JP2004138419A - Particulate shape measurement device - Google Patents
Particulate shape measurement device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004138419A JP2004138419A JP2002301285A JP2002301285A JP2004138419A JP 2004138419 A JP2004138419 A JP 2004138419A JP 2002301285 A JP2002301285 A JP 2002301285A JP 2002301285 A JP2002301285 A JP 2002301285A JP 2004138419 A JP2004138419 A JP 2004138419A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic sensor
- magnetic field
- magnetic
- fine particles
- particle measurement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 195
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 61
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 349
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 89
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 65
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 16
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 15
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 8
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 7
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は微粒子形状計測装置に関し、軸受の潤滑油に混入した金属摩耗粉などの微粒子の形状を計測する場合に適用して有用なものであり、例えば潤滑油管理システムやメンテナンスシステムに装備される微粒子形状計測装置などに適用することができる。
【0002】
【従来の技術】
例えば火力発電所には、ボイラに供給する空気を発電所で発生する余熱で予め加熱して熱効率を高めるために用いられるエアヒータ(図1参照)など、回転軸を軸受で回転自在に支持する構成の機器が多数備えられており、これらの機器では、運転中に軸受の金属摩耗粉などの微粒子が軸受の潤滑油に混入して軸受の焼きつき等の支障をきたすことがある。このため、エアヒータなどの重要な機器については、循環する潤滑油中に混入した微粒子の計測などを行って潤滑油の状態を管理する潤滑油管理システムが装備される。
【0003】
そして、従来、潤滑油などの流体中の微粒子を計測する装置としては、微粒子による磁界の変化を検出するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−171382
【0005】
図9には特許文献1に開示されている計測技術の概要を示す。図9(a)に示すようにフィールドコイル1a,1bで交流磁界を発生させ、このコイル中においてテフロン(商品名)製チューブ3の往路(傾斜部)3a及び復路(非傾斜部)3bに潤滑油とともに微粒子2を流すことにより、図9(b)及び図9(c)に示すように前記磁界に対する微粒子2の姿勢を変える。そして、このときの微粒子2による前記磁界の変化を、図9(a)に示すようにセンシンングコイル4により、起電力として検出する。その結果、図9(d)に示すような起電力A,Bが得られ、この起電力A,Bの比から、図9(e)に示すような微粒子2のアスペクト比(長軸径と短軸径の比)、即ち、長短度(円形度)を求めることができる。
【0006】
図10には別の従来の計測技術の概要を示す。図10(a)に示すように、コイル11により、潤滑油が流れる配管12の途中(微粒子計測領域部)、及び、磁気センサ13の配置部に磁界14を形成し、潤滑油とともに配管12を流れる微粒子15によって生じる磁界14の変化を、磁気センサ13によって検出する。その結果、図10(b)に示すような磁気センサ13の検出信号が得られるため、この検出信号と、既知の潤滑油(微粒子15)の流速とに基づいて微粒子15の長短度を検出することができる。
【0007】
なお、上記のような微粒子による磁界の変化を検出する手法以外にも、小径の検査領域を微粒子が通過する際の電気抵抗の変化を検知し、この微粒子通過時の信号をトリガとして光学的に微粒子の形状を計測するベックマンコールター社のものや、光学センサによって微粒子の形状計測を行うスペクトロ社のものなどがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の形状計測装置では微粒子の大きさを検知することはできるが、詳細な微粒子の形状計測を行うことはできない。また、ベックマンコールター社やスペクトロ社のものは、光学的な計測であるため、実機に適用する際、計測する潤滑油ライン等の汚損に弱いため、適用性に劣ると考えられる。
【0009】
従って本発明は上記の事情に鑑み、微粒子による磁界の変化を検出して微粒子の詳細な形状計測を確実に行うことができる微粒子形状計測装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第1発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部に磁界を形成する磁界形成手段と、
多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0011】
また、第2発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びこの微粒子計測領域部の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部に第1の磁界を形成する第1の磁界形成手段と、
前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、
多数の第1の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、
多数の第2の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、
前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0012】
また、第3発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部の回りに回転磁界を形成する磁界形成手段と、
多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる円筒状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0013】
また、第4発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部に磁界を形成する磁界形成手段と、
多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0014】
また、第5発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びこの微粒子計測領域部の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部に第1の磁界を形成する第1の磁界形成手段と、
前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、
多数の第1の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、
多数の第2の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0015】
また、第6発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部の回りに回転磁界を形成する磁界形成手段と、
多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる円環状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする。
【0016】
また、第7発明の微粒子形状計測装置は、第1〜第6発明の何れかの微粒子形状計測装置において、
前記磁界形成手段は多数のコイル素子を前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサの各磁気センサ素子に各々に対応させてマトリクス状又は一列に配列してなる平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁界形成部であり、この磁界形成部と、前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサとを一体的に構成し、
前記磁界形成部の各コイル素子に順次通電して前記磁界又は回転磁界を形成するように構成したことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0018】
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1に係る微粒子形状計測装置を備えた潤滑油循環ラインの構成図、図2は本発明の実施の形態1に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【0019】
図1には一例として火力発電プラントのエアヒータの潤滑油循環ラインに本実施の形態1の微粒子形状計測装置を備えた場合の概略構成を示している。図1に示すように、エアヒータ21は、駆動装置22によってロータ23を回転させることにより、下部主軸受25によって回転自在に支持された回転軸24を回転駆動する構成となっている。なお、図1中の26はハウジング、27は上部主軸受である。
【0020】
そして、ドットで概略的に図示するように下部主軸受25は潤滑油30に浸されており、潤滑油30は潤滑油循環ライン(配管)28の途中に設けられたポンプ29によって循環され、潤滑油30中に混入した微粒子(下部主軸受25の金属摩耗粉)は潤滑油循環ライン28の途中に設けられた微粒子形状計測装置31によって計測されるようになっている。
【0021】
図2に示すように、本実施の形態1の微粒子形状計測装置31は磁界形成手段としてのコイル32及びコイル電源装置33、磁気センサ34、信号処理手段としての信号処理装置35などを有している。
【0022】
コイル32は潤滑油循環ライン28の途中の微粒子計測領域部36の一方側に面して配置され、磁気センサ34は微粒子計測領域部36を間に挟んでコイル32と対向するように微粒子計測領域部36の他方側に面してセンサ配置部37に配置されている。従って、コイル電源装置33によってコイル32に交流電流或いは直流電流を流すと、コイル32は微粒子計測領域部36及びセンサ配置部37(磁気センサ34)に交流又は直流の磁界38を形成する。即ち、微粒子計測領域部36及びセンサ配置部37(磁気センサ34)が、磁界38の中に置かれる。このとき、微粒子計測領域部36に微粒子(下部主軸受25の金属摩耗粉)39が存在すると(微粒子計測領域部36の潤滑油30中に微粒子39が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油30とともに微粒子39が微粒子計測領域部36を流れると、この微粒子39によって磁界38が変化する(乱れる)。微粒子39の大きさは例えば数100μm程度である。
【0023】
なお、コイル32の位置は図示の位置に限定するものではなく、磁気センサ34の後方などでもよい。また、潤滑油循環ライン(配管)28のうちの少なくとも微粒子計測領域部36はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0024】
磁気センサ34は、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの磁気センサ素子34aを多数マトリクス状に配列してなる平面状の構成であり、微粒子計測領域部36に存在する微粒子39によって生じる磁界38の変化を各磁気センサ素子34aによって検出する。即ち、図2中のハッチングが施された磁気センサ素子34aは微粒子39の形状に対応する位置のセンサであり、これらの磁気センサ素子34aでは微粒子39による当該部分の磁界38の変化に応じて検出値が変化する。なお、このような平面状(マトリクス状)の磁気センサ34は、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなど行うことにより、多数の磁気センサ素子34aを同基板上にマトリクス状に集積することなどによって、構成することができる。
【0025】
磁気センサ34の各磁気センサ素子34aの検出信号は、信号処理装置35に入力される。信号処理装置35では、各磁気センサ素子34aの検出信号を処理することにより、例えば各磁気センサ素子34aの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた磁気センサ素子34aにおいて微粒子39が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、図2中にハッチングで示すような微粒子39の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子34aの検出信号の変化から微粒子39の存在領域を推定する。信号処理装置35で求められた微粒子39の形状(データ)は、表示・記録装置40において表示され、且つ、記録される。
【0026】
従って、本実施の形態1の微粒子形状計測装置31によれば、微粒子39の詳細な形状、即ち、微粒子39の幅(又は厚み)及び長さを計測を行うことができる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン28の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子34aの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子39の形状計測が可能となる。
