JPH06194342A - 複合磁気ヘッド - Google Patents
複合磁気ヘッドInfo
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- JPH06194342A JPH06194342A JP35766392A JP35766392A JPH06194342A JP H06194342 A JPH06194342 A JP H06194342A JP 35766392 A JP35766392 A JP 35766392A JP 35766392 A JP35766392 A JP 35766392A JP H06194342 A JPH06194342 A JP H06194342A
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- magnetic head
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、鋼材などの表面傷を検査する場
合、或いはその磁気的性質から材質等を非破壊的に検査
する場合、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出でき
る複合磁気ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 磁性体表面の局部領域の励磁、或いは、該
局部領域からの漏洩磁束の検出を行う励磁或いは検出ヘ
ッドの被測定物側に位置するヘッド先端部が形状可変な
磁性体で構成されていることを特徴とする複合磁気ヘッ
ド。さらに、形状可変な磁性体が磁性流体であることを
特徴とする複合磁気ヘッド。
合、或いはその磁気的性質から材質等を非破壊的に検査
する場合、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出でき
る複合磁気ヘッドを提供することを目的とする。 【構成】 磁性体表面の局部領域の励磁、或いは、該
局部領域からの漏洩磁束の検出を行う励磁或いは検出ヘ
ッドの被測定物側に位置するヘッド先端部が形状可変な
磁性体で構成されていることを特徴とする複合磁気ヘッ
ド。さらに、形状可変な磁性体が磁性流体であることを
特徴とする複合磁気ヘッド。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被測定物の表面傷を検査
する場合、或いは被測定物の磁気的性質からその材質等
を非破壊的に検査する場合に使用する磁気ヘッドに関す
る。
する場合、或いは被測定物の磁気的性質からその材質等
を非破壊的に検査する場合に使用する磁気ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】鋼板等の品質に対する要求は、近年、ま
すます厳しくなっているため、製造工程に於ける表面傷
の探傷は、品質管理上、重要な工程の１つになってい
る。検出しなければならない傷の大きさも数１０μｍと
ますます小さくなっている。このような表面傷を検出す
る方法としては、漏洩磁束法、渦電流法、超音波法等が
あるが、小さな傷に対しては、漏洩磁束法が有効であ
る。
すます厳しくなっているため、製造工程に於ける表面傷
の探傷は、品質管理上、重要な工程の１つになってい
る。検出しなければならない傷の大きさも数１０μｍと
ますます小さくなっている。このような表面傷を検出す
る方法としては、漏洩磁束法、渦電流法、超音波法等が
あるが、小さな傷に対しては、漏洩磁束法が有効であ
る。
【０００３】品質管理には、表面傷の他に材料の引張り
強度や硬度などの材質管理も重要な項目であり、材料の
磁気的性質が、結晶粒径や析出物などの組織、ひずみ等
に依存することを利用して、被測定物の材質を非破壊的
に検査することが試みられている。例えば、透磁率を測
定して鋼材の引っ張り強さを見積る方法、ひずみによる
透磁率の方位変化から残留ひずみの方向を見積る方法、
保磁力によって焼き入れ硬度を見積る方法等があるが、
最近、磁化の不連続性に起因するバルクハウゼンノイズ
を用いた方法が注目され、それを用いて軟鋼の疲労強度
（L.P. Karjalainenら、IEEE Trans. Mag. MAG16, 514
(1980)）や工具鋼の靭性を推定する方法（仲居ら、鉄と
鋼,75, 833(1989)）などが提唱されている。また、炭素
