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JP2009068915A - Defect measuring apparatus, defect measuring method, program, and computer-readable storage medium - Google Patents

Defect measuring apparatus, defect measuring method, program, and computer-readable storage medium Download PDF

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JP2009068915A
JP2009068915A JP2007235823A JP2007235823A JP2009068915A JP 2009068915 A JP2009068915 A JP 2009068915A JP 2007235823 A JP2007235823 A JP 2007235823A JP 2007235823 A JP2007235823 A JP 2007235823A JP 2009068915 A JP2009068915 A JP 2009068915A
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defect
sensor
measured
reflected
wave
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Application number
JP2007235823A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuaki Nagata
泰昭 永田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/0289Internal structure, e.g. defects, grain size, texture

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

【課題】被計測物に存在する欠陥部のサイズを定量的に計測できるようにする。
【解決手段】被計測物200の所定位置に配設された電磁超音波センサ110と、被計測物200に対して電磁超音波センサ110から超音波300aを送信する制御を行う送信制御部141と、電磁超音波センサ110から送信されて欠陥部200aで反射した反射超音波300b、及び、磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)を電磁超音波センサ110で受信する制御を行う受信制御部142と、受信した磁気ノイズに基づいて被計測物200の結晶粒径を算出する結晶粒径算出部143と、算出された結晶粒径及び反射超音波300bに基づいて、欠陥部200aのサイズを算出する欠陥サイズ算出部145を具備するようにする。
【選択図】図4
An object of the present invention is to make it possible to quantitatively measure the size of a defective portion existing in an object to be measured.
An electromagnetic ultrasonic sensor 110 disposed at a predetermined position of an object to be measured 200, a transmission control unit 141 for performing control of transmitting an ultrasonic wave 300a from the electromagnetic ultrasonic sensor 110 to the object to be measured 200, and The reflected ultrasonic wave 300b transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor 110 and reflected by the defect part 200a, and the reception control unit 142 that performs control to receive the magnetic noise (Barkhausen noise) by the electromagnetic ultrasonic sensor 110; A crystal grain size calculator 143 that calculates the crystal grain size of the DUT 200 based on the magnetic noise, and a defect size calculator that calculates the size of the defect part 200a based on the calculated crystal grain size and the reflected ultrasonic wave 300b. Part 145 is provided.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置、欠陥計測方法、当該欠陥計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに、当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。   The present invention relates to a defect measurement device that measures a defect portion existing in a measurement object, a defect measurement method, a program for causing a computer to execute the defect measurement method, and a computer-readable storage medium that stores the program. .

従来から、例えば配管や鋼板などの大型の被計測物に存在する介在物等の欠陥部の検出方法として、超音波を用いた超音波探傷方法が提案されている。この際、被計測物に対する超音波の送受信を行う超音波センサが用いられる。通常の超音波センサを用いた超音波探傷方法では、接触媒体を用いて超音波センサを被計測物に密着させる必要があり、特に大型の被計測物を計測する場合には、作業性が非常に悪くなる。そこで、従来、接触媒体を用いることなく非接触で計測を行える電磁超音波(EMAT)センサを用いた超音波探傷方法が提案されている(例えば、下記の特許文献1及び特許文献2参照)。   Conventionally, an ultrasonic flaw detection method using ultrasonic waves has been proposed as a method for detecting a defect portion such as inclusions present in a large object to be measured such as a pipe or a steel plate. At this time, an ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves to the object to be measured is used. In the ultrasonic flaw detection method using a normal ultrasonic sensor, the ultrasonic sensor needs to be in close contact with the object to be measured using a contact medium. Especially when measuring a large object to be measured, workability is extremely high. Get worse. Thus, conventionally, an ultrasonic flaw detection method using an electromagnetic ultrasonic (EMAT) sensor that can perform non-contact measurement without using a contact medium has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 below).

特開2005−214686号公報JP-A-2005-214686 特開2006−329868号公報JP 2006-329868 A 伊藤勇一、「バルクハウゼンノイズの材料評価への適用」、豊田中央研究所 R&D レビュー Vol.27 No.4、1992、p.1−11Yuichi Ito, “Application of Barkhausen Noise to Material Evaluation”, Toyota Central R & D Review Vol. 27 No. 4, 1992, p. 1-11

しかしながら、上述した従来の電磁超音波センサを用いた欠陥部の検出方法では、欠陥部の検出を行うものに留まり、当該欠陥部のサイズを定量的に計測することが困難であった。   However, the above-described conventional method for detecting a defective portion using an electromagnetic ultrasonic sensor is limited to detecting the defective portion, and it is difficult to quantitatively measure the size of the defective portion.

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、被計測物に存在する欠陥部のサイズを定量的に計測できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to quantitatively measure the size of a defective portion existing in a measurement object.

本発明の欠陥計測装置は、超音波を用いて被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置であって、前記被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサと、前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御手段と、前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御手段と、前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段と、前記結晶粒径算出手段で算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出手段とを有する。   The defect measurement apparatus of the present invention is a defect measurement apparatus that measures a defect portion existing in an object to be measured using ultrasonic waves, and is disposed to face a predetermined position on the surface of the object to be measured. An ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves while applying a signal, a transmission control means that performs control to transmit ultrasonic waves from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured, and the electromagnetic ultrasonic sensor. Receiving control means for controlling the reflected ultrasonic waves reflected by the defective portion and the Barkhausen noise generated in the measurement object by the electromagnetic ultrasonic sensor, and the bulk received by the electromagnetic ultrasonic sensor. Based on the Hausen noise, the crystal grain size calculating means for calculating the crystal grain size of the measurement object, the crystal grain size calculated by the crystal grain size calculating means, and the defect portion based on the reflected ultrasonic wave And a defect size calculating means for calculating the size.

本発明の欠陥計測方法は、被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサを備え、前記被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置による欠陥計測方法であって、前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御ステップと、前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御ステップと、前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと、前記結晶粒径算出ステップで算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップとを有する。   The defect measurement method of the present invention includes an electromagnetic ultrasonic sensor that is disposed to face a predetermined position on the surface of the object to be measured and that transmits and receives ultrasonic waves while applying an alternating magnetic field, and is present in the object to be measured. A defect measurement method by a defect measurement device for measuring a defect portion, wherein a transmission control step for performing control to transmit ultrasonic waves from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured is transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor. A reception control step for performing control to receive the reflected ultrasonic wave reflected by the defective portion and the Barkhausen noise generated in the object to be measured by the electromagnetic ultrasonic sensor, and the bulk received by the electromagnetic ultrasonic sensor. A crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size of the object to be measured based on Hausen noise; a crystal grain size calculated in the crystal grain size calculating step; and the reflected ultrasonic wave Based on, and a defect size calculating step of calculating the size of the defect.

本発明のプログラムは、被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサを備え、前記被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置による欠陥計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御ステップと、前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御ステップと、前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと、前記結晶粒径算出ステップで算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップとをコンピュータに実行させるためのものである。   A program according to the present invention is provided with an electromagnetic ultrasonic sensor that is arranged to face a predetermined position on the surface of an object to be measured, and that transmits and receives an ultrasonic wave while applying an alternating magnetic field. A transmission control step for causing a computer to execute a defect measurement method by a defect measurement apparatus for measuring the object, wherein the electromagnetic wave is controlled to be transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured, and the electromagnetic A reception control step for performing control to receive the reflected ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic sensor and reflected by the defect portion and the Barkhausen noise generated in the object to be measured by the electromagnetic ultrasonic sensor; A crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size of the object to be measured based on Barkhausen noise received by an acoustic wave sensor; and the crystal grain size calculating step The calculated grain size, and, on the basis of the reflected ultrasonic wave, is intended for executing the defect size calculating step of calculating the size of the defect portion to the computer.

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムを記憶する。   The computer-readable storage medium of the present invention stores the program.

本発明によれば、被計測物に存在する欠陥部のサイズを定量的に計測することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to quantitatively measure the size of a defect portion present in a measurement object.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照して説明を行う。なお、以下の説明においては、被計測物として磁性材料からなる鋼板に適用した例について記述する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following description, an example applied to a steel plate made of a magnetic material as an object to be measured will be described.

図1は、本発明の実施形態に係る欠陥計測装置の概略構成の一例を示す模式図である。
図1に示すように、欠陥計測装置100は、EMAT(電磁超音波)センサ110と、第1の交流電流源120と、第2の交流電流源130と、情報処理装置140を有して構成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of a defect measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the defect measuring apparatus 100 includes an EMAT (electromagnetic ultrasonic) sensor 110, a first alternating current source 120, a second alternating current source 130, and an information processing device 140. Has been.

