特開 2024-140598 非破壊検査システム、非破壊検査方法、および非破壊検査プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140598

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】非破壊検査システム、非破壊検査方法、および非破壊検査プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20241003BHJP

   G01R 33/07 20060101ALI20241003BHJP

   G01R 33/10 20060101ALI20241003BHJP

   G01N 27/83 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 V

G01R33/07

G01R33/10

G01R33/02 K

G01N27/83

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051801

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片岡 誠

【テーマコード（参考）】

2G017

2G053

【Ｆターム（参考）】

2G017AA02

2G017AA03

2G017AA08

2G017AC07

2G017AD53

2G017AD63

2G017BA15

2G017BA18

2G053AA11

2G053AB22

2G053BA03

2G053BA13

2G053BB11

2G053BC20

2G053CA05

2G053CA06

2G053CB24

2G053CB29

2G053DB03

2G053DB20

(57)【要約】

【解決手段】各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイと、磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、計測データによって示される磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する信号空間分離部と、測定対象磁場の情報を出力する出力部とを備える非破壊検査システムを提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの前記磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイと、
前記磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、
各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、前記計測データによって示される前記磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する信号空間分離部と、
前記測定対象磁場の情報を出力する出力部とを備える
非破壊検査システム。

【請求項2】

前記抽出された前記測定対象磁場から、前記測定対象の破断を検出する検出部を更に備え、
前記出力部は、前記測定対象の破断情報を、前記測定対象磁場の情報として出力する
請求項１に記載の非破壊検査システム。

【請求項3】

前記検出部は、前記測定対象磁場の磁気イメージに基づいて前記測定対象の破断を検出する
請求項２に記載の非破壊検査システム。

【請求項4】

前記検出部は、前記測定対象磁場の前記磁気イメージ内で磁気ダイポールに対応する磁気分布を検出することによって、前記測定対象の破断を検出する
請求項３に記載の非破壊検査システム。

【請求項5】

前記検出部は、前記測定対象磁場の前記磁気イメージ内で、前記磁気ダイポールに対応する磁気分布から前記磁気ダイポールの向きを検出することによって、前記測定対象の破断を検出する
請求項４に記載の非破壊検査システム。

【請求項6】

前記出力部は、前記測定対象磁場の磁気イメージを表示装置に表示させる表示データを、前記測定対象磁場の情報として出力する
請求項１に記載の非破壊検査システム。

【請求項7】

前記磁気センサセルは、前記磁性体コア上に配置され、前記入力された磁場に応じた前記計測データを出力する複数のホール素子を更に含む
請求項１に記載の非破壊検査システム。

【請求項8】

前記複数のホール素子は、それぞれ、前記磁性体コアの表面に沿って直交する２つの軸上に配置され、ホール素子の出力の加減算により前記磁場を３軸方向で検出する
請求項７に記載の非破壊検査システム。

【請求項9】

前記磁気センサアレイは、着磁された前記測定対象からの前記磁場を３軸方向で検出する
請求項１に記載の非破壊検査システム。

【請求項10】

前記信号空間分離部は、信号空間分離の計算のための座標原点を複数設定し、前記設定した各座標原点において測定対象磁場を抽出する、
請求項１から９のいずれか一項に記載の非破壊検査システム。

【請求項11】

各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの前記磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する段階と、
各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、前記計測データによって示される前記磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する段階と、
前記測定対象磁場の情報を出力する段階とを備える
非破壊検査方法。

【請求項12】

コンピュータを、
各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの前記磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、
各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、前記計測データによって示される前記磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する信号空間分離部と、
前記測定対象磁場の情報を出力する出力部
として機能させるための非破壊検査プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非破壊検査システム、非破壊検査方法、および非破壊検査プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、「検査対象鉄筋以外の強磁性体からの磁気の影響を低減し、中でも、一般に設置数量が多く、検査対象鉄筋と略直交して設けられる交差鉄筋からの磁気の影響を顕著に低減すると共に、検査対象鉄筋が破断部を有する場合に特徴的に現れる磁束密度の変化の性質を利用することで、破断部の有無を極めて正確に検出することができる非破壊検査方法」が記載されている（段落７）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１ 特許第６３０５８６０号

【発明の概要】

【0003】

本発明の第１の態様においては、各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイと、磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、計測データによって示される磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する信号空間分離部と、測定対象磁場の情報を出力する出力部とを備える非破壊検査システムを提供する。

【0004】

上記の非破壊検査システムにおいて、抽出された測定対象磁場から、測定対象の破断を検出する検出部を更に備え、出力部は、測定対象の破断情報を、測定対象磁場の情報として出力してよい。

【0005】

上記の非破壊検査システムにおいて、検出部は、測定対象磁場の磁気イメージに基づいて測定対象の破断を検出してよい。

【0006】

上記の非破壊検査システムにおいて、検出部は、測定対象磁場の磁気イメージ内で磁気ダイポールに対応する磁気分布を検出することによって、測定対象の破断を検出してよい。

【0007】

上記の非破壊検査システムにおいて、検出部は、測定対象磁場の磁気イメージ内で、磁気ダイポールに対応する磁気分布から磁気ダイポールの向きを検出することによって、測定対象の破断を検出してよい。

【0008】

上記のいずれかの非破壊検査システムにおいて、出力部は、測定対象磁場の磁気イメージを表示装置に表示させる表示データを、測定対象磁場の情報として出力してよい。

【0009】

前上記のいずれかの非破壊検査システムにおいて、記磁気センサセルは、磁性体コア上に配置され、入力された磁場に応じた計測データを出力する複数のホール素子を更に含んでよい。

【0010】

上記の非破壊検査システムにおいて、複数のホール素子は、それぞれ、磁性体コアの表面に沿って直交する２つの軸上に配置されてよい。

【0011】

上記のいずれかの非破壊検査システムにおいて、磁気センサアレイは、着磁された測定対象からの磁場を３軸方向で検出してよい。

【0012】

本発明の第２の態様においては、各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する段階と、各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、計測データによって示される磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する段階と、測定対象磁場の情報を出力する段階とを備える非破壊検査方法を提供する。

【0013】

本発明の第３の態様においては、コンピュータを、各々が磁場の入力方向を変換する磁性体コアを含む磁気センサセルを複数有し、測定対象からの磁場を３軸方向で検出可能な磁気センサアレイによって計測された計測データを取得する磁場取得部と、各磁気センサセルの位置および磁気感度に基づき、計測データによって示される磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する信号空間分離部と、測定対象磁場の情報を出力する出力部として機能させるための非破壊検査プログラムを提供する。

【0014】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る非破壊検査システム１０の構成を示す。

【図2】本実施形態に係る磁気センサユニット４０の少なくとも一部の構成を示す。

【図3】本実施形態に係る複数の磁気センサセル２２０のうちの１つの磁気センサセル２２０の構成例を示す。

【図4】本実施形態に係る第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対がＸ軸方向の磁界を検出する場合の一例を示す。

【図5】本実施形態に係る第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対がＺ軸方向の磁界を検出する場合の一例を示す。

【図6】本実施形態に係る非破壊検査システム１０の少なくとも一部のブロック図を示す。

【図7】本実施形態に係る情報処理装置５０の信号空間分離部６４０が磁場の空間分布を信号分離するフローを示す。

【図8】測定対象２０の破断により生じる磁場を説明するための説明図である。

【図9】非破壊検査システム１０による測定対象２０の破断検出動作のフローを示す。

【図10】参考例の非破壊検査システム１０において、信号空間分離を行っていない磁束密度から作成された磁気イメージの一例を示す。

【図11】本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｘから作成された磁気イメージの一例を示す。

【図12】本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｙから作成された磁気イメージの一例を示す。

【図13】本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｚから作成された磁気イメージの一例を示す。

【図14】鉄筋コンクリート３０内に配置された鉄筋（主筋）および交差鉄筋からの磁場を説明するための説明図である。

【図15】本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｘから作成した磁気イメージを示す。

【図16】本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｙから作成した磁気イメージを示す。

【図17】本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｚから作成した磁気イメージを示す。

【図18】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0017】

図１は、本実施形態に係る非破壊検査システム１０の構成を示す。非破壊検査システム１０は、磁場計測により、測定対象２０の非破壊検査を行う。非破壊検査システム１０は、一例として、橋、ビルまたはコンクリートポールなどの鉄筋コンクリート構造物の鉄筋コンクリート３０内に配置された鉄筋を測定対象２０として、当該測定対象２０の破断または傷等の異常部分を検出する検査のために用いられてよい。非破壊検査システム１０は、磁気センサユニット４０と、情報処理装置５０とを備える。