鋼のα−Ｆｅ粒径及び析出したセメンタイト粒径とバル
クハウゼンノイズの相関関係も理論的に考察されている
（H. Sakamotoら、IEEE Trans. Mag. MAG23, 2236(198
7)）。
強度や硬度などの材質管理も重要な項目であり、材料の
磁気的性質が、結晶粒径や析出物などの組織、ひずみ等
に依存することを利用して、被測定物の材質を非破壊的
に検査することが試みられている。例えば、透磁率を測
定して鋼材の引っ張り強さを見積る方法、ひずみによる
透磁率の方位変化から残留ひずみの方向を見積る方法、
保磁力によって焼き入れ硬度を見積る方法等があるが、
最近、磁化の不連続性に起因するバルクハウゼンノイズ
を用いた方法が注目され、それを用いて軟鋼の疲労強度
（L.P. Karjalainenら、IEEE Trans. Mag. MAG16, 514
(1980)）や工具鋼の靭性を推定する方法（仲居ら、鉄と
鋼,75, 833(1989)）などが提唱されている。また、炭素
鋼のα−Ｆｅ粒径及び析出したセメンタイト粒径とバル
クハウゼンノイズの相関関係も理論的に考察されている
（H. Sakamotoら、IEEE Trans. Mag. MAG23, 2236(198
7)）。
【０００４】一般に被測定物を励磁する方法として、電
流貫通法、通電法、コイル法、及びヨーク法があるが、
これらの中で、ヨーク法は、実ラインで製造される鉄鋼
製品や既設構造物などの比較的大きな製品の一部分に当
てるだけで簡便にそれを励磁できる利点があるので、前
記した表面傷及び材質検査用の励磁用として使用されて
いる。被測定物の磁化の検出法に関しては、ヨーク法、
ホール素子法、磁気抵抗素子法などがある。ただし、後
者の２つは温度の影響を受けやすいため、影響を受けに
くいヨーク法が簡便である。しかし、温度の影響がない
場合には後者の２つの方法も用いられている。
流貫通法、通電法、コイル法、及びヨーク法があるが、
これらの中で、ヨーク法は、実ラインで製造される鉄鋼
製品や既設構造物などの比較的大きな製品の一部分に当
てるだけで簡便にそれを励磁できる利点があるので、前
記した表面傷及び材質検査用の励磁用として使用されて
いる。被測定物の磁化の検出法に関しては、ヨーク法、
ホール素子法、磁気抵抗素子法などがある。ただし、後
者の２つは温度の影響を受けやすいため、影響を受けに
くいヨーク法が簡便である。しかし、温度の影響がない
場合には後者の２つの方法も用いられている。
【０００５】ヨーク法による励磁ヘッドと検出ヘッドは
通常、被測定物に対して、図２に示すように配置され
る。励磁ヘッド及び検出ヘッドのコア２、３の材料とし
ては、珪素鋼、パーマロイ、ソフトフェライト等の軟質
磁性材料が用いられる。励磁コイル４に流す電流波形を
三角波、或いは正弦波にすることによって、それぞれの
波形に対応して励磁磁場が得られる。励磁ヘッドによっ
て発生した磁束７は図２に示したように被測定物６の中
を流れるが、表面傷があるとその部分の漏洩磁束が多く
なる。その結果、検出コイル５に誘起される電圧が変化
して傷の位置が分かる。傷がない場合でも被測定物内部
を通った磁束の一部が検出ヘッドを通るために、検出コ
イル５には、被測定物の磁化の変化に起因する電圧が誘
起される。
通常、被測定物に対して、図２に示すように配置され
る。励磁ヘッド及び検出ヘッドのコア２、３の材料とし
ては、珪素鋼、パーマロイ、ソフトフェライト等の軟質
磁性材料が用いられる。励磁コイル４に流す電流波形を
三角波、或いは正弦波にすることによって、それぞれの
波形に対応して励磁磁場が得られる。励磁ヘッドによっ
て発生した磁束７は図２に示したように被測定物６の中
を流れるが、表面傷があるとその部分の漏洩磁束が多く
なる。その結果、検出コイル５に誘起される電圧が変化
して傷の位置が分かる。傷がない場合でも被測定物内部
を通った磁束の一部が検出ヘッドを通るために、検出コ
イル５には、被測定物の磁化の変化に起因する電圧が誘
起される。
【０００６】この電圧を検出した後、信号処理すること
によって、バルクハウゼンノイズやＢ−Ｈループを求め
ることができ、これらの磁気的性質から被測定物の材質
を非破壊的に評価することができる。磁束の検出には、
図２の磁気ヘッドの他にホール素子や磁気抵抗素子も使
用される。
によって、バルクハウゼンノイズやＢ−Ｈループを求め