EMATセンサ110は、被計測物(鋼板)200(又は基準板201)の所定位置に磁極N(S)及び磁極S(N)を対向させて配設され、情報処理装置140の制御に基づいて、被計測物(鋼板)200(又は基準板201)に超音波であるSH波(水平剪断波:Shear Horizontal Wave)300aを発生させる。ここで、SH波とは、波動の伝播方向に対して垂直で入射面に対して平行な方向に振動する弾性波のことであり、この場合、弾性波とは超音波のことである。また、EMATセンサ110は、情報処理装置140の制御に基づいて、当該EMATセンサ110から送信されたSH波300aが被計測物(鋼板)200の欠陥部200a(又は基準板201の擬似欠陥部201a)で反射した反射超音波である反射SH波300b、及び、磁気ノイズ(具体的に、本実施形態では「バルクハウゼンノイズ」)を検出する。   The EMAT sensor 110 is disposed at a predetermined position of the object to be measured (steel plate) 200 (or the reference plate 201) with the magnetic pole N (S) and the magnetic pole S (N) facing each other, and based on the control of the information processing device 140. Then, an SH wave (Shear Horizontal Wave) 300a which is an ultrasonic wave is generated on the measurement object (steel plate) 200 (or the reference plate 201). Here, the SH wave is an elastic wave that vibrates in a direction perpendicular to the propagation direction of the wave and parallel to the incident surface. In this case, the elastic wave is an ultrasonic wave. In addition, the EMAT sensor 110 is configured so that the SH wave 300a transmitted from the EMAT sensor 110 is transmitted to the defect portion 200a of the measurement target (steel plate) 200 (or the pseudo defect portion 201a of the reference plate 201) based on the control of the information processing device 140. ) And the reflected SH wave 300b that is the reflected ultrasonic wave and the magnetic noise (specifically, “Barkhausen noise” in the present embodiment) are detected.

具体的に、EMATセンサ110は、コア部111aと当該コア部111aを励磁するための励磁コイル111bとで構成されており、被計測物(鋼板)の表面近傍に磁場を印加する電磁石111と、励磁コイル111bに供給される交流電流の位相に応じて、SH波300aの送信及び反射SH波300bの受信、並びに、バルクハウゼンノイズの受信を行うセンサコイル112とを含み構成されている。なお、本実施形態では、EMATセンサ110から送信する超音波としてSH波を送信するようにしているが、他の種類の超音波を用いる形態であってもよい。また、本実施形態では、センサコイル112でバルクハウゼンノイズの受信を行うようにしているが、このバルクハウゼンノイズに限らず、例えば、被計測物(鋼板)200内に発生する他の磁気ノイズを受信して計測を行うことも場合によっては可能である。   Specifically, the EMAT sensor 110 includes a core part 111a and an excitation coil 111b for exciting the core part 111a, and an electromagnet 111 that applies a magnetic field in the vicinity of the surface of an object to be measured (steel plate); The sensor coil 112 is configured to transmit the SH wave 300a, receive the reflected SH wave 300b, and receive Barkhausen noise according to the phase of the alternating current supplied to the exciting coil 111b. In this embodiment, the SH wave is transmitted as the ultrasonic wave transmitted from the EMAT sensor 110. However, another type of ultrasonic wave may be used. In the present embodiment, the Barkhausen noise is received by the sensor coil 112. However, the present invention is not limited to the Barkhausen noise. For example, other magnetic noise generated in the measured object (steel plate) 200 is used. It is also possible to measure by receiving.

第1の交流電流源120は、情報処理装置140の制御に基づいて、励磁コイル111bに交流電流を供給するものである。ここで、本実施形態においては、第1の交流電流源120から励磁コイル111bに対して、例えば周波数50Hzの正弦波に係る交流電流が供給される。   The first alternating current source 120 supplies alternating current to the exciting coil 111 b based on the control of the information processing device 140. Here, in the present embodiment, an alternating current related to a sine wave having a frequency of 50 Hz, for example, is supplied from the first alternating current source 120 to the exciting coil 111b.

第2の交流電流源130は、情報処理装置140の制御に基づいて、センサコイル112に交流電流を供給するものである。ここで、本実施形態においては、第2の交流電流源130からセンサコイル112に対して、例えば周波数150kHzの正弦波に係る交流電流が供給される。   The second alternating current source 130 supplies alternating current to the sensor coil 112 based on the control of the information processing device 140. Here, in the present embodiment, for example, an alternating current related to a sine wave having a frequency of 150 kHz is supplied from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112.

情報処理装置140は、EMATセンサ110、第1の交流電流源120及び第2の交流電流源130を制御して、被計測物(鋼板)200における欠陥部200aのサイズ(大きさ)を計測する際の各種の処理を行う。   The information processing apparatus 140 controls the EMAT sensor 110, the first alternating current source 120, and the second alternating current source 130, and measures the size (size) of the defect portion 200a in the measurement target (steel plate) 200. Various processes are performed.

次に、SH波の発生のメカニズムについて以下に説明する。
具体的に、SH波は、磁性材料からなる被計測物(鋼板)200(又は基準板201)の磁歪効果により発生するものであり、この磁歪効果とは、磁性材料に磁場が印加されて磁化されたとき、当該磁性材料に磁場の方向歪み(伸び又は縮み)が現れる現象のことである。そして、当該磁性材料の磁場の直交方向には逆の歪み(縮み又は伸び)が現れる。
Next, the mechanism of SH wave generation will be described below.
Specifically, the SH wave is generated by the magnetostriction effect of the object to be measured (steel plate) 200 (or the reference plate 201) made of a magnetic material. This magnetostriction effect is magnetized by applying a magnetic field to the magnetic material. This is a phenomenon in which directional distortion (elongation or shrinkage) of the magnetic field appears in the magnetic material. Then, reverse distortion (shrinkage or elongation) appears in the direction perpendicular to the magnetic field of the magnetic material.

図1においてEMATセンサ110を上方から見たときの、被計測物(鋼板)200の表面近傍に対向したセンサコイル112及びそれにより生じる磁場を示す模式図を図2に示す。
図2(a)には、その上部及び下部に、図1に示すコの字型形状の電磁石111における一方の極及び他方の極を図示しており、便宜上、図2(a)の上部に電磁石111のN極を示し、図2(a)の下部に電磁石111のS極を示している。そして、図2(a)には、この電磁石111のN極とS極の間に、図1に示すセンサコイル112が図示されている。このセンサコイル112は、図2(a)及び図1に示すように、蛇行型形状からなる蛇行コイルで形成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a sensor coil 112 opposed to the vicinity of the surface of the object to be measured (steel plate) 200 and a magnetic field generated thereby when the EMAT sensor 110 is viewed from above in FIG.
FIG. 2 (a) shows one pole and the other pole of the U-shaped electromagnet 111 shown in FIG. 1 at the top and bottom, and for convenience, at the top of FIG. 2 (a). The N pole of the electromagnet 111 is shown, and the S pole of the electromagnet 111 is shown in the lower part of FIG. FIG. 2A shows the sensor coil 112 shown in FIG. 1 between the N pole and the S pole of the electromagnet 111. As shown in FIGS. 2A and 1, the sensor coil 112 is formed of a meandering coil having a meandering shape.

まず、図2(a)に示すように、第1の交流電流源120で磁化するのに十分大きな電流を流して、電磁石111のN極からS極に向かってゆっくり時間的変化する準静的磁場H0が発生する(本実施の形態では、電流の周波数が50Hzであり、準静的磁場として説明する)。さらに、第2の交流電流源130からセンサコイル112に、図2(a)に示す細い矢印の向きの電流が流れると、位置iの被計測物(鋼板)200の表面近傍では、図2(a)に示す向きの誘導磁場Hxが発生する。 First, as shown in FIG. 2A, a quasi-static current that slowly changes in time from the north pole to the south pole of the electromagnet 111 by flowing a current sufficiently large to be magnetized by the first alternating current source 120. A magnetic field H 0 is generated (in this embodiment, the frequency of the current is 50 Hz, which will be described as a quasi-static magnetic field). Further, when a current in the direction of the thin arrow shown in FIG. 2A flows from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112, the surface near the surface of the measurement object (steel plate) 200 at the position i is shown in FIG. An induction magnetic field H x having a direction shown in a) is generated.

図2(b)には、センサコイル112の位置iにおける合成磁場Htが示されている。この図2(b)では、SH波300aの伝播方向をX軸とし、SH波300aの振動方向をY軸としている。図2(a)に示す状態の場合、位置iには、図2(b)に示すように、準静的磁場H0と誘導磁場Hxによる合成磁場Htが発生する。 FIG. 2B shows the combined magnetic field H t at the position i of the sensor coil 112. In FIG. 2B, the propagation direction of the SH wave 300a is the X axis, and the vibration direction of the SH wave 300a is the Y axis. In the case of the state shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 2B, a synthetic magnetic field H t by a quasi-static magnetic field H 0 and an induction magnetic field H x is generated at the position i.

図3は、被計測物(鋼板)200(又は基準板201)に生じる磁歪の方向を示す模式図である。図3(a)及び図3(b)では、図2(a)と同様に、その上部に電磁石111のN極を示し、その下部に電磁石111のS極を示している。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the direction of magnetostriction generated in the measurement object (steel plate) 200 (or the reference plate 201). 3A and 3B, similarly to FIG. 2A, the N pole of the electromagnet 111 is shown in the upper part, and the S pole of the electromagnet 111 is shown in the lower part.

