測定装置および測定方法
【課題】簡便に物体の内部の構造を検知することを目的とする。
【解決手段】この測定装置は、被測定物ＴＯ１，ＴＯ２に磁場を印加することができる励磁部１３ｎ，１３ｓと、被測定物ＴＯ１，ＴＯ２を通る磁束の変化率を測定するための検出部３１，３２と、励磁部１３ｎ，１３ｓを制御し、測定位置が異なる一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部３と、を備える。
【解決手段】この測定装置は、被測定物ＴＯ１，ＴＯ２に磁場を印加することができる励磁部１３ｎ，１３ｓと、被測定物ＴＯ１，ＴＯ２を通る磁束の変化率を測定するための検出部３１，３２と、励磁部１３ｎ，１３ｓを制御し、測定位置が異なる一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体に磁場を印加して、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、部材の溶接部分を特定するための技術が存在する。たとえば、ある従来技術においては、検査対象物を水没させ、検査対象物に超音波ビームを照射して、そのエコーを測定することにより、超音波ビームを照射した部分が溶接が行われた部分であるか、溶接が行われていない部分であるかを判定する。そして、複数箇所について超音波ビームを照射し、上記の判定を行って、溶接が行われた範囲を特定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３７１９５号公報
【０００４】
また、他の従来技術としては、部材にＸ線を照射し、そのＸ線で写真乾板に部材の画像を焼き付けて、部材の溶接部分を特定するという技術も存在する。
【０００５】
しかし、超音波ビームを使用する技術は、検査対象物の複数箇所にそれぞれ超音波ビームを照射して同時に測定を行うことができない。このため、超音波ビームを照射するための探傷子を走査させて部材の各位置について順に測定を行う必要がある。よって、検査に長時間を要する。また、部材を水に浸すため、検査後、部材を乾燥させる必要がある。また、錆を生じる検査対象物については防錆処理を施す必要がある。そして、Ｘ線画像を使用する技術においても、写真乾板上に画像を形成してこれを目視で観察する必要があるため、やはり検査に長時間を要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡便に物体の内部の構造を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、被測定物の内部構造を測定するための測定装置において以下のような構成を採用する。
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、
被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、
励磁部を制御し、被測定物への磁場の印加のパターンと測定位置との少なくとも一方が異なる一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部と、を備える。
【０００８】
このような態様とすれば、被測定物に磁場の印加と停止を行って、磁束の変化率の過渡変化を測定することで、被測定物の内部構造に関する特性値を計算することができる。すなわち、短時間で物体の内部の構造を検知することができる。また、一対の測定を行って、測定結果の相違に基づいて特性値を計算するため、一対の測定に存在する共通の外乱を排除して特性値を得ることができる。
【０００９】
なお、一対の測定は、たとえば、測定位置や磁束の印加の方法を変えて行うことができる。また、一対の測定は、互いに異なる一対の位置について同時に行う測定とすることもできる。また、特性値は、たとえば、ある位置が、被測定物内に存在すべき内部構造に該当するか、そうではないかを表す特性値とすることができる。また、特性値は、被測定物内に存在すべき内部構造の寸法や、内部構造の範囲を表す値とすることもできる。
【００１０】
また、制御部は、一対の測定として、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させた後の磁束の変化率の測定と、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させた後の磁束の変化率の測定と、を行うことが好ましい。
そして、制御部は、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際には、磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加することが好ましい。
【００１１】
なお、「強度（強さ）Ａが強度（強さ）Ｂとほぼ同一である」とは、強度Ａが強度Ｂの９０％〜１１０％であることを意味する。なお、上記の第２の時間区間以外の時間区間において、第２のパターンの磁場の強度は、第１のパターンの対応する時刻の磁場の強度の９５％〜１０５％であることがより好ましく、第１のパターンの対応する時刻の磁場の強度の９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【００１２】
また、励磁部が、磁場を発生させるためのコイルを備える場合には、以下のような態様とすることが好ましい。
すなわち、制御部は、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際には、コイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧をコイルに印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧をコイルに印加する。
【００１３】
なお、「電圧Ａが電圧Ｂとほぼ同一である」とは、電圧Ａが電圧Ｂの９０％〜１１０％であることを意味する。なお、上記の他の時間区間において、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の駆動電圧は、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の対応する時刻の駆動電圧の９５％〜１０５％であることがより好ましく、９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【００１４】
複数の検出部を使用して上記の一対の測定における検出部からの信号を得た場合には、それらの信号に基づいて得られる磁束の変化率の過渡変化の相違に、各検出部の製造誤差が反映されてしまう可能性がある。しかし、上記のような態様とすれば、同一の検出部を使用して一対の測定における検出部からの信号を得ることができる。このため、一対の測定における磁束の変化率の過渡変化の相違には、検出部の製造誤差が影響しない。そして、一対の測定における各測定の測定条件の相違はわずかである。よって、製造誤差を除いて被測定物の内部構造に関する特性値を計算することができる。
【００１５】
なお、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の第２の時間区間における駆動電圧の最大値は、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の第２の時間区間における駆動電圧の最大値の３倍以上３０倍以下の所定の値であることが好ましい。
【００１６】
このような態様とすれば、被測定物に印加する磁場の強度を全体として大きく変えることなく、被測定物内の不純物が多い部分に関して、一対の測定における検出部の信号に有意な違いを出すことができる。
【００１７】
また、検出部は、
被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第１種の検出要素と、
被測定物内の第２種の位置であって、被測定物の測定装置が配される側の表面から測った深さが第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第２種の検出要素と、を備えることが好ましい。
そして、制御部は、一対の測定として、励磁部に磁場を発生させ停止させた後の第１種の検出要素による磁束の変化率の測定と、磁場の発生および停止後の第２種の検出要素による磁束の変化率の測定と、を行うことが好ましい。
【００１８】
このような態様とすれば、励磁部による被測定物への一度の磁場の印加によって、一対の磁束の変化率の過渡変化として、被測定物内の異なる位置を通る磁束についての磁束の変化率の過渡変化を得ることができる。このため、より短時間で物体の内部の構造を検知することができる。
【００１９】
なお、測定装置は、被測定物の複数の測定位置について磁束の変化率を測定するための複数の検出部を備えることが好ましい。
そして、制御部は、
複数の測定位置の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、それぞれ被測定物内の位置に対応づけられた複数の基礎パラメータを計算し、
対応づけられた基礎パラメータが所定の条件を満たす被測定物内の位置の分布の幅を、特性値として計算することが好ましい。
【００２０】
このような態様とすれば、検出部を走査することなく、短時間の測定で、被測定物の内部構造に関する特性値を得ることができる。
【００２１】
なお、複数の測定位置は、所定の方向に沿って並ぶ位置であることが好ましい。そして、測定位置の並びの方向は、第１種の検出要素と第２種の検出要素とを結ぶ方向とは異なることが好ましい。そのような態様とすれば、各測定位置について、互いの測定結果に干渉されることなく、所定の条件を満たすか否かを決定することができる。
【００２２】
また、励磁部は、それぞれＮ極およびＳ極として機能し、被測定物に向かって配されることができる一対の脚部を有することが好ましい。そして、検出部は、被測定物の内部を通って、一対の脚部の一方の先端から他方の先端に向かう磁束の変化率を測定することができることが好ましい。
【００２３】
被測定物の内部において、一定以上の範囲にわたって検出すべき構造が存在する場合に、磁束がその一部しか通らないと、十分正確に被測定物の内部構造を検知できない可能性がある。しかし、上記の態様によれば、一対の脚部を互いに所定の距離を開けて被測定物に対して配することで、一本の脚部のみを有する態様に比べてより長い距離にわたって被測定物内部を磁束が通るように、被測定物に磁場を印加することができる。このため、上記の態様によれば、被測定物の内部において、一定以上の範囲にわたって検出すべき構造が存在する場合に、被測定物の内部構造の相違をより正確に検出することができる。
【００２４】
なお、一対の脚部は、互いに平行に配される態様とすることができる。また、一対の脚部は、互いに０度より大きく１８０度より小さい所定の角度をなすように配されることもできる。
【００２５】
また、被測定物が、ほぼ円弧の断面を有する凹状の曲面を有する物体である場合には、測定装置は、以下のような態様とすることが好ましい。
すなわち、この測定装置は、被測定物に対して曲面に向かい合うように配されて、被測定物の内部構造を測定する測定装置である。
測定装置の励磁部の一対の脚部は互いに平行に設けられている。
一対の脚部のうちの一方の脚部は、他方の脚部よりも長く設けられている。
一対の脚部のうちの他方の脚部は、一方の脚部よりも短く設けられ、一方の脚部よりも被測定物の曲面の円弧の中心から遠い位置において、被測定物の曲面に対して配されるための脚部である。
【００２６】
磁力線は、磁性体に対して垂直に侵入しようとする性質がある。よって、励磁部の脚部を上記のような非対称の形状とすることで、励磁部の脚部が対称な形状を有する態様に比べて、磁力線が被測定物内のより長い距離に渡って延びるように、磁場を印加させることができる。なお、「円弧の中心」とは、その円弧が含まれる円の中心を意味する。
【００２７】
なお、本発明は、被測定物の内部構造を測定する方法の態様で実現することもできる。
その方法は、
（ａ）被測定物に磁場を印加し、印加を停止し、その後、被測定物内を通る磁束の変化率を測定する工程と、
（ｂ）工程（ａ）とは、被測定物への磁場の印加のパターンと磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、被測定物への磁場の印加および停止、ならびに磁束の変化率の測定を行う工程と、
（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）による一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する工程と、を備える。
【００２８】
なお、工程（ａ）と工程（ｂ）における被測定物への磁場の印加のパターンが共通である場合には、工程（ａ）における磁場の印加と工程（ｂ）における磁場の印加とを、一度の磁場の印加で実現してもよい。
【００２９】
また、工程（ａ）は、第１のパターンで磁場を発生させて、被測定物に磁場を印加する工程を含むことができる。
そして、工程（ｂ）は、第２のパターンで磁場を発生させて、被測定物に磁場を印加する工程を含むことができる。
そのような態様において、第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する工程であることが好ましい。
【００３０】
なお、第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場を発生させるためのコイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際の駆動電圧よりも高い駆動電圧をコイルに印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧をコイルに印加することも好ましい。
【００３１】
工程（ａ）は、被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含むこととが好ましい。
そして、工程（ｂ）は、被測定物内の第２種の位置であって、被測定物の測定を行う側の表面から測った深さが第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含むことが好ましい。
【００３２】
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、被測定物の内部構造の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】
【００３３】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の実施例であるセンサシステムを示す図である。図１においては、センサシステムの一部であるセンサ装置の側面図および被測定物ＴＯとしての部材ＴＯ１とＴＯ２の断面図が示される。図２は、センサ装置および部材ＴＯ１とＴＯ２のの平面図である。
【００３４】
センサ装置ＳＳは、中央に穴を有するリング状の部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接の状態を検査するための装置である。部材ＴＯ１とＴＯ２は磁性体である。部材ＴＯ２は、部材ＴＯ１の中央の穴の内部にはめ込まれて、外周部を部材ＴＯ１と溶接される。部材ＴＯ１とＴＯ２が溶接されている部分を図１、図２において溶接部ＷＬとして示す。センサ装置ＳＳは、部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２内に配されて、溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する（図１参照）。
【００３５】
図１および図２に示すように、センサ装置ＳＳは、内部にセンサユニット１を備える。また、センサ装置ＳＳは、外部に、一対の脚部２２と、脚部２２とは逆の側に設けられる脚部２３と、を有する。さらに、センサ装置ＳＳは、センサユニット１を制御するための制御回路３を備える。
【００３６】
脚部２２，２３は、それぞれ先端に車輪を備える。脚部２３の車輪の車軸は、ばねで支持されている。このため脚部２３の車輪は、外力を受けて矢印Ａｓ方向に移動することができる。
【００３７】
センサ装置ＳＳは、３個の脚部２２，２２，２３により、部材ＴＯ２の中央の円断面を有する穴Ｈ０２内において位置を定められる。そして、センサユニット１は、円弧状の断面を有し、部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の外形の一部を構成する曲面ＲＳと向かい合うように配される。センサ装置ＳＳが穴Ｈ０２の中心線ＣＡ（図１参照）を中心に回転されることで、センサユニット１は、図２の紙面内の各方向について、溶接部ＷＬの深さＷｄを測定することができる。
【００３８】
図３は、センサユニット１の斜視図である。センサユニット１は、一対の脚部１２ｎ，１２ｓを有する二又状（Ｕ字状）のフェライトコア１１を有する。フェライトコア１１は、フェライト（ＭＯＦｅ2Ｏ3。なお、Ｍは金属イオン）により構成される磁心である。脚部１２ｓと脚部１２ｎの先端の形状は、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の円弧状の凹曲面ＲＳと等距離で向かい合うように、円弧状に設けられている。
【００３９】
脚部１２ｎ，１２ｓには、それぞれコイル１３ｎ，１３ｓが巻かれている。コイル１３ｎ，１３ｓに、それぞれ矢印Ａｉｎ，Ａｉｓで示す方向に電流が流されると、センサユニット１のコイル１３ｎ，１３ｓは、磁界を発生させる。磁束の向きは、脚部１２ｎの先端から脚部１２ｓの先端に向かう方向（図３の矢印ＭＲ１，ＭＲ２参照）である。フェライトコア１１およびコイル１３ｎ，１３ｓは、図２に示す平面ＣＰについて対称に設けられている。
【００４０】
なお、フェライトコア１１およびコイル１３ｎ，１３ｓが、「課題を解決するための手段」における「励磁部」に相当する。コイル１３ｎ，１３ｓに供給される電力は、制御回路３を介して交流１００Ｖ電源から得ることができる。
【００４１】
図１ないし図３に示すように、フェライトコア１１の脚部１２ｎ，１２ｓの先端には、それぞれセンサ列３１，３２が設けられている。センサ列３１，３２は、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰから異なる位置に設けられている。すなわち、センサ列３１からフェライトコア１１の対称の中心面ＣＰまでの距離Ｌ１は、センサ列３２からフェライトコア１１の対称の中心面ＣＰまでの距離Ｌ２より大きい。その結果、センサ列３１の各センサが測定する磁束ＭＲ１と、センサ列３２の各センサが測定する磁束ＭＲ２とは、部材ＴＯ１とＴＯ２の内部の互いに異なる位置を通る磁束である。
【００４２】
センサ列３１，３２の各センサは、具体的にはリング状に設けられ、両端を抵抗（図示せず）に接続された導線（コイル）である。リング内を通る磁束が変化すると、抵抗の両端の電位差が変化する。その電位差の変化を測定することによって、磁束の変化率が測定される。
【００４３】
なお、以下では、センサ列３１に含まれる各センサを、たとえば符号３１１，３１４，３１６など、符号３１に対してさらに末尾に一桁の数字を付した符号で付す。また、センサ列３２に含まれる各センサを、たとえば符号３２１，３２４，３２６など、符号３２に対してさらに末尾に一桁の数字を付した符号で付す。末尾の数字が互いに等しいセンサ（たとえば、センサ３１４とセンサ３２４）は、互いに対応する一対のセンサである。それら末尾の数字が互いに等しいセンサは、溶接部ＷＬの深さＷｄの方向、すなわち、穴Ｈ０２の深さ方向について、互いに等しい位置に設けられている。言い換えれば、末尾の数字が互いに等しいセンサは、センサ列３１，３２の各センサの並びの方向Ｄｓについて、互いに等しい位置に設けられている。
