專利名稱：磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器，特別是涉及適于在在線狀態下、在進行薄鋼帶的表面傷或內部夾雜物的檢查的漏磁通探傷中使用的，對于從作為鐵磁性材料的被檢查材料的內部或表面漏泄的磁通進行檢測的磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器。
背景技術：
漏磁通探傷法是在被檢查材料的移動方向上產生磁場、檢測從被檢查材料的內部及表面缺陷產生的漏磁通對缺陷進行探傷的方法，作為檢測漏磁通的傳感器有磁二極管、磁阻元件及霍爾元件等半導體磁傳感器，作為線圈方式的傳感器有平面線圈傳感器及把導線纏繞在鐵氧體上的感應線圈傳感器等。
其中，磁二極管具有檢測靈敏度高、形狀也小的優點，但存在著溫度特性差，并且，基本噪聲大、機械強度弱這樣的問題。
另一方面，線圈方式的傳感器的結構簡單、溫度特性也好，但具有靈敏度低這樣的問題。
與此不同，在半導體磁傳感器中，改善靈敏度低的霍爾元件的靈敏度及溫度特性，這種元件也會作為漏磁通探傷法用的漏磁檢測傳感器而得到廣泛地應用。
成為罐頭盒等材料的鍍錫鐵板，由于在制造由兩部分組成的盒(DI盒)的過程中受到了強度加工，夾在材料內部的包覆金屬夾雜物(下面，只稱為夾雜物)等也成為加工裂紋的原因。需要檢測的大小約為，按橢圓計算體積是0.5×10-3mm3，是1.0mm×0.1mm×0.01mm(長×寬×厚)，在寬度方向上整個寬度的在線探傷中存在著下述問題，所需要的半導體磁傳感器的數量很大約為1000個，信號處理電路也需要1000個信道。
再有，作為與本發明類似的技術在實開平7-38956中，描述了通過在磁化面上作成了線圈的線圈傳感器的磁化面的相反一側上直接配置鐵磁性材料、把漏磁通拉到該鐵磁性材料跟前以使線圈傳感器的磁化面集中地橫切該漏磁通的大多數，使傳感器的靈敏度提高，但未提示有關擴展傳感器檢測范圍的情況。
此外，在特開平4-296648中，也描述了在磁傳感器附近配置鐵磁性材料的導板的情況，但該導板是為了避免磁傳感器的飽和而對存在于其周邊空間內的高密度磁通進行旁通、用于使磁傳感器周圍的磁通減少的屏蔽，雖然預料到該導板可使靈敏度稍有提高，但未瞄準擴展檢測范圍的情況。
發明公開本發明是為了解決上述現有問題而進行的，其課題是擴展每一個漏磁檢測傳感器的檢測范圍，并減少傳感器個數及信號處理電路的個數。
本發明在檢查對象鋼帶的移動方向上產生磁場，利用具備在檢查對象鋼帶的寬度方向上同時設置了的多個磁敏元件組的探傷頭，在在線狀態下對于因內部及表面缺陷而產生的漏磁通進行檢測，將其作為缺陷信號的磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器中，通過在上述磁敏元件組的磁化面的相反一側上配置比該磁化面大的軟磁性材料解決了上述課題。
此外，與上述軟磁性材料隔開、配置了構成上述磁敏元件組的磁敏元件，進而，與和該磁敏元件的磁化面相反一側的面密接、配置了軟磁性材料。
此外，與上述磁敏元件的磁化面密接、配置了又一軟磁性材料。
此外，上述磁敏元件是霍爾元件。
本發明還提供一種鋼帶的在線探傷方法，該方法使用下述漏磁檢測傳感器，用于對于因檢查對象鋼帶的內部及表面缺陷而產生的漏磁通進行檢測的，具備在檢查對象鋼帶的寬度方向上同時設置了的多個磁敏元件組、在該磁敏元件組的磁化面的相反一側上配置了比該磁化面大的軟磁性材料。
