JP4829285B2 - 磁歪振動子を用いた容器部内の圧力測定装置{Pressuremeasuringapparatusinsideavesselusingmagnetostrictiveacousticoscillator} - Google Patents
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Description
容器部の側壁の外部に設けられる磁化ヨークに巻き取られた加振コイル部と、磁化ヨークに巻き取られた受信コイル部と、磁化ヨークが設けられた容器部の側壁の内部に設けられ、加振コイル部によって磁化ヨークに誘導された磁場により振動する振動部とから構成される磁歪送受信振動子と、
加振コイル部に所定の電流を与える制御部と、
受信コイル部により受信された超音波信号と、振動部から出力された超音波信号とに基づき、容器部の内部圧力を測定する圧力測定部と、
を含むことを特徴とする。
この際、振動膜は、1層又は複数の層で構成され、ニッケル、鉄-コバルト合金、又は鉄-ガリウム合金などを含む磁歪性の大きい材質から構成されることが望ましい。
この際、磁歪素子は、ターフェノールD(Terfenol-D)などを含む磁歪性の大きい材質から構成される。
容器部の他側壁の外部に設けられる第2の磁化ヨークに巻き取られた受信コイル部と、第2の磁化ヨークが設けられた容器部の他側壁の内部に設けられる受信振動部とから構成される磁歪受信振動子と、
加振コイル部に所定の電流を与える制御部と、
受信コイル部により受信された超音波信号と、加振振動部から出力された超音波信号とに基づき、容器部の内部圧力を測定する圧力測定部と、を含む。
(第1の実施形態)
図1aは、本発明の磁歪振動子を用いた圧力測定装置の第1の実施形態である。圧力測定装置は、容器部10の一側壁に形成される磁歪送受信振動子100と、磁歪送受信振動子100に所定の電流を与える制御部20と、容器部10の内部を進行した超音波信号と容器部10の内部に出力された超音波信号とに基づき、容器部10の内部圧力を測定する圧力測定部60とから構成される。
磁歪送受信振動子100は、第1の磁化ヨーク110と、第1の磁化ヨーク110に巻き取られた加振コイル部120及び受信コイル部140と、超音波が出力される振動部150とから構成される。第1の磁化ヨーク110に巻き取られた加振コイル部120と受信コイル部140とは、容器部10の外側に形成され、振動部150は、容器部10の内側に備えられる。
図2は、磁歪振動子を用いた圧力測定装置の第2の実施形態である。図2に示したように、図1の構成に、反射板190が更に含まれる。
図3は、本発明の磁歪振動子を用いた圧力測定装置の第3の実施形態である。図3に示したように、振動部150は、磁歪素子156と音響インピーダンス整合層158とから構成される。他の構成要素は、第1の実施形態及び第2の実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
図4は、本発明の磁歪振動子を用いた圧力測定装置の第4の実施形態である。図4に示したように、超音波を加振する部分と受信する部分とを別に構成することができる。超音波を加振する部分は、磁歪加振振動子200であり、容器部10の内部を進行した超音波を受信する部分は、磁歪受信振動子200’である。
図5は、本発明の磁歪振動子を用いた圧力測定装置の第5の実施形態である。図5に示したように、加振振動部250と受信振動部250’との構成は、第3の実施形態のように構成することができる。
本発明は、磁歪現象を用いるものであり、磁場の変化により強磁性材料が機械的に変形する現象であるジュール効果(Joule effect)に基づいて超音波を発生させ、逆磁歪(inverse magnetostriction)に該当するビラリ効果(Villari effect)により超音波を感知する。超音波を発生させるジュール効果は、磁歪加振振動子200により具現され、超音波を感知するビラリ効果は、磁歪受信振動子200’により具現される。
本発明の第1の実施形態である磁歪送受信振動子100を用いた容器部10の内部圧力測定方法は、以下の通りである。先ず、圧力測定装置を設ける(S10)。
圧力測定部60は、受信コイル部140により受信された超音波の信号(所定の電流値)と、容器部10の内部に最初に出力された超音波信号とに基づき、容器部10の内部の圧力を測定する(S50)。
本発明の第2の実施形態である磁歪振動子を用いた圧力測定装置を用いた容器部内部の圧力を測定する方法は、前記第1の実施形態の方法とほぼ同様である。但し、図2に示したように、反射板190が更に設けられているので、容器部10の内部を進む超音波の進行経路(P)が短くなるということが相違する。超音波の進行経路(P)が短くなるので、受信コイル部140を介して受信される超音波信号の受信効率が増加する。従って、容器部10の内部圧力を測定することにおいて、更に高い精度が得られる。
本発明の第3の実施形態である磁歪振動子を用いた圧力測定装置を利用する容器部の内部の圧力を測定する方法において、圧力測定装置は、第1の実施形態の方法とほぼ同様に設けられる。但し、図3に示したように、磁歪素子156と音響インピーダンス整合層158とから構成された振動部150が、容器部10の内部に備えられることが相違する。
本発明の第4の実施形態である磁歪振動子を用いた圧力測定装置を利用する容器部の内部圧力の測定方法は、以下の通りである。まず、圧力測定装置を設ける(S10’)。
本発明の第5の実施形態である圧力測定装置を用いた容器部の内部の圧力を測定する方法は、第4の実施形態の方法とほぼ同様である。但し、加振振動部250と受信振動部250’がそれぞれ、磁歪素子256、256’及び音響インピーダンス整合層258、258’から構成されることが、相違する。
容器部10の内部を進行した超音波は、容器部10の他側に位置した(受信側)音響インピーダンス整合層258’を経ることによって受信効率が増加し、超音波により、(受信側)磁歪素子256’に磁場が誘導される。従って、受信コイル部240’では、所定の電流が発生し(S40”)、圧力測定部では、受信コイル部240’に受信された超音波の信号(所定の電流値)と、容器部10の内部に最初に出力された超音波信号とに基づき、容器部10の内部圧力を測定することになる。
本発明は、容器部10が、1〜10−5Paの低真空状態の場合のみならず、10−5〜10−9Paの高真空状態の場合にも適用可能である。
20 制御部
60 圧力測定部
100 磁歪送受信振動子
110、210 第1の磁化ヨーク
210’ 第2の磁化ヨーク
120、220 加振コイル部