【0027】
<実施の形態2>
図3は本発明の実施の形態2に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0028】
図3に示すように、本実施の形態2の微粒子形状計測装置51は第1及び第2の磁界形成手段としての第1及び第2のコイル52A,52B及びコイル電源装置53、第1及び第2の磁気センサ54A,54B、信号処理手段としての信号処理装置55などを有している。
【0029】
第1のコイル52Aは潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部56の直交方向の一方側に面して配置され、第2のコイル52Bは前記直交方向の他方側に面して配置されている。磁気センサ34Aは微粒子計測領域部56の他の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部57Aに微粒子計測領域部56に面して配置され、微粒子計測領域部56を間に挟んで第1のコイル52Aと対向しており、磁気センサ34Bは前記他の直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部57Bに微粒子計測領域部56に面して配置され、微粒子計測領域部56を間に挟んで第2のコイル52Bと対向している。
【0030】
従って、コイル電源装置53によって第1のコイル52Aに交流電流或いは直流電流を流すと、第1のコイル52Aは微粒子計測領域部56及び第1のセンサ配置部57A(第1の磁気センサ54A)に交流又は直流の第1の磁界58Aを形成し、また、コイル電源装置53によって第2のコイル52Bに交流電流或いは直流電流を流すと、第2のコイル52Bは微粒子計測領域部56及び第2のセンサ配置部57B(第2の磁気センサ54B)に交流又は直流の第2の磁界58Bを形成する。即ち、微粒子計測領域部56及び第1のセンサ配置部57A(第1の磁気センサ54A)が、第1の磁界58Aの中に置かれ、微粒子計測領域部56及び第2のセンサ配置部57B(第2の磁気センサ54B)が、第1の磁界58Bの中に置かれる。
【0031】
但し、第1の磁界58Aと第2の磁界58Bは、相互の磁界58A,58Bの干渉を避けるため、コイル電源装置53から第1及び第2のコイル52A,52Bへの通電を交互に切り換えることにより、交互に形成する。この場合、通電の切り換え速度は微粒子59の流速に応じた適宜の高速度とする。
【0032】
そして、このとき、微粒子計測領域部56に微粒子(軸受の金属摩耗粉)59が存在すると(微粒子計測領域部56の潤滑油中に微粒子59が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子59が微粒子計測領域部56を流れると、この微粒子59によって第1の磁界58Aと第2の磁界58Bとが変化する(乱れる)。微粒子59の大きさは例えば数100μm程度である。
【0033】
なお、第1及び第2のコイル52A,52Bの位置は図示の位置に限定するものではなく、第1及び第2の磁気センサ54A,54Bの後方などでもよい。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部56はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0034】
第1の磁気センサ54Aは、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの第1の磁気センサ素子54aを多数マトリクス状に配列してなる平面状の構成であり、微粒子計測領域部56に存在する微粒子59によって生じる第1の磁界58Aの変化を各第1の磁気センサ素子54aによって検出する。即ち、図3中のハッチングが施された第1の磁気センサ素子54aは微粒子59の形状に対応する位置のセンサであり、これらの51の磁気センサ素子54aでは微粒子59による当該部分の第1の磁界58Aの変化に応じて検出値が変化する。
【0035】
第2の磁気センサ54Bは、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの第2の磁気センサ素子54bを多数マトリクス状に配列してなる平面状の構成であり、微粒子計測領域部56に存在する微粒子59によって生じる第2の磁界58Bの変化を各第2の磁気センサ素子54bによって検出する。即ち、図3中のハッチングが施された第2の磁気センサ素子54bは微粒子59の形状に対応する位置のセンサであり、これらの第2の磁気センサ素子54bでは微粒子59による当該部分の第2の磁界58Bの変化に応じて検出値が変化する。
【0036】
このような平面状(マトリクス状)の第1及び第2の磁気センサ54A,54Bは、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bを同基板上にマトリクス状に集積することなどによって、構成することができる。
【0037】
第1及び第2の磁気センサ54A,54Bの各第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bの検出信号は、信号処理装置55に入力される。信号処理装置55では、各第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bの検出信号を処理することにより、例えば各第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bにおいて微粒子59が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、図3中にハッチングで示すような微粒子59の直交する2方向の形状を求める。即ち、各第1及び第2の磁気センサ素子54a,54bの検出信号の変化から微粒子59の存在領域を推定する。信号処理装置55で求められた微粒子59の形状(データ)は、表示・記録装置50において表示され、且つ、記録される。
【0038】
従って、本実施の形態2の微粒子形状計測装置51によれば、微粒子59のより詳細な形状、即ち、微粒子59の幅、長さ、厚みを同時に計測することができる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、第1及び第2の磁気センサ素子64a,64bの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子59の形状計測が可能となる。
【0039】
<実施の形態3>
図4は本発明の実施の形態3に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0040】
図4に示すように、本実施の形態3の微粒子形状計測装置71は磁界形成手段としてのコイル72及びコイル電源装置73、磁気センサ74、信号処理手段としての信号処理装置75などを有している。
【0041】
磁気センサ74は磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの磁気センサ素子74aをマトリクス状に配列してなる円筒状の構成であって、潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部76の周囲を囲むようにしてセンサ配置部77に配置され、微粒子計測領域部76に存在する例えば数100μm程度の大きさの微粒子79によって生じる回転磁界78(詳細は後述するが、前記磁界形成手段によって形成される)の変化を各磁気センサ素子74aによって検出する。即ち、微粒子79の形状に対応する位置の磁気センサ素子74aでは、微粒子79による当該部分の回転磁界78の変化に応じて検出値が変化する。なお、このような円筒状(マトリクス状)の磁気センサ74は、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の磁気センサ素子34aを同基板上にマトリクス状に集積し、且つ、円筒状に成形することなどによって、構成することができる。
【0042】
コイル72は微粒子計測領域部76に面し、且つ、円筒状の磁気センサ74の外周面側に配置されている。そして、コイル72は図示しないモータなどの適宜の回転駆動手段によって矢印Dのように微粒子計測領域部76及びセンサ配置部77(磁気センサ74)の回りをまるようになっている。従って、コイル電源装置73によってコイル72に交流電流或いは直流電流を流し、且つ、前記回転駆動手段によってコイル72を回転させると、微粒子計測領域部76及びセンサ配置部77(磁気センサ74)に交流又は直流の回転磁界78が形成される。即ち、微粒子計測領域部76及びセンサ配置部77(磁気センサ74)が、回転磁界78の中に置かれる。
【0043】
このとき、微粒子計測領域部76に微粒子(軸受の金属摩耗粉)79が存在すると(微粒子計測領域部76の潤滑油中に微粒子79が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子79が微粒子計測領域部76を流れると、この微粒子79によって回転磁界78が変化する(乱れる)。なお、磁気センサ74の周囲に同時に磁界を形成せず、回転磁界78とするのは、磁界相互の干渉を防止するためである。
【0044】
また、回転磁界78を形成する磁界形成手段としては、上記のものに限定されず、例えば、コイル72を磁気センサ74の周方向に連続的に多数配列して、磁気センサ74の周囲を囲む円筒状のコイル群を構成し、このコイル群の各コイル72へのコイル電源装置73からの通電を順次切り換えていくことによって、回転磁界78を形成してもよい。なお、回転磁界78の回転速度(通電の切り換え速度或いはコイル回転速度)は、微粒子79の流速に応じた適宜の高速度とする。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部76はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0045】
磁気センサ74の各磁気センサ素子74aの検出信号は、信号処理装置75に入力される。信号処理装置75では、各磁気センサ素子74aの検出信号を処理することにより、例えば各磁気センサ素子74aの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた磁気センサ素子74aにおいて微粒子79が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、微粒子79の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子74aの検出信号の変化から微粒子79の存在領域を推定する。信号処理装置75で求められた微粒子79の形状(データ)は、表示・記録装置80において表示され、且つ、記録される。
【0046】
従って、本実施の形態3の微粒子形状計測装置71によれば、微粒子79のより詳細な形状、即ち、微粒子79の全周にわたる形状計測を行うことができる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子74aの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子79の形状計測が可能となる。
【0047】
<実施の形態4>
図5は本発明の実施の形態4に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0048】
図5に示すように、本実施の形態4の微粒子形状計測装置91は磁界形成手段としてのコイル92及びコイル電源装置93、磁気センサ94、信号処理手段としての信号処理装置95などを有している。
【0049】
コイル92は潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部96に面し、且つ、磁気センサ94の後方に配置されている。磁気センサ94はコイル32と微粒子計測領域部96の間で微粒子計測領域部96に面してセンサ配置部97に配置されている。従って、コイル電源装置93によってコイル92に交流電流或いは直流電流を流すと、コイル92は微粒子計測領域部96及びセンサ配置部97(磁気センサ94)に交流又は直流の磁界98を形成する。即ち、微粒子計測領域部96及びセンサ配置部97(磁気センサ94)が、磁界98の中に置かれる。このとき、微粒子計測領域部96に微粒子(軸受の金属摩耗粉)99が存在すると(微粒子計測領域部96の潤滑油中に微粒子99が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子99が微粒子計測領域部96を流れると、この微粒子99によって磁界98が変化する(乱れる)。微粒子39の大きさは例えば数100μm程度である。
【0050】
なお、コイル92の位置は図示の位置に限定するものではなく、微粒子計測領域部96を間に挟んで磁気センサ34と対向する位置でもよい。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部96はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0051】
磁気センサ94は、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの磁気センサ素子94aを多数一列に配列してなる直線状の構成であって、長手方向(配列方向)が微粒子99の流れ方向(矢印C方向)と直交するように配置されており、微粒子計測領域部96に存在する微粒子99によって生じる磁界98の変化を各磁気センサ素子94aによって検出する。即ち、微粒子99の形状に対応する位置の磁気センサ素子94aでは、微粒子99による当該部分の磁界98の変化に応じて検出値が変化する。なお、このような直線状の磁気センサ94は、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の磁気センサ素子94aを同基板上にマトリクス状に集積し、且つ、そのうちの1列分を切り出すことなどによって構成することができる。
【0052】
磁気センサ94の各磁気センサ素子94aの検出信号は、信号処理装置95に入力される。信号処理装置95では、既知の微粒子99の流速(潤滑油の流速)、或いは、流速センサで計測した微粒子99の流速(潤滑油の流速)に基づき、各磁気センサ素子94aの検出信号を処理することにより、例えば各磁気センサ素子94aの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた磁気センサ素子94aにおいて微粒子99が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、微粒子99の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子94aの検出信号の変化から微粒子99の存在領域を推定する。また、信号処理装置95で求められた微粒子99の形状(データ)は、表示・記録装置100において表示され、且つ、記録される。