關于本發明的漏磁檢測傳感器(例如半導體磁傳感器)，如
圖1所示，在上述磁化面12A的相反一側、即磁敏元件與檢查對象鋼帶對置的面的相反一側上，以與該磁化面12A保持規定的間隔、即與磁敏元件隔開的方式，設置具有與空間中的導磁率相比非常大的導磁率的、比半導體磁傳感器12的磁敏元件(例如霍爾元件)的磁化面12A大的軟磁性材料14。于是，把由鋼帶等的鋼帶10夾雜物10A產生的漏磁通F拉到軟磁性材料14跟前，擴展了每一個傳感器的檢測寬度，與此同時由于該漏磁通F在垂直于該磁化面12A及鋼帶10此二者的方向上集中地橫切磁化面12A，故可進行高靈敏度的檢測。
進而，作為圖1中的半導體磁傳感器12，如圖2所示，在鐵氧體等軟磁性材料12B的表面上配置霍爾元件等磁敏元件12C，即與和磁敏元件12C的磁化面相反一側的面密接而配置軟磁性材料12B，從作為檢查對象的鋼帶10一側來看，依次配置在與作為檢查對象的鋼帶10對置一側的表面上具有磁敏元件12C的半導體磁傳感器12；以及上述軟磁性材料14，由此如圖3所示，能夠把漏磁通F以更加垂直的方向集中到磁化面12A上，并且，使磁化面12A橫切該漏磁通F，因此，可進一步擴展每一個傳感器的檢測寬度，與此同時可實現高靈敏度的檢測，故這種傳感器是更為理想的。圖2中，16是安裝傳感器用的支持板。
之所以能夠這樣進而實現高靈敏度是因為，在作為半導體磁傳感器12，如圖2所示，使用了在鐵氧體等軟磁性材料12B的表面上配置霍爾元件等磁敏元件12C的傳感器的情況下，利用在半導體磁傳感器12中使用了的軟磁性材料12B能夠進而把利用上述軟磁性材料14拉到跟前的漏磁通F更多地拉到磁化面12A跟前，能夠將其集中到更加垂直于磁化面12A的方向上，并且，使磁化面12A將其橫切。
在此，作為半導體傳感器也可以如圖4所示，在鐵氧體等軟磁性材料12B的表面上配置霍爾元件等磁敏元件12C，與此同時與霍爾元件等磁敏元件的磁化面12A密接、配置鐵氧體等軟磁性材料12D，即用鐵氧體等軟磁性材料12B、12D夾住霍爾元件等磁敏元件12C。由此，保護磁化面，與此同時在垂直于磁化面12A的方向上橫切漏磁通F，能夠進而改善靈敏度。
作為上述磁敏元件12C使用霍爾元件是較為理想的。由于霍爾元件的噪聲小，故即使以本申請那樣小的夾雜物為對象也容易進行檢測，此外，由于小的霍爾元件本身可以非常薄，故特別是在面向鋼帶的方向上能夠把采用本申請那樣的結構的漏磁檢測傳感器緊湊化，與其它磁敏元件相比，容易使磁化面靠近鋼帶而進行測定，可使檢測精度良好。
與此不同，現有傳感器單體時的漏磁通分布如圖5所示，漏磁通F以小角度通過傳感器12的磁化面12A。因而，垂直于磁化面12A的磁通分量小，每一個傳感器的檢測寬度也窄。
附圖的簡單說明圖1為用于說明本發明原理的剖面圖。
圖2為示出本發明改良例中的半導體磁傳感器部分的結構的剖面圖。
圖3為用于說明上述改良例原理的剖面圖。
圖4為示出本發明另一改良例中的半導體磁傳感器部分的結構的剖面圖。
圖5為用于說明現有原理的剖面圖。
圖6為示出本發明實施形態的整體配置的剖面圖。
圖7為示出本發明實施形態的整體配置的平面圖。
圖8為示出本發明實施形態的整體配置的半導體磁傳感器部分的結構的剖面圖。
圖9為示出為了確認本發明的效果而進行了的測試結果之例的曲線圖。
用于實施發明的最佳形態下面，參照附圖詳細地說明本發明的實施形態。
圖6為示出本實施形態的整體配置的概略結構圖，圖7為示出本實施形態的整體配置的平面圖，圖8為示出構成本發明漏磁檢測傳感器的半導體磁傳感器(在此，為霍爾元件)及軟磁性材料的形狀的剖面圖。
