JP2001324554A - Measuring method and measuring device for eddy current generated magnetic field of metal duct in electromagnet - Google Patents
Measuring method and measuring device for eddy current generated magnetic field of metal duct in electromagnetInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば直線加速
器、円形加速器などに使用される電磁石内金属ダクトの
渦電流が作る磁場を測定する電磁石内金属ダクトの渦電
流生成磁場の測定方法とその測定装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a magnetic field generated by an eddy current of a metal duct in an electromagnet used for, for example, a linear accelerator, a circular accelerator, etc. It concerns the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は実開平6−57000号出願の明
細書に示されたこの種の電磁石の磁場測定装置である。
図8(a)は電磁石の構成を示し、図8(b)は測定回
路を示す。電磁石1は2極電磁石であり、一対の相対向
する磁極11を有し、この一対の磁極間には金属ダクト
3が配置される。この金属ダクト3は、直線加速器、円
形加速器において、粒子の通過経路を構成する。サーチ
コイル2は金属ダクト3と一方の磁極11の間に配置さ
れる。4は電磁石の駆動電源であり、鋸歯状波電圧を発
生するパルス電源である。5はサーチコイル2の位置決
めを行うサーチコイル駆動部である。サーチコイル2の
出力電圧はA/D変換機61にてデジタル信号に変換さ
れ、コンピュータ71に取り込まれて記憶される。高速
フーリエ変換演算機(FFT演算機)72はコンピュー
タ71からデジタル信号に変換されたサーチコイル2の
出力電圧波形を取り込み、それを演算してサーチコイル
2の磁場成分を出力する。2. Description of the Related Art FIG. 8 shows an apparatus for measuring the magnetic field of an electromagnet of this type disclosed in the specification of Japanese Utility Model Application No. 6-57000.
FIG. 8A shows a configuration of the electromagnet, and FIG. 8B shows a measurement circuit. The electromagnet 1 is a two-pole electromagnet and has a pair of opposed magnetic poles 11, and a metal duct 3 is arranged between the pair of magnetic poles. This metal duct 3 constitutes a passage of particles in a linear accelerator and a circular accelerator. The search coil 2 is arranged between the metal duct 3 and one magnetic pole 11. Reference numeral 4 denotes a driving power supply for the electromagnet, which is a pulse power supply for generating a sawtooth voltage. Reference numeral 5 denotes a search coil drive unit for positioning the search coil 2. The output voltage of the search coil 2 is converted into a digital signal by the A / D converter 61 and is taken into the computer 71 and stored. The fast Fourier transform calculator (FFT calculator) 72 takes in the output voltage waveform of the search coil 2 converted from the computer 71 into a digital signal, calculates the output voltage waveform, and outputs the magnetic field component of the search coil 2.
【0003】この従来の装置は、電磁石1をパルス電源
4で駆動すると、電磁石1の磁極11の間の磁界の強さ
が時間的に変化し、この磁界の変化によりサーチコイル
2に電圧が発生し、このサーチコイル2の出力電圧波形
をFFT演算機72で演算し、磁極間の磁場を測定す
る。駆動電源4として直流電源を使用する場合には、サ
ーチコイル2を移動させることによっても、サーチコイ
ル2の出力電圧を得て、その波形を演算して、磁極間の
磁場を測定できる。In this conventional apparatus, when the electromagnet 1 is driven by the pulse power supply 4, the strength of the magnetic field between the magnetic poles 11 of the electromagnet 1 changes with time, and a voltage is generated in the search coil 2 by the change in the magnetic field. Then, the output voltage waveform of the search coil 2 is calculated by the FFT calculator 72 to measure the magnetic field between the magnetic poles. When a DC power supply is used as the drive power supply 4, the output voltage of the search coil 2 is obtained by moving the search coil 2 and its waveform is calculated to measure the magnetic field between the magnetic poles.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このように従来装置に
よれば電磁石1の磁極11間の磁場を測定できるが、磁
極間に配置された金属ダクト3に渦電流が流れる場合
に、この渦電流が作る金属ダクト内の磁界を測定するこ
とはできない。例えば円形加速器では粒子を加速する際
に電磁石1の磁場が時間的変化率が変動する態様で変化
するので、磁極11間に配置された金属ダクト3に渦電
流が流れ、この渦電流が作る磁場によって金属ダクト3
内の磁場が変化する。この渦電流による磁場の変化は、
ベータトロン共鳴等によるビーム損失の原因となるもの
であり、前記渦電流による磁場はいわゆる誤差磁場とな
るので、この磁場を測定し評価することは重要である
が、従来装置ではその測定ができないという課題があっ
た。従来装置では、サーチコイル2が金属ダクトの外部
に配置されていること、および電磁石の駆動電圧が鋸歯
状波であって電磁石の磁場の時間変化率が一定であり、
金属ダクト3に生じる渦電流が時間的に変化しないの
で、渦電流が作る磁場成分が時間的に変化せず、それに
応じた電圧がサーチコイルに発生しない。As described above, according to the conventional apparatus, the magnetic field between the magnetic poles 11 of the electromagnet 1 can be measured. However, when the eddy current flows through the metal duct 3 disposed between the magnetic poles, the eddy current can be measured. It is not possible to measure the magnetic field in metal ducts created by. For example, in a circular accelerator, when accelerating particles, the magnetic field of the electromagnet 1 changes in such a manner that the rate of change over time fluctuates. Therefore, an eddy current flows through the metal duct 3 disposed between the magnetic poles 11, and the magnetic field created by the eddy current By metal duct 3
The magnetic field inside changes. The change in the magnetic field due to this eddy current is
It is a cause of beam loss due to betatron resonance and the like, and the magnetic field due to the eddy current is a so-called error magnetic field, so it is important to measure and evaluate this magnetic field, but it cannot be measured by the conventional device. There were challenges. In the conventional device, the search coil 2 is arranged outside the metal duct, the driving voltage of the electromagnet is a sawtooth wave, and the time change rate of the magnetic field of the electromagnet is constant.
