ａ，ｂ，ｃ及びｄ毎に、＃１磁気
センサの出力値と各区間毎のピークホールド値Ｖ１ａ，
Ｖ１ｂ，Ｖ１ｃ及びＶ１ｄ、並びに＃２の磁気センサの
出力値と各区間毎のピークホールド値Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ，
Ｖ２ｃ及びＶ２ｄがそれぞれ示されている。そして、こ
の例の前記各ピークホールド値は、前記各区間ａ〜ｄに
おいては金属帯に検出すべき疵がなく、発生されるノイ
ズ信号のみの最大値をそれぞれ示している。

【００１８】図１の４は差演算回路であり、＃１及び＃
２ピークホールド回路３−１及び３−２からそれぞれ各
区間の更新毎に出力される前回の区間のピークホールド
値の差を演算する回路である。前記説明のように各区間
毎のピークホールド値には、ノイズ信号成分のみの場合
と、ノイズ信号成分と疵信号成分の重畳した場合とがあ
る。従って差演算回路４の出力信号としては、２つの磁
気センサが担当する領域の該当区間のいずれにも疵がな
く、２つのセンサ出力のピークホールド値がいずれもノ
イズ信号の最大ピーク値のみの場合には、単に２つのノ
イズ信号最大値の差（即ちノイズレベル差信号）が得ら
れる。図２の（ｂ）及び（ｃ）の例に示される２つのピ
ークホールド値はいずれもノイズ信号の最大値のみので
あるので、この例における同図の（ｄ）は、１つ前の区
間でそれぞれ得られた２つのノイズ信号最大値の差（即
ちノイズレベル差信号）を算出し、今回の区間における
差演算値として示している。

【００１９】また＃１または＃２のいずれか一方の磁気
センサの担当する領域のある区間に疵があって、そのセ
ンサ出力のピークホールド値には疵信号とノイズ信号の
重畳信号の最大値が得られ、他方のセンサからのピーク
ホールド値にはノイズ信号の最大値のみが得られる場合
には、これら２つの信号の差を演算するとノイズ信号は
ほぼ相殺されて疵信号の最大値のみが得られることにな
る。従ってこの場合に差演算回路４は、１つ前の区間の
疵信号最大値（これを本発明の疵信号とする）を走行区
間が更新される毎に出力することになる。このように本
発明における差演算回路４は、金属帯の走行区間が更新
される毎に、１つ前の区間におけるノイズレベル差信号
または疵信号を逐次出力することになる。

【００２０】前記説明の疵信号を得るために、本発明に
おいては、２つの磁気センサの出力信号のうち一方には
疵信号成分が含まれるが他方には疵信号成分が含まれ
ず、且つ両方の磁気センサの出力信号にはほぼ同一レベ
ルのノイズ信号成分が含まれるような一対の磁気センサ
がそれぞれ選択されて使用される。この一対の磁気セン
サの選択法は図５及び図６において詳細に説明するが、
その概要は、金属帯の疵の大きさや形状等に応じてその
走行方向と直角方向に１列または２列に並べて配設され
た磁気センサ群のうちから相互の距離が近過ぎず且つ遠
過ぎない近傍の２つの磁気センサが選択される。そして
この差演算回路４の出力する疵のある場合の各区間毎の
疵信号と疵のない場合のノイズレベル差信号は、そのま
ま＃１及び＃２比較回路６−１及び６−２と第２閾値演
算回路５にそれぞれ供給される。

【００２１】図１の５は第２閾値演算回路であり、差演
算回路４から供給される発生確率の大きい金属帯に疵の
ない場合のノイズレベル差信号に基づき微小疵を検出す
るための第２閾値を算出する回路である。しかし発生確
率は小さいが疵のある場合の疵信号も入力されることも
あるので、これは後述の移動平均処理により可及的にこ
の疵信号の影響を除去している。いま、差演算回路４か
ら図４の（ｄ）に示したようなノイズレベル差信号ΔＶ
ｉ（ΔＶｉ＝Ｖ１ｉ〜Ｖ２ｉ、ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ，
…）が入力されたとすると、第２閾値を算出するために
は、まず入力信号に値が１前後の係数α（例えば０．７
＜α＜１．５）を乗算し、これに固定バイアス電圧βを
加算して、その区間の演算値Ｖｉ（Ｖｉ＝α・ΔＶｉ＋
β）を算出する。具体的な例として、いま入力信号が
０．５Ｖの場合、α＝１、β＝０．５Ｖとするとその区
間の演算値Ｖｉは１Ｖとなる。

