測定装置および測定方法
【課題】 物体の内部の微小な構造を検知することができる技術を提供する。
【解決手段】 被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。まず、被測定物にパルス状の静磁場を印加する。その後、磁場の印加を停止する。そして、被測定物の異なる測定位置について、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する。その後、異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。
【解決手段】 被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。まず、被測定物にパルス状の静磁場を印加する。その後、磁場の印加を停止する。そして、被測定物の異なる測定位置について、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する。その後、異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体に印加する磁束を変化させて、物体の内部の構造を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁性体の溶接部の内部構造を測定する方法として、微分磁束密度の過渡変化を利用するものがあった。この方法においては、まず、溶接部分に静磁場を印加し、その後、静磁場を遮断して、溶接部の各位置における磁束密度の過渡変化を測定する。そして、微分磁束密度の変化の時定数から溶接部の内部構造を特定する（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許３０９８１９３号公報
【０００４】
しかし、上記の技術においては、欠陥などの物体の内部の微小な構造を検知することについては、考慮されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁束を変化させて物体の内部の構造を検知する技術において、物体の内部の微小な構造を検知することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、一態様として以下のような構成を採用する。すなわち、その態様とは、被測定物の内部構造を測定する測定装置である。この測定装置は、被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、被測定物の異なる測定位置についてそれぞれ磁束の変化率を測定するための複数の検出要素と、励磁部を制御し検出要素の信号を処理する制御部と、を備える。
【０００７】
被測定物の内部構造を測定する際には、まず、被測定物に磁場を印加する。その後、磁場の印加を停止する。そして、被測定物の異なる測定位置について、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する。その後、異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。
【０００８】
物体の内部構造の違いは、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の初期の部分に表れる。よって、上記のような態様とすれば、磁束の変化率に基づいて、物体の内部の微小な構造を検知することができる。なお、本明細書においては、物体の「内部」とは、物体の表面から所定の深さよりも深い部分のみならず、物体の表層をも含む。すなわち、物体の「内部」は、物体の表面からの深さを問わず、その物体を構成する各部分を含む。
【０００９】
なお、励磁部は、被測定物にパルス状に静磁場を印加することができることが好ましい。そして、制御部は、励磁部を制御することによって、静磁場のパルスの波形を制御することができる態様とすることが好ましい。すなわち、制御部は、パルス駆動の波形形状を制御できることが好ましい。
【００１０】
なお、特性値を計算する際には、二つの測定位置においてそれぞれ測定した変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、特性値を計算することが好ましい。このような態様とすれば、二つの測定位置において共通する外乱をあらかじめ排除して、正確な処理を行うことができる。そして、二つの測定位置は、３以上の測定位置のうち、互いに隣接する測定位置とすることが好ましい。
【００１１】
また、磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けたとき、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、特性値を計算する際には、差の積分のうち第２の時間区間に対応する部分に基づいて、差の積分の近似式を計算する。そして、第１の時間区間内おける積分の値と近似式による計算値との違いに基づいて、特性値を計算する。第２の時間区間においては、渦電流に起因する磁束の変化率の違いは、第１の時間区間よりも小さくなる。よって、上記のような態様とすれば、そのような第２の時間区間における測定値に基づいて、第１の時間区間における渦電流に起因する磁束の変化率の違いを取り出すことができる。そして、その磁束の変化率の違いに基づいて特性値を計算することができる。
【００１２】
なお、第２の時間区間は、その中に含まれる任意の第１の時刻の積分の値が、同じく第２の時間区間に含まれる時刻であって、第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の積分の値よりも大きい時間区間であることが好ましい。そのような全体として積分値が減少している時間区間においては、渦電流に起因する磁束の変化率の差異はほとんど無視できると考えられる。よって、そのような時間区間における測定値に基づいて近似式を計算することによって、渦電流に起因する磁束の変化率の差異を排除した成分について、正確な近似式を得ることができる。よって、被測定物の内部構造を正確に検知することができる。
【００１３】
なお、複数の検出要素は、励磁部による磁場の磁束密度が互いにほぼ等しくなる位置に設けられている複数の検出コイルであって、互いにほぼ等しい面積を有する検出コイルであることが好ましい。このような態様とすれば、複数の検出コイルを使用してほぼ等しい環境下で磁束の変化率を測定することができる。このため、物体の内分構造を計算する際の処理が容易である。
【００１４】
また、各検出コイルは、コイルの軸方向から見たときに、少なくとも一部が、隣接する検出コイルの少なくとも一部と重なるように配されていることが好ましい。このような態様とすれば、各検出コイルが互いに離れて配されている態様に比べて、検出コイルを近接して配することができる。よって、そのような互いに近接して配された複数の検出コイルによって、各検出コイルが互いに離れて配されている態様と比べて、より微小な構造を検知することができる。
【００１５】
なお、複数の検出コイルは、各検出コイルがコイルの軸方向について異なる位置に設けられており、コイルの軸方向について投影したときに互いに接するように設けられていてもよい。また、各検出コイルが囲む領域が隣接する検出コイルが囲む領域と一部重複するように、複数の検出コイルが配されている態様とすることもできる。
【００１６】
なお、測定装置は、複数の検出コイルが設けられた基板を備える態様とすることができる。そのような態様において、各検出コイルは、一巻きのコイルであって、基板の表面に設けられた第１の部分と、基板の裏面に設けられた第２の部分と、第１および第２の部分を接続する第３の部分と、を備えることが好ましい。そして、複数の検出コイルは、第１の部分の少なくとも一部が、隣接する検出コイルの第２の部分の少なくとも一部と重なるように配されていることが好ましい。
【００１７】
このような態様とすれば、各検出コイルの軸方向の位置を互いに等しくした状態で、検出コイルを近接して配することができる。よって、各検出コイルの測定条件をより均等にすることができる。なお、第３の部分は、基板を貫通するスルーホール内に設けることができる。また、基板の端部において第１と第２の部分を接続するワイヤで構成することもできる。
【００１８】
なお、複数の検出コイルは、検出コイルの第１の部分のうち所定の長さを有する部分が、隣接する検出コイルの第２の部分と重なるように配されている態様とすることができる。また、複数の検出コイルは、基板の厚さ方向に投影したときに、検出コイルの第１の部分が、隣接する検出コイルの第２の部分と交差するように配されている態様とすることもできる。
【００１９】
なお、複数の検出コイルは、それぞれ捲き数が１０以下のコイルであることが好ましい。そのような態様とすれば、各検出コイルを近接させて配することができる。また、交流電流によって磁束を変化させた場合の磁束の変化率の違いに比べて、静磁場の印可を停止した後の磁束の変化率の違いは内部構造によって大きく変動する。このため、そのように捲き数の少ないコイルであっても、内部構造の検出に使用することができる。
【００２０】
また、複数の検出コイルは、一列に配された第１の検出コイル群と、第１の検出コイル群に対して平行に一列に配された第２の検出コイル群と、を含むことが好ましい。そして、第２の検出コイル群の検出コイルは、第１の検出コイル群の検出コイルに対して、列の方向についてずらして配されていることが好ましい。
【００２１】
このような態様とすれば、測定装置と被測定物との相対位置を検出コイルの列と交わる方向にずらして測定を複数回行うことにより被測定物内部を測定する場合に、検出コイル同士の間隔以上に近接した測定位置について、測定を行うことができる。
【００２２】
なお、特性値を計算する際には、同一の検出コイル群に含まれる二つの検出コイルでそれぞれ測定した磁束の変化率の過渡変化の差を使用せずに、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、第２の検出コイル群の検出コイルと、第２の検出コイル群の検出コイルに最も近い第１の検出コイル群の検出コイルとによってそれぞれ測定した磁束の変化率の過渡変化の差を使用して、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。このような態様とすれば、一直線上にない、異なる測定位置における測定値に基づいて、処理を行うことができる。その結果、処理の負荷を小さくしつつ、内部構造の高精度な検出を行うことができる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、測定方法および測定装置、測定装置の制御方法および制御装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．測定装置の構成：
図１は、本発明の実施例である測定システムの構成を示す説明図である。この測定システムは、センサ部１０と、制御部２０と、データ処理部３０と、ロボットアーム４０と、を備える。
【００２５】
センサ部１０は、その先端面１６ａｓを、被測定物たとえば鉄鋼板ＩＰに押しあられて、鉄鋼板ＩＰを測定する機器である。制御部２０は、パーソナルコンピュータであるデータ処理部３０に装着される制御基板である。この制御部２０は、センサ部１０およびロボットアーム４０を制御し、かつ、センサ部１０から受け取った信号を処理する。
【００２６】
データ処理部３０は、ＣＰＵ３１、ディスプレイ３２、キーボード３３およびメモリを備えたパーソナルコンピュータである。データ処理部３０は、制御部２０が処理した信号に基づいて鉄鋼板ＩＰ内の欠陥ＤＦの形状を推定し、その画像をディスプレイ３２に表示する。
【００２７】
ロボットアーム４０は、並進関節４１と、曲げ関節４３，４５，４７と、ねじり関節４２，４４，４６とを備えている。各関節は制御部２０の機能部であるセンサ制御部２０ａによって制御され、センサ部１０は、任意の位置にある鉄鋼板ＩＰに対して任意の位置および角度で配されることができる。
【００２８】
図２は、センサ部１０の先端部分１６の構造を示す透視図である。センサ部１０は、先端部分１６に励磁部１１と、検出コイルアレイ１２と、を備えている。励磁部１１は、静磁場の印加および遮断を行うためのフェライト入りの励磁コイルである。検出コイルアレイ１２は、励磁部１１に対してさらにセンサ部１０の先端側に設けられている。そして、検出コイルアレイ１２は、励磁部１１のコイルの中心軸Ｃａ１近傍の位置に設けられている。このため、励磁部１１が発生させる磁束の磁束密度の大きさは、検出コイルアレイ１２が設けられている領域においては、ほぼ均質である。
【００２９】
検出コイルアレイ１２は、直線状に並んで配された第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１に並行に配された第２の検出コイル列Ｌｃｄ２を有している。第１の検出コイル列Ｌｃｄ１は、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ６によって構成され、第２の検出コイル列Ｌｃｄ２は、検出コイルＣｄ７〜Ｃｄ１２によって構成される。検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２のコイルが囲む領域の面積は互いに等しい。また、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の捲きの軸方向Ｃａ２は互いに平行である。各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の捲きの軸方向Ｃａ２は、励磁コイルの軸Ｃａ１と平行であり、測定時に被測定物に押し当てられるセンサ部１０の先端面１６ａｓに対して垂直である。
【００３０】
図３は、検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図である。各検出コイルは、それぞれほぼ長方形の形状を有する１捲きのコイルである。コイルの形状は、たとえば、検出コイル列の方向Ｓｙに沿った寸法を０．５ｍｍとし、検出コイル列に垂直な方向Ｓｘに沿った寸法を１．８ｍｍとすることができる。そして、検出コイル列内の検出コイルの中心間隔は、たとえば０．５ｍｍとすることができ、第１と第２の検出コイル列の中心間隔は、たとえば２．０ｍｍとすることができる。
【００３１】
各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２は、それぞれ検出コイルアレイ１２が設けられている基板１２ｓの表面側に設けられている第１の部分ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆと、基板１２ｓの裏面側に設けられている第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂと、基板１２ｓのスルーホール内に設けられ第１の部分と第２の部分を接続する第３の部分ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔと、をそれぞれ有している。なお、基板１２ｓの「表面」とは、基板の２面のうち、測定時に被測定物から遠い側に位置する面である（図２参照）。また、基板１２ｓの「裏面」とは、基板の２面のうち、基板１２ｓの「表面」とは逆の側の面であり、測定時に被測定物に近い側に位置する面である（図２参照）。図２および図３においては、裏面側に設けられた第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂを破線で示す。そして、図２においては、図面が煩雑になるのを防止するため、検出コイルＣｄ７〜Ｃｄ１１の第２の部分ｐ７ｂ〜ｐ１１ｂについては表示を省略する。
【００３２】
第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２とは、列の並びの方向Ｓｙについて、各列内の検出コイルの間隔の１／２だけ、互いにずらして配されている。すなわち、第２の検出コイル列Ｌｃｄ２の各検出コイルは、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１の各検出コイルと並ぶ位置から０．２５ｍｍだけ、列の並びの方向Ｓｙにずらして配されている。このため、検出コイルの列の並びに対して垂直な方向Ｓｘについて測定位置をずらして繰り返し測定を行うことで、方向Ｓｙについて検出コイルの間隔の１／２の間隔を有する測定位置について、測定値を得ることができる。
【００３３】
図２および図３に示すように、各検出コイルの、検出コイル列内において隣接する両側の検出コイルのうち一方の検出コイルに近い側（図２および図３において左側）の部分は、基板１２ｓの表面に設けられている。すなわち、当該部分は、第１の部分である。そして、各検出コイルの、検出コイル列内において隣接する両側の検出コイルのうち他方の検出コイルに近い側（図２および図３において右側）の部分は、基板１２ｓの裏面に設けられている。すなわち、当該部分は、第２の部分である。
【００３４】
検出コイル列内の各検出コイルは、基板１２ｓの裏面に設けられた第２の部分の一部が、隣接する検出コイルの第１の部分の一部と重なるように設けられている。たとえば、図３の検出コイルＣｄ５、Ｃｄ６を例に説明すると、検出コイルＣｄ５の第２の部分ｐ５ｂの一部ｐ５ｂｌは、検出コイルＣｄ６の第１の部分ｐ６ｆの一部ｐ６ｆｌと重なっている。本実施例においては、そのように隣接する検出コイルの互いに重複する部分は、各検出コイルが構成する長方形の一辺である。