Since the eddy current generated in the metal duct 3 does not change over time, the magnetic field component generated by the eddy current does not change over time, and no voltage corresponding to the change occurs in the search coil.
【0005】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、電磁石の磁極間に配置した金属ダク
トに流れる渦電流が作る磁場を測定する新規な電磁石内
金属ダクトの渦電流生成磁場の測定方法を提案すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and measures a magnetic field generated by an eddy current generated by a metal duct in an electromagnet, which measures a magnetic field generated by an eddy current flowing in a metal duct disposed between magnetic poles of the electromagnet. The aim is to propose a measurement method.
【0006】またこの発明は、電磁石間に配置した金属
ダクトに流れる渦電流が作る磁場を測定する新規な電磁
石内金属ダクトの渦電流生成磁場の測定装置を提案する
ことを目的とする。Another object of the present invention is to propose a novel measuring device for an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet for measuring a magnetic field generated by an eddy current flowing in a metal duct disposed between electromagnets.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明による電磁石内
金属ダクトの渦電流生成磁場の測定方法は、電磁石の磁
場の強さを時間変化率が変動する態様で変化させ、かつ
前記電磁石の磁極間に配置された金属ダクト内に挿入し
たサーチコイルを回転させることを含む方法である。According to the present invention, there is provided a method for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet, the method comprising: The method includes rotating a search coil inserted in a metal duct disposed in the first position.
【0008】またこの発明による電磁石内金属ダクトの
渦電流生成磁場の測定方法は、電磁石の磁場の強さを時
間変化率が変動する態様で変化させ、かつ前記電磁石の
磁極間に配置された金属ダクト内に挿入したサーチコイ
ルを回転させて、前記電磁石による第1磁場成分と前記
金属ダクトに生成した渦電流が作る第2磁場成分とに応
じた第1出力電圧を前記サーチコイルから得ること、お
よび前記第2磁場成分による影響を受けず前記第1磁場
成分に応じた第2出力電圧を前記サーチコイルから得る
ことを含み、前記第1出力電圧と第2出力電圧の差に基
づいて前記第2磁場成分を求める方法である。Further, according to the method for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to the present invention, the strength of the magnetic field of the electromagnet is changed in a manner that the rate of change with time changes, and the metal disposed between the magnetic poles of the electromagnet is provided. Rotating a search coil inserted into the duct to obtain a first output voltage corresponding to a first magnetic field component generated by the electromagnet and a second magnetic field component generated by an eddy current generated in the metal duct, from the search coil; And obtaining a second output voltage corresponding to the first magnetic field component from the search coil without being affected by the second magnetic field component, wherein the second output voltage is obtained based on a difference between the first output voltage and the second output voltage. This is a method for obtaining two magnetic field components.
【0009】またこの発明による電磁石内金属ダクトの
渦電流生成磁場の測定方法は、電磁石の磁場の強さを時
間変化率が変動する態様で変化させ、かつ前記電磁石の
磁極間に配置された金属ダクト内に挿入した第1サーチ
コイルを回転させて、前記電磁石による第1磁場成分と
前記金属ダクトに生成した渦電流が作る第2磁場成分と
に応じた出力電圧を前記第1サーチコイルから得るこ
と、および前記第2磁場成分による影響を受けず前記第
1磁場成分に応じた出力電圧を第2サーチコイルから得
ることを含み、前記第1サーチコイルの出力電圧と第2
サーチコイルの出力電圧の差に基づいて前記第2磁場成
分を求める方法である。Further, according to the method of measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to the present invention, the strength of the magnetic field of the electromagnet is changed in such a manner that the rate of change with time changes, and the metal disposed between the magnetic poles of the electromagnet is provided. By rotating a first search coil inserted in the duct, an output voltage corresponding to a first magnetic field component generated by the electromagnet and a second magnetic field component generated by an eddy current generated in the metal duct is obtained from the first search coil. And obtaining an output voltage corresponding to the first magnetic field component from the second search coil without being affected by the second magnetic field component.
This is a method for obtaining the second magnetic field component based on a difference between output voltages of search coils.
【0010】またこの発明による電磁石内金属ダクトの
渦電流生成磁場の測定方法は、前記電磁石を正弦波電圧
にて駆動する方法である。Further, a method of measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to the present invention is a method of driving the electromagnet with a sine wave voltage.
【0011】さらにこの発明による電磁石内金属ダクト
の渦電流生成磁場の測定装置は、電磁石の磁場の強さが
時間変化率が変動する態様で前記電磁石を駆動する駆動
電源、サーチコイルを回転させるサーチコイル駆動機
構、前記サーチコイルの出力電圧波形を記憶するコンピ
ュータ、およびこのコンピュータに記憶された前記出力
電圧波形に基づき磁場成分を演算する演算機を備え、前
記サーチコイルを前記電磁石の磁場に配置した金属ダク
ト内に挿入した状態における前記サーチコイルの出力電
圧波形と前記金属ダクトを除去し前記サーチコイルを前
記電磁石の磁場に挿入した状態における前記サーチコイ
ルの出力電圧波形とに基づき、前記演算機により前記金
属ダクトの渦電流が作る磁場成分を求めるものである。Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for measuring an eddy current generating magnetic field in a metal duct in an electromagnet, wherein a driving power source for driving the electromagnet and a search coil for rotating a search coil are arranged in such a manner that the intensity of the magnetic field of the electromagnet varies with time. A coil drive mechanism, a computer that stores an output voltage waveform of the search coil, and a calculator that calculates a magnetic field component based on the output voltage waveform stored in the computer, wherein the search coil is arranged in the magnetic field of the electromagnet. Based on the output voltage waveform of the search coil in a state inserted in a metal duct and the output voltage waveform of the search coil in a state where the metal duct is removed and the search coil is inserted in the magnetic field of the electromagnet, The magnetic field component generated by the eddy current of the metal duct is obtained.
