JP6608209B2 - 電導性評価のための電磁結合 - Google Patents
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Description
減衰=f(σeff,ω,μ,t)
σeff*E=J
この場合、Eは、SUTで生成される電場の大きさを表し、Jは、SUTの電流密度の大きさを表す。有効伝導率、電場及び電流密度はまた、次のように行列形式のそれらの成分によっても表され得る。
であり、伝導率行列は、交差項σxy、即ち、
を消去するために角度φによって回転され得る。従って、SUT/プライに対する有効伝導率は、次のように表され得る。
この場合、n0、n90、n45及びn−45は、それぞれ0°のプライ、90°のプライ、45°のプライ、及び−45°のプライの数を表す。
この場合、x1、y1及びΔtは、それぞれx方向、y方向及びz方向の電流経路の寸法を表す。
この場合、σxxは、第2プライの主軸の有効伝導率である。次いで、ループに対する抵抗は、次のように表され得る。
送信コイル(102)及び受信コイル(104)であって、その間に被験複合材料構造体(SUT)(106)を受け入れるように構成される送信コイル(102)及び受信コイル(104)、
複数の周波数にわたる無線周波数(RF)信号を用いて前記送信コイル(102)を駆動し、それにより、前記送信電磁コイルに、前記SUT(106)を通した電磁結合によって前記受信コイル(104)内に電圧を誘起させる磁場を生成させるように構成される信号生成器(108)、
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に結合され、且つ前記受信コイル(104)内の前記電圧を測定するように構成され、前記電圧から、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)の間の前記SUT(106)によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記RF信号の減衰の測定値を生成する、一対の受信器(110、112)及び信号処理回路、並びに
前記信号処理回路に結合され、且つ前記減衰の測定値から前記SUT(106)の有効伝導率を計算するように構成される分析システム(122)
を含むシステム(100)。
前記有効伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、且つ前記有効伝導率を計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される、条項1に記載のシステム。
前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記第1成分を具体的に計算するように構成されることを含む、条項2に記載のシステム。
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)、並びにそれらの間で受け入れられる前記SUT(106)を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含む、条項2に記載のシステム。
前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項2に記載のシステム。
前記SUT(106)が、第1局所座標系の第1主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第1プライ及び第2局所座標系の第2主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第2プライを含む多重構造であり、且つ前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記第1局所座標系の前記第1主軸及び前記第2局所座標系の前記第2主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項5に記載のシステム。
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)が、配列を形成し、且つ前記送信コイル(102a)及び前記受信コイル(104a)が第1直径を有する第1配列、並びに前記送信コイル(102a)及び前記受信コイル(104a)が異なる第2直径を有する第2配列を含み、
前記信号生成器(108)が、前記第1配列及び前記第2配列の前記送信コイル(102a、102b)を別個に駆動するように構成され、
前記一対の受信器(110、112)及び前記信号処理回路が、前記第1配列についての前記RF信号の減衰の第1測定値、及び前記第2配列についての前記RF信号の減衰の第2測定値を別個に生成するように構成され、且つ
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、減衰の前記第1測定値及び減衰の前記第2測定値から前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項2に記載のシステム。
前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記第1成分を具体的に計算するように構成されることを含む、条項7に記載のシステム。
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記第1配列及び前記第2配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含み、前記第1配列及び前記第2配列はそれぞれ、それらの間に前記SUT(106)が受け入れられる、条項7に記載のシステム。
前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項7に記載のシステム。
送信コイル(102)及び受信コイル(104)の間の被験複合材料構造体(SUT)(106)を設定(802)すること、
複数の周波数にわたる無線周波数(RF)信号を用いて前記送信コイル(102)を駆動(804)し、それにより、前記送信コイル(102)に、前記SUT(106)を通した電磁結合によって前記受信コイル(104)内に電圧を誘起させる磁場を生成させること、
前記受信コイル(104)内の前記電圧を測定(806)し、前記電圧から、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)の間の前記SUT(106)によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記RF信号の減衰の測定値を生成すること、及び
減衰の前記測定値から、前記SUT(106)の有効伝導率を計算(810)すること、
を含む方法。
前記有効伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記有効伝導率を計算(810)することが、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項11に記載の方法。
前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1成分を具体的に計算することを含む、条項12に記載の方法。
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)、並びにそれらの間の前記SUT(106)を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含む、条項12に記載の方法。
前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、且つ前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項12に記載の方法。
前記SUT(106)が、第1局所座標系の第1主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第1プライ及び第2局所座標系の第2主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第2プライを含む多重構造であり、且つ前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記第1局所座標系の前記第1主軸及び前記第2局所座標系の前記第2主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項15に記載の方法。