【0018】

磁気センサユニット４０は、情報処理装置５０に有線または無線で接続され、測定対象２０からの磁場をセンシングするためのコンポーネントである。磁気センサユニット４０は、測定対象２０である鉄筋が磁石により着磁された後に、鉄筋コンクリート３０の表面に沿って作業者等により移動されながら、測定対象２０からの磁場をセンシングする。

【0019】

ここで、着磁に用いる磁石は、ネオジムのような希土類金属からなる永久磁石または電磁石であってよく、作業者は、鉄筋コンクリート３０の表面に沿って磁石を移動させて着磁を行ってよい。

【0020】

情報処理装置５０は、磁気センサユニット４０による計測データを処理して表示・印刷等により出力するためのコンポーネントである。情報処理装置５０は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。これに代えて、情報処理装置５０は、磁場計測の情報処理用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回線によって実現された専用ハードウェアであってもよい。

【0021】

図２は、本実施形態に係る磁気センサユニット４０の少なくとも一部の構成を示す。磁気センサユニット４０は、磁気センサアレイ２１０と、センサデータ収集部２３０とを有する。磁気センサアレイ２１０は、着磁された測定対象２０からの磁場を３軸方向で検出可能である。磁気センサアレイ２１０は、磁気センサセル２２０を複数有し、複数の磁気センサセル２２０を二次元に配列して構成されてよい。本図において、磁気センサアレイ２１０は、Ｘ方向、およびＹ方向のそれぞれに複数の磁気センサセル２２０（例えば、Ｘ方向に８個およびＹ方向に８個の計６４個の磁気センサセル２２０）が平面に沿って配置されている。

【0022】

複数の磁気センサセル２２０は、Ｘ軸方向に沿ってΔｘ、Ｙ軸方向に沿ってΔｙの間隔でそれぞれ等間隔に配列されている。磁気センサアレイ２１０における各磁気センサセル２２０の位置は、Ｘ方向の位置ｉおよびＹ方向の位置ｊの組［ｉ，ｊ］により表される。ここで、ｉは０≦ｉ≦Ｎｘ－１を満たす整数であり（ＮｘはＸ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）、ｊは０≦ｊ≦Ｎｙ－１を満たす整数である（ＮｙはＹ方向に配列された磁気センサセル２２０の個数を示す）。

【0023】

センサデータ収集部２３０は、磁気センサアレイ２１０に含まれる複数の磁気センサセル２２０に電気的に接続され（図示せず）、複数の磁気センサセル２２０からのセンサデータ（検出信号）を収集して情報処理装置５０へと供給する。

【0024】

図３は、本実施形態に係る複数の磁気センサセル２２０のうちの１つの磁気センサセル２２０の構成例を、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸とともに示す。磁気センサアレイ２１０における各磁気センサセル２２０は、測定対象２０からの磁場を３軸方向で検出可能である。各磁気センサセル２２０の位置［ｉ，ｊ］は、図３に示す３軸の原点位置であってよい。磁気センサセル２２０は、ＩＣチップ３００上に配置された第１ホール素子３１０と、第２ホール素子３２０と、第３ホール素子３３０と、第４ホール素子３４０と、磁性体コア３５０とを有する。磁気センサセル２２０は、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０の出力の加減算により磁場を３軸方向で検出してよい。

【0025】

ＩＣチップ３００は、センサデータ収集部２３０に接続される。ＩＣチップ３００は、シリコン等の半導体によって形成される回路および素子等を含む。図３において、ＩＣチップ３００の一方の表面を、Ｘ軸およびＹ軸を有するＸＹ面とし、ＸＹ面に垂直な軸をＺ軸とした。即ち、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は互いに直交する座標系である。

【0026】

第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、ＩＣチップ３００上に形成され、当該ＩＣチップ３００に形成された回路等に接続される。第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、磁性体コア３５０上に配置され、入力された磁場に応じた計測データを出力する。第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、一例として、磁性体コア３５０の表面に沿ったＸ軸上に配置される。第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、Ｘ軸方向に電流を流すとＺ軸方向に入力する磁場に応じたＹ軸方向の起電力（ホール効果）を発生させる。第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、半導体等で形成されてよい。

【0027】

第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、一例として、ＩＣチップ３００上において、Ｙ軸に対して線対称に配置される。これに代えて、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、原点に対して点対称に配置されてもよい。

【0028】

第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、ＩＣチップ３００上に形成され、当該ＩＣチップ３００に形成された回路等に接続される。第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、磁性体コア３５０上に配置され、入力された磁場に応じた計測データを出力する。第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、一例として、磁性体コア３５０の表面に沿ってＸ軸と直交するＹ軸上に配置される。第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、一例として、Ｙ軸方向に電流を流すとＺ軸方向に入力する磁場に応じたＸ軸方向の起電力（ホール効果）を発生させる。第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、半導体等で形成されてよい。

【0029】

第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、一例として、ＩＣチップ３００上において、Ｘ軸に対して線対称に配置される。これに代えて、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、原点に対して点対称に配置されてもよい。

【0030】

磁性体コア３５０は、測定対象２０から入力する磁場を内部に引き込み曲げることにより、当該磁場の入力方向を変換する。磁性体コア３５０は、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０の一部または全体を覆うように配置され、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０に入力する磁場を曲げる。磁性体コア３５０は、パーマロイなどの磁性材料で形成され、例えば、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向の磁場を、Ｚ軸方向の成分が発生するように曲げ、Ｚ軸方向に感度を有する第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０に入力させる。磁性体コア３５０は、ＩＣチップ３００の上面に形成されてよく、これに代えて、ＩＣチップ３００の上方に、絶縁層等を介して形成されてもよい。

【0031】

センサデータ収集部２３０は、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０に接続され、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０の出力信号を受信し、情報処理装置５０に送信する。なお、磁気センサアレイ２１０における他の磁気センサセル２２０についても同様の構成を有してよい。

【0032】

図４は、本実施形態に係る第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対がＸ軸方向の磁界を検出する場合の一例を示す。図４において、水平方向をＸ軸、奥行き方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸方向とする。

【0033】

ここで、磁気センサセル２２０に入力する磁場ベクトルＨ（Ｈ_Ｘ，Ｈ_Ｙ，Ｈ_Ｚ）が、磁性体コア３５０で曲げられ、第１ホール素子３１０に入力する磁束密度ベクトルＢ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）は、第１ホール素子３１０の位置における透磁率Ｍｕ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）を用いて、次式で示される。ここで、透磁率Ｍｕ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）は、２階のテンソル（３行３列の行列）となる。

【数1】

【0034】

同様に、第２ホール素子３２０に入力する磁束密度ベクトルＢ（Ｈａｌｌ，Ｘ２）は、第２ホール素子３２０の位置における透磁率Ｍｕ（Ｈａｌｌ，Ｘ２）を用いて、次式で示される。

【数2】

【0035】

第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、Ｚ軸方向の磁場を検出する。したがって、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、次式で示すように、磁性体コア３５０で曲げられたＺ軸方向の磁束密度Ｂ_Ｚを検出することになる。

【数3】

【0036】

ここで、図４に示すように、磁気センサセル２２０の上方に－Ｘ軸方向の磁場ベクトルＨ_ｉｎ（Ｈ_Ｘ，０，０）が入力する例を説明する。磁性体コア３５０は、一例として、図中の磁束密度ベクトルＢのように、入力した磁場を曲げ、第１ホール素子３１０に＋Ｚ軸方向の磁束を入力させる。

【0037】

また、磁性材料等で形成された磁性体コア３５０の透磁率は、空気の透磁率と比較して値が高くなるので、空気中の磁束密度と比較して、当該磁性体コア３５０内の磁束密度は高くなる。例えば、第１ホール素子３１０の位置におけるＺ軸方向の磁束密度は、次式で示すように、入力磁場Ｈ_Ｚに空気の透磁率μを乗じて得られる磁束密度に比較して、略１．４倍程度高くなる。

