JP4233523B2 - 永久状態偏差を感知する方法及び装置 - Google Patents
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Description
機能原理
トランスデューサあるいはインジケータは非晶質強磁性体から構成され、これは極めて高い導磁性、5,000<μ<200,000を有すると同時に、ある合金組成に対して、比較的高い磁気ひずみ、5<λsat<40ppmを有する特性を所有する。全体としてみると、これは非常に高い磁気−弾性関係を備えた材料を提供し、且つそれゆえにセンサ材料として非常に適している。
高い周波数の信号を検知するために、流量変化を検知して、これがバンドに対する変形量に比例することを推定するだけの簡単な利点を有する。このことは、非磁性バンドが伸長変化において流量変化を生じないため、磁気的に明確な初期状態が達成されることを意味する。
わずかな磁気封入及び巻き上げコイルへの直流、及び
わずかな磁気封入及び永久磁石を備えたバイアス磁化がある。
すなわち、
ガラススライドへ接着したセンサの初期実験では周波数の範囲が40kHz−1MHzの振動を検知できたことを示す。
機能的原理
トランスデューサあるいはインジケータは非晶質強磁性体から構成され、これは極めて高い導磁性、5,000<μ<200,000を有すると同時に、ある合金組成に対して比較的高い磁気ひずみ、5<λsat<40ppmを有する特性を所有する。全体としてみると、これは非常に高い磁気弾性関係を備えた材料を提供し、且つそれゆえにセンサ材料として非常に適している。トランスデューサあるいはインジケータは3・16・0.022mmの大きさの2つの非晶質バンドエレメントからできている。このバンドエレメントは図1に示されるように固定ブロックに対して接着される。固定ブロックでは1つのコイルが各バンドエレメントの周囲に巻かれる。この1つ以上のコイルは図2に示されるように半ブリッジで接続される。両バンドエレメントにおける類似の変化が信号を提供しないようにこれらコイルを接続することにより、温度に対する不感受性の高さ及び別の対称崩壊が実現される。2つの非晶質バンドエレメント及び中間プラスチックバンドから構成される「ビーム」を屈曲させると、片方のバンドエレメントの伸長が別のバンドエレメントの圧縮を同時に生じさせる。コイルからの出力信号がその後正反対となり、すなわち伸長におけるインダクタンス(導磁性)の増加及び圧縮における減少を生じる。
このトランスデューサあるいはインジケータが実静的測定を有するため、測定原理は流量変化により誘発される引張に基づくことがない。本発明では、バンドの相対導磁性は加速計の期待バンド幅よりもおよそ10倍高い周波数を有する搬送波を使用して測定される必要がある。
すなわち、
各コイルは800ターンを有し、8,2mHのインダクタンスを提供する。この半ブリッジは4,4V及び19,3kHzの振幅の正弦波電波を提供する。このコイルは直列に接続されているため、ブリッジインピーダンスは10kΩの大きさで維持され、これはオペアンプにより増幅されて良好に適用できることを意味する。
直線性を調べるために、ある程度の周波数特性まで、加速計試験装置にて測定された。
機能的原理
トランスデューサあるいはインジケータは非晶質強磁性体から構成され、これは極めて高い導磁性、5,000<μ<200,000を有すると同時に、ある合金組成に対して比較的高い磁気ひずみ、5<λsat<40ppmを有する特性を所有する。全体としてみると、これは非常に高い磁気−弾性関係を備えた材料を提供し、且つそれゆえにセンサ材料として非常に適している。トランスデューサあるいはインジケータは3・18・0,022mmの大きさの1つの非晶質バンドからできている。このバンドは間に介在する絶縁性プラスチックバンドと共に2ターンして巻かれる。このバンドは次に短絡化二次巻線として機能するため、このバンドの異なる層がたがいに電気接点を有さないことが必須的に重要である。結果としてできた活性シリンダは薄い接着部を有して測定対象物上に接着され更に反対側では半球形のプラスチックボビンの底部まで接着される。プラスチックボビンの底部上に、反応塊が固定され一方1,000ターンのコイルがその側面上を巻かれる。このトランスデューサの原理は唯1つのコイルだけが存在するため動的周期を検知するのに最適である。半ブリッジに接合させた2つのコイルを使用することにより(コイルが異なって操作され、すなわち正の加速度に対して1つのコイルが正の出力信号を提供する一方で別のコイルが相当する負の出力信号を提供すると仮定する)、コイルに対して対称的に生じる外部の、大域現象(熱、磁界など)により生じる変動、全ての電流(空中電磁波など)の影響は減少/除去される利点がある。
高い周波数の信号を検知するために、流量変化を検知して、これがバンドに対する変形量に比例することを推定するだけの簡単な利点を有する。このことは、非磁性バンドが伸長変化において流量変化を生じないため、磁気的に明確な初期状態が達成されることを意味する。磁化基礎状態を達成するために、原則的にアース磁界は30−60μT(20−40A/m)で充分であるが、他方では、インジケータが搭載され測定される際にはアース磁界の大きさ及び方向を監視することは非実用的である。
1.わずかな磁気封入及び巻き上げコイルへの直流。
2.わずかな磁気封入及び永久磁石を備えたバイアス磁化がある。
650ターンを有するコイルは、3.2mHのインダクタンスを提供する。この共鳴周波数は以下の式で計算される。
Claims (16)
- 一時的な内部材料振動、いわゆるリアルタイムのアコースティックエミッションに基づき検知することによって、永久状態に対応する該当箇所に生じた偏差を表示及び感知し、偏差依存エレメントは1つ以上のマルチ−ターンコイルにより少なくとも部分的に巻かれている、偏差を表示および感知する方法において、