【００２２】次にこの区間毎の演算値Ｖｉの変動を平均
化するため、現在の区間の演算値Ｖｉと、過去複数区間
（即ち金属帯の所定長さ）にわたり、あらかじめ記憶し
ておいた複数の区間演算値Ｖｉ−ｎ，…Ｖｉ−１との移
動平均を算出し、この移動平均値を次の走行区間の第２
閾値として＃２比較回路６−２に供給する。この移動平
均は、入力信号として発生確率は小さいが疵信号が入力
されたときや、ノイズレベルが急変したときに、可及的
にこれらの影響を除去し、急激に第２閾値が変動しない
ようにするために行なうものである。この実施例では第
２閾値はほぼ１Ｖ近傍の値となるように前記係数αとバ
イアス電圧βとを設定しているが、常に磁気センサによ
り検出されるノイズレベルに順応して変動する値とな
る。そしてこの第２閾値を越える疵信号が微小疵として
検出されることになる。

【００２３】６−１は＃１比較回路であり、差演算回路
４から入力される疵信号と前記第２閾値よりも高いレベ
ルに固定された第１閾値（例えば１．５Ｖ）とを比較
し、前記第１閾値を越えるものを主要な疵として検出す
る。６−２は＃２比較回路であり、同様に入力される疵
信号と前記第２閾値演算回路５から供給される第２閾値
とを比較し、前記第２閾値を越えるものを微小疵として
検出する。

【００２４】図３は金属帯の走行方向と平行する面で切
断した磁気探傷部の断面模式図であり、図４は金属帯の
走行方向と直交する面で切断した磁気探傷部の断面模式
図である。図において、１４ａ及び１４ｂは金属帯１２
を挾持するようにその上側及び下側にそれぞれ設けられ
た一対の中空ロールである。各中空ロール１４ａ，１４
ｂは非磁性材で形成されている。外径はそれぞれ大きさ
は異なるが、上側中空ロール１４ａ厚みｔ１が下側中空
ロール１４ｂの厚みｔ２より薄く設定されている。これ
は、下側中空ロール１４ｂには金属帯１２の重量により
下向きが力が印加されるので、その厚みｔ２を大きくし
て中空ロールの変形や損傷を防ぐと共に、上側中空ロー
ル１４ａには磁気感応素子群が含まれるので、その厚み
ｔ１を小さくして磁気検出感度を向上させる効果を得る
ためである。

【００２５】各中空ロール１４ａ，１４ｂの各中心軸に
それぞれ中空の固定軸２１ａ，２１ｂの一端が貫通され
ている。下側中空ロール１４ｂの固定軸２１ｂの他端は
図示しない建屋のフレームに固定されている。一方、上
側中空ロール１４ａの固定軸２１ａの他端は下側中空ロ
ール１４ｂの固定軸２１ｂに対して図示しないごく弱い
ばねで付勢されている。各固定軸２１ａ，２１ｂは各中
空ロール１４ａ，１４ｂの各中心軸に位置するようにそ
れぞれ一対のころがり軸受２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２
３ｂを介して各中空ロール１４ａ，１４ｂの両端の内周
面に支持されている。したがって、各中空ロール１４
ａ，１４ｂは固定軸２１ａ，２１ｂを回転中心軸として
自由に回転する。上記中空ロール１４ａ内において、複
数の磁気感応素子（磁気センサ）を軸方向に配列してな
る磁気感応素子群（磁気センサ群）２４が下方を向く姿
勢で固定軸２１ａに支持部材２５を介して固定されてい
る。そして、磁気感応素子群２４の先端は上側中空ロー
ル１４ａの内周面に微小間隙を有して対向している。こ
の磁気感応素子群２４から各素子毎にそれぞれ出力され
る検出信号は固定軸２１ａを経由した信号線ケーブル１
８ａを介して図１の信号処理部に導かれる。