【数4】

【0038】

同様に、磁性体コア３５０は、一例として、第２ホール素子３２０に－Ｚ軸方向の磁束を発生させ、第２ホール素子３２０の位置におけるＺ軸方向の磁束密度は、次式で示される。

【数5】

【0039】

第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、このようにＺ軸方向に入力する磁束密度に応じて、ホール起電力を発生させる。ここで、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０が略同一形状、略同一材料で形成される場合、それぞれの磁気感度は略等しくなる。また、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に入力する磁束密度は互いに逆向きとなるので、発生するそれぞれのホール起電力は正負の符号が異なる。

【0040】

そこで、当該磁気感度をＳとすると、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対のホール起電力信号Ｖ_Ｘを、第１ホール素子３１０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）および第２ホール素子３２０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ２）の差分である次式のように定めることができる。

【数6】

【0041】

これによって、非破壊検査システム１０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｘを算出することで、Ｘ軸方向に入力される磁場ベクトルＨ_ｉｎ（Ｈ_Ｘ，０，０）に応じたホール起電力を算出することができる。また、ホール起電力信号Ｖ_Ｘを、各ホール素子のホール起電力の差分としたので、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に同一方向（＋Ｚ軸方向または－Ｚ軸方向）で、かつ、絶対値が略同一の磁場によって生じるホール起電力は、相殺されて略零となる。

【0042】

即ち、情報処理装置５０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｘを算出することで、ＸＺ面に平行な方向の磁場ベクトルＨ_ＸＺ（Ｈ_Ｘ，０，Ｈ_Ｚ）が入力しても、Ｘ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｘ（Ｈ_Ｘ，０，０）に応じたホール起電力を算出することができる。また、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、Ｙ軸方向の磁場には感度がなく、また、磁性体コア３５０は、理想的にはＹ軸方向の磁場をＺ軸方向には変換しない。したがって、磁気センサセル２２０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｘを算出することで、直交する３つの各成分が零ではない（任意の方向の）磁場ベクトルＨ_ＸＹＺ（Ｈ_Ｘ，Ｈ_Ｙ，Ｈ_Ｚ）が入力しても、Ｘ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｘ（Ｈ_Ｘ，０，０）に応じたホール起電力を検出することができる。

【0043】

以上のように、Ｘ軸方向に配列した第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０によるＸ軸方向の磁場の算出と同様に、Ｙ軸方向に配列した第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０からなるホール素子対は、Ｙ軸方向の磁場を算出することができる。即ち、非破壊検査システム１０は、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０を用いて、次式のホール起電力信号Ｖ_Ｙを算出することで、磁場ベクトルＨ_ＸＹＺ（Ｈ_Ｘ，Ｈ_Ｙ，Ｈ_Ｚ）が入力しても、Ｙ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｙ（０，Ｈ_Ｙ，０）に応じたホール起電力を算出することができる。

【数7】

【0044】

図５は、本実施形態に係る第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対がＺ軸方向の磁界を検出する場合の一例を示す。図５は、図４と同様に、水平方向をＸ軸、垂直方向をＺ軸方向とする。

【0045】

図５は、磁気センサセル２２０に＋Ｚ軸方向の磁場ベクトルＨ_ｉｎ（０，０，Ｈ_Ｚ）が入力する例を説明する。磁性体コア３５０は、一例として、図中の磁束密度ベクトルＢのように、入力した磁場を曲げ、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に＋Ｚ軸方向の磁束を入力させる。

【0046】

磁性体コア３５０がＺ軸方向の入力磁場を収束させて、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０のそれぞれの位置におけるＺ軸方向に入力させる磁束密度は、一例として、次式に示すように、入力磁場Ｈ_Ｚに空気の透磁率μを乗じて得られる磁束密度に比較して、略１．１倍程度高くなる。即ち、本実施例の磁性体コア３５０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁気収束効果がそれぞれ異なる値となる例を説明する。

【数8】

【0047】

第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、Ｚ軸方向に入力する磁束密度に応じて、ホール起電力が発生する。また、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に入力する磁束密度は同一方向となるので、発生するそれぞれのホール起電力の符号も同一となる。そこで、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対のホール起電力信号Ｖ_Ｚを、第１ホール素子３１０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）および第２ホール素子３２０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ２）の和である次式のように定めることができる。

【数9】

【0048】

これによって、非破壊検査システム１０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｚを算出することで、Ｚ軸方向に入力される磁場ベクトルＨ_ｉｎ（０，０，Ｈ_Ｚ）に応じたホール起電力を算出することができる。また、ホール起電力信号Ｖ_Ｚを、各ホール素子のホール起電力の和としたので、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に互いに逆向きに入力され、かつ、絶対値が略同一の磁場によって生じるホール起電力は、相殺されて略零となる。

【0049】

即ち、図４で説明したように、磁気センサセル２２０にＸ軸方向の磁界が入力された場合、磁性体コア３５０が第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０に互いに逆向きの磁束を入力させるので、発生するホール起電力は相殺されて略零となる。したがって、磁気センサセル２２０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｚを算出することで、Ｘ軸成分とＺ軸成分を含む磁場ベクトルＨ_ＸＺ（Ｈ_Ｘ，０，Ｈ_Ｚ）が入力しても、Ｚ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｚ（０，０，Ｈ_Ｚ）に応じたホール起電力を算出することができる。

【0050】

また、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０は、Ｙ軸方向の磁場には感度がない。したがって、非破壊検査システム１０は、ホール起電力信号Ｖ_Ｚを算出することで、直交する３つの各成分が零ではない（任意の方向の）磁場ベクトルＨ_ＸＹＺ（Ｈ_Ｘ，Ｈ_Ｙ，Ｈ_Ｚ）が入力しても、Ｚ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｚ（０，０，Ｈ_Ｚ）に応じたホール起電力を算出することができる。

【0051】

以上のように、非破壊検査システム１０は、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０の出力信号に基づき、入力する磁場ベクトルＨ_ＸＹＺ（Ｈ_Ｘ，Ｈ_Ｙ，Ｈ_Ｚ）のＸ軸成分Ｈ_Ｘ（Ｈ_Ｘ，０，０）およびＺ軸成分Ｈ_Ｚ（０，０，Ｈ_Ｚ）に対応するホール起電力信号Ｖ_ＸおよびＶ_Ｚを算出する。即ち、磁気センサセル２２０は、Ｘ軸成分とＺ軸成分を含む磁場に対応する起電力を、Ｘ軸成分およびＺ軸成分に分解して算出することができる。

【0052】

以上のように、Ｘ軸方向に配列した第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０によるＺ軸方向の磁場の検出と同様に、Ｙ軸方向に配列した第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、Ｚ軸方向の磁場を検出することもできる。また、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０は、Ｙ軸方向の磁場ベクトルの成分Ｈ_Ｙ（０，Ｈ_Ｙ，０）を検出することができるので、磁気センサセル２２０は、第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０を用いることで、３軸の磁場を検出することができる。ここで、非破壊検査システム１０は、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０を用いてＸ軸成分Ｈ_Ｘを算出し、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０を用いてＹ軸成分Ｈ_ＹおよびＺ軸成分Ｈ_Ｚを算出してもよい。

【0053】

図６は、本実施形態に係る非破壊検査システム１０の少なくとも一部のブロック図を示す。図６は、非破壊検査システム１０における、磁気センサアレイ２１０と、センサデータ収集部２３０と、情報処理装置５０とを示す。本図においては、磁気センサアレイ２１０が各次元方向に有する複数の磁気センサセル２２０のうち、ＸＹ座標における位置［ｉ，ｊ］、［ｉ＋１，ｊ］、［ｉ，ｊ＋１］、および［ｉ＋１，ｊ＋１］の４つの磁気センサセル２２０を示す。

【0054】

各磁気センサセル２２０における第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０は、それぞれ異なる電流源に接続され、予め定められた電流が流れる。第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０は、それぞれ、当該電流と入力する磁場に応じたホール起電力をそれぞれ出力する。例えば、第１ホール素子３１０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）は、電流および入力磁場の両方に直交する第１ホール素子３１０の電極間の電圧となる。