【0053】
従って、本実施の形態4の微粒子形状計測装置91によれば、微粒子99の詳細な形状、即ち、微粒子99の幅(又は厚み)及び長さの計測を行うことができる。つまり、平面状(マトリクス状)ではなく直線状(一列)の磁気センサ94であっても、微粒子99の流速がわかれば、平面状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子94aの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子99の形状計測が可能となる。
【0054】
<実施の形態5>
図6は本発明の実施の形態5に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0055】
図6に示すように、本実施の形態5の微粒子形状計測装置101は第1及び第2の磁界形成手段としての第1及び第2のコイル102A,102B及びコイル電源装置103、第1及び第2の磁気センサ104A,104B、信号処理手段としての信号処理装置105などを有している。
【0056】
第1のコイル102Aは潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部106の直交方向の一方側に面し、且つ、第1の磁気センサ104Aの後方に配置されている。第2のコイル102Bは前記直交方向の他方側に面し、且つ、第2の磁気センサ104Bの後方に配置されている。磁気センサ104Aは微粒子計測領域部106の他の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部107Aに微粒子計測領域部106に面して配置され、第1のコイル102Aと微粒子計測領域部106との間に位置している。磁気センサ104Bは前記他の直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部107Bに微粒子計測領域部106に面して配置され、第2のコイル102Bと微粒子計測領域部106との間に位置している。
【0057】
従って、コイル電源装置103によって第1のコイル102Aに交流電流或いは直流電流を流すと、第1のコイル102Aは微粒子計測領域部106及び第1のセンサ配置部107A(第1の磁気センサ104A)に交流又は直流の第1の磁界108Aを形成し、また、コイル電源装置103によって第2のコイル102Bに交流電流或いは直流電流を流すと、第2のコイル102Bは微粒子計測領域部106及び第2のセンサ配置部107B(第2の磁気センサ104B)に交流又は直流の第2の磁界108Bを形成する。即ち、微粒子計測領域部106及び第1のセンサ配置部107A(第1の磁気センサ104A)が、第1の磁界108Aの中に置かれ、微粒子計測領域部106及び第2のセンサ配置部107B(第2の磁気センサ104B)が、第1の磁界108Bの中に置かれる。
【0058】
但し、第1の磁界108Aと第2の磁界108Bは、相互の磁界58A,58Bの干渉を避けるため、コイル電源装置103から第1及び第2のコイル102A,102Bへの通電を交互に切り換えることにより、交互に形成する。この場合、通電の切り換え速度は微粒子109の流速に応じた適宜の高速度とする。
【0059】
そして、このとき、微粒子計測領域部106に微粒子(軸受の金属摩耗粉)109が存在すると(微粒子計測領域部106の潤滑油中に微粒子109が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子109が微粒子計測領域部106を流れると、この微粒子109によって第1の磁界108Aと第2の磁界108Bとが変化する(乱れる)。微粒子109の大きさは例えば数100μm程度である。
【0060】
なお、第1及び第2のコイル102A,102Bの位置は図示の位置に限定するものではなく、微粒子計測領域部106を間に挟んで第1及び第2の磁気センサ104A,104Bとそれぞれ対向する位置でもよい。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部106はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0061】
第1の磁気センサ104Aは、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの第1の磁気センサ素子104aを多数一列に配列してなる直線状の構成であって、長手方向(配列方向)が微粒子109の流れ方向(矢印C方向)と直交するように配置されており、微粒子計測領域部106に存在する微粒子109によって生じる第1の磁界108Aの変化を各第1の磁気センサ素子104aによって検出する。即ち、微粒子109の形状に対応する位置の第1の磁気センサ素子104aでは、微粒子109による当該部分の第1の磁界108Aの変化に応じて検出値が変化する。
【0062】
第2の磁気センサ104Bは、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの第2の磁気センサ素子104bを多数一列に配列してなる直線状の構成であって、長手方向(配列方向)が微粒子109の流れ方向(矢印C方向)と直交するように配置されており、微粒子計測領域部106に存在する微粒子109によって生じる第2の磁界108Bの変化を各第2の磁気センサ素子104bによって検出する。即ち、微粒子109の形状に対応する位置の第2の磁気センサ素子104bでは、微粒子109による当該部分の第2の磁界108Bの変化に応じて検出値が変化する。
【0063】
このような直線状の第1及び第2の磁気センサ1054A,104Bは、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の第1及び第2の磁気センサ素子104a,104bを同基板上にマトリクス状に集積し、且つ、そのうちの一列分を切り出すことなどによって、構成することができる。
【0064】
第1及び第2の磁気センサ104A,104Bの各第1及び第2の磁気センサ素子104a,104bの検出信号は、信号処理装置105に入力される。信号処理装置105では、既知の微粒子109の流速(潤滑油の流速)、或いは、流速センサで計測した微粒子109の流速(潤滑油の流速)に基づき、各第1及び第2の磁気センサ素子104a,104bの検出信号を処理することにより、例えば各第1及び第2の磁気センサ素子104a,104bの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた第1及び第2の磁気センサ素子104aにおいて微粒子109が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、微粒子109の直交する2方向の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子104a,104bの検出信号の変化から微粒子109の存在領域を推定する。また、信号処理装置105で求められた微粒子109の形状(データ)は、表示・記録装置110において表示され、且つ、記録される。
【0065】
従って、本実施の形態5の微粒子形状計測装置101によれば、微粒子109のより詳細な形状、即ち、微粒子109の幅、長さ、厚みを同時に計測することができる。つまり、平面状(マトリクス状)ではなく直線状(一列)の第1及び第2の磁気センサ104A,104Bであっても、微粒子109の流速がわかれば、平面状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、第1及び第2の磁気センサ素子104a,104bの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子109の形状計測が可能となる。
【0066】
<実施の形態6>
図7は本発明の実施の形態6に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0067】
図7に示すように、本実施の形態6の微粒子形状計測装置121は磁界形成手段としてのコイル122及びコイル電源装置123、磁気センサ124、信号処理手段としての信号処理装置125などを有している。
【0068】
磁気センサ124は磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの磁気センサ素子124aを多数一列に配列してなる円環状の構成であって、この円環の接線方向が微粒子129の流れ方向(矢印C方向)と直交するように配置され、且つ、潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部126の周囲を囲むようにしてセンサ配置部127に配置されており、微粒子計測領域部126に存在する例えば数100μm程度の大きさの微粒子129によって生じる回転磁界128(詳細は後述するが、前記磁界形成手段によって形成される)の変化を各磁気センサ素子124aによって検出する。即ち、微粒子129の形状に対応する位置の磁気センサ素子124aでは、微粒子129による当該部分の回転磁界128の変化に応じて検出値が変化する。
【0069】
なお、このような円環状の磁気センサ124は、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の磁気センサ素子124aを同基板上にマトリクス状に集積し、且つ、そのうちの一列を切り出して円環状に成形することなどによって、構成することができる。
【0070】
コイル122は微粒子計測領域部126に面し、且つ、円環状の磁気センサ124の外周側に配置されている。そして、コイル122は図示しないモータなどの適宜の回転駆動手段によって矢印Dのように微粒子計測領域部126及びセンサ配置部127(磁気センサ124)の回りをまるようになっている。従って、コイル電源装置123によってコイル122に交流電流或いは直流電流を流し、且つ、前記回転駆動手段によってコイル122を回転させると、微粒子計測領域部126及びセンサ配置部127(磁気センサ124)に交流又は直流の回転磁界128が形成される。即ち、微粒子計測領域部126及びセンサ配置部127(磁気センサ124)が、回転磁界128の中に置かれる。
【0071】
このとき、微粒子計測領域部126に微粒子(軸受の金属摩耗粉)129が存在すると(微粒子計測領域部126の潤滑油中に微粒子129が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子129が微粒子計測領域部126を流れると、この微粒子129によって回転磁界128が変化する(乱れる)。なお、磁気センサ124の周囲に同時に磁界を形成せず、回転磁界128とするのは、磁界相互の干渉を防止するためである。
【0072】
また、回転磁界128を形成する磁界形成手段としては、上記のものに限定されず、例えば、コイル122を磁気センサ124の周方向に連続的に多数配列して、磁気センサ124の周囲を囲む円環状のコイル群を構成し、このコイル群の各コイル122へのコイル電源装置123からの通電を順次切り換えていくことによって、回転磁界128を形成してもよい。なお、回転磁界128の回転速度(通電の切り換え速度或いはコイル回転速度)は、微粒子129の流速に応じた適宜の高速度とする。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部126はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0073】
磁気センサ124の各磁気センサ素子124aの検出信号は、信号処理装置125に入力される。信号処理装置125では、各磁気センサ素子124aの検出信号を処理することにより、例えば各磁気センサ素子124aの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた磁気センサ素子124aにおいて微粒子129が検知されたと判断するような信号処理をすることにより、微粒子129の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子124aの検出信号の変化から微粒子129の存在領域を推定する。また、信号処理装置125で求められた微粒子129の形状(データ)は、表示・記録装置130において表示され、且つ、記録される。
【0074】
従って、本実施の形態6の微粒子形状計測装置121によれば、微粒子129のより詳細な形状、即ち、微粒子129の全周にわたる形状計測を行うことができる。つまり、円筒状(マトリクス状)ではなく円環状(一列)の磁気センサ124であっても、微粒子129の流速がわかれば、円筒状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子124aの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子129の形状計測が可能となる。
【0075】
<実施の形態7>
図8は本発明の実施の形態7に係る微粒子形状計測装置の構成図である。なお、潤滑油循環ラインの構成については、上記実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでの説明及び図示を省略する。
【0076】
図8に示すように、本実施の形態7の微粒子形状計測装置141は磁界形成手段としての磁界形成部142及びコイル電源装置143、磁気センサ144、信号処理手段としての信号処理装置145などを有している。
【0077】
磁気センサ144は上記実施の形態1の磁気センサ34と同様の構成、即ち、磁気抵抗(MR)素子、大規模磁気抵抗(GMR)素子又は磁気インダクタンス(MI)素子などの磁気センサ素子34aを多数マトリクス状に配列してなる平面状の構成である。一方、磁界形成部142は、多数のコイル素子142aを磁気センサ144の各磁気センサ素子144aに対応させてマトリクス状に配列してなる平面状の構成である。そして、この磁界形成部142と磁気センサ144とが一体的に構成され、潤滑油循環ラインの途中の微粒子計測領域部146に面してセンサ配置部147に配置されている。
【0078】
なお、磁気センサ144は、例えば磁界によって抵抗値が変化する磁気抵抗(MR)の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数の磁気センサ素子1444aを同基板上にマトリクス状に集積することなどによって、構成することができ、また、磁界形成部142は、例えば導電体の膜を基板上に成膜してエッチングなどを行うことにより、多数のコイル素子142aをマトリクス状に集積することなどによって、構成することができる。