【００３５】
このような構成とすることで、検出コイル列内の各検出コイルを互いに離して配する態様に比べて、検出コイル列内の各検出コイルを近接させて配することができる。すなわち、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２で測定する被測定物内の測定位置ｐｃ１〜ｐｃ１２を互いに近接させることができ、その結果、素材内部の微小な構造を検知することができる。なお、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２で測定する被測定物内の測定位置ｐｃ１〜ｐｃ１２は、各検出コイルの中心位置に等しい。各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の中心位置ｐｃ１〜ｐｃ１２を、図３において「ｘ」で示す。
【００３６】
検出コイル列内の各検出コイルにおいては、第１および第２の部分の両端部のうち、他方の検出コイル列に近い方の端部（図３において上下方向の中央近辺に位置する端部）が、基板のスルーホール内に設けられた第３の部分ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔによって互いに接続されている。そして、第１および第２の部分の両端部のうち他方の検出コイル列から遠い他方の端部（図３において上側または下側に位置する端部）には、それぞれリードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２，Ｌｂ１〜Ｌｂ１２が接続されている。リードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２が、基板の表面に設けられたリードワイヤであり、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の第１の部分ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆに接続されるリードワイヤである。リードワイヤＬｂ１〜Ｌｂ１２が、基板の裏面に設けられたリードワイヤであり、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂに接続されるリードワイヤである。
【００３７】
本実施例では、各検出コイル列の検出コイルに接続されるリードワイヤは、他方の検出コイル列と向かい合う側とは逆の側に設けられている。このため、第１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ１，Ｌｃｄ２を、互いに近接して配することができる。また、リードワイヤの配置の設計が容易である。
【００３８】
リードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２，Ｌｂ１〜Ｌｂ１２の先には、それぞれ抵抗を含む回路が接続されている。各検出コイルの誘導起電力Ｖｄは、この抵抗（たとえば、図２においてＲｄ５で示される）の両端の電位差として検出される。誘導起電力Ｖｄは、磁束Φの変化率（ｄΦ／ｄｔ）に比例する。すなわち、各検出コイルによって、磁束の変化率を測定することができる。なお、図２においては、図面が煩雑になることを防止するため、検出コイルＣｄ５に接続された回路のみを示し、他の検出コイルに接続された回路は図示を省略する。
【００３９】
Ａ２．測定：
図４は、被測定物内の内部構造を求める際の手順を示すフローチャートである。被測定物の内部構造を測定する際には、まず、ステップＳ１０で、センサ制御部２０ａがロボットアーム４０を制御して、センサ部１０を被測定物である鉄鋼板ＩＰの所定の位置に押し当てる（図１参照）。たとえば、最初に押し当てられる位置は、鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域Ａｄの角（図１において左奥角）である。そして、ステップＳ２０では、センサ部１０の励磁部１１によって鉄鋼板ＩＰに磁界が印加される。
【００４０】
一定の時間が経過した後、ステップＳ３０では、制御部２０のセンサ制御部２０ａが、磁場を遮断する。そして、ステップＳ４０において、各検出コイル列Ｃｄ１〜Ｃｄ１２で磁束密度の変化率ｄΦ／ｄｔ（以下「微分磁束密度」ともいう）の過渡変化を測定する。制御部２０の機能部である信号処理部２０ｂは、各時刻におけるセンサ部１０の検出信号ＣｄＳをデジタルデータに変換して、データ処理部３０のＣＰＵ３１に渡す。ＣＰＵ３１は、それらのデータをメモリ３４に格納する。
【００４１】
ステップＳ５０では、鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域Ａｄ（図１参照）のすべての測定位置についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われたか否かを判定する。まだ全範囲についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われていない場合は、ステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０では、前回のセンサ部１０の位置に対して、各検出コイル列内の検出コイルの中心間隔の１／２に等しい寸法、すなわち０．２５ｍｍだけ、検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘにずれた位置に、センサ部１０が押し当てられる。そして、ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われる。
【００４２】
その後も、ステップＳ５０の判定結果がＮｏであるときには、同一方向についてセンサ部１０の位置をずらして、順次、ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が繰り返される。そして、測定対象とする領域Ａｄの端まで測定が行われると、次のステップＳ１０では、検出コイル列内の検出コイルの間隔（０．５ｍｍ）に検出コイル列内の検出コイルの数（６個）を掛けた寸法、すなわち３．０ｍｍだけ、検出コイル列の方向Ｓｙにずれた位置に、センサ部１０が押し当てられる。
【００４３】
そして、さらにその次のサイクルでステップＳ１０の処理を行う際には、検出コイル列の方向に垂直な方向であってそれまでとは逆の方向に０．２５ｍｍずれた位置にセンサ部１０が押し当てられる（図１の矢印Ｓｐ参照）。そのようにして交互に逆の向きに走査が行われ、測定対象とする領域Ａｄのすべての測定値についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われる。このように測定を行うことで、検出コイル列の方向Ｓｙ、および検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘに沿って均等の間隔（０．２５ｍｍ）を有する複数の測定位置について、測定値を得ることができる。
【００４４】
そのようにして、鉄鋼板ＩＰの表面の測定対象の領域Ａｄのすべての測定位置についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われ、ステップＳ５０の判定結果がＹｅｓとなると、ステップＳ６０において、ＣＰＵ３１は、メモリ３４に格納されたデータ、すなわち、微分磁束密度の過渡変化に基づいて、内部欠陥ＤＦなどの被測定物の内部構造の形状を計算する。その後、処理は終了する。
【００４５】
図５は、図４のステップＳ６０において内部欠陥の形状を計算する処理を示すフローチャートである。ステップＳ６２では、ＣＰＵ３１は、隣り合う検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊ（ｉ，ｊは、隣り合う検出コイルの番号）の差を計算する。検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差をΔＶｉｊで表す。なお、検出コイルの番号を特定せずに出力信号の差などの各特性値を記述する場合には、コイル番号を省略して、たとえば、ΔＶと表記することがある。
【００４６】
本実施例では、隣り合う検出コイルのうち、方向Ｓｙのより上流（図３においてより左側）に位置する検出コイルを検出コイルＣｄｉとし、方向Ｓｙのより下流（図３においてより右側）に位置する検出コイルを検出コイルＣｄｊとする。そして、ΔＶｉｊは、上流の検出コイルＣｄｉの信号Ｖｄｉから下流の検出コイルＣｄｊの信号Ｖｄｊを引いて得られる（ＶｄｉーＶｄｊ）であるものとする。
【００４７】
検出コイルの出力信号の大きさは、被測定物とセンサ部１０（各検出コイル）の間の距離や、相対角度によって変動しうる。しかし、隣接する二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊにおいては、被測定物から距離はほぼ等しく、被測定物の各測定位置に対する角度もほぼ等しい。本実施例では、そのような隣接する二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの差に基づいて、欠陥検出の処理を行う。よって、本実施例では、被測定物とセンサ部１０との距離や、相対角度による信号の大きさの変化などの外乱を排除して、被測定物の内部欠陥に起因する出力信号の変化のみを取り出して、欠陥検出の処理を行うことができる。このため、正確な欠陥検出が可能となる。言い換えれば、微細な欠陥を検出することができる。
【００４８】
各検出コイルの出力信号には、静磁場遮断後の鉄鋼板ＩＰ近傍における磁気エネルギーの減衰特性と、静磁場遮断後の鉄鋼板ＩＰ内における渦電流損失の減衰特性の両方が反映されていると考えられる。磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分が、たとえば検出コイルの両端において正の電圧を有するとする。その出力信号成分は、静磁場の遮断後から指数的に減少する。
【００４９】
一方、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、負の電圧、すなわち、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分とは逆の向きの電圧を有する。磁場が遮断された直後の渦電流の出力信号成分は、磁気エネルギーの減衰特性の出力信号成分と同じ大きさを有し、逆向きの符号を有する。そして、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、静磁場遮断後、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分よりもさらに急激に０に近づく。
【００５０】
よって、磁気エネルギーの減衰特性の成分と渦電流損失の減衰特性の成分とが合成された結果となる検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、図５のステップＳ６２の左側に示すように、静磁場が遮断された時刻ｔ０からある時間まで増大し、その後減少する。なお、磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分と、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分とは、理論上は、いずれも指数関数で表すことができる。
【００５１】
図５のステップＳ６２内の例は、検出コイルＣｄｉが欠陥に近い部分に位置し、検出コイルＣｄｊが検出コイルＣｄｉよりも欠陥から遠い部分に位置している場合の例である。被測定物内の割れなどの欠陥がある部分においては、渦電流の流れが阻害される。このため、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、欠陥がある部分においては、欠陥がない部分に比べてより急速に０に近づく。このため、検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊにくらべて、静磁場が遮断された時刻ｔ０からより急速に増大する（ステップＳ６２の左側のグラフ参照）。
【００５２】
図５の例では、ΔＶｉｊを得る際に、欠陥に近い部分に位置する検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉから、検出コイルＣｄｉよりも欠陥から遠い部分に位置する検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊを引いている。このため、ΔＶｉｊは、はじめのうちは正の値をとる（ステップＳ６２の右側参照）。なお、二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがいずれも欠陥がない部分に位置する場合は、出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの過渡変化はほとんど同じとなるため、差ΔＶｉｊは各時刻において０に近い値をとる。
【００５３】
ステップＳ６４では、ＣＰＵ３１は、検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差ΔＶｉｊを積分して、ＳＶｉｊを得る。図５のステップＳ６４内に示すグラフは、差ΔＶｉｊを積分して得られたＳＶｉｊの過渡変化である。
【００５４】
各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号である誘導起電力Ｖｄｉ、Ｖｄｊは、磁束Φの変化率（ｄΦ／ｄｔ）に比例する。よって、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号を、時刻ｔ０から無限大時間まで積分すれば、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊが時刻ｔ０まで受けていた磁束の大きさΦｉ、Φｊが得られる。
【００５５】
ところで、各検出コイルは、磁束密度が一定である励磁部１１のコイルの中心軸Ｃａ１の近傍に配されている（図２参照）。そして、各検出コイルは、互いに等しい面積を有している。このため、各検出コイルが時刻ｔ０まで受けていた磁束の大きさは互いに等しい。このため、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号を、時刻ｔ０から無限大時間まで積分した値は、互いに等しくなる。よって、ステップＳ６４で計算される検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの差ΔＶｉｊの積分ＳＶｉｊは、図５に示すように、最終的には０に近づく。なお、二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがいずれも欠陥がない部分に位置する場合は、Ｓｖｉｊは各時刻において０に近い値をとる。
【００５６】
なお、検出コイルＣｄｉとＣｄｊのグラフＶｄｉ，Ｖｄｊが交差する時刻ｔ１（ステップＳ６２参照）が、たとえば時刻ｔ０から１μｓｅｃ後であるとき、積分ＳＶｉｊがいったん正または負の値をとった後、ほぼ０となる時間は、たとえば時刻ｔ０から数ｍｓｅｃ後である。すなわち、両者の間には数千倍の大きさの違いがある。しかし、図５においては、理解を容易にするために、時間軸方向についてグラフを修正して示している。すなわち、図５のグラフおいては、横軸上の各位置は、正確な時刻を示しているものではない。
【００５７】
静磁場が遮断された時刻ｔ０から後の時間を、第１の時間区間ｔｐ１と第２の時間区間ｔｐ２に分ける。第１の時間区間と第２の時間区間の境界の時刻ｔ２は、たとえば、ｔ１が磁気を遮断した時刻ｔ０から１μｓｅｃ経過後であるとき、ｔ０から２μｓｅｃ経過後とすることができる。そして、第２の時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、たとえば、時刻ｔ０から２０μｓｅｃ経過した時刻とすることができる。
【００５８】
図５のステップＳ６６では、ＣＰＵ３１は、ＳＶｉｊのうち第２の時間区間ｔｐ２の部分について、指数関数による近似式を計算する。具体的には、ＳＶｉｊのｌｏｇをとって単回帰分析を行うことによって近似式を得る。得られた近似式のグラフを図５のステップＳ６６において、ＳＶａｉｊで示す。
【００５９】
渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、磁気遮断後、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分よりも急激に０に近づく。このため、第２の時間区間ｔｐ２においては、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、ほぼ０となっている。よって、第２の時間区間ｔｐ２のＳＶｉｊに基づいて得られた近似式は、渦電流の減衰特性は反映されず、磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分を表していると考えられる。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、第１および第２の時間区間ｔｐ１，ｔｐ２について、ＳＶｉｊと、近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差ＳＶｍｉｊを求める。このＳＶｍｉｊは、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分を表していると考えられる。
