JP2008185436A - Method and apparatus for measuring electromagnetic characteristics of metal specimen - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属被検体、例えば、鋼帯等の電磁気特性を、非接触の測定によって、製造ライン中または製造ライン外で検査する金属被検体の電磁気特性測定方法及び電磁気特性測定装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic property measuring method and an electromagnetic property measuring apparatus for a metal object that inspects an electromagnetic property of a metal specimen, such as a steel strip, in a production line or outside a production line by non-contact measurement.
従来から、金属材料の透磁率、鉄損及び導電率等の電磁気的特性、あるいは電磁気的特性と相関のある値の非接触による測定は、以下に示すように、様々な目的で使用されている。
例えば、特許文献1に記載されているように、鋼帯の製造ライン内に鉄損測定用の一次コイル及び二次コイルを配置し、両者の間に鋼板を通過させ、交流磁束を用いて鉄損を測定する方法が用いられている。
Conventionally, non-contact measurement of electromagnetic properties such as magnetic permeability, iron loss and conductivity of metal materials, or non-contact values correlated with the electromagnetic properties has been used for various purposes as shown below. .
For example, as described in Patent Document 1, a primary coil and a secondary coil for measuring iron loss are arranged in a steel strip production line, a steel plate is passed between them, and an AC magnetic flux is used to make iron A method of measuring loss is used.
また、例えば、特許文献2に記載されているように、圧延ストリップ等の測定対象に対して交流磁束を印加し、この印加した磁束と測定対象との相互作用によって生じる磁場を測定することによって、導電率や透磁率等、測定対象の温度によって変化する値の変化を測定し、最終的には測定対象の温度を測定する方法が用いられている。
このような測定を行うために用いられる磁気センサとしては、多種多様な形態のものが考えられるが、代表的なものとして、特許文献3に記載されているような断面略コの字形のコアを有するものが挙げられる。
Moreover, for example, as described in
As a magnetic sensor used for performing such a measurement, a variety of forms can be considered. As a typical example, a core having a substantially U-shaped cross section as described in Patent Document 3 is used. The thing which has.
図3は、従来例の電磁気特性測定装置の基本的構成を示す図である。
図3中に示されているように、この電磁気特性測定装置1は、断面略コの字形の強磁性体コア2に、励磁コイル4と検出コイル6が巻回されて形成された磁気センサ8を備えており、強磁性体コア2が有する二つの脚部16a,16bを、鋼帯等の金属被検体18に対向して配置している。
FIG. 3 is a diagram showing a basic configuration of a conventional electromagnetic characteristic measuring apparatus.
As shown in FIG. 3, the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 includes a
励磁コイル4には、交流電源(図示せず)が接続されており、この交流電源によって、強磁性体コア2に所定周波数の交流電流が流されることにより、交流磁束が発生する。この発生した交流磁束は、二つの脚部16a,16bのうち一方の端部から強磁性体コア2の外部へ流れ出し、二つの脚部16a,16bのうち他方へ戻り、再び強磁性体コア2に沿って流れ、励磁コイル4に戻る閉ループを形成する。
An AC power source (not shown) is connected to the exciting coil 4, and an AC magnetic flux is generated when an AC current having a predetermined frequency is caused to flow through the
検出コイル6は、上述した閉ループの途中に配置されており、交流磁束によって発生する誘導電圧信号を検出する機能を有している。この誘導電圧信号は、特に図示しないが、ロックイン増幅器を用いた処理や、測定値を最終的に求めたい値に対応する検量線処理等の適当な処理を経ることにより、センサシステムとしての測定値として検出されることとなる。 The detection coil 6 is disposed in the middle of the above-described closed loop, and has a function of detecting an induced voltage signal generated by the AC magnetic flux. This induced voltage signal is not particularly shown, but is measured as a sensor system through appropriate processing such as processing using a lock-in amplifier and calibration curve processing corresponding to the value to be finally obtained. It will be detected as a value.
ここで、二つの脚部16a,16bのうち一方の端部から強磁性体コア2の外部へ流れ出す交流磁束は、様々な経路を通過するが、代表的なものとしては、以下の二つがある。一方の交流磁束は、空中を通過して二つの脚部16a,16bのうち他方へ到達するものである。また、他方の交流磁束は、強磁性体コア2と金属被検体18との間に形成された隙間を介して、金属被検体18の内部に入り、その表層部を通過して、再び強磁性体コア2と金属被検体18との間に形成された隙間を介して二つの脚部16a,16bのうち他方へ到達するものである。
Here, the alternating magnetic flux that flows out of one end of the two
交流磁束が金属被検体18の内部及び表層部を通過する際には、渦電流効果等により、金属被検体18の電磁気的特性の影響を受け、交流磁束の振幅、位相、波形が変化する。この変化を検出することによって、金属被検体18の電磁気的特性を測定することが可能となり、また、それに基づいて、金属被検体18の電磁気的特性と相関のある結晶粒径や温度等を、検量線等を用いて測定することが可能となる。
When the AC magnetic flux passes through the inside of the
強磁性体コア2として、コの字形のものが一般的に用いられている理由としては、例えば、コの字形の強磁性体コア2を用いる場合には、主に二つの脚部16a,16b間で交流磁束が流れるため、交流磁束の流れる範囲を、金属被検体18の局所的な部位に限定することが可能となり、局所的な電磁気特性を測定することが可能となるという理由がある。また、その他の理由としては、例えば、交流磁束の流れる方向を限定することが可能となり、異方性のある材料に対して、特定方向の電磁気特性を測定することが可能となるという理由がある。
The reason why the U-shaped core is generally used as the
なお、特許文献3に記載されている発明においては、金属被検体18を鋼管とし、鋼管の浸炭に伴う磁気的性質の変化を利用して、検出された出力から鋼管内面に生じる浸炭深さを求めている。
上述した特許文献1から3に記載されている発明は、検出される信号の変化が微弱な環境中においても、再現性が良好で、且つ定量的な測定が要求される場合が多い。
しかしながら、上述した特許文献1から3に記載されている発明では、磁気センサの設置環境が、大電力モータ等の電磁気的なノイズ源になりうる機器が周囲に配置されている場合や、高温の鋼帯が搬送される高温の製造ライン内等である場合が多い。
The inventions described in Patent Documents 1 to 3 described above often have good reproducibility and require quantitative measurement even in an environment where the change in the detected signal is weak.