【0079】
コイル電源装置143によって磁界形成部142の各コイル素子142aに交流電流或いは直流電流を流すと、各コイル素子142aは微粒子計測領域部146及びセンサ配置部147(磁気センサ144の各磁気センサ素子144a)に交流又は直流の磁界148を形成する。即ち、微粒子計測領域部146及びセンサ配置部147(磁気センサ144の各磁気センサ素子144a)が、磁界148の中に置かれる。
【0080】
このとき、微粒子計測領域部146に微粒子(軸受の金属摩耗粉)149が存在すると(微粒子計測領域部146の潤滑油中に微粒子149が混入していると)、即ち、矢印Cのように潤滑油とともに微粒子149が微粒子計測領域部146を流れると、この微粒子149によって磁界148が変化する(乱れる)。微粒子149の大きさは例えば数100μm程度である。
【0081】
コイル電源装置143から磁界形成部142の各コイル素子142aへの通電は順次行い、各コイル素子142aが、順次、当該位置において順次磁界148を発生するため、磁界相互の干渉は防止される。なお、この場合、通電の切り換え速度は微粒子149の流速に応じた適宜の高速度とする。また、潤滑油循環ライン(配管)のうちの少なくとも微粒子計測領域部146はテフロン製などの非磁性、非導電性のもので形成されていることが望ましい。
【0082】
そして、磁気センサ144では、微粒子計測領域部146に存在する微粒子149によって生じる磁界148の変化を各磁気センサ素子144aによって検出する。即ち、微粒子149の形状に対応する位置の磁気センサ素子144aでは、微粒子149による当該部分の磁界148の変化に応じて検出値が変化する。
【0083】
磁気センサ144の各磁気センサ素子144aの検出信号は、信号処理装置145に入力される。信号処理装置145では、各磁気センサ素子144aの検出信号を処理することにより(例えば各磁気センサ素子144aの検出信号レベルと閾値とを比較し、検出信号レベルが閾値を超えた磁気センサ素子144aにおいて微粒子149が検知されたと判断するような信号処理をすることにより)、微粒子149の形状を求める。即ち、各磁気センサ素子144aの検出信号の変化から微粒子149の存在領域を推定する。また、信号処理装置145で求められた微粒子149の形状(データ)は、表示・記録装置150において表示され、且つ、記録される。
【0084】
従って、本実施の形態7の微粒子形状計測装置141によれば、微粒子39の詳細な形状、即ち、微粒子39の幅(又は厚み)及び長さを計測を行うことができる。しかも、磁界形成部142の各コイル素子142aにより、磁気センサ144の各磁気センサ素子144aに対して個別に磁界148を形成するため、より精度のよい形状計測が可能であり、装置全体の小型化を図ることもできる。また、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ラインの汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子144a及びコイル素子142aの集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子149の形状計測が可能となる。
【0085】
なお、上記実施の形態2〜6の磁気センサ素子54A,54B,74,94,104A,104B,124に対しても、多数のコイル素子を配列してなる磁界形成部を一体的に設けることができる。
【0086】
即ち、図示は省略するが、多数のコイル素子を平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサ54A,54B,74,94,104A,104B,124の各磁気センサ素子54a,54b,74a,94a,104a,104b,124aに各々に対応させてマトリクス状又は一列に配列してなる平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁界形成部と、前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサ54A,54B,74,94,104A,104B,124とを一体的に構成し、前記磁界形成部の各コイル素子に順次通電して磁界又は回転磁界を形成するように構成してもよい。
【0087】
また、微粒子が、軸受の摩耗粉などのような金属粉ではなく、例えばセラミックス粉などの非金属粉などであっても、この微粒子と潤滑油などの液体や気体との比誘電率の違いにより、磁界の変化を生じるため、本発明による形状計測が可能である。
【0088】
また、磁界形成手段しては、コイルを用いた電磁石に限らず、用途に応じて永久磁石を用いてもよい。例えば、上記実施の形態1,4ではコイル32,92に代えて永久磁石を用いてもよい。
【0089】
【発明の効果】
以上、実施の形態とともに具体的に説明したように、第1発明の微粒子形状計測装置によれば、微粒子計測領域部及びセンサ配置部に磁界を形成する磁界形成手段と、多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子の詳細な形状計測を行うことができる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0090】
また、第2発明の微粒子形状計測装置によれば、微粒子計測領域部及びこの微粒子計測領域部の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部に第1の磁界を形成する第1の磁界形成手段と、前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、多数の第1の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、多数の第2の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子のより詳細な形状計測が可能となる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、第1及び第2の磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0091】
また、第3発明の微粒子形状計測装置によれば、微粒子計測領域部及びセンサ配置部の回りに回転磁界を形成する磁界形成手段と、多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる円筒状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子の全周にわたる詳細な形状計測を行うことができる。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0092】
また、第4発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部に磁界を形成する磁界形成手段と、多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子の詳細な形状計測を行うことができる。つまり、平面状(マトリクス状)ではなく直線状(一列)の磁気センサであっても、微粒子の流速がわかれば、平面状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0093】
また、第5発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びこの微粒子計測領域部の直交方向の一方側に位置する第1のセンサ配置部に第1の磁界を形成する第1の磁界形成手段と、前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、多数の第1の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、多数の第2の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、前記微粒子の流速に基づき、前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子のより詳細な形状計測が可能となる。つまり、平面状(マトリクス状)ではなく直線状(一列)の第1及び第2の磁気センサであっても、微粒子の流速がわかれば、平面状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、第1及び第2の磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0094】
また、第6発明の微粒子形状計測装置は、微粒子計測領域部及びセンサ配置部の回りに回転磁界を形成する磁界形成手段と、多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる円環状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とするため、微粒子のの全周にわたる詳細な形状計測を行うことができる。つまり、円筒状(マトリクス状)ではなく円環状(一列)の磁気センサであっても、微粒子の流速がわかれば、円筒状の磁気センサと同程度の詳細な形状測定が可能である。しかも、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【0095】
また、第7発明の微粒子形状計測装置は、第1〜第6発明の何れかの微粒子形状計測装置において、前記磁界形成手段は多数のコイル素子を前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサの各磁気センサ素子に各々に対応させてマトリクス状又は一列に配列してなる平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁界形成部であり、この磁界形成部と、前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサとを一体的に構成し、前記磁界形成部の各コイル素子に順次通電して前記磁界又は回転磁界を形成するように構成したことを特徴とするため、微粒子の詳細な形状計測を行うことができる。しかも、磁界形成部の各コイル素子により、磁気センサの各磁気センサ素子に対して個別に磁界を形成するため、より精度のよい形状計測が可能であり、装置全体の小型化を図ることもできる。また、光学的な計測手法に比べて計測精度が潤滑油循環ライン等の汚損に左右されにくい。また、磁気センサ素子及びコイル素子の集積度を向上させれば、より詳細(高精度)な微粒子の形状計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る微粒子形状計測装置を備えた潤滑油循環ラインの構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図3】本発明の実施の形態2に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図4】本発明の実施の形態3に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図5】本発明の実施の形態4に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図6】本発明の実施の形態5に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図7】本発明の実施の形態6に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図8】本発明の実施の形態7に係る微粒子形状計測装置の構成図である。
【図9】従来の微粒子形状計測装置の構成図である。
【図10】従来の他の微粒子形状計測装置の構成図である。
【符号の説明】
21 エアヒータ
22 駆動装置
23 ロータ
24 回転軸
25 下部主軸受
26 ハウジング
27 上部主軸受
28 潤滑油循環ライン
29 ポンプ
30 潤滑油
31 微粒子形状計測装置
32 コイル
33 コイル電源装置
34 磁気センサ
34a 磁気センサ素子
35 信号処理装置
36 微粒子計測領域部
37 センサ配置部
38 磁界
39 微粒子
40 表示・記録装置
51 微粒子形状計測装置
52A 第1のコイル
52B 第2のコイル
53 コイル電源装置
54A 第1の磁気センサ
54B 第2の磁気センサ
54a 第1の磁気センサ素子
54b 第2の磁気センサ素子
55 信号処理装置
56 微粒子計測領域部
57A 第1のセンサ配置部
57B 第2のセンサ配置部
58A 第1の磁界
58B 第2の磁界
59 微粒子
60 表示・記録装置
71 微粒子形状計測装置
72 コイル
73 コイル電源装置
74 磁気センサ
74a 磁気センサ素子
75 信号処理装置
76 微粒子計測領域部
77 センサ配置部
78 回転磁界
79 微粒子
80 表示・記録装置
91 微粒子形状計測装置
92 コイル
93 コイル電源装置
94 磁気センサ
94a 磁気センサ素子
95 信号処理装置
96 微粒子計測領域部
97 センサ配置部
98 磁界
99 微粒子
100 表示・記録装置
101 微粒子形状計測装置
102A 第1のコイル
102B 第2のコイル
103 コイル電源装置
104A 第1の磁気センサ
104B 第2の磁気センサ
104a 第1の磁気センサ素子
104b 第2の磁気センサ素子
105 信号処理装置
106 微粒子計測領域部
107A 第1のセンサ配置部
107B 第2のセンサ配置部
108A 第1の磁界
108B 第2の磁界
109 微粒子
110 表示・記録装置
121 微粒子形状計測装置
122 コイル
123 コイル電源装置
124 磁気センサ
124a 磁気センサ素子
125 信号処理装置
126 微粒子計測領域部
127 センサ配置部
128 回転磁界
129 微粒子
130 表示・記録装置
141 微粒子形状計測装置
142 磁界形成部
142a コイル素子
143 コイル電源装置
144 磁気センサ
144a 磁気センサ素子
145 信号処理装置
146 微粒子計測領域部
147 センサ配置部
148 磁界
149 微粒子
150 表示・記録装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine particle shape measuring device, which is useful when applied to a case of measuring the shape of fine particles such as metal abrasion powder mixed in bearing lubricating oil, and is provided, for example, in a lubricating oil management system and a maintenance system. The present invention can be applied to a fine particle shape measuring device and the like.