【００６１】
ステップＳ６８では、ＣＰＵ３１は、第１の時間区間ｔｐ１内の所定の時間区間についてＳＶｍｉｊの平均値Ｐｉｊを求める。この平均値Ｐｉｊを、検出コイルＣｄｉとＣｄｊの組合せに対応づけられた特性値Ｐｐとする。図５の例では、ＳＶｍｉｊが負の値を有するので、特性値Ｐｐも負の値となる。この特性値Ｐｐは、検出コイルＣｄｉの中心位置と検出コイルＣｄｊの中心位置との中間の地点に対応づけられて、メモリ３４に記憶される。
【００６２】
なお、以上では、Ｓｙ方向について上流に位置する検出コイルＣｄｉが欠陥により近い部分に位置する検出コイルであり、下流の検出コイルＣｄｊが欠陥からより遠い部分に位置する検出コイルである例を使って説明をしてきた。しかし、検出コイルＣｄｉが欠陥から遠い部分に位置する検出コイルであり、検出コイルＣｄｊが検出コイルＣｄｉよりも欠陥に近い部分に位置する検出コイルである場合には、ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊ，ＳＶａｉｊ，ＳＶｍｉｊ，Ｐｐの符号は、以上で図５の各グラフを使用して説明した場合とは逆になる。
【００６３】
図６は、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図である。本実施例では、隣り合う検出コイルのうち、方向Ｓｙのより上流に位置する検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉから、より下流に位置する検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊを引いて、ΔＶｉｊを得ていた（図５のステップＳ６２参照）。このため、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にあるときには、各検出コイルの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、以下のようになる。
【００６４】
すなわち、より上流側の検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、静磁場が遮断された時刻ｔ０から所定の時間区間においては、より下流側の検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊよりも大きな値をとる（図６の下段、左側参照）。よって、その所定の時間区間においては、ΔＶｉｊは当初、正の値をとり、その後、負の値をとる（図６の下段、中央参照）。その結果、図５の例と同様に、ＳＶｉｊは当初、正の値となり、時間が経過するにつれて０に近づく（図６の下段、右側参照）。そして、ＳＶｍｉｊは負の値となる（図６において図示せず）。よって、特性値Ｐｐも負の値となる。
【００６５】
図７は、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図である。検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にあるときには、各検出コイルの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、以下のようになる。
【００６６】
すなわち、より上流側の検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、静磁場が遮断された時刻ｔ０から所定の時間区間において、下流側の検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊよりも小さな値をとる（図７の下段、左側参照）。よって、その所定の時間区間においては、ΔＶｉｊは当初、負の値をとり、その後、正の値をとる（図７の下段、中央参照）。その結果、図５の例とは逆に、ＳＶｉｊは当初、負の値となり、時間が経過するにつれて０に近づく（図７の下段、右側参照）。そして、ＳＶｍｉｊは正の値となる（図６において図示せず）。よって、特性値Ｐｐも正の値となる。
【００６７】
図５のステップＳ７０では、ＣＰＵ３１は、隣り合う所定の組合せの検出コイルについて、すべてステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を行ったか否かを判定する。そして、判定結果がＮｏである場合は、再びステップＳ６２に戻る。一方、判定結果がＹｅｓである場合は、ステップＳ７２で、鉄鋼板ＩＰ内の欠陥等の構造を計算する。
【００６８】
ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を行う隣り合う検出コイルの組合せは、以下のような検出コイルの組合せである。すなわち、ある検出コイルＣｄｐと組み合わせられるのは、その検出コイルＣｄｐとは異なる検出コイル列に含まれる検出コイルであって、最も近い検出コイルＣｄｑである（ｐ、ｑは、検出コイルの番号）。たとえば、図３の例では、検出コイルＣｄ１と組み合わせられるのは、検出コイルＣｄ７である。検出コイルＣｄ４については、検出コイルＣｄ９との組合せに関してステップＳ６２〜Ｓ６８の処理が行われる。また、検出コイルＣｄ９と並んで最も検出コイルＣｄ４に近い検出コイルＣｄ１０との組合せに関しても、ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理が行われる。
【００６９】
ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理は、検出コイルＣｄ１とＣｄ７の組合せから検出コイルＣｄ６とＣｄ１２の組合せまで、１１組の組合せについて行われる（図３参照）。ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理の結果、１１組の検出コイルの組合せについて得られる特性値Ｐｐｉｊは、それぞれ２個の検出コイルの中心位置の中央の位置ｐｂ１〜ｐｂ１１（図３において白丸で示す）に対応づけられて、メモリ３４に格納される（図３参照）。以下、これらの位置ｐｂ１〜ｐｂ１１を「測定点」と呼ぶ。
【００７０】
測定点ｐｂ１〜ｐｂ１１は、検出コイル列の方向に、互いに０．２５ｍｍの間隔を有している。図４のステップＳ５０およびＳ１０において説明したように、検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘに沿って０．２５ｍｍずつセンサ部１０をずらしてステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を繰り返し行うことで、互いに垂直な２方向Ｓｘ，Ｓｙについて０．２５ｍｍの間隔を有する複数の測定点について、特性値Ｐｐが得られる。
【００７１】
図８は、各測定点の特性値Ｐｐの絶対値である絶対特性値Ｐｐａを各測定点と対応づけて表した棒グラフである。図８では、１回目の測定（ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理）で得られる各特性値の絶対特性値Ｐｐａ（１，１）〜Ｐｐａ（１，８）から５回目の測定で得られる各特性値の絶対特性値Ｐｐａ（５，１）〜Ｐｐａ（５，８）までを示している。なお、絶対特性値Ｐｐａに付された最初の数値は、測定の回数を示し、次の数値が測定点の番号を示す。
【００７２】
図８の例においては、鉄鋼板ＩＰ内部の欠陥ＤＦの射影をＤＦｐで示す。欠陥ＤＦの近傍においては、隣り合う検出コイルのうち、欠陥に近い検出コイルの出力信号と、欠陥から遠い検出コイルの出力信号と、の間で差ができる（図５のステップＳ６２の左側参照）。よって、絶対特性値Ｐｐａは有意な値を有する。図６の例では、Ｐｐａ（２，５），Ｐｐａ（２，６），Ｐｐａ（３，４），Ｐｐａ（３，５），Ｐｐａ（４，５），Ｐｐａ（４，６），Ｐｐａ（５，３），Ｐｐａ（５，４）は、有意な値を有している。
【００７３】
これに対して、欠陥ＤＦから遠い位置にある検出コイル同士の間では、出力信号の差が生じない。このため、絶対特性値Ｐｐａは０に近い値を有する。図６の例では、たとえば、Ｐｐａ（１，１），Ｐｐａ（１，８），Ｐｐａ（５，１），Ｐｐａ（５，８）は、０に近い値を有している。よって、絶対特性値Ｐｐａが所定のしきい値よりも大きい測定点の近傍には、欠陥が存在すると推定することができる。さらに、絶対特性値Ｐｐａの大きさに基づいて、たとえば欠陥の一種である割れの空隙の大きさを推定することができる。
【００７４】
図５のステップＳ７２においては、ＣＰＵ３１は、このような方法で、各測定点の特性値Ｐｐに基づいて欠陥の位置を特定する。メモリ内に蓄積された特性値Ｐｐに基づいて被測定物の内部構造を計算する機能は、ＣＰＵ３１の機能部としての構造決定部３１ｂが奏する。
【００７５】
以上で説明したように、第１実施例によれば、静磁場の印加を遮断した後の各測定点における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、磁性体の内部の微小な構造を検知することができる。
【００７６】
Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例の検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置を示す平面図である。第２実施例においては、検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置が第１実施例とは異なっている。他の構成および処理は、第１実施例と同じである。図９においては、第１実施例の構成に対応する第２実施例の構成は、同じ符号を付して示している。
【００７７】
第２実施例では、検出コイル列内の各検出コイルＣｄは、互いに、コイルが囲む領域の一部が隣接する検出コイルが囲む領域と重なるように配されている。すなわち、検出コイル列内で隣接する検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊのうち、方向Ｓｙの上流側に位置する検出コイルＣｄｉの長方形の下流側の辺を構成する部分は、方向Ｓｙの下流側に位置する検出コイルＣｄｊの長方形の上流側の辺を構成する部分よりも、下流側に位置する。
【００７８】
たとえば、検出コイルＣｄ５の下流側の辺ｐ５ｂｌは、検出コイルＣｄ６の上流側の辺ｐ６ｆｌよりも下流側に位置する。そして、検出コイルＣｄ５の一部ｐ５ｂｓと、検出コイルＣｄ６の一部ｐ６ｆｓとは、重複している。なお、検出コイルＣｄ５の一部ｐ５ｂｌ，ｐ５ｂｓは、基板１２ｓの裏面に設けられており、検出コイルＣｄ６の一部ｐ６ｆｌ，ｐ６ｆｓは、基板１２ｓの表面に設けられている。
【００７９】
このような様な態様としても、隣接する検出コイルＣｄｉと検出コイルＣｄｊとは、被測定物上において異なる領域の磁束を受ける。すなわち、互いに異なる測定位置の磁束の変化率を測定することができる。このため、それらの検出コイルの出力信号Ｖｄｐ，Ｖｄｑの差に基づいて処理を行うことで（図５のステップＳ６２参照）、被測定物内の欠陥の検出を行うことができる。
【００８０】
そして、第２実施例のような態様とすれば、第１実施例に比べて検出コイル列内の検出コイル同士をより近くに配することができる。このため、隣り合う検出コイルの中心点の中央に位置する測定点ｐｂ１〜ｐｂ１１を、より近接させることができる。その結果、被測定物内の微細な欠陥についてより正確な検出を行うことができる。
【００８１】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例において、制御部２０が励磁部１１としての励磁コイルに電圧を印可した後に励磁コイルに流れる電流Ｉを示すグラフである。第１実施例では、電流Ｉが十分に安定した後の時刻ｔ０において、励磁部１１への電圧の印可を停止し、その結果、励磁部１１による磁界の印可を停止する。しかし、第３実施例においては、電流Ｉの大きさ、すなわち磁界の強さが安定する前の、磁界の強さが変化している間の時刻ｔ０１，ｔ０２においても、励磁部１１による磁界の印可を停止することができる。第３実施例の他の処理および構成は、第１実施例と同じである。
【００８２】
磁界の変化によって生じる渦流の磁性体内の深さ方向の位置は、励磁部１１によって被測定物に磁界をかけている時間が長いほど、磁界遮断後、被測定物内のより深い位置となる。そして、磁界の強さが変化している間の時刻ｔ０１，ｔ０２において磁界を遮断した場合には、被測定物内のより浅い位置において渦電流が生じる。この渦電流が生じる位置は、磁界を遮断した時刻における磁界の強さの増加率、すなわち、励磁コイルに流れる電流の増加率が大きいほど浅くなる。なお、図１０においては、時刻ｔ０１における電流の増加率をθ１で示し、時刻ｔ０２における電流の増加率をθ２で示す。また、時刻ｔ０における電流の増加率をθ０で示す。θ０は、ほぼ０である。
【００８３】
第３実施例の制御部２０およびデータ処理部３０は、第１実施例と同じく、磁界遮断後の被測定物内の渦電流による検出信号の変化に基づいて、被測定物内部の構造を計算する。よって、第３実施例のように、磁界を遮断する時刻を調整することで、生じる渦電流の位置を調整することができる。その結果、第３実施例によれば、被測定物内の異なる深さの構造を検知することができる。
【００８４】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８５】
Ｄ１．変形例１：
図１１は、変形例１の検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図である。図１１においては、第１実施例の構成に対応する構成は、図３と同じ符号を付して示している。第１実施例および第２実施例では、検出コイルは長方形の形状を有する一巻きのコイルであった。しかし、検出コイルは、図８のような６角形や８角形等の他の多角形の形状や円形など、他の形状とすることもできる。そして、捲き数は、１捲き以外にも、２捲き、３捲きなど、他の捲き数とすることができる。
【００８６】
ただし、検出コイルの捲き数は、１０捲き以下であることが好ましい。また、検出コイルの捲き数は、５捲き以下であることがより好ましく、３捲き以下であることがさらに好ましい。コイルがほぼ同一平面内で巻かれている態様においては、コイルの捲き数を上記のようにすることで、コイルの平面内における大きさを小さくすることができる。よって、検出コイルを互いに近接させて配することができ、その結果、微小な欠陥を正確に検出することができる。また、コイルが、捲きの軸方向に重ねて捲かれている態様においては、上記のような捲き数とすることで、捲きの軸方向についての厚みを少なくすることができる。
【００８７】
各検出コイルは、コイルの軸の方向に投影したときに、隣接する検出コイルとの間で、コイルが囲む領域が一部重なるように配されていることが好ましい。たとえば、各検出コイルは、図１１のように、コイルの巻き線が交差するように配することもでき、また、図９のように、コイルの巻き線の一部が重なるように配することもできる。
【００８８】
また、各実施例においては、一つずつの検出コイルの一部が基板の表面に設けられ、他の一部が基板の裏面に設けられていた。しかし、たとえば、検出コイル列内の検出コイルを交互に基板の表面と裏面に設けるなど、各検出コイルをコイルの軸方向について異なる位置に設けることもできる。そのような態様においても、各検出コイルが囲む領域が一部重複するような配置とすることができる。検出コイルをそのような配置とすることで、各検出コイルの測定位置を近接させることができ、被測定物内の微小な構造を検出することができる。
【００８９】
なお、本明細書においては、コイルの巻き線が交差する態様（図１１参照）と、コイルの巻き線の一部が重なるような態様（図３および図９参照）との両方を含めて、「検出コイルの一部が重なる」と表記する。
【００９０】
なお、欠陥を検出する処理は、隣接する検出コイルの出力信号の差に基づいて行われる（図５参照）。このため、隣り合う検出コイルが囲む領域が重なる態様（図９および図１１参照）においては、そのように重なった領域内に欠陥が位置する場合には、その欠陥が検出信号の差として表れにくくなる可能性がある。しかし、第１実施例のように、隣り合う検出コイルが囲む領域が重ならない態様においては、そのような問題は生じない。
【００９１】
なお、複数の検出コイルに含まれる各検出コイルが囲む領域の面積は、互いにほぼ等しいことが好ましい。ここで、「各検出コイルが囲む領域の面積がほぼ等しい」とは、各検出コイルが囲む領域の面積の最小値が、最大値の８５％以上であることをいう。なお、各検出コイルが囲む領域の面積の最小値は、検出コイルが囲む領域の面積の最大値の９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。
【００９２】
Ｄ２．変形例２：
複数の検出コイルは、磁束密度がほぼ等しい領域に配されることが好ましい。ここで、「磁束密度がほぼ等しい」とは、各検出コイルの中心位置における磁束密度の最小値が、最大値の８５％以上であることをいう。なお、各検出コイルの中心位置における磁束密度の最小値は、検出コイルの中心位置における磁束密度の最大値の９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。