【００４４】
図４は、センサユニット１で部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図である。センサユニット１は、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰが部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒと一致するように配される。図４において、センサ列３１の中の一つのセンサであって、図４の紙面に対応する断面上にあるセンサをセンサ３１４として示す。また、センサ列３２の中の一つのセンサであって、図４の断面上にあるセンサをセンサ３２４として示す。また、理解を容易にするために、センサ装置ＳＳの各構成のうちフェライトコア１１以外の構成は、図示を省略する。
【００４５】
センサ列３１とセンサ列３２とは、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰからの距離が異なっている。よって、センサ３１４のリング内を通る磁束と、センサ３２４のリング内を通る磁束と、は異なる磁束である。センサ３１４のリング内を通る磁束をＭＲ１で示し、センサ３２４のリング内を通る磁束をＭＲ２で示す。なお、図４において、磁束ＭＲ１，ＭＲ２は、所定の幅を有する環状の範囲で示される。磁束の向きは、図４において、時計回りである。
【００４６】
磁束ＭＲ１は、図のＰａにおいて溶接部ＷＬに沿って伸びている。これに対して磁束ＭＲ２は、磁束ＭＲ１よりも部材ＴＯ１とＴＯ２の浅い部分を通過しており、溶接部ＷＬを通過しない。このため、センサ３１４のリング内を通る磁束と、センサ３２４のリング内を通る磁束とは、コイル１３ｎ，１３ｓの電流を遮断した後の磁束の変化率の変動のし方が異なる。
【００４７】
なお、センサユニット１が発生させる磁束の分布は、あらかじめセンサ装置ＳＳおよび部材ＴＯ１，ＴＯ２の仕様を決定した上で、シミュレーションによって計算することができる。センサ列３１の各センサは、そのシミュレーションの結果にしたがって、溶接部ＷＬの想定位置Ｐａに沿って伸びる磁束を測定できる位置に設けられている。そして、センサ列３２の各センサは、そのシミュレーションの結果にしたがって、溶接部ＷＬの想定位置を通過しない磁束を測定できる位置に設けられている。
【００４８】
センサ装置ＳＳは、情報処理手段としてのコンピュータＰＣに接続されている（図１参照）。センサ装置ＳＳのセンサ列３１，３２の各センサから得られるアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号としてコンピュータに送られる。コンピュータＰＣは、溶接部ＷＬの深さＷｄの方向に沿った各位置のセンサの組（本実施例において、センサ３１１とセンサ３２１の組、センサ３１２とセンサ３２２の組、センサ３１３とセンサ３２３の組など）からの信号に基づいて、各位置に溶接部が達しているか否かを判断する。
【００４９】
より具体的には、センサ装置ＳＳの制御回路３は、コイル１３ｎ，１３ｓに、図３の矢印Ａｉｎ，Ａｉｓに示す方向に電流を流し、磁界を発生させる。そして、部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する。その後、制御回路３は、静磁場の印加を停止する。そして、部材ＴＯ１とＴＯ２（溶接部ＷＬ）の深さ方向Ｄｄに沿った各位置の検出要素としてのセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６で、各位置における磁束の変化率を測定する。
【００５０】
そして、コンピュータＰＣは、センサ３１１〜３１６，３２１〜３２６の磁束の変化率の時間軸に沿った変化に基づいて、各位置における所定のパラメータの値Ｖｐを計算する。各センサの信号から計算される所定のパラメータＶｐは、たとえば、各位置における透磁率の推定値や、電気抵抗に相当するパラメータとすることができる。なお、コンピュータＰＣと制御回路３が、「課題を解決するための手段」における「制御部」に相当する。
【００５１】
なお、溶接部分と溶接されていない部分とでは、金属の構造が異なっている。たとえば、溶接部は、溶接されていない部分に比べて格子欠陥が多い。溶接部分は、溶接の際に部材がいったん融解され、短時間でふたたび固まっているためである。このため、溶接部分と溶接されていない部分とでは、同じ磁界を印加された後でも、磁束の変化率の時間軸に沿った変化のしかたが異なる。上記のパラメータは、そのような磁束の変化率の時間軸に沿った変化のしかたの違いが反映されるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００５２】
図５は、溶接部ＷＬの深さ方向Ｄｄに沿った各位置のセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６（図１および図３参照）の信号から計算される所定のパラメータの値Ｖｐを示すグラフである。図５において、横軸はセンサの位置Ｐｓｉ（ｉ＝１〜６）を示す。
【００５３】
なお、実際に得られる値は、図５において黒点ｍ３１１〜ｍ３１６，ｍ３２１〜ｍ３２６で示す離散値である。しかし、図５では、以下で説明する処理の理解を容易にするために、各点を結ぶ破線を示している。また、図５の各測定値の横軸における位置、および図１および図３に示す各センサの間隔および位置は、実際の構成の寸法を正確に反映したものではない。
【００５４】
図６は、各位置における対応するセンサの信号から計算されたパラメータの値Ｖｐの差ΔＶｐを示すグラフである。ここでは、ΔＶｐは、センサ列３１のセンサの測定値から得られたパラメータＶｐ（図５のｍ３１１〜ｍ３１６参照）から、センサ列３２の対応するセンサの測定値から得られたパラメータＶｐ（図５のｍ３２１〜ｍ３２６参照）を引いた値である。実際に得られる値は、図６において黒点ｄ１１〜ｄ１６で示す離散値である。しかし、図６においても、処理の理解を容易にするために、各点を結ぶ線ＣＤを示している。
【００５５】
コンピュータＰＣは、黒点ｄ１１〜ｄ１６で表される測定値に対して回帰分析などの数値処理を行うことで、図６の各点ｄ１１〜ｄ１６を通る、または各点ｄ１１〜ｄ１６の近傍を通る曲線ＣＤを表す式を得ることができる。コンピュータＰＣは、曲線ＣＤ上の値ΔＶｐが所定のしきい値Ｔｈ以上である領域を溶接が行われた領域と判定する。すなわち、部材ＴＯ１，ＴＯ２の深さ方向の各位置は、溶接が行われた領域と、溶接が行われていない領域に分類される。コンピュータＰＣは、曲線ＣＤ上の各点の値ΔＶｐが所定のしきい値Ｔｈ以上である領域の幅Ｗｄｅを、溶接部ＷＬの深さＷｄ（図１参照）として計算する。図６において、ＯＳｅで表す位置が、部材ＴＯ１とＴＯ２の表面ＯＳの推定位置である。
【００５６】
コンピュータＰＣは、溶接部ＷＬの深さＷｄ（Ｗｄｅ）が所定値以下である場合には、その部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接が不良である旨の警告をディスプレイ上に表示し、同時に警告音を発して、ユーザに告知する。
【００５７】
なお、以上の各処理は、コンピュータＰＣのＣＰＵ上でコンピュータプログラムが実行されて、そのコンピュータプログラムがコンピュータＰＣおよびセンサ装置ＳＳを制御することによって実現される。
【００５８】
本実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向の互いに異なる複数の測定位置（図１参照）について磁束の変化率を測定し、その測定結果に基づいて、溶接深さの推定値を計算する（図５および図６参照）。このため、短時間で溶接部の大きさを推定することができる。よって、たとえば、溶接部を有する製品の製造ラインにおいて、製品の生産リードタイムを長くすることなく、製品について溶接不良の全数検査を行うことができる。
【００５９】
また、本実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向の互いに異なる各測定位置について、互いに部材内の近接する異なる位置を通る磁束を測定する一対のセンサで、磁束の変化率を測定する（図４参照）。そして、それら一対のセンサの信号の相違に基づいて溶接深さの推定値を計算する。このため、部材の形状による影響を排除して、溶接部の大きさを推定するための処理を行うことができる。よって、深さ方向の各測定位置について、同一のパターンで磁場を印加して一個のセンサで磁束の変化率を測定する態様に比べて、正確に溶接部の大きさを推定することができる。
【００６０】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例のセンサシステムのセンサ装置ＳＳｂは、センサ列３２（図３および図４参照）を備えていない。センサ列３２は、部材内において溶接部ＷＬを通過しない磁束ＭＲ２の変化率を測定するためのセンサの列である。第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、異なるパターンの駆動電圧で静磁場を印加する。そして、センサ列３１でそれぞれの静磁場の遮断後の磁束の変化率を測定する。第２実施例のコンピュータＰＣｂは、それらの変化率の過渡変化の相違に基づいて、溶接部ＷＬの深さＷｄを計算する。第２実施例のセンサシステムの他の点は、第１実施例のセンサシステムと同じである。
【００６１】
図７は、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂがコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化を示すグラフである。図７の横軸は時刻ｔである。なお、図７のグラフは、駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すものであり、正確な値を示すものではない。
【００６２】
図７において、破線で示すグラフＶ１（ｔ）が第１の駆動電圧パターンを示し、実線で示すグラフＶ２（ｔ）が第２の駆動電圧パターンを示す。なお、ここでは、１周期分の駆動電圧パターンのみを示す。溶接部ＷＬの深さＷｄを測定するために部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する際には、グラフＶ１（ｔ）で表される駆動電圧が繰り返しコイルに印加されるか、グラフＶ２（ｔ）で表される駆動電圧が繰り返しコイルに印加されて、部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場が印加される。そして、駆動電圧が遮断されるたびに（時刻ｔ４）、ｔ４以降の磁束の変化率が測定される。なお、コイル１３ｎ，１３ｓには同じパターン（Ｖ１（ｔ）またはＶ２（ｔ）のいずれか）で駆動電圧が印加される。
【００６３】
なお、コイルに流れる電流は、コイルの駆動電圧に比例し、コイルの抵抗に反比例する。そして、コイル１３ｎ，１３ｓの抵抗は一定である。このため、コイル１３ｎ，１３ｓを流れる駆動電流の時間軸に沿った変化も、駆動電圧のグラフＶ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）とほぼ同じ形状となる。
【００６４】
また、磁場の強さは、コイルを流れる電流とコイルの巻き線数に比例する。このため、コイル１３ｎ，１３ｓが発生させる磁場の強さの時間軸に沿った変化も、駆動電圧のグラフＶ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）とほぼ同じ形状となる。
【００６５】
第１の駆動電圧パターンにおいては、駆動電圧Ｖ１（ｔ）は、時刻ｔ０で０であり、時刻ｔ１まで直線的に上昇してＶ０１となる（図７における区間ｐ１−ｐ２参照）。そして、時刻ｔ４まで一定値Ｖ０１を保ち（区間ｐ２−ｐ３参照）、時刻ｔ４で遮断されて０となる（区間ｐ３−ｐ４参照）。なお、駆動電圧が一定である時間区間ｔ１〜ｔ４が長いほど、いいかえれば、直流成分が大きいほど、発生される静磁場は被測定物の深い位置まで浸透する。
【００６６】
第２の駆動電圧パターンにおいては、駆動電圧Ｖ２（ｔ）は、時刻ｔ０で０であり、時刻ｔ１まで直線的に上昇してＶ０１となる（区間ｐ１−ｐ２参照）。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて直線的に急上昇し、Ｖ０２となる（区間ｐ２−ｐ５参照）。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて直線的に急下降し、Ｖ０１に戻る（区間ｐ５−ｐ６参照）。そして、時刻ｔ４まで一定値Ｖ０１を保ち（区間ｐ６−ｐ３参照）、時刻ｔ４で遮断されて０となる（区間ｐ３−ｐ４参照）。
【００６７】
時間区間ｔ０〜ｔ１、ｔ３〜ｔ４において、駆動電圧Ｖ１（ｔ）とＶ２（ｔ）とは同じ値をとる。その結果、時刻ｔ４直前の時点で被測定物内を通る磁束は、第１と第２の駆動電圧パターンにおいて、ほぼ同じ分布となる。なお、図７においては、理解を容易にするために、駆動電圧Ｖ１（ｔ）とＶ２（ｔ）とをずらして表示している。
【００６８】
時間区間ｔ１〜ｔ３におけるＶ２（ｔ）の最大値Ｖ０２は、たとえば、時間区間ｔ１〜ｔ３におけるＶ１（ｔ）の値（最大値）Ｖ０１の３倍の値とすることができる。また、時間区間ｔ１〜ｔ２は、駆動電圧の印加の開始から終了までの時間区間、言い換えれば、０より大きい駆動電圧を有する時間区間ｔ０〜ｔ４の１／１０００とすることができる。その結果、時間区間ｔ０〜ｔ４における駆動電流および駆動電圧によるエネルギーはほぼ同じである。言い換えれば、被測定物に加えられる静磁場のエネルギーはほぼ同じである。
【００６９】
図８は、第２実施例における測定処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、まず、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂを被測定物ＴＯに対して配する（図１参照）。ステップＳ２２では、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、上記の第１の駆動電圧パターンで部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する（図７において時刻ｔ０〜ｔ４）。そして、ステップＳ２４で、静磁場が遮断される（同、時刻ｔ４）。その後（同、時刻ｔ４後）、ステップＳ２６で、センサ列３１の各センサ３１１〜３１６で磁束の変化率が測定され、第２実施例のコンピュータＰＣｂのメモリに記憶される。
【００７０】
ステップＳ２２〜Ｓ２６の処理は所定回数、繰り返される（ステップＳ３０）。ステップＳ２２〜Ｓ２６の処理をまとめて「第１の測定処理」と呼び、符号Ｓ２０で表す。第１の測定処理（ステップＳ２０）が所定回数繰り返されると（ステップＳ３０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ４２に進む。
【００７１】
ステップＳ４２では、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、上記の第２の駆動電圧パターンで部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する（図７において時刻ｔ０〜ｔ４）。そして、ステップＳ４４で、静磁場が遮断される（同、時刻ｔ４）。その後（同、時刻ｔ４後）、ステップＳ４６で、センサ列３１の各センサ３１１〜３１６で磁束の変化率が測定され、コンピュータＰＣｂのメモリに記憶される。
【００７２】
ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理は所定回数、繰り返される（ステップＳ５０）。ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理をまとめて「第２の測定処理」と呼び、符号Ｓ４０で表す。第２の測定処理（ステップＳ４０）が所定回数繰り返されると（ステップＳ５０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ６０に進む。
【００７３】
ステップＳ６０では、コンピュータＰＣｂは、それら第１の測定処理（ステップＳ２０）、第２の測定処理（ステップＳ４０）で得られた変化率の過渡変化の相違に基づいて、溶接部ＷＬの深さＷｄを計算する。
【００７４】
なお、計測条件の違い（駆動電圧のパターンとしてＶ１（ｔ）が使用されるか、Ｖ２（ｔ）が使用されるか）を検出する機構と連動する態様においては、駆動電圧パターンＶ１（ｔ）による第１の測定処理（ステップＳ２０）と、駆動電圧パターンＶ２（ｔ）による第２の測定処理（ステップＳ４０）は、任意の順番で行うことができる。たとえば、上述のように、（ｉ）第１の測定処理と第２の測定処理のうち一方の印加が連続して行われた後、他方が連続して行われてもよいし（図８参照）、（ｉｉ）第１の測定処理と第２の測定処理が所定回づつ交互に行われてもよい。
【００７５】
図７の第１の駆動電圧パターンでコイルに駆動電圧が印加される場合と、第２の駆動電圧パターンでコイルに駆動電圧が印加される場合とは、駆動電圧の遮断直前（時刻ｔ４直前）における駆動電圧は、いずれもＶ０１であり、等しい。そして、静磁場を発生させるために消費されるエネルギーもほぼ等しい。しかし、第１の駆動電圧パターンで駆動電圧が印加された場合の時刻ｔ４の後の磁束の変化率の過渡変化と、第２の駆動電圧パターンで駆動電圧が印加された場合の時刻ｔ４の後の磁束の変化率の過渡変化とは、消費されるエネルギーの比以上に大きく異なる。このような相違が生じる原因は不明であるが、以下のような理由によるものと推測される。
【００７６】
図９は、被測定物（部材ＴＯ１とＴＯ２）の磁化曲線を示す図である。図９の横軸は被測定物に印加される磁場の強さＨ（Ａ／ｍ）であり、縦軸は被測定物の磁束密度Ｂ（Ｔ）である。被測定物に静磁場が印加されると、被測定物は磁化される。図中、破線で示す曲線Ｃｉ０は、被測定物内に不純物がまったくない場合の理想的な場合の磁化曲線である。一点鎖線で示す線Ｃｉ１は、被測定物内に格子欠陥などの不純物がある場合の磁化曲線である。実線で示す線Ｃｉ２は、被測定物内に線Ｃｉ１の場合よりも多くの不純物がある場合の磁化曲線である。なお、線Ｃｉ２は、線Ｃｉ１よりも大きなギザギザを有する。線Ｃｉ２の一部は、線Ｃｉ１と重なり、他の一部は線Ｃｉ１よりも下側に位置する。
【００７７】
内部に格子欠陥などの不純物を含む磁性体に磁場が印加された場合、磁場がわずかに増加しても、磁化は理想的な磁化曲線Ｃｉ０に沿っては増加しない。磁壁が磁性体内の不純物に拘束され、移動しにくいためである。そして、さらに磁場が増加すると、磁壁が不純物の拘束を逃れるため、磁化が急激に増加する。内部に格子欠陥などの不純物を含む磁性体に磁場が印加された場合の磁化曲線は、この繰り返しにより、線Ｃｉ１，Ｃｉ２のようなギザギザを描く。これをバルクハウゼン効果という。
【００７８】
溶接部ＷＬにおいては、溶接の際に部材がいったん融解され、短時間でふたたび固まっている。このため、溶接部ＷＬは、部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接されていない部分（以下「非溶接部」と呼ぶ）に比べて格子欠陥が多い。その結果、溶接部ＷＬにおいては、非溶接部に比べて、磁壁がより強く拘束される。よって、非溶接部は、たとえば、図９中の線Ｃｉ１のような磁化の増加を示すのに対して、溶接部は、たとえば、図９中の線Ｃｉ２のようなよりギザギザの大きい磁化の増加を示す。
【００７９】