【0012】またこの発明による電磁石内金属ダクトの
渦電流生成磁場の測定装置は、電磁石の磁場の強さが時
間変化率が変動する態様で前記電磁石を駆動する駆動電
源、前記電磁石の磁場内の配置された金属ダクト、この
金属ダクト内に挿入された第1サーチコイル、前記金属
ダクト外の前記電磁石磁場内に挿入された第2サーチコ
イル、前記第1、第2サーチコイルを回転させるサーチ
コイル駆動機構、前記第1、第2サーチコイルの出力電
圧波形を記憶するコンピュータ、およびこのコンピュー
タに記憶された前記出力電圧波形に基づき磁場成分を演
算する演算機を備え、前記第1サーチコイルの出力電圧
波形と前記第2サーチコイルの出力電圧波形とに基づき
前記演算機により前記金属ダクトの渦電流が作る磁場成
分を求めるものである。Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet, wherein a driving power source for driving the electromagnet in a mode in which the strength of the magnetic field of the electromagnet varies with time changes; An arranged metal duct, a first search coil inserted in the metal duct, a second search coil inserted in the electromagnet magnetic field outside the metal duct, and a search coil for rotating the first and second search coils A drive mechanism, a computer that stores output voltage waveforms of the first and second search coils, and a calculator that calculates a magnetic field component based on the output voltage waveform stored in the computer, wherein an output of the first search coil is provided. A magnetic field component generated by an eddy current of the metal duct is obtained by the calculator based on a voltage waveform and an output voltage waveform of the second search coil. That.
【0013】またこの発明による電磁石内金属ダクトの
渦電流生成磁場の測定装置は、前記駆動電源が正弦波電
圧にて前記電磁石を駆動し、前記電磁石の磁場の強さを
時間変化率が変動する態様で変化させるものである。[0013] In the measuring apparatus for eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to the present invention, the driving power source drives the electromagnet with a sine wave voltage, and the intensity of the magnetic field of the electromagnet varies with time. It changes in an aspect.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明に
よる電磁石内金属ダクトの渦電流生成磁場の測定方法と
その測定装置の実施の形態1を示す。図1(a)は電磁
石部分の構成を示し、図1(b)はその測定回路を示
す。電磁石1は2極電磁石であり、一対の相対向する磁
極11を有する。この磁極11間には、断面が円形の金
属ダクト3が配置され、この金属ダクト3内の軸心にサ
ーチコイル2が挿入され、その出力電圧はアンプ60に
供給される。金属ダクト3は例えば円形加速器に組み込
まれた状態で、その粒子の通過経路を構成する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows a first embodiment of a method and a device for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to the present invention. FIG. 1A shows a configuration of an electromagnet portion, and FIG. 1B shows a measurement circuit thereof. The electromagnet 1 is a two-pole electromagnet and has a pair of opposed magnetic poles 11. A metal duct 3 having a circular cross section is arranged between the magnetic poles 11, and a search coil 2 is inserted into an axis in the metal duct 3, and the output voltage is supplied to an amplifier 60. The metal duct 3 constitutes, for example, a path through which the particles pass while being incorporated in a circular accelerator.
【0015】図2はサーチコイル駆動機構5の断面を示
す。金属ダクト3の外周部にはモータ51が設置されて
おり、モータ51の回転軸52は金属ダクト3内へ延び
歯車53に連結されている。歯車54は歯車53と噛み
合い、その軸55は金属ダクト3の軸線上を延び、磁極
11で挟まれた位置でサーチコイル2に結合され、サー
チコイル2を軸55を中心として回転させる。なお、図
1、2に示す電磁石部分は円形加速器などに組み込まれ
る前のものであり、加速器に組み込まれる時には、駆動
部5、モータ51、軸52,55、歯車53、54、サ
ーチコイル2は金属ダクト3内の粒子の通過を阻害しな
いビーム領域外に移動退避される。FIG. 2 shows a cross section of the search coil driving mechanism 5. A motor 51 is provided on the outer periphery of the metal duct 3, and a rotating shaft 52 of the motor 51 extends into the metal duct 3 and is connected to a gear 53. The gear 54 meshes with the gear 53, and the shaft 55 extends on the axis of the metal duct 3, is coupled to the search coil 2 at a position sandwiched by the magnetic poles 11, and rotates the search coil 2 about the shaft 55. The electromagnet parts shown in FIGS. 1 and 2 are before being incorporated into a circular accelerator or the like. When incorporated into the accelerator, the drive unit 5, the motor 51, the shafts 52 and 55, the gears 53 and 54, and the search coil 2 are used. The particles are moved and retracted outside the beam region that does not hinder the passage of particles in the metal duct 3.