However, in the inventions described in Patent Documents 1 to 3 described above, the installation environment of the magnetic sensor may be a case where a device that can be an electromagnetic noise source such as a high-power motor is disposed in the surroundings, or a high-temperature motor. It is often in a high-temperature production line where the steel strip is conveyed.
この場合には、例えば、強磁性体コア透磁率の温度による変化等、温度変化に起因するセンサ特性の変化や、外乱磁束、電磁気ノイズの影響等、外乱によって、測定精度が低下してしまうという問題が生じるおそれがある。
本発明は、上述したような問題点に着目してなされたもので、コの字形の強磁性体コアが有する特性を損なうことなく、外乱の影響を低減させることが可能な、金属被検体の電磁気特性測定方法及び電磁気特性測定装置を提供することを課題とする。
In this case, for example, the measurement accuracy decreases due to disturbances such as changes in sensor characteristics caused by temperature changes such as changes in the magnetic permeability of the ferromagnetic core, influences of disturbance magnetic flux, electromagnetic noise, etc. Problems may arise.
The present invention has been made by paying attention to the above-described problems, and is capable of reducing the influence of disturbance without impairing the characteristics of the U-shaped ferromagnetic core. It is an object to provide an electromagnetic characteristic measuring method and an electromagnetic characteristic measuring apparatus.
本発明は、上述したような経緯の下に、以下のような着想に基づいて考案されたものである。
すなわち、本発明者達は、上述したような外乱、例えば、強磁性体コア透磁率の温度変化等、温度変化によるセンサ特性の変化や、外乱磁束、電磁気ノイズ等の影響を受けにくい測定系とするための考え方として、差分構造に着目した。
以下、図4を参照しつつ、差分構造を用いた金属被検体の電磁気特性測定について説明する。
図4は、差分構造を用いた金属被検体の電磁気特性測定装置1の基本的構成を示す図である。
図4中に示されているように、この電磁気特性測定装置1を用いた電磁気特性測定方法では、二つの磁気センサ8を用いている。
The present invention has been devised based on the following idea based on the above-described circumstances.
In other words, the present inventors have a measurement system that is not easily affected by disturbances such as those described above, such as changes in sensor characteristics due to temperature changes, such as temperature changes in the magnetic permeability of the ferromagnetic core, disturbance magnetic flux, electromagnetic noise, etc. As a way of thinking, we focused on the difference structure.
Hereinafter, with reference to FIG. 4, the measurement of electromagnetic characteristics of a metal object using a differential structure will be described.
FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of the electromagnetic property measuring apparatus 1 for a metal object using a differential structure.
As shown in FIG. 4, in the electromagnetic characteristic measuring method using the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1, two
二つの磁気センサ8は、一方の磁気センサ8(以下、「磁気センサ8a」と記載する)と、他方の磁気センサ8(以下、「磁気センサ8b」と記載する)とから構成されており、共に二つのコの字形の強磁性体コア2を備えている。なお、以下の説明では、磁気センサ8aが備えるコの字形の強磁性体コア2を、「検出対象特性測定用コア2a」と記載し、磁気センサ8bが備えるコの字形の強磁性体コア2を、外乱検出用コア2b」と記載する。
The two
検出対象特性測定用コア2aは、金属被検体18の近傍に、両脚部16a,16bを向けて配置されており、外乱検出用コア2bは、検出対象特性測定用コア2aよりも金属被検体18から遠い位置に、両脚部16c,16dを向けて配置されている。
また、検出対象特性測定用コア2a及び外乱検出用コア2bには、共に励磁コイル4と、検出コイル6が巻回されている。なお、以下の説明では、検出対象特性測定用コア2aに巻回されている励磁コイル4を「励磁コイル4a」、検出コイル6を「検出コイル6a」と記載し、外乱検出用コア2bに巻回されている励磁コイル4を「励磁コイル4b」、検出コイル6を「検出コイル6b」と記載する。
The detection target
An excitation coil 4 and a detection coil 6 are wound around the detection target
そして、励磁コイル4aによって金属被検体18に交流磁束を印加して生じた磁場を、検出コイル6aによって測定するとともに、励磁コイル4bによって金属被検体18に交流磁束を印加して生じた磁場を、検出コイル6bによって測定し、両検出コイル6a,6bの出力の差分に基づいて、金属被検体18の電磁気特性を測定するものである。
ここで、検出コイル6bからの出力の変化は、外乱分については検出コイル6aからの出力と同様の変化となり、金属被検体18の影響は少ないものとする。
The magnetic field generated by applying the alternating magnetic flux to the
Here, the change in the output from the
このような方法を用いて、金属被検体18の電磁気特性を測定することにより、検出コイル6aによって金属被検体18の電磁気特性を測定するとともに、両検出コイル6a,6bの出力の差分によって外乱の影響を低減させることが可能となる。
このため、金属被検体18に対する電磁気特性の測定精度を向上させることが可能となる。
By measuring the electromagnetic characteristics of the
For this reason, it is possible to improve the measurement accuracy of the electromagnetic characteristics for the
しかしながら、上述した方法では、金属被検体18に対する電磁気特性の測定精度を向上させるために、検出対象特性測定用コア2aを、金属被検体18の近傍に配置する必要がある。これに対し、外乱検出用コア2bは、差動の効果を出すために、また、両コア2a,2b間の不要な相互作用を抑制するために、金属被検体18から離れた位置に配置する必要がある。したがって、両コア2a,2bは、互いに離れた位置へ配置せざるを得ない。
However, in the above-described method, it is necessary to dispose the detection target
そのため、上述した構成の電磁気特性測定装置1を用いて、実際に、金属被検体18に対する電磁気特性の測定を行うと、以下に示すような問題が発生してしまうおそれがあった。
1.周囲温度及び金属被検体18の温度の影響等に起因して、温度環境が異なる等の問題や、設置場所に配置された大電力モータ等から発生する電磁気的なノイズ等に起因して、両コア2a,2bの受けるノイズ環境が異なる等の問題。
2.両コア2a,2bの配置スペースが必要となるという問題。
3.両コア2a,2b間の位置ずれに起因して生じる差動信号の誤差を抑制するため、両コア2a,2b間の位置関係を精度良く決める必要があり、製造が困難なものとなる問題。
4.励磁コイル4a,4bが、それぞれ、両コア2a,2bに別々に巻回されているため、励磁に関する変動、例えば、励磁電流の変動や励磁電流へのノイズの混入等の影響に対して、差分による低減効果が発揮されないという問題。
Therefore, when the electromagnetic characteristic measurement apparatus 1 having the above-described configuration is actually used to measure the electromagnetic characteristics of the
1. Due to the influence of the ambient temperature and the temperature of the
2. The problem that the arrangement space of both the
3. In order to suppress the error of the differential signal caused by the positional deviation between the two
4). Since the
本発明者達は、上述した問題を解決するため、両コア2a,2bの不要な相互作用の低減を図った上で、両コア2a,2bの動作環境及びノイズ環境を近似させるために、両コア2a,2bを相互に近接させ、最終的には一体化させた。その発明の構成は、以下の通りである。
すなわち、請求項1に記載した発明は、強磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが巻回されて形成された磁気センサを用いて、金属被検体に交流磁束を印加して生じた磁場を測定し、この測定された磁場に基づいて前記金属被検体の電磁気的特性を測定する金属被検体の電磁気特性測定方法であって、
前記強磁性体コアの形状を、四本の脚部を有する断面略H字形とし、
前記検出コイルを、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルと、から構成し、
前記励磁コイルによって前記金属被検体に交流磁束を印加して生じた磁場を、前記検出対象特性測定用コイル及び前記外乱検出用コイルによって測定し、
前記検出対象特性測定用コイルの出力と前記外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて、前記金属被検体の電磁気的特性を測定することを特徴とするものである。
In order to solve the above-described problems, the present inventors have attempted to reduce unnecessary interaction between both
That is, the invention described in claim 1 measures a magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to a metal object using a magnetic sensor formed by winding an excitation coil and a detection coil around a ferromagnetic core. An electromagnetic property measurement method for a metal object that measures the electromagnetic property of the metal object based on the measured magnetic field,