【0055】

各磁気センサセル２２０における第１ホール素子３１０、第２ホール素子３２０、第３ホール素子３３０、および第４ホール素子３４０は、センサデータ収集部２３０に接続され、それぞれの出力電圧をセンサデータ収集部２３０に供給する。センサデータ収集部２３０は、複数の増幅部６００と、複数のＡＤ変換器６１０と、クロック発生器６１２とを有する。

【0056】

増幅部６００は、各ホール素子およびＡＤ変換器６１０に接続され、受け取った信号の差または和に応じた増幅信号を出力する。また、増幅部６００は、受け取った信号を増幅して出力してもよい。増幅部６００は、増幅率Ｇの差動増幅器を含んでよい。増幅部６００は、スイッチ等により、各ホール素子から増幅部６００への接続を切り替えてよい。例えば、増幅部６００は、スイッチ等により、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０を増幅部６００に接続して、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０からなるホール素子対の各出力電圧を受け取り、増幅してよい。また、増幅部６００は、スイッチ等により、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０を増幅部６００に接続して、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０からなるホール素子対の各出力電圧を受け取り、増幅してよい。

【0057】

例えば、センサデータ収集部２３０がホール起電力信号Ｖ_Ｘを算出する場合、増幅部６００は、スイッチ等を介して、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０から受け取った信号の差を増幅した増幅信号を出力する。

【0058】

この場合、増幅部６００への入力信号は、第１ホール素子３１０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ１）および第２ホール素子３２０のホール起電力Ｖ_ｓｉｇ（Ｈａｌｌ，Ｘ２）となるので、増幅部６００は、次式のように、（数６）式で示すホール起電力信号Ｖ_Ｘの定数倍の値の信号Ｖ_Ｘｏｕｔを出力する。

【数10】

【0059】

また、センサデータ収集部２３０がホール起電力信号Ｖ_Ｚを算出する場合、増幅部６００は、スイッチ等を介して、第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０から受け取った信号の和を増幅した増幅信号を出力する。即ち、増幅部６００は、次式のように、（数９）式で示すホール起電力信号Ｖ_Ｚの定数倍の値の信号Ｖ_Ｚｏｕｔを出力する。

【数11】

【0060】

同様に、センサデータ収集部２３０がホール起電力信号Ｖ_Ｙを算出する場合、増幅部６００は、スイッチ等を介して、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０から受け取った信号の差を増幅した増幅信号を出力する。即ち、増幅部６００は、次式のように、（数７）式で示すホール起電力信号Ｖ_Ｙの定数倍の値の信号Ｖ_Ｙｏｕｔを出力することができる。

【数12】

【0061】

ここで、センサデータ収集部２３０がホール起電力信号Ｖ_Ｚを算出する場合、増幅部６００は、第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０から受け取った信号の和を増幅した増幅信号を出力してもよい。増幅部６００は、以上のように算出したホール起電力信号を、それぞれＡＤ変換器６１０に供給する。

【0062】

ＡＤ変換器６１０は、クロック発生器６１２および情報処理装置５０に接続され、受け取ったホール起電力信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器６１０は、変換したデジタル信号をレジスタ等の記憶装置に記憶させ、センサデータ収集部２３０は、情報処理装置５０からの読み出し要求等に応じて、記憶したデジタル信号を要求元に供給してよい。

【0063】

クロック発生器６１２は、サンプリングクロックを発生させ、共通のサンプリングクロックを複数のＡＤ変換器６１０のそれぞれへ供給する。複数のＡＤ変換器６１０のそれぞれは、クロック発生器６１２から供給された共通のサンプリングクロックに応じてＡＤ変換を行う。したがって、異なる位置に設けられた複数の磁気センサセル２２０の出力をそれぞれＡＤ変換する複数のＡＤ変換器６１０の全てが同期動作をする。これにより、複数のＡＤ変換器６１０は、異なる空間に設けられた磁気センサセル２２０の検出結果を同時にサンプリングすることができる。

【0064】

情報処理装置５０は、複数の磁気センサセル２２０のそれぞれに対応して設けられた複数の磁場取得部６２０と、複数の演算部６３０と、信号空間分離部６４０と、基底ベクトル記憶部６５０と、検出部６６０と、出力部６７０とを有する。

【0065】

磁場取得部６２０は、それぞれ対応する磁気センサセル２２０に接続された３つのＡＤ変換器６１０に接続され、磁気センサアレイ２１０によって計測された計測データを取得する。磁場取得部６２０は、ホール起電力信号Ｖ_{Ｘｏｕｔ、}ホール起電力信号Ｖ_{Ｙｏｕｔ、}およびホール起電力信号Ｖ_Ｚｏｕｔを、計測データとして取得する。磁場取得部６２０は、磁性体コア３５０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の磁気収束効果の差、増幅部６００の増幅率、および伝送損失等に応じて、取得したホール起電力信号をそれぞれ規格化（予め定められた定数を用いて定数倍）してよい。これにより、磁場取得部６２０は、入力する磁場ベクトルＨ_Ｘ、Ｈ_Ｙ、Ｈ_Ｚに対応するホール起電力信号Ｖ_Ｘ、Ｖ_Ｙ、Ｖ_Ｚを取得することができる。磁場取得部６２０は、ＡＤ変換器６１０によってデジタルに変換されたデジタルの計測データ（Ｖ_Ｘｏｕｔ，Ｖ_Ｙｏｕｔ，Ｖ_Ｚｏｕｔ）を所定のタイミングＴでラッチして取得するフリップフロップ等を有してよい。

【0066】

演算部６３０は、磁場取得部６２０に接続され、磁場取得部６２０が取得した計測データを較正パラメータを用いて較正する。演算部６３０による計測データの較正の概要は以下のとおりである。位置［ｉ，ｊ］にある磁気センサセル２２０に入力される磁場をＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）とし、磁気センサセル２２０による検出結果をＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）とする。この場合、磁気センサセル２２０の磁気センサ特性を行列Ｓとすると、磁気センサセル２２０の検出結果Ｖは次式のように示すことができる。

【数13】

【0067】

ここで、Ｓｘｘ、Ｓｙｙ、およびＳｚｚは、それぞれ、磁気センサセル２２０の各軸に対応するホール素子対（例えば、Ｘ軸方向の磁場を検出するための第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０、Ｙ軸方向の磁場を検出するための第３ホール素子３３０および第４ホール素子３４０、Ｚ軸方向の磁場を検出するための第１ホール素子３１０および第２ホール素子３２０）の主軸方向の感度（主軸感度）を表し、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ、Ｓｙｘ、Ｓｙｚ、Ｓｚｘ、およびＳｚｙは他軸方向の感度（他軸感度）を表している。また、Ｖｏｓ，ｘ、Ｖｏｓ，ｙ、およびＶｏｓ，ｚは、それぞれ磁気センサセル２２０の各軸に対応するホール素子対のオフセットを表している。ここで主軸方向とは、磁気センサセル２２０の各軸に対応するホール素子対が主として計測する方向であり、他軸方向とは、それらが主として計測しない方向である。磁場の計測において、主軸方向は磁場が入力されたときに、対応するホール素子対が最大の感度を示す方向（入力軸方向、感度軸方向）である。他軸方向は、主軸方向と垂直な軸とする。なお、磁気センサセル２２０の対応するホール素子対の主軸感度と他軸感度の３成分であらわされる縦ベクトルを、感度ベクトルと呼ぶ。例えばＸ軸方向の磁場を検出するためのホール素子対の感度ベクトルｎｘは、（Ｓｘｘ、Ｓｘｙ、Ｓｘｚ）の３成分で表される。この時、当該ホール素子対の出力は、入力磁場と、感度ベクトルｎｘとの内積となる。また、同様に、Ｙ軸方向の磁場を検出するためのホール素子対の感度ベクトルｎｙは、（Ｓｙｘ、Ｓｙｙ、Ｓｙｚ）の３成分で表され、Ｚ軸方向の磁場を検出するためのホール素子対の感度ベクトルｎｚは、（Ｓｚｘ、Ｓｚｙ、Ｓｚｚ）の３成分で表される。

【0068】

磁気センサセル２２０のホール素子対のそれぞれが、検出すべき入力磁場の範囲において、当該入力磁場に対する検出結果が線形性を有するので、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。また、磁気センサセル２２０のホール素子対が他軸感度を有していても、ホール素子対の検出結果が線形性を有していれば、行列Ｓの各要素は、入力磁場Ｂの大きさとは無関係な略一定の係数となる。