【0016】図1(b)において、41は電磁石1を駆
動する駆動電源であり、図3(b)の正弦波電圧を発生
するパルス電源である。このパルス電源41の正弦波電
圧は電磁石1に供給されるものと同じ電圧がA/D変換
器62に供給され、デジタル信号に変換される。8はこ
のデジタル信号に基づいて図3(a)のトリガー信号を
発生するトリガー信号発生装置である。サーチコイル2
の出力電圧はアンプ60を介してA/D変換器61に入
力され、デジタル信号に変換され、コンピュータ71に
取り込まれ、記憶される。72は高速フーリエ変換演算
機(FFT演算機)である。In FIG. 1B, reference numeral 41 denotes a drive power supply for driving the electromagnet 1, which is a pulse power supply for generating a sine wave voltage shown in FIG. 3B. The same voltage as that supplied to the electromagnet 1 is supplied to the A / D converter 62 as the sine wave voltage of the pulse power supply 41, and is converted into a digital signal. Reference numeral 8 denotes a trigger signal generator that generates the trigger signal shown in FIG. 3A based on the digital signal. Search coil 2
Is input to an A / D converter 61 via an amplifier 60, is converted into a digital signal, and is taken into a computer 71 and stored. Reference numeral 72 denotes a fast Fourier transform calculator (FFT calculator).
【0017】次に動作を説明する。図1においてパルス
電源41により電磁石1の磁極11間に時間変化率が時
間とともに変化する磁場を発生させる。例えば、パルス
電源4から図3(b)のような角周波数ω1 の正弦波電
圧を供給し、サーチコイル2をサーチコイル駆動部5に
より角周波数ω2 で回転させると、サーチコイル2に図
3(c)または(d)に示す正弦波電圧が発生する。こ
の場合、電磁石による磁場の強さは時間変化率が変化す
る態様で変化しているので、金属ダクト3に生じる渦電
流が時間的に変化し、その渦電流による磁場の変化に応
じてもサーチコイル2に電圧が生じる。加えてサーチコ
イル2が回転しているので、この意味からも渦電流の時
間的変動を捕らえることができる。Next, the operation will be described. In FIG. 1, a pulse power supply 41 generates a magnetic field between the magnetic poles 11 of the electromagnet 1 whose time change rate changes with time. For example, when a sine wave voltage having an angular frequency ω 1 as shown in FIG. 3B is supplied from the pulse power supply 4 and the search coil 2 is rotated at an angular frequency ω 2 by the search coil driving unit 5, 3 (c) or (d) generates a sinusoidal voltage. In this case, since the strength of the magnetic field by the electromagnet changes in a manner that the time rate of change changes, the eddy current generated in the metal duct 3 changes with time, and the search is performed according to the change in the magnetic field due to the eddy current. A voltage is generated in the coil 2. In addition, since the search coil 2 is rotating, the temporal fluctuation of the eddy current can be captured in this sense.
【0018】図3(c)は磁極11間に金属ダクト3が
配置されている状態におけるサーチコイル2の出力電圧
波形である。このサーチコイル2の出力電圧をアンプ6
0を介してA/D変換器61でデジタル信号に変換す
る。この状態で、トリガー信号発生装置8を使用して図
3(a)に示すトリガー信号を発生させ、このトリガー
信号の時刻を初期時刻t0 として数波長分のサーチコイ
ル2の出力電圧波形とパルス電源41の電圧波形をコン
ピュータ71に取り込む。この場合、金属ダクト3に流
れる渦電流が時間的に変化するので、サーチコイル2の
出力電圧波形は2極電磁石1が作り出す磁場成分φ
1 と、金属ダクト3に流れる渦電流が作る磁場成分φ2
に応じたものとなる(図3(c)参照)。前記コンピュ
ータ71に取り込んだサーチコイル2の出力電圧波形と
パルス電源41の電圧波形のデータからサーチコイル2
の出力電圧波形とパルス電源41の電圧波形との位相差
t1 を算出しておく。FIG. 3C shows an output voltage waveform of the search coil 2 in a state where the metal duct 3 is arranged between the magnetic poles 11. The output voltage of this search coil 2 is
The signal is converted into a digital signal by the A / D converter 61 via the “0”. In this state, by using the trigger signal generating device 8 to generate a trigger signal shown in FIG. 3 (a), the output voltage waveform and a pulse search coils 2 of the time of the trigger signal several wavelengths as the initial time t 0 The voltage waveform of the power supply 41 is taken into the computer 71. In this case, the eddy current flowing through the metal duct 3 changes with time, so that the output voltage waveform of the search coil 2 has a magnetic field component φ generated by the dipole electromagnet 1.
1 and the magnetic field component φ 2 created by the eddy current flowing through the metal duct 3
(See FIG. 3C). From the data of the output voltage waveform of the search coil 2 and the voltage waveform of the pulse power supply 41 taken into the computer 71, the search coil 2
The phase difference t 1 between the output voltage waveform of the pulse power supply 41 and the voltage waveform of the pulse power supply 41 is calculated in advance.
【0019】次に磁極11間から金属ダクト3を除去し
磁極11間にサーチコイル2のみが存在する状態とし、
この状態で前記と同じに電磁石1に角周波数ω1 の正弦
波電圧を供給しサーチコイル2を角周波数ω2 で回転さ
せた時のサーチコイル2の出力電圧波形とパルス電源4
1の電圧波形をコンピュータ71に取り込み、それらの
位相差t2 を算出しておく(図3(d)参照)。この金
属ダクト3が除去された状態におけるサーチコイル2の
電圧波形は磁場成分φ2 の影響を受けず、磁場成分φ1
のみに応答するものである。続いて図3(c)の電圧波
形と図3(d)の電圧波形をFFT演算機72により高
速フーリエ変換することにより磁場成分を求める。図3
(c)の電圧波形は磁場成分φ1 、φ2 に応答してお
り、図3(d)の電圧波形は磁場成分φ1 のみに応答す
るので、併せてそれらの電圧波形から求めた磁場の差を
演算すると、金属ダクト3の渦電流が作る誤差磁場の磁
場成分φ2 が得られる。Next, the metal duct 3 is removed from between the magnetic poles 11 so that only the search coil 2 exists between the magnetic poles 11.