【００９３】
Ｄ３．変形例３：
上記第１実施例では、検出コイル列は、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２の２列であった。そして、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２とは、互いに検出コイルの間隔の１／２だけ列の方向にずらして配されていた。しかし、検出コイル列は他の態様とすることもできる。ただし、複数の検出コイル列を設け、各検出コイル列が、互いに列の方向について、検出コイルの間隔の１／ｎ（ｎは正の整数）だけずらして配される態様とすることが好ましい。そのような態様によれば、列に垂直な方向に測定位置をずらしてｎ回、測定を行うことで、列方向について検出コイルの間隔の１／ｎの間隔を有する測定位置の測定値を得ることができる。
【００９４】
Ｄ４．変形例４：
上記実施例では、磁界の強さの変化を測定する検出要素は、コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２であった。しかし、磁界の強さの変化を測定する検出要素は、ホール素子など、他の構成とすることができる。ホール素子は、磁束の大きさを測定することができる。よって、ホール素子を使用する態様においては、測定によって得られた磁束の大きさのデータから、まず高周波成分を除いて変化をなだらかにし、その後、微分することによって、磁束の変化率を得ることができる。その後の処理は、第１実施例における図５のステップＳ６２以降の処理を同じである。
【００９５】
ただし、コイルを使用する態様においては微分の処理を行うことなく、最初から磁束の大きさの変化率のデータを得ることができる。このため、より誤差の少ない測定結果を得ることができる。
【００９６】
Ｄ５．変形例５：
上記実施例では、励磁部１１は、フェライト入りの励磁コイルであった。しかし、励磁部は、空芯の励磁コイルなど、他の態様とすることができる。なお、励磁部は、自らの中に渦流が発生しないような態様で構成されることが好ましい。
【００９７】
Ｄ６．変形例６：
上記第１実施例では、積分ＳＶｉｊの近似式を求める際の基礎となる部分は、積分ＳＶｉｊのうち、時間区間ｔｐ２に相当する部分であった（図５のステップＳ６６参照）。そして、その時間区間ｔｐ２の開始時刻ｔ２は、時刻ｔ０から２μｓｅｃ経過後の時刻であった。また、時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、時刻ｔ０から２０μｓｅｃ経過後の時刻であった。しかし、時間区間ｔｐ２は、他の時間区間とすることができる。時間区間ｔｐ２の開始時刻ｔ２は、たとえば、ｔ１の１．５〜４倍の時間が時刻ｔ０から経過した時刻とすることができる。そして、第２の時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、たとえば、ｔ１の５〜１００倍の時間が時刻ｔ０から経過した時刻とすることができる。
【００９８】
なお、積分ＳＶｉｊの近似式を求める際の基礎となる部分は、積分ＳＶｉｊが単調減少となっている部分であることが好ましい。ここで、「単調減少となっている部分」とは、任意の時刻ｔｓ１における値が、その時刻ｔｓ１から所定の時間Δｔが経過した時刻ｔｓ２（ｔｓ２＝ｔｓ１＋Δｔ）の値よりも常に大きい時間区間である。たとえば、Δｔは、１μｓｅｃや０．５μｓｅｃとすることができる。
【００９９】
また、上記実施例では、積分値ＳＶｉｊと近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差ＳＶｍｉｊは、第１および第２の時間区間ｔｐ１，ｔｐ２について計算されていた。しかし、ＳＶｍｉｊは、第１の時間区間ｔｐ１に含まれる一部の時間区間についてのみ求めることとしてもよい。そのような態様においては、ＳＶｍｉｊを計算した時間区間におけるＳＶｍｉｊの平均値を特性値Ｐｐとすることができる。
【０１００】
また、上記実施例では、特性値Ｐｐは、所定の時間区間についてのＳＶｍｉｊの平均値であった。しかし、特性値Ｐｐは、所定の時間区間についての積分値や、時刻に応じて定められた重みを付して計算した重み付け平均、所定の時刻におけるＳＶｍｉｊの値など、他の計算方法で得られた値とすることもできる。すなわち、特性値は、異なる測定位置における磁束の変化率の差の積分に基づいて定めることができる。
【０１０１】
Ｄ７．変形例７：
上記第１実施例では、各絶対特性値Ｐｐａは、各測定点と対応づけられて解析された。しかし、欠陥の位置や大きさを検出する際には、他の方法を使用することもできる。たとえば、ある測定点の特性値Ｐｐが負の値を有する場合は、欠陥は、測定点ｐｂに対して、隣接する検出コイルのうちＳｙ方向の上流側に位置する検出コイルの方向に位置すると考えられる。一方、ある測定点の特性値Ｐｐが正の値を有する場合は、欠陥は、測定点ｐｂに対して、隣接する検出コイルのうちＳｙ方向の下流側に位置する検出コイルの方向に位置すると考えられる。たとえば、図３において、測定点ｐｂ１の特性値Ｐｐ１が負の値を有する時には、欠陥は、測定点ｐｂ１に対して、検出コイルＣｄ１側に位置すると考えられる。そして、測定点ｐｂ１の特性値Ｐｐ１が正の値を有する時には、欠陥は、測定点ｐｂ１に対して、検出コイルＣｄ７側に位置すると考えられる。
【０１０２】
よって、たとえば、図６のグラフにおいて、絶対特性値Ｐｐａの棒グラフの位置を、特性値Ｐｐの符号に応じて、上流または下流のいずれかの検出コイルの方向にずらして、そのずらした位置と対応づけて解析して、欠陥の位置および大きさを解析することもできる。たとえば、図８の例においては、Ｐｐａ（２，５）は、図３のｐｂ５に対応する位置に示されている。しかし、Ｐｐ（２，５）が負の場合には、位置ｐｂ５に対して上流側のコイルＣｄ３の中心位置ｐｃ３寄りの位置（たとえば、ｐｂ５とｐｃ３の中間位置）に対応づけて、絶対特性値Ｐｐａ（２，５）を処理することが好ましい。また、Ｐｐ（２，５）が正の場合には、位置ｐｂ５に対して下流側のコイルＣｄ９の中心位置ｐｃ９寄りの位置（たとえば、ｐｂ５とｐｃ９の中間位置）に対応づけて、絶対特性値Ｐｐａ（２，５）を処理することが好ましい。このような態様とすれば、より正確に欠陥の位置を検出することができる。
【０１０３】
Ｄ８．変形例８：
上記実施例では、測定対象の物体は鉄鋼板ＩＰであった。しかし、測定対象の物体は、アルミニウム、チタンなど、他の素材で構成された物体であってもよい。また、直方体や、加工された結果、複雑な構造を有する物体など、板状の構造以外の構造を有する物体を測定対象とすることもできる。ただし、測定対象とする物体は導電性のある物質を含むものであることが好ましい。
【０１０４】
Ｄ９．変形例９：
上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、制御部２０（図１参照）の機能の一部をデータ処理部３０であるコンピュータが実行するようにすることもできる。
【０１０５】
このような機能を実現するコンピュータプログラムは、フロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。ホストコンピュータは、その記録媒体からコンピュータプログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送する。あるいは、通信経路を介してプログラム供給装置からホストコンピュータにコンピュータプログラムを供給するようにしてもよい。コンピュータプログラムの機能を実現する時には、内部記憶装置に格納されたコンピュータプログラムがホストコンピュータのマイクロプロセッサによって実行される。また、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをホストコンピュータが直接実行するようにしてもよい。
【０１０６】
この明細書において、コンピュータとは、ハードウェア装置とオペレーションシステムとを含む概念であり、オペレーションシステムの制御の下で動作するハードウェア装置を意味している。コンピュータプログラムは、このようなホストコンピュータに、上述の各部の機能を実現させる。なお、上述の機能の一部は、アプリケーションプログラムでなく、オペレーションシステムによって実現されていても良い。
【０１０７】
なお、この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施例である測定システムの構成を示す説明図。
【図２】センサ部１０の先端部分１６の構造を示す透視図。
【図３】検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図。
【図４】被測定物内の内部構造を求める際の手順を示すフローチャート。
【図５】内部欠陥の形状を計算する処理を示すフローチャート。
【図６】検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図。
【図７】検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図。
【図８】各測定点の特性値Ｐｐの絶対値である絶対特性値Ｐｐａを各測定点と対応づけて表した棒グラフ。
【図９】第２実施例の検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置を示す平面図。
【図１０】第３実施例において、制御部２０が励磁部１１としての励磁コイルに電圧を印可した後に励磁コイルに流れる電流Ｉを示すグラフ。
【図１１】変形例１の検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…センサ部
１１…励磁部
１２，１２ｂ，１２ｃ…検出コイルアレイ
１２ｓ…基板
１６…先端部分
１６ａｓ…先端面
２０…制御部
２０ａ…センサ制御部
２０ｂ…信号処理部
３０…データ処理部
３１…ＣＰＵ
３１ｂ…構造決定部
３２…ディスプレイ
３３…キーボード
３４…メモリ
４０…ロボットアーム
４１…並進関節
４２，４４，４６…ねじり関節
４３，４５，４７…曲げ関節
Ａｄ…鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域
Ｃａ１…励磁部１１のコイルの中心軸
Ｃａ２…検出コイルの軸
Ｃｄ，Ｃｄ１〜Ｃｄ１２…検出コイル
ＣｄＳ…検出信号
ＤＦ…被測定物内部の欠陥
Ｉ…電流
ＩＰ…鉄鋼板
Ｌｃｄ１…第１の検出コイル列
Ｌｃｄ２…第２の検出コイル列
Ｌｂ１…基板１２ｓの裏面側に設けられたリードワイヤ
Ｌｆ１…基板１２ｓの表面側に設けられたリードワイヤ
ＳＶｉｊ…隣り合う検出コイルの出力信号の差ΔＶｉｊの積分
ＳＶｍｉｊ…ＳＶｉｊと、近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差
Ｓｐ…センサ部１０の走査方向を示す矢印
Ｓｘ…検出コイル列の並びの方向に垂直な方向
Ｓｙ…検出コイル列の並びの方向
Ｖｄ…検出コイルの出力信号（誘導起電力）
Ｖｄｉ…検出コイルＣｄｉの出力信号（誘導起電力）
Ｖｄｊ…検出コイルＣｄｊの出力信号（誘導起電力）
ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓの裏面側に設けられた第２の部分
ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓの表面側に設けられた第１の部分
ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓのスルーホール内に設けられた第３の部分
ｐ５ｂｌ…検出コイルＣｄ６の一辺と重なる検出コイルＣｄ５の一辺
ｐ６ｂｌ…検出コイルＣｄ５の一辺と重なる検出コイルＣｄ６の一辺
ｐ５ｂｓ…検出コイルＣｄ６の一部と重なる検出コイルＣｄ５の一部
ｐ６ｆｓ…検出コイルＣｄ５の一部と重なる検出コイルＣｄ６の一部
ｐｂ，ｐｂ１〜ｐｂ１１…測定点
ｐｃ１〜ｐｃ１２…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の中心位置
ｔ０…磁気を遮断する時刻
ｔ０１，ｔ０２…磁気を遮断する時刻
ｔ１…検出コイルＣｄｉとＣｄｊのグラフＶｄｉ，Ｖｄｊが交差する時刻
ｔ２…第２の時間区間の開始時刻
ｔ３…第２の時間区間の終了時刻
ｔｐ１…第１の時間区間
ｔｐ２…第２の時間区間
ΔＶｉｊ…検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体に印加する磁束を変化させて、物体の内部の構造を検知する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁性体の溶接部の内部構造を測定する方法として、微分磁束密度の過渡変化を利用するものがあった。この方法においては、まず、溶接部分に静磁場を印加し、その後、静磁場を遮断して、溶接部の各位置における磁束密度の過渡変化を測定する。そして、微分磁束密度の変化の時定数から溶接部の内部構造を特定する（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許３０９８１９３号公報
【０００４】
しかし、上記の技術においては、欠陥などの物体の内部の微小な構造を検知することについては、考慮されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁束を変化させて物体の内部の構造を検知する技術において、物体の内部の微小な構造を検知することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、一態様として以下のような構成を採用する。すなわち、その態様とは、被測定物の内部構造を測定する測定装置である。この測定装置は、被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、被測定物の異なる測定位置についてそれぞれ磁束の変化率を測定するための複数の検出要素と、励磁部を制御し検出要素の信号を処理する制御部と、を備える。
【０００７】
被測定物の内部構造を測定する際には、まず、被測定物に磁場を印加する。その後、磁場の印加を停止する。そして、被測定物の異なる測定位置について、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する。その後、異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。
【０００８】
物体の内部構造の違いは、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の初期の部分に表れる。よって、上記のような態様とすれば、磁束の変化率に基づいて、物体の内部の微小な構造を検知することができる。なお、本明細書においては、物体の「内部」とは、物体の表面から所定の深さよりも深い部分のみならず、物体の表層をも含む。すなわち、物体の「内部」は、物体の表面からの深さを問わず、その物体を構成する各部分を含む。
【０００９】
なお、励磁部は、被測定物にパルス状に静磁場を印加することができることが好ましい。そして、制御部は、励磁部を制御することによって、静磁場のパルスの波形を制御することができる態様とすることが好ましい。すなわち、制御部は、パルス駆動の波形形状を制御できることが好ましい。
【００１０】
なお、特性値を計算する際には、二つの測定位置においてそれぞれ測定した変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、特性値を計算することが好ましい。このような態様とすれば、二つの測定位置において共通する外乱をあらかじめ排除して、正確な処理を行うことができる。そして、二つの測定位置は、３以上の測定位置のうち、互いに隣接する測定位置とすることが好ましい。
【００１１】
また、磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けたとき、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、特性値を計算する際には、差の積分のうち第２の時間区間に対応する部分に基づいて、差の積分の近似式を計算する。そして、第１の時間区間内おける積分の値と近似式による計算値との違いに基づいて、特性値を計算する。第２の時間区間においては、渦電流に起因する磁束の変化率の違いは、第１の時間区間よりも小さくなる。よって、上記のような態様とすれば、そのような第２の時間区間における測定値に基づいて、第１の時間区間における渦電流に起因する磁束の変化率の違いを取り出すことができる。そして、その磁束の変化率の違いに基づいて特性値を計算することができる。
【００１２】
なお、第２の時間区間は、その中に含まれる任意の第１の時刻の積分の値が、同じく第２の時間区間に含まれる時刻であって、第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の積分の値よりも大きい時間区間であることが好ましい。そのような全体として積分値が減少している時間区間においては、渦電流に起因する磁束の変化率の差異はほとんど無視できると考えられる。よって、そのような時間区間における測定値に基づいて近似式を計算することによって、渦電流に起因する磁束の変化率の差異を排除した成分について、正確な近似式を得ることができる。よって、被測定物の内部構造を正確に検知することができる。