【００２６】一方、下側中空ロール１４ｂ内において、
略コ字断面形状を有した磁化鉄心２６が、各自由端２６
ａが上を向く姿勢で、支持材２７を介して固定軸２１に
固定されている。そして、磁化鉄心２６の各自由端２６
ａが中空ロール１４ｂの内周面に微小間隙を有して対向
している。この磁化鉄心２６の下部に磁化コイル２８が
巻装されている。この磁化コイル２８の磁化電流は、磁
化電源装置から固定軸２１ｂ内を経由した電源ケーブル
１７ａを介して供給される。したがって、上側中空ロー
ル１４ａ内に収納された磁気感応素子２４は金属帯１２
を介して下側中空ロール１４ｂ内に収納された磁気鉄心
２６と磁化コイル２８からなる磁化器に対向する。ま
た、磁気感応素子２４と金属帯１２との間の距離ｄ１、
および磁化器と金属帯１２との間の距離は固定される。

【００２７】このような構成の磁気探傷装置において、
金属帯１２を図３に示す矢印方向へ一定速度で走行させ
ると、下側中空ロール１４ｂには金属帯１２の張力に起
因する下向きの力および重力による下向きの力が印加さ
れているので、下側中空ロール１４ｂが矢印方向に回転
する。また、上側中空ロール１４ａも下方のばねで付勢
されているので、矢印方向に回転する。そして、磁化電
源装置を起動して、磁化コイル２８に励磁電流を供給す
ると、磁化鉄心２６と走行中の金属帯とで閉じた磁路が
形成される。そして、金属帯１２の内部あるいは表面に
疵や気泡等の欠陥が存在すると、金属帯１２内の磁路が
乱れ、漏洩磁束が生じる。この磁束が磁気感応素子群２
４内の各磁気感応素子（磁気センサ）毎にそれぞれ欠陥
信号として検出される。

【００２８】図５は本発明に係る１列に配列された磁気
センサ群と各対の磁気センサの選択法を説明する図であ
る。図５の（ａ）は金属帯の走行方向と直角方向に１列
に等間隔で配列されたｎ個の磁気センサＳ１〜Ｓｎを模
式的に示している。ここで各磁気センサ間の間隔は、１
つの磁気センサにより疵を検出できる領域が決まると、
隣接する磁気センサによりその検出領域間にギャップが
生じないように、即ちセンサ検出領域が多少オーバラッ
プするように設定される。

【００２９】次に各対の磁気センサの選択法を説明す
る。この金属帯の走行方向と直角方向に１列に配列され
た磁気センサ群は、点状疵または走行方向の線状疵の検
出に適している。また一対の磁気センサの選択基準は、
一方の磁気センサの出力信号には十分なる疵信号が含ま
れ、他方の磁気センサの出力信号には疵信号が全くまた
はほとんど含まれないこと。しかも両方の磁気センサの
出力信号にはほぼ同一レベルのノイズ信号が含まれてい
ることである。これはこの一対の磁気センサ出力信号の
ピークホールド値の差を演算して本発明の疵信号を得る
ためである。従って具体的には、２つの磁気センサ間の
距離が余り近過ぎないで（近過ぎると両方の磁気センサ
に共に疵信号が含まれるから）、且く余り遠過ぎない
（遠過ぎると２つの磁気センサのノイズレベル差信号が
大きいので）作用の項で説明した所定間隔の一対の磁気
センサが選択される。