第１の駆動電圧パターンにおいて駆動電圧がＶ０１である時刻ｔ４の直前の時刻において（図７参照）、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが図９中のＨ０であるとする。このとき、非溶接部の磁化の磁束密度はＢ１である（図９中の点Ｐｍ１参照）。一方、格子欠陥が多い溶接部の磁束密度は、Ｂ１より小さいＢ２である（図９中の点Ｐｍ２参照）。
【００８０】
その後、時刻ｔ４において静磁場が遮断されると（図７のＶ１（ｔ）参照）、非溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ１に沿って減少する。また、溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ２に沿って減少する。すなわち、磁束密度の減少のし方は、溶接部と非溶接部とで異なる。このため、センサ列３１の各センサで測定される磁束の変化率の過渡変化も、溶接部と非溶接部とで異なる。なお、図９において、線Ｃｄ１，Ｃｄ２は、理解を容易にするために、その形状の概略を示している。
【００８１】
一方、第２の駆動電圧パターンにおいては、ごく短い時間区間ｔ１〜ｔ３において、最大で第１の駆動電圧パターンの５倍の電圧がコイルに印加される（図７参照）。その結果、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが、ごく短い時間区間ｔ１〜ｔ３において図９中の（Ｈ０＋ΔＨ）となるものと考えられる。なお、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが、Ｖ０２とＶ０１の比ほどに大きくならないのは、コイルのインダクタンスによるものと考えられる。
【００８２】
磁場の強さが（Ｈ０＋ΔＨ）となった結果、非溶接部の磁化の磁束密度はΔＢ１だけ上昇して、Ｂ１ｒとなる。また、溶接部の磁束密度はΔＢ２（ΔＢ２＞ΔＢ１）だけ上昇して、Ｂ２ｒとなる。図９の例では、磁場の強さが（Ｈ０＋ΔＨ）であるとき、非溶接部の磁化曲線Ｃｉ１と溶接部の磁化曲線Ｃｉ２とがほぼ重なっているため、磁束密度Ｂ１ｒとＢ２ｒはほぼ同じ値である。
【００８３】
その後、時間区間ｔ３〜ｔ４においては、第１、第２のいずれの駆動電圧パターンにおいても、一定の駆動電圧Ｖ０１がコイルに印加される（図７参照）。しかし、時間区間ｔ１〜ｔ３においていったん磁束密度Ｂ１ｒ、Ｂ２ｒまで磁化された被測定物は、その後、時間区間ｔ３〜ｔ４においてもその磁束密度を維持するものと考えられる。
【００８４】
その後、時刻ｔ４において静磁場が遮断されると（図７のＶ２（ｔ）参照）、非溶接部の磁束密度および溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ３に沿って減少する。
【００８５】
図９に示されるように、第１の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、の相違は、非溶接部（Ｃｄ３とＣｄ１参照）よりも溶接部（Ｃｄ３とＣｄ２参照）の方が大きい。このため、センサ列３１の各センサで測定される磁束の変化率の過渡変化の相違も、溶接部の方が非溶接部よりも大きくなる。
【００８６】
第２実施例のコンピュータＰＣｂは、第１と第２の駆動電圧パターンにおけるセンサ列３１のセンサ３１１〜３１６の磁束の変化率の差の時間軸に沿った変化に基づいて、第１と第２の駆動電圧パターンにおける各位置のパラメータの値Ｖｐｂを計算する。パラメータＶｐｂは、たとえば、各位置における透磁率に相当するパラメータや、電気抵抗に相当するパラメータとすることができる。
【００８７】
なお、上述のように、第１の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、の相違は、溶接部と非溶接部とで異なる。上記のパラメータは、そのような溶接部の「第１と第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方の相違」と、被溶接部の「第１と第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方の相違」と、の相違が反映されるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００８８】
上述のように、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとにおける、磁束の変化率の過渡変化の相違は、溶接部の方が非溶接部よりも大きくなる（図９のＣｄ３とＣｄ１の相違、およびＣｄ３とＣｄ２の相違参照）。このため、横軸として各センサの位置Ｐｓｉ（ｉ＝１〜６）を有するグラフに、第１と第２の駆動電圧パターンにおける計測信号の差を表すパラメータの値Ｖｐｂを記録すると、図５の黒点ｍ３１１〜ｍ３１６，ｍ３２１〜ｍ３２６と類似のグラフが得られる。この場合、駆動電圧の急激な上昇部分（図７の区間ｐ２−ｐ５−ｐ６参照）を有する第２の駆動電圧パターンについてのパラメータの値Ｖｐｂが、上側に位置する（すなわち相違が大きいことを表す）黒点ｍ３１１〜ｍ３１６に相当し、第１の駆動電圧パターンについてのパラメータの値Ｖｐｂが、下側に位置する黒点ｍ３２１〜ｍ３２６に相当する。
【００８９】
第２実施例のコンピュータＰＣｂは、各位置におけるパラメータの値Ｖｐｂの差ΔＶｐｂと、それらが対応づけられている各位置Ｐｓ１〜Ｐｓ６と、のデータに対して回帰分析などの数値処理を行うことで、図６の曲線ＣＤ相当の式を得る。そして、コンピュータＰＣｂは、第１実施例と同様に、その数式が表す曲線上の各点の値ΔＶｐｂが所定のしきい値Ｔｈｂ以上である領域の幅Ｗｄｅを、溶接部ＷＬの深さＷｄとして計算する（図６参照）。以下の処理は、第１実施例のコンピュータＰＣの処理と同様である。
【００９０】
第２実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向Ｄｄの互いに異なる複数の測定位置について磁束の変化率を測定し、その測定結果に基づいて、溶接深さの推定値を計算する。このため、第２実施例のセンサシステムによれば、第１実施例のセンサシステムと同様、短時間で溶接部の大きさを推定することができる。よって、たとえば、溶接部を有する製品の製造ラインにおいて、製品の生産リードタイムを長くすることなく、製品について溶接不良の全数検査を行うことができる。
【００９１】
また、第２実施例においては、第１実施例の態様に比べて少ないセンサで被測定物内の測定を行うことができる。このため、センサ装置の構成を簡単にすることができる。
【００９２】
また、第１実施例においては、同じ深さ位置に設けられている一対のセンサ（たとえば、図３のセンサ３１１センサ３２１）の製造誤差に起因する測定誤差を、測定結果に含む可能性がある。しかし、第２実施例の態様においては、深さ方向の各位置について同一のセンサを使用して測定を行うため、そのような測定誤差を含まずに、被測定物内の測定を行うことができる。
【００９３】
さらに、第１実施例では、被測定物内において異なる位置を通過する磁束（図４のＭＲ１とＭＲ２参照）の変化率の相違を利用する。これに対して、第２実施例においては、異なる駆動電圧で静磁場を印加された際の磁束の変化率であって、被測定物内のほぼ同一の場所を通過する磁束の変化率を測定して、溶接深さを計算する。このため、第１実施例に比べて、より正確に被測定物内の構造を推定することができる。
【００９４】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例のセンサシステムにおいては、センサユニット１ｃのフェライトコア１１ｃの形状が第１実施例とは異なる。第３実施例のセンサシステムの他の点は、第１実施例のセンサシステムと同じである。
【００９５】
図１０は、第３実施例のセンサユニット１ｃで部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図である。センサユニット１ｃにおいては、Ｎ極として機能する脚部１２ｎｃの長さＬｎが、Ｓ極として機能する脚部１２ｓｃの長さＬｓよりも大きい。そして、測定時に、脚部１２ｎｃが部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒに沿って配されるように、センサ装置ＳＳｃ内においてセンサユニット１ｃが設置される。Ｓ極として機能する脚部１２ｓｃは、測定時に、脚部１２ｎｃよりも凹曲面ＲＳの円弧の中心Ｃから遠い位置において、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒに並行に配される。なお、本実施例では脚部１２ｎｃがＮ極として機能し、脚部１２ｓｃがＳ極として機能するが、Ｎ極およびＳ極の方向性は測定には関係ないため、いずれであってもよい。
【００９６】
脚部１２ｓｃと脚部１２ｎｃの先端の形状は、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の凹曲面ＲＳと等距離で向かい合うように、円弧状に設けられている。図１０に示すように、フェライトコア１１ｃの脚部１２ｎｃ，１２ｓｃの先端には、それぞれセンサ列３１ｃ，３２ｃが設けられている。センサ列３１ｃ，３２ｃは、第１実施例のセンサ列３１，３２と同様に、図１０の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のセンサをそれぞれ含む。
【００９７】
センサ列３１ｃの各センサが測定する磁束と、センサ列３２ｃの各センサが測定する磁束とは、部材ＴＯ１とＴＯ２の内部の互いに異なる位置を通る磁束である。図１０において、センサ列３１ｃのセンサのリング内を通る磁束をＭＲ１ｃで示し、センサ列３２ｃのセンサのリング内を通る磁束をＭＲ２ｃで示す。なお、図１０において、磁束ＭＲ１ｃ，ＭＲ２ｃは、所定の幅を有する環状の範囲で示される。
【００９８】
磁束ＭＲ１ｃは、図１０中のＰａｃにおいて溶接部ＷＬに沿って伸びている。これに対して磁束ＭＲ２ｃは、磁束ＭＲ１ｃよりも部材ＴＯ１とＴＯ２の浅い部分を通過しており、溶接部ＷＬを通過しない。このため、センサ列３１のセンサのリング内を通る磁束と、センサ列３２ｃのセンサのリング内を通る磁束とは、コイルの電流を遮断した後の磁束の変化率が異なる。なお、第３実施例のセンサ列３１ｃ，３２ｃの配置も、シミュレーションの結果に従って決定することができる。
【００９９】
第３実施例においては、フェライトコアの形状を非対称とし、一方を半径方向に沿って配し、他方を半径方向の面からより遠い距離に並行に配して、磁束の変化率を測定する。磁束は、磁性体の表面に対して垂直に侵入する性質がある。このため、第３実施例のような態様とすれば、第１実施例に比べてより長い距離にわたって溶接部に沿って磁束が位置するように（図１０のＰａｃ参照）、静磁場を発生させることができる。その結果、センサ列３１ｃのセンサの測定信号に、溶接部の性質をより強く反映されることができる。よって、第３実施例のセンサシステムによれば、第１実施例のセンサシステムに比べてより正確に溶接部の深さ（図１０において紙面に垂直な方向の深さ）を測定することができる。
【０１００】
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。
【０１０１】
Ｄ１．変形例１：
上記第１実施例では、センサ列３１，３２が含むセンサの数は６個である（図１および図３参照）。しかし、各センサ列のセンサの数は、５個以下や７個以上など、他の数とすることができる。なお、それらのセンサは、部材の深さ方向Ｄｄに沿って、想定される溶接深さＷｄを超える範囲に配されることが好ましい。
【０１０２】
また、上記実施例では、各センサはリング状に配されたコイルである（図３参照）。しかし、各センサは他の構成とすることもできる。すなわち、センサは、磁束の変化率を測定できるものであれば、任意の構成、動作原理のセンサを採用することができる。
【０１０３】
Ｄ２．変形例２：
第１実施例では、各センサ列の対応するセンサ（たとえば、センサ３１１とセンサ３２１）は、センサの並びの方向Ｄｓについて同じ位置に設けられている。しかし、各センサ列の対応するセンサは、センサの並びの方向Ｄｓについて異なる位置に設けられていてもよい。たとえば、各センサ列の対応するセンサが互い違いに、いわゆる千鳥状に配されていてもよい。ただし、各センサ列の対応するセンサが並ぶ方向と、各センサ列の方向とは、交わる関係にあることが好ましい。そして、各センサ列の対応するセンサが並ぶ方向と、各センサ列の方向とは、直角をなすことがさらに好ましい。
【０１０４】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例においては、信号の相違を比較される各センサ列内の対応するセンサは、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサと、である。しかし、各センサ列内の対応するセンサは、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサ（図１０のセンサ列３２ｄ参照）とすることもできる。
【０１０５】
ただし、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束は、溶接部と交わらない。これに対して、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束は、溶接部の一部と交わる。よって、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束は、溶接部の影響を受ける。さらに、磁束密度は磁路が短い磁束の方が、言い換えれば内側の磁束の方が大きい。
【０１０６】
このため、（ａ）溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサと、の信号を比較する態様の方が、（ｂ）溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサとの信号を比較する態様よりも、正確に被測定物内の構造を検出することができる。
【０１０７】
なお、磁束が通過する位置の「深さ」は、被測定物に対してセンサ装置ＳＳが配される側の表面から、センサ装置ＳＳから遠ざかる方向に沿って測定されるものとする。
【０１０８】
Ｄ４．変形例４：
第１および第３実施例では、各センサは、２列の形態で配されている（図３、図４、および図１０参照）。そして、第２実施例では、各センサは、１列の形態で配されている。しかし、磁束の変化率を測定するためのセンサは、２次元状に行×列の形態で配されることもできる。そのような態様においても、各センサは、互いに異なる位置を通る磁束の変化率を測定できるものであることが好ましい。
【０１０９】
Ｄ５．変形例５：
図１１は、センサ装置のフェライトコアの変形例を示す図である。上記各実施例では、フェライトコア１１の脚部１２ｎと脚部１２ｓ、ならびにフェライトコア１１ｃの脚部１２ｎｃと脚部１２ｓｃは平行に配されている（図２〜図４、および図１０参照）。しかし、センサ装置のフェライトコアの脚部は、図１１に示すように、互いに所定の角度θをなすように配されることもできる。なお、一対の脚部がなす所定の角度θは、０度より大きく１８０度より小さいことが好ましく、３０度以上、９０度以下であることがさらに好ましい。
【０１１０】
Ｄ６．変形例６：
上記実施例では、一対の測定における透磁率や電気抵抗などの物理的な意味を有するパラメータの差が所定のしきい値よりも大きい位置の範囲Ｗｄｅが、溶接が行われた範囲であるものと推定して、溶接が行われた範囲の幅を計算している（図６参照）。しかし、特性値の計算は、たとえば、物理的な意味を有さないパラメータを使用するなどの、他の方法で行うこともできる。たとえば、一対の測定について、磁場の遮断後のある時刻の磁束の変化率の傾き（変化量／経過時間）を測定する。そして、一対の測定におけるその傾きの差が所定の条件を満たす位置が、溶接が行われた位置であると推定して、溶接深さを計算することもできる。
【０１１１】
すなわち、溶接が行われた部分（格子欠陥が多い部分）と溶接が行われていない部分（格子欠陥が少ない部分）とでは、磁束の変化率の時間変化が異なる。そのような相違を検知できるような様々な処理方法を使用して、本発明は実現することができる。
【０１１２】
また、本発明は、溶接部分の検知以外にも、磁性体内部の構造であって、磁束の変化率の時間変化が異なるような磁性体内の様々な構造を検知するために使用することができる。
【０１１３】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）は三角形を描く（図７参照）。しかし、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）の第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は三角波に限られず、たとえば、所定時間だけ駆動電圧が一定となる矩形波など、他の形状であってもよい。たとえば、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）の第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を矩形波、または矩形波を組み合わせて生成できる階段状の形状とすれば、デジタル回路による駆動電圧の制御が容易となる。
【０１１４】
上記第２実施例では、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が一定値を保つ時間区間ｔ１〜ｔ４の先頭部分において、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を有している（図７のｐ２−ｐ５−ｐ６参照）。しかし、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が０より大きい時間区間（時刻ｔ０〜ｔ４）のうちの他の任意の時間区間に設けられることができる。
【０１１５】
図１２は、変形例のセンサ装置の制御回路がコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化を示すグラフである。図１２の例では、破線で示す第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が一定値を保つ時間区間ｔ１ａ〜ｔ４の途中の時間区間ｔ１ｂ〜ｔ３ｂにおいて、第２の駆動電圧パターンＶ２ｂ（ｔ）は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を有している（図１２のｐ２ｂ−ｐ５ｂ−ｐ６ｂ参照）。
【０１１６】
このような態様においては、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）において駆動電圧が一定である時間区間（ｔ１ａ〜ｔ１ｂ）を経た後に、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分（図７のｐ２−ｐ５−ｐ６参照）が存在する。このため、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は、駆動電圧の増加による渦流が消滅し磁界が安定した後に生じる。このような態様とすることがより好ましい。
【０１１７】
なお、駆動電圧の相違部分に先立つ、駆動電圧が一定である時間区間（図１２において時刻ｔ１ａ〜ｔ１ｂ）の長さは、駆動電圧の相違部分の時間区間（ｔ１ｂ〜ｔ３ｂ）の長さよりも長いことが好ましい。また、駆動電圧の相違部分に先立つ、駆動電圧が一定である時間区間は、駆動電圧パターンにおいて駆動電圧が０より大きい時間区間の１／５０以上の長さであることがより好ましく、１／１０以上の長さであることがさらに好ましい。
【０１１８】