圖6中，把纏繞著用于對本發明的半導體磁傳感器12、軟磁性材料14及鋼帶10進行磁化的線圈22的磁軛24作成一體化的磁傳感器頭20，將其配置到在箭頭方向上輸送鋼帶10的非磁性滾子11的附近。
當直流電流在上述磁化線圈22中流動時，由磁軛24來磁化鋼帶10，如果在該鋼帶10中有夾雜物或表面傷，則產生漏磁通。在半導體磁傳感器12的位置上把該漏磁通拉到比其磁化面12A大的軟磁性材料14跟前，該漏磁通集中地橫切半導體磁傳感器12的磁化面12A，由此擴展了每一個傳感器的檢測寬度，進行檢測。
圖7為示出上述半導體磁傳感器12及安裝在其磁化面12A的相反一側上的軟磁性材料14的形狀的概略圖。本發明漏磁檢測傳感器由上述半導體磁傳感器12及埋置在其安裝用的支持板16中的、具有比磁化面12A大的寬度W的軟磁性材料14構成。
在本實施形態中，由于是一體型結構的磁傳感器，故即使當檢查用的鋼帶靜止時在磁軛24的極間也產生水平磁場，它成為雜散磁場并對磁體造成不良影響，故在本實施形態中使用了具有強的磁化特性及磁通密度的軟磁性材料。
上述軟磁性材料14的希望的形狀及安裝位置隨被測定物的傷的大小而不同，但可假定例如寬度W約為1～10mm，厚度T約為0.05～3mm，從半導體磁傳感器12的磁化面12A的相反側面算起的安裝位置D約為0.1～3mm，寬度方向上的長度如圖7所示可達到所使用的傳感器寬度方向的兩端面。
再有，如上所述，軟磁性材料14必須比磁化面12A大，磁化面的長軸方向及短軸方向都具有其5～30倍的長度是較為理想的。此外，在磁化面12A朝向軟磁性材料14的投影圖中，把軟磁性材料14配置在寬度的中央是較為理想的。
在本實施形態中，由于把軟磁性材料14埋入安裝傳感器用的支持板16中，故結構簡單。再有，軟磁性材料的配設位置不限于此。此外，作為軟磁性材料14并無特別限定，除了鐵氧體等之外，也可以使用廉價的、例如冷軋鋼板(退火材料)等。
此外，在本實施形態中，由于把半導體磁傳感器12及軟磁性材料14與磁化線圈22及磁軛24一起一體化成為磁傳感器頭20，故整體結構簡單。再有，也可以把磁化線圈22及磁軛24與半導體磁傳感器12及軟磁性材料14分開。
下面，說明為了確認本發明的效果而進行了的實驗結果。把上述實施形態的一體型磁傳感器頭20安裝到能夠反復檢測同一部位的實驗用滾子上，確認了本發明的效果。
在此，使用了下述半導體磁傳感器，作為磁敏元件使用霍爾元件、把霍爾元件配置到鐵氧體表面上。此外，作為軟磁性材料14使用了比磁敏元件的磁化面大的、長軸方向及短軸方向都具有磁化面的10倍長度的冷軋鋼板。
被測定物是連續鑄造的材料，使用了厚度為0.23mm的鍍錫鐵板，作為夾雜物存在著長度約為1.0mm，寬度約為0.1mm，厚度約為0.01mm的夾雜物。把滾子的轉速定為200mpm，把磁傳感器與被測定物間的頂距定為1.0mm。使磁傳感器頭20從圖9的橫軸左側開始以0.2mm為間距移動到右側，有關本發明的軟磁性材料14存在的情況(實線A)及現有的本發明軟磁性材料14不存在的情況(虛線B)對于多次通過同一位置以夾雜物進行了計測的結果如圖9所示，最大輸出的1/2(半值點)隨軟磁性材料14的有無而改變，可以確認，與軟磁性材料14不存在的情況(6.5)相比，在軟磁性材料14存在的情況(7.8)下檢測寬度擴展了約20％。因而，傳感器及信號處理電路的個數可削減約20％。
此外，還研究了有關上述軟磁性材料14的有無、磁化電流即在磁化線圈中流動的電流之值變化所引起的傳感器輸出的變動。
