JP5558203B2 - 誘導測定用の装置ならびに方法 - Google Patents
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Description
A0*n+A1*[sin(x)]+A2*[cos(x)]=[yi]
A0*[sin(x)]+A1*[sin2(x)]+A2*[sin(x)*cos(x)]=[yi*sin(x)]
A0*[cos(x)]+A1*[sin(x)*cos(x)]+A2*[cos2(s)]=[yi*cos(x)]
yiを測定値、
y(i)=A0+A1*sin(x)+A2*cos(x)、
x=2*π*f*i*dt
とし、fは周波数を示す。角括弧は数学統計上一般的な変数iを0からnまで変化させた場合の総和を示す。ここで許容範囲外にある測定値、すなわち“切除された”数値は使用することができない。xは実角度を示す。これは等距離である必要はない。
11 プローブ
12,14 受信コイル
13 被検体
15 受信コイル
16 液体
17 プリアンプ
18 送信コイル
19 バンドパスフィルタ
20 粒子
21 速度検出器
22 外装材
23 欠陥
30 周波数分割器
32,34,80,90 A/Dコンバータ
35 A/Dコンバータ段
40 曲線形成器
42 電力増幅器
44 タイマーユニット
46 正弦発生器
48 余弦発生器
50 評価ユニット
52 デジタルバンドパスフィルタ
60 デジタル信号プロセッサ
62 自己検査ユニット
63,67,69,89,91,93 スイッチ
64 PC
65 タッチディスプレイ
66 回路構成
68 PAL要素
70 送信コイル駆動回路
72 電流センサ
74 増幅器
76,94 マルチプレクサ
78 共振フィルタ
82 距離センサ
84 駆動回路
86 電流センサ
88 ユニット
92 自己検査回路構成
96 校正標準
98 接続端子
Claims (14)
- 装置に対して相対的に移動する被検体(13)内の欠陥(23)を非破壊および非接触式に検出する装置であり、
前記被検体に一つ又は複数の周期性の電磁交流磁界を印加するための少なくとも1個の送信コイル(18)からなる送信コイル構成(18)と、
前記被検体内の欠陥を捕捉した際にその欠陥によって振幅および/または位相が変調される搬送波を含んだ周期性の電気信号を検出するための少なくとも1個の受信コイル(12,14,15)からなる受信コイル構成(15)と、
受信コイル信号から有効信号を形成するための信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)と、
被検体内の欠陥を検出するために前記有効信号を評価する評価ユニット(50,60,64)と、
自己検査ユニット(62)
を備えてなる装置において、
前記送信コイル構成(18)について、一つ又は複数の送信コイルの内前記少なくとも1個の送信コイル(18)のための駆動回路(40,42,70)が電流センサ(72)を備えており、
前記受信コイル構成(15)について、一つ又は複数の受信コイルの内前記少なくとも1個の受信コイル(12,14,15)は差動コイル構成(15)として形成されており、
前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)は、増幅器(17,74)と周波数フィルタ(19,52,78)を備えており、
前記自己検査ユニット(62)は、前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)の信号処理機能の体系的かつ定量的な検査および/または前記送信コイル構成(18)および/または受信コイル構成(15)の体系的かつ定量的な検査を自律的あるいは外部要求に応じて実施し、および/または前記送信コイル構成および/または前記受信コイル構成を代替する校正標準(96)を使用して前記信号処理ユニットの校正を外部要求に応じて実施するように構成されており、さらに、
前記自己検査ユニットは、信号処理機能の検査のために送信コイル構成(18)のための信号を周期性の入力信号として直接的に信号処理ユニットに入力するよう信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を接続しその際前記自己検査ユニットが前記入力信号を体系的に変化させるように構成されており、
送信コイル構成(18)のための信号の周波数および振幅を変化させることによって測定された増幅器の増幅率ならびに測定された周波数フィルタの遮断周波数およびスルーレートが所与の仕様の範囲内に収まっているかどうかを検査し、仕様を満たしていない場合は適宜なエラー信号を発信するように構成されており、
送信コイル電流と送信コイル電圧から送信コイルのインピーダンスを判定および監視、かつ受信コイル(15)の不正電圧を判定および監視するように構成されており、および
送信コイル電流と受信コイル不正電圧を時間に対する関数として記憶しそれによって送信コイル(18)と受信コイル(12,14,15)の長期変動の監視を可能にするように構成されている
ことを特徴とする装置。 - 少なくとも1個の距離センサ送信コイル(82)と少なくとも1個の距離センサ受信コイル(82)を備えてなり、距離センサ受信コイル信号から被検体(13)と送信コイル構成(18)あるいは受信コイル構成(12,14,15)の間の距離の大きさを示す距離信号を形成するように信号処理ユニット(60,68,74,76,78,80,88,90,94)を構成することを特徴とする請求項1記載の装置。
- 装置を多チャネル式に構成し、送信コイル構成(18)および受信コイル構成(15)がいずれも特定の測定周波数に割り当てられた複数のコイルをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1または2記載の装置。