【0069】

したがって、演算部６３０は、行列Ｓの逆行列Ｓ^－１とオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）とを用いることで、次式のように、計測データＶ（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を元の入力される磁場を示す磁場計測データＢ（Ｂｘ，Ｂｙ，Ｂｚ）に変換することができる。つまり、演算部６３０は、磁場取得部６２０からのデジタルの計測データＶを、主軸感度、他軸感度、および、オフセットを用いて較正する。これにより、演算部６３０は、オフセット、主軸方向の感度、他軸方向の感度を補正する。なお、磁気センサセル２２０の出力から演算部６３０までに、ハイパスフィルタ等を備えることにより、計測データＶを交流成分とする場合は、オフセットの較正は省略してもよい。すなわち、演算部６３０は、磁場取得部６２０からのデジタルの計測データＶを、主軸感度、他軸感度、および、オフセットの少なくともいずれかを用いて較正してもよい。なお、これらの較正パラメータは、あらかじめ既知の直流または交流の磁場を計測することによって算出されていてよい。また、本実施形態における演算部６３０は、各磁気センサセル２２０からの出力を、独立な３つのベクトルで形成される座標系として表現した成分として較正できればよく、必ずしも直交している３つのベクトルの座標系（いわゆる直交座標系）として表現した３軸成分に補正する必要はない。すなわち、すべての磁気センサセル２２０が同一の磁場を測定している場合に、各磁気センサセル２２０に対応したそれぞれの演算部６３０は、対応する磁場取得部６２０からのデジタルの計測データＶを、独立な３軸成分で表現された、同一の磁場計測データＢに較正してよい。

【数14】

【0070】

演算部６３０は、環境磁場計測データを用いて行列Ｓの逆行列Ｓ^－１およびオフセット（Ｖｏｓ，ｘ，Ｖｏｓ，ｙ，Ｖｏｓ，ｚ）を算出し、磁場取得部６２０により取得された磁場計測データを、これらの較正パラメータを用いて磁場計測データＢに変換する。演算部６３０は、較正した磁場計測データＢを信号空間分離部６４０に供給する。

【0071】

基底ベクトル記憶部６５０は、信号空間分離部６４０に接続される。基底ベクトル記憶部６５０は、信号空間分離部６４０が磁場計測データＢを信号分離するために必要な基底ベクトルを予め記憶し、これを信号空間分離部６４０へ供給する。

【0072】

信号空間分離部６４０は、各磁気センサセル２２０の位置および磁気感度に基づき、計測データによって示される磁場の空間分布から、測定対象磁場を抽出する。信号空間分離部６４０は、演算部６３０から供給された磁場計測データＢ、すなわち、デジタルの計測データＶを較正した磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、正規直交関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイ２１０で検出したときに複数の磁気センサセル２２０のそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして信号分離する。この際、信号空間分離部６４０は、信号分離に必要な基底ベクトルを、基底ベクトル記憶部６５０から取得する。信号空間分離部６４０は、基底ベクトル記憶部６５０から取得した基底ベクトルを用いて、磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、測定対象磁場（信号源空間信号）と、外乱磁場（外乱空間信号）とに信号分離し、測定対象磁場を抽出し、これを出力する。

【0073】

検出部６６０は、信号空間分離部６４０に接続され、信号空間分離部６４０で抽出された測定対象磁場から、測定対象２０の破断を検出する。検出部６６０は、測定対象磁場から磁場イメージを作成して、機械学習により作成されたモデルで磁場イメージの画像解析等を行い、測定対象２０の破断を検出してよい。検出部６６０は、測定対象磁場から、磁束密度の大きさに応じた色を示す（例えば磁束密度の絶対値が大きいほど色が濃い、又は磁束密度のプラスとマイナスで異なる色を用いる等）磁気イメージ、磁束密度の大きさを領域毎に数値で示す磁気イメージ、または磁場の流れる方向を矢印で示す磁気イメージを作成してよい。

【0074】

出力部６７０は、検出部６６０に接続され、測定対象磁場の情報を出力する。出力部６７０は、検出部６６０で検出した測定対象２０の破断情報を、測定対象磁場の情報として出力してよい。出力部６７０は、測定対象２０が破断しているか否か、破断した位置、破断の程度等を示す破断情報を出力してよい。また、出力部６７０は、測定対象磁場の磁気イメージまたは位置と磁束密度との関係を示すグラフを表示装置に表示させる表示データを、測定対象磁場の情報として出力してもよい。出力部６７０は、情報処理装置５０のディスプレイ、または情報処理装置５０の外部のＰＣ等の表示装置に表示データを出力してよい。

【0075】

図７は、本実施形態に係る情報処理装置５０の信号空間分離部６４０が磁場の空間分布を信号分離するフローを示す。ステップ９１０において、基底ベクトル記憶部６５０は、基底ベクトルを記憶する。一例として、基底ベクトル記憶部６５０は、測定対象磁場の測定前に、球面調和関数の空間分布を持つ磁場を磁気センサアレイ２１０で検出したときに複数の磁気センサセル２２０のそれぞれが出力する信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶する。すなわち、基底ベクトルは、磁気センサアレイ２１０の各磁気センサセル２２０の位置と感度ベクトルから計算によってあらかじめ算出し、基底ベクトル記憶部６５０に記憶しておいてよい。基底ベクトル記憶部６５０は、空間内の予め定められた点を座標原点に指定した時に球面調和関数を空間サンプリングして得られる磁場信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶する。換言すれば、基底ベクトル記憶部６５０は、空間の磁場を、球面調和関数の級数展開をもとに２つの部分空間（信号源空間と外乱空間）で表現した磁場信号ベクトルを、各磁気センサセル２２０の位置と感度ベクトルから計算によって予め算出し、基底ベクトルとして記憶する。ここで、球面調和関数とは、ｎ次元ラプラス方程式の解となる斉次多項式を単位球面に制限することで得られる関数であり、球面上での正規直交性を有する。なお、本図においては、一例として、基底ベクトル記憶部６５０が基底ベクトルを記憶するステップ９１０を、情報処理装置５０による磁場の空間分布を信号分離するフローにおける最初のステップとした場合について示す。しかしながら、基底ベクトル記憶部６５０は、情報処理装置５０による磁場の空間分布を信号分離するフローの前に、基底ベクトルを事前に記憶しておいてもよい。また、基底ベクトル記憶部６５０は、シミュレーション結果等により予め決められている信号ベクトルを基底ベクトルとして記憶してもよい。

【0076】

次に、ステップ９２０において、信号空間分離部６４０は、磁気センサアレイ２１０によって計測され、演算部６３０によって算出された磁場計測データＢを、演算部６３０から取得する。

【0077】

また、ステップ９３０において、信号空間分離部６４０は、ステップ９１０において基底ベクトル記憶部６５０が基底ベクトルとして記憶した信号ベクトルを、基底ベクトル記憶部６５０から取得する。なお、本フローにおいて、ステップ９２０とステップ９３０とはどちらが先に行われてもよい。

【0078】

ステップ９４０において、信号空間分離部６４０は、ステップ９２０において取得した磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、ステップ９３０において取得した信号ベクトルを基底ベクトルとして利用して級数展開する。信号空間分離部６４０は、級数展開によって得られたベクトルから、磁場の空間分布を測定対象磁場（信号源空間信号）と外乱磁場（外乱空間信号）とに信号分離する。なお、正規直交関数は球面調和関数であってよい。また、信号空間分離部６４０は、信号分離するにあたって、基底ベクトルの級数展開係数を最小２乗法により計算する。

【0079】

ステップ９５０において、信号空間分離部６４０は、ステップ９４０において信号分離した結果に基づいて、外乱磁場を抑制して測定対象磁場だけを算出して出力し、処理を終了する。以下、これについて詳細に説明する。

【0080】

静磁場Ｂ（ｒ）は、ラプラス方程式ΔＶ（ｒ）＝０を満たすポテンシャルＶ（ｒ）を用いて、次式のように、ポテンシャルＶ（ｒ）の空間勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）として求められる。ここで、ｒは座標原点からの位置を表す位置ベクトルであり、Δはラプラシアンであり、μは透磁率であり、∇はベクトル微分演算を表す演算子である。