【００１３】
なお、複数の検出要素は、励磁部による磁場の磁束密度が互いにほぼ等しくなる位置に設けられている複数の検出コイルであって、互いにほぼ等しい面積を有する検出コイルであることが好ましい。このような態様とすれば、複数の検出コイルを使用してほぼ等しい環境下で磁束の変化率を測定することができる。このため、物体の内分構造を計算する際の処理が容易である。
【００１４】
また、各検出コイルは、コイルの軸方向から見たときに、少なくとも一部が、隣接する検出コイルの少なくとも一部と重なるように配されていることが好ましい。このような態様とすれば、各検出コイルが互いに離れて配されている態様に比べて、検出コイルを近接して配することができる。よって、そのような互いに近接して配された複数の検出コイルによって、各検出コイルが互いに離れて配されている態様と比べて、より微小な構造を検知することができる。
【００１５】
なお、複数の検出コイルは、各検出コイルがコイルの軸方向について異なる位置に設けられており、コイルの軸方向について投影したときに互いに接するように設けられていてもよい。また、各検出コイルが囲む領域が隣接する検出コイルが囲む領域と一部重複するように、複数の検出コイルが配されている態様とすることもできる。
【００１６】
なお、測定装置は、複数の検出コイルが設けられた基板を備える態様とすることができる。そのような態様において、各検出コイルは、一巻きのコイルであって、基板の表面に設けられた第１の部分と、基板の裏面に設けられた第２の部分と、第１および第２の部分を接続する第３の部分と、を備えることが好ましい。そして、複数の検出コイルは、第１の部分の少なくとも一部が、隣接する検出コイルの第２の部分の少なくとも一部と重なるように配されていることが好ましい。
【００１７】
このような態様とすれば、各検出コイルの軸方向の位置を互いに等しくした状態で、検出コイルを近接して配することができる。よって、各検出コイルの測定条件をより均等にすることができる。なお、第３の部分は、基板を貫通するスルーホール内に設けることができる。また、基板の端部において第１と第２の部分を接続するワイヤで構成することもできる。
【００１８】
なお、複数の検出コイルは、検出コイルの第１の部分のうち所定の長さを有する部分が、隣接する検出コイルの第２の部分と重なるように配されている態様とすることができる。また、複数の検出コイルは、基板の厚さ方向に投影したときに、検出コイルの第１の部分が、隣接する検出コイルの第２の部分と交差するように配されている態様とすることもできる。
【００１９】
なお、複数の検出コイルは、それぞれ捲き数が１０以下のコイルであることが好ましい。そのような態様とすれば、各検出コイルを近接させて配することができる。また、交流電流によって磁束を変化させた場合の磁束の変化率の違いに比べて、静磁場の印可を停止した後の磁束の変化率の違いは内部構造によって大きく変動する。このため、そのように捲き数の少ないコイルであっても、内部構造の検出に使用することができる。
【００２０】
また、複数の検出コイルは、一列に配された第１の検出コイル群と、第１の検出コイル群に対して平行に一列に配された第２の検出コイル群と、を含むことが好ましい。そして、第２の検出コイル群の検出コイルは、第１の検出コイル群の検出コイルに対して、列の方向についてずらして配されていることが好ましい。
【００２１】
このような態様とすれば、測定装置と被測定物との相対位置を検出コイルの列と交わる方向にずらして測定を複数回行うことにより被測定物内部を測定する場合に、検出コイル同士の間隔以上に近接した測定位置について、測定を行うことができる。
【００２２】
なお、特性値を計算する際には、同一の検出コイル群に含まれる二つの検出コイルでそれぞれ測定した磁束の変化率の過渡変化の差を使用せずに、以下のような処理を行うことが好ましい。すなわち、第２の検出コイル群の検出コイルと、第２の検出コイル群の検出コイルに最も近い第１の検出コイル群の検出コイルとによってそれぞれ測定した磁束の変化率の過渡変化の差を使用して、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する。このような態様とすれば、一直線上にない、異なる測定位置における測定値に基づいて、処理を行うことができる。その結果、処理の負荷を小さくしつつ、内部構造の高精度な検出を行うことができる。
【００２３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、測定方法および測定装置、測定装置の制御方法および制御装置、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．測定装置の構成：
図１は、本発明の実施例である測定システムの構成を示す説明図である。この測定システムは、センサ部１０と、制御部２０と、データ処理部３０と、ロボットアーム４０と、を備える。
【００２５】
センサ部１０は、その先端面１６ａｓを、被測定物たとえば鉄鋼板ＩＰに押しあられて、鉄鋼板ＩＰを測定する機器である。制御部２０は、パーソナルコンピュータであるデータ処理部３０に装着される制御基板である。この制御部２０は、センサ部１０およびロボットアーム４０を制御し、かつ、センサ部１０から受け取った信号を処理する。
【００２６】
データ処理部３０は、ＣＰＵ３１、ディスプレイ３２、キーボード３３およびメモリを備えたパーソナルコンピュータである。データ処理部３０は、制御部２０が処理した信号に基づいて鉄鋼板ＩＰ内の欠陥ＤＦの形状を推定し、その画像をディスプレイ３２に表示する。
【００２７】
ロボットアーム４０は、並進関節４１と、曲げ関節４３，４５，４７と、ねじり関節４２，４４，４６とを備えている。各関節は制御部２０の機能部であるセンサ制御部２０ａによって制御され、センサ部１０は、任意の位置にある鉄鋼板ＩＰに対して任意の位置および角度で配されることができる。
【００２８】
図２は、センサ部１０の先端部分１６の構造を示す透視図である。センサ部１０は、先端部分１６に励磁部１１と、検出コイルアレイ１２と、を備えている。励磁部１１は、静磁場の印加および遮断を行うためのフェライト入りの励磁コイルである。検出コイルアレイ１２は、励磁部１１に対してさらにセンサ部１０の先端側に設けられている。そして、検出コイルアレイ１２は、励磁部１１のコイルの中心軸Ｃａ１近傍の位置に設けられている。このため、励磁部１１が発生させる磁束の磁束密度の大きさは、検出コイルアレイ１２が設けられている領域においては、ほぼ均質である。
【００２９】
検出コイルアレイ１２は、直線状に並んで配された第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１に並行に配された第２の検出コイル列Ｌｃｄ２を有している。第１の検出コイル列Ｌｃｄ１は、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ６によって構成され、第２の検出コイル列Ｌｃｄ２は、検出コイルＣｄ７〜Ｃｄ１２によって構成される。検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２のコイルが囲む領域の面積は互いに等しい。また、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の捲きの軸方向Ｃａ２は互いに平行である。各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の捲きの軸方向Ｃａ２は、励磁コイルの軸Ｃａ１と平行であり、測定時に被測定物に押し当てられるセンサ部１０の先端面１６ａｓに対して垂直である。
【００３０】
図３は、検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図である。各検出コイルは、それぞれほぼ長方形の形状を有する１捲きのコイルである。コイルの形状は、たとえば、検出コイル列の方向Ｓｙに沿った寸法を０．５ｍｍとし、検出コイル列に垂直な方向Ｓｘに沿った寸法を１．８ｍｍとすることができる。そして、検出コイル列内の検出コイルの中心間隔は、たとえば０．５ｍｍとすることができ、第１と第２の検出コイル列の中心間隔は、たとえば２．０ｍｍとすることができる。
【００３１】
各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２は、それぞれ検出コイルアレイ１２が設けられている基板１２ｓの表面側に設けられている第１の部分ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆと、基板１２ｓの裏面側に設けられている第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂと、基板１２ｓのスルーホール内に設けられ第１の部分と第２の部分を接続する第３の部分ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔと、をそれぞれ有している。なお、基板１２ｓの「表面」とは、基板の２面のうち、測定時に被測定物から遠い側に位置する面である（図２参照）。また、基板１２ｓの「裏面」とは、基板の２面のうち、基板１２ｓの「表面」とは逆の側の面であり、測定時に被測定物に近い側に位置する面である（図２参照）。図２および図３においては、裏面側に設けられた第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂを破線で示す。そして、図２においては、図面が煩雑になるのを防止するため、検出コイルＣｄ７〜Ｃｄ１１の第２の部分ｐ７ｂ〜ｐ１１ｂについては表示を省略する。
【００３２】
第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２とは、列の並びの方向Ｓｙについて、各列内の検出コイルの間隔の１／２だけ、互いにずらして配されている。すなわち、第２の検出コイル列Ｌｃｄ２の各検出コイルは、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１の各検出コイルと並ぶ位置から０．２５ｍｍだけ、列の並びの方向Ｓｙにずらして配されている。このため、検出コイルの列の並びに対して垂直な方向Ｓｘについて測定位置をずらして繰り返し測定を行うことで、方向Ｓｙについて検出コイルの間隔の１／２の間隔を有する測定位置について、測定値を得ることができる。
【００３３】
図２および図３に示すように、各検出コイルの、検出コイル列内において隣接する両側の検出コイルのうち一方の検出コイルに近い側（図２および図３において左側）の部分は、基板１２ｓの表面に設けられている。すなわち、当該部分は、第１の部分である。そして、各検出コイルの、検出コイル列内において隣接する両側の検出コイルのうち他方の検出コイルに近い側（図２および図３において右側）の部分は、基板１２ｓの裏面に設けられている。すなわち、当該部分は、第２の部分である。
【００３４】
検出コイル列内の各検出コイルは、基板１２ｓの裏面に設けられた第２の部分の一部が、隣接する検出コイルの第１の部分の一部と重なるように設けられている。たとえば、図３の検出コイルＣｄ５、Ｃｄ６を例に説明すると、検出コイルＣｄ５の第２の部分ｐ５ｂの一部ｐ５ｂｌは、検出コイルＣｄ６の第１の部分ｐ６ｆの一部ｐ６ｆｌと重なっている。本実施例においては、そのように隣接する検出コイルの互いに重複する部分は、各検出コイルが構成する長方形の一辺である。
【００３５】
このような構成とすることで、検出コイル列内の各検出コイルを互いに離して配する態様に比べて、検出コイル列内の各検出コイルを近接させて配することができる。すなわち、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２で測定する被測定物内の測定位置ｐｃ１〜ｐｃ１２を互いに近接させることができ、その結果、素材内部の微小な構造を検知することができる。なお、検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２で測定する被測定物内の測定位置ｐｃ１〜ｐｃ１２は、各検出コイルの中心位置に等しい。各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の中心位置ｐｃ１〜ｐｃ１２を、図３において「ｘ」で示す。
【００３６】
検出コイル列内の各検出コイルにおいては、第１および第２の部分の両端部のうち、他方の検出コイル列に近い方の端部（図３において上下方向の中央近辺に位置する端部）が、基板のスルーホール内に設けられた第３の部分ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔによって互いに接続されている。そして、第１および第２の部分の両端部のうち他方の検出コイル列から遠い他方の端部（図３において上側または下側に位置する端部）には、それぞれリードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２，Ｌｂ１〜Ｌｂ１２が接続されている。リードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２が、基板の表面に設けられたリードワイヤであり、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の第１の部分ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆに接続されるリードワイヤである。リードワイヤＬｂ１〜Ｌｂ１２が、基板の裏面に設けられたリードワイヤであり、各検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の第２の部分ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂに接続されるリードワイヤである。
【００３７】
本実施例では、各検出コイル列の検出コイルに接続されるリードワイヤは、他方の検出コイル列と向かい合う側とは逆の側に設けられている。このため、第１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ１，Ｌｃｄ２を、互いに近接して配することができる。また、リードワイヤの配置の設計が容易である。
【００３８】
リードワイヤＬｆ１〜Ｌｆ１２，Ｌｂ１〜Ｌｂ１２の先には、それぞれ抵抗を含む回路が接続されている。各検出コイルの誘導起電力Ｖｄは、この抵抗（たとえば、図２においてＲｄ５で示される）の両端の電位差として検出される。誘導起電力Ｖｄは、磁束Φの変化率（ｄΦ／ｄｔ）に比例する。すなわち、各検出コイルによって、磁束の変化率を測定することができる。なお、図２においては、図面が煩雑になることを防止するため、検出コイルＣｄ５に接続された回路のみを示し、他の検出コイルに接続された回路は図示を省略する。
【００３９】
Ａ２．測定：
図４は、被測定物内の内部構造を求める際の手順を示すフローチャートである。被測定物の内部構造を測定する際には、まず、ステップＳ１０で、センサ制御部２０ａがロボットアーム４０を制御して、センサ部１０を被測定物である鉄鋼板ＩＰの所定の位置に押し当てる（図１参照）。たとえば、最初に押し当てられる位置は、鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域Ａｄの角（図１において左奥角）である。そして、ステップＳ２０では、センサ部１０の励磁部１１によって鉄鋼板ＩＰに磁界が印加される。
【００４０】
一定の時間が経過した後、ステップＳ３０では、制御部２０のセンサ制御部２０ａが、磁場を遮断する。そして、ステップＳ４０において、各検出コイル列Ｃｄ１〜Ｃｄ１２で磁束密度の変化率ｄΦ／ｄｔ（以下「微分磁束密度」ともいう）の過渡変化を測定する。制御部２０の機能部である信号処理部２０ｂは、各時刻におけるセンサ部１０の検出信号ＣｄＳをデジタルデータに変換して、データ処理部３０のＣＰＵ３１に渡す。ＣＰＵ３１は、それらのデータをメモリ３４に格納する。
【００４１】
ステップＳ５０では、鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域Ａｄ（図１参照）のすべての測定位置についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われたか否かを判定する。まだ全範囲についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われていない場合は、ステップＳ１０に戻る。ステップＳ１０では、前回のセンサ部１０の位置に対して、各検出コイル列内の検出コイルの中心間隔の１／２に等しい寸法、すなわち０．２５ｍｍだけ、検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘにずれた位置に、センサ部１０が押し当てられる。そして、ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われる。
【００４２】
その後も、ステップＳ５０の判定結果がＮｏであるときには、同一方向についてセンサ部１０の位置をずらして、順次、ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が繰り返される。そして、測定対象とする領域Ａｄの端まで測定が行われると、次のステップＳ１０では、検出コイル列内の検出コイルの間隔（０．５ｍｍ）に検出コイル列内の検出コイルの数（６個）を掛けた寸法、すなわち３．０ｍｍだけ、検出コイル列の方向Ｓｙにずれた位置に、センサ部１０が押し当てられる。