センサコイル112に、図3(a)に示す向き(即ち、図2(a)に示す向き)の電流が流れると、図3(a)の矢印に示す方向に被計測物(鋼板)200(又は基準板201)が歪む(鋼板では通常伸びる)。また、センサコイル112に、図3(b)に示す向き(即ち、図2(a)及び図3(a)に示す向きと逆向き)の電流が流れると、図3(b)の矢印に示す方向に被計測物(鋼板)200(又は基準板201)が歪む。このとき、準静的磁場H0の方向については、図3(a)と図3(b)の場合は共に同じ大きさの歪みとなる。一方、センサコイル112の電流が0であるときには、誘導磁場Hxは零であり、矢印は下方(準静的磁場H0の方向)を向くので図3(a)と図3(b)のときよりも大きな歪みとなる。そして、第2の交流電流源130からセンサコイル112に供給される交流電流の1周期において、図3(a)及び図3(b)に示す磁歪による2周期の振動が発生し、これを複数回繰り返すことにより、図1に示すような方向に伝播するSH波300aが発生する。この際、例えば、第2の交流電流源130からセンサコイル112に周波数150kHzの交流電流が供給されると、周波数300kHzのSH波300aが送信されることになる。 When a current in the direction shown in FIG. 3A (that is, the direction shown in FIG. 2A) flows through the sensor coil 112, the object to be measured (steel plate) 200 (in the direction shown by the arrow in FIG. Alternatively, the reference plate 201) is distorted (usually stretched with a steel plate). Further, when a current in the direction shown in FIG. 3B (that is, the direction opposite to the direction shown in FIGS. 2A and 3A) flows through the sensor coil 112, the arrow in FIG. The measured object (steel plate) 200 (or the reference plate 201) is distorted in the direction shown. At this time, with respect to the direction of the quasi-static magnetic field H 0 , both of the strains in FIG. 3A and FIG. On the other hand, when the current of the sensor coil 112 is 0, the induced magnetic field H x is zero, and the arrow points downward (in the direction of the quasi-static magnetic field H 0 ), so that in FIGS. 3 (a) and 3 (b). More distortion than usual. Then, in one cycle of the alternating current supplied from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112, two cycles of vibration are generated due to the magnetostriction shown in FIGS. By repeating the operation, the SH wave 300a propagating in the direction as shown in FIG. 1 is generated. At this time, for example, when an alternating current having a frequency of 150 kHz is supplied from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112, an SH wave 300a having a frequency of 300 kHz is transmitted.

次に、欠陥計測装置100の内部構成について以下に説明する。
図4は、本発明の実施形態に係る欠陥計測装置の内部構成の一例を示す模式図である。具体的に、図4には、図1に示す情報処理装置140の内部構成が機能構成として示されている。なお、図4において、図1に示す構成と同様の構成については、同じ符号を付している。また、図4では、図1に示す被計測物(鋼板)200の欠陥部200aが当該被計測物(鋼板)200の表面に存在する場合を図示しているが、本実施形態においては、欠陥部200aが被計測物(鋼板)200の内部又は裏面に存在する場合も適用可能である。
Next, the internal configuration of the defect measuring apparatus 100 will be described below.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the internal configuration of the defect measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 shows the internal configuration of the information processing apparatus 140 shown in FIG. 1 as a functional configuration. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 4 illustrates a case where the defect portion 200a of the measurement target (steel plate) 200 illustrated in FIG. 1 is present on the surface of the measurement target (steel plate) 200. In the present embodiment, the defect The present invention can also be applied to the case where the portion 200a exists inside or on the back surface of the measurement target (steel plate) 200.

図4に示すように、情報処理装置140は、送信制御部141と、受信制御部142と、結晶粒径算出部143と、基準データ記憶部144と、欠陥サイズ算出部145と、表示部146を有して構成されている。   As illustrated in FIG. 4, the information processing apparatus 140 includes a transmission control unit 141, a reception control unit 142, a crystal grain size calculation unit 143, a reference data storage unit 144, a defect size calculation unit 145, and a display unit 146. It is comprised.

送信制御部141は、被計測物(鋼板)200に対してEMATセンサ110から超音波であるSH波300aを送信する制御を行う。この送信制御部141による制御動作を、図5を用いて説明する。   The transmission control unit 141 performs control to transmit an SH wave 300 a that is an ultrasonic wave from the EMAT sensor 110 to the object to be measured (steel plate) 200. The control operation by the transmission control unit 141 will be described with reference to FIG.

図5は、励磁コイル111bに供給される交流電流のタイミング、センサコイル112におけるSH波の送信及び受信のタイミング、並びに、センサコイル112における磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)の受信のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。具体的に、図5では、図5(a)に励磁コイル111bに供給される交流電流のタイミングが示され、図5(b)にセンサコイル112におけるSH波の送信及び受信のタイミングが示され、図5(c)にセンサコイル112における磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)の受信のタイミングが示されている。   FIG. 5 shows an example of the timing of the alternating current supplied to the exciting coil 111b, the timing of transmission and reception of SH waves in the sensor coil 112, and the timing of reception of magnetic noise (Barkhausen noise) in the sensor coil 112. It is a timing chart. Specifically, in FIG. 5, the timing of the alternating current supplied to the exciting coil 111b is shown in FIG. 5 (a), and the timing of transmission and reception of the SH wave in the sensor coil 112 is shown in FIG. 5 (b). FIG. 5C shows the reception timing of magnetic noise (Barkhausen noise) in the sensor coil 112.

送信制御部141は、SH波300aを送信する制御を行う際に、まず、第1の交流電流源120から励磁コイル111bに対して、図5(a)に示すように、例えば周波数50Hzの正弦波に係る交流電流を供給する制御を行う。続いて、送信制御部141は、図5(a)及び図5(b)に示すように、第1の交流電流源120から励磁コイル111bに供給される交流電流の極大値はEMATセンサ110に対向した被計測物(鋼板)200の表面近傍を磁化するのに十分な大きさであって、当該極大値に相当する位相を含む位相範囲(極大値含有位相範囲)において、第2の交流電流源130からセンサコイル112に対して、例えば周波数300kHzの正弦波に係る交流電流を供給する制御を行う。これにより、被計測物(鋼板)200には、図3に示す磁歪が生じて、EMATセンサ110からSH波300aが送信される。   When the transmission control unit 141 performs control to transmit the SH wave 300a, first, as shown in FIG. 5A, for example, a sine having a frequency of 50 Hz is transmitted from the first alternating current source 120 to the exciting coil 111b. The control which supplies the alternating current which concerns on a wave is performed. Subsequently, as shown in FIGS. 5A and 5B, the transmission control unit 141 determines the maximum value of the alternating current supplied from the first alternating current source 120 to the exciting coil 111b to the EMAT sensor 110. In a phase range (maximum value-containing phase range) that is large enough to magnetize the vicinity of the surface of the object to be measured (steel plate) 200 that opposes and includes a phase corresponding to the maximum value, the second alternating current Control is performed to supply an alternating current related to a sine wave having a frequency of 300 kHz, for example, from the source 130 to the sensor coil 112. Thereby, the magnetostriction shown in FIG. 3 is generated in the measurement object (steel plate) 200, and the SH wave 300a is transmitted from the EMAT sensor 110.

なお、図5(b)に示すSH波の波形300は、前記極大値含有位相範囲でセンサコイル112において得られたSH波の送受信に係る波形であり、その前半部にはEMATセンサ110から送信されたSH波300a(振幅A0)の波形が存在し、その後半部にはEMATセンサ110で受信した反射SH波300b(振幅A2)の波形が存在している。 The waveform 300 of the SH wave shown in FIG. 5B is a waveform related to the transmission / reception of the SH wave obtained in the sensor coil 112 in the maximum value-containing phase range, and is transmitted from the EMAT sensor 110 in the first half thereof. The waveform of the reflected SH wave 300a (amplitude A 0 ) is present, and the waveform of the reflected SH wave 300b (amplitude A 2 ) received by the EMAT sensor 110 is present in the latter half thereof.

受信制御部142は、送信制御部141からの送信タイミング信号に基づいて、EMATセンサ110から送信されて欠陥部200aで反射した反射超音波である反射SH波300b、及び、磁気ノイズであるバルクハウゼンノイズをEMATセンサ110で受信する制御を行う。   Based on the transmission timing signal from the transmission control unit 141, the reception control unit 142 reflects the reflected SH wave 300b, which is a reflected ultrasonic wave transmitted from the EMAT sensor 110 and reflected by the defect portion 200a, and Barkhausen, which is magnetic noise. Control to receive noise by the EMAT sensor 110 is performed.