In this state, the output voltage waveform of the search coil 2 when the sine wave voltage of the angular frequency ω 1 is supplied to the electromagnet 1 and the search coil 2 is rotated at the angular frequency ω 2 is
1 is taken into the computer 71 and their phase difference t 2 is calculated in advance (see FIG. 3D). The voltage waveform of the search coil 2 in a state where the metal duct 3 is removed is not affected by the magnetic field component φ 2 , and the magnetic field component φ 1
Only respond to. Subsequently, a magnetic field component is obtained by performing a fast Fourier transform on the voltage waveform of FIG. 3C and the voltage waveform of FIG. FIG.
The voltage waveform of FIG. 3C responds to the magnetic field components φ 1 and φ 2 , and the voltage waveform of FIG. 3D responds only to the magnetic field component φ 1 . When the difference is calculated, the magnetic field component φ 2 of the error magnetic field generated by the eddy current of the metal duct 3 is obtained.
【0020】実施の形態1では、同じサーチコイルを用
い、金属ダクト3が存在する場合と、それが除去された
場合の磁場を測定するので、2つのサーチコイルを用い
る場合に比べ、2つのサーチコイルの構成上の差による
測定精度の低下がなく、正確な測定ができる。ここで、
この誤差磁場の磁場成分について、すべての磁場成分、
例えば実施の形態1の2極電磁石1を用いるものにあっ
ては2、6、10極の磁場成分などのすべての極数に応
じた磁場成分を得るためには、パルス電源41の正弦波
電圧の角周波数ω1 とサーチコイル2の回転角周波数ω
2 を等しくせず、ずらしておく必要がある。In the first embodiment, the same search coil is used, and the magnetic field is measured when the metal duct 3 is present and when the metal duct 3 is removed. Therefore, two search coils are used in comparison with the case where two search coils are used. Accurate measurement can be performed without a decrease in measurement accuracy due to a difference in coil configuration. here,
For the magnetic field component of this error magnetic field, all the magnetic field components,
For example, in the case of using the two-pole electromagnet 1 according to the first embodiment, in order to obtain a magnetic field component corresponding to all the pole numbers, such as magnetic field components of 2, 6, and 10 poles, the sine wave voltage of the pulse power supply 41 is required. Angular frequency ω 1 and rotational angular frequency ω of search coil 2
The two need to be staggered, not equal.
【0021】実施の形態2.図4はこの発明による実施
の形態2の電磁石部分の構成を示す。実施の形態1では
電磁石1が2極電磁石で構成されたが、実施の形態2で
は電磁石1が4極電磁石で構成され、4極磁極12を有
している。金属ダクト3は4極磁極12で囲まれた中心
部分に配置され、その軸心部分にサーチコイル2が挿入
されている。その他の構成、測定回路は実施の形態1と
同様に構成される。実施の形態1と同様に、電磁石1を
正弦波電圧で駆動し、サーチコイル2を回転させること
により、電磁石1による磁場成分と金属ダクト3に発生
する渦電流による磁場成分を得、それと金属ダクト3を
除去した状態での磁場成分との差を求めることにより、
金属ダクト3に発生する渦電流が作る磁場成分を得るこ
とができる。Embodiment 2 FIG. FIG. 4 shows a configuration of an electromagnet part according to a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the electromagnet 1 is formed of a two-pole electromagnet. However, in the second embodiment, the electromagnet 1 is formed of a four-pole electromagnet and has a four-pole magnetic pole 12. The metal duct 3 is arranged at a center portion surrounded by the quadrupole magnetic poles 12, and the search coil 2 is inserted into an axial center portion thereof. Other configurations and measurement circuits are configured in the same manner as in the first embodiment. Similarly to the first embodiment, the electromagnet 1 is driven by a sine wave voltage and the search coil 2 is rotated to obtain a magnetic field component by the electromagnet 1 and a magnetic field component by an eddy current generated in the metal duct 3. By calculating the difference from the magnetic field component with 3 removed,
A magnetic field component generated by an eddy current generated in the metal duct 3 can be obtained.
【0022】実施の形態3.図5はこの発明による実施
の形態3の電磁石部分の構成を示す。この実施の形態3
では電磁石1が6極電磁石で構成され、6極磁極13を
有している。金属ダクト3は6極磁極13の中心部に配
置され、その軸心にサーチコイル2が挿入されている。
その他の構成、測定回路は実施の形態1と同様であり、
同様な方法で金属ダクト3に生成される渦電流が作る磁
場成分を測定できる。Embodiment 3 FIG. FIG. 5 shows a configuration of an electromagnet part according to a third embodiment of the present invention. Embodiment 3
In this embodiment, the electromagnet 1 is constituted by a six-pole electromagnet and has a six-pole magnetic pole 13. The metal duct 3 is disposed at the center of the six-pole magnetic pole 13, and the search coil 2 is inserted at the axis thereof.
Other configurations and measurement circuits are the same as those of the first embodiment.
In the same manner, the magnetic field component generated by the eddy current generated in the metal duct 3 can be measured.
【0023】実施の形態4.図6はこの発明による実施
の形態4の電磁石部分の構成を示す。この実施の形態3
では電磁石1が8極電磁石で構成され、8極磁極14を
有している。金属ダクト3は8極磁極14の中心部に配
置され、その軸心にサーチコイル2が挿入されている。
その他の構成、測定回路は実施の形態1と同様であり、
同様な方法で金属ダクト3に生成される渦電流が作る磁
場成分を測定できる。Embodiment 4 FIG. 6 shows a configuration of an electromagnet part according to a fourth embodiment of the present invention. Embodiment 3
In FIG. 1, the electromagnet 1 is formed of an eight-pole electromagnet and has an eight-pole magnetic pole 14. The metal duct 3 is arranged at the center of the eight-pole magnetic pole 14, and the search coil 2 is inserted at the axis thereof.