- 校正標準(96)が少なくとも1つのRC回路を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の装置。
- RC回路の校正された測定抵抗を使用して信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)のA/Dコンバータ(35,80)をその精度に関して検査することを特徴とする請求項4記載の装置。
- RC回路の遮断周波数を使用して信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)のプロセッサ(60)のサンプリング速度を検査することを特徴とする請求項4または5記載の装置。
- 校正標準(96)が校正作業の前に装置に結合される独立した外部ユニットとして構成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の装置。
- 校正標準(96)は校正作業の前に送信コイル構成および/または受信コイル構成に代えて接続される装置部分として構成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の装置。
- 管部材(10)内を流速(ν)で流動する液体(16)中の導電性の粒子(20)を検出する装置であり、
前記粒子内に渦電流を誘導するために前記液体に一つ又は複数の周期性の電磁交流磁界を印加するための少なくとも1個の送信コイルからなる送信コイル構成(18)と、
前記粒子が受信コイル構成の作用幅内に到達した際にその粒子によって振幅および/または位相が変調される搬送波を含んだ周期性の電気信号を前記誘導された渦電流に従って捕捉するための少なくとも1個の受信コイル(12,14)からなる受信コイル構成(15)と、
受信コイル信号から有効信号を形成するための信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)と、
管部材内の導電性粒子の通過を検出するために前記有効信号を評価する評価ユニット(50,60,64)と、
自己検査ユニット(62)
を備えてなる装置において、
前記送信コイル構成(18)について、一つ又は複数の送信コイルの内前記少なくとも1個の送信コイル(18)のための駆動回路(40,42,70)が電流センサ(72)を備えており、
前記受信コイル構成(15)について、一つ又は複数の受信コイルの内前記少なくとも1個の受信コイル(12,14,15)は差動コイル構成(15)として形成されており、
前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)は、増幅器(17,74)と周波数フィルタ(19,52,78)を備えており、
前記自己検査ユニット(62)は、前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)の信号処理機能の体系的かつ定量的な検査および/または前記送信コイル構成(18)および/または受信コイル構成(15)の体系的かつ定量的な検査を自律的あるいは外部要求に応じて実施し、および/または前記送信コイル構成および/または前記受信コイル構成を代替する校正標準(96)を使用して前記信号処理ユニットの校正を外部要求に応じて実施するように構成されており、さらに、
前記自己検査ユニットは、信号処理機能の検査のために送信コイル構成(18)のための信号を周期性の入力信号として直接的に信号処理ユニットに入力するよう信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を接続しその際前記自己検査ユニットが前記入力信号を体系的に変化させるように構成されており、
送信コイル構成(18)のための信号の周波数および振幅を変化させることによって測定された増幅器の増幅率ならびに測定された周波数フィルタの遮断周波数およびスルーレートが所与の仕様の範囲内に収まっているかどうかを検査し、仕様を満たしていない場合は適宜なエラー信号を発信するように構成されており、
送信コイル電流と送信コイル電圧から送信コイルのインピーダンスを判定および監視、かつ受信コイル(15)の不正電圧を判定および監視するように構成されており、および
送信コイル電流と受信コイル不正電圧を時間に対する関数として記憶しそれによって送信コイル(18)と受信コイル(12,14,15)の長期変動の監視を可能にするように構成されている
ことを特徴とする装置。 - 装置に対して相対的に移動する被検体(13)内の欠陥(23)を特に渦電流を使用して非破壊および非接触式に検出する方法であり、
送信コイル構成(18)を使用して前記被検体に一つ又は複数の周期性の電磁交流磁界を印加し、
受信コイル構成(15)が前記被検体内の欠陥を捕捉した際にその欠陥によって振幅および/または位相が変調される搬送波を含んだ周期性の電気信号を前記受信コイル構成によって検出し、
信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を使用して受信コイル信号から有効信号を形成し、
前記被検体内の欠陥を検出するために評価ユニット(50,60,64)を使用して前記有効信号を評価する方法において、
前記送信コイル構成(18)について、一つ又は複数の送信コイルの内前記少なくとも1個の送信コイル(18)のための駆動回路(40,42,70)が電流センサ(72)を備えており、
前記受信コイル構成(15)について、一つ又は複数の受信コイルの内前記少なくとも1個の受信コイル(12,14,15)は差動コイル構成(15)として形成されており、
前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)は、増幅器(17,74)と周波数フィルタ(19,52,78)を備えており、