具体的に、受信制御部142は、図5(b)に示すように、前記極大値含有位相範囲において、センサコイル112で反射SH波300bを受信する制御を行う。また、受信制御部142は、図5(c)に示すように、前記極大値含有位相範囲の間の位相範囲であって励磁コイル111bに供給される交流電流の振幅が0(零)に相当する位相を含む位相範囲(零値含有位相範囲)において、センサコイル112でバルクハウゼンノイズを受信する制御を行う。即ち、受信制御部142は、EMATセンサ110において、反射SH波300bとバルクハウゼンノイズとを異なるタイミングで、励磁コイル111bに供給される交流電流により発生する交流磁場に同期して受信する制御を行う。   Specifically, as shown in FIG. 5B, the reception control unit 142 performs control to receive the reflected SH wave 300b by the sensor coil 112 in the maximum value-containing phase range. Further, as shown in FIG. 5C, the reception control unit 142 corresponds to the phase range between the maximum value-containing phase ranges, and the amplitude of the alternating current supplied to the exciting coil 111b corresponds to 0 (zero). In the phase range including the phase (zero value-containing phase range), the sensor coil 112 performs control to receive Barkhausen noise. In other words, the reception control unit 142 controls the EMAT sensor 110 to receive the reflected SH wave 300b and Barkhausen noise at different timings in synchronization with an AC magnetic field generated by an AC current supplied to the excitation coil 111b. .

ここで、EMATセンサ110において、反射SH波300b及びバルクハウゼンノイズを検出するメカニズムについて以下に説明する。   Here, a mechanism for detecting the reflected SH wave 300b and Barkhausen noise in the EMAT sensor 110 will be described below.

図2(b)に示すX軸方向から反射SH波300bが被計測物(鋼板)200を伝播してきた場合、静磁場H0の中で当該反射SH波300bによる歪みが発生し、磁性材料からなる被計測物(鋼板)200の磁歪効果により、センサコイル112に当該反射SH波300bと同じ周波数の交流電流(交流電圧)が誘起される。バルクハウゼンノイズについても、反射SH波300bと同様に、センサコイル112に交流電流(交流電圧)が誘起される。そして、受信制御部142は、センサコイル112に誘起された交流電流(交流電圧)に基づいて、反射SH波300b及びバルクハウゼンノイズを受信する。 When the reflected SH wave 300b propagates through the measured object (steel plate) 200 from the X-axis direction shown in FIG. 2B, distortion due to the reflected SH wave 300b occurs in the static magnetic field H 0 , and the magnetic material causes An alternating current (alternating voltage) having the same frequency as that of the reflected SH wave 300 b is induced in the sensor coil 112 by the magnetostriction effect of the measured object (steel plate) 200. As for Barkhausen noise, an alternating current (alternating voltage) is induced in the sensor coil 112 as in the case of the reflected SH wave 300b. The reception control unit 142 receives the reflected SH wave 300b and Barkhausen noise based on the alternating current (alternating voltage) induced in the sensor coil 112.

結晶粒径算出部143は、受信制御部142において受信した磁気ノイズであるバルクハウゼンノイズに基づいて、被計測物(鋼板)200の結晶粒径を算出する。具体的に、本実施形態では、結晶粒径算出部143は、図5(c)に示すバルクハウゼンノイズの平均変動幅Pnoiseに基づいて、被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径D1を算出する。 The crystal grain size calculation unit 143 calculates the crystal grain size of the measurement target (steel plate) 200 based on Barkhausen noise that is magnetic noise received by the reception control unit 142. Specifically, in the present embodiment, the crystal grain size calculation unit 143 has the average crystal grain size D of the measurement target (steel plate) 200 based on the average fluctuation range P noise of Barkhausen noise shown in FIG. 1 is calculated.

基準データ記憶部144は、磁性材料からなる基準物である基準板201に係る基準データが記憶されている。ここで、基準物である基準板201には、人工的に形成された所定形状(本実施形態では、縦10mm、横10mm、深さ1mmの直方体とする)の擬似欠陥部201aが設けられている。具体的に、基準データ記憶部144には、図1に示すEMATセンサ110から擬似欠陥部201aまでの距離L0をパラメータとした場合の反射SH波300bの振幅A1に係るテーブルデータ(図7)や、当該基準板201の平均結晶粒径D0や減衰率α0等のデータが基準データとして記憶されている。 The reference data storage unit 144 stores reference data related to the reference plate 201 which is a reference object made of a magnetic material. Here, the reference plate 201, which is a reference object, is provided with a pseudo-defect portion 201a having a predetermined artificial shape (in this embodiment, a rectangular parallelepiped having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a depth of 1 mm). Yes. Specifically, the reference data storage unit 144 stores table data relating to the amplitude A 1 of the reflected SH wave 300b when the distance L 0 from the EMAT sensor 110 shown in FIG. 1 to the pseudo defect 201a is used as a parameter (FIG. 7). ) And data such as the average crystal grain size D 0 and the attenuation rate α 0 of the reference plate 201 are stored as reference data.

欠陥サイズ算出部145は、結晶粒径算出部143で算出された被計測物(鋼板)200の結晶粒径(平均結晶粒径D1)、及び、受信制御部142において受信した反射SH波300bに基づいて、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズを算出する。より詳細には、欠陥サイズ算出部145は、被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径D1、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aで反射した反射SH波300b、及び、基準データ記憶部144に記憶されている基準データを用いて、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1を算出する。 The defect size calculation unit 145 includes the crystal grain size (average crystal grain size D 1 ) of the measurement target (steel plate) 200 calculated by the crystal grain size calculation unit 143, and the reflected SH wave 300 b received by the reception control unit 142. Based on the above, the size of the defective portion 200a of the measurement object (steel plate) 200 is calculated. More specifically, the defect size calculation unit 145 includes the average crystal grain size D 1 of the measurement target (steel plate) 200, the reflected SH wave 300b reflected by the defect portion 200a of the measurement target (steel plate) 200, and the reference data. using the reference data stored in the storage unit 144, calculates the size S 1 of the defect portion 200a of the 200 object to be measured (steel).

表示部146は、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1における計測結果を表示したり、当該情報処理装置140における動作状況などを表示したりする。 The display unit 146 displays a measurement result in the size S 1 of the defective part 200 a of the measurement target (steel plate) 200, or displays an operation status in the information processing apparatus 140.

次に、欠陥計測装置100による具体的な欠陥計測方法について説明する。
図6は、本発明の実施形態に係る欠陥計測装置による欠陥計測方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
Next, a specific defect measuring method by the defect measuring apparatus 100 will be described.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the defect measurement method by the defect measurement apparatus according to the embodiment of the present invention.

まず、図6のステップS101において、情報処理装置140は、磁性材料からなる基準板201に係る基準データを取得する処理を行う。具体的に、本実施形態においては、図1に示すEMATセンサ110から擬似欠陥部201aまでの距離L0をパラメータとした場合の反射SH波300bの振幅A1に係るテーブルデータや、当該基準板201の平均結晶粒径D0や減衰率α0等のデータを基準データとして取得する。 First, in step S101 of FIG. 6, the information processing apparatus 140 performs a process of acquiring reference data related to the reference plate 201 made of a magnetic material. Specifically, in the present embodiment, the table data relating to the amplitude A 1 of the reflected SH wave 300b when the distance L 0 from the EMAT sensor 110 to the pseudo defect portion 201a shown in FIG. Data such as an average crystal grain size D 0 of 201 and an attenuation rate α 0 are acquired as reference data.

図7は、図1に示すEMATセンサ110から基準板201の擬似欠陥部201aまでの距離L0をパラメータとした場合の反射SH波300bの振幅A1に係るテーブルデータの一例を示す模式図である。本実施形態においては、図7に示すテーブルデータを、実際に欠陥計測装置100で計測して取得する。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of table data related to the amplitude A 1 of the reflected SH wave 300b when the distance L 0 from the EMAT sensor 110 shown in FIG. 1 to the pseudo defect portion 201a of the reference plate 201 is used as a parameter. is there. In the present embodiment, the table data shown in FIG. 7 is actually measured by the defect measuring apparatus 100 and acquired.

具体的に、図1に示すシステムにおいて、基準板201をセットし、擬似欠陥部201aに対するEMATセンサ110の距離L0を可変させて、それぞれの計測点における反射SH波300bの振幅A1を計測する。これにより、図7に示すテーブルデータが取得される。 Specifically, in the system shown in FIG. 1, the reference plate 201 is set, the distance L 0 of the EMAT sensor 110 with respect to the pseudo defect portion 201a is varied, and the amplitude A 1 of the reflected SH wave 300b at each measurement point is measured. To do. Thereby, the table data shown in FIG. 7 is acquired.