【００４３】
そして、さらにその次のサイクルでステップＳ１０の処理を行う際には、検出コイル列の方向に垂直な方向であってそれまでとは逆の方向に０．２５ｍｍずれた位置にセンサ部１０が押し当てられる（図１の矢印Ｓｐ参照）。そのようにして交互に逆の向きに走査が行われ、測定対象とする領域Ａｄのすべての測定値についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われる。このように測定を行うことで、検出コイル列の方向Ｓｙ、および検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘに沿って均等の間隔（０．２５ｍｍ）を有する複数の測定位置について、測定値を得ることができる。
【００４４】
そのようにして、鉄鋼板ＩＰの表面の測定対象の領域Ａｄのすべての測定位置についてステップＳ１０〜Ｓ４０の処理が行われ、ステップＳ５０の判定結果がＹｅｓとなると、ステップＳ６０において、ＣＰＵ３１は、メモリ３４に格納されたデータ、すなわち、微分磁束密度の過渡変化に基づいて、内部欠陥ＤＦなどの被測定物の内部構造の形状を計算する。その後、処理は終了する。
【００４５】
図５は、図４のステップＳ６０において内部欠陥の形状を計算する処理を示すフローチャートである。ステップＳ６２では、ＣＰＵ３１は、隣り合う検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊ（ｉ，ｊは、隣り合う検出コイルの番号）の差を計算する。検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差をΔＶｉｊで表す。なお、検出コイルの番号を特定せずに出力信号の差などの各特性値を記述する場合には、コイル番号を省略して、たとえば、ΔＶと表記することがある。
【００４６】
本実施例では、隣り合う検出コイルのうち、方向Ｓｙのより上流（図３においてより左側）に位置する検出コイルを検出コイルＣｄｉとし、方向Ｓｙのより下流（図３においてより右側）に位置する検出コイルを検出コイルＣｄｊとする。そして、ΔＶｉｊは、上流の検出コイルＣｄｉの信号Ｖｄｉから下流の検出コイルＣｄｊの信号Ｖｄｊを引いて得られる（ＶｄｉーＶｄｊ）であるものとする。
【００４７】
検出コイルの出力信号の大きさは、被測定物とセンサ部１０（各検出コイル）の間の距離や、相対角度によって変動しうる。しかし、隣接する二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊにおいては、被測定物から距離はほぼ等しく、被測定物の各測定位置に対する角度もほぼ等しい。本実施例では、そのような隣接する二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの差に基づいて、欠陥検出の処理を行う。よって、本実施例では、被測定物とセンサ部１０との距離や、相対角度による信号の大きさの変化などの外乱を排除して、被測定物の内部欠陥に起因する出力信号の変化のみを取り出して、欠陥検出の処理を行うことができる。このため、正確な欠陥検出が可能となる。言い換えれば、微細な欠陥を検出することができる。
【００４８】
各検出コイルの出力信号には、静磁場遮断後の鉄鋼板ＩＰ近傍における磁気エネルギーの減衰特性と、静磁場遮断後の鉄鋼板ＩＰ内における渦電流損失の減衰特性の両方が反映されていると考えられる。磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分が、たとえば検出コイルの両端において正の電圧を有するとする。その出力信号成分は、静磁場の遮断後から指数的に減少する。
【００４９】
一方、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、負の電圧、すなわち、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分とは逆の向きの電圧を有する。磁場が遮断された直後の渦電流の出力信号成分は、磁気エネルギーの減衰特性の出力信号成分と同じ大きさを有し、逆向きの符号を有する。そして、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、静磁場遮断後、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分よりもさらに急激に０に近づく。
【００５０】
よって、磁気エネルギーの減衰特性の成分と渦電流損失の減衰特性の成分とが合成された結果となる検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、図５のステップＳ６２の左側に示すように、静磁場が遮断された時刻ｔ０からある時間まで増大し、その後減少する。なお、磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分と、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分とは、理論上は、いずれも指数関数で表すことができる。
【００５１】
図５のステップＳ６２内の例は、検出コイルＣｄｉが欠陥に近い部分に位置し、検出コイルＣｄｊが検出コイルＣｄｉよりも欠陥から遠い部分に位置している場合の例である。被測定物内の割れなどの欠陥がある部分においては、渦電流の流れが阻害される。このため、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、欠陥がある部分においては、欠陥がない部分に比べてより急速に０に近づく。このため、検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊにくらべて、静磁場が遮断された時刻ｔ０からより急速に増大する（ステップＳ６２の左側のグラフ参照）。
【００５２】
図５の例では、ΔＶｉｊを得る際に、欠陥に近い部分に位置する検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉから、検出コイルＣｄｉよりも欠陥から遠い部分に位置する検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊを引いている。このため、ΔＶｉｊは、はじめのうちは正の値をとる（ステップＳ６２の右側参照）。なお、二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがいずれも欠陥がない部分に位置する場合は、出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの過渡変化はほとんど同じとなるため、差ΔＶｉｊは各時刻において０に近い値をとる。
【００５３】
ステップＳ６４では、ＣＰＵ３１は、検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差ΔＶｉｊを積分して、ＳＶｉｊを得る。図５のステップＳ６４内に示すグラフは、差ΔＶｉｊを積分して得られたＳＶｉｊの過渡変化である。
【００５４】
各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号である誘導起電力Ｖｄｉ、Ｖｄｊは、磁束Φの変化率（ｄΦ／ｄｔ）に比例する。よって、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号を、時刻ｔ０から無限大時間まで積分すれば、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊが時刻ｔ０まで受けていた磁束の大きさΦｉ、Φｊが得られる。
【００５５】
ところで、各検出コイルは、磁束密度が一定である励磁部１１のコイルの中心軸Ｃａ１の近傍に配されている（図２参照）。そして、各検出コイルは、互いに等しい面積を有している。このため、各検出コイルが時刻ｔ０まで受けていた磁束の大きさは互いに等しい。このため、各検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号を、時刻ｔ０から無限大時間まで積分した値は、互いに等しくなる。よって、ステップＳ６４で計算される検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊの差ΔＶｉｊの積分ＳＶｉｊは、図５に示すように、最終的には０に近づく。なお、二つの検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがいずれも欠陥がない部分に位置する場合は、Ｓｖｉｊは各時刻において０に近い値をとる。
【００５６】
なお、検出コイルＣｄｉとＣｄｊのグラフＶｄｉ，Ｖｄｊが交差する時刻ｔ１（ステップＳ６２参照）が、たとえば時刻ｔ０から１μｓｅｃ後であるとき、積分ＳＶｉｊがいったん正または負の値をとった後、ほぼ０となる時間は、たとえば時刻ｔ０から数ｍｓｅｃ後である。すなわち、両者の間には数千倍の大きさの違いがある。しかし、図５においては、理解を容易にするために、時間軸方向についてグラフを修正して示している。すなわち、図５のグラフおいては、横軸上の各位置は、正確な時刻を示しているものではない。
【００５７】
静磁場が遮断された時刻ｔ０から後の時間を、第１の時間区間ｔｐ１と第２の時間区間ｔｐ２に分ける。第１の時間区間と第２の時間区間の境界の時刻ｔ２は、たとえば、ｔ１が磁気を遮断した時刻ｔ０から１μｓｅｃ経過後であるとき、ｔ０から２μｓｅｃ経過後とすることができる。そして、第２の時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、たとえば、時刻ｔ０から２０μｓｅｃ経過した時刻とすることができる。
【００５８】
図５のステップＳ６６では、ＣＰＵ３１は、ＳＶｉｊのうち第２の時間区間ｔｐ２の部分について、指数関数による近似式を計算する。具体的には、ＳＶｉｊのｌｏｇをとって単回帰分析を行うことによって近似式を得る。得られた近似式のグラフを図５のステップＳ６６において、ＳＶａｉｊで示す。
【００５９】
渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、磁気遮断後、磁気エネルギーの減衰特性が反映される出力信号成分よりも急激に０に近づく。このため、第２の時間区間ｔｐ２においては、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分は、ほぼ０となっている。よって、第２の時間区間ｔｐ２のＳＶｉｊに基づいて得られた近似式は、渦電流の減衰特性は反映されず、磁気エネルギーの減衰特性が反映された出力信号成分を表していると考えられる。
【００６０】
ＣＰＵ３１は、第１および第２の時間区間ｔｐ１，ｔｐ２について、ＳＶｉｊと、近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差ＳＶｍｉｊを求める。このＳＶｍｉｊは、渦電流の減衰特性が反映される出力信号成分を表していると考えられる。
【００６１】
ステップＳ６８では、ＣＰＵ３１は、第１の時間区間ｔｐ１内の所定の時間区間についてＳＶｍｉｊの平均値Ｐｉｊを求める。この平均値Ｐｉｊを、検出コイルＣｄｉとＣｄｊの組合せに対応づけられた特性値Ｐｐとする。図５の例では、ＳＶｍｉｊが負の値を有するので、特性値Ｐｐも負の値となる。この特性値Ｐｐは、検出コイルＣｄｉの中心位置と検出コイルＣｄｊの中心位置との中間の地点に対応づけられて、メモリ３４に記憶される。
【００６２】
なお、以上では、Ｓｙ方向について上流に位置する検出コイルＣｄｉが欠陥により近い部分に位置する検出コイルであり、下流の検出コイルＣｄｊが欠陥からより遠い部分に位置する検出コイルである例を使って説明をしてきた。しかし、検出コイルＣｄｉが欠陥から遠い部分に位置する検出コイルであり、検出コイルＣｄｊが検出コイルＣｄｉよりも欠陥に近い部分に位置する検出コイルである場合には、ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊ，ＳＶａｉｊ，ＳＶｍｉｊ，Ｐｐの符号は、以上で図５の各グラフを使用して説明した場合とは逆になる。
【００６３】
図６は、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図である。本実施例では、隣り合う検出コイルのうち、方向Ｓｙのより上流に位置する検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉから、より下流に位置する検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊを引いて、ΔＶｉｊを得ていた（図５のステップＳ６２参照）。このため、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にあるときには、各検出コイルの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、以下のようになる。
【００６４】
すなわち、より上流側の検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、静磁場が遮断された時刻ｔ０から所定の時間区間においては、より下流側の検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊよりも大きな値をとる（図６の下段、左側参照）。よって、その所定の時間区間においては、ΔＶｉｊは当初、正の値をとり、その後、負の値をとる（図６の下段、中央参照）。その結果、図５の例と同様に、ＳＶｉｊは当初、正の値となり、時間が経過するにつれて０に近づく（図６の下段、右側参照）。そして、ＳＶｍｉｊは負の値となる（図６において図示せず）。よって、特性値Ｐｐも負の値となる。
【００６５】
図７は、検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図である。検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にあるときには、各検出コイルの出力信号Ｖｄｉ，Ｖｄｊは、以下のようになる。
【００６６】
すなわち、より上流側の検出コイルＣｄｉの出力信号Ｖｄｉは、静磁場が遮断された時刻ｔ０から所定の時間区間において、下流側の検出コイルＣｄｊの出力信号Ｖｄｊよりも小さな値をとる（図７の下段、左側参照）。よって、その所定の時間区間においては、ΔＶｉｊは当初、負の値をとり、その後、正の値をとる（図７の下段、中央参照）。その結果、図５の例とは逆に、ＳＶｉｊは当初、負の値となり、時間が経過するにつれて０に近づく（図７の下段、右側参照）。そして、ＳＶｍｉｊは正の値となる（図６において図示せず）。よって、特性値Ｐｐも正の値となる。
【００６７】
図５のステップＳ７０では、ＣＰＵ３１は、隣り合う所定の組合せの検出コイルについて、すべてステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を行ったか否かを判定する。そして、判定結果がＮｏである場合は、再びステップＳ６２に戻る。一方、判定結果がＹｅｓである場合は、ステップＳ７２で、鉄鋼板ＩＰ内の欠陥等の構造を計算する。
【００６８】
ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を行う隣り合う検出コイルの組合せは、以下のような検出コイルの組合せである。すなわち、ある検出コイルＣｄｐと組み合わせられるのは、その検出コイルＣｄｐとは異なる検出コイル列に含まれる検出コイルであって、最も近い検出コイルＣｄｑである（ｐ、ｑは、検出コイルの番号）。たとえば、図３の例では、検出コイルＣｄ１と組み合わせられるのは、検出コイルＣｄ７である。検出コイルＣｄ４については、検出コイルＣｄ９との組合せに関してステップＳ６２〜Ｓ６８の処理が行われる。また、検出コイルＣｄ９と並んで最も検出コイルＣｄ４に近い検出コイルＣｄ１０との組合せに関しても、ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理が行われる。
【００６９】
ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理は、検出コイルＣｄ１とＣｄ７の組合せから検出コイルＣｄ６とＣｄ１２の組合せまで、１１組の組合せについて行われる（図３参照）。ステップＳ６２〜Ｓ６８の処理の結果、１１組の検出コイルの組合せについて得られる特性値Ｐｐｉｊは、それぞれ２個の検出コイルの中心位置の中央の位置ｐｂ１〜ｐｂ１１（図３において白丸で示す）に対応づけられて、メモリ３４に格納される（図３参照）。以下、これらの位置ｐｂ１〜ｐｂ１１を「測定点」と呼ぶ。
【００７０】
測定点ｐｂ１〜ｐｂ１１は、検出コイル列の方向に、互いに０．２５ｍｍの間隔を有している。図４のステップＳ５０およびＳ１０において説明したように、検出コイル列の方向に垂直な方向Ｓｘに沿って０．２５ｍｍずつセンサ部１０をずらしてステップＳ６２〜Ｓ６８の処理を繰り返し行うことで、互いに垂直な２方向Ｓｘ，Ｓｙについて０．２５ｍｍの間隔を有する複数の測定点について、特性値Ｐｐが得られる。
【００７１】