Other configurations and measurement circuits are the same as those of the first embodiment.
In the same manner, the magnetic field component generated by the eddy current generated in the metal duct 3 can be measured.
【0024】実施の形態5.図7はこの発明による実施
の形態5を示す。図7(a)は電磁石部分の構成を示
し、図7(b)は測定回路を示す。実施の形態5では電
磁石1は2極電磁石として構成され、2極磁極11を有
する。2極磁極11の間に金属ダクト3が配置される
が、この実施の形態5では金属ダクト3の軸心に第1の
サーチコイル21が図1のサーチコイル2と同様に挿入
され、加えて金属ダクト3と一方の磁極との間に第2の
サーチコイル22が挿入されている。これらのサーチコ
イル21、22はそれぞれ図2に示すサーチコイル駆動
機構5と同様のサーチコイル駆動機構51、52により
回転される。サーチコイル21の出力電圧はアンプ6
0、A/D変換器61を介してデジタル化され、コンピ
ュータ71に取り込まれる。サーチコイル22の出力電
圧はアンプ63、A/D変換器64を介してデジタル化
され、コンピュータ71に取り込まれるようになってい
る。Embodiment 5 FIG. 7 shows a fifth embodiment according to the present invention. FIG. 7A shows a configuration of an electromagnet portion, and FIG. 7B shows a measurement circuit. In the fifth embodiment, the electromagnet 1 is configured as a two-pole electromagnet and has a two-pole magnetic pole 11. The metal duct 3 is disposed between the dipole poles 11. In the fifth embodiment, the first search coil 21 is inserted into the axis of the metal duct 3 in the same manner as the search coil 2 in FIG. A second search coil 22 is inserted between the metal duct 3 and one magnetic pole. These search coils 21 and 22 are rotated by search coil drive mechanisms 51 and 52 similar to the search coil drive mechanism 5 shown in FIG. 2, respectively. The output voltage of the search coil 21 is
0, digitized via the A / D converter 61 and taken into the computer 71. The output voltage of the search coil 22 is digitized via an amplifier 63 and an A / D converter 64 and is taken into a computer 71.
【0025】電磁石1を角周波数ω1 の正弦波電圧で駆
動し、サーチコイル21、22を互いに同じ角周波数ω
2 で回転させると、サーチコイル21の出力電圧は電磁
石1による磁場成分φ1 と金属ダクト3に生成する渦電
流が作る磁場成分φ2 に応じたものとなり、一方サーチ
コイル22の出力電圧は電磁石1による磁場成分φ1の
みに応じたものとなるので、FFT演算機72によりそ
れらをフーリエ変換してその差を求めることにより、同
様に金属ダクト3に生成する渦電流が作る磁場φ2 を求
めることができる。The electromagnet 1 is driven by a sine wave voltage having the angular frequency ω 1 , and the search coils 21 and 22 are connected to the same angular frequency ω.
2 , the output voltage of the search coil 21 depends on the magnetic field component φ 1 generated by the electromagnet 1 and the magnetic field component φ 2 generated by the eddy current generated in the metal duct 3, while the output voltage of the search coil 22 is Therefore, the magnetic field φ 2 generated by the eddy current generated in the metal duct 3 is similarly obtained by performing a Fourier transform on the magnetic field component φ 1 and calculating the difference between them by the FFT calculator 72. be able to.
【0026】この実施の形態5によれば金属ダクト3を
除去する必要がなく、簡単に金属ダクト3に生成する渦
電流が作る磁場成分を得ることができ、また図1のトリ
ガー信号発生装置8も不要になる。なおこの実施の形態
5において、電磁石1を図4、5、6のように4極、6
極、8極に構成することも可能である。According to the fifth embodiment, it is not necessary to remove the metal duct 3, and it is possible to easily obtain the magnetic field component generated by the eddy current generated in the metal duct 3. In addition, the trigger signal generator 8 shown in FIG. Also becomes unnecessary. In the fifth embodiment, the electromagnet 1 has four poles and six poles as shown in FIGS.
It is also possible to configure it with 8 poles.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上のようにこの発明は、電磁石の磁場
の強さを時間変化率は変動する態様で変動させ、かつ電
磁石の磁極間に配置された金属ダクト内に挿入したサー
チコイルを回転させることを含んだ測定方法であり、金
属ダクトの渦電流生成磁場成分の測定を可能にすること
ができる。As described above, according to the present invention, the strength of the magnetic field of the electromagnet is varied in such a manner that the rate of change over time is varied, and the search coil inserted in the metal duct disposed between the magnetic poles of the electromagnet is rotated. This is a measurement method that includes measuring the eddy current generating magnetic field component of the metal duct.
【0028】また、電磁石の磁場の強さを時間変化率が
変動する態様で変化させ、電磁石の磁極間に配置された
金属ダクト内に挿入したサーチコイルを回転させて、電
磁石による第1磁場成分と金属ダクトの渦電流が作る第
2磁場成分とに応じた第1出力電圧をサーチコイルから
得ること、および第2磁場成分による影響を受けず第1
磁場成分に応じた第2出力電圧を前記サーチコイルから
得ることを含む方法では、同じサーチコイルを用いて正
確に第2磁場成分を求めることができる。Further, the intensity of the magnetic field of the electromagnet is changed in such a manner that the time rate of change fluctuates, and the search coil inserted in the metal duct disposed between the magnetic poles of the electromagnet is rotated to cause the first magnetic field component by the electromagnet to rotate. Obtaining a first output voltage from the search coil in accordance with the second magnetic field component generated by the eddy current of the metal duct and the first output voltage without being affected by the second magnetic field component
In the method including obtaining the second output voltage according to the magnetic field component from the search coil, the second magnetic field component can be accurately obtained using the same search coil.