The ferromagnetic core has a substantially H-shaped cross section having four legs,
The detection coil is a detection object characteristic measurement coil wound around at least one of the two legs facing the metal object among the four legs, and the coil among the four legs. A disturbance detection coil wound around at least one of the two legs not facing the metal object,
A magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to the metal object by the excitation coil is measured by the detection object characteristic measurement coil and the disturbance detection coil,
The electromagnetic characteristic of the metal object is measured based on the difference between the output of the detection object characteristic measurement coil and the output of the disturbance detection coil.
本発明によると、強磁性体コアの形状を四本の脚部を有する断面略H字形とし、検出コイルを、四本の脚部のうち金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、四本の脚部のうち金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルとから構成している。
そして、励磁コイルによって金属被検体に交流磁束を印加して生じた磁場を、検出対象特性測定用コイル及び外乱検出用コイルによって測定し、検出対象特性測定用コイルの出力と外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて、金属被検体の電磁気的特性を測定している。
このため、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの、不要な相互作用の低減が可能となるとともに、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの、動作環境及びノイズ環境を近似させることが可能となる。
According to the present invention, the shape of the ferromagnetic core is substantially H-shaped in cross section having four legs, and the detection coil is at least one of the two legs facing the metal object among the four legs. And a disturbance detection coil wound around at least one of the four legs not facing the metal object.
The magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to the metal object by the exciting coil is measured by the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil, and the output of the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil are output. The electromagnetic characteristics of the metal specimen are measured based on the difference between the two.
As a result, unnecessary interaction between the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil can be reduced, and the operating environment and noise environment of the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil can be approximated. It becomes possible to make it.
次に、請求項2に記載した発明は、強磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが巻回されて形成された磁気センサを用いて、金属被検体に交流磁束を印加して生じた磁場を測定し、この測定された磁場に基づいて前記金属被検体の電磁気的特性を測定する金属被検体の電磁気特性測定装置であって、
前記強磁性体コアの形状を、四本の脚部を有する断面略H字形とし、
前記検出コイルは、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルと、から構成され、
前記励磁コイルに交流電流を供給する電流供給手段と、
前記検出対象特性測定用コイルの出力と前記外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて前記金属被検体の電磁気的特性を測定する電磁気特性測定手段と、を備えることを特徴とするものである。
Next, the invention described in
The ferromagnetic core has a substantially H-shaped cross section having four legs,
The detection coil includes a detection object characteristic measurement coil wound around at least one of two legs of the four legs facing the metal object, and the of the four legs. A disturbance detection coil wound around at least one of the two legs not facing the metal object,
Current supply means for supplying an alternating current to the exciting coil;
And an electromagnetic characteristic measuring means for measuring an electromagnetic characteristic of the metal object based on a difference between an output of the detection target characteristic measuring coil and an output of the disturbance detecting coil. .
本発明によると、強磁性体コアの形状を四本の脚部を有する断面略H字形とし、検出コイルを、四本の脚部のうち金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、四本の脚部のうち金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルとから構成している。
また、励磁コイルに交流電流を供給する電流供給手段と、検出対象特性測定用コイルの出力と外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて金属被検体の電磁気的特性を測定する電磁気特性測定手段を備えている。
According to the present invention, the shape of the ferromagnetic core is substantially H-shaped in cross section having four legs, and the detection coil is at least one of the two legs facing the metal object among the four legs. And a disturbance detection coil wound around at least one of the four legs not facing the metal object.
Further, current supply means for supplying an alternating current to the excitation coil, and electromagnetic characteristic measurement means for measuring the electromagnetic characteristics of the metal object based on the difference between the output of the detection target characteristic measurement coil and the output of the disturbance detection coil It has.
このため、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの、不要な相互作用の低減が可能となるとともに、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの、動作環境及びノイズ環境を近似させることが可能となる。
また、本発明によると、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの位置関係を精度良く決める必要が無いため、磁気センサの製造が容易となるとともに、金属被検体の電磁気特性測定装置をコンパクトな構成とすることが可能となる。
As a result, unnecessary interaction between the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil can be reduced, and the operating environment and noise environment of the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil can be approximated. It becomes possible to make it.
In addition, according to the present invention, since it is not necessary to determine the positional relationship between the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil with high accuracy, the magnetic sensor can be easily manufactured, and an electromagnetic characteristic measurement apparatus for a metal object can be provided. A compact configuration can be achieved.
次に、請求項3に記載した発明は、請求項2に記載した発明であって、前記励磁コイルを、前記強磁性体コアの中心またはその近辺に配置したことを特徴とするものである。
本発明によると、励磁コイルを、強磁性体コアの中心またはその近辺に配置しているため、検出対象特性測定用コイル及び外乱検出用コイルによって測定される磁場を共通して励磁することが可能となり、差分の効果を更に増加させることが可能となる。
Next, the invention described in claim 3 is the invention described in
According to the present invention, since the excitation coil is arranged at or near the center of the ferromagnetic core, it is possible to excite the magnetic field measured by the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil in common. Thus, the effect of the difference can be further increased.