在霍爾元件等磁敏元件中，傳感器輸出一般正比于磁化電流的增加而變大，當達到某種程度以上的磁化電流值時傳感器輸出有飽和的傾向。
像該實施例那樣，與使用了霍爾元件單體的情況相比，使用了在鐵氧體表面上配置了霍爾元件的半導體傳感器的情況在比較小的磁化電流下傳感器輸出就飽和了，可以斷定通過進而加大磁化電流，傳感器輸出反而有減小的傾向。
另一方面，判明了與上述軟磁性材料14不存在的情況相比，在使用這樣的半導體傳感器、且上述軟磁性材料14存在的情況下直到大的磁化電流傳感器輸出都不飽和，此外，飽和時傳感器輸出也增大了。直到這樣大的磁化電流傳感器輸出都不飽和的情況確認了計測時可流過大的磁化電流、即能夠測定直到板厚較厚的檢查對象。
此外，還確認了傳感器輸出本身也增大，并能提高測定精度。
再有，還確認了與軟磁性材料14不存在的情況相比，在傳感器輸出飽和時的磁化電流值附近、傳感器輸出對于該磁化電流值附近的磁化電流值變化的變化在軟磁性材料14存在的情況下較小，并且，可進行穩定的測定。
再有，在上述說明中，把本發明應用于薄鋼板的在線探傷中，但本發明的應用對象不限于此。此外，漏磁檢測傳感器的種類中，使用了霍爾元件的半導體磁傳感器是較為理想的，但也不限于此。
產業上利用的可能性按照本發明，由于可以擴展每一個漏磁檢測傳感器的檢測寬度，故可削減傳感器及信號處理電路的個數。此外，由于提高了傳感器的靈敏度，故一直到把頂距擴展到例如為1mm還能夠檢測微小的夾雜物。
權利要求
1.一種磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器，在檢查對象鋼帶的移動方向上產生磁場，利用具備在檢查對象鋼帶的寬度方向上同時設置了的多個磁敏元件組的探傷頭，在在線狀態下對于因內部及表面缺陷而產生的漏磁通進行檢測，將其作為缺陷信號的磁探傷裝置中，其漏磁檢測傳感器的特征在于，在上述磁敏元件組的磁化面的相反一側上，配置比該磁化面大的軟磁性材料。
2.根據權利要求1中所述的磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器，其特征在于，與上述軟磁性材料隔開、配置了構成上述磁敏元件組的磁敏元件，進而，與和該磁敏元件的磁化面相反一側的面密接、配置了另外的軟磁性材料。
3.根據權利要求2中所述的磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器，其特征在于，與上述磁敏元件的磁化面密接、配置了又一軟磁性材料。
4.根據權利要求1中所述的磁探傷裝置的漏磁檢測傳感器，其特征在于，上述磁敏元件是霍爾元件。
5.一種鋼帶的在線探傷方法，其特征在于，使用下述漏磁檢測傳感器，用于對于因檢查對象鋼帶的內部及表面缺陷而產生的漏磁通進行檢測的，具備在檢查對象鋼帶的寬度方向上同時設置了的多個磁敏元件組、在該磁敏元件組的磁化面的相反一側上配置了比該磁化面大的軟磁性材料。
全文摘要
通過在磁敏元件組的磁化面的相反一側上配置比該磁化面大的軟磁性材料，擴展了每一個傳感器的檢測寬度，并且，使板寬方向上的傳感器及信號處理電路的設置個數減少。
文檔編號G01N27/82GK1394279SQ01803207
公開日2003年1月29日 申請日期2001年10月18日 優先權日2000年10月18日
發明者橫田廣幸, 戶村寧男, 運崎秀明, 鶴岡繁利 申請人:川崎制鐵株式會社, 株式會社高科技系統