【0029】また、金属ダクト内に挿入した第1サーチ
コイルから電磁石による第1磁場成分と金属ダクトの渦
電流が作る第2磁場成分とに応じた出力電圧を得るこ
と、および第2磁場成分の影響を受けず第1磁場成分に
応じた出力電圧を第2サーチコイルから得ることを含む
方法では、金属ダクトを除去するなどの手間を必要とせ
ず、簡単に第2磁場成分を求めることができる。Also, an output voltage is obtained from the first search coil inserted into the metal duct in accordance with the first magnetic field component generated by the electromagnet and the second magnetic field component generated by the eddy current of the metal duct. In a method including obtaining an output voltage corresponding to the first magnetic field component from the second search coil without being affected, the second magnetic field component can be easily obtained without the need for removing the metal duct or the like. .
【0030】またサーチコイルを電磁石の磁場に配置し
た金属ダクト内に挿入した状態におけるサーチコイルの
出力電圧と、金属ダクトを除去しサーチコイルを電磁石
の磁場に挿入した状態におけるサーチコイルの出力電圧
とに基づき金属ダクトの渦電流の生成磁場成分を求める
測定装置では、同じサーチコイルを用い、正確な測定が
できる。The output voltage of the search coil in a state where the search coil is inserted in a metal duct arranged in the magnetic field of the electromagnet, and the output voltage of the search coil in a state where the metal duct is removed and the search coil is inserted in the magnetic field of the electromagnet. In the measuring apparatus for obtaining the generated magnetic field component of the eddy current of the metal duct based on the above, accurate measurement can be performed using the same search coil.
【0031】また金属ダクト内に挿入した第1サーチコ
イルの出力電圧と、金属ダクト外の第2サーチコイルの
出力電圧を用いるものでは、金属ダクトの除去などの手
間をかけずに、簡単に測定することができる。In the case of using the output voltage of the first search coil inserted into the metal duct and the output voltage of the second search coil outside the metal duct, the measurement can be easily performed without trouble such as removing the metal duct. can do.
【図1】 この発明による実施の形態1を示す電磁石部
分の構成図と測定回路図。FIG. 1 is a configuration diagram and a measurement circuit diagram of an electromagnet part according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明による実施の形態1のサーチコイル
駆動機構を示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a search coil driving mechanism according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明による実施の形態1の測定波形図。FIG. 3 is a measurement waveform chart according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 この発明による実施の形態2を示す電磁石部
分の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of an electromagnet part according to a second embodiment of the present invention.
【図5】 この発明による実施の形態3を示す電磁石部
分の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an electromagnet part according to a third embodiment of the present invention.
【図6】 この発明による実施の形態4を示す電磁石部
分の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of an electromagnet part according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】 この発明による実施の形態5を示す電磁石部
分の構成図と測定回路図。FIG. 7 is a configuration diagram and a measurement circuit diagram of an electromagnet part according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】 従来装置を示す電磁石部分の構成図と測定回
路図。FIG. 8 is a configuration diagram and a measurement circuit diagram of an electromagnet portion showing a conventional device.
1 電磁石 11、12、13、14 磁極 2、21、22 サーチコイル 3 金属ダクト 4、
41 駆動電源 5 サーチコイル駆動機構 71 コンピュータ 72
FFT演算機DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnet 11, 12, 13, 14 Magnetic pole 2, 21, 22 Search coil 3 Metal duct 4,
41 Drive power supply 5 Search coil drive mechanism 71 Computer 72
FFT calculator
Claims (7)
する態様で変化させ、かつ前記電磁石の磁極間に配置さ
れた金属ダクト内に挿入したサーチコイルを回転させる
ことを含む電磁石内金属ダクトの渦電流生成磁場の測定
方法。1. A method according to claim 1, further comprising: changing a strength of a magnetic field of the electromagnet in such a manner that a rate of change in time varies, and rotating a search coil inserted in a metal duct disposed between magnetic poles of the electromagnet. A method for measuring the eddy current generating magnetic field of a duct.
する態様で変化させ、かつ前記電磁石の磁極間に配置さ
れた金属ダクト内に挿入したサーチコイルを回転させ
て、前記電磁石による第1磁場成分と前記金属ダクトに
生成した渦電流が作る第2磁場成分とに応じた第1出力
電圧を前記サーチコイルから得ること、および前記第2
磁場成分による影響を受けず前記第1磁場成分に応じた
第2出力電圧を前記サーチコイルから得ることを含み、
前記第1出力電圧と第2出力電圧の差に基づいて前記第
2磁場成分を求める電磁石内金属ダクトの渦電流生成磁
場の測定方法。2. The method according to claim 1, wherein the intensity of the magnetic field of the electromagnet is changed in such a manner that the rate of change with time fluctuates, and a search coil inserted in a metal duct disposed between the magnetic poles of the electromagnet is rotated to generate a second signal. Obtaining a first output voltage from the search coil according to one magnetic field component and a second magnetic field component generated by an eddy current generated in the metal duct; and
Obtaining from the search coil a second output voltage corresponding to the first magnetic field component without being affected by the magnetic field component;
A method for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet for obtaining the second magnetic field component based on a difference between the first output voltage and the second output voltage.