本発明によれば、コの字形の強磁性体コアが有する特性を損なうことなく、外乱の影響を低減させることが可能となるため、金属被検体に対する電磁気的特性の測定精度を向上させることが可能となる。
また、本発明によれば、強磁性体コアの製造を容易とすることが可能となるとともに、装置の構成をコンパクトな構成とすることが可能となるため、金属被検体の電磁気特性測定装置の製造コスト低減及び信頼性向上が可能となる。
According to the present invention, since it becomes possible to reduce the influence of disturbance without impairing the characteristics of the U-shaped ferromagnetic core, it is possible to improve the measurement accuracy of the electromagnetic characteristics for the metal object. It becomes possible.
In addition, according to the present invention, it is possible to easily manufacture the ferromagnetic core, and it is possible to make the configuration of the apparatus compact. Manufacturing cost can be reduced and reliability can be improved.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図1を参照して、本発明の金属被検体の電磁気特性測定装置(以下、「電磁気特性測定装置」と記載する)の構成を説明する。なお、上述した従来の電磁気特性測定装置と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図1は、電磁気特性測定装置1の基本的構成を示す図である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, with reference to FIG. 1, the configuration of an electromagnetic property measuring apparatus (hereinafter referred to as “electromagnetic characteristic measuring apparatus”) for a metal object according to the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the structure similar to the conventional electromagnetic characteristic measuring apparatus mentioned above.
FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an electromagnetic characteristic measuring apparatus 1.
図1中に示されているように、電磁気特性測定装置1は、強磁性体コア2に一つの励磁コイル4及び四つの検出コイル6a〜6dが巻回されて形成された磁気センサ8と、電流供給手段10と、演算手段12と、電磁気特性測定手段14を備えている。
強磁性体コア2は、四本の脚部16a〜16dを有する断面略H字形に形成されている。本実施形態では、強磁性体コア2を形成する材料として、一般的に使用されるフェライトと比較して、熱伝導率及びキュリー点が高く、また、通常使用温度範囲において磁気的性質の温度依存性が小さい、鋼を用いた場合を例にあげて説明する。ここで、強磁性体コア2を形成する材料として鋼を用いることにより、フェライトを用いた場合と比較して、強磁性体コア2内における温度の不均一性を低減することが可能となる。
As shown in FIG. 1, the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 includes a
The
四本の脚部16a〜16dは、金属被検体18と対向して配置される二本の脚部16a,16bと、金属被検体18に対向しない二本の脚部16c,16dとから構成されている。なお、本実施形態では、金属被検体18が鋼帯である場合を例にあげて説明する。
励磁コイル4は、強磁性体コア2の中心またはその近辺に配置されており、電流供給手段10によって交流電流が供給されると、交流磁束を発生する。
The four
The exciting coil 4 is disposed at or near the center of the
四つの検出コイル6a〜6dは、それぞれ、同径の導線によって形成されているとともに、同巻数で強磁性体コア2に巻回されている。
また、四つの検出コイル6a〜6dは、二本の脚部16a,16bにそれぞれ巻回された検出対象特性測定用コイル6a,6bと、二本の脚部16c,16dにそれぞれ巻回された外乱検出用コイル6c,6dとから構成されている。
The four
The four
検出対象特性測定用コイル6aと検出対象特性測定用コイル6bは、検出対象特性測定用コイル6a,6bと同様に、それぞれ、金属被検体18側から見て、励磁コイル4を挟んで対向する位置に配置されているとともに、共に励磁コイル4からの距離が同一となっている。
外乱検出用コイル6cと外乱検出用コイル6dは、それぞれ、金属被検体18側から見て、励磁コイル4を挟んで対向する位置に配置されているとともに、共に励磁コイル4からの距離が同一となっている。
Similarly to the detection target
The
また、検出対象特性測定用コイル6aと外乱検出用コイル6c、及び検出対象特性測定用コイル6bと外乱検出用コイル6dは、それぞれ、励磁コイル4からの距離が同一となっている。
したがって、検出対象特性測定用コイル6a、検出対象特性測定用コイル6b、外乱検出用コイル6c及び外乱検出用コイル6dは、それぞれ、励磁コイル4を中心として、互いに対称となる位置に配置されている。
電流供給手段10は、励磁コイル4と接続されている。また、電流供給手段10は、例えば、交流電源によって形成されており、励磁コイル4に交流電流を供給する機能を有している。
Further, the detection target
Therefore, the detection target
The current supply means 10 is connected to the exciting coil 4. Further, the current supply means 10 is formed by, for example, an AC power source and has a function of supplying an AC current to the exciting coil 4.
演算手段12は、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dに接続されている。また、演算手段12は、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dの誘導電圧出力が入力されると、検出対象特性測定用コイル6a及び検出対象特性測定用コイル6bの誘導電圧出力の和と、外乱検出用コイル6c及び外乱検出用コイル6dの誘導電圧出力の和との差分に応じた補正信号を演算し、この演算した補正信号を、電磁気特性測定手段14へ出力する機能を有している。具体的には、まず、検出対象特性測定用コイル6a,6bから出力された誘導電圧信号の和と、外乱検出用コイル6c,6dから出力された誘導電圧信号の和を、それぞれ、例えば、ロックイン増幅器を用いて処理することにより増幅する。そして、これらの増幅した信号を用いて、検出対象特性測定用コイル6a,6bから出力された誘導電圧信号の和から、外乱検出用コイル6c,6dから出力された誘導電圧信号の和を減算することにより、両者の差分を算出し、この差分に応じた補正信号を演算して、電磁気特性測定手段14へ出力している。
The calculation means 12 is connected to the detection target
電磁気特性測定手段14は、演算手段12に接続されており、演算手段12によって演算された補正信号が入力されると、この補正信号に基づいて、金属被検体18の電磁気的特性を測定する機能を有している。具体的には、演算手段12によって演算された補正信号を、例えば、予め求めておいた検量線等に適合させて数値化し、この数値に基づいて、金属被検体18の電磁気的特性の指標を測定する。また、電磁気特性測定手段14は、金属被検体18の電磁気的特性の指標を測定し、その測定結果を出力する機能を有している。本実施形態では、電磁気特性測定手段14に、電磁気的特性の測定結果を表示する表示部(図示せず)が接続されている場合を例にあげて説明する。
The electromagnetic characteristic measurement means 14 is connected to the calculation means 12 and functions to measure the electromagnetic characteristics of the
次に、本実施形態の作用・効果等を説明する。
以下、上述した電磁気特性測定装置1を用いて、金属被検体18の電磁気特性を測定する方法について説明する。
まず、検出対象特性測定用コイル6a,6bが巻回された二本の脚部16a,16bを、金属被検体18に間隔を空けて対向配置し、電流供給手段10によって、励磁コイル4に交流電流を供給する。
交流電流が供給されることにより励磁コイル4に発生した交流磁束は、様々な経路(閉ループ)を経由して、励磁コイル4に戻ってくる。本実施形態では、様々な閉ループのうち、代表的な二つの閉ループを用いて、金属被検体18の電磁気特性を測定する方法について説明する。
Next, functions and effects of this embodiment will be described.