【数15】

【0081】

ラプラス方程式の解は、一般に、正規直交関数系である球面調和関数Ｙ_ｌ，ｍ（θ，φ）を使った級数展開の形での解を持つため、ポテンシャルＶ（ｒ）は次式で表すことができる。ここで、｜ｒ｜は位置ベクトルｒの絶対値（座標原点からの距離）であり、θおよびφは球座標における２つの偏角であり、ｌは方位量子数であり、ｍは磁気量子数であり、αおよびβは多極モーメントであり、ＬｉｎおよびＬｏｕｔはそれぞれ測定対象２０から見て磁気センサアレイ２１０の手前の空間と奥の空間のそれぞれについての級数の数である。方位量子数ｌは正の整数をとり、磁気量子数ｍは－ｌから＋ｌまでの整数をとる。すなわち、例えばｌが１のとき、ｍは－１、０、および１であり、例えばｌが２のとき、ｍは－２、－１、０、１、および２である。なお、磁場においては単磁極が存在しないことから、（数１６）において方位量子数ｌは、０からではなく１から始まっている。（数１６）における第１項は、座標原点からの距離に反比例する項であり、座標原点を測定対象２０と磁気センサアレイ２１０の間に置いた場合、測定対象２０から見て磁気センサアレイ２１０の手前の空間に存在するポテンシャルを示している。また、（数１６）における第２項は、座標原点からの距離に比例する項であり、測定対象２０から見て磁気センサアレイ２１０の奥の空間に存在するポテンシャルを示している。

【数16】

【0082】

したがって、（数１５）および（数１６）によれば、静磁場Ｂ（ｒ）は、次式で表すことができる。ここで、（数１７）における第１項は、測定対象２０と磁気センサアレイ２１０の間の空間に存在する磁場源、すなわち、着磁された鉄筋等の測定対象２０が生じる磁場（測定対象磁場）を示している。また、（数１７）における第２項は、測定対象２０から見て磁気センサアレイ２１０の奥の空間に存在する磁場源が作る外乱磁場を示している。

【数17】

【0083】

球面調和関数を使った級数展開の形でラプラス方程式の解を表した場合、その一般解は無限級数となるが、鉄筋コンクリート３０内に配置された鉄筋等からの磁場を計測するのに十分なＳＮＲ（信号ノイズ比、すなわち、外乱磁場およびセンサノイズに対する測定対象磁場信号の比）が得られればよく、実際には１０項程度の級数で表せば十分である。また、例えば脳磁計等における信号空間分離の級数については、Ｌｉｎ＝８、Ｌｏｕｔ＝３前後が一般的に利用されている。したがって、本実施形態においても、ＬｉｎおよびＬｏｕｔは、上記と同程度の値を用いればよい。しかしながら、ＬｉｎおよびＬｏｕｔの値は、これに限定されるものではなく、外乱磁場を十分抑制し測定対象磁場だけを算出するのに十分な、いかなる数値であってもよい。

【0084】

ここで、磁気センサアレイ２１０に用いられている全部でＮ個のセンサに対し、ａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍを次式のように定義する。ここで、ｎ１、ｎ２、・・・ｎＮは、各磁気センサセル２２０におけるＸ軸，Ｙ軸，およびＺ軸の感度ベクトルである。なお、このａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍは磁気センサセル２２０の個数を（各磁気センサセル２２０が３軸で磁場を検出するため）３倍した数の次元を持つベクトルとなる。つまり、全センサ数の次元を持つベクトルとなる。一例として、このベクトル（ａ_ｌ，ｍ、ｂ_ｌ，ｍ）は、各磁気センサセル２２０の出力から、演算部６３０により算出されたデータを用いて計算される。このように、磁気センサセル２２０の主軸方向の感度と他軸方向の感度補正（補正された感度ベクトル）を含めて計算されたａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍの値は基底ベクトル記憶部６５０に記憶される。基底ベクトル記憶部６５０が、磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正を含めて計算されたａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍの値を記憶する本実施形態に係る情報処理装置５０は、動作時に、磁場取得部６２０によって取得されたデータに対して演算部６３０における補正を行うことで、各磁気センサセル２２０の磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正を行うことが可能となる。また別の一例として、基底ベクトル記憶部６５０が、磁気感度（主軸感度、他軸感度）の補正がなされていない（補正されてない感度ベクトルによる）既定のａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍの値を記憶している場合は、各磁気センサセル２２０の出力から、演算部６３０において、（数１４）のように、各磁気センサセル２２０の既定の感度ベクトルに一致するように磁気感度の補正がなされたデータに変換し、信号空間分離部６４０での演算が実施される。

【数18】

【0085】

このようにａ_ｌ，ｍおよびｂ_ｌ，ｍを定義したので、ある時刻にそれぞれの磁気センサセル２２０において出力されるセンサ出力ベクトルΦは、以下の式で表すことができる。

【数19】

【0086】

さらに、Ｓｉｎ、Ｓｏｕｔ、Ｘｉｎ、およびＸｏｕｔをそれぞれ次のように定義する。すなわち、Ｓｉｎを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝－ｌからｌまでの整数をとった時の各ベクトルａを順に列に並べた、計Ｌｉｎ×（Ｌｉｎ＋２）列のベクトルと定義する。また、Ｓｏｕｔを、ｌ＝１からＬ＝Ｌｏｕｔまで、各ｌにおいてｍ＝－ｌからｌまでの整数をとった時の各ベクトルｂを順に列に並べた、計Ｌｏｕｔ×（Ｌｏｕｔ＋２）列のベクトルと定義する。また、Ｘｉｎを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝－ｌからｌまでの整数をとった時の各多極モーメントα_ｌ，ｍを順に列に並べたベクトルを転置した、計Ｌｉｎ×（Ｌｉｎ＋２）行のベクトルと定義する。また、Ｘｏｕｔを、ｌ＝１からｌ＝Ｌｉｎまで、各ｌにおいてｍ＝－１からｌまでの整数をとった時の各多極モーメントβ_ｌ，ｍを順に列に並べたベクトルを転置した、計Ｌｏｕｔ×（Ｌｏｕｔ＋２）行のベクトルと定義する。

【数20】

【0087】

そうすると、センサ出力ベクトルΦは、次式に示すように、行列Ｓと縦ベクトルＸの内積の形で表すことができる。ここで、行列Ｓは、基底ベクトルを示し、例えば、ステップ９３０において、信号空間分離部６４０が基底ベクトル記憶部６５０から取得したものである。また、縦ベクトルＸは、基底ベクトルに係る係数を示す。

【数21】

【0088】

本実施形態に係る信号空間分離部６４０は、ステップ９４０において、この（数２１）で得られたセンサ出力ベクトルΦのモデル式に基づいて、次式（数２２）を用いてΦ＝ＳＸを最小２乗近似で満たす縦ベクトルＸを決定する。これにより、信号空間分離部６４０は、ステップ９４０において、磁場の空間分布を解くことができる。つまり磁場の空間分布を推定できるようになる。すなわち、測定対象磁場をφｉｎ＿ｈ＝ＳｉｎＸｉｎ、外乱磁場をφｏｕｔ＿ｈ＝ＳｏｕｔＸｏｕｔとして推定できる。この際、信号空間分離部６４０は、外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超える場合に、測定対象磁場を高精度に計測できない旨の警告を出してもよい。これにより、非破壊検査システム１０は、装置が故障している場合や、測定対象磁場を高精度に計測することができない程大きな外乱磁場が存在している場合等の状況において、測定対象磁場を計測してしまうことを事前に防止することができる。この場合に、信号空間分離部６４０は、例えば、ＳｏｕｔＸｏｕｔの各成分のいずれかの大きさが予め定められた閾値を超える場合に外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超えると判断してもよいし、ＳｏｕｔＸｏｕｔの各成分の大きさの和や平均が予め定められた閾値を超える場合に外乱磁場の大きさが予め定められた範囲を超えると判断してもよい。

【数22】

【0089】

ステップ９５０において、信号空間分離部６４０は、ステップ９４０において決定した縦ベクトルを用いて、ＳｏｕｔＸｏｕｔを減少させて外乱磁場成分、すなわち、（数１７）における第２項の成分を抑制した結果を出力する。信号空間分離部６４０は、ＳｉｎＸｉｎだけを結果として出力することで、外乱磁場成分を抑制して、測定対象磁場成分、すなわち、（数１７）における第１項の成分だけを出力してもよい。