前記自己検査ユニット(62)は、前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)の信号処理機能の体系的かつ定量的な検査および/または前記送信コイル構成(18)および/または受信コイル構成(15)の体系的かつ定量的な検査を自律的あるいは外部要求に応じて実施し、および/または前記送信コイル構成および/または前記受信コイル構成を代替する校正標準(96)を使用して前記信号処理ユニットの校正を外部要求に応じて実施するように構成されており、さらに、
前記自己検査ユニットは、信号処理機能の検査のために送信コイル構成(18)のための信号を周期性の入力信号として直接的に信号処理ユニットに入力するよう信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を接続しその際前記自己検査ユニットが前記入力信号を体系的に変化させるように構成されており、
送信コイル構成(18)のための信号の周波数および振幅を変化させることによって測定された増幅器の増幅率ならびに測定された周波数フィルタの遮断周波数およびスルーレートが所与の仕様の範囲内に収まっているかどうかを検査し、仕様を満たしていない場合は適宜なエラー信号を発信するように構成されており、
送信コイル電流と送信コイル電圧から送信コイルのインピーダンスを判定および監視、かつ受信コイル(15)の不正電圧を判定および監視するように構成されており、および
送信コイル電流と受信コイル不正電圧を時間に対する関数として記憶しそれによって送信コイル(18)と受信コイル(12,14,15)の長期変動の監視を可能にするように構成されている
ことを特徴とする方法。 - 復調された有効信号を得るためにトリガ可能なA/Dコンバータ段(35)によって受信コイル信号を走査してその後周波数フィルタ(52,78)によってフィルタリングし、その際送信コイル構成(18)のための信号の搬送波の周波数のn番目の整数分割によってA/Dコンバータ段をトリガすることを特徴とする請求項10記載の方法。
- nは被検体(13)と受信コイル構成(15)の間の相対速度と受信コイル構成の作用幅の商として得られる欠陥周波数に相関して選択し、周波数フィルタも前記欠陥周波数に相関して設定することを特徴とする請求項11記載の方法。
- 管部材(10)内を流速(ν)で流動する液体中の導電性の粒子(20)を検出する方法であり、
前記粒子内に渦電流を誘導するために送信コイル構成(18)を使用して前記液体に一つ又は複数の周期性の電磁交流磁界を印加し、
受信コイル構成(15)の作用幅内に前記粒子が到達した際にその粒子によって振幅および/または位相が変調される搬送波を含んだ周期性の電気信号を前記受信コイル構成を使用して前記渦電流に従って検出し、
信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を使用して受信コイル信号から有効信号を形成し、
前記管部材内の導電性の粒子の通過を検出するために評価ユニット(50,60,64)を使用して前記有効信号を評価する方法において、
前記送信コイル構成(18)について、一つ又は複数の送信コイルの内前記少なくとも1個の送信コイル(18)のための駆動回路(40,42,70)が電流センサ(72)を備えており、
前記受信コイル構成(15)について、一つ又は複数の受信コイルの内前記少なくとも1個の受信コイル(12,14,15)は差動コイル構成(15)として形成されており、
前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)は、増幅器(17,74)と周波数フィルタ(19,52,78)を備えており、
前記自己検査ユニット(62)は、前記信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)の信号処理機能の体系的かつ定量的な検査および/または前記送信コイル構成(18)および/または受信コイル構成(15)の体系的かつ定量的な検査を自律的あるいは外部要求に応じて実施し、および/または前記送信コイル構成および/または前記受信コイル構成を代替する校正標準(96)を使用して前記信号処理ユニットの校正を外部要求に応じて実施するように構成されており、さらに、
前記自己検査ユニットは、信号処理機能の検査のために送信コイル構成(18)のための信号を周期性の入力信号として直接的に信号処理ユニットに入力するよう信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)を接続しその際前記自己検査ユニットが前記入力信号を体系的に変化させるように構成されており、
送信コイル構成(18)のための信号の周波数および振幅を変化させることによって測定された増幅器の増幅率ならびに測定された周波数フィルタの遮断周波数およびスルーレートが所与の仕様の範囲内に収まっているかどうかを検査し、仕様を満たしていない場合は適宜なエラー信号を発信するように構成されており、
送信コイル電流と送信コイル電圧から送信コイルのインピーダンスを判定および監視、かつ受信コイル(15)の不正電圧を判定および監視するように構成されており、および
送信コイル電流と受信コイル不正電圧を時間に対する関数として記憶しそれによって送信コイル(18)と受信コイル(12,14,15)の長期変動の監視を可能にするように構成されている
ことを特徴とする方法。 - 信号処理ユニット(17,19,35,37,52,60,68,74,76,78,80,88,90,94)の信号処理機能の体系的な検査および/または前記送信コイル構成(18)および/または受信コイル構成(15)の体系的かつ定量的な検査が信号処理ユニットの起動の度に自律的に実施されることを特徴とする請求項10ないし13のいずれかに記載の方法。
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