なお、本実施形態では、図7に示すテーブルデータを、実際に欠陥計測装置100で計測して取得するようにしているが、例えば、他の計測装置を用いて得られたテーブルデータを、当該欠陥計測装置100に入力させることにより取得する形態であってもよい。また、基準板201の平均結晶粒径D0や減衰率α0等のデータについては、他の計測装置を用いて得られたデータを、当該欠陥計測装置100に入力させることにより取得する。 In the present embodiment, the table data shown in FIG. 7 is actually measured and acquired by the defect measuring apparatus 100. For example, table data obtained using another measuring apparatus is The form acquired by making it input into the defect measuring device 100 may be sufficient. Further, data such as the average crystal grain size D 0 and the attenuation rate α 0 of the reference plate 201 are acquired by inputting data obtained using another measuring device to the defect measuring device 100.

その後、情報処理装置140は、ステップS101において取得した基準板201に係る基準データを、基準データ記憶部144に記憶する。   Thereafter, the information processing apparatus 140 stores the reference data related to the reference plate 201 acquired in step S101 in the reference data storage unit 144.

続いて、ステップS102において、情報処理装置140の送信制御部141は、被計測物(鋼板)200に対してEMATセンサ110から超音波であるSH波300aを送信する制御を行う。この際、図5(b)では、EMATセンサ110から送信されるSH波300aの振幅をA0とする。 Subsequently, in step S102, the transmission control unit 141 of the information processing apparatus 140 performs control to transmit the SH wave 300a that is an ultrasonic wave from the EMAT sensor 110 to the measurement target (steel plate) 200. At this time, in FIG. 5B, the amplitude of the SH wave 300a transmitted from the EMAT sensor 110 is A 0 .

具体的に、送信制御部141は、第1の交流電流源120から励磁コイル111bに対して供給する交流電流、及び、第2の交流電流源130からセンサコイル112に対して供給する交流電流を制御することにより、SH波300aを送信する制御を行う。より詳細には、送信制御部141は、図5(a)及び図5(b)に示すように、第1の交流電流源120から励磁コイル111bに供給される交流電流の極大値に相当する位相を含む極大値含有位相範囲において、第2の交流電流源130からセンサコイル112に交流電流を供給する制御を行う。このように、前記極大値含有位相範囲においてセンサコイル112に交流電流を供給することで、図3に示す磁歪が大きくなり、振幅の大きなSH波300aを送信することができるため、欠陥計測装置100による計測精度の向上に寄与する。   Specifically, the transmission control unit 141 generates an alternating current supplied from the first alternating current source 120 to the exciting coil 111b and an alternating current supplied from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112. By controlling, control which transmits SH wave 300a is performed. More specifically, the transmission control unit 141 corresponds to the maximum value of the alternating current supplied from the first alternating current source 120 to the exciting coil 111b as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). Control is performed to supply an alternating current from the second alternating current source 130 to the sensor coil 112 in the maximum value containing phase range including the phase. Thus, by supplying an alternating current to the sensor coil 112 in the maximum value-containing phase range, the magnetostriction shown in FIG. 3 is increased, and the SH wave 300a having a large amplitude can be transmitted. Contributes to improved measurement accuracy.

続いて、ステップS103において、情報処理装置140の受信制御部142は、送信制御部141からの送信タイミング信号に基づいて、EMATセンサ110から送信されて欠陥部200aで反射した反射SH波300b、及び、磁気ノイズであるバルクハウゼンノイズをEMATセンサ110で受信する制御を行う。   Subsequently, in step S103, the reception control unit 142 of the information processing device 140, based on the transmission timing signal from the transmission control unit 141, the reflected SH wave 300b transmitted from the EMAT sensor 110 and reflected by the defective part 200a, and Then, the EMAT sensor 110 receives the Barkhausen noise that is magnetic noise.

具体的に、受信制御部142は、図5(b)に示すように、前記極大値含有位相範囲において、センサコイル112で反射SH波300bを受信する制御を行う。また、受信制御部142は、図5(c)に示すように、前記極大値含有位相範囲の間の位相範囲であって励磁コイル111bに供給される交流電流の振幅が0(零)に相当する位相を含む位相範囲(零値含有位相範囲)において、センサコイル112でバルクハウゼンノイズを受信する制御を行う。このように、零値含有位相範囲においてバルクハウゼンノイズを受信することで、バルクハウゼンノイズを高感度で検出できるという利点がある。   Specifically, as shown in FIG. 5B, the reception control unit 142 performs control to receive the reflected SH wave 300b by the sensor coil 112 in the maximum value-containing phase range. Further, as shown in FIG. 5C, the reception control unit 142 corresponds to the phase range between the maximum value-containing phase ranges, and the amplitude of the alternating current supplied to the exciting coil 111b corresponds to 0 (zero). In the phase range including the phase (zero value-containing phase range), the sensor coil 112 performs control to receive Barkhausen noise. Thus, by receiving Barkhausen noise in the zero value-containing phase range, there is an advantage that Barkhausen noise can be detected with high sensitivity.

続いて、ステップS104において、情報処理装置140の結晶粒径算出部143は、受信制御部142において受信した磁気ノイズであるバルクハウゼンノイズに基づいて、被計測物(鋼板)200の結晶粒径を算出する。   Subsequently, in step S104, the crystal grain size calculation unit 143 of the information processing apparatus 140 calculates the crystal grain size of the measurement target (steel plate) 200 based on the Barkhausen noise that is the magnetic noise received by the reception control unit 142. calculate.

具体的に、結晶粒径算出部143は、図5(c)に示すバルクハウゼンノイズの平均変動幅Pnoiseに基づいて、以下の数式1により被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径D1を算出する。 Specifically, the crystal grain size calculation unit 143 calculates the average crystal grain size D of the measured object (steel plate) 200 according to the following formula 1 based on the average fluctuation range P noise of Barkhausen noise shown in FIG. 1 is calculated.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式1において、G( )は既知の関数であり、例えば、上記非特許文献1に示されている。具体的に、上記非特許文献1には、以下の数式2〜数式4が示されている。   In Equation 1, G () is a known function, and is shown in Non-Patent Document 1, for example. Specifically, Non-Patent Document 1 shows the following Formulas 2 to 4.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式2に示すPnoiseは、図5(c)に示すバルクハウゼンノイズの平均変動幅Pnoiseに相当し、数式2に示すD1は、被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径D1に相当する。また、数式3のCVは定数、数式3のttotalはバルクハウゼンノイズに係るパルスの総発生時間、数式3のrは単位面積あたりの磁壁エネルギー、ISは飽和磁化、Kは磁気異方性定数を示す。また、数式4のHは印加磁場の強さ、tは時間、Nはバルクハウゼンノイズに係るパルスの総数、Φは磁束を示す。 P noise shown in Equation 2 corresponds to the average fluctuation range P noise of Barkhausen noise shown in FIG. 5C, and D 1 shown in Equation 2 is the average crystal grain size D 1 of the measurement object (steel plate) 200. It corresponds to. Further, C V in Equation 3 is a constant, t total in Equation 3 is the total generation time of pulses related to Barkhausen noise, r in Equation 3 is domain wall energy per unit area, I S is saturation magnetization, and K is magnetic anisotropic. Indicates a sex constant. In Equation 4, H represents the strength of the applied magnetic field, t represents time, N represents the total number of pulses related to Barkhausen noise, and Φ represents magnetic flux.

続いて、ステップS105において、情報処理装置140の欠陥サイズ算出部145は、ステップS104で算出された被計測物(鋼板)200の結晶粒径、及び、ステップS103で受信した反射SH波300bに基づいて、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズを算出する。より詳細には、欠陥サイズ算出部145は、被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径D1、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aで反射した反射SH波300b、及び、基準データ記憶部144に記憶されている基準データを用いて、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1を算出する。 Subsequently, in step S105, the defect size calculation unit 145 of the information processing device 140 is based on the crystal grain size of the measurement target (steel plate) 200 calculated in step S104 and the reflected SH wave 300b received in step S103. Then, the size of the defective portion 200a of the measurement object (steel plate) 200 is calculated. More specifically, the defect size calculation unit 145 includes the average crystal grain size D 1 of the measurement target (steel plate) 200, the reflected SH wave 300b reflected by the defect portion 200a of the measurement target (steel plate) 200, and the reference data. using the reference data stored in the storage unit 144, calculates the size S 1 of the defect portion 200a of the 200 object to be measured (steel).

このステップS105による欠陥部200aのサイズS1の算出処理について、以下に詳細に示す。
まず、欠陥サイズ算出部145は、送信制御部141によるSH波300aの送信時刻から、受信制御部142による反射SH波300bの受信時刻までの時間tに基づいて、以下の数式5により、EMATセンサ110から被計測物(鋼板)200の欠陥部200aまでの距離Lを算出する。
Processing for calculating the size S 1 of the defective portion 200a in step S105 will be described in detail below.
First, the defect size calculation unit 145 calculates the EMAT sensor according to the following Equation 5 based on the time t from the transmission time of the SH wave 300a by the transmission control unit 141 to the reception time of the reflected SH wave 300b by the reception control unit 142. A distance L from 110 to the defective portion 200a of the measurement object (steel plate) 200 is calculated.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式5において、VはSH波の音速であり、例えば、3000m/s程度の既知の値である。   In Formula 5, V is the speed of sound of the SH wave, and is a known value of about 3000 m / s, for example.