する態様で変化させ、かつ前記電磁石の磁極間に配置さ
れた金属ダクト内に挿入した第1サーチコイルを回転さ
せて、前記電磁石による第1磁場成分と前記金属ダクト
に生成した渦電流が作る第2磁場成分とに応じた出力電
圧を前記第1サーチコイルから得ること、および前記第
2磁場成分による影響を受けず前記第1磁場成分に応じ
た出力電圧を第2サーチコイルから得ることを含み、前
記第1サーチコイルの出力電圧と第2サーチコイルの出
力電圧の差に基づいて前記第2磁場成分を求める電磁石
内金属ダクトの渦電流生成磁場の測定方法。3. The electromagnet according to claim 1, wherein the intensity of the magnetic field of the electromagnet is changed in such a manner that the rate of change over time fluctuates, and a first search coil inserted in a metal duct disposed between the magnetic poles of the electromagnet is rotated. Obtaining from the first search coil an output voltage corresponding to a first magnetic field component generated by the first magnetic field and a second magnetic field component generated by the eddy current generated in the metal duct; and the first magnetic field component is not affected by the second magnetic field component. Obtaining an output voltage corresponding to a magnetic field component from a second search coil, and obtaining a second magnetic field component based on a difference between an output voltage of the first search coil and an output voltage of the second search coil. Method of measuring eddy current generating magnetic field.
1、2、または3記載の電磁石内金属ダクトの渦電流生
成磁場の測定方法。4. The method for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet according to claim 1, wherein the electromagnet is driven by a sine wave voltage.
する態様で前記電磁石を駆動する駆動電源、サーチコイ
ルを回転させるサーチコイル駆動機構、前記サーチコイ
ルの出力電圧波形を記憶するコンピュータ、およびこの
コンピュータに記憶された前記出力電圧波形に基づき磁
場成分を演算する演算機を備え、前記サーチコイルを前
記電磁石の磁場に配置した金属ダクト内に挿入した状態
における前記サーチコイルの出力電圧波形と前記金属ダ
クトを除去し前記サーチコイルを前記電磁石の磁場に挿
入した状態における前記サーチコイルの出力電圧波形と
に基づき、前記演算機により前記金属ダクトの渦電流が
作る磁場成分を求める電磁石内金属ダクトの渦電流生成
磁場の測定装置。5. A drive power supply for driving the electromagnet in a manner in which the strength of the magnetic field of the electromagnet varies with time, a search coil drive mechanism for rotating a search coil, a computer storing an output voltage waveform of the search coil, And an arithmetic unit that calculates a magnetic field component based on the output voltage waveform stored in the computer, and an output voltage waveform of the search coil in a state where the search coil is inserted into a metal duct arranged in a magnetic field of the electromagnet. A metal duct in an electromagnet for obtaining a magnetic field component generated by an eddy current of the metal duct by the calculator based on an output voltage waveform of the search coil in a state where the metal duct is removed and the search coil is inserted into a magnetic field of the electromagnet. For measuring eddy current generated magnetic field.
する態様で前記電磁石を駆動する駆動電源、前記電磁石
の磁場内に配置された金属ダクト、この金属ダクト内に
挿入された第1サーチコイル、前記金属ダクト外の前記
電磁石磁場内に挿入された第2サーチコイル、前記第
1、第2サーチコイルを回転させるサーチコイル駆動機
構、前記第1、第2サーチコイルの出力電圧波形を記憶
するコンピュータ、およびこのコンピュータに記憶され
た前記出力電圧波形に基づき磁場成分を演算する演算機
を備え、前記第1サーチコイルの出力電圧波形と前記第
2サーチコイルの出力電圧波形とに基づき前記演算機に
より前記金属ダクトの渦電流が作る磁場成分を求める電
磁石内金属ダクトの渦電流生成磁場の測定装置。6. A driving power supply for driving the electromagnet in a manner in which the strength of the magnetic field of the electromagnet varies with time, a metal duct arranged in the magnetic field of the electromagnet, and a first metal duct inserted in the metal duct. A search coil, a second search coil inserted in the electromagnet magnetic field outside the metal duct, a search coil driving mechanism for rotating the first and second search coils, and output voltage waveforms of the first and second search coils. A computer for storing, and a calculator for calculating a magnetic field component based on the output voltage waveform stored in the computer, wherein the computer calculates the magnetic field component based on an output voltage waveform of the first search coil and an output voltage waveform of the second search coil. An apparatus for measuring an eddy current generating magnetic field of a metal duct in an electromagnet, wherein a magnetic field component generated by the eddy current of the metal duct is calculated by a computer.
し、前記電磁石の磁場の強さを時間変化率が変動する態
様で変化させる請求項5または6記載の電磁石内金属ダ
クトの渦電流生成磁場の測定装置。7. The eddy current of a metal duct in an electromagnet according to claim 5, wherein the driving power supply drives the electromagnet with a sine wave voltage and changes the strength of the magnetic field of the electromagnet in a manner that the rate of change with time changes. Measurement device for generated magnetic field.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145997A JP2001324554A (en) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Measuring method and measuring device for eddy current generated magnetic field of metal duct in electromagnet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000145997A JP2001324554A (en) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Measuring method and measuring device for eddy current generated magnetic field of metal duct in electromagnet |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001324554A true JP2001324554A (en) | 2001-11-22 |
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ID=18652423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2000145997A Pending JP2001324554A (en) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | Measuring method and measuring device for eddy current generated magnetic field of metal duct in electromagnet |
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JP (1) | JP2001324554A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8887792B2 (en) | 2009-02-09 | 2014-11-18 | Carmelo Joseph Licciardi Di Stefano | Winder |
-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000145997A patent/JP2001324554A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8887792B2 (en) | 2009-02-09 | 2014-11-18 | Carmelo Joseph Licciardi Di Stefano | Winder |
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