140、240’ 受信コイル部
150 振動部
152 振動部磁化ヨーク
154 振動膜
156、256、256’ 磁歪素子
158、258、258’ 音響インピーダンス整合層
190 反射板
200 磁歪加振振動子
200’ 磁歪受信振動子
250 加振振動部
250’ 受信振動部
252 加振振動部磁化ヨーク
252’ 受信振動部磁化ヨーク
254 加振振動膜
254’ 受信振動膜
Claims (17)
- 超音波を用いて容器部の内部圧力を測定する装置において、
前記容器部の側壁の外部に設けられる磁化ヨークに巻き取られた加振コイル部と、前記磁化ヨークに巻き取られた受信コイル部と、前記磁化ヨークが設けられた前記容器部の側壁の内部に設けられ、前記加振コイル部によって前記磁化ヨークに誘導された磁場により振動する振動部とから構成される磁歪送受信振動子と、
前記加振コイル部に所定の電流を与える制御部と、
前記受信コイル部により受信された超音波信号と、前記振動部から出力された超音波信号とに基づき、前記容器部の内部圧力を測定する圧力測定部と、を含むことを特徴とする、磁歪振動子を用いた圧力測定装置。 - 前記振動部は、振動部磁化ヨークと、振動膜とから構成されることを特徴とする、請求項1に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記振動膜は、1層又は複数の層で構成されることを特徴とする、請求項2に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記振動膜の1層又は複数の層は、ニッケル、鉄-コバルト合金、又は鉄-ガリウム合金材質の磁歪性の大きい材質から構成されることを特徴とする、請求項3に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記振動部は、磁歪素子と、音響インピーダンス整合層とから構成されることを特徴とする、請求項1に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記磁歪素子は、ターフェノールD材質の磁歪性の大きい材質から構成されることを特徴とする、請求項5に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記容器部の内部には、前記超音波を反射するための反射板が更に含まれることを特徴とする、請求項1に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記磁化ヨークは、フェライト又は電気鋼板(SiFe)の高透磁率の材料から構成されることを特徴とする、請求項1に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記制御部は、前記磁歪送受信振動子と前記容器部の内壁との間で前記超音波が共振を起こすように、所定の制御信号を前記磁歪送受信振動子に与えることを特徴とする、請求項1に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記制御部は、前記磁歪送受信振動子と前記反射板との間で前記超音波が共振を起こすように、所定の制御信号を前記磁歪送受信振動子に与えることを特徴とする、請求項7に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 超音波を用いて容器部の内部圧力を測定する装置において、
前記容器部の一側壁の外部に設けられる第1の磁化ヨークに巻き取られた加振コイル部と、前記第1の磁化ヨークが設けられた前記容器部の一側壁の内部に設けられ、前記加振コイル部によって前記第1の磁化ヨークに誘導された磁場により振動する加振振動部とから構成される磁歪加振振動子と、
前記容器部の他側壁の外部に設けられる第2の磁化ヨークに巻き取られた受信コイル部と、前記第2の磁化ヨークが設けられた前記容器部の他側壁の内部に設けられる受信振動部とから構成される磁歪受信振動子と、
前記加振コイル部に所定の電流を与える制御部と、
前記受信コイル部により受信された超音波信号と、前記加振振動部から出力された超音波信号に基づき、前記容器部の内部圧力を測定する圧力測定部と、を含むことを特徴とする、磁歪振動子を用いた圧力測定装置。 - 前記磁歪加振振動子と前記磁歪受信振動子は、同一軸線上に配置されることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記第1の磁化ヨークと前記第2の磁化ヨークとは、フェライト又は電気鋼板(SiFe)の高透磁率の材料から構成されることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記制御部は、前記磁歪加振振動子から出力された超音波が、前記磁歪加振振動子と前記磁歪受信振動子との間で共振を起こすように、所定の制御信号を前記磁歪加振振動子に与えることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記加振振動部は、加振振動部磁化ヨークと、加振振動膜とから構成されることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記受信振動部は、受信振動部磁化ヨークと、受信振動膜とから構成されることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
- 前記加振振動部又は前記受信振動部は、磁歪素子と、音響インピーダンス整合層とから構成されることを特徴とする、請求項11に記載の磁歪振動子を用いた圧力測定装置。
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US5492017A (en) * | 1994-02-14 | 1996-02-20 | Abb Vetco Gray Inc. | Inductive pressure transducer |
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JP2006284523A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-10-19 | Toyota Motor Corp | 圧力容器の圧力測定装置 |
KR20070034698A (ko) * | 2005-09-26 | 2007-03-29 | 한국표준과학연구원 | 초음파를 이용한 진공용기의 압력 측정 시스템 |
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