次いで、欠陥サイズ算出部145は、基準データ記憶部144に記憶されているデータの中から、図7に示すテーブルデータを用いて、距離L0が算出した距離Lである場合の基準板201における反射SH波300bの振幅A1を抽出する。ここで、この基準板201における反射SH波300bの振幅A1は、以下の数式6により表せる。 Next, the defect size calculation unit 145 uses the table data shown in FIG. 7 from the data stored in the reference data storage unit 144 and uses the reference plate 201 when the distance L 0 is the calculated distance L. The amplitude A 1 of the reflected SH wave 300b is extracted. Here, the amplitude A 1 of the reflected SH wave 300 b on the reference plate 201 can be expressed by the following Equation 6.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式6において、A0はEMATセンサ110から送信されるSH波300aの振幅を示し、α0は基準板201におけるSH波の減衰率を示し、R0は基準板201の擬似欠陥部201aにおけるSH波の反射率を示す。ここで、減衰率α0は、ステップS101で取得された既知の値である。また、この減衰率α0は、以下の数式7により表せる。 In Equation 6, A 0 represents the amplitude of the SH wave 300 a transmitted from the EMAT sensor 110, α 0 represents the SH wave attenuation rate at the reference plate 201, and R 0 represents SH at the pseudo defect portion 201 a of the reference plate 201. Shows wave reflectivity. Here, the attenuation rate α 0 is a known value acquired in step S101. The attenuation rate α 0 can be expressed by the following formula 7.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式7において、C及びnは定数を示し、D0は基準板201の平均結晶粒径を示す。ここで、基準板201の平均結晶粒径D0は、ステップS101で取得された既知の値である。また、基準板201において送信するSH波300aの周波数を300kHzとした場合、音速Vが3000m/s程度であるため、その波長λが10mm程度となり、波長λ>>平均結晶粒径D0でいわゆるレーリー散乱領域であるため、定数nは、理論上及び実験上から3.0程度である。このため、ステップS101で取得された減衰率α0及び平均結晶粒径D0から定数Cの値も定まる。 In Equation 7, C and n indicate constants, and D 0 indicates the average crystal grain size of the reference plate 201. Here, the average crystal grain size D 0 of the reference plate 201 is the known value acquired in step S101. Further, when the frequency of the SH wave 300a transmitted in the reference plate 201 is 300 kHz, the sound velocity V is about 3000 m / s, so the wavelength λ is about 10 mm, and the wavelength λ >> average crystal grain size D 0 is so-called. Since it is a Rayleigh scattering region, the constant n is about 3.0 from theory and experiment. For this reason, the value of the constant C is also determined from the attenuation rate α 0 and the average crystal grain size D 0 acquired in step S101.

また、数式6の反射率R0は、図1に示す基準板201の擬似欠陥部201aの断面積S0とすると、以下の数式8により表せる。 Further, the reflectance R 0 in Expression 6 can be expressed by Expression 8 below, where the cross-sectional area S 0 of the pseudo defect portion 201a of the reference plate 201 shown in FIG.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

本実施形態の場合、基準板201の擬似欠陥部201aは、縦10mm、横10mm、深さ1mmの直方体で形成されているため、図1に示す擬似欠陥部201aの断面積S0は、10mm2となる。 In the present embodiment, the pseudo defect portion 201a of the reference plate 201 is formed of a rectangular parallelepiped having a length of 10 mm, a width of 10 mm, and a depth of 1 mm. Therefore, the cross-sectional area S 0 of the pseudo defect portion 201a shown in FIG. 2

次いで、欠陥サイズ算出部145は、ステップS103で受信した被計測物(鋼板)200における反射SH波300bの波形から、図5(b)に示す振幅A2を検出する。ここで、この被計測物(鋼板)200における反射SH波300bの振幅A2は、以下の数式9により表せる。 Next, the defect size calculation unit 145 detects the amplitude A 2 shown in FIG. 5B from the waveform of the reflected SH wave 300b in the measured object (steel plate) 200 received in step S103. Here, the amplitude A 2 of the reflected SH wave 300 b in the object to be measured (steel plate) 200 can be expressed by Equation 9 below.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式9において、A0は数式6と同様に、EMATセンサ110から送信されるSH波300aの振幅を示しており、本実施形態では、EMATセンサ110から送信されるSH波300aの振幅は、基準板201と被計測物(鋼板)200とで同じとする。数式9において、Lは数式5により算出された、EMATセンサ110から欠陥部200aまでの距離を示し、α1は被計測物(鋼板)200におけるSH波の減衰率を示し、R1は被計測物(鋼板)200の欠陥部200aにおけるSH波の反射率を示す。ここで、減衰率α1及び反射率R1は、それぞれ、以下の数式10及び数式11により表せる。 In Equation 9, A 0 indicates the amplitude of the SH wave 300a transmitted from the EMAT sensor 110, as in Equation 6, and in this embodiment, the amplitude of the SH wave 300a transmitted from the EMAT sensor 110 is the reference The same applies to the plate 201 and the object to be measured (steel plate) 200. In Equation 9, L represents the distance from the EMAT sensor 110 to the defective portion 200a calculated by Equation 5, α 1 represents the SH wave attenuation rate in the object to be measured (steel plate) 200, and R 1 represents the object to be measured. The reflectance of the SH wave in the defect part 200a of the thing (steel plate) 200 is shown. Here, the attenuation rate α 1 and the reflectance R 1 can be expressed by the following formulas 10 and 11, respectively.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式10において、D1は被計測物(鋼板)200の平均結晶粒径であり、ステップS104において算出された既知の値である。また、定数Cの値も数式7により定まるため、被計測物(鋼板)200におけるSH波の減衰率α1は、数式10で算出することができる。また、数式11において、S1は図1に示す被計測物(鋼板)200の欠陥部200aの断面積、即ち、欠陥部200aのサイズを示すものである。 In Formula 10, D 1 is the average crystal grain size of the object to be measured (steel plate) 200, which is a known value calculated in step S104. Further, since the value of the constant C is also determined by Equation 7, the SH wave attenuation rate α 1 in the measurement target (steel plate) 200 can be calculated by Equation 10. Further, in Equation 11, S 1 is the cross-sectional area of the object to be measured (steel plate) 200 of the defect portion 200a shown in FIG. 1, namely, it shows the size of the defect portion 200a.

そして、数式9の左辺及び右辺を、それぞれ、数式6の左辺及び右辺で除算して、整理すると、以下の数式12のようになる。   Then, dividing the left side and the right side of Formula 9 by the left side and the right side of Formula 6, respectively, results in Formula 12 below.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

数式12において、右辺は既知の値であり、これにより、(R1/R0)が求まる。また、数式11の左辺及び右辺を、それぞれ、数式8の左辺及び右辺で除算すると、以下の数式13のようになる。 In Expression 12, the right side is a known value, and thereby (R 1 / R 0 ) is obtained. Further, when the left side and the right side of Formula 11 are divided by the left side and the right side of Formula 8, respectively, Formula 13 below is obtained.

Figure 2009068915
Figure 2009068915

そして、数式12において(R1/R0)が求まると、基準板201の擬似欠陥部201aの断面積S0は既知の値であるため、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aの断面積、即ち、欠陥部200aのサイズS1を算出できる。このようにして、欠陥サイズ算出部145は、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1を算出する。 Then, when (R 1 / R 0 ) is obtained in Expression 12, the cross-sectional area S 0 of the pseudo defect portion 201a of the reference plate 201 is a known value, so that the defect portion 200a of the measured object (steel plate) 200 is disconnected. area, i.e., it can calculate the size S 1 of the defective portion 200a. In this way, the defect size calculation unit 145 calculates the size S 1 of the defect part 200a of the measurement target (steel plate) 200.

再び、図6のフローチャートの説明に戻る。
ステップS105で被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1の算出処理が終了すると、ステップS106に進む。ステップS106に進むと、情報処理装置140(欠陥サイズ算出部145)は、ステップS105で算出された欠陥部200aのサイズS1における計測結果を表示部146に表示する。これにより、計測者は、表示部146に表示された計測結果を視認することで、被計測物(鋼板)200の欠陥部200aのサイズS1を把握することができる。
Returning to the description of the flowchart of FIG.
When the object to be measured (steel) 200 calculation of the size S 1 of the defect portion 200a is finished in step S105, the process proceeds to step S106. In step S106, the information processing apparatus 140 (defect size calculation unit 145) displays on the display unit 146 the measurement results in the size S 1 of the calculated defect 200a in step S105. Thereby, the measurer can grasp the size S 1 of the defective portion 200a of the measurement target (steel plate) 200 by visually recognizing the measurement result displayed on the display unit 146.