[0002]
[Prior art]
For example, in a thermal power plant, a configuration in which a rotating shaft is rotatably supported by a bearing, such as an air heater (see FIG. 1) used to preheat air supplied to a boiler with residual heat generated in the power plant to increase thermal efficiency. Many of these devices are provided, and in these devices, during operation, fine particles such as metal abrasion powder of the bearing may be mixed into the lubricating oil of the bearing to cause problems such as seizure of the bearing. For this reason, an important device such as an air heater is equipped with a lubricating oil management system that manages the state of the lubricating oil by measuring fine particles mixed in the circulating lubricating oil.
[0003]
Conventionally, as a device for measuring fine particles in a fluid such as lubricating oil, a device that detects a change in a magnetic field due to the fine particles is known (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-171382
[0005]
FIG. 9 shows an outline of the measurement technique disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 9 (a), an alternating magnetic field is generated by the field coils 1a and 1b, and lubrication is applied to the forward path (inclined portion) 3a and the return path (non-inclined portion) 3b of the Teflon (trade name)
[0006]
FIG. 10 shows an outline of another conventional measurement technique. As shown in FIG. 10A, a
[0007]
In addition to the above-described method of detecting a change in magnetic field due to fine particles, a change in electrical resistance when fine particles pass through a small-diameter inspection region is detected, and a signal at the time of passing the fine particles is used as a trigger to optically detect the change. There are Beckman Coulter, which measures the shape of fine particles, and Spectro, which measures the shape of fine particles using an optical sensor.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above-described conventional shape measuring device can detect the size of the fine particles, it cannot perform detailed shape measurement of the fine particles. In addition, Beckman Coulter's and Spectro's are considered to be inferior in applicability because they are optical measurements and are susceptible to contamination of a lubricating oil line to be measured when applied to an actual machine.
[0009]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fine particle shape measuring apparatus capable of detecting a change in a magnetic field due to fine particles and reliably performing detailed shape measurement of the fine particles.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A fine particle shape measuring apparatus according to a first aspect of the present invention that solves the above-mentioned problems includes:
A planar configuration in which a large number of magnetic sensor elements are arranged in a matrix, wherein the magnetic sensor elements are arranged in the sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, and are generated by the fine particles present in the fine particle measurement region portion. A magnetic sensor that detects a change in a magnetic field with each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing the detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to determine the shape of the fine particles.
[0011]
Further, the fine particle shape measuring apparatus according to the second aspect of the present invention provides a first magnetic field forming device for forming a first magnetic field in a fine particle measuring region and a first sensor disposing portion located on one side in a direction orthogonal to the fine particle measuring region. Means,
Second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement region and a second sensor arrangement portion located on the other side in the orthogonal direction;
A planar configuration in which a large number of first magnetic sensor elements are arranged in a matrix, the first magnetic sensor elements being arranged in the first sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, and being disposed in the fine particle measurement region portion. A first magnetic sensor for detecting a change in the first magnetic field caused by the existing fine particles by each first magnetic sensor element;
A planar configuration in which a large number of second magnetic sensor elements are arranged in a matrix, and are arranged in the second sensor disposition section so as to face the fine particle measurement area section, and are provided in the fine particle measurement area section. A second magnetic sensor for detecting a change in the second magnetic field caused by the existing fine particles by each second magnetic sensor element;
Signal processing means for processing detection signals of the first and second magnetic sensor elements of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor to obtain the shape of the fine particles.
[0012]
Also, the fine particle shape measuring device of the third invention is a magnetic field forming means for forming a rotating magnetic field around the fine particle measuring region and the sensor arrangement portion,
A cylindrical configuration in which a large number of magnetic sensor elements are arranged in a matrix. A magnetic sensor for detecting a change in the rotating magnetic field by each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing the detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to determine the shape of the fine particles.
[0013]
In addition, the fine particle shape measuring device according to a fourth aspect of the present invention includes: a magnetic field forming unit that forms a magnetic field in the fine particle measurement area and the sensor placement unit;
A linear configuration in which a number of magnetic sensor elements are arranged in a line, and the magnetic sensor elements are arranged in the sensor disposition portion facing the fine particle measurement region portion, and are generated by the fine particles flowing together with the fluid in the fine particle measurement region portion. A magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field by each magnetic sensor element,
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor based on the flow velocity of the fine particles to obtain a shape of the fine particles.
