JP5721677B2 - 磁束計 - Google Patents
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Description
本発明の第1の態様は、第1サーチコイルが接続される第1サーチコイル接続端子と、前記第1サーチコイルに誘起される電圧を増幅する第1増幅回路と、前記第1増幅回路の出力電圧をデジタル信号に変換する第1A/D変換回路と、前記第1A/D変換回路が出力するデジタル信号を解析して演算処理する演算処理装置と、前記演算処理装置の演算処理結果を表示する表示器と、を備え、前記演算処理装置は、前記第1A/D変換回路が出力するデジタル信号に含まれる前記第1サーチコイルの雑音電圧成分を除去する手段と、前記第1サーチコイルの雑音電圧成分を除去したデジタル信号を時間積分して前記第1サーチコイルが検出する磁束を演算する手段と、を含む、ことを特徴とする磁束計である。
本発明の第2の態様は、前述した本発明の第1の態様において、前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルに電圧が誘起されていない状態で前記第1サーチコイルの雑音電圧を計測し、その計測した雑音電圧に基づいて電圧閾値を設定する手段と、前記第1サーチコイルで磁束を計測するときに、前記電圧閾値に基づいて、前記第1A/D変換回路が出力するデジタル信号に含まれる前記第1サーチコイルの雑音電圧成分を除去する手段と、を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、第1サーチコイルの雑音電圧成分を高精度に除去することができるので、第1サーチコイルが検出する磁束を高精度に計測することができる。
本発明の第3の態様は、前述した本発明の第1の態様又は第2の態様において、前記第1増幅回路は、前記第1サーチコイルに誘起される電圧を増幅する増幅率が異なる複数の増幅器を含み、前記第1A/D変換回路は、前記複数の増幅器の出力信号をそれぞれデジタル信号に変換する回路を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、第1サーチコイルが検出する磁束の大きさや変化幅等に応じて適切な増幅率のデジタル信号を選択することができるので、第1サーチコイルが検出する磁束の微少な変化を高精度に計測することができる。
本発明の第4の態様は、前述した本発明の第1〜第3の態様のいずれかにおいて、前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルが検出する磁束の周波数を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、磁束の周波数を高精度に計測することができるので、例えばモータの回転磁束の均一性等を高精度に検査することができる。
本発明の第5の態様は、前述した本発明の第1〜第4の態様のいずれかにおいて、前記演算処理装置によって演算処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、前記D/A変換回路が出力するアナログ信号を外部へ出力するアナログ出力端子と、をさらに備える、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、演算処理装置によって演算処理されたデジタル信号を外部機器で観測したり解析したりすることができる。
本発明の第6の態様は、前述した本発明の第1〜第5の態様のいずれかにおいて、第2サーチコイルが接続される第2サーチコイル接続端子と、前記第2サーチコイルに誘起される電圧を増幅する第2増幅回路と、前記第2増幅回路の出力電圧をデジタル信号に変換する第2A/D変換回路と、をさらに備え、前記演算処理装置は、前記第2A/D変換回路が出力するデジタル信号に含まれる前記第2サーチコイルの雑音電圧成分を除去する手段と、前記第2サーチコイルの雑音電圧成分を除去したデジタル信号を時間積分して前記第2サーチコイルが検出する磁束を演算する手段と、を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、第1サーチコイルが検出する磁束と第2サーチコイルが検出する磁束とを同時に並行して高精度に計測することができる。
本発明の第7の態様は、前述した本発明の第6の態様において、前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルが検出する磁束と前記第2サーチコイルが検出する磁束とを比較する手段を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、例えば第1サーチコイルが検出する磁束と第2サーチコイルが検出する磁束の大きさや方向を対比したり、両者の差分を求めたりすることができる。
本発明の第8の態様は、前述した本発明の第6の態様又は第7の態様において、前記演算処理装置は、前記第1A/D変換回路及び前記第2A/D変換回路が出力するデジタル信号から磁性材料に作用する磁界の強さと前記磁性材料の磁束密度を求めて、前記磁性材料の磁気ヒステリシス特性を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、いわゆる単板試験器のBコイルとHコイルを第1サーチコイル接続端子と第2サーチコイル接続端子にそれぞれ接続し、そのBコイルの電圧とHコイルの電圧から磁性材料に作用する磁界の強さと磁性材料の磁束密度を求めることによって、その磁性材料の磁気ヒステリシス特性を高精度に計測することができる。