Hereinafter, a method for measuring the electromagnetic characteristics of the
First, the two
The alternating magnetic flux generated in the exciting coil 4 by supplying the alternating current returns to the exciting coil 4 through various paths (closed loop). In the present embodiment, a method for measuring the electromagnetic characteristics of the
二つの閉ループのうち、一方の閉ループ(以下、「検出対象特性ループL1」と記載する)は、まず、励磁コイル4で発生した交流磁束が強磁性体コア2内で下側(図1中では、脚部16a,16b側)へ分岐し、脚部16aの金属被検体18と対向する端部から強磁性体コア2の外部に流れ出す。そして、金属被検体18内を通過した後に、脚部16bの金属被検体18と対向する端部から強磁性体コア2に戻り、強磁性体コア2内を移動して、励磁コイル4に戻る。なお、励磁コイル4で発生し強磁性体コア2内で下側へ分岐した交流磁束が、脚部16bの金属被検体18と対向する端部から強磁性体コア2の外部に流れ出し、脚部16aの金属被検体18と対向する端部から強磁性体コア2に戻る構成としてもよい。また、図1中では、説明のために、検出対象特性ループL1を、破線によって記載している。
Of the two closed loops, one of the closed loops (hereinafter referred to as “detection target characteristic loop L1”) is such that the alternating magnetic flux generated by the exciting coil 4 is lower in the ferromagnetic core 2 (in FIG. 1). Branch to the
そして、検出対象特性測定用コイル6a及び検出対象特性測定用コイル6bによって、それぞれ、検出対象特性ループL1による誘導電圧信号が検出されると、この検出された誘導電圧信号が演算手段12へ出力される。
ここで、検出対象特性測定用コイル6a,6bによって検出される誘導電圧信号には、金属被検体18の電磁気的特性の影響を受ける磁束の振幅、位相、時間波形(歪み)等が反映されるため、検出対象特性測定用コイル6a,6bによって検出される誘導電圧信号の変化から、金属被検体18の電磁気的特性に関する情報を得ることが可能である。
ただし、検出対象特性測定用コイル6a,6bは、センサ系外部に起因するノイズや、センサ自体によるノイズ、強磁性体コア2の温度変化による変動等、外乱要因の影響も同時に受けるため、検出対象特性測定用コイル6a,6bによって検出される誘導電圧信号には、外乱要因による変化が生じることとなる。
When the detection target
Here, the induced voltage signals detected by the detection target
However, the detection target
また、二つの閉ループのうち、他方の閉ループ(以下、「差分処理用ループL2」と記載する)は、まず、励磁コイル4で発生した交流磁束が強磁性体コア2内で上側(図1中では、脚部16c,16d側)へ分岐し、脚部16cの端部から強磁性体コア2の外部に流れ出して、空気中を通過し、脚部16dの端部から強磁性体コア2に戻り、強磁性体コア2内を移動して、励磁コイル4に戻る。なお、励磁コイル4で発生し強磁性体コア2内で上側へ分岐した交流磁束が、脚部16dの端部から強磁性体コア2の外部に流れ出し、脚部16cの端部から強磁性体コア2に戻る構成としてもよい。また、図1中では、説明のために、差分処理用ループL2を、検出対象特性ループL1と同様に、破線によって記載している。
Of the two closed loops, the other closed loop (hereinafter referred to as “difference processing loop L2”) is such that the alternating magnetic flux generated in the exciting coil 4 is first on the upper side in the ferromagnetic core 2 (in FIG. 1). Then, it branches to the
そして、外乱検出用コイル6c及び外乱検出用コイル6dによって、それぞれ、差分処理用ループL2による誘導電圧信号が検出されると、この検出された誘導電圧信号が演算手段12へ出力される。
ここで、外乱検出用コイル6c,6dによって検出される誘導電圧信号は、空気中を通過しているため、交流磁束が金属被検体18内を通過する場合のように、金属被検体18の電磁気的特性の直接的な影響を受けることはない。したがって、外乱検出用コイル6c,6dによって検出される誘導電圧信号の変化は、外乱要因によるものと考えられるため、外乱検出用コイル6c,6dによって検出される誘導電圧信号の変化から、外乱要因に起因する誘導電圧信号の変化を測定することが可能となる。
When the
Here, since the induced voltage signals detected by the disturbance detection coils 6c and 6d pass through the air, the electromagnetic wave of the
演算手段12は、検出対象特性測定用コイル6a,6bから出力された検出対象特性ループL1による誘導電圧信号と、外乱検出用コイル6c,6dから出力された差分処理用ループL2による誘導電圧信号が入力されると、これらの信号に基づいて、検出対象特性測定用コイル6aの出力と検出対象特性測定用コイル6bの出力との和と、外乱検出用コイル6cの出力と外乱検出用コイル6dの出力の和との差分に応じた補正信号を演算する。そして、この演算した補正信号を、電磁気特性測定手段14へ出力する。
The calculating means 12 receives the induced voltage signal from the detection target characteristic loop L1 output from the detection target
ここで、検出対象特性測定用コイル6a,6bによって検出される誘導電圧信号の外乱要因による変化成分と、外乱検出用コイル6c,6dによって検出される誘導電圧信号の変化成分は、完全に同一では無い。しかしながら、本実施形態では、強磁性体コア2の形状が、四本の脚部16a〜16dを有する断面略H字形に形成されているため、検出対象特性測定用コイル6a,6bに与える外乱要因の影響と、外乱検出用コイル6c,6dに与える外乱要因の影響が近似することとなる。このため、検出対象特性測定用コイル6a,6bの出力と外乱検出用コイル6c,6dの出力との差分を算出し、この差分に応じた補正信号を用いることにより、外乱要因による誘導電圧信号の変化分を減少させることが可能となる。
Here, the change component due to the disturbance factor of the induced voltage signal detected by the detection target
電磁気特性測定手段14は、演算手段12から出力された補正信号が入力されると、この補正信号に基づいて金属被検体18の電磁気的特性を測定し、その測定結果を表示部に表示する。
したがって、本実施形態の電磁気特性測定装置1であれば、強磁性体コア2の形状を、四本の脚部16a〜16dを有する断面略H字形としている。また、検出コイル6を、金属被検体18に対向する二本の脚部16a,16bに巻回された検出対象特性測定用コイル6a,6bと、金属被検体18に対向しない二本の脚部16c,16dに巻回された外乱検出用コイル6c,6dとから構成している。
When the correction signal output from the
Therefore, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the shape of the
すなわち、強磁性体コア2のうち、検出対象特性測定用コイル6a,6bが巻回される部分と、外乱検出用コイル6c,6dが巻回される部分が、一体化されることとなるとともに、互いに反対方向へ向けられることとなる。
また、励磁コイル4によって金属被検体18に交流磁束を印加して生じた磁場を、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dによって測定し、検出対象特性測定用コイル6a,6bの出力と外乱検出用コイル6c,6dの出力との補正信号を用いて、金属被検体18の電磁気的特性を測定している。
That is, in the
Further, the magnetic field generated by applying the alternating magnetic flux to the
このため、検出対象特性測定用コイル6a,6bと外乱検出用コイル6c,6dとの、不要な相互作用の低減が可能となるとともに、検出対象特性測定用コイル6a,6bと外乱検出用コイル6c,6dとの、動作環境及びノイズ環境を近似させることが可能となる。
また、励磁に関する変動、例えば、励磁電流の変動や励磁電流へのノイズの混入等の影響に対して、差分による低減効果が効率良く発揮される。
Therefore, unnecessary interaction between the detection target
In addition, the effect of reduction due to the difference can be efficiently exhibited with respect to fluctuations related to excitation, for example, fluctuations in the excitation current and noises in the excitation current.