ることができ、これらの磁気的性質から被測定物の材質
を非破壊的に評価することができる。磁束の検出には、
図２の磁気ヘッドの他にホール素子や磁気抵抗素子も使
用される。
【０００７】しかし、実際にヘッドを被測定物の表面を
走査させる場合には、ヘッド先端部と被測定物の接触を
避けるために、磁気ヘッドを所定のリフトオフ（ヘッド
と試料表面との距離）８を保った状態で被測定物６の表
面を走査させる必要がある。その場合には、励磁ヘッド
の励磁力が減少し、検出コイルに入り込む磁束も少なく
なってしまう。また、リフトオフがない状態でも被測定
物表面に凹凸がある場合には同様なことが生じる。従っ
て、このような状態では被測定物の磁束（磁化）の検出
精度が悪くなる。
走査させる場合には、ヘッド先端部と被測定物の接触を
避けるために、磁気ヘッドを所定のリフトオフ（ヘッド
と試料表面との距離）８を保った状態で被測定物６の表
面を走査させる必要がある。その場合には、励磁ヘッド
の励磁力が減少し、検出コイルに入り込む磁束も少なく
なってしまう。また、リフトオフがない状態でも被測定
物表面に凹凸がある場合には同様なことが生じる。従っ
て、このような状態では被測定物の磁束（磁化）の検出
精度が悪くなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、リフト
オフがある状態、或いは被測定物表面に凹凸がある状態
でヘッド方式によって被測定物の励磁と検出を行う場合
に、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出する方法を
提供していない。
オフがある状態、或いは被測定物表面に凹凸がある状態
でヘッド方式によって被測定物の励磁と検出を行う場合
に、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出する方法を
提供していない。
【０００９】本発明は、ヘッド方式によって被測定物を
励磁し、その漏洩磁束を検出する場合、ヘッド先端部を
工夫することによって、リフトオフがある状態、或いは
被測定物表面に凹凸がある状態に於ても被測定物からの
漏洩磁束を精度良く検出できる複合磁気ヘッドを提供す
ることを目的とする。
励磁し、その漏洩磁束を検出する場合、ヘッド先端部を
工夫することによって、リフトオフがある状態、或いは
被測定物表面に凹凸がある状態に於ても被測定物からの
漏洩磁束を精度良く検出できる複合磁気ヘッドを提供す
ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、下記の通りである。 １．磁性体表面の局部領域の励磁、或いは、該局部領域
からの漏洩磁束の検出を行う磁気ヘッドに於て、励磁或
いは検出時に被測定物側に位置するヘッドの先端部が形
状可変な磁性体で構成されていることを特徴とする複合
磁気ヘッド。 ２．前項１に記載の形状可変な磁性体が磁性流体である
ことを特徴とする複合磁気ヘッド。ここで、形状可変な
磁性体に磁性流体を用いる場合には、磁性流体は液状で
あり、かつ、励磁中のヘッド先端部に吸引されるため、
ビニールパイプなどの細管を通して供給することによっ
て、前記複合磁気ヘッドを構成できる。また、形状可変
な磁性体として、軟質磁性体の微粒子を剛性が低いゴム
中に分散させたもの等のバルク体を用いる場合には、そ
れらをヘッド先端部に接着させることによって、前記複
合ヘッドを構成できる。
ろは、下記の通りである。 １．磁性体表面の局部領域の励磁、或いは、該局部領域
からの漏洩磁束の検出を行う磁気ヘッドに於て、励磁或
いは検出時に被測定物側に位置するヘッドの先端部が形
状可変な磁性体で構成されていることを特徴とする複合
磁気ヘッド。 ２．前項１に記載の形状可変な磁性体が磁性流体である
ことを特徴とする複合磁気ヘッド。ここで、形状可変な
磁性体に磁性流体を用いる場合には、磁性流体は液状で
あり、かつ、励磁中のヘッド先端部に吸引されるため、
ビニールパイプなどの細管を通して供給することによっ
て、前記複合磁気ヘッドを構成できる。また、形状可変
な磁性体として、軟質磁性体の微粒子を剛性が低いゴム
中に分散させたもの等のバルク体を用いる場合には、そ
れらをヘッド先端部に接着させることによって、前記複
合ヘッドを構成できる。
【００１１】
【作用】このようにして、リフトオフがある状態、或い