上記第２実施例では、第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１（ｔ）よりも大きい時間区間ｔ１〜ｔ２は、駆動電圧が０より大きい時間区間ｔ０〜ｔ４の１／１０００である。しかし、第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１（ｔ）よりも大きい時間区間は、駆動電圧が０より大きい時間区間ｔ０〜ｔ４の１／２０００や１／５０００など、他の大きさとすることができる。
【０１１９】
すなわち、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧よりも大きい第２の時間区間は、第１および第２の駆動電圧パターンにおいて１周期内で駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間の１／１００００００以上１／１００以下とすることができる。ただし、第２の時間区間は、第１の時間区間の１／１０００００以上１／５００以下とすることが好ましく、１／１００００以上１／１０００以下とすることがさらに好ましい。
【０１２０】
上記第２実施例においては、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）の最大値Ｖ０２は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ０１の５倍である。しかし、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧の最大値は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧の３倍や８倍など、他の値とすることができる。ただし、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧の最大値は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧の３倍以上３０倍以下であることが好ましく、５倍以上１５倍以下であることがさらに好ましい。
【０１２１】
上記第２実施例においては、第２の時間区間（ｔ１〜ｔ３）における第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）は、直線的に増加し、直線的に減少している。しかし、第２の時間区間内における第２の駆動電圧パターンの電圧は、第２の時間区間に含まれる１以上の時間区間において一定値をとったり、減少したりするなど、他のパターンを有していてもよい。すなわち、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第２の時間区間において、第１の駆動電圧パターンの電圧よりも高い値であればよい。
【０１２２】
また、上記第２実施例においては、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１よりも大きい第２の時間区間（ｔ１〜ｔ３）は、第１の駆動電圧パターンにおいて駆動電圧Ｖ１（ｔ）が一定値Ｖ０１をとる時間区間の先頭に位置する（図７参照）。しかし、第２の時間区間は、第１および第２の駆動電圧パターンにおいて１周期内で駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間の中の任意の時間（位置）に設定することができる。
【０１２３】
ただし、磁界の遮断の直前（図７においてｔ４）の所定の時間区間における駆動電圧は、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとに置いて等しいことが好ましい。その所定の時間区間は、第１の時間区間の１／１００以上であることが好ましく、１／１０以上であることがより好ましい。そして、その所定の時間区間は、第１の時間区間の１／５以上であることがさらに好ましい。そのような態様とすれば、磁界の遮断の直前において被測定物に印加される磁界の分布を、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとにおいて、ほとんど同じにすることができる。よって、磁束密度の変化率の差に基づいて、内部構造を正確に計算することができる。
【０１２４】
さらに、上記第２実施例においては、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧よりも高い値を有する第２の時間区間は、一つの時間区間である。しかし、第２の時間区間は、第１の時間区間内において１以上存在してもよい。ただし、それら複数の第２の時間区間の合計の時間が、第１の時間区間の１／１００００００以上１／１００以下であることが好ましく、１／１０００００以上１／５００以下であることがより好ましい。そして、１／１００００以上１／１０００以下であることがさらに好ましい。
【０１２５】
また、上記第２実施例においては、第１の時間区間のうち、第２の時間区間以外の時間区間においては、第１の駆動電圧パターンの電圧と第２の駆動電圧パターンの電圧とは同じである（図７参照）。しかし、第１の時間区間のうち、第２の時間区間以外の時間区間において、第１の駆動電圧パターンの電圧と第２の駆動電圧パターンの電圧とは異なっていてもよい。ただし、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第１の駆動電圧パターンの電圧の９０％〜１１０％であることが好ましい。そして、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第１の駆動電圧パターンの電圧の９５％〜１０５％であることがより好ましく、９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【０１２６】
なお、以上では、磁場を印加する際の第１のパターンと第２のパターンについて、駆動電圧を使って説明した。しかし、コイルの抵抗および巻き線数、ならびに被測定物とセンサ装置の関係が一定であるという条件の下で、上記の駆動電圧を使用した説明は、「駆動電圧」を「駆動電流」に置き換えても、成立する。また、同様に、上記の駆動電圧を使用した説明は、「駆動電圧」を「磁界の強さ」に置き換えても、成立する。
【０１２７】
Ｄ８．変形例８：
上記第３実施例では、脚部１２ｎｃは、半径方向Ｄｒに沿って配される。しかし、脚部１２ｎｃ，１２ｓｃは、ともに円弧の中心を通る直線Ｄｒを含むようには配されないなど、他の態様で配置されてもよい。すなわち、短い方の脚部が、長い方の脚部よりも、被測定物の表面の円弧の中心から遠い位置において、被測定物の曲面に対して配されるものであればよい。なお、脚部の「長さ」は、脚部が分岐している位置から、各脚部の先端に向かって測定されるものとする（図１０のＬｓおよびＬｎ参照）。
【０１２８】
また、被測定物は円筒形状の内面を有する必要はなく、多角形断面を有する形状や、その他の断面形状を有していてもよい。すなわち、被測定物は、例示部によって磁場を印加されることができ、検出部によって磁束の変化率を測定されることができる形状であれば、任意の形状とすることができる。
【０１２９】
Ｄ９．変形例９：
なお、本発明は、以上で説明した各実施例および変形例を適宜組み合わせて実現することができる。たとえば、センサ列３１，３２を有する態様において、第１と第２の駆動電圧パターンで磁束の変化率を測定することとしてもよい。
【０１３０】
Ｄ１０．変形例１０：
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、制御回路３の機能の一部をホストコンピュータＰＣが実行するようにすることもできる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
この明細書において、ホストコンピュータとは、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。
【０１３３】
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】
【０１３４】
【図１】本発明の実施例であるセンサシステムを示す図。
【図２】センサ装置および部材ＴＯ１とＴＯ２のの平面図。
【図３】センサユニット１の斜視図。
【図４】センサユニット１で部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図。
【図５】溶接部ＷＬの深さ方向に沿った各位置のセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６の信号から計算される所定のパラメータの値Ｖｐを示すグラフ。
【図６】各位置における対応するセンサの信号から計算されたパラメータの値Ｖｐの差ΔＶｐを示すグラフ。
【図７】制御回路３ｂがコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すグラフ。
【図８】第２実施例における測定処理の内容を示すフローチャート。
【図９】被測定物（部材ＴＯ１とＴＯ２）の磁化曲線を示す図。
【図１０】第３実施例のセンサユニット１ｃで部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図。
【図１１】センサ装置のフェライトコアの変形例を示す図。
【図１２】変形例における駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すグラフ。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１ｃ…センサユニット
３…制御回路
１１，１１ｃ，１１ｄ…フェライトコア
１２ｎ，１２ｓ，１２ｎｃ，１２ｓｃ，１２ｎｄ，１２ｓｄ…フェライトコアの脚部
１３ｎ，１３ｓ…コイル
２２，２３…脚部
３１，３２，３１ｃ，３２ｃ，３１ｄ，３２ｄ…センサ列
３１１〜３１６…センサ列３１のセンサ
３２１〜３２６…センサ列３２のセンサ
Ａｉｎ，Ａｉｓ…電流の向きを示す矢印
Ａｓ…脚部の車輪の動きを示す矢印
ＣＬ…部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の中心線
ＣＰ，ＣＰｃ…フェライトコアの中心面
ＣＤ…曲線
Ｃｄ１…磁界遮断後の非溶接部の磁束密度を示す線（第１の駆動電圧パターン）
Ｃｄ２…磁界遮断後の溶接部の磁束密度を示す線（第１の駆動電圧パターン）
Ｃｄ３…磁界遮断後の磁束密度を示す線（第２の駆動電圧パターン）
Ｃｉ０…理想的な磁化曲線
Ｃｉ１…非溶接部の磁化曲線
Ｃｉ２…溶接部の磁化曲線
Ｄｒ…部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の半径方向
Ｈ０２…部材ＴＯ２の穴
Ｌ１…中心面からセンサ列３１までの距離
Ｌ１ｃ…中心面からセンサ列３１ｃまでの距離
Ｌ２…中心面からセンサ列３２までの距離
Ｌ２ｃ…中心面からセンサ列３２ｃまでの距離
ＭＲ１…センサ列３１のセンサをとおる磁束
ＭＲ１ｃ…センサ列３１ｃのセンサをとおる磁束
ＭＲ２…センサ列３２のセンサをとおる磁束
ＭＲ２ｃ…センサ列３２ｃのセンサをとおる磁束
ＯＳ…部材ＴＯ１，ＴＯ２の表面
ＰＣ，ＰＣｂ…コンピュータ
Ｐｓ１〜Ｐｓ６…センサ列の各センサの位置
ＳＳ，ＳＳｂ，ＳＳｃ…センサ装置
ＴＯ１…部材
ＴＯ２…部材
Ｖ１（ｔ）…第１の駆動電圧パターンの駆動電圧を表すグラフ
Ｖ２（ｔ）…第２の駆動電圧パターンの駆動電圧を表すグラフ
Ｖｐ，Ｖｐｂ…磁界の変化率の過渡変化から得られるパラメータ
ＷＬ…溶接部
Ｗｄ…溶接部の寸法（深さ）
ΔＶｐ，ΔＶｐｂ…一対の測定から得られるパラメータＶｐの差
θ…脚部１２ｎｄ，１２ｓｄがなす角度
【技術分野】
【０００１】
この発明は、物体に磁場を印加して、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、部材の溶接部分を特定するための技術が存在する。たとえば、ある従来技術においては、検査対象物を水没させ、検査対象物に超音波ビームを照射して、そのエコーを測定することにより、超音波ビームを照射した部分が溶接が行われた部分であるか、溶接が行われていない部分であるかを判定する。そして、複数箇所について超音波ビームを照射し、上記の判定を行って、溶接が行われた範囲を特定する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３７１９５号公報
【０００４】
また、他の従来技術としては、部材にＸ線を照射し、そのＸ線で写真乾板に部材の画像を焼き付けて、部材の溶接部分を特定するという技術も存在する。
【０００５】
しかし、超音波ビームを使用する技術は、検査対象物の複数箇所にそれぞれ超音波ビームを照射して同時に測定を行うことができない。このため、超音波ビームを照射するための探傷子を走査させて部材の各位置について順に測定を行う必要がある。よって、検査に長時間を要する。また、部材を水に浸すため、検査後、部材を乾燥させる必要がある。また、錆を生じる検査対象物については防錆処理を施す必要がある。そして、Ｘ線画像を使用する技術においても、写真乾板上に画像を形成してこれを目視で観察する必要があるため、やはり検査に長時間を要する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡便に物体の内部の構造を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、被測定物の内部構造を測定するための測定装置において以下のような構成を採用する。
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、
被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、
励磁部を制御し、被測定物への磁場の印加のパターンと測定位置との少なくとも一方が異なる一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する制御部と、を備える。
【０００８】
このような態様とすれば、被測定物に磁場の印加と停止を行って、磁束の変化率の過渡変化を測定することで、被測定物の内部構造に関する特性値を計算することができる。すなわち、短時間で物体の内部の構造を検知することができる。また、一対の測定を行って、測定結果の相違に基づいて特性値を計算するため、一対の測定に存在する共通の外乱を排除して特性値を得ることができる。
【０００９】
なお、一対の測定は、たとえば、測定位置や磁束の印加の方法を変えて行うことができる。また、一対の測定は、互いに異なる一対の位置について同時に行う測定とすることもできる。また、特性値は、たとえば、ある位置が、被測定物内に存在すべき内部構造に該当するか、そうではないかを表す特性値とすることができる。また、特性値は、被測定物内に存在すべき内部構造の寸法や、内部構造の範囲を表す値とすることもできる。
【００１０】
また、制御部は、一対の測定として、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させた後の磁束の変化率の測定と、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させた後の磁束の変化率の測定と、を行うことが好ましい。
そして、制御部は、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際には、磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加することが好ましい。
【００１１】
なお、「強度（強さ）Ａが強度（強さ）Ｂとほぼ同一である」とは、強度Ａが強度Ｂの９０％〜１１０％であることを意味する。なお、上記の第２の時間区間以外の時間区間において、第２のパターンの磁場の強度は、第１のパターンの対応する時刻の磁場の強度の９５％〜１０５％であることがより好ましく、第１のパターンの対応する時刻の磁場の強度の９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【００１２】
また、励磁部が、磁場を発生させるためのコイルを備える場合には、以下のような態様とすることが好ましい。
すなわち、制御部は、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際には、コイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧をコイルに印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧をコイルに印加する。
【００１３】
なお、「電圧Ａが電圧Ｂとほぼ同一である」とは、電圧Ａが電圧Ｂの９０％〜１１０％であることを意味する。なお、上記の他の時間区間において、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の駆動電圧は、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の対応する時刻の駆動電圧の９５％〜１０５％であることがより好ましく、９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【００１４】
複数の検出部を使用して上記の一対の測定における検出部からの信号を得た場合には、それらの信号に基づいて得られる磁束の変化率の過渡変化の相違に、各検出部の製造誤差が反映されてしまう可能性がある。しかし、上記のような態様とすれば、同一の検出部を使用して一対の測定における検出部からの信号を得ることができる。このため、一対の測定における磁束の変化率の過渡変化の相違には、検出部の製造誤差が影響しない。そして、一対の測定における各測定の測定条件の相違はわずかである。よって、製造誤差を除いて被測定物の内部構造に関する特性値を計算することができる。
【００１５】
なお、第２のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の第２の時間区間における駆動電圧の最大値は、第１のパターンで励磁部に磁場を発生させる際の第２の時間区間における駆動電圧の最大値の３倍以上３０倍以下の所定の値であることが好ましい。
【００１６】
このような態様とすれば、被測定物に印加する磁場の強度を全体として大きく変えることなく、被測定物内の不純物が多い部分に関して、一対の測定における検出部の信号に有意な違いを出すことができる。
【００１７】
また、検出部は、
被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第１種の検出要素と、
被測定物内の第２種の位置であって、被測定物の測定装置が配される側の表面から測った深さが第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第２種の検出要素と、を備えることが好ましい。
そして、制御部は、一対の測定として、励磁部に磁場を発生させ停止させた後の第１種の検出要素による磁束の変化率の測定と、磁場の発生および停止後の第２種の検出要素による磁束の変化率の測定と、を行うことが好ましい。
【００１８】
このような態様とすれば、励磁部による被測定物への一度の磁場の印加によって、一対の磁束の変化率の過渡変化として、被測定物内の異なる位置を通る磁束についての磁束の変化率の過渡変化を得ることができる。このため、より短時間で物体の内部の構造を検知することができる。
【００１９】
なお、測定装置は、被測定物の複数の測定位置について磁束の変化率を測定するための複数の検出部を備えることが好ましい。
そして、制御部は、
複数の測定位置の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、それぞれ被測定物内の位置に対応づけられた複数の基礎パラメータを計算し、