図８は、各測定点の特性値Ｐｐの絶対値である絶対特性値Ｐｐａを各測定点と対応づけて表した棒グラフである。図８では、１回目の測定（ステップＳ１０〜Ｓ４０の処理）で得られる各特性値の絶対特性値Ｐｐａ（１，１）〜Ｐｐａ（１，８）から５回目の測定で得られる各特性値の絶対特性値Ｐｐａ（５，１）〜Ｐｐａ（５，８）までを示している。なお、絶対特性値Ｐｐａに付された最初の数値は、測定の回数を示し、次の数値が測定点の番号を示す。
【００７２】
図８の例においては、鉄鋼板ＩＰ内部の欠陥ＤＦの射影をＤＦｐで示す。欠陥ＤＦの近傍においては、隣り合う検出コイルのうち、欠陥に近い検出コイルの出力信号と、欠陥から遠い検出コイルの出力信号と、の間で差ができる（図５のステップＳ６２の左側参照）。よって、絶対特性値Ｐｐａは有意な値を有する。図６の例では、Ｐｐａ（２，５），Ｐｐａ（２，６），Ｐｐａ（３，４），Ｐｐａ（３，５），Ｐｐａ（４，５），Ｐｐａ（４，６），Ｐｐａ（５，３），Ｐｐａ（５，４）は、有意な値を有している。
【００７３】
これに対して、欠陥ＤＦから遠い位置にある検出コイル同士の間では、出力信号の差が生じない。このため、絶対特性値Ｐｐａは０に近い値を有する。図６の例では、たとえば、Ｐｐａ（１，１），Ｐｐａ（１，８），Ｐｐａ（５，１），Ｐｐａ（５，８）は、０に近い値を有している。よって、絶対特性値Ｐｐａが所定のしきい値よりも大きい測定点の近傍には、欠陥が存在すると推定することができる。さらに、絶対特性値Ｐｐａの大きさに基づいて、たとえば欠陥の一種である割れの空隙の大きさを推定することができる。
【００７４】
図５のステップＳ７２においては、ＣＰＵ３１は、このような方法で、各測定点の特性値Ｐｐに基づいて欠陥の位置を特定する。メモリ内に蓄積された特性値Ｐｐに基づいて被測定物の内部構造を計算する機能は、ＣＰＵ３１の機能部としての構造決定部３１ｂが奏する。
【００７５】
以上で説明したように、第１実施例によれば、静磁場の印加を遮断した後の各測定点における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、磁性体の内部の微小な構造を検知することができる。
【００７６】
Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例の検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置を示す平面図である。第２実施例においては、検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置が第１実施例とは異なっている。他の構成および処理は、第１実施例と同じである。図９においては、第１実施例の構成に対応する第２実施例の構成は、同じ符号を付して示している。
【００７７】
第２実施例では、検出コイル列内の各検出コイルＣｄは、互いに、コイルが囲む領域の一部が隣接する検出コイルが囲む領域と重なるように配されている。すなわち、検出コイル列内で隣接する検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊのうち、方向Ｓｙの上流側に位置する検出コイルＣｄｉの長方形の下流側の辺を構成する部分は、方向Ｓｙの下流側に位置する検出コイルＣｄｊの長方形の上流側の辺を構成する部分よりも、下流側に位置する。
【００７８】
たとえば、検出コイルＣｄ５の下流側の辺ｐ５ｂｌは、検出コイルＣｄ６の上流側の辺ｐ６ｆｌよりも下流側に位置する。そして、検出コイルＣｄ５の一部ｐ５ｂｓと、検出コイルＣｄ６の一部ｐ６ｆｓとは、重複している。なお、検出コイルＣｄ５の一部ｐ５ｂｌ，ｐ５ｂｓは、基板１２ｓの裏面に設けられており、検出コイルＣｄ６の一部ｐ６ｆｌ，ｐ６ｆｓは、基板１２ｓの表面に設けられている。
【００７９】
このような様な態様としても、隣接する検出コイルＣｄｉと検出コイルＣｄｊとは、被測定物上において異なる領域の磁束を受ける。すなわち、互いに異なる測定位置の磁束の変化率を測定することができる。このため、それらの検出コイルの出力信号Ｖｄｐ，Ｖｄｑの差に基づいて処理を行うことで（図５のステップＳ６２参照）、被測定物内の欠陥の検出を行うことができる。
【００８０】
そして、第２実施例のような態様とすれば、第１実施例に比べて検出コイル列内の検出コイル同士をより近くに配することができる。このため、隣り合う検出コイルの中心点の中央に位置する測定点ｐｂ１〜ｐｂ１１を、より近接させることができる。その結果、被測定物内の微細な欠陥についてより正確な検出を行うことができる。
【００８１】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、第３実施例において、制御部２０が励磁部１１としての励磁コイルに電圧を印可した後に励磁コイルに流れる電流Ｉを示すグラフである。第１実施例では、電流Ｉが十分に安定した後の時刻ｔ０において、励磁部１１への電圧の印可を停止し、その結果、励磁部１１による磁界の印可を停止する。しかし、第３実施例においては、電流Ｉの大きさ、すなわち磁界の強さが安定する前の、磁界の強さが変化している間の時刻ｔ０１，ｔ０２においても、励磁部１１による磁界の印可を停止することができる。第３実施例の他の処理および構成は、第１実施例と同じである。
【００８２】
磁界の変化によって生じる渦流の磁性体内の深さ方向の位置は、励磁部１１によって被測定物に磁界をかけている時間が長いほど、磁界遮断後、被測定物内のより深い位置となる。そして、磁界の強さが変化している間の時刻ｔ０１，ｔ０２において磁界を遮断した場合には、被測定物内のより浅い位置において渦電流が生じる。この渦電流が生じる位置は、磁界を遮断した時刻における磁界の強さの増加率、すなわち、励磁コイルに流れる電流の増加率が大きいほど浅くなる。なお、図１０においては、時刻ｔ０１における電流の増加率をθ１で示し、時刻ｔ０２における電流の増加率をθ２で示す。また、時刻ｔ０における電流の増加率をθ０で示す。θ０は、ほぼ０である。
【００８３】
第３実施例の制御部２０およびデータ処理部３０は、第１実施例と同じく、磁界遮断後の被測定物内の渦電流による検出信号の変化に基づいて、被測定物内部の構造を計算する。よって、第３実施例のように、磁界を遮断する時刻を調整することで、生じる渦電流の位置を調整することができる。その結果、第３実施例によれば、被測定物内の異なる深さの構造を検知することができる。
【００８４】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８５】
Ｄ１．変形例１：
図１１は、変形例１の検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図である。図１１においては、第１実施例の構成に対応する構成は、図３と同じ符号を付して示している。第１実施例および第２実施例では、検出コイルは長方形の形状を有する一巻きのコイルであった。しかし、検出コイルは、図８のような６角形や８角形等の他の多角形の形状や円形など、他の形状とすることもできる。そして、捲き数は、１捲き以外にも、２捲き、３捲きなど、他の捲き数とすることができる。
【００８６】
ただし、検出コイルの捲き数は、１０捲き以下であることが好ましい。また、検出コイルの捲き数は、５捲き以下であることがより好ましく、３捲き以下であることがさらに好ましい。コイルがほぼ同一平面内で巻かれている態様においては、コイルの捲き数を上記のようにすることで、コイルの平面内における大きさを小さくすることができる。よって、検出コイルを互いに近接させて配することができ、その結果、微小な欠陥を正確に検出することができる。また、コイルが、捲きの軸方向に重ねて捲かれている態様においては、上記のような捲き数とすることで、捲きの軸方向についての厚みを少なくすることができる。
【００８７】
各検出コイルは、コイルの軸の方向に投影したときに、隣接する検出コイルとの間で、コイルが囲む領域が一部重なるように配されていることが好ましい。たとえば、各検出コイルは、図１１のように、コイルの巻き線が交差するように配することもでき、また、図９のように、コイルの巻き線の一部が重なるように配することもできる。
【００８８】
また、各実施例においては、一つずつの検出コイルの一部が基板の表面に設けられ、他の一部が基板の裏面に設けられていた。しかし、たとえば、検出コイル列内の検出コイルを交互に基板の表面と裏面に設けるなど、各検出コイルをコイルの軸方向について異なる位置に設けることもできる。そのような態様においても、各検出コイルが囲む領域が一部重複するような配置とすることができる。検出コイルをそのような配置とすることで、各検出コイルの測定位置を近接させることができ、被測定物内の微小な構造を検出することができる。
【００８９】
なお、本明細書においては、コイルの巻き線が交差する態様（図１１参照）と、コイルの巻き線の一部が重なるような態様（図３および図９参照）との両方を含めて、「検出コイルの一部が重なる」と表記する。
【００９０】
なお、欠陥を検出する処理は、隣接する検出コイルの出力信号の差に基づいて行われる（図５参照）。このため、隣り合う検出コイルが囲む領域が重なる態様（図９および図１１参照）においては、そのように重なった領域内に欠陥が位置する場合には、その欠陥が検出信号の差として表れにくくなる可能性がある。しかし、第１実施例のように、隣り合う検出コイルが囲む領域が重ならない態様においては、そのような問題は生じない。
【００９１】
なお、複数の検出コイルに含まれる各検出コイルが囲む領域の面積は、互いにほぼ等しいことが好ましい。ここで、「各検出コイルが囲む領域の面積がほぼ等しい」とは、各検出コイルが囲む領域の面積の最小値が、最大値の８５％以上であることをいう。なお、各検出コイルが囲む領域の面積の最小値は、検出コイルが囲む領域の面積の最大値の９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。
【００９２】
Ｄ２．変形例２：
複数の検出コイルは、磁束密度がほぼ等しい領域に配されることが好ましい。ここで、「磁束密度がほぼ等しい」とは、各検出コイルの中心位置における磁束密度の最小値が、最大値の８５％以上であることをいう。なお、各検出コイルの中心位置における磁束密度の最小値は、検出コイルの中心位置における磁束密度の最大値の９０％以上であることが好ましく、９５％以上であることがより好ましい。
【００９３】
Ｄ３．変形例３：
上記第１実施例では、検出コイル列は、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２の２列であった。そして、第１の検出コイル列Ｌｃｄ１と第２の検出コイル列Ｌｃｄ２とは、互いに検出コイルの間隔の１／２だけ列の方向にずらして配されていた。しかし、検出コイル列は他の態様とすることもできる。ただし、複数の検出コイル列を設け、各検出コイル列が、互いに列の方向について、検出コイルの間隔の１／ｎ（ｎは正の整数）だけずらして配される態様とすることが好ましい。そのような態様によれば、列に垂直な方向に測定位置をずらしてｎ回、測定を行うことで、列方向について検出コイルの間隔の１／ｎの間隔を有する測定位置の測定値を得ることができる。
【００９４】
Ｄ４．変形例４：
上記実施例では、磁界の強さの変化を測定する検出要素は、コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２であった。しかし、磁界の強さの変化を測定する検出要素は、ホール素子など、他の構成とすることができる。ホール素子は、磁束の大きさを測定することができる。よって、ホール素子を使用する態様においては、測定によって得られた磁束の大きさのデータから、まず高周波成分を除いて変化をなだらかにし、その後、微分することによって、磁束の変化率を得ることができる。その後の処理は、第１実施例における図５のステップＳ６２以降の処理を同じである。
【００９５】
ただし、コイルを使用する態様においては微分の処理を行うことなく、最初から磁束の大きさの変化率のデータを得ることができる。このため、より誤差の少ない測定結果を得ることができる。
【００９６】
Ｄ５．変形例５：
上記実施例では、励磁部１１は、フェライト入りの励磁コイルであった。しかし、励磁部は、空芯の励磁コイルなど、他の態様とすることができる。なお、励磁部は、自らの中に渦流が発生しないような態様で構成されることが好ましい。
【００９７】
Ｄ６．変形例６：
上記第１実施例では、積分ＳＶｉｊの近似式を求める際の基礎となる部分は、積分ＳＶｉｊのうち、時間区間ｔｐ２に相当する部分であった（図５のステップＳ６６参照）。そして、その時間区間ｔｐ２の開始時刻ｔ２は、時刻ｔ０から２μｓｅｃ経過後の時刻であった。また、時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、時刻ｔ０から２０μｓｅｃ経過後の時刻であった。しかし、時間区間ｔｐ２は、他の時間区間とすることができる。時間区間ｔｐ２の開始時刻ｔ２は、たとえば、ｔ１の１．５〜４倍の時間が時刻ｔ０から経過した時刻とすることができる。そして、第２の時間区間ｔｐ２の終了時刻ｔ３は、たとえば、ｔ１の５〜１００倍の時間が時刻ｔ０から経過した時刻とすることができる。
【００９８】
なお、積分ＳＶｉｊの近似式を求める際の基礎となる部分は、積分ＳＶｉｊが単調減少となっている部分であることが好ましい。ここで、「単調減少となっている部分」とは、任意の時刻ｔｓ１における値が、その時刻ｔｓ１から所定の時間Δｔが経過した時刻ｔｓ２（ｔｓ２＝ｔｓ１＋Δｔ）の値よりも常に大きい時間区間である。たとえば、Δｔは、１μｓｅｃや０．５μｓｅｃとすることができる。
【００９９】
また、上記実施例では、積分値ＳＶｉｊと近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差ＳＶｍｉｊは、第１および第２の時間区間ｔｐ１，ｔｐ２について計算されていた。しかし、ＳＶｍｉｊは、第１の時間区間ｔｐ１に含まれる一部の時間区間についてのみ求めることとしてもよい。そのような態様においては、ＳＶｍｉｊを計算した時間区間におけるＳＶｍｉｊの平均値を特性値Ｐｐとすることができる。
【０１００】
また、上記実施例では、特性値Ｐｐは、所定の時間区間についてのＳＶｍｉｊの平均値であった。しかし、特性値Ｐｐは、所定の時間区間についての積分値や、時刻に応じて定められた重みを付して計算した重み付け平均、所定の時刻におけるＳＶｍｉｊの値など、他の計算方法で得られた値とすることもできる。すなわち、特性値は、異なる測定位置における磁束の変化率の差の積分に基づいて定めることができる。
【０１０１】
Ｄ７．変形例７：
上記第１実施例では、各絶対特性値Ｐｐａは、各測定点と対応づけられて解析された。しかし、欠陥の位置や大きさを検出する際には、他の方法を使用することもできる。たとえば、ある測定点の特性値Ｐｐが負の値を有する場合は、欠陥は、測定点ｐｂに対して、隣接する検出コイルのうちＳｙ方向の上流側に位置する検出コイルの方向に位置すると考えられる。一方、ある測定点の特性値Ｐｐが正の値を有する場合は、欠陥は、測定点ｐｂに対して、隣接する検出コイルのうちＳｙ方向の下流側に位置する検出コイルの方向に位置すると考えられる。たとえば、図３において、測定点ｐｂ１の特性値Ｐｐ１が負の値を有する時には、欠陥は、測定点ｐｂ１に対して、検出コイルＣｄ１側に位置すると考えられる。そして、測定点ｐｂ１の特性値Ｐｐ１が正の値を有する時には、欠陥は、測定点ｐｂ１に対して、検出コイルＣｄ７側に位置すると考えられる。
【０１０２】
よって、たとえば、図６のグラフにおいて、絶対特性値Ｐｐａの棒グラフの位置を、特性値Ｐｐの符号に応じて、上流または下流のいずれかの検出コイルの方向にずらして、そのずらした位置と対応づけて解析して、欠陥の位置および大きさを解析することもできる。たとえば、図８の例においては、Ｐｐａ（２，５）は、図３のｐｂ５に対応する位置に示されている。しかし、Ｐｐ（２，５）が負の場合には、位置ｐｂ５に対して上流側のコイルＣｄ３の中心位置ｐｃ３寄りの位置（たとえば、ｐｂ５とｐｃ３の中間位置）に対応づけて、絶対特性値Ｐｐａ（２，５）を処理することが好ましい。また、Ｐｐ（２，５）が正の場合には、位置ｐｂ５に対して下流側のコイルＣｄ９の中心位置ｐｃ９寄りの位置（たとえば、ｐｂ５とｐｃ９の中間位置）に対応づけて、絶対特性値Ｐｐａ（２，５）を処理することが好ましい。このような態様とすれば、より正確に欠陥の位置を検出することができる。
【０１０３】
Ｄ８．変形例８：
上記実施例では、測定対象の物体は鉄鋼板ＩＰであった。しかし、測定対象の物体は、アルミニウム、チタンなど、他の素材で構成された物体であってもよい。また、直方体や、加工された結果、複雑な構造を有する物体など、板状の構造以外の構造を有する物体を測定対象とすることもできる。ただし、測定対象とする物体は導電性のある物質を含むものであることが好ましい。
【０１０４】
Ｄ９．変形例９：
上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、制御部２０（図１参照）の機能の一部をデータ処理部３０であるコンピュータが実行するようにすることもできる。
【０１０５】