は被測定物表面に凹凸がある状態に於ても、被測定物か
らの漏洩磁束を精度良く検出できる。
は被測定物表面に凹凸がある状態に於ても、被測定物か
らの漏洩磁束を精度良く検出できる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を添付の図面に
付いて詳細に説明する。
付いて詳細に説明する。
【００１３】本発明による複合磁気ヘッドの概略図を図
１に示す。励磁ヘッドは、軟質磁性材料で作られたＵ型
コア２、それに巻かれている励磁用コイル４、さらに本
発明の特徴であるコアの先端部に位置する形状可変な磁
性体１で構成される。即ち、コア先端部と被測定物６と
の間にリフトオフ８がある場合でも、形状可変な磁性体
１がギャップを満たしている状態が維持されている。こ
の磁性体の役割は、（１）リフトオフによってできた空
間、或いは被測定物表面の凹凸による空間の透磁率を上
げて（磁気抵抗を下げて）、被測定物の励磁を容易にす
ること、（２）ヘッドが表面上を移動する場合、常に表
面の凹凸に応じて形状を変えることができるために、表
面状態の影響が低減できることである。
１に示す。励磁ヘッドは、軟質磁性材料で作られたＵ型
コア２、それに巻かれている励磁用コイル４、さらに本
発明の特徴であるコアの先端部に位置する形状可変な磁
性体１で構成される。即ち、コア先端部と被測定物６と
の間にリフトオフ８がある場合でも、形状可変な磁性体
１がギャップを満たしている状態が維持されている。こ
の磁性体の役割は、（１）リフトオフによってできた空
間、或いは被測定物表面の凹凸による空間の透磁率を上
げて（磁気抵抗を下げて）、被測定物の励磁を容易にす
ること、（２）ヘッドが表面上を移動する場合、常に表
面の凹凸に応じて形状を変えることができるために、表
面状態の影響が低減できることである。
【００１４】次に、図１に示したヨーク法を用いた場合
の検出ヘッドについて説明する。この検出ヘッドは、軟
質磁性材料で作られたＵ型コア、それに巻かれている検
出用コイル、さらに本発明の特徴であるコアの先端部に
位置する形状可変な磁性体で構成される。この磁性体の
役割は、前記した励磁ヘッドの場合と同様に、（１）リ
フトオフによってできた空間、或いは被測定物表面の凹
凸による空間の透磁率を上げて（磁気抵抗を下げて）、
被測定物からの磁束の漏洩を容易にして磁束の収磁効率
を上げること、（２）ヘッドが表面上を移動する場合、
常に表面の凹凸に応じて形状を変えることができるため
に、表面状態の影響が低減できることである。
の検出ヘッドについて説明する。この検出ヘッドは、軟
質磁性材料で作られたＵ型コア、それに巻かれている検
出用コイル、さらに本発明の特徴であるコアの先端部に
位置する形状可変な磁性体で構成される。この磁性体の
役割は、前記した励磁ヘッドの場合と同様に、（１）リ
フトオフによってできた空間、或いは被測定物表面の凹
凸による空間の透磁率を上げて（磁気抵抗を下げて）、
被測定物からの磁束の漏洩を容易にして磁束の収磁効率
を上げること、（２）ヘッドが表面上を移動する場合、
常に表面の凹凸に応じて形状を変えることができるため
に、表面状態の影響が低減できることである。
【００１５】被測定物からの漏洩磁束の検出には、図１
に示したヨーク法の他に、ホール素子、磁気抵抗素子を
用いても検出可能である。本発明の特徴である形状可変
な磁性体をこれらの両素子の先端部につけることによっ
てもヨーク法の場合と同様に同じ効果を示す。しかし、
これらの素子は温度の影響を受け易いため、温度管理さ
れた室内などでの使用に限定される。
に示したヨーク法の他に、ホール素子、磁気抵抗素子を
用いても検出可能である。本発明の特徴である形状可変
な磁性体をこれらの両素子の先端部につけることによっ
てもヨーク法の場合と同様に同じ効果を示す。しかし、
これらの素子は温度の影響を受け易いため、温度管理さ
れた室内などでの使用に限定される。
【００１６】形状可変な磁性体には、磁性流体を用い
る。磁性流体は、液状であるから形状が可変であり、か
つ、測定時には励磁コア或いは検出コアに吸引されるた
めにヘッドを被測定物表面上で移動させても磁性流体も
同じく移動する。また、使用中にその量が減少すれば、
ビニールパイプなどの細管を通して随時供給可能であ
る。さらに、磁性流体は約１０ｎｍのマグネタイト微粒
子の分散溶液であるため、個々の粒子が磁場ベクトルの