【００３０】図５の（ｂ）及び（ｃ）では、直線状に等
間隔で配列された磁気センサ群から配列間隔の２倍の距
離にある２つの磁気センサ、即ち（ｂ）に示す奇数番号
同志の磁気センサＳ１とＳ３、Ｓ５とＳ７、…と、
（ｃ）に示す偶数番同志の磁気センサＳ２とＳ４、Ｓ６
とＳ８、…とをそれぞれ一対の磁気センサとして選択し
た例を示している。これは前記所定間隔が磁気センサの
配列間隔のほぼ２倍の距離となったためである。

【００３１】図５の（ｂ）及び（ｃ）においては、直線
状に等間隔で配列された磁気センサ群から、隣接する磁
気センサではなく、１つ置きに一対の磁気センサを選択
する例を示したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、金属帯の疵の大きさや磁気センサの配列間隔によ
っては、配列間隔の３倍の距離にある２つの磁気セン
サ、即ち、Ｓ１とＳ４、Ｓ２とＳ５、Ｓ３とＳ６、…を
それぞれ一対の磁気センサとして選択するようにしても
よい。

【００３２】図６は本発明に係る２列に配列された磁気
センサ群と各対の磁気センサの選択法を説明する図であ
る。図６の（ａ）には金属帯の走行方向と直角方向に２
列に並んで配列された前列のＳ１１〜Ｓｎと後列のＳ２
１〜Ｓ２ｎとの合計２×ｎ個の磁気センサを模式的に示
している。ここで、前列と後列との磁気センサの間隔
（即ち走行方向のセンサ間隔）は、その上限において図
３に示される磁化鉄心２６の２つの自由端２６ａの間隔
内に収まるような制約を受ける。そして、この走行方向
のセンサ間隔は、前記上限の範囲内において探傷する疵
の種類に適合するように設定されるものであるが、その
詳細は図７及び図８において説明する。また、各列内の
横方向に隣接する磁気センサの間隔は図５の場合と同一
である。

【００３３】次に図６の２列に配列された磁気センサ群
から各対の磁気センサの選択法を説明する。図６の
（ｂ）は、金属帯の走行方向の前後に配列された磁気セ
ンサ同志のＳ１１とＳ２１、Ｓ１２とＳ２２、…Ｓ１ｎ
とＳ２ｎをそれぞれ一対の磁気センサとして選択した例
を示している。この場合は微小点状疵、または溶接部を
検出するのに適した選択法である。また図６の（ｃ）及
び（ｄ）は、前列の磁気センサと後列の真うしろ以外
の、斜め後方の磁気センサＳ１１とＳ２２、Ｓ１３とＳ
２４、…及びＳ１２とＳ２１、Ｓ１４とＳ２３、…をそ
れぞれ一対の磁気センサとして選択した例を示してい
る。この場合は面状疵の検出に適した選択法である。

【００３４】図７は本発明に係る薄鋼帯における疵の種
類による走行方向のセンサ感応幅を説明する図であり、
図８は図７のセンサ感応幅の波形図である。図６におけ
るセンサを２列に配列した場合の走行方向のセンサ間隔
は、対象疵がセンサの真下を通過するとき、センサが疵
信号に感応して検出信号が得られる幅（以下これを感応
幅という）と等しく設定すると、図１の差演算回路４に
おける検出感度（即ちＳ／Ｎ）をほぼ２倍に増大するこ
とができる。また一般に疵の大きさが大きいものは大き
なセンサ出力が得られるが、微小疵はセンサ出力が小さ
いので、本発明の差演算により検出感度を倍増すること
はきわめて有効である。

【００３５】図７は微小疵０．２mmφからの各種の疵に
ついて走行方向のセンサ感応幅を実験により求めた結果
を示している。図８の（ａ）はドリルホール（φ＝０．
２mm）について、同図の（ｂ）は冷間圧延前溶接部につ
いて、それぞれ磁気センサ出力と極性統一後の波形を示
している。磁気センサからは横軸の走行方向に対して交
流の１周期に相当する負極性と正極性の出力信号がそれ
ぞれ得られる。そしてこの１周期に相当する走行距離が
感応幅として示される。また極性統一後の波形は磁気セ
ンサ出力の負極性信号を正極性信号に反転し、交流を全
波整流したような波形として示される。図７の実験結果
から、図６における走行方向のセンサ間隔は、薄鋼帯の
微小疵に対しては３〜１５mm、薄鋼帯の冷間圧延前溶接
部に対しては２０〜３０mm、また冷間圧延後の溶接部に
対しては５０〜２００mmに設定するのが適当であること
がわかる。このようにして走行方向のセンサ間隔は検出
すべき疵の種類に応じて設定される。