【0090】

また上記の計算が理想的に成立するのは、磁気センサセル２２０の主軸感度、他軸感度、および、オフセットが演算部６３０により十分に較正されている場合である。測定対象磁場をΦｉｎ、磁気センサセル２２０の感度及びオフセットにより生じる誤差をｅｒｒとすると、誤差を含む磁気センサセル２２０の出力ベクトルΦｅｒｒは以下であらわされる。

【数23】

【0091】

上記Φｅｒｒに対して信号空間分離部６４０で計算を行った場合、最小２乗近似により縦ベクトルＸを算出する計算の精度が劣化し、近似計算の残留誤差（Φｒｅｓｉｄ）や推定した測定対象磁場Φｉｎ＿ｈと外乱磁場Φｏｕｔ＿ｈの分離誤差が生じ、以下の関係で示される。

【数24】

【0092】

ここでΦｉｎ＿ｈを測定対象磁場として出力した場合、Φｅｒｒ中の誤差ｅｒｒの成分は、Φｉｎ＿ｈ、Φｏｕｔ＿ｈ、Φｒｅｓｉｄに分散するため、Φｉｎ＿ｈにおいて磁気センサセル２２０の誤差により生じる影響が低減される。外乱磁場が存在しないような場合も、このように磁気センサセル２２０の感度及びオフセットにより生じる誤差の影響を低減することも可能である。

【0093】

これにより、本実施形態に係る非破壊検査システム１０によれば、磁気センサアレイ２１０を用いて計測された磁場計測データＢによって示される磁場の空間分布を、測定対象磁場と外乱磁場とに信号分離することができる。また非破壊検査システム１０は、磁気センサセル２２０の感度やオフセットによる影響も低減し、測定対象磁場成分だけを出力するので、測定対象磁場をより高精度に計測することができる。

【0094】

図８は、測定対象２０の破断により生じる磁場を説明するための説明図である。図８において、測定対象２０は、鉄筋コンクリート３０内に配置された鉄筋である。図８に示すように、磁石により着磁された鉄筋は、１つの磁石となるため測定磁場は連続的な変化を有するが、破断部分において鉄筋の長軸方向に磁気ダイポールが発生し、破断部分の一方がＳ極となり他方がＮ極となる。これにより、破断部分における磁場の流れが変化するため、本実施形態の非破壊検査システム１０により測定された磁束密度の分布に当該変化が現れる。非破壊検査システム１０は、このような磁気ダイポールによる磁束密度の変化を検出することで測定対象２０の破断を検出してよい。ここで、磁気ダイポールは、正負の磁極の対であり、例えば、破断部の一方に現れるＳ極と他方に現れるＮ極の対である。

【0095】

図９は、非破壊検査システム１０による測定対象２０の破断検出動作のフローを示す。図９のフローにおいて、非破壊検査システム１０は、鉄筋コンクリート３０内の鉄筋を測定対象２０とする。ステップ１０１０において、作業者は、ネオジム等の磁石を鉄筋コンクリート３０の表面に沿って移動させて、鉄筋コンクリート３０内の測定対象２０に着磁を行う。

【0096】

ステップ１０２０において、磁気センサユニット４０は、着磁された測定対象２０からの磁場を検出する。例えば、作業者が磁気センサユニット４０を鉄筋コンクリート３０の表面に接触させて測定し、測定対象２０に沿った次の位置に移動させて測定することを繰り返すことで、磁気センサユニット４０は、磁場を測定する。

【0097】

ステップ１０３０において、情報処理装置５０は、磁気センサユニット４０からの計測データを受け取り、測定対象磁場の磁束密度を算出する。情報処理装置５０は、図６および図７において説明した信号空間分離を行い、測定対象磁場の磁束密度を算出してよい。

【0098】

ステップ１０４０において、検出部６６０は、測定対象磁場の磁束密度を示す磁気イメージを作成する。情報処理装置５０は、一回の測定範囲において、領域毎又は座標毎に、測定対象磁場の磁束密度に応じた色、磁束密度の値、磁束密度の符号（マイナス及びプラス）、又は磁束密度のベクトル等を表す１つの磁気イメージを作成してよい。

【0099】

ステップ１０５０において、検出部６６０は、測定対象磁場の磁気イメージ内で磁気ダイポールに対応する磁気分布を検出することによって、測定対象２０の破断を検出してよい。検出部６６０は、磁気イメージにおいて、測定対象２０が破断している場合のパターンまたは当該破断している破断部の位置のパターンを画像解析等により検出することにより、破断を検出してよい。検出部６６０は、予め実験またはシミュレーション等により求めた当該破断パターンを記憶し、破断検出に用いてよい。

【0100】

図１０は、参考例の非破壊検査システムにおいて、信号空間分離を行っていない磁束密度から作成された磁気イメージの一例を示す。図１０は、測定対象（主筋）に関する、Ｘ軸方向の磁束密度Ｂｘから作成された磁気イメージと、Ｙ軸方向の磁束密度Ｂｙから作成された磁気イメージと、Ｚ軸方向の磁束密度Ｂｚから作成された磁気イメージとを示す。図１０における磁気イメージは、磁束密度の絶対値がより大きい領域ほどより濃い色で示す。参考例の非破壊検査システムは、本実施形態の非破壊検査システム１０と同様であってよく、ただし、信号空間分離部６４０を有さない。

【0101】

参考例の非破壊検査システムで作成された磁気イメージは、着磁誤差により測定磁場のオフセットや感度が変動し、磁気イメージが劣化している。磁気センサセルを一度較正することも可能であるが、磁気式の非破壊検査システムでは、着磁に使用する磁石や屋外で使用するため通過車両（電車、車）などの大きな磁場発生源が周囲にあり、較正後にも感度やオフセットが変動し、測定結果も変動してしまう。特に図３のような磁気センサ直上に磁性体コアを配置して磁場方向を変換して検出するような構造では、磁性体コア部の着磁による影響が顕著にあらわれる。

【0102】

図１１は、本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｘから作成された磁気イメージの一例を示す。図１１における磁気イメージは、測定対象２０（主筋）に関する、プラスの磁束密度の領域で磁束密度の絶対値がより大きい領域ほどより濃い色で、マイナスの磁束密度の領域で磁束密度の絶対値がより大きい領域ほどより濃い色で示す。図１１は、測定範囲内で磁束密度が最大値（プラスで絶対値が最も大きい値）を有する位置を「＋」で示し、測定範囲内で磁束密度が最小値（マイナスで絶対値が最も大きい値）を有する位置を「－」で示す。なお、磁気イメージにおいて、プラスの磁束密度の領域とマイナスの磁束密度の領域とで異なる色を用いてもよい。以下の図における磁気イメージについても同様である。

【0103】

測定対象２０において、破断部にＳ極からＮ極に流れる磁場が生じるため、磁束密度Ｂｘの磁気イメージは、破断部の直上で最も大きなプラスの磁束密度を示し、破断部から位置が離れるほど磁束密度が小さく変化するパターン１を示す。

【0104】

図１２は、本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｙから作成された磁気イメージの一例を示す。測定対象２０（主筋）において、破断部にＳ極からＮ極に流れる磁場が生じるため、測定対象２０のＹ軸方向の一方側（磁気イメージの上側）に、Ｘ軸方向で、破断部のＳ極からプラスに向かい、Ｎ極に向かってマイナスに流れる磁場が生じる。また、測定対象２０のＹ軸方向の他方側（磁気イメージの下側）に、Ｘ軸方向で、破断部のＳ極からマイナスに向かい、Ｎ極に向かってプラスに流れる磁場が生じる。これにより、磁束密度Ｂｙの磁気イメージは、磁束密度が、Ｘ軸の方向とＹ軸方向でそれぞれプラスの領域とマイナスの領域が生じるパターン２を有する。