変化に追従しやすい。この他に、形状可変な磁性体とし
て、軟質磁性体の微粒子を剛性が低いゴム中に分散させ
たものも使用可能である。さらには、有機磁性体なども
使用可能である。
る。磁性流体は、液状であるから形状が可変であり、か
つ、測定時には励磁コア或いは検出コアに吸引されるた
めにヘッドを被測定物表面上で移動させても磁性流体も
同じく移動する。また、使用中にその量が減少すれば、
ビニールパイプなどの細管を通して随時供給可能であ
る。さらに、磁性流体は約１０ｎｍのマグネタイト微粒
子の分散溶液であるため、個々の粒子が磁場ベクトルの
変化に追従しやすい。この他に、形状可変な磁性体とし
て、軟質磁性体の微粒子を剛性が低いゴム中に分散させ
たものも使用可能である。さらには、有機磁性体なども
使用可能である。
【００１７】以上詳述したように、本発明による励磁ヘ
ッドと検出ヘッドを用いることによって、リフトオフが
ある状態、或いは被測定物表面に凹凸がある状態に於て
も被測定物の励磁を容易にし、かつ、被測定物からの漏
洩磁束を精度良く検出することが可能になる。
ッドと検出ヘッドを用いることによって、リフトオフが
ある状態、或いは被測定物表面に凹凸がある状態に於て
も被測定物の励磁を容易にし、かつ、被測定物からの漏
洩磁束を精度良く検出することが可能になる。
【００１８】例 １ 形状可変な磁性体として磁性流体を用いた磁気ヘッドを
作製し、試料の励磁と磁束の検出を行った。磁性流体は
細管を通してヘッド先端部に供給した。尚、励磁用のコ
アには珪素鋼板、検出用のコアにはパーマロイを用い
た。測定用試料には表面に０．２ｍｍの凹凸を付けた板
厚２ｍｍの中炭素鋼を用いた。励磁は、周波数２．５Ｈ
ｚ、最大電流５００ｍＡの正弦波電流を励磁コイルに流
して行った。試料の磁化の変化は、検出コイルに誘起さ
れる電圧波形として測定した。ヘッドのリフトオフは
０．１ｍｍとした。
作製し、試料の励磁と磁束の検出を行った。磁性流体は
細管を通してヘッド先端部に供給した。尚、励磁用のコ
アには珪素鋼板、検出用のコアにはパーマロイを用い
た。測定用試料には表面に０．２ｍｍの凹凸を付けた板
厚２ｍｍの中炭素鋼を用いた。励磁は、周波数２．５Ｈ
ｚ、最大電流５００ｍＡの正弦波電流を励磁コイルに流
して行った。試料の磁化の変化は、検出コイルに誘起さ
れる電圧波形として測定した。ヘッドのリフトオフは
０．１ｍｍとした。
【００１９】比較として、磁性流体を使用しない場合に
ついて、同じ条件で測定を行った。漏洩磁束の検出量を
示すパラメータとして、電圧波形の最大値を用いて比較
した。尚、電圧の最大値は、磁性流体の有無にかかわら
ず電圧波形の同じ位置（時間軸上）であった。
ついて、同じ条件で測定を行った。漏洩磁束の検出量を
示すパラメータとして、電圧波形の最大値を用いて比較
した。尚、電圧の最大値は、磁性流体の有無にかかわら
ず電圧波形の同じ位置（時間軸上）であった。
【００２０】結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】以上の結果から、本発明の磁気ヘッドを用
いることによって、リフトオフがある状態、或いは被測
定物表面に凹凸がある状態に於ても被測定物の励磁を容
易にし、かつ、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出
することが可能になる。
いることによって、リフトオフがある状態、或いは被測
定物表面に凹凸がある状態に於ても被測定物の励磁を容
易にし、かつ、被測定物からの漏洩磁束を精度良く検出
することが可能になる。
【００２３】本発明を表面傷の検出及びバルクハウゼン
ノイズ測定に用いた鋼材の材質検査を行ったところ、検
出精度が向上した。
ノイズ測定に用いた鋼材の材質検査を行ったところ、検
出精度が向上した。
【００２４】
【発明の効果】本発明による複合磁気ヘッドを用いるこ
とによって、被測定物の磁化を効率よく検出することが
可能になり、材料の表面傷の検出、或いは磁気的性質か
らその材質を非破壊的に評価する場合に、それらの精度
を向上させることができる。
とによって、被測定物の磁化を効率よく検出することが
可能になり、材料の表面傷の検出、或いは磁気的性質か
らその材質を非破壊的に評価する場合に、それらの精度
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合磁気ヘッドの概略図。