[0014]
Further, the particle shape measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention provides a first magnetic field forming device that forms a first magnetic field in a particle measuring region and a first sensor disposing portion located on one side in a direction orthogonal to the particle measuring region. Means,
Second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement region and a second sensor arrangement portion located on the other side in the orthogonal direction;
A linear configuration in which a number of first magnetic sensor elements are arranged in a line, the first magnetic sensor elements being arranged in the first sensor disposing portion facing the fine particle measurement region portion, and the fine particle measurement region portion being fluidized A first magnetic sensor for detecting, by each first magnetic sensor element, a change in the first magnetic field caused by fine particles flowing therewith;
A linear configuration in which a number of second magnetic sensor elements are arranged in a line, the second magnetic sensor elements being arranged in the second sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, wherein the second magnetic field generated by the fine particles is A second magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field of each of the second magnetic sensor element,
Signal processing means for processing a detection signal of each of the first and second magnetic sensor elements of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor based on the flow velocity of the fine particles to determine the shape of the fine particles. It is characterized by.
[0015]
Further, the fine particle shape measuring apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes: a magnetic field forming unit that forms a rotating magnetic field around the fine particle measurement area and the sensor arrangement unit;
An annular configuration in which a number of magnetic sensor elements are arranged in a line. The magnetic sensor elements are arranged in the sensor placement section so as to surround the periphery of the particle measurement area, and are generated by particles flowing along with the fluid in the particle measurement area. A magnetic sensor for detecting a change in the rotating magnetic field by each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor based on the flow velocity of the fine particles to obtain a shape of the fine particles.
[0016]
Further, the fine particle shape measuring device of the seventh invention is the fine particle shape measuring device of any of the first to sixth inventions,
The magnetic field forming means includes a plurality of coil elements arranged in a matrix or a line arranged in a matrix or in a row corresponding to the respective magnetic sensor elements of the planar, cylindrical, linear or annular magnetic sensors. A linear or annular magnetic field forming portion, and the magnetic field forming portion and the planar, cylindrical, linear or annular magnetic sensor are integrally configured,
It is characterized in that each coil element of the magnetic field forming section is sequentially energized to form the magnetic field or the rotating magnetic field.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a configuration diagram of a lubricating oil circulation line provided with a particle shape measuring device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram of a particle shape measuring device according to Embodiment 1 of the present invention.
[0019]
FIG. 1 shows, as an example, a schematic configuration in a case where the particle shape measuring device of the first embodiment is provided in a lubricating oil circulation line of an air heater of a thermal power plant. As shown in FIG. 1, the
[0020]
The lower
[0021]
As shown in FIG. 2, the fine particle
[0022]
The
[0023]
The position of the
[0024]
The
[0025]
The detection signal of each magnetic sensor element 34 a of the
[0026]
Therefore, according to the fine particle
[0027]
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Note that the configuration of the lubricating oil circulation line is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), and thus description and illustration thereof are omitted here.
[0028]
As shown in FIG. 3, the fine particle
[0029]
The
[0030]
Accordingly, when an alternating current or a direct current is applied to the
[0031]
However, the first
[0032]
Then, at this time, if the fine particles (metal wear powder of the bearing) 59 exist in the fine particle measurement region 56 (the
[0033]
Note that the positions of the first and
[0034]
The first
[0035]
The second
[0036]
The first and second planar (matrix)
[0037]
The detection signals of the first and second
[0038]
Therefore, according to the fine particle
[0039]
<
FIG. 4 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to
[0040]
As shown in FIG. 4, the fine particle
[0041]
The
[0042]
The
[0043]
At this time, if the fine particles (metal wear powder of the bearing) 79 exist in the fine particle measurement area 76 (the
[0044]
The magnetic field forming means for forming the rotating
[0045]
The detection signal of each magnetic sensor element 74 a of the
[0046]
Therefore, according to the fine particle
[0047]
<
FIG. 5 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to
[0048]
As shown in FIG. 5, the fine particle
[0049]
The
[0050]
The position of the
[0051]
The
[0052]
The detection signal of each magnetic sensor element 94 a of the
[0053]
Therefore, according to the fine particle
[0054]
<Embodiment 5>
FIG. 6 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 5 of the present invention. Note that the configuration of the lubricating oil circulation line is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), and thus description and illustration thereof are omitted here.
[0055]
As shown in FIG. 6, a fine particle
[0056]
The
[0057]
Therefore, when an alternating current or a direct current is applied to the
[0058]
However, the first
[0059]
At this time, if the fine particles (metal wear powder of the bearing) 109 exist in the fine particle measurement region 106 (the
[0060]
Note that the positions of the first and
[0061]
The first
[0062]
The second
[0063]
Such linear first and second
[0064]
The detection signals of the first and second
[0065]
Therefore, according to the fine particle
[0066]
<Embodiment 6>
FIG. 7 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. Note that the configuration of the lubricating oil circulation line is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), and thus description and illustration thereof are omitted here.
[0067]
As shown in FIG. 7, the particle
[0068]
The
[0069]
It should be noted that such an annular
[0070]
The
[0071]
At this time, if the fine particles (metal wear powder of the bearing) 129 exist in the fine particle measurement region 126 (the
[0072]
The magnetic field forming means for forming the rotating
[0073]
The detection signal of each magnetic sensor element 124 a of the
[0074]
Therefore, according to the fine particle
[0075]
<Embodiment 7>
FIG. 8 is a configuration diagram of a fine particle shape measuring apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. Note that the configuration of the lubricating oil circulation line is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), and thus description and illustration thereof are omitted here.
[0076]
As shown in FIG. 8, the fine particle
[0077]
The
[0078]
Note that the
[0079]
When an alternating current or a direct current is applied to each coil element 142a of the magnetic
[0080]
At this time, if the fine particles (metal wear powder of the bearing) 149 exist in the fine particle measurement region 146 (if the
[0081]
The energization from the coil
[0082]
Then, in the
[0083]
The detection signal of each magnetic sensor element 144a of the
[0084]
Therefore, according to the fine particle
[0085]
It should be noted that the
[0086]
That is, although not shown, a large number of coil elements are formed by planar, cylindrical, linear or annular
[0087]
Also, even if the fine particles are not metal powders such as bearing wear powders, for example, non-metallic powders such as ceramic powders, etc., due to a difference in relative dielectric constant between the fine particles and a liquid or gas such as lubricating oil. Since the magnetic field changes, the shape measurement according to the present invention is possible.
[0088]
Further, the magnetic field forming means is not limited to an electromagnet using a coil, and a permanent magnet may be used depending on the application. For example, in the first and fourth embodiments, a permanent magnet may be used instead of the
[0089]
【The invention's effect】
As described above in detail with the embodiments, according to the fine particle shape measuring apparatus of the first invention, a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the fine particle measurement region and the sensor arrangement portion, and a large number of magnetic sensor elements It is a planar configuration arranged in a matrix, and is arranged in the sensor disposition section facing the fine particle measurement area, and the magnetic field generated by the fine particles present in the fine particle measurement area is changed by each magnetic field. A magnetic sensor for detecting by the sensor element; and a signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to obtain a shape of the fine particle. It can be carried out. In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. If the degree of integration of the magnetic sensor element is improved, more detailed (highly accurate) shape measurement of fine particles can be performed.
[0090]
Further, according to the fine particle shape measuring device of the second invention, the first magnetic field is formed in the fine particle measuring region and the first sensor arrangement portion located on one side in the orthogonal direction of the fine particle measuring region. Magnetic field forming means, second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement area section and a second sensor arrangement section located on the other side in the orthogonal direction, and a number of first magnetic sensor elements. A planar configuration arranged in a matrix, wherein the first sensor is disposed in the first sensor disposing portion facing the fine particle measurement region, and the first particle generated by the fine particles present in the fine particle measurement region is provided. A first magnetic sensor for detecting a change in a magnetic field by each first magnetic sensor element, and a planar configuration in which a large number of second magnetic sensor elements are arranged in a matrix; Facing the said A second magnetic sensor, which is disposed in the sensor arrangement section, and detects a change in the second magnetic field caused by the fine particles present in the fine particle measurement area by each of the second magnetic sensor elements, and the first magnetic sensor And signal processing means for processing the detection signal of each of the first and second magnetic sensor elements of the second magnetic sensor to determine the shape of the fine particles, so that more detailed shape measurement of the fine particles can be performed. Becomes possible. In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. Further, if the degree of integration of the first and second magnetic sensor elements is improved, more detailed (high accuracy) shape measurement of fine particles can be performed.
[0091]
Further, according to the fine particle shape measuring apparatus of the third invention, a magnetic field forming means for forming a rotating magnetic field around the fine particle measuring area and the sensor disposing portion, and a cylindrical shape formed by arranging a large number of magnetic sensor elements in a matrix. A magnetic sensor arranged in the sensor arrangement portion so as to surround the periphery of the particle measurement region portion, wherein each magnetic sensor element detects a change in the rotating magnetic field caused by particles present in the particle measurement region portion. And signal processing means for processing the detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to determine the shape of the fine particles, so that detailed shape measurement over the entire circumference of the fine particles can be performed. . In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. If the degree of integration of the magnetic sensor element is improved, more detailed (highly accurate) shape measurement of fine particles can be performed.