【００３６】図９は本発明に係る各対の磁気センサを選
択する選択手段の実施例を示す図である。同図の２４は
２列に配列された磁気センサ群、３０は配線変更ボー
ド、４０は計測装置であり、計測装置４０には入力側の
＃１〜＃４ペアピークホールド回路４１〜４４のみが示
されている。また各ペアピークホールド回路には、図１
に示される＃１ピークホールド回路及び＃２ピークホー
ルド回路と同一の２つのピークホールド回路がそれぞれ
含まれている。図９の配線変更ボード３０は入力端と出
力端の間の配線を手動で任意に変更できるものである。
例えば磁気センサＳ１１とペアになる磁気センサをＳ２
１としたり、またはＳ２２とするように配線を変更して
＃１ペアピークホールド回路４１の入力側に接続するこ
とができる。さらに各磁気センサ毎の出力信号をそれぞ
れマルチプレクサに入力して、選択制御信号を用いて所
望の２つの磁気センサの出力信号をペアとして取出すこ
とも可能である。本発明はこのようにして、金属帯の疵
の種類に対応してそれぞれ手動または自動により選択さ
れた各対の磁気センサ出力のピークホールド値の差演算
により得られる疵信号のＳ／Ｎを倍増することができる
ので、第１閾値を用いて主要疵を検出できるのみなら
ず、前記差演算結果から算出される第２閾値を用いて微
小疵や溶接部まで広範囲の各種疵を高感度で検出でき
る。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、走行する
金属帯の走行方向に磁界を発生させ、前記金属帯の内部
または表面の欠陥により生ずる漏洩磁束を前記金属帯の
走行方向と直角方向に１列または２列に並べて配設した
複数の磁気感応素子により検出して欠陥信号を得る金属
帯の磁気探傷方法及び装置において、金属帯の疵の種類
に対応して、前記１列に並べて配設された複数の磁気感
応素子から所定間隔の２つの磁気感応素子をそれぞれ一
対とするように選択し、また、前記２列に並べて配設さ
れた複数の磁気感応素子からはその前列の各磁気感応素
子とその真後ろの位置にある後列の各磁気感応素子とを
それぞれ一対とするように選択するか、または前列の各
磁気感応素子と真後ろ以外の位置にある後列の各磁気感
応素子とをそれぞれ一対とするように選択する。このよ
うにして選択された各対の磁気感応素子毎に、それぞれ
得られる２つの検出信号の一定走行区間毎のピークホー
ルド値の差演算を行ない得られる疵信号の検出感度を倍
増することができるので、第１閾値を用いて主要疵を検
出できるのみならず、前記差演算値から算出される第２
閾値を用いて微小疵や溶接部まで広範囲の各種疵を高感
度で検出することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属帯の疵検出信号処理部の系統
図である。