対応づけられた基礎パラメータが所定の条件を満たす被測定物内の位置の分布の幅を、特性値として計算することが好ましい。
【００２０】
このような態様とすれば、検出部を走査することなく、短時間の測定で、被測定物の内部構造に関する特性値を得ることができる。
【００２１】
なお、複数の測定位置は、所定の方向に沿って並ぶ位置であることが好ましい。そして、測定位置の並びの方向は、第１種の検出要素と第２種の検出要素とを結ぶ方向とは異なることが好ましい。そのような態様とすれば、各測定位置について、互いの測定結果に干渉されることなく、所定の条件を満たすか否かを決定することができる。
【００２２】
また、励磁部は、それぞれＮ極およびＳ極として機能し、被測定物に向かって配されることができる一対の脚部を有することが好ましい。そして、検出部は、被測定物の内部を通って、一対の脚部の一方の先端から他方の先端に向かう磁束の変化率を測定することができることが好ましい。
【００２３】
被測定物の内部において、一定以上の範囲にわたって検出すべき構造が存在する場合に、磁束がその一部しか通らないと、十分正確に被測定物の内部構造を検知できない可能性がある。しかし、上記の態様によれば、一対の脚部を互いに所定の距離を開けて被測定物に対して配することで、一本の脚部のみを有する態様に比べてより長い距離にわたって被測定物内部を磁束が通るように、被測定物に磁場を印加することができる。このため、上記の態様によれば、被測定物の内部において、一定以上の範囲にわたって検出すべき構造が存在する場合に、被測定物の内部構造の相違をより正確に検出することができる。
【００２４】
なお、一対の脚部は、互いに平行に配される態様とすることができる。また、一対の脚部は、互いに０度より大きく１８０度より小さい所定の角度をなすように配されることもできる。
【００２５】
また、被測定物が、ほぼ円弧の断面を有する凹状の曲面を有する物体である場合には、測定装置は、以下のような態様とすることが好ましい。
すなわち、この測定装置は、被測定物に対して曲面に向かい合うように配されて、被測定物の内部構造を測定する測定装置である。
測定装置の励磁部の一対の脚部は互いに平行に設けられている。
一対の脚部のうちの一方の脚部は、他方の脚部よりも長く設けられている。
一対の脚部のうちの他方の脚部は、一方の脚部よりも短く設けられ、一方の脚部よりも被測定物の曲面の円弧の中心から遠い位置において、被測定物の曲面に対して配されるための脚部である。
【００２６】
磁力線は、磁性体に対して垂直に侵入しようとする性質がある。よって、励磁部の脚部を上記のような非対称の形状とすることで、励磁部の脚部が対称な形状を有する態様に比べて、磁力線が被測定物内のより長い距離に渡って延びるように、磁場を印加させることができる。なお、「円弧の中心」とは、その円弧が含まれる円の中心を意味する。
【００２７】
なお、本発明は、被測定物の内部構造を測定する方法の態様で実現することもできる。
その方法は、
（ａ）被測定物に磁場を印加し、印加を停止し、その後、被測定物内を通る磁束の変化率を測定する工程と、
（ｂ）工程（ａ）とは、被測定物への磁場の印加のパターンと磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、被測定物への磁場の印加および停止、ならびに磁束の変化率の測定を行う工程と、
（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）による一対の測定における、磁場の印加を停止した後の磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、被測定物の内部構造に関する特性値を計算する工程と、を備える。
【００２８】
なお、工程（ａ）と工程（ｂ）における被測定物への磁場の印加のパターンが共通である場合には、工程（ａ）における磁場の印加と工程（ｂ）における磁場の印加とを、一度の磁場の印加で実現してもよい。
【００２９】
また、工程（ａ）は、第１のパターンで磁場を発生させて、被測定物に磁場を印加する工程を含むことができる。
そして、工程（ｂ）は、第２のパターンで磁場を発生させて、被測定物に磁場を印加する工程を含むことができる。
そのような態様において、第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する工程であることが好ましい。
【００３０】
なお、第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場を発生させるためのコイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際の駆動電圧よりも高い駆動電圧をコイルに印加し、第１の時間区間のうちの第２の時間区間以外の時間区間において、第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧をコイルに印加することも好ましい。
【００３１】
工程（ａ）は、被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含むこととが好ましい。
そして、工程（ｂ）は、被測定物内の第２種の位置であって、被測定物の測定を行う側の表面から測った深さが第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含むことが好ましい。
【００３２】
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、被測定物の内部構造の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】
【００３３】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の実施例であるセンサシステムを示す図である。図１においては、センサシステムの一部であるセンサ装置の側面図および被測定物ＴＯとしての部材ＴＯ１とＴＯ２の断面図が示される。図２は、センサ装置および部材ＴＯ１とＴＯ２のの平面図である。
【００３４】
センサ装置ＳＳは、中央に穴を有するリング状の部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接の状態を検査するための装置である。部材ＴＯ１とＴＯ２は磁性体である。部材ＴＯ２は、部材ＴＯ１の中央の穴の内部にはめ込まれて、外周部を部材ＴＯ１と溶接される。部材ＴＯ１とＴＯ２が溶接されている部分を図１、図２において溶接部ＷＬとして示す。センサ装置ＳＳは、部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２内に配されて、溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する（図１参照）。
【００３５】
図１および図２に示すように、センサ装置ＳＳは、内部にセンサユニット１を備える。また、センサ装置ＳＳは、外部に、一対の脚部２２と、脚部２２とは逆の側に設けられる脚部２３と、を有する。さらに、センサ装置ＳＳは、センサユニット１を制御するための制御回路３を備える。
【００３６】
脚部２２，２３は、それぞれ先端に車輪を備える。脚部２３の車輪の車軸は、ばねで支持されている。このため脚部２３の車輪は、外力を受けて矢印Ａｓ方向に移動することができる。
【００３７】
センサ装置ＳＳは、３個の脚部２２，２２，２３により、部材ＴＯ２の中央の円断面を有する穴Ｈ０２内において位置を定められる。そして、センサユニット１は、円弧状の断面を有し、部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の外形の一部を構成する曲面ＲＳと向かい合うように配される。センサ装置ＳＳが穴Ｈ０２の中心線ＣＡ（図１参照）を中心に回転されることで、センサユニット１は、図２の紙面内の各方向について、溶接部ＷＬの深さＷｄを測定することができる。
【００３８】
図３は、センサユニット１の斜視図である。センサユニット１は、一対の脚部１２ｎ，１２ｓを有する二又状（Ｕ字状）のフェライトコア１１を有する。フェライトコア１１は、フェライト（ＭＯＦｅ2Ｏ3。なお、Ｍは金属イオン）により構成される磁心である。脚部１２ｓと脚部１２ｎの先端の形状は、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の円弧状の凹曲面ＲＳと等距離で向かい合うように、円弧状に設けられている。
【００３９】
脚部１２ｎ，１２ｓには、それぞれコイル１３ｎ，１３ｓが巻かれている。コイル１３ｎ，１３ｓに、それぞれ矢印Ａｉｎ，Ａｉｓで示す方向に電流が流されると、センサユニット１のコイル１３ｎ，１３ｓは、磁界を発生させる。磁束の向きは、脚部１２ｎの先端から脚部１２ｓの先端に向かう方向（図３の矢印ＭＲ１，ＭＲ２参照）である。フェライトコア１１およびコイル１３ｎ，１３ｓは、図２に示す平面ＣＰについて対称に設けられている。
【００４０】
なお、フェライトコア１１およびコイル１３ｎ，１３ｓが、「課題を解決するための手段」における「励磁部」に相当する。コイル１３ｎ，１３ｓに供給される電力は、制御回路３を介して交流１００Ｖ電源から得ることができる。
【００４１】
図１ないし図３に示すように、フェライトコア１１の脚部１２ｎ，１２ｓの先端には、それぞれセンサ列３１，３２が設けられている。センサ列３１，３２は、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰから異なる位置に設けられている。すなわち、センサ列３１からフェライトコア１１の対称の中心面ＣＰまでの距離Ｌ１は、センサ列３２からフェライトコア１１の対称の中心面ＣＰまでの距離Ｌ２より大きい。その結果、センサ列３１の各センサが測定する磁束ＭＲ１と、センサ列３２の各センサが測定する磁束ＭＲ２とは、部材ＴＯ１とＴＯ２の内部の互いに異なる位置を通る磁束である。
【００４２】
センサ列３１，３２の各センサは、具体的にはリング状に設けられ、両端を抵抗（図示せず）に接続された導線（コイル）である。リング内を通る磁束が変化すると、抵抗の両端の電位差が変化する。その電位差の変化を測定することによって、磁束の変化率が測定される。
【００４３】
なお、以下では、センサ列３１に含まれる各センサを、たとえば符号３１１，３１４，３１６など、符号３１に対してさらに末尾に一桁の数字を付した符号で付す。また、センサ列３２に含まれる各センサを、たとえば符号３２１，３２４，３２６など、符号３２に対してさらに末尾に一桁の数字を付した符号で付す。末尾の数字が互いに等しいセンサ（たとえば、センサ３１４とセンサ３２４）は、互いに対応する一対のセンサである。それら末尾の数字が互いに等しいセンサは、溶接部ＷＬの深さＷｄの方向、すなわち、穴Ｈ０２の深さ方向について、互いに等しい位置に設けられている。言い換えれば、末尾の数字が互いに等しいセンサは、センサ列３１，３２の各センサの並びの方向Ｄｓについて、互いに等しい位置に設けられている。
【００４４】
図４は、センサユニット１で部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図である。センサユニット１は、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰが部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒと一致するように配される。図４において、センサ列３１の中の一つのセンサであって、図４の紙面に対応する断面上にあるセンサをセンサ３１４として示す。また、センサ列３２の中の一つのセンサであって、図４の断面上にあるセンサをセンサ３２４として示す。また、理解を容易にするために、センサ装置ＳＳの各構成のうちフェライトコア１１以外の構成は、図示を省略する。
【００４５】
センサ列３１とセンサ列３２とは、フェライトコア１１の対称の中心面ＣＰからの距離が異なっている。よって、センサ３１４のリング内を通る磁束と、センサ３２４のリング内を通る磁束と、は異なる磁束である。センサ３１４のリング内を通る磁束をＭＲ１で示し、センサ３２４のリング内を通る磁束をＭＲ２で示す。なお、図４において、磁束ＭＲ１，ＭＲ２は、所定の幅を有する環状の範囲で示される。磁束の向きは、図４において、時計回りである。
【００４６】
磁束ＭＲ１は、図のＰａにおいて溶接部ＷＬに沿って伸びている。これに対して磁束ＭＲ２は、磁束ＭＲ１よりも部材ＴＯ１とＴＯ２の浅い部分を通過しており、溶接部ＷＬを通過しない。このため、センサ３１４のリング内を通る磁束と、センサ３２４のリング内を通る磁束とは、コイル１３ｎ，１３ｓの電流を遮断した後の磁束の変化率の変動のし方が異なる。
【００４７】
なお、センサユニット１が発生させる磁束の分布は、あらかじめセンサ装置ＳＳおよび部材ＴＯ１，ＴＯ２の仕様を決定した上で、シミュレーションによって計算することができる。センサ列３１の各センサは、そのシミュレーションの結果にしたがって、溶接部ＷＬの想定位置Ｐａに沿って伸びる磁束を測定できる位置に設けられている。そして、センサ列３２の各センサは、そのシミュレーションの結果にしたがって、溶接部ＷＬの想定位置を通過しない磁束を測定できる位置に設けられている。
【００４８】
センサ装置ＳＳは、情報処理手段としてのコンピュータＰＣに接続されている（図１参照）。センサ装置ＳＳのセンサ列３１，３２の各センサから得られるアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器を介してデジタル信号としてコンピュータに送られる。コンピュータＰＣは、溶接部ＷＬの深さＷｄの方向に沿った各位置のセンサの組（本実施例において、センサ３１１とセンサ３２１の組、センサ３１２とセンサ３２２の組、センサ３１３とセンサ３２３の組など）からの信号に基づいて、各位置に溶接部が達しているか否かを判断する。
【００４９】
より具体的には、センサ装置ＳＳの制御回路３は、コイル１３ｎ，１３ｓに、図３の矢印Ａｉｎ，Ａｉｓに示す方向に電流を流し、磁界を発生させる。そして、部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する。その後、制御回路３は、静磁場の印加を停止する。そして、部材ＴＯ１とＴＯ２（溶接部ＷＬ）の深さ方向Ｄｄに沿った各位置の検出要素としてのセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６で、各位置における磁束の変化率を測定する。
【００５０】
そして、コンピュータＰＣは、センサ３１１〜３１６，３２１〜３２６の磁束の変化率の時間軸に沿った変化に基づいて、各位置における所定のパラメータの値Ｖｐを計算する。各センサの信号から計算される所定のパラメータＶｐは、たとえば、各位置における透磁率の推定値や、電気抵抗に相当するパラメータとすることができる。なお、コンピュータＰＣと制御回路３が、「課題を解決するための手段」における「制御部」に相当する。
【００５１】
なお、溶接部分と溶接されていない部分とでは、金属の構造が異なっている。たとえば、溶接部は、溶接されていない部分に比べて格子欠陥が多い。溶接部分は、溶接の際に部材がいったん融解され、短時間でふたたび固まっているためである。このため、溶接部分と溶接されていない部分とでは、同じ磁界を印加された後でも、磁束の変化率の時間軸に沿った変化のしかたが異なる。上記のパラメータは、そのような磁束の変化率の時間軸に沿った変化のしかたの違いが反映されるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００５２】
図５は、溶接部ＷＬの深さ方向Ｄｄに沿った各位置のセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６（図１および図３参照）の信号から計算される所定のパラメータの値Ｖｐを示すグラフである。図５において、横軸はセンサの位置Ｐｓｉ（ｉ＝１〜６）を示す。
【００５３】
なお、実際に得られる値は、図５において黒点ｍ３１１〜ｍ３１６，ｍ３２１〜ｍ３２６で示す離散値である。しかし、図５では、以下で説明する処理の理解を容易にするために、各点を結ぶ破線を示している。また、図５の各測定値の横軸における位置、および図１および図３に示す各センサの間隔および位置は、実際の構成の寸法を正確に反映したものではない。
【００５４】
図６は、各位置における対応するセンサの信号から計算されたパラメータの値Ｖｐの差ΔＶｐを示すグラフである。ここでは、ΔＶｐは、センサ列３１のセンサの測定値から得られたパラメータＶｐ（図５のｍ３１１〜ｍ３１６参照）から、センサ列３２の対応するセンサの測定値から得られたパラメータＶｐ（図５のｍ３２１〜ｍ３２６参照）を引いた値である。実際に得られる値は、図６において黒点ｄ１１〜ｄ１６で示す離散値である。しかし、図６においても、処理の理解を容易にするために、各点を結ぶ線ＣＤを示している。
【００５５】
コンピュータＰＣは、黒点ｄ１１〜ｄ１６で表される測定値に対して回帰分析などの数値処理を行うことで、図６の各点ｄ１１〜ｄ１６を通る、または各点ｄ１１〜ｄ１６の近傍を通る曲線ＣＤを表す式を得ることができる。コンピュータＰＣは、曲線ＣＤ上の値ΔＶｐが所定のしきい値Ｔｈ以上である領域を溶接が行われた領域と判定する。すなわち、部材ＴＯ１，ＴＯ２の深さ方向の各位置は、溶接が行われた領域と、溶接が行われていない領域に分類される。コンピュータＰＣは、曲線ＣＤ上の各点の値ΔＶｐが所定のしきい値Ｔｈ以上である領域の幅Ｗｄｅを、溶接部ＷＬの深さＷｄ（図１参照）として計算する。図６において、ＯＳｅで表す位置が、部材ＴＯ１とＴＯ２の表面ＯＳの推定位置である。
【００５６】
コンピュータＰＣは、溶接部ＷＬの深さＷｄ（Ｗｄｅ）が所定値以下である場合には、その部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接が不良である旨の警告をディスプレイ上に表示し、同時に警告音を発して、ユーザに告知する。
【００５７】
なお、以上の各処理は、コンピュータＰＣのＣＰＵ上でコンピュータプログラムが実行されて、そのコンピュータプログラムがコンピュータＰＣおよびセンサ装置ＳＳを制御することによって実現される。
【００５８】
本実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向の互いに異なる複数の測定位置（図１参照）について磁束の変化率を測定し、その測定結果に基づいて、溶接深さの推定値を計算する（図５および図６参照）。このため、短時間で溶接部の大きさを推定することができる。よって、たとえば、溶接部を有する製品の製造ラインにおいて、製品の生産リードタイムを長くすることなく、製品について溶接不良の全数検査を行うことができる。
【００５９】
また、本実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向の互いに異なる各測定位置について、互いに部材内の近接する異なる位置を通る磁束を測定する一対のセンサで、磁束の変化率を測定する（図４参照）。そして、それら一対のセンサの信号の相違に基づいて溶接深さの推定値を計算する。このため、部材の形状による影響を排除して、溶接部の大きさを推定するための処理を行うことができる。よって、深さ方向の各測定位置について、同一のパターンで磁場を印加して一個のセンサで磁束の変化率を測定する態様に比べて、正確に溶接部の大きさを推定することができる。