[0092]
Further, the fine particle shape measuring apparatus of the fourth invention is a linear configuration in which a magnetic field forming means for forming a magnetic field in the fine particle measuring region and the sensor arrangement portion and a number of magnetic sensor elements are arranged in a line, A magnetic sensor that is arranged in the sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region, detects a change in the magnetic field caused by the fine particles flowing with the fluid through the fine particle measurement region by each magnetic sensor element, and a flow rate of the fine particles. And a signal processing means for processing the detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to determine the shape of the fine particles, so that detailed shape measurement of the fine particles can be performed. That is, even if the magnetic sensor is not a flat (matrix) but a linear (one row) magnetic sensor, if the flow rate of the fine particles is known, the same detailed shape measurement as the flat magnetic sensor can be performed. In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. If the degree of integration of the magnetic sensor element is improved, more detailed (highly accurate) shape measurement of fine particles can be performed.
[0093]
Further, the particle shape measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention provides a first magnetic field forming device that forms a first magnetic field in a particle measuring region and a first sensor disposing portion located on one side in a direction orthogonal to the particle measuring region. Means, a second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement area portion and a second sensor arrangement portion located on the other side in the orthogonal direction, and a large number of first magnetic sensor elements arranged in a line. A linear configuration formed by arranging the first magnetic field generated by particles flowing along with the fluid in the particle measurement region portion, the first magnetic field being arranged in the first sensor arrangement portion facing the particle measurement region portion; A linear configuration in which a first magnetic sensor for detecting a change is detected by each first magnetic sensor element and a number of second magnetic sensor elements are arranged in a line, and the first magnetic sensor faces the fine particle measurement area. The second sensor arrangement A second magnetic sensor, which is disposed in a portion and detects a change in the second magnetic field caused by the fine particles by each of the second magnetic sensor elements; and a first magnetic sensor and a second magnetic sensor based on the flow rate of the fine particles. Signal processing means for processing the detection signal of each of the first and second magnetic sensor elements of the magnetic sensor to obtain the shape of the fine particles, thereby enabling more detailed shape measurement of the fine particles. Become. That is, even if the first and second magnetic sensors are not linear (matrix) but linear (one row), as long as the flow rate of the fine particles is known, the same detailed shape measurement as the planar magnetic sensor can be performed. It is possible. In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. Further, if the degree of integration of the first and second magnetic sensor elements is improved, more detailed (high accuracy) shape measurement of fine particles can be performed.
[0094]
Further, the fine particle shape measuring apparatus according to the sixth invention has an annular configuration in which a magnetic field forming means for forming a rotating magnetic field around the fine particle measuring region and the sensor arrangement portion and a number of magnetic sensor elements are arranged in a line. A magnetic sensor that is arranged in the sensor arrangement portion so as to surround the periphery of the particle measurement region portion, and that detects a change in the rotating magnetic field caused by particles flowing along with the fluid in the particle measurement region portion by each magnetic sensor element, Signal processing means for processing the detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor based on the flow velocity of the fine particles to obtain the shape of the fine particles, so that the detailed shape of the fine particles over the entire circumference of the fine particles is obtained. Measurement can be performed. In other words, even if the magnetic sensor is not a cylinder (matrix) but an annular (one row), as long as the flow rate of the fine particles is known, it is possible to measure the same detailed shape as the cylindrical magnetic sensor. In addition, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. If the degree of integration of the magnetic sensor element is improved, more detailed (highly accurate) shape measurement of fine particles can be performed.
[0095]
A seventh aspect of the present invention is the fine particle shape measuring apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the magnetic field forming means includes a plurality of coil elements each of which is formed of the planar, cylindrical, linear, or annular shape. A planar, cylindrical, linear or annular magnetic field forming portion arranged in a matrix or in a row corresponding to each magnetic sensor element of the magnetic sensor of the present invention. , A cylindrical, linear or annular magnetic sensor is integrally formed, and the coil element of the magnetic field forming section is sequentially energized to form the magnetic field or the rotating magnetic field. Therefore, detailed shape measurement of the fine particles can be performed. Moreover, since the magnetic field is formed individually for each magnetic sensor element of the magnetic sensor by each coil element of the magnetic field forming unit, more accurate shape measurement can be performed, and the size of the entire apparatus can be reduced. . Further, the measurement accuracy is less affected by contamination of the lubricating oil circulation line and the like as compared with the optical measurement method. Further, if the degree of integration of the magnetic sensor element and the coil element is improved, more detailed (high accuracy) fine particle shape measurement can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a lubricating oil circulation line including a fine particle shape measuring device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a fine particle shape measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a fine particle shape measuring device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to
FIG. 6 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a particle shape measuring apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional particle shape measuring device.
FIG. 10 is a configuration diagram of another conventional fine particle shape measuring device.
[Explanation of symbols]
21 Air heater
22 Drive
23 rotor
24 rotating shaft
25 Lower main bearing
26 Housing
27 Upper main bearing
28 Lubricating oil circulation line
29 pump
30 Lubricating oil
31 Particle shape measuring device
32 coils
33 Coil power supply
34 Magnetic Sensor
34a Magnetic sensor element
35 signal processor
36 Particle measurement area
37 Sensor placement part
38 Magnetic field
39 fine particles
40 Display and recording device
51 Particle shape measuring device
52A first coil
52B second coil
53 coil power supply
54A First Magnetic Sensor
54B Second Magnetic Sensor
54a First magnetic sensor element
54b Second Magnetic Sensor Element
55 signal processing equipment
56 Particle measurement area
57A First Sensor Arrangement Section
57B 2nd sensor arrangement part
58A first magnetic field
58B Second magnetic field
59 fine particles
60 Display and recording device
71 Particle Shape Measurement System
72 coils
73 Coil power supply
74 magnetic sensor
74a Magnetic sensor element
75 Signal Processor
76 Particle Measurement Area
77 Sensor arrangement part
78 Rotating magnetic field
79 fine particles
80 Display and recording device
91 Particle Shape Measurement System
92 coil
93 Coil power supply
94 Magnetic Sensor
94a Magnetic sensor element
95 signal processor
96 Particle measurement area
97 Sensor placement section
98 magnetic field
99 fine particles
100 Display and recording device
101 Particle shape measuring device
102A first coil
102B second coil
103 Coil power supply
104A first magnetic sensor
104B second magnetic sensor
104a first magnetic sensor element
104b Second magnetic sensor element
105 signal processing device
106 Particle measurement area
107A first sensor arrangement unit
107B 2nd sensor arrangement part
108A First magnetic field
108B Second magnetic field
109 fine particles
110 Display and recording device
121 Particle shape measurement device
122 coil
123 Coil power supply
124 magnetic sensor
124a Magnetic sensor element
125 signal processor
126 Particle measurement area
127 Sensor arrangement part
128 rotating magnetic field
129 fine particles
130 Display and recording device
141 Particle Shape Measurement System
142 magnetic field generator
142a coil element
143 Coil power supply
144 magnetic sensor
144a Magnetic sensor element
145 signal processing device
146 Particle Measurement Area
147 Sensor arrangement part
148 magnetic field
149 fine particles
150 Display and recording device
Claims (7)
多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。A magnetic field forming means for forming a magnetic field in the particle measurement region and the sensor arrangement portion,
A planar configuration in which a large number of magnetic sensor elements are arranged in a matrix, wherein the magnetic sensor elements are arranged in the sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, and are generated by the fine particles present in the fine particle measurement region portion. A magnetic sensor that detects a change in a magnetic field with each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to obtain the shape of the fine particles.
前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、
多数の第1の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、
多数の第2の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる平面状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、
前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。First magnetic field forming means for forming a first magnetic field in the fine particle measurement region and a first sensor arrangement portion located on one side in the orthogonal direction of the fine particle measurement region;
Second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement region and a second sensor arrangement portion located on the other side in the orthogonal direction;
A planar configuration in which a large number of first magnetic sensor elements are arranged in a matrix, the first magnetic sensor elements being arranged in the first sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, and being disposed in the fine particle measurement region portion. A first magnetic sensor for detecting a change in the first magnetic field caused by the existing fine particles by each first magnetic sensor element;
A planar configuration in which a large number of second magnetic sensor elements are arranged in a matrix, and are arranged in the second sensor disposition section so as to face the fine particle measurement area section, and are provided in the fine particle measurement area section. A second magnetic sensor for detecting a change in the second magnetic field caused by the existing fine particles by each second magnetic sensor element;
Signal processing means for processing a detection signal of each of the first and second magnetic sensor elements of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor to obtain a shape of the fine particles; apparatus.
多数の磁気センサ素子をマトリクス状に配列してなる円筒状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部に存在する微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
この磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。Magnetic field forming means for forming a rotating magnetic field around the particle measurement area and the sensor arrangement part,
A cylindrical configuration in which a large number of magnetic sensor elements are arranged in a matrix. A magnetic sensor for detecting a change in the rotating magnetic field by each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor to obtain the shape of the fine particles.