【図２】図１の動作を説明するための波形図である。

【図３】金属帯の走行方向と平行する面で切断した磁気
探傷部の断面模式図である。

【図４】金属帯の走行方向と直交する面で切断した磁気
探傷部の断面模式図である。

【図５】本発明に係る１列に配列された磁気センサ群と
各対の磁気センサの選択法を説明する図である。

【図６】本発明に係る２列に配列された磁気センサ群と
各対の磁気センサの選択法を説明する図である。

【図７】本発明に係る薄鋼帯の疵の種類による走行方向
のセンサ感度幅を説明する図である。

【図８】図７のセンサ感度幅の波形図である。

【図９】本発明に係る各対の磁気センサを選択する選択
手段の実施例を示す図である。

【図１０】従来の鋼板の磁気探傷装置のブロック図であ
る。

【図１１】従来の疵検出部の概略断面図である。

【図１２】従来の検出信号と第１閾値及び第２閾値との
説明図である。

【図１３】従来の磁気探傷部の一部欠載断面図である。

【図１４】図１３の電気回路図である。

【図１５】図１４の出力波形図である。

【図１６】従来の感磁性素子間隔と出力との特性図であ
る。

【図１７】文献２の検出信号を説明する波形図である。

【符号の説明】

１−１ ＃１磁気センサ １−２ ＃２磁気センサ ２ 区間信号発生器 ３−１ ＃１ピークホールド回路 ３−２ ＃２ピークホールド回路 ４ 差演算回路 ５ 第２閾値演算回路 ６−１ ＃１比較回路 ６−２ ＃２比較回路