本発明の第9の態様は、前述した本発明の第1〜第8の態様のいずれかにおいて、磁性材料を励磁する励磁コイルの駆動信号を出力する駆動信号出力回路をさらに備え、前記演算処理装置は、前記励磁コイルの巻数と電流から前記磁性材料に作用する磁界の強さを求め、前記第1サーチコイルの巻数と断面積、及び前記第1サーチコイルが検出する磁束から前記磁性材料の磁束密度を求めて、前記磁性材料の磁気ヒステリシス特性を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、励磁コイルで磁性材料を励磁して磁束を発生させ、第1サーチコイルでその磁性材料の磁束を計測し、その磁性材料に作用する磁界の強さと磁性材料の磁束密度を求めることによって、その磁性材料の磁気ヒステリシス特性を高精度に計測することができる。
本発明の第10の態様は、前述した本発明の第1〜第9の態様のいずれかにおいて、外部機器との間でデータ通信を行う通信装置を備える、ことを特徴とする磁束計である。
このような特徴によれば、通信装置を介して接続された外部機器において、演算処理装置によって演算処理されたデジタル信号を解析して演算処理することができる。
尚、本発明は、以下説明する実施例に特に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
本発明に係る磁束計10の構成について、図1を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る磁束計10の構成を図示したブロック図である。
尚、増幅回路11の入力側には、高周波ノイズを遮断するローパスフィルタ等のフィルタ回路(図示せず)を設けるのが好ましい。また増幅回路11の入力側には、0調整、オフセット調整等を行うための校正回路(図示せず)を設けるのが好ましい。
サーチコイルL1及びサーチコイルL2に誘起される電圧は、それぞれ増幅回路11で増幅された後、デジタル信号に変換され、それによって演算処理装置14による演算処理が可能な状態になる。演算処理装置14による演算処理機能は、CPU141において実行される演算処理プログラムによって実現される。以下、演算処理装置14において実行される演算処理について説明する。
演算処理装置14は、例えばサーチコイルL1及びサーチコイルL2に誘起される電圧の大きさに応じて自動的に、あるいは操作パネル18におけるボタン操作に応じて、計測レンジを切り換える。
演算処理装置14は、ADC12が出力するデジタル信号に含まれるサーチコイルL1の雑音電圧成分及びサーチコイルL2の雑音電圧成分を除去する。より具体的には、まずサーチコイルL1に電圧が誘起されていない状態でサーチコイルL1の雑音電圧を計測し、その計測した雑音電圧に基づいて電圧閾値を設定する。そしてサーチコイルL1で磁束を計測するときに、その電圧閾値に基づいて、ADC12が出力するデジタル信号に含まれるサーチコイルL1の雑音電圧成分を除去する。また演算処理装置14は、サーチコイルL2についても同様に、サーチコイルL2に電圧が誘起されていない状態でサーチコイルL2の雑音電圧を計測し、その計測した雑音電圧に基づいて電圧閾値を設定する。そしてサーチコイルL2で磁束を計測するときに、その電圧閾値に基づいて、ADC12が出力するデジタル信号に含まれるサーチコイルL2の雑音電圧成分を除去する。
演算処理装置14は、サーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束の変化のデジタル信号を解析して、その磁束の周波数をそれぞれ演算する。それによって例えばモータの回転磁束の均一性等を高精度に検査することができる。演算した磁束の周波数は、表示器15にリアルタイムで表示することができる。
演算処理装置14は、サーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束の変化のデジタル信号を解析して、その磁束のピーク値をそれぞれ演算する。それによってサーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束のピーク値を高精度に計測することができる。演算した磁束のピーク値は、表示器15にリアルタイムで表示することができる。
演算処理装置14は、サーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束の変化のデジタル信号を解析して、その計測した磁束と計測対象の磁石の長さから磁気モーメントを演算する。それによって計測対象の磁石の磁気モーメントを高精度に計測することができる。演算した磁石の磁気モーメントは、表示器15にリアルタイムで表示することができる。
演算処理装置14は、サーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束の変化のデジタル信号を解析して、サーチコイルL1が検出する磁束とサーチコイルL2が検出する磁束とを比較する。それによって例えばサーチコイルL1が検出する磁束とサーチコイルL2が検出する磁束の大きさや方向を対比したり、両者の差分を求めたりすることができる。サーチコイルL1及びサーチコイルL2が検出する磁束の比較結果は、表示器15にリアルタイムで表示することができる。