多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。A magnetic field forming means for forming a magnetic field in the particle measurement region and the sensor arrangement portion,
A linear configuration in which a number of magnetic sensor elements are arranged in a line, and the magnetic sensor elements are arranged in the sensor disposition portion facing the fine particle measurement region portion, and are generated by the fine particles flowing together with the fluid in the fine particle measurement region portion. A magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field by each magnetic sensor element,
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor based on the flow rate of the fine particles to obtain a shape of the fine particles.
前記微粒子計測領域部及び前記直交方向の他方側に位置する第2のセンサ配置部に第2の磁界を形成する第2磁界形成手段と、
多数の第1の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第1のセンサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記第1の磁界の変化を各第1の磁気センサ素子によって検出する第1の磁気センサと、
多数の第2の磁気センサ素子を一列に配列してなる直線状の構成であって、前記微粒子計測領域部に面して前記第2のセンサ配置部に配置され、前記微粒子によって生じる前記第2の磁界の変化を各第2の磁気センサ素子によって検出する第2の磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記第1の磁気センサ及び第2の磁気センサの各第1及び第2の磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。First magnetic field forming means for forming a first magnetic field in the fine particle measurement region and a first sensor arrangement portion located on one side in the orthogonal direction of the fine particle measurement region;
Second magnetic field forming means for forming a second magnetic field in the fine particle measurement region and a second sensor arrangement portion located on the other side in the orthogonal direction;
A linear configuration in which a number of first magnetic sensor elements are arranged in a line, the first magnetic sensor elements being arranged in the first sensor disposing portion facing the fine particle measurement region portion, and the fine particle measurement region portion being fluidized A first magnetic sensor for detecting, by each first magnetic sensor element, a change in the first magnetic field caused by fine particles flowing therewith;
A linear configuration in which a number of second magnetic sensor elements are arranged in a line, the second magnetic sensor elements being arranged in the second sensor arrangement portion facing the fine particle measurement region portion, wherein the second magnetic field generated by the fine particles is A second magnetic sensor for detecting a change in the magnetic field of each of the second magnetic sensor element,
Signal processing means for processing a detection signal of each of the first and second magnetic sensor elements of the first magnetic sensor and the second magnetic sensor based on the flow velocity of the fine particles to determine the shape of the fine particles. A particle shape measuring device characterized by the following.
多数の磁気センサ素子を一列に配列してなる円環状の構成であって、前記微粒子計測領域部の周囲を囲むようにして前記センサ配置部に配置され、前記微粒子計測領域部を流体とともに流れる微粒子によって生じる前記回転磁界の変化を各磁気センサ素子によって検出する磁気センサと、
前記微粒子の流速に基づき、前記磁気センサの各磁気センサ素子の検出信号を処理して前記微粒子の形状を求める信号処理手段とを有することを特徴とする微粒子形状計測装置。Magnetic field forming means for forming a rotating magnetic field around the particle measurement area and the sensor arrangement part,
An annular configuration in which a number of magnetic sensor elements are arranged in a line. The magnetic sensor elements are arranged in the sensor placement section so as to surround the periphery of the particle measurement area, and are generated by particles flowing along with the fluid in the particle measurement area. A magnetic sensor for detecting a change in the rotating magnetic field by each magnetic sensor element;
Signal processing means for processing a detection signal of each magnetic sensor element of the magnetic sensor based on the flow rate of the fine particles to obtain a shape of the fine particles.
前記磁界形成手段は多数のコイル素子を前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサの各磁気センサ素子に各々に対応させてマトリクス状又は一列に配列してなる平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁界形成部であり、この磁界形成部と、前記平面状、円筒状、直線状又は円環状の磁気センサとを一体的に構成し、
前記磁界形成部の各コイル素子に順次通電して前記磁界又は回転磁界を形成するように構成したことを特徴とする微粒子形状計測装置。In the fine particle shape measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The magnetic field forming means includes a plurality of coil elements arranged in a matrix or a line arranged in a matrix or in a row corresponding to the respective magnetic sensor elements of the planar, cylindrical, linear or annular magnetic sensors. A linear or annular magnetic field forming portion, and the magnetic field forming portion and the planar, cylindrical, linear or annular magnetic sensor are integrally configured,
The fine particle shape measuring device is configured to sequentially energize each coil element of the magnetic field forming unit to form the magnetic field or the rotating magnetic field.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002301285A JP2004138419A (en) | 2002-10-16 | 2002-10-16 | Particulate shape measurement device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002301285A JP2004138419A (en) | 2002-10-16 | 2002-10-16 | Particulate shape measurement device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004138419A true JP2004138419A (en) | 2004-05-13 |
Family
ID=32449667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002301285A Withdrawn JP2004138419A (en) | 2002-10-16 | 2002-10-16 | Particulate shape measurement device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004138419A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014112034A1 (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-24 | 三菱重工業株式会社 | Abnormality diagnostic method and system |
CN109100270A (en) * | 2018-08-29 | 2018-12-28 | 大连海事大学 | A kind of annular fluid channel oil liquid detection device and preparation method thereof |
CN112781482A (en) * | 2020-08-21 | 2021-05-11 | 哈尔滨工业大学(威海) | Method for measuring space curvature of deformable curved surface and method for manufacturing inductive space curvature measurement sensitive element |
CN115963038A (en) * | 2022-12-14 | 2023-04-14 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | Magnetic particle motion track measuring system and method based on space microgravity condition |
-
2002
- 2002-10-16 JP JP2002301285A patent/JP2004138419A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014112034A1 (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-24 | 三菱重工業株式会社 | Abnormality diagnostic method and system |
CN109100270A (en) * | 2018-08-29 | 2018-12-28 | 大连海事大学 | A kind of annular fluid channel oil liquid detection device and preparation method thereof |
CN109100270B (en) * | 2018-08-29 | 2020-10-02 | 大连海事大学 | Annular micro-channel oil liquid detection device and manufacturing method thereof |
CN112781482A (en) * | 2020-08-21 | 2021-05-11 | 哈尔滨工业大学(威海) | Method for measuring space curvature of deformable curved surface and method for manufacturing inductive space curvature measurement sensitive element |
CN112781482B (en) * | 2020-08-21 | 2022-10-14 | 哈尔滨工业大学(威海) | Method for measuring space curvature of deformable curved surface and method for manufacturing inductive space curvature measurement sensitive element |
CN115963038A (en) * | 2022-12-14 | 2023-04-14 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | Magnetic particle motion track measuring system and method based on space microgravity condition |
CN115963038B (en) * | 2022-12-14 | 2023-07-28 | 中国科学院空间应用工程与技术中心 | Magnetic particle motion trail measurement system and method based on space microgravity condition |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2662034C (en) | Permanent magnet rotor crack detection | |
JP6219961B2 (en) | Magnetic flow meter with multiple coils | |
EP1902286B1 (en) | Apparatus for magnetizing a magnetizable element and a sensor device | |
US7952348B2 (en) | Flexible eddy current array probe and methods of assembling the same | |
US7038445B2 (en) | Method, system and apparatus for ferromagnetic wall monitoring | |
US10254250B2 (en) | Rotating current excitation with array magnetic sensors nondestructive testing probe for tube inspection | |
KR20180021802A (en) | METAL DETECTION SENSOR AND METAL DETECTING METHOD USING THE SENSOR | |
US10634645B2 (en) | Eddy current probe with 3-D excitation coils | |
CN107389782A (en) | Spiral nonmagnetic matrix high accuracy imaging detection device for the detection of pipeline tiny flaw | |
WO2017158898A1 (en) | Inspection device, inspection method and non-contact sensor | |
JPH0772262A (en) | Filter for diagnosis | |
JP2004138419A (en) | Particulate shape measurement device | |
KR101609186B1 (en) | Multi directional electromagnetic yoke for inspection of bores | |
CN111929356B (en) | Steel defect magnetic imaging device and method | |
Muthuvel et al. | A planar inductive based oil debris sensor plug | |
JP2004270898A (en) | Rolling bearing unit with sensor | |
JP2001318079A (en) | Method and device for detecting foreign matter in fluid | |
JP2007163263A (en) | Eddy current flaw detection sensor | |
US11169116B2 (en) | Probe for nondestructive testing device using crossed gradient induced current and method for manufacturing induction coil for nondestructive testing device | |
KR20190061933A (en) | Lissajour curve display apparatus using magnetic sensor array | |
Liu et al. | Research on the influence of different microchannel position on the sensitivity of inductive sensor | |
JP5595587B2 (en) | Method for identifying magnetically labeled objects and corresponding method | |
Khazi et al. | Microfabricated Eddy-Current Sensors for Non-Destructive Testing of the Micro Grinding Burn | |
JP3712535B2 (en) | Rolling bearing and rolling state measuring device for rolling element for rolling bearing | |
RU111299U1 (en) | INNER-TUBE MAGNETIC DEFECTOSCOPE WITH TRANSVERSE MAGNETIZATION (OPTIONS) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |