磁気特性測定方法および磁気特性測定装置
【課題】リフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定すること。
【解決手段】磁気特性測定方法は、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と感磁性素子のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と感磁性素子のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体における感磁性素子の出力ｘと出力ｘが得られたときの感磁性素子のリフトオフｌとを測定する測定ステップと、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、測定ステップにおいて測定された被検体における感磁性素子の出力ｘを補正演算する補正ステップと、を含む。
【解決手段】磁気特性測定方法は、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と感磁性素子のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と感磁性素子のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体における感磁性素子の出力ｘと出力ｘが得られたときの感磁性素子のリフトオフｌとを測定する測定ステップと、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、測定ステップにおいて測定された被検体における感磁性素子の出力ｘを補正演算する補正ステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の局所的な磁気特性分布を測定する磁気特性測定方法および磁気特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の製造工程では、鋼板の特性を評価、管理するために、電磁気を用いて鋼板の局所的な磁気特性分布を測定することが多い。ここでいう局所的な磁気特性分布とは、保磁力、透磁率、鉄損などの磁気特性の分布のみならず、鋼板の表面または内部の傷や介在物による検知用電磁気の変化をも含む。したがって、電磁気を用いた磁気特性の測定装置は渦流探傷や漏洩磁束探傷などにも適用可能である。
【０００３】
電磁気を用いた磁気特性の測定装置に共通する問題として、検出信号が検出素子と測定対象との間の距離（以下、リフトオフ量という）の変動に対して非常に敏感であることが挙げられる。一般に、リフトオフ量は小さいほど望ましく、その変動量も小さいほど望ましい。リフトオフ量の変動の原因としては、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、鋼板の形状不良などが知られている。これらの原因に起因するリフトオフ量の変動は、サポートロールを追加することなどによりある程度低減できることもある。しかしながら、鋼板の連続測定ラインなどにおいて使用する際のリフトオフ量の変動を回避することは困難である。
【０００４】
例えば、板厚の薄い鋼板では、いわゆる耳歪と呼ばれる鋼板のエッジ部分の形状不良部が発生しやすい。この耳歪が発生している領域では、鋼板が短い周期で上下方向に数ｍｍ程度振動する。リフトオフ量はこの振動に伴い変動し、検出信号も変動する。しかしながら、この検出信号の変動は鋼帯の特性には関係がない。以上のことから、耳歪を含む鋼板の磁気特性を測定する場合、耳歪の影響でリフトオフ量が変動することにより、健全部を欠陥部であると誤認識したり、逆に欠陥部を健全部であると判定したりしてしまうことがある。
【０００５】
そこで、従来より、リフトオフ量の変動を抑制するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、浮遊ボートにセンサを設置し、空気圧による倣い機構を持たせる技術が開示されている。また、特許文献２には、渦流式距離計を用いて偏心などによるリフトオフ量の変動を補正して探傷精度を向上させる技術が開示されている。また、特許文献３には、検出センサと被検査材とのリフトオフ量を測定することにより、被検査材の曲がりの影響を排除した測定を可能とする技術が開示されている。また、特許文献４には、複数の距離測定装置を備えるヘッドで探傷時のリフトオフ量を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６１−１７００６８号公報
【特許文献２】特開２００７−５７２４５号公報
【特許文献３】特開平０８−１４５９５２号公報
【特許文献４】特開２００１−５６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４記載の技術には以下に示すような問題点がある。すなわち、特許文献１記載の技術によれば、鋼帯全幅においてリフトオフ量が変動する場合では、検出ヘッドに適切な倣い機構を設けることによってリフトオフ量の変動を吸収できることがある。しかしながら、耳歪などの鋼板の局所的な形状不良に起因するリフトオフ量の変動は、検出素子群のうち一部のみに影響が出る場合が多いので、リフトオフ量の変動を吸収できない場合が多い。一方、特許文献２〜４記載の技術はいずれも、欠陥のない健全部の信号を基準としてリフトオフ量を補正している。このような技術は、渦流探傷や漏洩磁束探傷のように、欠陥のない部分の出力と比較して出力に変化があれば欠陥として検知する測定方法に対しては有用である。しかしながら、このような技術は、磁気特性の測定のように、測定した信号のレベルに応じて製品の特性を評価したり、グレード分けを行ったりする場合には不十分であることがある。その理由は、磁気特性によってはリフトオフ量に対して線形な挙動を示さない場合があることや、検出素子などの経年変化による感度ドリフトなどが発生しうるためである。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定できる磁気特性測定方法および磁気特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気特性測定方法は、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、前記事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体における感磁性素子の出力と該出力が得られたときの前記感磁性素子のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の出力を補正演算する補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気特性測装置は、被検体を磁化する励磁素子と、前記励磁素子によって誘起された前記被検体上の磁気特性分布を検出する感磁性素子と、前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置と、健全部における前記感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置と、前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記距離測定装置によって測定されたリフトオフ量を用いて、前記感磁性素子の出力を補正する演算装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る磁気特性測定方法および磁気特性測定装置によれば、リフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る検出ヘッドの構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正の原理を示す概念的グラフである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る事前測定用被検体の採取例を示す模式図である。
【図５】図５は、薄鋼板に交流磁界を印加し、形状不良部を含む鋼板の局所的な磁気特性を測定した例を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正を行っていない感磁性素子の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正を行った感磁性素子の出力とリフトオフ量補正を行っていない感磁性素子の出力との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、欠陥部を含む鋼板において、リフトオフ量補正の前後の感磁性素子の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法および磁気特性測定装置について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、磁気特性測定装置１は、検出ヘッド２ａと、制御部２ｂと、を備えている。検出ヘッド２ａは、励磁素子３と、感磁性素子４と、距離測定装置５と、を備え、制御部２ｂは、励磁装置６と、演算装置７と、記憶装置８と、表示装置９と、を備えている。
【００１５】
励磁素子３は、被検体１０を磁化するための装置であり、コイルなどで構成することが可能である。励磁素子３が印加する磁場は、交流磁場または直流磁場、あるいはその両方の組み合わせとし得る。図１に示した例では、励磁素子３は検出ヘッド２ａの内部に設けられているが、励磁素子３を被検体１０に関して検出ヘッド２ａの反対側に設けてもよい。交流磁場と直流磁場とを組み合わせて用いる場合、検出ヘッド２ａの内部および反対側の両方に励磁素子３を設けてもよい。
【００１６】
感磁性素子４は、被検体１０の表面または内部の磁気特性分布を検出する装置であり、コイルおよびホール素子などの一般的な磁気センサを用いることができる。本発明の説明では、被検体１０の表面とは、被検体１０の表面近傍も含むものと定義する。漏洩磁束探傷においては、被検体１０の表面から漏洩する漏洩磁束を検出することにより被検体１０の欠陥を検出するが、このような表面近傍の磁場を検出する測定においても本発明を適用できる。
【００１７】
感磁性素子４は、検出性能の観点から、被検体１０からの距離（すなわちリフトオフ量）を可能な限り小さくすることが好ましい。一方、リフトオフ量が小さすぎる場合、被検体１０の振動や形状不良により、検出ヘッド２ａが被検体１０に接触する可能性がある。検出ヘッド２ａが被検体１０に接触した場合、ヘッドの破損や、被検体１０である鋼板への傷または破断の発生などの危険性があるため、安全な間隔を取る必要がある。したがって、このリフトオフの基準量は、検出性能と鋼板の性状などの制約条件とから決定する。
【００１８】
距離測定装置５は、感磁性素子４に近接して設置され、リフトオフ量を測定する。距離測定装置５としては、例えばレーザ距離計などの一般的な距離計を用いることができる。距離測定装置５としてレーザ距離計を用いることの利点は、測定スポットが小さいため、正確に距離を測定でき、隣接する距離測定装置同士または感磁性素子４との干渉が少ないことである。
【００１９】
励磁装置６は、交流電流または直流電流を励磁素子３に供給することにより、励磁素子３を励磁する。図１に示した例では、励磁装置６は制御部２ｂの内部に設けられているが、制御部２ｂと独立して励磁装置６を設けてもよい。
【００２０】
演算装置７は、距離測定装置５の出力を用いて感磁性素子４の出力を補正する。演算装置７は、事前に測定されて記憶装置８に記憶されている健全部とリフトオフ量の関係のデータおよび欠陥部とリフトオフ量との関係のデータを参照して感磁性素子４の出力を補正する。したがって、事前のデータ測定時には、演算装置７は感磁性素子４および距離測定装置５の出力を記憶装置８へ記憶する処理も兼ねる。
【００２１】
演算装置７は、補正された感磁性素子４の出力を表示装置９に送信する。表示装置９は検出結果を適切な形式で表示する。演算装置７は、表示装置９へ検出結果を表示する代わりに、検出結果を記憶装置８へ記憶してもよい。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係る検出ヘッド２ａの構成例を示す模式図である。図２に示す検出ヘッド２ａの構成例は、検出ヘッド２ａが２０個の感磁性素子４と５個の距離測定装置５とを備える構成例である。１つの感磁性素子４に対して、１つの距離測定装置５を備えることが望ましいが、被検体１０の形状などによっては、距離測定装置５の数が感磁性素子４よりも少なくても差し支えない。
【００２３】
図２に示す検出ヘッド２ａの構成例のように、感磁性素子４よりも距離測定装置５の数を少なくした場合、距離測定装置５を伴わない感磁性素子４に対しては、リフトオフ量を適切に補間する必要がある。例えば、隣り合う二つの距離測定装置５における距離測定装置５と被検体１０との間の距離の値を重み付けして補間することにより、距離測定装置５を伴わない感磁性素子４におけるリフトオフ量とすることができる。形状変化が急峻な場合、より高次の多項式補間を用いると良い。上述の補間演算は、制御部２ｂ内の演算装置７が実行する。
【００２４】
検出ヘッド２ａ内において距離測定装置５は、形状不良が発生しやすい領域（例えば被検体１０のエッジ部）には密に配置し、リフトオフ量測定の精度を確保することが好ましい。一方、形状不良が発生しにくい領域においては、距離測定装置５の配置密度を下げることが可能である。これにより、トータルコストを低減しつつ、必要な距離測定装置５の配置密度を確保することができる。
【００２５】
次に、上述磁気特性測定装置１の構成例による磁気特性測定方法を説明する。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正の原理を示す概念的グラフである。図３に示すように、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正は、事前に測定した健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を用いる。
【００２７】
図３に示す例では、リフトオフ量が大きくなるに従って健全部および欠陥部の出力が低下する。この出力とリフトオフ量との関係は、測定の原理や方法によって異なるが、健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を事前に取得することが可能であれば、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法を適切に実施することができる。
【００２８】
健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を事前に取得する方法としては、事前測定用被検体を用意し、磁気特性測定装置１を用いてこの事前測定用被検体を測定する方法がある。この事前測定用被検体（健全部標準校正板および欠陥部を模擬した欠陥部模擬標準校正板）により、磁気特性装置１の感度や健全部および欠陥部を検出する際の閾値を適切に決定する校正が行われる。
【００２９】
一般に、渦流探傷や漏洩磁束探傷では、欠陥部として、ドリルホールなどの人工欠陥を用いることができる。また、欠陥近傍の電磁界分布をコンピュータシミュレーションなどで計算した結果を用いることもできる。しかしながら、磁化方向が健全部と異なる磁気特性欠陥部は、健全部とは結晶粒の大きさや結晶方位などの特徴が異なることが多い。したがって、磁化方向が健全部と異なる磁気特性欠陥部をドリルホールなどの人工欠陥で模擬することは困難である。
【００３０】
また、例えば製品の磁気特性欠陥部から欠陥部模擬標準校正板を採取することも容易ではない。これは、欠陥部が製造条件の不適合などにより発生するものであり、意図して発生させるものではなく、健全部と欠陥部が混在していたり、その欠陥の程度にバラツキがあったりするためである。また、欠陥部の大きさも一定であるとは限らない。このように、実際の鋼板の欠陥部から欠陥部模擬標準校正板を採取する際には、偶然性を排除できず、磁気特性測定装置の校正に適切な大きさの事前測定用被検体を作成することは困難である。
【００３１】
そこで、本発明では、磁気特性が健全部とは異なる欠陥部と健全部とでの結晶方位の差に注目して事前測定用被検体を作製する。図４は事前測定用被検体の採取方法を示す模式図である。図４に示すように、本発明では、健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとを同一の健全な鋼板Ｓからシャーなどを使用して角度を変えて切り出すことにより採取する。その際には、鋼板Ｓから欠陥部模擬標準校正板１０１ａを採取する角度を選択することにより、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度を任意に選択できる。
【００３２】
一例として、鋼板の圧延方向Ａに添って健全部標準校正板を作製するとともに、健全部標準校正板との磁気特性の差が最大になるような角度を選ぶと、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度が最大になる。具体的には、磁化容易軸が支配的となる方向（［１００］方向）を選んで健全部標準校正板１０１ａとし、磁化困難軸が支配的となる方向（［１１１］方向）を選んで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとすると、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度が最大になる。
【００３３】
欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを採取する角度を磁化容易軸の方向に対して０°から磁化困難軸が支配的となる方向に対応する５４．７°の範囲内で選択すれば欠陥の程度を任意に選択できる。欠陥部模擬標準校正板１０１ｂにおける欠陥部の程度は欠陥と判定する閾値に基づいて決められる。
【００３４】
このように、健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ａとで鋼板から採取する角度を変えると、実効的に結晶方位を変化させて、欠陥の程度を変えることができる。また、この方法によれば、鋼板から採取する角度の選択のみで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを作製することができるので、欠陥部の再現性が高い。また、作製する欠陥模擬標準校正板１０１ｂの大きさに制限がないことも明らかである。
【００３５】
前測定用被検体１０１として健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとを予め別々に切り出しておく方法に限定されない。例えば、事前測定用被検体１０１を使用して校正を行なう際、健全部標準校正板１０１ａを回転させるだけで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとすることもできる。その場合、事前測定用被検体１０１を磁気特性測定装置１に対し予め定められた角度で回転可能に取り付けることで、磁気特性測定装置１と事前測定用被検体１０１との相対角度を変化させて実効的な結晶方位を変化させることができる。これにより、単一の鋼板（事前測定用被検体１０１）で健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとの両方を実現できる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法では、健全部標準校正板１０１ａを用いて健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）を取得する。取得方法の一例として、適切なスペーサーを用いてリフトオフを変化させながら出力を記録する。同様に、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを用いて欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を取得する。これにより、図３に示すような関係が取得される。続いて、以下のように感磁性素子４の出力を補正する。
【００３７】
距離測定装置５によって測定された測定時のリフトオフ量がｌであるときに、感磁性素子４の出力がｘであったとする。この場合の相対出力Ｘを以下に示す数式（１）で定義する。この相対出力Ｘは、健全部における感磁性素子４の出力（健全部出力）を０とし、欠陥部における感磁性素子４の出力（欠陥部出力）を１とした場合の感磁性素子４の相対的な出力を意味する。つまり、この相対出力Ｘは欠陥の程度に応じて変化する。
【００３８】
【数１】
【００３９】
次に、この相対出力Ｘを用いて、基準リフトオフ量ｌ=refにおける出力値を補正出力ｙとして算出する。このリフトオフ量の基準値refの選定方法は任意であるが、例えばリフトオフ量の設計値や実際の測定における最頻値を選択することができる。補正出力ｙは、基準リフトオフ量ｌ=refにおける健全部出力および欠陥部出力をそれぞれＬＳ（ref）およびＬＰ（ref）とすると、以下に示す数式（２）で表すことができる。このような補正を行うことで、リフトオフ量が変動しても、欠陥の程度に応じた出力が得られることから、高精度な測定を実施することができる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
次に、上記説明した本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置および磁気特性測定方法の効果について説明する。
【００４２】
図５は、薄鋼板に交流磁界を印加し、形状不良部を含む鋼板の局所的な磁気特性を測定した例を示すグラフである。図５に示すグラフでは、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正の前後における感磁性素子４の各チャンネル（計２０チャンネル（20ch））の出力とその測定時における各感磁性素子４のリフトオフ量とを併記している。リフトオフ補正の前後における感磁性素子４の出力の値は左軸で読み、感磁性素子４のリフトオフ量の値は右軸で読む。
【００４３】
図５に示した磁気特性測定の例における２０チャンネルの感磁性素子４は、薄鋼板の幅方向に整列したものである。したがって、図５に示すグラフの横軸（chの軸）は、薄鋼板の幅方向の検出磁力を示している。図５に示すグラフからわかるように、薄鋼板に耳歪がある等に起因して薄鋼板の幅方向にリフトオフ量の違いが生じると、このリフトオフ量に相関して感磁性素子４の出力も低下する。しかしながら、本発明の実施形態に係る磁気特性測定によれば、チャンネル間のリフトオフ量の違いが補正され、感磁性素子４の出力が平坦化されることがわかる。
【００４４】
次に、図６および図７を参照して、鋼板の長手方向に関するリフトオフ量の変動についての補正例を説明する。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正を行っていない感磁性素子４の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。図６では、感磁性素子４の出力（グラフ中、破線）の値は左軸で読み、リフトオフ量（グラフ中、一点鎖線）は右軸で読む。図６に示すように、リフトオフ量の変動と感磁性素子４の出力とは非常に強い相関を持っている。例えば図６中において、比較的リフトオフ量の変動が少ないＡ区間とリフトオフ量の変動が大きいＢ区間とで感磁性素子４の出力の変動を比較すると、Ｂ区間における感磁性素子４の出力の変動ΔＢの方がＡ区間における感磁性素子４の出力の変動ΔＡよりも大きくなっている。その結果、リフトオフ量の変動が大きい区間では、欠陥部に起因する感磁性素子４の出力の変動がリフトオフ量の変動に起因する変動に埋没してしまい、欠陥の誤検出につながる。図７は、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正を行った感磁性素子４の出力とリフトオフ補正を行っていない感磁性素子４の出力との関係を示すグラフである。図７では、補正後の感磁性素子４の出力（グラフ中、実線）の値は左軸で読み、補正前の感磁性素子４の出力（グラフ中、破線）の値は右軸で読む。図７に示すように、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正により、感磁性素子４の出力変動が低減されていることがわかる。
【００４６】
次に、図８を参照して、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法に従い、測定データから欠陥部を弁別する方法について説明する。
【００４７】
図８は、欠陥部を含む鋼板において、リフトオフ補正の前後の感磁性素子４の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。図８は、欠陥部ａから欠陥部ｄまでの４つの欠陥部を含む鋼板の測定データをグラフ化している。図８に示すように、欠陥部ｄでは、リフトオフ量の変動に伴いセンサ出力が低下している。このため、欠陥部であるにもかかわらず、センサ出力は欠陥閾値（欠陥と判定する閾値）を下回っているため、欠陥部ｄが検出されないことになる。しかしながら、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正によれば、欠陥部ｄのセンサ出力が閾値以上になるので、欠陥部ｄを正しく検出できる。
【００４８】
以上の結果により、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正により、リフトオフ量の変動の影響を排した測定が行えることが確認された。この補正を用いることで、鋼板の全長全幅において出力を補正し、外乱であるリフトオフ量の変化の影響を抑えた測定が可能となる。また、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正は、磁気特性不良部の検出のみならず、鉄損や透磁率、保持力、又はそれらと相関を持つ機械的特性の測定、あるいは、渦流探傷や漏洩磁束探傷における探傷にも適用可能である。テンション変動やロールの偏心など、あるいは局所的な形状不良によるリフトオフ量の変動の影響を排除し、高精度測定に寄与する。さらに、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置を製造工程に適用することで、鋼板の磁気特性を正確に測定し、不適合部位を確実に検出することができるようになる。検出された欠陥部位を切り捨てや手入れ、マーキングなどを行うことで製品の信頼性が向上する。
【００４９】
上で述べたように本発明によれば、リフトオフ量を計測し出力補正を行うことで、被検体の磁気特性分布を安定して精度良く測定することができる。また、健全部と欠陥部との２つの出力を用いて出力補正を行うことで高精度な補正を行うことができるのみならず、本発明の実施に係る補正値自身が欠陥の程度の指標となる。さらに、２点校正方式であるため、出力ドリフトなどの影響を排除した測定が可能となる。
【００５０】
すなわち、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法によれば、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体１０における感磁性素子４の出力とこの出力が得られたときの感磁性素子４のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、測定ステップにおいて測定された感磁性素子４の出力を補正演算する補正ステップと、を含むので、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、および鋼帯の形状不良などに起因するリフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【００５１】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法によれば、補正ステップが、感磁性素子４のリフトオフ量が測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量であるときの事前測定用被検体の健全部および欠陥部における感磁性素子４の出力に対する、測定ステップにおいて測定された感磁性素子４の相対的な出力を算出するステップを含むので、本発明の実施に係る補正出力は欠陥の程度の指標として用いることができる。
【００５２】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置は、被検体を磁化する励磁素子３と、励磁素子３によって誘起された被検体１０上の磁気特性分布を検出する感磁性素子４と、感磁性素子４と被検体１０との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置５と、健全部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置８と、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および距離測定装置５によって測定されたリフトオフ量を用いて、感磁性素子４の出力を補正する演算装置７と、を備えるので、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、および鋼帯の形状不良などに起因するリフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態に係る事前測定用被検体によれば、感磁性素子の出力や判定閾値を再現性高く校正することができる。また、任意の欠陥の程度の欠陥部模擬標準校正板を作製し、校正を行うことができ、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の性能を最大限得ることができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置によれば、距離測定装置５より多くの個数の感磁性素子４が備えられ、感磁性素子４と被検体１０との間のリフトオフ量は距離測定装置５と被検体１０との間の距離を用いて補間することにより算出されるので、トータルコストを低減しつつ、必要な距離測定装置５の配置密度を確保することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 磁気特性測定装置
２ａ 検出ヘッド
２ｂ 制御部
３ 励磁素子
４ 感磁性素子
５ 距離測定装置
６ 励磁装置
７ 演算装置
８ 記憶装置
９ 表示装置
１０ 被検体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の局所的な磁気特性分布を測定する磁気特性測定方法および磁気特性測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の製造工程では、鋼板の特性を評価、管理するために、電磁気を用いて鋼板の局所的な磁気特性分布を測定することが多い。ここでいう局所的な磁気特性分布とは、保磁力、透磁率、鉄損などの磁気特性の分布のみならず、鋼板の表面または内部の傷や介在物による検知用電磁気の変化をも含む。したがって、電磁気を用いた磁気特性の測定装置は渦流探傷や漏洩磁束探傷などにも適用可能である。
【０００３】
電磁気を用いた磁気特性の測定装置に共通する問題として、検出信号が検出素子と測定対象との間の距離（以下、リフトオフ量という）の変動に対して非常に敏感であることが挙げられる。一般に、リフトオフ量は小さいほど望ましく、その変動量も小さいほど望ましい。リフトオフ量の変動の原因としては、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、鋼板の形状不良などが知られている。これらの原因に起因するリフトオフ量の変動は、サポートロールを追加することなどによりある程度低減できることもある。しかしながら、鋼板の連続測定ラインなどにおいて使用する際のリフトオフ量の変動を回避することは困難である。
【０００４】
例えば、板厚の薄い鋼板では、いわゆる耳歪と呼ばれる鋼板のエッジ部分の形状不良部が発生しやすい。この耳歪が発生している領域では、鋼板が短い周期で上下方向に数ｍｍ程度振動する。リフトオフ量はこの振動に伴い変動し、検出信号も変動する。しかしながら、この検出信号の変動は鋼帯の特性には関係がない。以上のことから、耳歪を含む鋼板の磁気特性を測定する場合、耳歪の影響でリフトオフ量が変動することにより、健全部を欠陥部であると誤認識したり、逆に欠陥部を健全部であると判定したりしてしまうことがある。
【０００５】
そこで、従来より、リフトオフ量の変動を抑制するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、浮遊ボートにセンサを設置し、空気圧による倣い機構を持たせる技術が開示されている。また、特許文献２には、渦流式距離計を用いて偏心などによるリフトオフ量の変動を補正して探傷精度を向上させる技術が開示されている。また、特許文献３には、検出センサと被検査材とのリフトオフ量を測定することにより、被検査材の曲がりの影響を排除した測定を可能とする技術が開示されている。また、特許文献４には、複数の距離測定装置を備えるヘッドで探傷時のリフトオフ量を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６１−１７００６８号公報
【特許文献２】特開２００７−５７２４５号公報
【特許文献３】特開平０８−１４５９５２号公報
【特許文献４】特開２００１−５６３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜４記載の技術には以下に示すような問題点がある。すなわち、特許文献１記載の技術によれば、鋼帯全幅においてリフトオフ量が変動する場合では、検出ヘッドに適切な倣い機構を設けることによってリフトオフ量の変動を吸収できることがある。しかしながら、耳歪などの鋼板の局所的な形状不良に起因するリフトオフ量の変動は、検出素子群のうち一部のみに影響が出る場合が多いので、リフトオフ量の変動を吸収できない場合が多い。一方、特許文献２〜４記載の技術はいずれも、欠陥のない健全部の信号を基準としてリフトオフ量を補正している。このような技術は、渦流探傷や漏洩磁束探傷のように、欠陥のない部分の出力と比較して出力に変化があれば欠陥として検知する測定方法に対しては有用である。しかしながら、このような技術は、磁気特性の測定のように、測定した信号のレベルに応じて製品の特性を評価したり、グレード分けを行ったりする場合には不十分であることがある。その理由は、磁気特性によってはリフトオフ量に対して線形な挙動を示さない場合があることや、検出素子などの経年変化による感度ドリフトなどが発生しうるためである。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定できる磁気特性測定方法および磁気特性測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気特性測定方法は、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、前記事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体における感磁性素子の出力と該出力が得られたときの前記感磁性素子のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の出力を補正演算する補正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る磁気特性測装置は、被検体を磁化する励磁素子と、前記励磁素子によって誘起された前記被検体上の磁気特性分布を検出する感磁性素子と、前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置と、健全部における前記感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置と、前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記距離測定装置によって測定されたリフトオフ量を用いて、前記感磁性素子の出力を補正する演算装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る磁気特性測定方法および磁気特性測定装置によれば、リフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る検出ヘッドの構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正の原理を示す概念的グラフである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る事前測定用被検体の採取例を示す模式図である。
【図５】図５は、薄鋼板に交流磁界を印加し、形状不良部を含む鋼板の局所的な磁気特性を測定した例を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正を行っていない感磁性素子の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正を行った感磁性素子の出力とリフトオフ量補正を行っていない感磁性素子の出力との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、欠陥部を含む鋼板において、リフトオフ量補正の前後の感磁性素子の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法および磁気特性測定装置について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、磁気特性測定装置１は、検出ヘッド２ａと、制御部２ｂと、を備えている。検出ヘッド２ａは、励磁素子３と、感磁性素子４と、距離測定装置５と、を備え、制御部２ｂは、励磁装置６と、演算装置７と、記憶装置８と、表示装置９と、を備えている。
【００１５】
励磁素子３は、被検体１０を磁化するための装置であり、コイルなどで構成することが可能である。励磁素子３が印加する磁場は、交流磁場または直流磁場、あるいはその両方の組み合わせとし得る。図１に示した例では、励磁素子３は検出ヘッド２ａの内部に設けられているが、励磁素子３を被検体１０に関して検出ヘッド２ａの反対側に設けてもよい。交流磁場と直流磁場とを組み合わせて用いる場合、検出ヘッド２ａの内部および反対側の両方に励磁素子３を設けてもよい。
【００１６】
感磁性素子４は、被検体１０の表面または内部の磁気特性分布を検出する装置であり、コイルおよびホール素子などの一般的な磁気センサを用いることができる。本発明の説明では、被検体１０の表面とは、被検体１０の表面近傍も含むものと定義する。漏洩磁束探傷においては、被検体１０の表面から漏洩する漏洩磁束を検出することにより被検体１０の欠陥を検出するが、このような表面近傍の磁場を検出する測定においても本発明を適用できる。
【００１７】
感磁性素子４は、検出性能の観点から、被検体１０からの距離（すなわちリフトオフ量）を可能な限り小さくすることが好ましい。一方、リフトオフ量が小さすぎる場合、被検体１０の振動や形状不良により、検出ヘッド２ａが被検体１０に接触する可能性がある。検出ヘッド２ａが被検体１０に接触した場合、ヘッドの破損や、被検体１０である鋼板への傷または破断の発生などの危険性があるため、安全な間隔を取る必要がある。したがって、このリフトオフの基準量は、検出性能と鋼板の性状などの制約条件とから決定する。
【００１８】
距離測定装置５は、感磁性素子４に近接して設置され、リフトオフ量を測定する。距離測定装置５としては、例えばレーザ距離計などの一般的な距離計を用いることができる。距離測定装置５としてレーザ距離計を用いることの利点は、測定スポットが小さいため、正確に距離を測定でき、隣接する距離測定装置同士または感磁性素子４との干渉が少ないことである。
【００１９】
励磁装置６は、交流電流または直流電流を励磁素子３に供給することにより、励磁素子３を励磁する。図１に示した例では、励磁装置６は制御部２ｂの内部に設けられているが、制御部２ｂと独立して励磁装置６を設けてもよい。
【００２０】
演算装置７は、距離測定装置５の出力を用いて感磁性素子４の出力を補正する。演算装置７は、事前に測定されて記憶装置８に記憶されている健全部とリフトオフ量の関係のデータおよび欠陥部とリフトオフ量との関係のデータを参照して感磁性素子４の出力を補正する。したがって、事前のデータ測定時には、演算装置７は感磁性素子４および距離測定装置５の出力を記憶装置８へ記憶する処理も兼ねる。
【００２１】
演算装置７は、補正された感磁性素子４の出力を表示装置９に送信する。表示装置９は検出結果を適切な形式で表示する。演算装置７は、表示装置９へ検出結果を表示する代わりに、検出結果を記憶装置８へ記憶してもよい。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係る検出ヘッド２ａの構成例を示す模式図である。図２に示す検出ヘッド２ａの構成例は、検出ヘッド２ａが２０個の感磁性素子４と５個の距離測定装置５とを備える構成例である。１つの感磁性素子４に対して、１つの距離測定装置５を備えることが望ましいが、被検体１０の形状などによっては、距離測定装置５の数が感磁性素子４よりも少なくても差し支えない。
【００２３】
図２に示す検出ヘッド２ａの構成例のように、感磁性素子４よりも距離測定装置５の数を少なくした場合、距離測定装置５を伴わない感磁性素子４に対しては、リフトオフ量を適切に補間する必要がある。例えば、隣り合う二つの距離測定装置５における距離測定装置５と被検体１０との間の距離の値を重み付けして補間することにより、距離測定装置５を伴わない感磁性素子４におけるリフトオフ量とすることができる。形状変化が急峻な場合、より高次の多項式補間を用いると良い。上述の補間演算は、制御部２ｂ内の演算装置７が実行する。
【００２４】
検出ヘッド２ａ内において距離測定装置５は、形状不良が発生しやすい領域（例えば被検体１０のエッジ部）には密に配置し、リフトオフ量測定の精度を確保することが好ましい。一方、形状不良が発生しにくい領域においては、距離測定装置５の配置密度を下げることが可能である。これにより、トータルコストを低減しつつ、必要な距離測定装置５の配置密度を確保することができる。
【００２５】
次に、上述磁気特性測定装置１の構成例による磁気特性測定方法を説明する。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正の原理を示す概念的グラフである。図３に示すように、本発明の実施形態に係るリフトオフ量補正は、事前に測定した健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を用いる。
【００２７】
図３に示す例では、リフトオフ量が大きくなるに従って健全部および欠陥部の出力が低下する。この出力とリフトオフ量との関係は、測定の原理や方法によって異なるが、健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を事前に取得することが可能であれば、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法を適切に実施することができる。
【００２８】
健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）および欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を事前に取得する方法としては、事前測定用被検体を用意し、磁気特性測定装置１を用いてこの事前測定用被検体を測定する方法がある。この事前測定用被検体（健全部標準校正板および欠陥部を模擬した欠陥部模擬標準校正板）により、磁気特性装置１の感度や健全部および欠陥部を検出する際の閾値を適切に決定する校正が行われる。
【００２９】
一般に、渦流探傷や漏洩磁束探傷では、欠陥部として、ドリルホールなどの人工欠陥を用いることができる。また、欠陥近傍の電磁界分布をコンピュータシミュレーションなどで計算した結果を用いることもできる。しかしながら、磁化方向が健全部と異なる磁気特性欠陥部は、健全部とは結晶粒の大きさや結晶方位などの特徴が異なることが多い。したがって、磁化方向が健全部と異なる磁気特性欠陥部をドリルホールなどの人工欠陥で模擬することは困難である。
【００３０】
また、例えば製品の磁気特性欠陥部から欠陥部模擬標準校正板を採取することも容易ではない。これは、欠陥部が製造条件の不適合などにより発生するものであり、意図して発生させるものではなく、健全部と欠陥部が混在していたり、その欠陥の程度にバラツキがあったりするためである。また、欠陥部の大きさも一定であるとは限らない。このように、実際の鋼板の欠陥部から欠陥部模擬標準校正板を採取する際には、偶然性を排除できず、磁気特性測定装置の校正に適切な大きさの事前測定用被検体を作成することは困難である。
【００３１】
そこで、本発明では、磁気特性が健全部とは異なる欠陥部と健全部とでの結晶方位の差に注目して事前測定用被検体を作製する。図４は事前測定用被検体の採取方法を示す模式図である。図４に示すように、本発明では、健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとを同一の健全な鋼板Ｓからシャーなどを使用して角度を変えて切り出すことにより採取する。その際には、鋼板Ｓから欠陥部模擬標準校正板１０１ａを採取する角度を選択することにより、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度を任意に選択できる。
【００３２】
一例として、鋼板の圧延方向Ａに添って健全部標準校正板を作製するとともに、健全部標準校正板との磁気特性の差が最大になるような角度を選ぶと、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度が最大になる。具体的には、磁化容易軸が支配的となる方向（［１００］方向）を選んで健全部標準校正板１０１ａとし、磁化困難軸が支配的となる方向（［１１１］方向）を選んで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとすると、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂの欠陥の程度が最大になる。
【００３３】
欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを採取する角度を磁化容易軸の方向に対して０°から磁化困難軸が支配的となる方向に対応する５４．７°の範囲内で選択すれば欠陥の程度を任意に選択できる。欠陥部模擬標準校正板１０１ｂにおける欠陥部の程度は欠陥と判定する閾値に基づいて決められる。
【００３４】
このように、健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ａとで鋼板から採取する角度を変えると、実効的に結晶方位を変化させて、欠陥の程度を変えることができる。また、この方法によれば、鋼板から採取する角度の選択のみで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを作製することができるので、欠陥部の再現性が高い。また、作製する欠陥模擬標準校正板１０１ｂの大きさに制限がないことも明らかである。
【００３５】
前測定用被検体１０１として健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとを予め別々に切り出しておく方法に限定されない。例えば、事前測定用被検体１０１を使用して校正を行なう際、健全部標準校正板１０１ａを回転させるだけで欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとすることもできる。その場合、事前測定用被検体１０１を磁気特性測定装置１に対し予め定められた角度で回転可能に取り付けることで、磁気特性測定装置１と事前測定用被検体１０１との相対角度を変化させて実効的な結晶方位を変化させることができる。これにより、単一の鋼板（事前測定用被検体１０１）で健全部標準校正板１０１ａと欠陥部模擬標準校正板１０１ｂとの両方を実現できる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法では、健全部標準校正板１０１ａを用いて健全部の出力とリフトオフ量の関係ＬＳ（ｌ）を取得する。取得方法の一例として、適切なスペーサーを用いてリフトオフを変化させながら出力を記録する。同様に、欠陥部模擬標準校正板１０１ｂを用いて欠陥部の出力とリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を取得する。これにより、図３に示すような関係が取得される。続いて、以下のように感磁性素子４の出力を補正する。
【００３７】
距離測定装置５によって測定された測定時のリフトオフ量がｌであるときに、感磁性素子４の出力がｘであったとする。この場合の相対出力Ｘを以下に示す数式（１）で定義する。この相対出力Ｘは、健全部における感磁性素子４の出力（健全部出力）を０とし、欠陥部における感磁性素子４の出力（欠陥部出力）を１とした場合の感磁性素子４の相対的な出力を意味する。つまり、この相対出力Ｘは欠陥の程度に応じて変化する。
【００３８】
【数１】
【００３９】
次に、この相対出力Ｘを用いて、基準リフトオフ量ｌ=refにおける出力値を補正出力ｙとして算出する。このリフトオフ量の基準値refの選定方法は任意であるが、例えばリフトオフ量の設計値や実際の測定における最頻値を選択することができる。補正出力ｙは、基準リフトオフ量ｌ=refにおける健全部出力および欠陥部出力をそれぞれＬＳ（ref）およびＬＰ（ref）とすると、以下に示す数式（２）で表すことができる。このような補正を行うことで、リフトオフ量が変動しても、欠陥の程度に応じた出力が得られることから、高精度な測定を実施することができる。
【００４０】
【数２】
【００４１】
次に、上記説明した本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置および磁気特性測定方法の効果について説明する。
【００４２】
図５は、薄鋼板に交流磁界を印加し、形状不良部を含む鋼板の局所的な磁気特性を測定した例を示すグラフである。図５に示すグラフでは、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正の前後における感磁性素子４の各チャンネル（計２０チャンネル（20ch））の出力とその測定時における各感磁性素子４のリフトオフ量とを併記している。リフトオフ補正の前後における感磁性素子４の出力の値は左軸で読み、感磁性素子４のリフトオフ量の値は右軸で読む。
【００４３】
図５に示した磁気特性測定の例における２０チャンネルの感磁性素子４は、薄鋼板の幅方向に整列したものである。したがって、図５に示すグラフの横軸（chの軸）は、薄鋼板の幅方向の検出磁力を示している。図５に示すグラフからわかるように、薄鋼板に耳歪がある等に起因して薄鋼板の幅方向にリフトオフ量の違いが生じると、このリフトオフ量に相関して感磁性素子４の出力も低下する。しかしながら、本発明の実施形態に係る磁気特性測定によれば、チャンネル間のリフトオフ量の違いが補正され、感磁性素子４の出力が平坦化されることがわかる。
【００４４】
次に、図６および図７を参照して、鋼板の長手方向に関するリフトオフ量の変動についての補正例を説明する。
【００４５】
図６は、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正を行っていない感磁性素子４の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。図６では、感磁性素子４の出力（グラフ中、破線）の値は左軸で読み、リフトオフ量（グラフ中、一点鎖線）は右軸で読む。図６に示すように、リフトオフ量の変動と感磁性素子４の出力とは非常に強い相関を持っている。例えば図６中において、比較的リフトオフ量の変動が少ないＡ区間とリフトオフ量の変動が大きいＢ区間とで感磁性素子４の出力の変動を比較すると、Ｂ区間における感磁性素子４の出力の変動ΔＢの方がＡ区間における感磁性素子４の出力の変動ΔＡよりも大きくなっている。その結果、リフトオフ量の変動が大きい区間では、欠陥部に起因する感磁性素子４の出力の変動がリフトオフ量の変動に起因する変動に埋没してしまい、欠陥の誤検出につながる。図７は、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正を行った感磁性素子４の出力とリフトオフ補正を行っていない感磁性素子４の出力との関係を示すグラフである。図７では、補正後の感磁性素子４の出力（グラフ中、実線）の値は左軸で読み、補正前の感磁性素子４の出力（グラフ中、破線）の値は右軸で読む。図７に示すように、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正により、感磁性素子４の出力変動が低減されていることがわかる。
【００４６】
次に、図８を参照して、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法に従い、測定データから欠陥部を弁別する方法について説明する。
【００４７】
図８は、欠陥部を含む鋼板において、リフトオフ補正の前後の感磁性素子４の出力とリフトオフ量との関係を示すグラフである。図８は、欠陥部ａから欠陥部ｄまでの４つの欠陥部を含む鋼板の測定データをグラフ化している。図８に示すように、欠陥部ｄでは、リフトオフ量の変動に伴いセンサ出力が低下している。このため、欠陥部であるにもかかわらず、センサ出力は欠陥閾値（欠陥と判定する閾値）を下回っているため、欠陥部ｄが検出されないことになる。しかしながら、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正によれば、欠陥部ｄのセンサ出力が閾値以上になるので、欠陥部ｄを正しく検出できる。
【００４８】
以上の結果により、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正により、リフトオフ量の変動の影響を排した測定が行えることが確認された。この補正を用いることで、鋼板の全長全幅において出力を補正し、外乱であるリフトオフ量の変化の影響を抑えた測定が可能となる。また、本発明の実施形態に係るリフトオフ補正は、磁気特性不良部の検出のみならず、鉄損や透磁率、保持力、又はそれらと相関を持つ機械的特性の測定、あるいは、渦流探傷や漏洩磁束探傷における探傷にも適用可能である。テンション変動やロールの偏心など、あるいは局所的な形状不良によるリフトオフ量の変動の影響を排除し、高精度測定に寄与する。さらに、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置を製造工程に適用することで、鋼板の磁気特性を正確に測定し、不適合部位を確実に検出することができるようになる。検出された欠陥部位を切り捨てや手入れ、マーキングなどを行うことで製品の信頼性が向上する。
【００４９】
上で述べたように本発明によれば、リフトオフ量を計測し出力補正を行うことで、被検体の磁気特性分布を安定して精度良く測定することができる。また、健全部と欠陥部との２つの出力を用いて出力補正を行うことで高精度な補正を行うことができるのみならず、本発明の実施に係る補正値自身が欠陥の程度の指標となる。さらに、２点校正方式であるため、出力ドリフトなどの影響を排除した測定が可能となる。
【００５０】
すなわち、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法によれば、事前測定用被検体の健全部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、被検体１０における感磁性素子４の出力とこの出力が得られたときの感磁性素子４のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、測定ステップにおいて測定された感磁性素子４の出力を補正演算する補正ステップと、を含むので、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、および鋼帯の形状不良などに起因するリフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【００５１】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定方法によれば、補正ステップが、感磁性素子４のリフトオフ量が測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量であるときの事前測定用被検体の健全部および欠陥部における感磁性素子４の出力に対する、測定ステップにおいて測定された感磁性素子４の相対的な出力を算出するステップを含むので、本発明の実施に係る補正出力は欠陥の程度の指標として用いることができる。
【００５２】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置は、被検体を磁化する励磁素子３と、励磁素子３によって誘起された被検体１０上の磁気特性分布を検出する感磁性素子４と、感磁性素子４と被検体１０との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置５と、健全部における感磁性素子４の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＳ（ｌ）を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と感磁性素子４のリフトオフ量との関係ＬＰ（ｌ）を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置８と、健全部リフトオフデータ、欠陥部リフトオフデータ、および距離測定装置５によって測定されたリフトオフ量を用いて、感磁性素子４の出力を補正する演算装置７と、を備えるので、鋼板のテンション変動、搬送ロールの偏心、および鋼帯の形状不良などに起因するリフトオフ量の変動が発生した場合であっても、鋼板の局所的な磁気特性分布を安定して測定することができる。
【００５３】
また、本発明の実施形態に係る事前測定用被検体によれば、感磁性素子の出力や判定閾値を再現性高く校正することができる。また、任意の欠陥の程度の欠陥部模擬標準校正板を作製し、校正を行うことができ、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置の性能を最大限得ることができる。
【００５４】