その結果、局所的な電磁気特性を測定することが可能である、コの字形の強磁性体コア2が有する特性を損なうことなく、外乱の影響を低減させることが可能となるため、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定精度を向上させることが可能となる。
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1であれば、強磁性体コア2の形状を、四本の脚部16a〜16dを有する断面略H字形としているため、磁気センサ8の構成を、二つのコの字形コアを備えた構成とした場合と異なり、検出対象特性測定用コイル6a,6bと外乱検出用コイル6c,6dとの位置関係を、精度良く決める必要が無い。
As a result, it is possible to reduce the influence of the disturbance without impairing the characteristics of the U-shaped
In the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the shape of the
このため、磁気センサ8の製造が容易となるとともに、電磁気特性測定装置1をコンパクトな構成とすることが可能となる。
その結果、電磁気特性測定装置1の製造効率を向上させることが可能となるとともに、電磁気特性測定装置1の製造コストを低減させることが可能となる。また、電磁気特性測定装置1を用いた、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定方法を適用可能な範囲を拡大することが可能となるとともに、電磁気特性測定装置1の信頼性を向上させることが可能となる。
For this reason, the
As a result, it is possible to improve the manufacturing efficiency of the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 and reduce the manufacturing cost of the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1. In addition, it is possible to expand the applicable range of the method for measuring the electromagnetic property for the
さらに、本実施形態の電磁気特性測定装置1であれば、励磁コイル4が、強磁性体コア2の中心またはその近辺に配置されているため、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dによって測定される磁場を、共通して励磁することが可能となる。
このため、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dを用いることによる、差分の効果を更に増加させることが可能となり、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定精度を向上させることが可能となる。
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, since the exciting coil 4 is arranged at the center of the
For this reason, it becomes possible to further increase the effect of the difference by using the detection target
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1であれば、検出対象特性測定用コイル6a、検出対象特性測定用コイル6b、外乱検出用コイル6c及び外乱検出用コイル6dが、それぞれ、同径の導線によって形成されているとともに、励磁コイル4を中心として、互いに対称となる位置に配置されている。
このため、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dを用いることによる、差分の効果を更に増加させることが可能となり、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定精度を向上させることが可能となる。
In the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the detection target
For this reason, it becomes possible to further increase the effect of the difference by using the detection target
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1であれば、演算手段12が、検出対象特性測定用コイル6aの出力と検出対象特性測定用コイル6bの出力との和と、外乱検出用コイル6cの出力と外乱検出用コイル6dの出力との和と差分に応じた補正信号を演算している。
このため、補正信号の信号レベルを増幅することが可能となり、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定精度を向上させることが可能となる。
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the calculation means 12 has the sum of the output of the detection target
For this reason, it is possible to amplify the signal level of the correction signal, and it is possible to improve the measurement accuracy of the electromagnetic characteristics for the
なお、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、検出対象特性測定用コイル6aの出力と検出対象特性測定用コイル6bの出力との和と、外乱検出用コイル6cの出力と外乱検出用コイル6dの出力の和との差分に応じた補正信号を用いて、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定を行ったが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、検出対象特性測定用コイル6aの出力と外乱検出用コイル6cの出力との差分に応じた補正信号を用いてもよく、検出対象特性測定用コイル6bの出力と外乱検出用コイル6dの出力との差分に応じた補正信号を用いてもよい。同様に、検出対象特性測定用コイル6aの出力と外乱検出用コイル6dの出力との差分に応じた補正信号を用いてもよく、検出対象特性測定用コイル6bの出力と外乱検出用コイル6cの出力との差分に応じた補正信号を用いてもよい。もっとも、本実施形態の電磁気特性測定装置1のように、検出対象特性測定用コイル6aの出力と検出対象特性測定用コイル6bの出力との和と、外乱検出用コイル6cの出力と外乱検出用コイル6dの出力の和との差分に応じた補正信号を用いて、金属被検体18に対する電磁気的特性の測定を行うことが、補正信号の信号レベルを増幅することが可能となるため、好適である。
In the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of this embodiment, the sum of the output of the detection target
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、検出対象特性測定用コイル6aの出力と検出対象特性測定用コイル6bの出力の和と、外乱検出用コイル6cの出力と外乱検出用コイル6dの出力の和との差分に応じた補正信号、すなわち、二つの検出対象特性測定用コイル6の出力と二つの外乱検出用コイル6の出力の差分に応じた補正信号を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、検出対象特性測定用コイル6a,6bのうち一方の出力と、外乱検出用コイル6c,6dの出力の和との差分に応じた補正信号を用いてもよい。同様に、検出対象特性測定用コイル6a,6bの出力と、外乱検出用コイル6c,6dのうち一方の出力の和との差分に応じた補正信号を用いてもよい。この場合、一方のみの出力を用いるコイルは、例えば、巻数を倍増させる等、二つの出力を用いるコイルに対して、条件が類似となる構成とする。
In the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the sum of the output of the detection target
さらに、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、励磁コイル4を、強磁性体コア2の中心またはその近辺に配置したが、これに限定されるものではなく、励磁コイル4を、強磁性体コア2の中心またはその近辺から離れた位置に配置してもよい。もっとも、本実施形態の電磁気特性測定装置1のように、励磁コイル4を強磁性体コア2の中心またはその近辺に配置することが、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dによって測定される磁場を、共通して励磁することが可能となるため、好適である。
Furthermore, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the exciting coil 4 is disposed at or near the center of the