a.1つ以上のバンド成形エレメントは前記該当箇所に対して自由に懸架される方法で接着され、
b.前記バンドエレメントは非晶性および/またはナノ結晶材料から形成され、
c.前記バンド成形エレメントはピックアップコイルを通して直流を印加するおよび/または永久磁石を利用するバイアス磁化により影響され、
d.前記偏差は前記バンドエレメント内に内部原子運動(振動)を発生して前記バンドエレメントに伝達され、
e.前記偏差により前記原子運動に比例する前記コイル内の検出可能な電磁流量変化(dB/dt)を表示および感知するかあるいは前記コイル内の検出可能なインダクタンス変化を表示および感知し、
f.2つの非晶質バンドエレメント及び中間プラスチックバンドから構成される「ビーム」を屈曲させると、片方のバンドエレメントの伸長が別のバンドエレメントの圧縮を同時に生じさせ、その後、コイルからの出力信号が正反対となり、すなわち伸長におけるインダクタンス(導磁性)の増加及び圧縮における減少を生じ、これにより曲げビームの先端部に位置する反応塊は加速度、ビームの長さ及び質量に比例する曲げモーメントを提供することを特徴とする方法。 - 請求項1のb.に関する、前記材料は高透磁性および比較的高い磁気歪みを発生する、結晶化温度に近いがそれより低い温度で磁気加熱処理される請求項1記載の方法。
- 請求項1のb.に関する、前記非晶性材料として強磁性体が選択されることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
- 前記透磁性は5000<μ<200000ppmから選択されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。
- 前記磁気ひずみは5<λsat<40ppmから選択されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
- 前記非晶性材料は1つ以上のバンドエレメントを形成するよう切断され、その縦伸びは選択された圧延方向に対して横方向に選択されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。
- スライドガラスに接着させた前記バンドエレメントは40kHz乃至1MHzの周波数範囲内で感度が示されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 1つ以上の、少なくともおよそ20μmの厚さの、非晶性あるいはナノ結晶材料の、高透磁性および比較的高い磁気歪みを有する磁気加熱処理バンドエレメントが使用されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 一時的な内部材料振動、いわゆるリアルタイムのアコースティックエミッションに基づき検知することによって、永久状態に対応する該当箇所に生じた偏差を表示及び感知し、偏差依存エレメントは1つ以上のマルチ−ターンコイルにより少なくとも巻かれている、偏差を表示および感知する装置において、
a.1つ以上のバンド成形エレメントは前記該当箇所に対して自由に懸架される方法で接着され、
b.前記バンドエレメントは非晶性あるいはナノ結晶材料から形成され、
c.前記バンド成形エレメントはピックアップコイルを通して直流を印加するおよび/または永久磁石を利用するバイアス磁化により影響され、
d.前記偏差は前記バンドエレメント内に内部原子運動(振動)を発生して前記バンドエレメントに伝達され、
e.前記偏差により前記原子運動に比例する前記コイル内の検出可能な電磁流量変化(dB/dt)を表示および感知するかあるいは前記コイル内の検出可能なインダクタンス変化を表示および感知し、
f.2つの非晶質バンドエレメント及び中間プラスチックバンドから構成される「ビーム」を屈曲させると、片方のバンドエレメントの伸長が別のバンドエレメントの圧縮を同時に生じさせ、その後、コイルからの出力信号が正反対となり、すなわち伸長におけるインダクタンス(導磁性)の増加及び圧縮における減少を生じ、これにより曲げビームの先端部に位置する反応塊は加速度、ビームの長さ及び質量に比例する曲げモーメントを提供することを特徴とする装置。 - 請求項9のb.に関する、前記材料は高透磁性および比較的高い磁気歪みを発生する、結晶化温度に近いがそれより低い温度で磁気加熱処理される請求項9記載の装置。
- 1つ以上の、少なくともおよそ20μmの厚さの、非晶性あるいはナノ結晶材料の、高透磁性および比較的高い磁気歪みを有する磁気加熱処理バンドエレメントが使用されることを特徴とする請求項9記載の装置。
- 前記1つあるいは1つ以上のコイルが結合された1つあるいは1つ以上のバンドエレメントは弾性変形可能なエポキシポリマーで囲まれることを特徴とする請求項9記載の装置。
- 前記1つあるいは1つ以上のバンドエレメント及び1つあるいは1つ以上のコイルは永久状態に対象物として接着され、その永久状態偏差が表示されることを特徴とする請求項9または12記載の装置。
- 発生する感度はその材料における方向依存性のため、1つあるいはそれ以上のバンドエレメントの圧延方向に対する選択された検知方向の方向付けに従って異なることを特徴とする請求項9乃至13のいずれかに記載の装置。
- コイルが結合されたバンドエレメントはブリッジ及び増幅器を接続させて、感度及び検知性をそれぞれ増加させることを特徴とする請求項9乃至14のいずれかに記載の装置。
- ガラス破損率インジケータとして実現される請求項9乃至15のいずれかに記載の装置。
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