以上のステップS101〜ステップS106の処理を経ることにより、算出した被計測物(鋼板)200の結晶粒径、及び、受信した反射超音波に基づく欠陥部200aのサイズの計測方法が実行される。   By passing through the process of the above step S101-step S106, the measuring method of the size of the defect part 200a based on the calculated crystal grain diameter of the to-be-measured object (steel plate) 200 and the received reflected ultrasonic wave is performed.

本実施形態の欠陥計測装置100では、被計測物(鋼板)200に対してEMATセンサ110から超音波を送信し(ステップS102)、EMATセンサ110から送信されて欠陥部200aで反射した反射超音波、及び、磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)をEMATセンサ110で受信し(ステップS103)、受信した磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)に基づいて被計測物(鋼板)200の結晶粒径を算出し(ステップS104)、算出した被計測物(鋼板)200の結晶粒径、及び、受信した反射超音波に基づいて、欠陥部200aのサイズS1を算出するようにしている(ステップS105)。
かかる構成によれば、被計測物に存在する欠陥部のサイズを定量的に計測することが可能となる。
In the defect measuring apparatus 100 of the present embodiment, ultrasonic waves are transmitted from the EMAT sensor 110 to the object to be measured (steel plate) 200 (step S102), and reflected ultrasonic waves transmitted from the EMAT sensor 110 and reflected by the defect portion 200a. Then, the magnetic noise (Barkhausen noise) is received by the EMAT sensor 110 (step S103), and the crystal grain size of the measurement object (steel plate) 200 is calculated based on the received magnetic noise (Barkhausen noise) (step S103). S104), the calculated object to be measured (steel) 200 grain size, and, based on the received reflected ultrasonic waves, and to calculate the size S 1 of the defective portion 200a (step S105).
According to such a configuration, it is possible to quantitatively measure the size of the defective portion existing in the object to be measured.

また、本実施形態の欠陥計測装置100では、EMATセンサ110で反射超音波及び磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)を受信する際に、図5(b)及び図5(c)に示すように、異なるタイミングで受信しているため、EMATセンサ110に1つのセンサコイル112を設けるだけでよく、EMATセンサ110の構成を簡素化することができる。   Further, in the defect measuring apparatus 100 of the present embodiment, when the reflected ultrasonic waves and magnetic noise (Barkhausen noise) are received by the EMAT sensor 110, as shown in FIGS. 5B and 5C, they are different. Since reception is performed at the timing, it is only necessary to provide one sensor coil 112 in the EMAT sensor 110, and the configuration of the EMAT sensor 110 can be simplified.

また、本実施形態の欠陥計測装置100では、EMATセンサ110から送信する超音波としてSH波を用いているため、例えば被計測物(鋼板)200の表面に水滴や油等が付着している場合であっても、その影響を受け難くすることができる。   Further, in the defect measuring apparatus 100 of the present embodiment, since SH waves are used as ultrasonic waves transmitted from the EMAT sensor 110, for example, when water droplets or oil adheres to the surface of the measurement object (steel plate) 200, for example. Even so, it can be made less susceptible to that effect.

前述した本実施形態に係る欠陥計測装置100を構成する図4の各構成部、並びに当該欠陥計測装置100による欠陥計測方法を示す図6の各ステップは、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。   4 constituting the defect measuring apparatus 100 according to the present embodiment described above, and each step of FIG. 6 showing the defect measuring method by the defect measuring apparatus 100 are stored in a RAM or a ROM of a computer. This can be realized by operating the program. This program and a computer-readable storage medium storing the program are included in the present invention.

具体的に、前記プログラムは、例えばCD−ROMのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、CD−ROM以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝播させて供給するためのコンピュータネットワーク(LAN、インターネットの等のWAN、無線通信ネットワーク等)システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。   Specifically, the program is recorded in a storage medium such as a CD-ROM, or provided to a computer via various transmission media. As a storage medium for recording the program, a flexible disk, a hard disk, a magnetic tape, a magneto-optical disk, a nonvolatile memory card, and the like can be used in addition to the CD-ROM. On the other hand, as the program transmission medium, a communication medium in a computer network (LAN, WAN such as the Internet, wireless communication network, etc.) system for propagating and supplying program information as a carrier wave can be used. In addition, examples of the communication medium at this time include a wired line such as an optical fiber, a wireless line, and the like.

また、本発明は、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより本実施形態に係る欠陥計測装置100の機能が実現される態様に限られない。そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して本実施形態に係る欠陥計測装置100の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて本実施形態に係る欠陥計測装置100の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。   Further, the present invention is not limited to an aspect in which the function of the defect measuring apparatus 100 according to the present embodiment is realized by executing a program supplied by a computer. The program is also included in the present invention when the function of the defect measuring apparatus 100 according to the present embodiment is realized in cooperation with an OS (operating system) or other application software running on the computer. . Further, even when all or part of the processing of the supplied program is performed by the function expansion board or function expansion unit of the computer and the function of the defect measuring apparatus 100 according to the present embodiment is realized, the program is not limited to this program. Included in the invention.

また、前述した本実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   In addition, all of the above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. . That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

本発明の実施形態に係る欠陥計測装置の概略構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of schematic structure of the defect measuring device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態を示し、図1に示すEMATセンサを上方から見たときの、被計測物(鋼板)の表面近傍に対向したセンサコイル及びそれにより生じる磁場を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a sensor coil facing a surface of an object to be measured (steel plate) and a magnetic field generated thereby when the EMAT sensor shown in FIG. 1 is viewed from above, showing the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態を示し、被計測物(鋼板)(又は基準板)に生じる磁歪の方向を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows embodiment of this invention and shows the direction of the magnetostriction which arises in to-be-measured object (steel plate) (or reference | standard board). 本発明の実施形態に係る欠陥計測装置の内部構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the internal structure of the defect measuring device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態を示し、励磁コイルに供給される交流電流のタイミング、センサコイルにおけるSH波の送信及び受信のタイミング、並びに、センサコイルにおける磁気ノイズ(バルクハウゼンノイズ)の受信のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。1 illustrates an embodiment of the present invention, an example of timing of alternating current supplied to an excitation coil, timing of transmission and reception of SH waves in a sensor coil, and timing of reception of magnetic noise (Barkhausen noise) in a sensor coil It is a timing chart which shows. 本発明の実施形態に係る欠陥計測装置による欠陥計測方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the defect measuring method by the defect measuring device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態を示し、図1に示すEMATセンサから基準板の擬似欠陥部までの距離をパラメータとした場合の反射SH波の振幅に係るテーブルデータの一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of table data relating to the amplitude of a reflected SH wave when the distance from the EMAT sensor illustrated in FIG. 1 to the pseudo defect portion of the reference plate is used as a parameter, according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

100 欠陥計測装置
110 EMAT(電磁超音波)センサ
111 電磁石
111a コア部
111b 励磁コイル
112 センサコイル
120 第1の交流電流源
130 第2の交流電流源
140 情報処理装置
141 送信制御部
142 受信制御部
143 結晶粒径算出部
144 基準データ記憶部
145 欠陥サイズ算出部
146 表示部
200 被計測物(鋼板)
200a 被計測物(鋼板)の欠陥部
201 基準板
201a 基準板の擬似欠陥部
300a SH波
300b 反射SH波
0 基準板の擬似欠陥部の断面積(基準板の擬似欠陥部のサイズ)
1 被計測物(鋼板)の欠陥部の断面積(被計測物(鋼板)の欠陥部のサイズ)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Defect measurement apparatus 110 EMAT (electromagnetic ultrasonic) sensor 111 Electromagnet 111a Core part 111b Excitation coil 112 Sensor coil 120 1st alternating current source 130 2nd alternating current source 140 Information processing apparatus 141 Transmission control part 142 Reception control part 143 Crystal grain size calculation unit 144 Reference data storage unit 145 Defect size calculation unit 146 Display unit 200 Object to be measured (steel plate)
200a Defect part 201 of measured object (steel plate) Reference plate 201a Pseudo defect part 300a of reference plate SH wave 300b Reflected SH wave S 0 Cross sectional area of pseudo defect part of reference plate (size of pseudo defect part of reference plate)
S 1 Cross-sectional area of the defective part of the workpiece (steel plate) (size of the defective portion of the workpiece (steel plate))

Claims (14)