【0105】

図１３は、本実施形態の非破壊検査システム１０において得られた磁束密度Ｂｚから作成された磁気イメージの一例を示す。測定対象２０（主筋）において、破断部にＳ極からＮ極に流れる磁場が生じるため、測定対象２０のＸ軸方向の破断部を境界として、一方側にＳ極からＺ軸方向のマイナスの磁場が生じ、Ｎ極に向かうＺ軸方向のプラスの磁場が生じる。これにより、磁束密度Ｂｚの磁気イメージは、磁束密度が、Ｘ軸方向で、Ｚ軸方向の磁場がマイナスの領域からプラスの領域に変化し、マイナスの領域とプラスの領域の境界が磁気イメージのＹ軸方向の一方の端部から他方の端部にまで延びるパターン３を有する。

【0106】

本実施形態の非破壊検査システム１０は、信号空間分離を行うことで、着磁による誤差（ｅｒｒ＝ｅｒｒ＿ｉｎ＋ｅｒｒ＿ｏｕｔ＋ｅｒｒ＿ｒｅｓｉｄ）を、信号源空間における測定対象磁場と外乱磁場空間における外乱磁場とに信号分離することにより、全体の誤差（ｅｒｒ）を、信号源空間における誤差（ｅｒｒ＿ｉｎ）と外乱磁場空間における誤差（ｅｒｒ＿ｏｕｔ）、および近似計算の残留誤差ｅｒｒ＿ｒｅｓｉｄに分離できる。従って、本実施形態の非破壊検査システム１０により、着磁による誤差は低減されて、磁気イメージの精度が良く、破断部の位置が明確に表示できる。

【0107】

図１４は、鉄筋コンクリート３０内に配置された鉄筋（主筋）および交差鉄筋からの磁場を説明するための説明図である。鉄筋コンクリート３０内に配置された主筋を測定対象２０とする場合、磁気センサアレイ２１０は、主筋および交差鉄筋の両方からの磁場を検出する。着磁された主筋は、破断すると、破断部に主筋の長軸方向の磁気ダイポールが生じ、さらに、着磁された交差鉄筋は、主筋の長軸方向に対して交差（直交）する方向に磁場が生じる。

【0108】

図１５は、本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｘから作成した磁気イメージを示す。交差鉄筋から主筋方向に流れる磁場が生じるため、磁気イメージは、Ｘ軸の方向で、マイナスの領域からプラスの領域に変化するパターンを有する。

【0109】

図１６は、本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｙから作成した磁気イメージを示す。交差鉄筋から主筋方向に流れる磁場が生じるため、磁気イメージは、Ｙ軸の方向で、マイナスの領域からプラスの領域に変化するパターンを有する。

【0110】

図１７は、本実施形態の非破壊検査システム１０において、鉄筋コンクリート３０内に配置された交差鉄筋からの磁場の磁束密度Ｂｚから作成した磁気イメージを示す。交差鉄筋から主筋方向に流れる磁場が生じるため、磁気イメージは、交差鉄筋の着磁部の直上で最も大きなマイナスの磁束密度を示し、交差鉄筋の着磁部から位置が離れるほど磁束密度が小さく変化するパターンを有する。

【0111】

図１５から図１７に示すように、交差鉄筋の磁気ダイポールは、主筋の破断部の磁気ダイポールとは異なる向きで生じるため、異なる磁気イメージが作成される。検出部６６０は、測定対象磁場の磁気イメージ内で、磁気ダイポールに対応する磁気分布から磁気ダイポールの向きを検出することによって、測定対象２０（主筋）の破断を検出してよい。例えば、検出部６６０は、検出動作において、磁気イメージにおける磁気ダイポールの有無を検出した後に磁気ダイポールの向きを検出してよい。検出部６６０は、磁気ダイポールを検出すると、磁気ダイポールの向きが測定対象２０の長軸方向である場合に破断を検出してよい。

【0112】

検出部６６０は、磁気イメージにおいて、図１１から図１３に示すパターン１－３のうちの少なくとも１つを検出することで、測定対象２０の破断を検出してよい。検出部６６０は、磁束密度Ｂｘの磁気イメージにおいて、Ｘ軸方向にプラスの領域とマイナスの領域がある場合にも、マイナス又はプラスの領域の一方が他方により挟まれていない場合には、交差鉄筋による磁気ダイポールであり、測定対象２０は破断していないと判定してよい。検出部６６０は、磁束密度Ｂｙの磁気イメージにおいて、Ｙ軸方向にプラスの領域とマイナスの領域がある場合にも、さらにＸ軸方向でマイナスの領域とプラスの領域が生じていない場合には、交差鉄筋による磁気ダイポールであり、測定対象２０は破断していないと判定してよい。検出部６６０は、磁束密度Ｂｚの磁気イメージにおいて、Ｘ軸方向にプラスの領域とマイナスの領域がある場合にも、プラスの領域とマイナスの領域の境界がＹ軸方向の一方の端部から他方の端部にまで延びていない場合には、交差鉄筋による磁気ダイポールであり、測定対象２０は破断していないと判定してよい。

【0113】

検出部６６０は、交差鉄筋が配置されている場合も、破断部を精度良く検出することができる。検出部６６０は、ユーザ入力等により、鉄筋コンクリート３０内に交差鉄筋が配置されていること、又は当該交差鉄筋の配置等を入力されてよい。これにより、検出部６６０は、磁気ダイポールの検出を効率的に実行できる。なお、検出部６６０は、信号空間分離した外乱磁場が閾値より小さい場合には、外乱磁場を抑制せずに、磁場計測データＢから磁気イメージを作成して、破断検出を行ってもよい。

【0114】

以上のような本実施形態の非破壊検査システム１０は、構造物の内部に配置された測定対象２０からの磁場を信号空間分離により精度良く測定することができる。また、磁気センサアレイ２１０が、ホール素子で構成された磁気センサセル２２０を２次元配列で有するため、磁気センサセル２２０を３次元配列で有するよりも少ない数で、広い範囲の磁場検出を実行できる。

【0115】

なお、非破壊検査システム１０は、信号空間分離部６４０における信号空間分離の計算のための座標原点を測定内部空間が測定対象２０を含むように（例えば、座標原点が測定対象２０上に又は近傍に位置するように）設定してよく、さらに、信号空間分離部６４０は、信号空間分離の計算のための座標原点を複数設定し、設定した各座標原点において測定対象磁場を抽出してもよい。例えば、非破壊検査システム１０は、磁気センサアレイ２１０の一方の端部から他方の端部までの範囲内で、信号空間分離の計算のための複数の座標原点を測定対象２０の長軸方向で並べて設定し、当該複数の座標原点の条件で、それぞれ信号空間分離の計算を行い、磁気イメージを作成してよい。このように複数の座標原点を設定することで、磁気センサアレイ２１０と測定対象２０の間の信号源空間（すなわち測定対象磁場を精度良く測定できる範囲）をより広くすることができ、特に磁気センサアレイ２１０の端近傍における測定対象２０の破断の検出精度を向上できる。

【0116】

なお、磁気センサセル２２０は、例えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等を有し、これらの素子により３軸方向の磁場を検出してよい。

【0117】

また、本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。

【0118】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0119】

コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。

【0120】

コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能な処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0121】

図１８は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

【0122】

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

【0123】

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

【0124】

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

【0125】

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

【0126】

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

【0127】

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

【0128】

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

【0129】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0130】

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

【0131】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0132】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0133】

１０ 非破壊検査システム
２０ 測定対象
３０ 鉄筋コンクリート
４０ 磁気センサユニット
５０ 情報処理装置
２１０ 磁気センサアレイ
２２０ 磁気センサセル
２３０ センサデータ収集部
３００ ＩＣチップ
３１０ 第１ホール素子
３２０ 第２ホール素子
３３０ 第３ホール素子
３４０ 第４ホール素子
３５０ 磁性体コア
６００ 増幅部
６１０ ＡＤ変換器
６１２ クロック発生器
６２０ 磁場取得部
６３０ 演算部
６４０ 信号空間分離部
６５０ 基底ベクトル記憶部
６６０ 検出部
６７０ 出力部
２２００ コンピュータ
２２０１ ＤＶＤ－ＲＯＭ
２２１０ ホストコントローラ
２２１２ ＣＰＵ
２２１４ ＲＡＭ
２２１６ グラフィックコントローラ
２２１８ ディスプレイデバイス
２２２０ 入／出力コントローラ
２２２２ 通信インタフェース
２２２４ ハードディスクドライブ
２２２６ ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ
２２３０ ＲＯＭ
２２４０ 入／出力チップ
２２４２ キーボード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】