【００６０】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例のセンサシステムのセンサ装置ＳＳｂは、センサ列３２（図３および図４参照）を備えていない。センサ列３２は、部材内において溶接部ＷＬを通過しない磁束ＭＲ２の変化率を測定するためのセンサの列である。第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、異なるパターンの駆動電圧で静磁場を印加する。そして、センサ列３１でそれぞれの静磁場の遮断後の磁束の変化率を測定する。第２実施例のコンピュータＰＣｂは、それらの変化率の過渡変化の相違に基づいて、溶接部ＷＬの深さＷｄを計算する。第２実施例のセンサシステムの他の点は、第１実施例のセンサシステムと同じである。
【００６１】
図７は、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂがコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化を示すグラフである。図７の横軸は時刻ｔである。なお、図７のグラフは、駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すものであり、正確な値を示すものではない。
【００６２】
図７において、破線で示すグラフＶ１（ｔ）が第１の駆動電圧パターンを示し、実線で示すグラフＶ２（ｔ）が第２の駆動電圧パターンを示す。なお、ここでは、１周期分の駆動電圧パターンのみを示す。溶接部ＷＬの深さＷｄを測定するために部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する際には、グラフＶ１（ｔ）で表される駆動電圧が繰り返しコイルに印加されるか、グラフＶ２（ｔ）で表される駆動電圧が繰り返しコイルに印加されて、部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場が印加される。そして、駆動電圧が遮断されるたびに（時刻ｔ４）、ｔ４以降の磁束の変化率が測定される。なお、コイル１３ｎ，１３ｓには同じパターン（Ｖ１（ｔ）またはＶ２（ｔ）のいずれか）で駆動電圧が印加される。
【００６３】
なお、コイルに流れる電流は、コイルの駆動電圧に比例し、コイルの抵抗に反比例する。そして、コイル１３ｎ，１３ｓの抵抗は一定である。このため、コイル１３ｎ，１３ｓを流れる駆動電流の時間軸に沿った変化も、駆動電圧のグラフＶ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）とほぼ同じ形状となる。
【００６４】
また、磁場の強さは、コイルを流れる電流とコイルの巻き線数に比例する。このため、コイル１３ｎ，１３ｓが発生させる磁場の強さの時間軸に沿った変化も、駆動電圧のグラフＶ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）とほぼ同じ形状となる。
【００６５】
第１の駆動電圧パターンにおいては、駆動電圧Ｖ１（ｔ）は、時刻ｔ０で０であり、時刻ｔ１まで直線的に上昇してＶ０１となる（図７における区間ｐ１−ｐ２参照）。そして、時刻ｔ４まで一定値Ｖ０１を保ち（区間ｐ２−ｐ３参照）、時刻ｔ４で遮断されて０となる（区間ｐ３−ｐ４参照）。なお、駆動電圧が一定である時間区間ｔ１〜ｔ４が長いほど、いいかえれば、直流成分が大きいほど、発生される静磁場は被測定物の深い位置まで浸透する。
【００６６】
第２の駆動電圧パターンにおいては、駆動電圧Ｖ２（ｔ）は、時刻ｔ０で０であり、時刻ｔ１まで直線的に上昇してＶ０１となる（区間ｐ１−ｐ２参照）。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて直線的に急上昇し、Ｖ０２となる（区間ｐ２−ｐ５参照）。また、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて直線的に急下降し、Ｖ０１に戻る（区間ｐ５−ｐ６参照）。そして、時刻ｔ４まで一定値Ｖ０１を保ち（区間ｐ６−ｐ３参照）、時刻ｔ４で遮断されて０となる（区間ｐ３−ｐ４参照）。
【００６７】
時間区間ｔ０〜ｔ１、ｔ３〜ｔ４において、駆動電圧Ｖ１（ｔ）とＶ２（ｔ）とは同じ値をとる。その結果、時刻ｔ４直前の時点で被測定物内を通る磁束は、第１と第２の駆動電圧パターンにおいて、ほぼ同じ分布となる。なお、図７においては、理解を容易にするために、駆動電圧Ｖ１（ｔ）とＶ２（ｔ）とをずらして表示している。
【００６８】
時間区間ｔ１〜ｔ３におけるＶ２（ｔ）の最大値Ｖ０２は、たとえば、時間区間ｔ１〜ｔ３におけるＶ１（ｔ）の値（最大値）Ｖ０１の３倍の値とすることができる。また、時間区間ｔ１〜ｔ２は、駆動電圧の印加の開始から終了までの時間区間、言い換えれば、０より大きい駆動電圧を有する時間区間ｔ０〜ｔ４の１／１０００とすることができる。その結果、時間区間ｔ０〜ｔ４における駆動電流および駆動電圧によるエネルギーはほぼ同じである。言い換えれば、被測定物に加えられる静磁場のエネルギーはほぼ同じである。
【００６９】
図８は、第２実施例における測定処理の内容を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、まず、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂを被測定物ＴＯに対して配する（図１参照）。ステップＳ２２では、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、上記の第１の駆動電圧パターンで部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する（図７において時刻ｔ０〜ｔ４）。そして、ステップＳ２４で、静磁場が遮断される（同、時刻ｔ４）。その後（同、時刻ｔ４後）、ステップＳ２６で、センサ列３１の各センサ３１１〜３１６で磁束の変化率が測定され、第２実施例のコンピュータＰＣｂのメモリに記憶される。
【００７０】
ステップＳ２２〜Ｓ２６の処理は所定回数、繰り返される（ステップＳ３０）。ステップＳ２２〜Ｓ２６の処理をまとめて「第１の測定処理」と呼び、符号Ｓ２０で表す。第１の測定処理（ステップＳ２０）が所定回数繰り返されると（ステップＳ３０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ４２に進む。
【００７１】
ステップＳ４２では、第２実施例のセンサ装置ＳＳｂの制御回路３ｂは、上記の第２の駆動電圧パターンで部材ＴＯ１とＴＯ２に静磁場を印加する（図７において時刻ｔ０〜ｔ４）。そして、ステップＳ４４で、静磁場が遮断される（同、時刻ｔ４）。その後（同、時刻ｔ４後）、ステップＳ４６で、センサ列３１の各センサ３１１〜３１６で磁束の変化率が測定され、コンピュータＰＣｂのメモリに記憶される。
【００７２】
ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理は所定回数、繰り返される（ステップＳ５０）。ステップＳ４２〜Ｓ４６の処理をまとめて「第２の測定処理」と呼び、符号Ｓ４０で表す。第２の測定処理（ステップＳ４０）が所定回数繰り返されると（ステップＳ５０においてＹｅｓ）、処理はステップＳ６０に進む。
【００７３】
ステップＳ６０では、コンピュータＰＣｂは、それら第１の測定処理（ステップＳ２０）、第２の測定処理（ステップＳ４０）で得られた変化率の過渡変化の相違に基づいて、溶接部ＷＬの深さＷｄを計算する。
【００７４】
なお、計測条件の違い（駆動電圧のパターンとしてＶ１（ｔ）が使用されるか、Ｖ２（ｔ）が使用されるか）を検出する機構と連動する態様においては、駆動電圧パターンＶ１（ｔ）による第１の測定処理（ステップＳ２０）と、駆動電圧パターンＶ２（ｔ）による第２の測定処理（ステップＳ４０）は、任意の順番で行うことができる。たとえば、上述のように、（ｉ）第１の測定処理と第２の測定処理のうち一方の印加が連続して行われた後、他方が連続して行われてもよいし（図８参照）、（ｉｉ）第１の測定処理と第２の測定処理が所定回づつ交互に行われてもよい。
【００７５】
図７の第１の駆動電圧パターンでコイルに駆動電圧が印加される場合と、第２の駆動電圧パターンでコイルに駆動電圧が印加される場合とは、駆動電圧の遮断直前（時刻ｔ４直前）における駆動電圧は、いずれもＶ０１であり、等しい。そして、静磁場を発生させるために消費されるエネルギーもほぼ等しい。しかし、第１の駆動電圧パターンで駆動電圧が印加された場合の時刻ｔ４の後の磁束の変化率の過渡変化と、第２の駆動電圧パターンで駆動電圧が印加された場合の時刻ｔ４の後の磁束の変化率の過渡変化とは、消費されるエネルギーの比以上に大きく異なる。このような相違が生じる原因は不明であるが、以下のような理由によるものと推測される。
【００７６】
図９は、被測定物（部材ＴＯ１とＴＯ２）の磁化曲線を示す図である。図９の横軸は被測定物に印加される磁場の強さＨ（Ａ／ｍ）であり、縦軸は被測定物の磁束密度Ｂ（Ｔ）である。被測定物に静磁場が印加されると、被測定物は磁化される。図中、破線で示す曲線Ｃｉ０は、被測定物内に不純物がまったくない場合の理想的な場合の磁化曲線である。一点鎖線で示す線Ｃｉ１は、被測定物内に格子欠陥などの不純物がある場合の磁化曲線である。実線で示す線Ｃｉ２は、被測定物内に線Ｃｉ１の場合よりも多くの不純物がある場合の磁化曲線である。なお、線Ｃｉ２は、線Ｃｉ１よりも大きなギザギザを有する。線Ｃｉ２の一部は、線Ｃｉ１と重なり、他の一部は線Ｃｉ１よりも下側に位置する。
【００７７】
内部に格子欠陥などの不純物を含む磁性体に磁場が印加された場合、磁場がわずかに増加しても、磁化は理想的な磁化曲線Ｃｉ０に沿っては増加しない。磁壁が磁性体内の不純物に拘束され、移動しにくいためである。そして、さらに磁場が増加すると、磁壁が不純物の拘束を逃れるため、磁化が急激に増加する。内部に格子欠陥などの不純物を含む磁性体に磁場が印加された場合の磁化曲線は、この繰り返しにより、線Ｃｉ１，Ｃｉ２のようなギザギザを描く。これをバルクハウゼン効果という。
【００７８】
溶接部ＷＬにおいては、溶接の際に部材がいったん融解され、短時間でふたたび固まっている。このため、溶接部ＷＬは、部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接されていない部分（以下「非溶接部」と呼ぶ）に比べて格子欠陥が多い。その結果、溶接部ＷＬにおいては、非溶接部に比べて、磁壁がより強く拘束される。よって、非溶接部は、たとえば、図９中の線Ｃｉ１のような磁化の増加を示すのに対して、溶接部は、たとえば、図９中の線Ｃｉ２のようなよりギザギザの大きい磁化の増加を示す。
【００７９】
第１の駆動電圧パターンにおいて駆動電圧がＶ０１である時刻ｔ４の直前の時刻において（図７参照）、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが図９中のＨ０であるとする。このとき、非溶接部の磁化の磁束密度はＢ１である（図９中の点Ｐｍ１参照）。一方、格子欠陥が多い溶接部の磁束密度は、Ｂ１より小さいＢ２である（図９中の点Ｐｍ２参照）。
【００８０】
その後、時刻ｔ４において静磁場が遮断されると（図７のＶ１（ｔ）参照）、非溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ１に沿って減少する。また、溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ２に沿って減少する。すなわち、磁束密度の減少のし方は、溶接部と非溶接部とで異なる。このため、センサ列３１の各センサで測定される磁束の変化率の過渡変化も、溶接部と非溶接部とで異なる。なお、図９において、線Ｃｄ１，Ｃｄ２は、理解を容易にするために、その形状の概略を示している。
【００８１】
一方、第２の駆動電圧パターンにおいては、ごく短い時間区間ｔ１〜ｔ３において、最大で第１の駆動電圧パターンの５倍の電圧がコイルに印加される（図７参照）。その結果、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが、ごく短い時間区間ｔ１〜ｔ３において図９中の（Ｈ０＋ΔＨ）となるものと考えられる。なお、部材ＴＯ１とＴＯ２に印加される磁場の強さが、Ｖ０２とＶ０１の比ほどに大きくならないのは、コイルのインダクタンスによるものと考えられる。
【００８２】
磁場の強さが（Ｈ０＋ΔＨ）となった結果、非溶接部の磁化の磁束密度はΔＢ１だけ上昇して、Ｂ１ｒとなる。また、溶接部の磁束密度はΔＢ２（ΔＢ２＞ΔＢ１）だけ上昇して、Ｂ２ｒとなる。図９の例では、磁場の強さが（Ｈ０＋ΔＨ）であるとき、非溶接部の磁化曲線Ｃｉ１と溶接部の磁化曲線Ｃｉ２とがほぼ重なっているため、磁束密度Ｂ１ｒとＢ２ｒはほぼ同じ値である。
【００８３】
その後、時間区間ｔ３〜ｔ４においては、第１、第２のいずれの駆動電圧パターンにおいても、一定の駆動電圧Ｖ０１がコイルに印加される（図７参照）。しかし、時間区間ｔ１〜ｔ３においていったん磁束密度Ｂ１ｒ、Ｂ２ｒまで磁化された被測定物は、その後、時間区間ｔ３〜ｔ４においてもその磁束密度を維持するものと考えられる。
【００８４】
その後、時刻ｔ４において静磁場が遮断されると（図７のＶ２（ｔ）参照）、非溶接部の磁束密度および溶接部の磁束密度は、線Ｃｄ３に沿って減少する。
【００８５】
図９に示されるように、第１の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、の相違は、非溶接部（Ｃｄ３とＣｄ１参照）よりも溶接部（Ｃｄ３とＣｄ２参照）の方が大きい。このため、センサ列３１の各センサで測定される磁束の変化率の過渡変化の相違も、溶接部の方が非溶接部よりも大きくなる。
【００８６】
第２実施例のコンピュータＰＣｂは、第１と第２の駆動電圧パターンにおけるセンサ列３１のセンサ３１１〜３１６の磁束の変化率の差の時間軸に沿った変化に基づいて、第１と第２の駆動電圧パターンにおける各位置のパラメータの値Ｖｐｂを計算する。パラメータＶｐｂは、たとえば、各位置における透磁率に相当するパラメータや、電気抵抗に相当するパラメータとすることができる。
【００８７】
なお、上述のように、第１の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方と、の相違は、溶接部と非溶接部とで異なる。上記のパラメータは、そのような溶接部の「第１と第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方の相違」と、被溶接部の「第１と第２の駆動電圧パターンにおける磁束密度の減少のし方の相違」と、の相違が反映されるものであれば、どのようなものであってもよい。
【００８８】
上述のように、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとにおける、磁束の変化率の過渡変化の相違は、溶接部の方が非溶接部よりも大きくなる（図９のＣｄ３とＣｄ１の相違、およびＣｄ３とＣｄ２の相違参照）。このため、横軸として各センサの位置Ｐｓｉ（ｉ＝１〜６）を有するグラフに、第１と第２の駆動電圧パターンにおける計測信号の差を表すパラメータの値Ｖｐｂを記録すると、図５の黒点ｍ３１１〜ｍ３１６，ｍ３２１〜ｍ３２６と類似のグラフが得られる。この場合、駆動電圧の急激な上昇部分（図７の区間ｐ２−ｐ５−ｐ６参照）を有する第２の駆動電圧パターンについてのパラメータの値Ｖｐｂが、上側に位置する（すなわち相違が大きいことを表す）黒点ｍ３１１〜ｍ３１６に相当し、第１の駆動電圧パターンについてのパラメータの値Ｖｐｂが、下側に位置する黒点ｍ３２１〜ｍ３２６に相当する。
【００８９】
第２実施例のコンピュータＰＣｂは、各位置におけるパラメータの値Ｖｐｂの差ΔＶｐｂと、それらが対応づけられている各位置Ｐｓ１〜Ｐｓ６と、のデータに対して回帰分析などの数値処理を行うことで、図６の曲線ＣＤ相当の式を得る。そして、コンピュータＰＣｂは、第１実施例と同様に、その数式が表す曲線上の各点の値ΔＶｐｂが所定のしきい値Ｔｈｂ以上である領域の幅Ｗｄｅを、溶接部ＷＬの深さＷｄとして計算する（図６参照）。以下の処理は、第１実施例のコンピュータＰＣの処理と同様である。
【００９０】
第２実施例においては、部材ＴＯ１とＴＯ２の深さ方向Ｄｄの互いに異なる複数の測定位置について磁束の変化率を測定し、その測定結果に基づいて、溶接深さの推定値を計算する。このため、第２実施例のセンサシステムによれば、第１実施例のセンサシステムと同様、短時間で溶接部の大きさを推定することができる。よって、たとえば、溶接部を有する製品の製造ラインにおいて、製品の生産リードタイムを長くすることなく、製品について溶接不良の全数検査を行うことができる。
【００９１】
また、第２実施例においては、第１実施例の態様に比べて少ないセンサで被測定物内の測定を行うことができる。このため、センサ装置の構成を簡単にすることができる。
【００９２】
また、第１実施例においては、同じ深さ位置に設けられている一対のセンサ（たとえば、図３のセンサ３１１センサ３２１）の製造誤差に起因する測定誤差を、測定結果に含む可能性がある。しかし、第２実施例の態様においては、深さ方向の各位置について同一のセンサを使用して測定を行うため、そのような測定誤差を含まずに、被測定物内の測定を行うことができる。
【００９３】
さらに、第１実施例では、被測定物内において異なる位置を通過する磁束（図４のＭＲ１とＭＲ２参照）の変化率の相違を利用する。これに対して、第２実施例においては、異なる駆動電圧で静磁場を印加された際の磁束の変化率であって、被測定物内のほぼ同一の場所を通過する磁束の変化率を測定して、溶接深さを計算する。このため、第１実施例に比べて、より正確に被測定物内の構造を推定することができる。
【００９４】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例のセンサシステムにおいては、センサユニット１ｃのフェライトコア１１ｃの形状が第１実施例とは異なる。第３実施例のセンサシステムの他の点は、第１実施例のセンサシステムと同じである。
【００９５】
図１０は、第３実施例のセンサユニット１ｃで部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図である。センサユニット１ｃにおいては、Ｎ極として機能する脚部１２ｎｃの長さＬｎが、Ｓ極として機能する脚部１２ｓｃの長さＬｓよりも大きい。そして、測定時に、脚部１２ｎｃが部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒに沿って配されるように、センサ装置ＳＳｃ内においてセンサユニット１ｃが設置される。Ｓ極として機能する脚部１２ｓｃは、測定時に、脚部１２ｎｃよりも凹曲面ＲＳの円弧の中心Ｃから遠い位置において、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の半径方向Ｄｒに並行に配される。なお、本実施例では脚部１２ｎｃがＮ極として機能し、脚部１２ｓｃがＳ極として機能するが、Ｎ極およびＳ極の方向性は測定には関係ないため、いずれであってもよい。
【００９６】
脚部１２ｓｃと脚部１２ｎｃの先端の形状は、部材ＴＯ２の穴Ｈ０２の凹曲面ＲＳと等距離で向かい合うように、円弧状に設けられている。図１０に示すように、フェライトコア１１ｃの脚部１２ｎｃ，１２ｓｃの先端には、それぞれセンサ列３１ｃ，３２ｃが設けられている。センサ列３１ｃ，３２ｃは、第１実施例のセンサ列３１，３２と同様に、図１０の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のセンサをそれぞれ含む。
【００９７】
センサ列３１ｃの各センサが測定する磁束と、センサ列３２ｃの各センサが測定する磁束とは、部材ＴＯ１とＴＯ２の内部の互いに異なる位置を通る磁束である。図１０において、センサ列３１ｃのセンサのリング内を通る磁束をＭＲ１ｃで示し、センサ列３２ｃのセンサのリング内を通る磁束をＭＲ２ｃで示す。なお、図１０において、磁束ＭＲ１ｃ，ＭＲ２ｃは、所定の幅を有する環状の範囲で示される。
【００９８】