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dを、それぞれ、同径の導線によって形成されているとともに、励磁コイル4を中心として、互いに対称に配置されている構成としたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dを、それぞれ、径の異なる導線によって形成してもよく、また、励磁コイル4を中心として、互いに非対称に配置されている構成としてもよい。この場合、例えば、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dと演算手段12との間に、各コイルからの出力を増幅可能な増幅手段を介装した構成としてもよい。
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the detection target
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、磁気センサ8が、強磁性体コア2に一つの励磁コイル4及び四つの検出コイル6a〜6dが巻回されて形成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、磁気センサ8が、強磁性体コア2に二つ以上の励磁コイル4が巻回されて形成されていてもよい。この場合、例えば、脚部16aに検出対象特性測定用コイル6が巻回され、脚部16cに外乱検出用コイル6が巻回され、脚部16b,16dに、それぞれ、励磁コイル4が巻回されている構成としてもよい。
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、検出対象特性測定用コイル6a,6b及び外乱検出用コイル6c,6dが、それぞれ、演算手段12に対して独立して接続されているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、検出対象特性測定用コイル6aの一端と外乱検出用コイル6cの一端を接続するとともに、検出対象特性測定用コイル6aの他端と外乱検出用コイル6cの他端を演算手段12に接続してもよい。同様に、検出対象特性測定用コイル6bの一端と外乱検出用コイル6dの一端を接続するとともに、検出対象特性測定用コイル6bの他端と外乱検出用コイル6dの他端を演算手段12に接続してもよい。
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the detection target
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、強磁性体コア2を形成する材料として、鋼を用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、強磁性体コア2を形成する材料を、例えば、フェライト等、鋼以外の金属強磁性体材料としてもよく、また、他の強磁性体材料としてもよい。要は、強磁性体コア2を形成する材料は、磁気センサ8の設置環境や測定条件等に応じて、適切なものを選択すればよい。この場合、例えば、周囲や測定対象の温度による磁気センサ8への影響に関して特に配慮する必要が無く、また、励磁周波数が高い場合においては、強磁性体コア2を形成する材料として、強磁性体コア2内における渦電流損失が小さいフェライトを用いてもよい。このように、強磁性体コア2を形成する材料としては、使用する温度条件において、磁気的性質が安定している特性を示すものを選択することが好適である。
Moreover, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of this embodiment, although steel was used as a material which forms the
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、金属被検体18を鋼帯としたが、これに限定されるものではなく、例えば、金属被検体18を金属板や鋼管としてもよい。
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1では、脚部16a,16bを金属被検体18と対向して配置し、脚部16c,16dには対向する物体が配置されていないが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、脚部16c,16dと対向する位置に、金属被検体18と類似の物性を有する金属体等を配置してもよい。
また、本実施形態の電磁気特性測定装置1は、金属被検体18の電磁気特性自体(鉄損、透磁率、抵抗率等)を測定する以外にも、例えば、抵抗率と温度との関係を利用した温度計や、電磁気特性と粒径との関係を利用した粒径等、様々な用途に適用することが可能である。
In the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment, the
Further, in the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 according to the present embodiment, the
Further, the electromagnetic characteristic measuring apparatus 1 of the present embodiment uses, for example, the relationship between resistivity and temperature in addition to measuring the electromagnetic characteristics of the
以下、図2を参照して、本発明のものと同様の構成を有する電磁気特性測定装置を用い、金属被検体に交流磁束を印加し、その反応を調べることによって、電磁気的特性の差に基づいて、金属被検体を構成する材料の種類を区別した実験結果を示す。
本測定実験の各種条件を、以下に示す。
金属被検体:電磁気的特性の異なる三種類の材料(鋼、アルミ、ハステロイ)
励磁周波数:1[kHz]
脚部と金属被検体との間の隙間(リフトオフ):5[mm]
二本の脚部の間隔(二本の脚部の中心間距離):35[mm]
強磁性体コアの高さ:40[mm]
強磁性体コアの厚さ:20[mm]
強磁性体コアの材質:鋼
Hereinafter, with reference to FIG. 2, an electromagnetic characteristic measuring apparatus having a configuration similar to that of the present invention is used to apply an AC magnetic flux to a metal object and examine the reaction, thereby determining the difference in electromagnetic characteristics. The experiment results in which the types of materials constituting the metal specimen are distinguished are shown.
Various conditions of this measurement experiment are shown below.
Metal specimen: Three types of materials with different electromagnetic properties (steel, aluminum, hastelloy)
Excitation frequency: 1 [kHz]
Clearance between leg and metal object (lift-off): 5 [mm]
Distance between two legs (center distance between two legs): 35 [mm]
Ferromagnetic core height: 40 [mm]
Ferromagnetic core thickness: 20 [mm]
Ferromagnetic core material: steel
上記の各条件下において、本発明例を用いた場合と、比較例、すなわち、図4に示すような、コの字形の強磁性体コアを二つ備えた電磁気特性測定装置を用いた場合について、様々な外乱要因のうち、強磁性体コアの温度変化による外乱要因を有する条件下において、金属被検体を構成する材料の電磁気特性を測定した。なお、図2中では、縦軸に、材料の材質による信号変化分を、強磁性体コアの温度変化による信号変化分によって正規化した値を示しており、この値が大きいほど、温度変化による影響を抑制することが可能となっている。 Under the above-mentioned conditions, the case of using the present invention example and the comparative example, that is, the case of using an electromagnetic property measuring apparatus having two U-shaped ferromagnetic cores as shown in FIG. Among the various disturbance factors, the electromagnetic characteristics of the material constituting the metal specimen were measured under the condition having the disturbance factor due to the temperature change of the ferromagnetic core. In FIG. 2, the vertical axis indicates a value obtained by normalizing the signal change due to the material of the material by the signal change due to the temperature change of the ferromagnetic core. It is possible to suppress the influence.