このような機能を実現するコンピュータプログラムは、フロッピディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供される。ホストコンピュータは、その記録媒体からコンピュータプログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送する。あるいは、通信経路を介してプログラム供給装置からホストコンピュータにコンピュータプログラムを供給するようにしてもよい。コンピュータプログラムの機能を実現する時には、内部記憶装置に格納されたコンピュータプログラムがホストコンピュータのマイクロプロセッサによって実行される。また、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをホストコンピュータが直接実行するようにしてもよい。
【０１０６】
この明細書において、コンピュータとは、ハードウェア装置とオペレーションシステムとを含む概念であり、オペレーションシステムの制御の下で動作するハードウェア装置を意味している。コンピュータプログラムは、このようなホストコンピュータに、上述の各部の機能を実現させる。なお、上述の機能の一部は、アプリケーションプログラムでなく、オペレーションシステムによって実現されていても良い。
【０１０７】
なお、この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施例である測定システムの構成を示す説明図。
【図２】センサ部１０の先端部分１６の構造を示す透視図。
【図３】検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図。
【図４】被測定物内の内部構造を求める際の手順を示すフローチャート。
【図５】内部欠陥の形状を計算する処理を示すフローチャート。
【図６】検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの下流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図。
【図７】検出コイルＣｄｉ，Ｃｄｊがともに、欠陥に対して方向Ｓｙの上流にある場合の、Ｖｄｉ，Ｖｄｊ，ΔＶｉｊ，ＳＶｉｊのグラフを示す図。
【図８】各測定点の特性値Ｐｐの絶対値である絶対特性値Ｐｐａを各測定点と対応づけて表した棒グラフ。
【図９】第２実施例の検出コイルアレイ１２ｂにおける各検出コイルの配置を示す平面図。
【図１０】第３実施例において、制御部２０が励磁部１１としての励磁コイルに電圧を印可した後に励磁コイルに流れる電流Ｉを示すグラフ。
【図１１】変形例１の検出コイルアレイ１２における各検出コイルの配置を示す平面図。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…センサ部
１１…励磁部
１２，１２ｂ，１２ｃ…検出コイルアレイ
１２ｓ…基板
１６…先端部分
１６ａｓ…先端面
２０…制御部
２０ａ…センサ制御部
２０ｂ…信号処理部
３０…データ処理部
３１…ＣＰＵ
３１ｂ…構造決定部
３２…ディスプレイ
３３…キーボード
３４…メモリ
４０…ロボットアーム
４１…並進関節
４２，４４，４６…ねじり関節
４３，４５，４７…曲げ関節
Ａｄ…鉄鋼板ＩＰの測定対象とする領域
Ｃａ１…励磁部１１のコイルの中心軸
Ｃａ２…検出コイルの軸
Ｃｄ，Ｃｄ１〜Ｃｄ１２…検出コイル
ＣｄＳ…検出信号
ＤＦ…被測定物内部の欠陥
Ｉ…電流
ＩＰ…鉄鋼板
Ｌｃｄ１…第１の検出コイル列
Ｌｃｄ２…第２の検出コイル列
Ｌｂ１…基板１２ｓの裏面側に設けられたリードワイヤ
Ｌｆ１…基板１２ｓの表面側に設けられたリードワイヤ
ＳＶｉｊ…隣り合う検出コイルの出力信号の差ΔＶｉｊの積分
ＳＶｍｉｊ…ＳＶｉｊと、近似式による計算値ＳＶａｉｊとの差
Ｓｐ…センサ部１０の走査方向を示す矢印
Ｓｘ…検出コイル列の並びの方向に垂直な方向
Ｓｙ…検出コイル列の並びの方向
Ｖｄ…検出コイルの出力信号（誘導起電力）
Ｖｄｉ…検出コイルＣｄｉの出力信号（誘導起電力）
Ｖｄｊ…検出コイルＣｄｊの出力信号（誘導起電力）
ｐ１ｂ〜ｐ１２ｂ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓの裏面側に設けられた第２の部分
ｐ１ｆ〜ｐ１２ｆ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓの表面側に設けられた第１の部分
ｐ１ｔ〜ｐ１２ｔ…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の基板１２ｓのスルーホール内に設けられた第３の部分
ｐ５ｂｌ…検出コイルＣｄ６の一辺と重なる検出コイルＣｄ５の一辺
ｐ６ｂｌ…検出コイルＣｄ５の一辺と重なる検出コイルＣｄ６の一辺
ｐ５ｂｓ…検出コイルＣｄ６の一部と重なる検出コイルＣｄ５の一部
ｐ６ｆｓ…検出コイルＣｄ５の一部と重なる検出コイルＣｄ６の一部
ｐｂ，ｐｂ１〜ｐｂ１１…測定点
ｐｃ１〜ｐｃ１２…検出コイルＣｄ１〜Ｃｄ１２の中心位置
ｔ０…磁気を遮断する時刻
ｔ０１，ｔ０２…磁気を遮断する時刻
ｔ１…検出コイルＣｄｉとＣｄｊのグラフＶｄｉ，Ｖｄｊが交差する時刻
ｔ２…第２の時間区間の開始時刻
ｔ３…第２の時間区間の終了時刻
ｔｐ１…第１の時間区間
ｔｐ２…第２の時間区間
ΔＶｉｊ…検出コイルＣｄｉの出力信号ＶｄｉとＣｄｊの出力信号Ｖｄｊとの差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の内部構造を測定する測定装置であって、
被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、
前記被測定物の互いに異なる測定位置についてそれぞれ磁束の変化率を測定するための複数の検出要素と、
前記励磁部を制御し、前記複数の検出要素の信号を受け取って、前記磁場の印加を停止した後の、前記異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部と、を備える測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の測定装置であって、
前記励磁部は、前記被測定物にパルス状に静磁場を印加することができ、
前記制御部は、前記励磁部を制御することによって、前記静磁場のパルスの波形を制御することができる、測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の測定装置であって、
前記制御部は、さらに、前記複数の検出要素のうち二つの検出要素でそれぞれ測定した前記変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、前記特性値を計算する、測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の測定装置であって、
前記磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、前記第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けた場合に、
前記制御部は、さらに、
前記積分のうち前記第２の時間区間に対応する部分に基づいて、前記積分の近似式を計算し、
前記第１の時間区間内における前記積分の値と前記近似式による計算値との違いに基づいて、前記特性値を計算する、測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の測定装置であって、
前記第２の時間区間は、前記第２の時間区間内の任意の第１の時刻の前記積分の値が、前記第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の前記積分の値よりも大きい時間区間である、測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の測定装置であって、さらに、
前記複数の検出要素は、
前記励磁部による磁場の磁束密度が互いにほぼ等しくなる位置に設けられている複数の検出コイルであって、互いにほぼ等しい面積を有する検出コイルである、測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の測定装置であって、
前記各検出コイルは、少なくとも一部が、隣接する検出コイルの少なくとも一部と重なるように配されている、測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の測定装置であって、さらに、
前記複数の検出コイルが設けられた基板を備え、
前記各検出コイルは、一巻きのコイルであって、前記基板の表面に設けられた第１の部分と、前記基板の裏面に設けられた第２の部分と、（前記基板を貫通し）前記第１および第２の部分を接続する第３の部分と、を備え、
前記複数の検出コイルは、前記第１の部分の少なくとも一部が、隣接する検出コイルの前記第２の部分の少なくとも一部と重なるように配されている、測定装置。
【請求項９】
請求項１記載の測定装置であって、
前記複数の検出コイルは、それぞれ捲き数が１０以下のコイルである、測定装置。
【請求項１０】
請求項１記載の測定装置であって、
前記複数の検出コイルは、
一列に配された第１の検出コイル群と、
前記第１の検出コイル群に対して平行に一列に配された第２の検出コイル群と、を含み、
前記第２の検出コイル群の検出コイルは、前記第１の検出コイル群の検出コイルに対して、前記列の方向についてずらして配されている、測定装置。
【請求項１１】
被測定物の内部構造に関する特性値を計算する方法であって、
被測定物に磁場を印加する工程と、
前記磁場の印加を停止する工程と、
前記被測定物の互いに異なる測定位置について、前記磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する工程と、
前記異なる測定位置における前記磁束の前記変化率の過渡変化の違いに基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する工程と、を備える方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
前記特性値を計算する工程は、
二つの前記測定位置においてそれぞれ測定した前記変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、前記特性値を計算する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、
前記磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、前記第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けた場合に、
前記積分の過渡変化に基づいて前記特性値を計算する工程は、
前記積分のうち前記第２の時間区間に対応する部分に基づいて、前記積分の近似式を計算する工程と、
前記第１の時間区間内における前記積分の値と前記近似式による計算値との違いに基づいて、前記特性値を計算する工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、
前記第２の時間区間は、前記第２の時間区間内の、任意の第１の時刻の前記積分の値が、前記第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の前記積分の値よりも大きい時間区間である、方法。
【請求項１】
被測定物の内部構造を測定する測定装置であって、
被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、
前記被測定物の互いに異なる測定位置についてそれぞれ磁束の変化率を測定するための複数の検出要素と、
前記励磁部を制御し、前記複数の検出要素の信号を受け取って、前記磁場の印加を停止した後の、前記異なる測定位置における磁束の変化率の過渡変化の違いに基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部と、を備える測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の測定装置であって、
前記励磁部は、前記被測定物にパルス状に静磁場を印加することができ、
前記制御部は、前記励磁部を制御することによって、前記静磁場のパルスの波形を制御することができる、測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の測定装置であって、
前記制御部は、さらに、前記複数の検出要素のうち二つの検出要素でそれぞれ測定した前記変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、前記特性値を計算する、測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の測定装置であって、
前記磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、前記第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けた場合に、
前記制御部は、さらに、
前記積分のうち前記第２の時間区間に対応する部分に基づいて、前記積分の近似式を計算し、
前記第１の時間区間内における前記積分の値と前記近似式による計算値との違いに基づいて、前記特性値を計算する、測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の測定装置であって、
前記第２の時間区間は、前記第２の時間区間内の任意の第１の時刻の前記積分の値が、前記第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の前記積分の値よりも大きい時間区間である、測定装置。
【請求項６】
請求項１記載の測定装置であって、さらに、
前記複数の検出要素は、
前記励磁部による磁場の磁束密度が互いにほぼ等しくなる位置に設けられている複数の検出コイルであって、互いにほぼ等しい面積を有する検出コイルである、測定装置。
【請求項７】
請求項６記載の測定装置であって、
前記各検出コイルは、少なくとも一部が、隣接する検出コイルの少なくとも一部と重なるように配されている、測定装置。
【請求項８】
請求項７記載の測定装置であって、さらに、
前記複数の検出コイルが設けられた基板を備え、
前記各検出コイルは、一巻きのコイルであって、前記基板の表面に設けられた第１の部分と、前記基板の裏面に設けられた第２の部分と、（前記基板を貫通し）前記第１および第２の部分を接続する第３の部分と、を備え、
前記複数の検出コイルは、前記第１の部分の少なくとも一部が、隣接する検出コイルの前記第２の部分の少なくとも一部と重なるように配されている、測定装置。
【請求項９】
請求項１記載の測定装置であって、
前記複数の検出コイルは、それぞれ捲き数が１０以下のコイルである、測定装置。
【請求項１０】
請求項１記載の測定装置であって、
前記複数の検出コイルは、
一列に配された第１の検出コイル群と、
前記第１の検出コイル群に対して平行に一列に配された第２の検出コイル群と、を含み、
前記第２の検出コイル群の検出コイルは、前記第１の検出コイル群の検出コイルに対して、前記列の方向についてずらして配されている、測定装置。
【請求項１１】
被測定物の内部構造に関する特性値を計算する方法であって、
被測定物に磁場を印加する工程と、
前記磁場の印加を停止する工程と、
前記被測定物の互いに異なる測定位置について、前記磁場の印加を停止した後の磁束の変化率を測定する工程と、
前記異なる測定位置における前記磁束の前記変化率の過渡変化の違いに基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する工程と、を備える方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
前記特性値を計算する工程は、
二つの前記測定位置においてそれぞれ測定した前記変化率の差の積分の過渡変化に基づいて、前記特性値を計算する工程を含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、
前記磁場の印加を停止した後の時間を、第１の時間区間と、前記第１の時間区間よりも後の第２の時間区間と、に分けた場合に、
前記積分の過渡変化に基づいて前記特性値を計算する工程は、
前記積分のうち前記第２の時間区間に対応する部分に基づいて、前記積分の近似式を計算する工程と、
前記第１の時間区間内における前記積分の値と前記近似式による計算値との違いに基づいて、前記特性値を計算する工程と、を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、
前記第２の時間区間は、前記第２の時間区間内の、任意の第１の時刻の前記積分の値が、前記第１の時刻から所定の時間が経過した後の第２の時刻の前記積分の値よりも大きい時間区間である、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−２１８８０１（Ｐ２００７−２１８８０１Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４１３５５（Ｐ２００６−４１３５５）
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【Ｆターム（参考）】
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