フロントページの続き (72)発明者 牧 宏 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する金属帯の走行方向に磁界を発生
   させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる
   漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に１列に並
   べて配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信
   号を得る金属帯の磁気探傷方法において、 前記複数の磁気感応素子から所定間隔の２つの磁気感応
   素子をそれぞれ一対とするように選択し、 前記選択された各対の磁気感応素子毎にそれぞれ得られ
   る２つの検出信号の前記金属帯の一定走行区間毎の最大
   ピーク値をそれぞれ検出し、 前記各対の磁気感応素子毎にそれぞれ検出された２つの
   最大ピーク値の差を算出して、これを各対の磁気感応素
   子の各走行区間毎の疵信号値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値を予
   め設定された第１閾値と比較して、前記第１閾値を越え
   る場合にこれを前記金属帯の主要疵として検出し、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に所
   定の係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算してこ
   れを該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間に
   わたり記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均値
   を算出し、該移動平均値を次の走行区間における各自の
   第２閾値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号を前記
   １つ前の走行区間において算出された各自の第２閾値と
   比較して、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属
   帯の微小疵として検出することを特徴とする金属帯の磁
   気探傷方法。
2. 【請求項２】 走行する金属帯の走行方向に磁界を発生
   させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる
   漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に２列に並
   べて配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信
   号を得る金属帯の磁気探傷方法において、 前記２列に並べて配設された複数の各磁気感応素子の前
   列の各磁気感応素子とその真後ろの位置にある後列の各
   磁気感応素子とをそれぞれ一対とするように選択し、 前記選択された各対の磁気感応素子毎にそれぞれ得られ
   る２つの検出信号の前記金属帯の一定走行区間毎の最大
   ピーク値をそれぞれ検出し、 前記各対の磁気感応素子毎にそれぞれ検出された２つの
   最大ピーク値の差を算出して、これを各対の磁気感応素
   子の各走行区間毎の疵信号値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値を予
   め設定された第１閾値と比較して、前記第１閾値を越え
   る場合にこれを前記金属帯の主要疵として検出し、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に所
   定の係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算してこ
   れを該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間に
   わたり記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均値
   を算出し、該移動平均値を次の走行区間における各自の
   第２閾値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号を前記
   １つ前の走行区間において算出された各自の第２閾値と
   比較して、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属
   帯の微小疵として検出することを特徴とする金属帯の磁
   気探傷方法。
3. 【請求項３】 走行する金属帯の走行方向に磁界を発生
   させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる
   漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に２列に並
   べて配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信
   号を得る金属帯の磁気探傷方法において、 前記２列に並べて配設された複数の各磁気感応素子の前
   列の各磁気感応素子と真後ろ以外の位置にある後列の各
   磁気感応素子とをそれぞれ一対とするように選択し、 前記選択された各対の磁気感応素子毎にそれぞれ得られ
   る２つの検出信号の前記金属帯の一定走行区間毎の最大
   ピーク値をそれぞれ検出し、 前記各対の磁気感応素子毎にそれぞれ検出された２つの
   最大ピーク値の差を算出して、これを各対の磁気感応素
   子の各走行区間毎の疵信号値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値を予
   め設定された第１閾値と比較して、前記第１閾値を越え
   る場合にこれを前記金属帯の主要疵として検出し、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号値に所
   定の係数を乗算した後に所定のバイアス値を加算してこ
   れを該当区間の演算値とし、該演算値と過去複数区間に
   わたり記憶しておいた複数の区間演算値との移動平均値
   を算出し、該移動平均値を次の走行区間における各自の
   第２閾値とし、 前記各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信号を前記
   １つ前の走行区間において算出された各自の第２閾値と
   比較して、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属
   帯の微小疵として検出することを特徴とする金属帯の磁
   気探傷方法。
4. 【請求項４】 走行する金属帯の走行方向に磁界を発生
   させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる
   漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に１列に並
   べて配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信
   号を得る金属帯の磁気探傷装置において、 前記複数の磁気感応素子から所定間隔の２つの磁気感応
   素子をそれぞれ一対とするように選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された各対の磁気感応素子毎に
   それぞれ得られる２つの検出信号の前記金属帯の一定走
   行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出するピークホー
   ルド手段と、 前記ピークホールド手段により前記各対の磁気感応素子
   毎にそれぞれ検出された２つの最大ピーク値の差を算出
   して、これを各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信
   号値として出力する差演算手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号値を予め設定された第１閾値と比較し
   て、前記第１閾値を越える場合にこれを前記金属帯の主
   要疵として検出する第１の比較手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号値に所定の係数を乗算した後に所定のバ
   イアス値を加算してこれを該当区間の演算値とし、該演
   算値と過去複数区間にわたり記憶しておいた複数の区間
   演算値との移動平均値を算出し、該移動平均値を次の走
   行区間における各自の第２閾値として出力する第２閾値
   演算手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号を前記第２閾値演算手段が１つ前の走行
   区間において算出して出力する各自の第２閾値と比較し
   て、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属帯の微
   小疵として検出する第２の比較手段とを備えたことを特
   徴とする金属帯の磁気探傷方法。
5. 【請求項５】 走行する金属帯の走行方向に磁界を発生
   させ、前記金属帯の内部または表面の欠陥により生ずる
   漏洩磁束を前記金属帯の走行方向と直角方向に２列に並
   べて配設した複数の磁気感応素子により検出して欠陥信
   号を得る金属帯の磁気探傷装置において、 前記２列に並べて配設された複数の各磁気感応素子の前
   列の各磁気感応素子とその真後ろの位置にある後列の各
   磁気感応素子とをそれぞれ一対とするように選択する
   か、または前列の各磁気感応素子と真後ろ以外の位置に
   ある後列の各磁気感応素子とをそれぞれ一対とするよう
   に選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された各対の磁気感応素子毎に
   それぞれ得られる２つの検出信号の前記金属帯の一定走
   行区間毎の最大ピーク値をそれぞれ検出するピークホー
   ルド手段と、 前記ピークホールド手段により前記各対の磁気感応素子
   毎にそれぞれ検出された２つの最大ピーク値の差を算出
   して、これを各対の磁気感応素子の各走行区間毎の疵信
   号値として出力する差演算手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号値を予め設定された第１閾値と比較し
   て、前記第１閾値を越える場合にこれを前記金属帯の主
   要疵として検出する第１の比較手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号値に所定の係数を乗算した後に所定のバ
   イアス値を加算してこれを該当区間の演算値とし、該演
   算値と過去複数区間にわたり記憶しておいた複数の区間
   演算値との移動平均値を算出し、該移動平均値を次の走
   行区間における各自の第２閾値として出力する第２閾値
   演算手段と、 前記差演算手段の出力する各対の磁気感応素子の各走行
   区間毎の疵信号を前記第２閾値演算手段が１つ前の走行
   区間において算出して出力する各自の第２閾値と比較し
   て、前記第２閾値を越える場合にこれを前記金属帯の微
   小疵として検出する第２の比較手段とを備えたことを特
   徴とする金属帯の磁気探傷装置。