また、本発明の実施形態に係る磁気特性測定装置によれば、距離測定装置５より多くの個数の感磁性素子４が備えられ、感磁性素子４と被検体１０との間のリフトオフ量は距離測定装置５と被検体１０との間の距離を用いて補間することにより算出されるので、トータルコストを低減しつつ、必要な距離測定装置５の配置密度を確保することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 磁気特性測定装置
２ａ 検出ヘッド
２ｂ 制御部
３ 励磁素子
４ 感磁性素子
５ 距離測定装置
６ 励磁装置
７ 演算装置
８ 記憶装置
９ 表示装置
１０ 被検体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、
前記事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、
被検体における感磁性素子の出力と該出力が得られたときの前記感磁性素子のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、
前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の出力を補正演算する補正ステップと、
を含むことを特徴とする磁気特性測定方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、前記感磁性素子のリフトオフ量が前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量であるときの前記事前測定用被検体の健全部および欠陥部における感磁性素子の出力に対する、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の相対的な出力を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気特性測定方法。
【請求項３】
前記補正ステップは、前記感磁性素子の相対的な出力を用いて、感磁性素子のリフトオフ量が所定値であるときの感磁性素子の出力を補正値として算出するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気特性測定方法。
【請求項４】
前記欠陥部は、磁化方向が前記健全部の磁化方向とは異なる領域であり、前記事前測定用被検体として、前記健全部リフトオフデータの取得用の健全部標準校正板と、前記欠陥部リフトオフデータの取得用の欠陥部模擬標準校正板とを、同一の鋼板の健全部から互いに異なる角度で採取することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の磁気特性測定方法。
【請求項５】
前記欠陥部は、磁化方向が前記健全部の磁化方向とは異なる領域であり、前記事前測定用被験体として、鋼板の健全部を前記健全部リフトオフデータの取得用の健全部標準校正板とするとともに、該健全部標準校正板を異なる角度に回転させて前記欠陥部リフトオフデータの取得用の欠陥部模擬標準校正板とすることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の磁気特性測定方法。
【請求項６】
被検体を磁化する励磁素子と、
前記励磁素子によって誘起された前記被検体上の磁気特性分布を検出する感磁性素子と、
前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置と、
健全部における前記感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置と、
前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記距離測定装置によって測定されたリフトオフ量を用いて、前記感磁性素子の出力を補正する演算装置と、
を備えることを特徴とする磁気特性測定装置。
【請求項７】
前記感磁性素子は、前記距離測定装置より多くの個数を備えられ、
前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量は、前記距離測定装置と前記被検体との間の距離を用いて補間することにより算出することを特徴とする請求項６に記載の磁気特性測定装置。
【請求項１】
事前測定用被検体の健全部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を健全部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、
前記事前測定用被検体の欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を欠陥部リフトオフデータとしてあらかじめ取得するステップと、
被検体における感磁性素子の出力と該出力が得られたときの前記感磁性素子のリフトオフ量とを測定する測定ステップと、
前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量を用いて、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の出力を補正演算する補正ステップと、
を含むことを特徴とする磁気特性測定方法。
【請求項２】
前記補正ステップは、前記感磁性素子のリフトオフ量が前記測定ステップにおいて測定されたリフトオフ量であるときの前記事前測定用被検体の健全部および欠陥部における感磁性素子の出力に対する、前記測定ステップにおいて測定された前記感磁性素子の相対的な出力を算出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気特性測定方法。
【請求項３】
前記補正ステップは、前記感磁性素子の相対的な出力を用いて、感磁性素子のリフトオフ量が所定値であるときの感磁性素子の出力を補正値として算出するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の磁気特性測定方法。
【請求項４】
前記欠陥部は、磁化方向が前記健全部の磁化方向とは異なる領域であり、前記事前測定用被検体として、前記健全部リフトオフデータの取得用の健全部標準校正板と、前記欠陥部リフトオフデータの取得用の欠陥部模擬標準校正板とを、同一の鋼板の健全部から互いに異なる角度で採取することを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の磁気特性測定方法。
【請求項５】
前記欠陥部は、磁化方向が前記健全部の磁化方向とは異なる領域であり、前記事前測定用被験体として、鋼板の健全部を前記健全部リフトオフデータの取得用の健全部標準校正板とするとともに、該健全部標準校正板を異なる角度に回転させて前記欠陥部リフトオフデータの取得用の欠陥部模擬標準校正板とすることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の磁気特性測定方法。
【請求項６】
被検体を磁化する励磁素子と、
前記励磁素子によって誘起された前記被検体上の磁気特性分布を検出する感磁性素子と、
前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量を計測する距離測定装置と、
健全部における前記感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す健全部リフトオフデータおよび欠陥部における感磁性素子の出力と前記感磁性素子のリフトオフ量との関係を示す欠陥部リフトオフデータを記憶する記憶装置と、
前記健全部リフトオフデータ、前記欠陥部リフトオフデータ、および前記距離測定装置によって測定されたリフトオフ量を用いて、前記感磁性素子の出力を補正する演算装置と、
を備えることを特徴とする磁気特性測定装置。
【請求項７】
前記感磁性素子は、前記距離測定装置より多くの個数を備えられ、
前記感磁性素子と前記被検体との間のリフトオフ量は、前記距離測定装置と前記被検体との間の距離を用いて補間することにより算出することを特徴とする請求項６に記載の磁気特性測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１５８８（Ｐ２０１３−１１５８８Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９５８００（Ｐ２０１２−９５８００）
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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