本発明例における、縦軸が示す値の具体的な求め方を以下に示す。
まず、金属被検体を構成する材料として「鉄」を用いた場合における、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの差分を示す波形から、また、金属被検体を構成する材料として「アルミ」あるいは「ハステロイ」を用いた場合における、検出対象特性測定用コイルと外乱検出用コイルとの差分を示す波形を引いた振幅値を求める。すなわち、材料として「鉄」を用いた場合における差分の測定値から、材料として「アルミ」あるいは「ハステロイ」を用いた場合における差分の測定値の変化分を求める。そして、求めた振幅値を、材料として「鉄」を用いた場合における、強磁性体コアの温度変化(ここでは、20°から50°への昇温)による差分波形の振幅変化分によって正規化する。
A specific method for obtaining the value indicated by the vertical axis in the example of the present invention will be described below.
First, when “iron” is used as the material constituting the metal object, the waveform indicating the difference between the detection object characteristic measurement coil and the disturbance detection coil is used, and the material constituting the metal object is “aluminum”. ”Or“ Hastelloy ”, an amplitude value obtained by subtracting a waveform indicating a difference between the detection target characteristic measurement coil and the disturbance detection coil is obtained. That is, from the measured value of the difference when “iron” is used as the material, the change in the measured value of the difference when “aluminum” or “Hastelloy” is used as the material is obtained. The obtained amplitude value is normalized by the change in the amplitude of the differential waveform due to the temperature change of the ferromagnetic core (in this case, the temperature rise from 20 ° to 50 °) when “iron” is used as the material. To do.
また、比較例における、縦軸が示す値の具体的な求め方は、本発明例の縦軸が示す値の具体的な求め方における補正信号の代わりに、検出コイルの出力信号を用い、同様の処理を行っている。
図中に示されているように、本発明例では、アルミ及びハステロイの両方の場合において、比較例よりも、材料の材質による信号変化分を、強磁性体コアの温度変化による信号変化分によって正規化した値が、約三倍大きい値となっており、外乱による影響が低減されている。
したがって、本測定実験の結果により、本発明例の電磁気特性測定装置によれば、コの字形の強磁性体コアが有する特性を損なうことなく、外乱の影響を低減させることが可能となることが確認された。
Further, in the comparative example, the specific method of obtaining the value indicated by the vertical axis is the same as that of the present embodiment except that the output signal of the detection coil is used instead of the correction signal in the specific method of obtaining the value indicated by the vertical axis. Is being processed.
As shown in the figure, in the case of both the aluminum and hastelloy in the example of the present invention, the signal change due to the material of the material is more dependent on the signal change due to the temperature change of the ferromagnetic core than in the comparative example. The normalized value is about three times larger, and the influence of disturbance is reduced.
Therefore, according to the result of this measurement experiment, according to the electromagnetic characteristic measuring apparatus of the example of the present invention, it is possible to reduce the influence of disturbance without impairing the characteristics of the U-shaped ferromagnetic core. confirmed.
1 電磁気特性測定装置
2 強磁性体コア
4 励磁コイル
6 検出コイル
8 磁気センサ
10 電流供給手段
12 演算手段
14 電磁気特性測定手段
16 脚部
18 金属被検体
L1 検出対象特性ループ
L2 差分処理用ループ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic
Claims (3)
前記強磁性体コアの形状を、四本の脚部を有する断面略H字形とし、
前記検出コイルを、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルと、から構成し、
前記励磁コイルによって前記金属被検体に交流磁束を印加して生じた磁場を、前記検出対象特性測定用コイル及び前記外乱検出用コイルによって測定し、
前記検出対象特性測定用コイルの出力と前記外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて、前記金属被検体の電磁気的特性を測定することを特徴とする金属被検体の電磁気特性測定方法。 Using a magnetic sensor formed by winding an excitation coil and a detection coil around a ferromagnetic core, a magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to a metal object is measured, and the magnetic field is measured based on the measured magnetic field. A method for measuring the electromagnetic characteristics of a metal object for measuring the electromagnetic characteristics of the metal object,
The ferromagnetic core has a substantially H-shaped cross section having four legs,
The detection coil is a detection object characteristic measurement coil wound around at least one of the two legs facing the metal object among the four legs, and the coil among the four legs. A disturbance detection coil wound around at least one of the two legs not facing the metal object,
A magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to the metal object by the excitation coil is measured by the detection object characteristic measurement coil and the disturbance detection coil,
An electromagnetic characteristic measurement method for a metal object, comprising: measuring an electromagnetic characteristic of the metal object based on a difference between an output of the detection object characteristic measurement coil and an output of the disturbance detection coil.
前記強磁性体コアの形状を、四本の脚部を有する断面略H字形とし、
前記検出コイルは、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向する二本の脚部の少なくとも一方に巻回された検出対象特性測定用コイルと、前記四本の脚部のうち前記金属被検体に対向しない二本の脚部の少なくとも一方に巻回された外乱検出用コイルと、から構成され、
前記励磁コイルに交流電流を供給する電流供給手段と、
前記検出対象特性測定用コイルの出力と前記外乱検出用コイルの出力との差分に基づいて前記金属被検体の電磁気的特性を測定する電磁気特性測定手段と、を備えることを特徴とする金属被検体の電磁気特性測定装置。 Using a magnetic sensor formed by winding an excitation coil and a detection coil around a ferromagnetic core, a magnetic field generated by applying an alternating magnetic flux to a metal object is measured, and the magnetic field is measured based on the measured magnetic field. An apparatus for measuring the electromagnetic characteristics of a metal object for measuring the electromagnetic characteristics of the metal object,
The ferromagnetic core has a substantially H-shaped cross section having four legs,
The detection coil includes a detection object characteristic measurement coil wound around at least one of two legs of the four legs facing the metal object, and the of the four legs. A disturbance detection coil wound around at least one of the two legs not facing the metal object,
Current supply means for supplying an alternating current to the exciting coil;
An electromagnetic characteristic measuring means for measuring an electromagnetic characteristic of the metal object based on a difference between an output of the detection object characteristic measurement coil and an output of the disturbance detection coil; Electromagnetic characteristic measuring device.
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