磁束ＭＲ１ｃは、図１０中のＰａｃにおいて溶接部ＷＬに沿って伸びている。これに対して磁束ＭＲ２ｃは、磁束ＭＲ１ｃよりも部材ＴＯ１とＴＯ２の浅い部分を通過しており、溶接部ＷＬを通過しない。このため、センサ列３１のセンサのリング内を通る磁束と、センサ列３２ｃのセンサのリング内を通る磁束とは、コイルの電流を遮断した後の磁束の変化率が異なる。なお、第３実施例のセンサ列３１ｃ，３２ｃの配置も、シミュレーションの結果に従って決定することができる。
【００９９】
第３実施例においては、フェライトコアの形状を非対称とし、一方を半径方向に沿って配し、他方を半径方向の面からより遠い距離に並行に配して、磁束の変化率を測定する。磁束は、磁性体の表面に対して垂直に侵入する性質がある。このため、第３実施例のような態様とすれば、第１実施例に比べてより長い距離にわたって溶接部に沿って磁束が位置するように（図１０のＰａｃ参照）、静磁場を発生させることができる。その結果、センサ列３１ｃのセンサの測定信号に、溶接部の性質をより強く反映されることができる。よって、第３実施例のセンサシステムによれば、第１実施例のセンサシステムに比べてより正確に溶接部の深さ（図１０において紙面に垂直な方向の深さ）を測定することができる。
【０１００】
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。
【０１０１】
Ｄ１．変形例１：
上記第１実施例では、センサ列３１，３２が含むセンサの数は６個である（図１および図３参照）。しかし、各センサ列のセンサの数は、５個以下や７個以上など、他の数とすることができる。なお、それらのセンサは、部材の深さ方向Ｄｄに沿って、想定される溶接深さＷｄを超える範囲に配されることが好ましい。
【０１０２】
また、上記実施例では、各センサはリング状に配されたコイルである（図３参照）。しかし、各センサは他の構成とすることもできる。すなわち、センサは、磁束の変化率を測定できるものであれば、任意の構成、動作原理のセンサを採用することができる。
【０１０３】
Ｄ２．変形例２：
第１実施例では、各センサ列の対応するセンサ（たとえば、センサ３１１とセンサ３２１）は、センサの並びの方向Ｄｓについて同じ位置に設けられている。しかし、各センサ列の対応するセンサは、センサの並びの方向Ｄｓについて異なる位置に設けられていてもよい。たとえば、各センサ列の対応するセンサが互い違いに、いわゆる千鳥状に配されていてもよい。ただし、各センサ列の対応するセンサが並ぶ方向と、各センサ列の方向とは、交わる関係にあることが好ましい。そして、各センサ列の対応するセンサが並ぶ方向と、各センサ列の方向とは、直角をなすことがさらに好ましい。
【０１０４】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例においては、信号の相違を比較される各センサ列内の対応するセンサは、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサと、である。しかし、各センサ列内の対応するセンサは、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサ（図１０のセンサ列３２ｄ参照）とすることもできる。
【０１０５】
ただし、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束は、溶接部と交わらない。これに対して、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束は、溶接部の一部と交わる。よって、溶接部ＷＬに沿って延びる磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束は、溶接部の影響を受ける。さらに、磁束密度は磁路が短い磁束の方が、言い換えれば内側の磁束の方が大きい。
【０１０６】
このため、（ａ）溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の浅い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサと、の信号を比較する態様の方が、（ｂ）溶接部ＷＬに沿って延びる磁束の変化率を測定するセンサと、その磁束よりも被測定物内の深い位置を通過する磁束の変化率を測定するセンサとの信号を比較する態様よりも、正確に被測定物内の構造を検出することができる。
【０１０７】
なお、磁束が通過する位置の「深さ」は、被測定物に対してセンサ装置ＳＳが配される側の表面から、センサ装置ＳＳから遠ざかる方向に沿って測定されるものとする。
【０１０８】
Ｄ４．変形例４：
第１および第３実施例では、各センサは、２列の形態で配されている（図３、図４、および図１０参照）。そして、第２実施例では、各センサは、１列の形態で配されている。しかし、磁束の変化率を測定するためのセンサは、２次元状に行×列の形態で配されることもできる。そのような態様においても、各センサは、互いに異なる位置を通る磁束の変化率を測定できるものであることが好ましい。
【０１０９】
Ｄ５．変形例５：
図１１は、センサ装置のフェライトコアの変形例を示す図である。上記各実施例では、フェライトコア１１の脚部１２ｎと脚部１２ｓ、ならびにフェライトコア１１ｃの脚部１２ｎｃと脚部１２ｓｃは平行に配されている（図２〜図４、および図１０参照）。しかし、センサ装置のフェライトコアの脚部は、図１１に示すように、互いに所定の角度θをなすように配されることもできる。なお、一対の脚部がなす所定の角度θは、０度より大きく１８０度より小さいことが好ましく、３０度以上、９０度以下であることがさらに好ましい。
【０１１０】
Ｄ６．変形例６：
上記実施例では、一対の測定における透磁率や電気抵抗などの物理的な意味を有するパラメータの差が所定のしきい値よりも大きい位置の範囲Ｗｄｅが、溶接が行われた範囲であるものと推定して、溶接が行われた範囲の幅を計算している（図６参照）。しかし、特性値の計算は、たとえば、物理的な意味を有さないパラメータを使用するなどの、他の方法で行うこともできる。たとえば、一対の測定について、磁場の遮断後のある時刻の磁束の変化率の傾き（変化量／経過時間）を測定する。そして、一対の測定におけるその傾きの差が所定の条件を満たす位置が、溶接が行われた位置であると推定して、溶接深さを計算することもできる。
【０１１１】
すなわち、溶接が行われた部分（格子欠陥が多い部分）と溶接が行われていない部分（格子欠陥が少ない部分）とでは、磁束の変化率の時間変化が異なる。そのような相違を検知できるような様々な処理方法を使用して、本発明は実現することができる。
【０１１２】
また、本発明は、溶接部分の検知以外にも、磁性体内部の構造であって、磁束の変化率の時間変化が異なるような磁性体内の様々な構造を検知するために使用することができる。
【０１１３】
Ｄ７．変形例７：
上記実施例では、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）は三角形を描く（図７参照）。しかし、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）の第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は三角波に限られず、たとえば、所定時間だけ駆動電圧が一定となる矩形波など、他の形状であってもよい。たとえば、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）の第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を矩形波、または矩形波を組み合わせて生成できる階段状の形状とすれば、デジタル回路による駆動電圧の制御が容易となる。
【０１１４】
上記第２実施例では、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が一定値を保つ時間区間ｔ１〜ｔ４の先頭部分において、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を有している（図７のｐ２−ｐ５−ｐ６参照）。しかし、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が０より大きい時間区間（時刻ｔ０〜ｔ４）のうちの他の任意の時間区間に設けられることができる。
【０１１５】
図１２は、変形例のセンサ装置の制御回路がコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化を示すグラフである。図１２の例では、破線で示す第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）が一定値を保つ時間区間ｔ１ａ〜ｔ４の途中の時間区間ｔ１ｂ〜ｔ３ｂにおいて、第２の駆動電圧パターンＶ２ｂ（ｔ）は、第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分を有している（図１２のｐ２ｂ−ｐ５ｂ−ｐ６ｂ参照）。
【０１１６】
このような態様においては、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）において駆動電圧が一定である時間区間（ｔ１ａ〜ｔ１ｂ）を経た後に、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分（図７のｐ２−ｐ５−ｐ６参照）が存在する。このため、第２の駆動電圧パターンＶ２（ｔ）における第１の駆動電圧パターンＶ１（ｔ）との相違部分は、駆動電圧の増加による渦流が消滅し磁界が安定した後に生じる。このような態様とすることがより好ましい。
【０１１７】
なお、駆動電圧の相違部分に先立つ、駆動電圧が一定である時間区間（図１２において時刻ｔ１ａ〜ｔ１ｂ）の長さは、駆動電圧の相違部分の時間区間（ｔ１ｂ〜ｔ３ｂ）の長さよりも長いことが好ましい。また、駆動電圧の相違部分に先立つ、駆動電圧が一定である時間区間は、駆動電圧パターンにおいて駆動電圧が０より大きい時間区間の１／５０以上の長さであることがより好ましく、１／１０以上の長さであることがさらに好ましい。
【０１１８】
上記第２実施例では、第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１（ｔ）よりも大きい時間区間ｔ１〜ｔ２は、駆動電圧が０より大きい時間区間ｔ０〜ｔ４の１／１０００である。しかし、第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１（ｔ）よりも大きい時間区間は、駆動電圧が０より大きい時間区間ｔ０〜ｔ４の１／２０００や１／５０００など、他の大きさとすることができる。
【０１１９】
すなわち、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧よりも大きい第２の時間区間は、第１および第２の駆動電圧パターンにおいて１周期内で駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間の１／１００００００以上１／１００以下とすることができる。ただし、第２の時間区間は、第１の時間区間の１／１０００００以上１／５００以下とすることが好ましく、１／１００００以上１／１０００以下とすることがさらに好ましい。
【０１２０】
上記第２実施例においては、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）の最大値Ｖ０２は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ０１の５倍である。しかし、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧の最大値は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧の３倍や８倍など、他の値とすることができる。ただし、第２の時間区間における第２の駆動電圧パターンの電圧の最大値は、第２の時間区間における第１の駆動電圧パターンの電圧の３倍以上３０倍以下であることが好ましく、５倍以上１５倍以下であることがさらに好ましい。
【０１２１】
上記第２実施例においては、第２の時間区間（ｔ１〜ｔ３）における第２の駆動電圧パターンの電圧Ｖ２（ｔ）は、直線的に増加し、直線的に減少している。しかし、第２の時間区間内における第２の駆動電圧パターンの電圧は、第２の時間区間に含まれる１以上の時間区間において一定値をとったり、減少したりするなど、他のパターンを有していてもよい。すなわち、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第２の時間区間において、第１の駆動電圧パターンの電圧よりも高い値であればよい。
【０１２２】
また、上記第２実施例においては、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧Ｖ１よりも大きい第２の時間区間（ｔ１〜ｔ３）は、第１の駆動電圧パターンにおいて駆動電圧Ｖ１（ｔ）が一定値Ｖ０１をとる時間区間の先頭に位置する（図７参照）。しかし、第２の時間区間は、第１および第２の駆動電圧パターンにおいて１周期内で駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間の中の任意の時間（位置）に設定することができる。
【０１２３】
ただし、磁界の遮断の直前（図７においてｔ４）の所定の時間区間における駆動電圧は、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとに置いて等しいことが好ましい。その所定の時間区間は、第１の時間区間の１／１００以上であることが好ましく、１／１０以上であることがより好ましい。そして、その所定の時間区間は、第１の時間区間の１／５以上であることがさらに好ましい。そのような態様とすれば、磁界の遮断の直前において被測定物に印加される磁界の分布を、第１の駆動電圧パターンと第２の駆動電圧パターンとにおいて、ほとんど同じにすることができる。よって、磁束密度の変化率の差に基づいて、内部構造を正確に計算することができる。
【０１２４】
さらに、上記第２実施例においては、第２の駆動電圧パターンの電圧が第１の駆動電圧パターンの電圧よりも高い値を有する第２の時間区間は、一つの時間区間である。しかし、第２の時間区間は、第１の時間区間内において１以上存在してもよい。ただし、それら複数の第２の時間区間の合計の時間が、第１の時間区間の１／１００００００以上１／１００以下であることが好ましく、１／１０００００以上１／５００以下であることがより好ましい。そして、１／１００００以上１／１０００以下であることがさらに好ましい。
【０１２５】
また、上記第２実施例においては、第１の時間区間のうち、第２の時間区間以外の時間区間においては、第１の駆動電圧パターンの電圧と第２の駆動電圧パターンの電圧とは同じである（図７参照）。しかし、第１の時間区間のうち、第２の時間区間以外の時間区間において、第１の駆動電圧パターンの電圧と第２の駆動電圧パターンの電圧とは異なっていてもよい。ただし、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第１の駆動電圧パターンの電圧の９０％〜１１０％であることが好ましい。そして、第２の駆動電圧パターンの電圧は、第１の駆動電圧パターンの電圧の９５％〜１０５％であることがより好ましく、９７％〜１０３％であることがさらに好ましい。
【０１２６】
なお、以上では、磁場を印加する際の第１のパターンと第２のパターンについて、駆動電圧を使って説明した。しかし、コイルの抵抗および巻き線数、ならびに被測定物とセンサ装置の関係が一定であるという条件の下で、上記の駆動電圧を使用した説明は、「駆動電圧」を「駆動電流」に置き換えても、成立する。また、同様に、上記の駆動電圧を使用した説明は、「駆動電圧」を「磁界の強さ」に置き換えても、成立する。
【０１２７】
Ｄ８．変形例８：
上記第３実施例では、脚部１２ｎｃは、半径方向Ｄｒに沿って配される。しかし、脚部１２ｎｃ，１２ｓｃは、ともに円弧の中心を通る直線Ｄｒを含むようには配されないなど、他の態様で配置されてもよい。すなわち、短い方の脚部が、長い方の脚部よりも、被測定物の表面の円弧の中心から遠い位置において、被測定物の曲面に対して配されるものであればよい。なお、脚部の「長さ」は、脚部が分岐している位置から、各脚部の先端に向かって測定されるものとする（図１０のＬｓおよびＬｎ参照）。
【０１２８】
また、被測定物は円筒形状の内面を有する必要はなく、多角形断面を有する形状や、その他の断面形状を有していてもよい。すなわち、被測定物は、例示部によって磁場を印加されることができ、検出部によって磁束の変化率を測定されることができる形状であれば、任意の形状とすることができる。
【０１２９】
Ｄ９．変形例９：
なお、本発明は、以上で説明した各実施例および変形例を適宜組み合わせて実現することができる。たとえば、センサ列３１，３２を有する態様において、第１と第２の駆動電圧パターンで磁束の変化率を測定することとしてもよい。
【０１３０】
Ｄ１０．変形例１０：
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、制御回路３の機能の一部をホストコンピュータＰＣが実行するようにすることもできる。
【０１３１】
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。
【０１３２】
この明細書において、ホストコンピュータとは、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。
【０１３３】
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】
【０１３４】
【図１】本発明の実施例であるセンサシステムを示す図。
【図２】センサ装置および部材ＴＯ１とＴＯ２のの平面図。
【図３】センサユニット１の斜視図。
【図４】センサユニット１で部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図。
【図５】溶接部ＷＬの深さ方向に沿った各位置のセンサ３１１〜３１６，３２１〜３２６の信号から計算される所定のパラメータの値Ｖｐを示すグラフ。
【図６】各位置における対応するセンサの信号から計算されたパラメータの値Ｖｐの差ΔＶｐを示すグラフ。
【図７】制御回路３ｂがコイル１３ｎ，１３ｓに印加する駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すグラフ。
【図８】第２実施例における測定処理の内容を示すフローチャート。
【図９】被測定物（部材ＴＯ１とＴＯ２）の磁化曲線を示す図。
【図１０】第３実施例のセンサユニット１ｃで部材ＴＯ１とＴＯ２の溶接部ＷＬの深さＷｄを測定する際の磁場の様子を示す断面図。
【図１１】センサ装置のフェライトコアの変形例を示す図。
【図１２】変形例における駆動電圧の時間軸に沿った変化の概略パターンを示すグラフ。
【符号の説明】
【０１３５】
１，１ｃ…センサユニット
３…制御回路
１１，１１ｃ，１１ｄ…フェライトコア
１２ｎ，１２ｓ，１２ｎｃ，１２ｓｃ，１２ｎｄ，１２ｓｄ…フェライトコアの脚部
１３ｎ，１３ｓ…コイル
２２，２３…脚部
３１，３２，３１ｃ，３２ｃ，３１ｄ，３２ｄ…センサ列
３１１〜３１６…センサ列３１のセンサ
３２１〜３２６…センサ列３２のセンサ
Ａｉｎ，Ａｉｓ…電流の向きを示す矢印
Ａｓ…脚部の車輪の動きを示す矢印
ＣＬ…部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の中心線
ＣＰ，ＣＰｃ…フェライトコアの中心面
ＣＤ…曲線
Ｃｄ１…磁界遮断後の非溶接部の磁束密度を示す線（第１の駆動電圧パターン）
Ｃｄ２…磁界遮断後の溶接部の磁束密度を示す線（第１の駆動電圧パターン）
Ｃｄ３…磁界遮断後の磁束密度を示す線（第２の駆動電圧パターン）
Ｃｉ０…理想的な磁化曲線
Ｃｉ１…非溶接部の磁化曲線
Ｃｉ２…溶接部の磁化曲線
Ｄｒ…部材ＴＯ２の中央の穴Ｈ０２の半径方向
Ｈ０２…部材ＴＯ２の穴
Ｌ１…中心面からセンサ列３１までの距離
Ｌ１ｃ…中心面からセンサ列３１ｃまでの距離
Ｌ２…中心面からセンサ列３２までの距離
Ｌ２ｃ…中心面からセンサ列３２ｃまでの距離
ＭＲ１…センサ列３１のセンサをとおる磁束
ＭＲ１ｃ…センサ列３１ｃのセンサをとおる磁束
ＭＲ２…センサ列３２のセンサをとおる磁束
ＭＲ２ｃ…センサ列３２ｃのセンサをとおる磁束
ＯＳ…部材ＴＯ１，ＴＯ２の表面
ＰＣ，ＰＣｂ…コンピュータ
Ｐｓ１〜Ｐｓ６…センサ列の各センサの位置
ＳＳ，ＳＳｂ，ＳＳｃ…センサ装置
ＴＯ１…部材
ＴＯ２…部材
Ｖ１（ｔ）…第１の駆動電圧パターンの駆動電圧を表すグラフ
Ｖ２（ｔ）…第２の駆動電圧パターンの駆動電圧を表すグラフ
Ｖｐ，Ｖｐｂ…磁界の変化率の過渡変化から得られるパラメータ
ＷＬ…溶接部
Ｗｄ…溶接部の寸法（深さ）
ΔＶｐ，ΔＶｐｂ…一対の測定から得られるパラメータＶｐの差
θ…脚部１２ｎｄ，１２ｓｄがなす角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、
前記励磁部を制御し、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、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、
前記制御部は、
前記一対の測定として、第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、を行い、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際には、前記磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する、測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の測定装置であって、
前記励磁部は、前記磁場を発生させるためのコイルを備え、
前記制御部は、
前記一対の測定として、第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、を行い、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際には、前記コイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧を前記コイルに印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧を前記コイルに印加する、測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の測定装置であって、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際の前記第２の時間区間における駆動電圧の最大値は、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際の前記第２の時間区間における駆動電圧の最大値の３倍以上３０倍以下の所定の値である、測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の測定装置であって、
前記検出部は、
前記被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第１種の検出要素と、
前記被測定物内の第２種の位置であって、前記被測定物の前記測定装置が配される側の表面から測った深さが前記第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第２種の検出要素と、を備え、
前記制御部は、前記一対の測定として、前記励磁部に磁場を発生させ停止させた後の前記第１種の検出要素による前記磁束の変化率の測定と、前記磁場の発生および停止後の前記第２種の検出要素による前記磁束の変化率の測定と、を行う、測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置であって、
複数の測定位置について前記磁束の変化率を測定するための複数の前記検出部を備え、
前記制御部は、
前記複数の測定位置の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、それぞれ前記被測定物内の位置に対応づけられた複数の基礎パラメータを計算し、
対応づけられた前記基礎パラメータが所定の条件を満たす前記被測定物内の位置の分布の幅を、前記特性値として計算する、測定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置であって、
前記励磁部は、それぞれＮ極およびＳ極として機能し、前記被測定物に向かって配されることができる一対の脚部を有し、
前記検出部は、前記被測定物の内部を通って、前記一対の脚部の一方の先端から他方の先端に向かう磁束の変化率を測定することができる、測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置であって、
前記被測定物は、ほぼ円弧の断面を有する凹状の曲面を有する物体であり、
前記測定装置は、前記被測定物に対して前記曲面に向かい合うように配されて、前記被測定物の内部構造を測定する測定装置であり、
前記一対の脚部は互いに平行に設けられており、
前記一対の脚部のうちの一方の脚部は、他方の脚部よりも長く設けられており、
前記一対の脚部のうちの前記他方の脚部は、前記一方の脚部よりも短く設けられ、前記一方の脚部よりも前記円弧の中心から遠い位置において、前記被測定物の前記曲面に対して配されるための脚部である、測定装置。
【請求項９】
被測定物の内部構造を測定する方法であって、
（ａ）被測定物に磁場を印加し、前記印加を停止し、その後、前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）とは、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、前記被測定物への磁場の印加および停止、ならびに前記磁束の変化率の測定を行う工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）および（ｂ）による一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、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１０】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
第１のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
第２のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記第２のパターンで磁場を発生させる際には、前記磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する工程である、方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
第１のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
第２のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場を発生させるためのコイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧を前記コイルに印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧を前記コイルに印加する工程である、方法。
【請求項１２】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
前記被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
前記被測定物内の第２種の位置であって、前記被測定物の前記測定を行う側の表面から測った深さが前記第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含む、方法。
【請求項１３】
被測定物の内部構造を測定する測定装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記測定装置は、
被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、
前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、を備え、
前記コンピュータプログラムは、前記測定装置が接続されたコンピュータ上で実行されることによって、
前記被測定物に磁場を印加し、前記印加を停止し、その後、前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定する第１の機能と、
前記第１の機能による測定とは、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、前記被測定物への磁場の印加および停止、ならびに前記磁束の変化率の測定を行う第２の機能と、
前記第１および第２の機能による一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する第３の機能と、を前記測定装置を使用して実現するコンピュータプログラム。
【請求項１】
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、
前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、
前記励磁部を制御し、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、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、
前記制御部は、
前記一対の測定として、第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、を行い、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際には、前記磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する、測定装置。
【請求項３】
請求項１記載の測定装置であって、
前記励磁部は、前記磁場を発生させるためのコイルを備え、
前記制御部は、
前記一対の測定として、第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させた後の前記磁束の変化率の測定と、を行い、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際には、前記コイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧を前記コイルに印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧を前記コイルに印加する、測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の測定装置であって、
前記第２のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際の前記第２の時間区間における駆動電圧の最大値は、前記第１のパターンで前記励磁部に磁場を発生させる際の前記第２の時間区間における駆動電圧の最大値の３倍以上３０倍以下の所定の値である、測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の測定装置であって、
前記検出部は、
前記被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第１種の検出要素と、
前記被測定物内の第２種の位置であって、前記被測定物の前記測定装置が配される側の表面から測った深さが前記第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定するための第２種の検出要素と、を備え、
前記制御部は、前記一対の測定として、前記励磁部に磁場を発生させ停止させた後の前記第１種の検出要素による前記磁束の変化率の測定と、前記磁場の発生および停止後の前記第２種の検出要素による前記磁束の変化率の測定と、を行う、測定装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の測定装置であって、
複数の測定位置について前記磁束の変化率を測定するための複数の前記検出部を備え、
前記制御部は、
前記複数の測定位置の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、それぞれ前記被測定物内の位置に対応づけられた複数の基礎パラメータを計算し、
対応づけられた前記基礎パラメータが所定の条件を満たす前記被測定物内の位置の分布の幅を、前記特性値として計算する、測定装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置であって、
前記励磁部は、それぞれＮ極およびＳ極として機能し、前記被測定物に向かって配されることができる一対の脚部を有し、
前記検出部は、前記被測定物の内部を通って、前記一対の脚部の一方の先端から他方の先端に向かう磁束の変化率を測定することができる、測定装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の測定装置であって、
前記被測定物は、ほぼ円弧の断面を有する凹状の曲面を有する物体であり、
前記測定装置は、前記被測定物に対して前記曲面に向かい合うように配されて、前記被測定物の内部構造を測定する測定装置であり、
前記一対の脚部は互いに平行に設けられており、
前記一対の脚部のうちの一方の脚部は、他方の脚部よりも長く設けられており、
前記一対の脚部のうちの前記他方の脚部は、前記一方の脚部よりも短く設けられ、前記一方の脚部よりも前記円弧の中心から遠い位置において、前記被測定物の前記曲面に対して配されるための脚部である、測定装置。
【請求項９】
被測定物の内部構造を測定する方法であって、
（ａ）被測定物に磁場を印加し、前記印加を停止し、その後、前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）とは、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、前記被測定物への磁場の印加および停止、ならびに前記磁束の変化率の測定を行う工程と、
（ｃ）前記工程（ａ）および（ｂ）による一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、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１０】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
第１のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
第２のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記第２のパターンで磁場を発生させる際には、前記磁場の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際よりも強い磁場を印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の強さの磁場を印加する工程である、方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
第１のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
第２のパターンで磁場を発生させて、前記被測定物に磁場を印加する工程を含み、
前記第２のパターンで磁場を発生させる際には、磁場を発生させるためのコイルへの駆動電圧の印加を開始してから終了するまでの第１の時間区間のうち、前記第１の時間区間の１／１００以下の第２の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際よりも高い駆動電圧を前記コイルに印加し、前記第１の時間区間のうちの前記第２の時間区間以外の時間区間において、前記第１のパターンで磁場を発生させる際とほぼ同一の駆動電圧を前記コイルに印加する工程である、方法。
【請求項１２】
請求項９記載の方法であって、
前記工程（ａ）は、
前記被測定物内の第１種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含み、
前記工程（ｂ）は、
前記被測定物内の第２種の位置であって、前記被測定物の前記測定を行う側の表面から測った深さが前記第１種の位置とは異なる第２種の位置を通る磁束の変化率を測定する工程を含む、方法。
【請求項１３】
被測定物の内部構造を測定する測定装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、
前記測定装置は、
被測定物に磁場を印加することができる励磁部と、
前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定するための検出部と、を備え、
前記コンピュータプログラムは、前記測定装置が接続されたコンピュータ上で実行されることによって、
前記被測定物に磁場を印加し、前記印加を停止し、その後、前記被測定物内を通る磁束の変化率を測定する第１の機能と、
前記第１の機能による測定とは、前記被測定物への前記磁場の印加のパターンと前記磁束の変化率を測定する測定位置との少なくとも一方が異なる態様で、前記被測定物への磁場の印加および停止、ならびに前記磁束の変化率の測定を行う第２の機能と、
前記第１および第２の機能による一対の測定における、前記磁場の印加を停止した後の前記磁束の変化率の過渡変化の相違に基づいて、前記被測定物の内部構造に関する特性値を計算する第３の機能と、を前記測定装置を使用して実現するコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１９２５０９（Ｐ２００９−１９２５０９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６５４２（Ｐ２００８−３６５４２）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【出願人】（３９０００９８９６）愛知機械工業株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（５９９００９０１９）株式会社マグネグラフ (8)
【出願人】（３９０００９８９６）愛知機械工業株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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