【図２】従来の磁気ヘッド。
１ 形状可変な磁性体 ２ 励磁コア ３ 検出コア ４ 励磁コイル ５ 検出コイル ６ 被測定物 ７ 磁束の流れ ８ リフトオフ
Claims (2)
- 【請求項１】 磁性体表面の局部領域の励磁、或い
は、該局部領域からの漏洩磁束の検出を行う磁気ヘッド
に於て、 励磁或いは検出時に被測定物側に位置するヘッドの先端
部が形状可変な磁性体で構成されていることを特徴とす
る複合磁気ヘッド。 - 【請求項２】 請求項１に記載の形状可変な磁性体が
磁性流体であることを特徴とする複合磁気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35766392A JPH06194342A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 複合磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35766392A JPH06194342A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 複合磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194342A true JPH06194342A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18455279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35766392A Pending JPH06194342A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 複合磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06194342A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5565773A (en) * | 1993-11-05 | 1996-10-15 | Nippon Steel Corporation | Arrangement of excitation and detection heads for detecting the magnetic properties of an object |
| JP2002257788A (ja) * | 2001-02-27 | 2002-09-11 | Takenaka Komuten Co Ltd | 鋼材の劣化診断方法 |
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| JP2007256274A (ja) * | 2006-02-24 | 2007-10-04 | Jfe Steel Kk | 微小凹凸表面欠陥の検出方法及び装置 |
| WO2008072508A1 (ja) * | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Osaka University | 非破壊検査装置及び非破壊検査方法 |
| CN103430017A (zh) * | 2011-02-11 | 2013-12-04 | 西门子能量股份有限公司 | 用于叠片铁芯的故障检测 |
| JP2017015608A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | アイシン高丘株式会社 | 焼入れ加工後の鋼板の硬さ測定方法および測定装置 |
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| WO2021181978A1 (ja) * | 2020-03-11 | 2021-09-16 | 横河電機株式会社 | 装置および方法 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP35766392A patent/JPH06194342A/ja active Pending
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