超音波を用いて被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置であって、
前記被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサと、
前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御手段と、
前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御手段と、
前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出手段と、
前記結晶粒径算出手段で算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出手段と
を有することを特徴とする欠陥計測装置。
A defect measuring apparatus that measures a defect portion existing in an object to be measured using ultrasonic waves,
An electromagnetic ultrasonic sensor that is arranged facing a predetermined position on the surface of the object to be measured, and that transmits and receives ultrasonic waves while applying an alternating magnetic field;
Transmission control means for performing control to transmit ultrasonic waves from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured;
A reception control means for performing control to receive the reflected ultrasonic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor and reflected by the defect portion and the Barkhausen noise generated in the object to be measured by the electromagnetic ultrasonic sensor;
Crystal grain size calculating means for calculating the crystal grain size of the object to be measured based on Barkhausen noise received by the electromagnetic ultrasonic sensor;
A defect measuring apparatus comprising: a defect size calculating unit that calculates a size of the defect portion based on the crystal particle size calculated by the crystal particle size calculating unit and the reflected ultrasonic wave.
前記受信制御手段は、前記電磁超音波センサにおいて、前記反射超音波と前記バルクハウゼンノイズとを異なるタイミングで前記交流磁場に同期して受信する制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の欠陥計測装置。   The said reception control means performs control which receives the said reflected ultrasonic wave and the said Barkhausen noise synchronizing with the said alternating current magnetic field at a different timing in the said electromagnetic ultrasonic sensor. Defect measuring device. 前記電磁超音波センサは、コア部と当該コア部を励磁するための励磁コイルとを備えて構成される電磁石と、前記励磁コイルに供給される交流電流の位相に応じて、前記超音波の送信及び前記反射超音波の受信、並びに、前記バルクハウゼンノイズの受信を行うセンサコイルとを含み構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の欠陥計測装置。   The electromagnetic ultrasonic sensor includes an electromagnet configured to include a core part and an exciting coil for exciting the core part, and transmits the ultrasonic wave according to a phase of an alternating current supplied to the exciting coil. 3. The defect measuring apparatus according to claim 1, further comprising: a sensor coil that receives the reflected ultrasonic wave and receives the Barkhausen noise. 4. 前記送信制御手段は、前記励磁コイルに供給される交流電流の極大値に相当する位相を含む位相範囲である極大値含有位相範囲において、前記センサコイルから前記超音波を送信する制御を行い、
前記受信制御手段は、前記極大値含有位相範囲において、前記センサコイルで前記反射超音波を受信する制御を行うと共に、前記極大値含有位相範囲の間の位相範囲において、前記センサコイルで前記バルクハウゼンノイズを受信する制御を行うことを特徴とする請求項3に記載の欠陥計測装置。
The transmission control means performs control to transmit the ultrasonic wave from the sensor coil in a maximum value-containing phase range that is a phase range including a phase corresponding to the maximum value of the alternating current supplied to the excitation coil,
The reception control means performs control to receive the reflected ultrasonic wave with the sensor coil in the maximum value-containing phase range, and performs the Barkhausen with the sensor coil in a phase range between the maximum value-containing phase ranges. The defect measuring apparatus according to claim 3, wherein control for receiving noise is performed.
擬似欠陥部が形成された基準物に係る基準データを記憶する記憶手段を更に有し、
前記欠陥サイズ算出手段は、前記結晶粒径算出手段で算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に加えて、前記基準データを用いて、前記欠陥部のサイズを算出することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の欠陥計測装置。
It further comprises storage means for storing reference data relating to the reference object in which the pseudo defect portion is formed,
The defect size calculation means calculates the size of the defect portion using the reference data in addition to the crystal grain size calculated by the crystal grain size calculation means and the reflected ultrasound. The defect measuring device according to any one of claims 1 to 4.
前記電磁超音波センサから送信される超音波は、SH波であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の欠陥計測装置。   The defect measuring apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor is an SH wave. 被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサを備え、前記被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置による欠陥計測方法であって、
前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御ステップと、
前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御ステップと、
前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと、
前記結晶粒径算出ステップで算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップと
を有することを特徴とする欠陥計測方法。
A defect measuring device that is disposed to face a predetermined position on the surface of the object to be measured and includes an electromagnetic ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves while applying an alternating magnetic field, and measures a defect portion existing in the object to be measured. Defect measurement method by
A transmission control step for performing control to transmit ultrasonic waves from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured;
A reception control step for performing control to receive the reflected ultrasonic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor and reflected by the defect portion and the Barkhausen noise generated in the object to be measured by the electromagnetic ultrasonic sensor;
A crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size of the object to be measured based on Barkhausen noise received by the electromagnetic ultrasonic sensor;
A defect measurement method comprising: a defect size calculation step of calculating a size of the defect portion based on the crystal particle size calculated in the crystal particle size calculation step and the reflected ultrasonic wave.
前記受信制御ステップでは、前記電磁超音波センサにおいて、前記反射超音波と前記バルクハウゼンノイズとを異なるタイミングで前記交流磁場に同期して受信する制御を行うことを特徴とする請求項7に記載の欠陥計測方法。   8. The reception control step according to claim 7, wherein the electromagnetic ultrasonic sensor performs control to receive the reflected ultrasonic wave and the Barkhausen noise in synchronization with the AC magnetic field at different timings. Defect measurement method. 前記電磁超音波センサは、コア部と当該コア部を励磁するための励磁コイルとを備えて構成される電磁石と、前記励磁コイルに供給される交流電流の位相に応じて、前記超音波の送信及び前記反射超音波の受信、並びに、前記バルクハウゼンノイズの受信を行うセンサコイルとを含み構成されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の欠陥計測方法。   The electromagnetic ultrasonic sensor includes an electromagnet configured to include a core part and an exciting coil for exciting the core part, and transmits the ultrasonic wave according to a phase of an alternating current supplied to the exciting coil. The defect measuring method according to claim 7, further comprising: a sensor coil that receives the reflected ultrasonic wave and receives the Barkhausen noise. 前記送信制御ステップでは、前記励磁コイルに供給される交流電流の極大値に相当する位相を含む位相範囲である極大値含有位相範囲において、前記センサコイルから前記超音波を送信する制御を行い、
前記受信制御ステップでは、前記極大値含有位相範囲において、前記センサコイルで前記反射超音波を受信する制御を行うと共に、前記極大値含有位相範囲の間の位相範囲において、前記センサコイルで前記バルクハウゼンノイズを受信する制御を行うことを特徴とする請求項9に記載の欠陥計測方法。
In the transmission control step, in the maximum value-containing phase range that is a phase range including a phase corresponding to the maximum value of the alternating current supplied to the excitation coil, control is performed to transmit the ultrasonic wave from the sensor coil,
In the reception control step, control is performed so that the reflected ultrasonic waves are received by the sensor coil in the maximum value-containing phase range, and the sensor coil is used by the Barkhausen in a phase range between the maximum value-containing phase ranges. The defect measurement method according to claim 9, wherein control for receiving noise is performed.
前記欠陥計測装置は、擬似欠陥部が形成された基準物に係る基準データを記憶する記憶手段を更に備えており、
前記欠陥サイズ算出ステップでは、前記結晶粒径算出ステップで算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に加えて、前記基準データを用いて、前記欠陥部のサイズを算出することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか1項に記載の欠陥計測方法。
The defect measuring apparatus further includes storage means for storing reference data relating to a reference object in which a pseudo defect portion is formed,
In the defect size calculation step, in addition to the crystal grain size calculated in the crystal grain size calculation step and the reflected ultrasonic wave, the size of the defect portion is calculated using the reference data. The defect measuring method according to any one of claims 7 to 10.
前記電磁超音波センサから送信される超音波は、SH波であることを特徴とする請求項7乃至11のいずれか1項に記載の欠陥計測方法。   The defect measurement method according to claim 7, wherein the ultrasonic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor is an SH wave. 被計測物の表面の所定位置に対向させて配設され、交流磁場を印加しながら超音波の送受信を行う電磁超音波センサを備え、前記被計測物に存在する欠陥部を計測する欠陥計測装置による欠陥計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記被計測物に対して前記電磁超音波センサから超音波を送信する制御を行う送信制御ステップと、
前記電磁超音波センサから送信されて前記欠陥部で反射した反射超音波、及び、前記被計測物内に発生したバルクハウゼンノイズを前記電磁超音波センサで受信する制御を行う受信制御ステップと、
前記電磁超音波センサにより受信したバルクハウゼンノイズに基づいて前記被計測物の結晶粒径を算出する結晶粒径算出ステップと、
前記結晶粒径算出ステップで算出された結晶粒径、及び、前記反射超音波に基づいて、前記欠陥部のサイズを算出する欠陥サイズ算出ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
A defect measuring device that is disposed to face a predetermined position on the surface of the object to be measured and includes an electromagnetic ultrasonic sensor that transmits and receives ultrasonic waves while applying an alternating magnetic field, and measures a defect portion existing in the object to be measured. A program for causing a computer to execute a defect measurement method according to
A transmission control step for performing control to transmit ultrasonic waves from the electromagnetic ultrasonic sensor to the object to be measured;
A reception control step for performing control to receive the reflected ultrasonic wave transmitted from the electromagnetic ultrasonic sensor and reflected by the defect portion and the Barkhausen noise generated in the object to be measured by the electromagnetic ultrasonic sensor;
A crystal grain size calculating step for calculating a crystal grain size of the object to be measured based on Barkhausen noise received by the electromagnetic ultrasonic sensor;
A program for causing a computer to execute the defect size calculation step of calculating the size of the defect portion based on the crystal particle size calculated in the crystal particle size calculation step and the reflected ultrasonic wave.
請求項13に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 13.
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