磁束計10を用いた熱減磁の計測について、図2を参照しながら説明する。
図2は、磁束計10を用いて永久磁石31の熱減磁特性を計測する実験装置の構成を図示したブロック図である。
磁束計10を用いた励磁電流法による磁気ヒステリシス特性の計測について、図3を参照しながら説明する。
図4は、磁性材料33の磁気ヒステリシス特性を計測する単板試験器の要部を図示した側面図である。図5は、磁性材料33の磁気ヒステリシス特性を単板試験器により計測する実験装置の構成を図示したブロック図である。
11 増幅回路
12 ADC
13 FPGA
14 演算処理装置
15 表示器
16 DAC
17 コイル駆動回路
18 操作パネル
19 LANインタフェース
L1、L2、L11、L12、L21 サーチコイル
T1〜T8 入力端子
T11〜T13 出力端子
Claims (9)
- 第1サーチコイルが接続される第1サーチコイル接続端子と、
前記第1サーチコイルに誘起される電圧を増幅する第1増幅回路と、
前記第1増幅回路の出力電圧をデジタル信号に変換する第1A/D変換回路と、
前記第1A/D変換回路が出力するデジタル信号を解析して演算処理する演算処理装置と、
前記演算処理装置の演算処理結果を表示する表示器と、を備え、
前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルに電圧が誘起されていない状態で前記第1サーチコイルの雑音電圧を計測し、その計測した雑音電圧に基づいて第1電圧閾値を設定する手段と、
前記第1サーチコイルで磁束を計測するときに、前記第1電圧閾値に基づいて、前記第1A/D変換回路が出力するデジタル信号に含まれる前記第1サーチコイルの雑音電圧成分を除去する手段と、
前記第1サーチコイルの雑音電圧成分を除去したデジタル信号を時間積分して前記第1サーチコイルが検出する磁束を演算する手段と、を含む、ことを特徴とする磁束計。 - 請求項1に記載の磁束計において、前記第1増幅回路は、前記第1サーチコイルに誘起される電圧を増幅する増幅率が異なる複数の増幅器を含み、
前記第1A/D変換回路は、前記複数の増幅器の出力信号をそれぞれデジタル信号に変換する回路を含む、ことを特徴とする磁束計。 - 請求項1又は2に記載の磁束計において、前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルが検出する磁束の周波数を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の磁束計において、前記演算処理装置によって演算処理されたデジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路と、
前記D/A変換回路が出力するアナログ信号を外部へ出力するアナログ出力端子と、をさらに備える、ことを特徴とする磁束計。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の磁束計において、第2サーチコイルが接続される第2サーチコイル接続端子と、
前記第2サーチコイルに誘起される電圧を増幅する第2増幅回路と、
前記第2増幅回路の出力電圧をデジタル信号に変換する第2A/D変換回路と、をさらに備え、
前記演算処理装置は、前記第2サーチコイルに電圧が誘起されていない状態で前記第2サーチコイルの雑音電圧を計測し、その計測した雑音電圧に基づいて第2電圧閾値を設定する手段と、
前記第2サーチコイルで磁束を計測するときに、前記第2電圧閾値に基づいて、前記第2A/D変換回路が出力するデジタル信号に含まれる前記第2サーチコイルの雑音電圧成分を除去する手段と、
前記第2サーチコイルの雑音電圧成分を除去したデジタル信号を時間積分して前記第2サーチコイルが検出する磁束を演算する手段と、を含む、ことを特徴とする磁束計。 - 請求項5に記載の磁束計において、前記演算処理装置は、前記第1サーチコイルが検出する磁束と前記第2サーチコイルが検出する磁束とを比較する手段を含む、ことを特徴とする磁束計。
- 請求項5又は6に記載の磁束計において、前記演算処理装置は、前記第1A/D変換回路及び前記第2A/D変換回路が出力するデジタル信号から磁性材料に作用する磁界の強さと前記磁性材料の磁束密度を求めて、前記磁性材料の磁気ヒステリシス特性を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の磁束計において、磁性材料を励磁する励磁コイルの駆動信号を出力する駆動信号出力回路をさらに備え、
前記演算処理装置は、前記励磁コイルの巻数と電流から前記磁性材料に作用する磁界の強さを求め、前記第1サーチコイルの巻数と断面積、及び前記第1サーチコイルが検出する磁束から前記磁性材料の磁束密度を求めて、前記磁性材料の磁気ヒステリシス特性を演算する手段を含む、ことを特徴とする磁束計。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の磁束計において、外部機器との間でデータ通信を行う通信装置をさらに備える、ことを特徴とする磁束計。
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