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)が、配列を形成し、前記設定(802)すること、前記駆動(804)すること、及び前記測定(806)することが、減衰の第1測定値を生成するために前記送信コイル(102a)及び前記受信コイル(104a)が第1直径を有する第1配列に対して実行され、且つ減衰の第2測定値を生成するために前記送信コイル(102b)及び前記受信コイル(104b)が異なる第2直径を有する第2配列に対して繰り返され(808)、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、減衰の前記第1測定値及び減衰の前記第2測定値から前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算すること含む、条項12に記載の方法。
前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1成分を具体的に計算することを含む、条項17に記載の方法。
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1配列及び前記第2配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含み、前記第1配列及び前記第2配列はそれぞれ、それらの間に前記SUT(106)を有する、条項17に記載の方法。
前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、且つ前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項17に記載の方法。
102、102a、102b 送信コイル
104、104a、104b 受信コイル
106 SUT
108 信号生成器
110、112 受信器
114 ネットワーク分析器
116 バナナ−BNCアダプタ
118 電流プローブ
120 バナナ−BNCアダプタ
122 分析システム
300 2次元軸対称有限要素モデル
302 送信コイル
304 受信コイル
402 SUT
500 多重構造
500a 第1プライ
500b 第2プライ
502 埋め込みファイバー
600 構造
602 埋め込みファイバー
800 方法
900 装置
Claims (10)
- 送信コイル(102)及び受信コイル(104)であって、その間に被験複合材料構造体(SUT)(106)を受け入れるように構成される送信コイル(102)及び受信コイル(104)、
複数の周波数にわたる無線周波数(RF)信号を用いて前記送信コイル(102)を駆動し、それにより、前記送信コイルに、前記SUT(106)を通した電磁結合によって前記受信コイル(104)内に電圧を誘起させる磁場を生成させるように構成される信号生成器(108)、
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に結合され、且つ前記受信コイル(104)内の前記電圧を測定するように構成され、前記電圧から、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)の間の前記SUT(106)によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記RF信号の減衰の測定値を生成する、一対の受信器(110、112)及び信号処理回路、並びに
前記信号処理回路に結合され、且つ前記減衰の測定値から前記SUT(106)の電気伝導率を計算するように構成される分析システム(122)
を備えるシステム(100)であって、
前記電気伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記電気伝導率を計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含み、
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)が、配列を形成し、且つ前記送信コイル(102a)及び前記受信コイル(104a)が第1直径を有する第1配列、並びに前記送信コイル(102b)及び前記受信コイル(104b)が異なる第2直径を有する第2配列を含み、
前記信号生成器(108)が、前記第1配列及び前記第2配列の前記送信コイル(102a、102b)を別個に駆動するように構成され、
前記一対の受信器(110、112)及び前記信号処理回路が、前記第1配列のための前記RF信号の減衰の第1測定値、及び前記第2配列のための前記RF信号の減衰の第2測定値を別個に生成するように構成され、
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、減衰の前記第1測定値及び減衰の前記第2測定値から前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、システム。 - 前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記第1成分を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項1に記載のシステム。 - 前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)、並びにそれらの間で受け入れられる前記SUT(106)を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含む、請求項2に記載のシステム。
- 前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含み、
前記SUT(106)が、第1局所座標系の第1主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第1プライ及び第2局所座標系の第2主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第2プライを含む多重構造であり、
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記第1局所座標系の前記第1主軸及び前記第2局所座標系の前記第2主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項2に記載のシステム。 - 前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、前記第1配列及び前記第2配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含み、前記第1配列及び前記第2配列はそれぞれ、それらの間に前記SUT(106)が受け入れられる、請求項1に記載のシステム。
- 前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム(122)が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項1に記載のシステム。
- 送信コイル(102)及び受信コイル(104)の間の被験複合材料構造体(SUT)(106)を設定(802)すること、
複数の周波数にわたる無線周波数(RF)信号を用いて前記送信コイル(102)を駆動(804)し、それにより、前記送信コイル(102)に、前記SUT(106)を通した電磁結合によって前記受信コイル(104)内に電圧を誘起させる磁場を生成させること、
前記受信コイル(104)内の前記電圧を測定(806)し、前記電圧から、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)の間の前記SUT(106)によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記RF信号の減衰の測定値を生成すること、及び
減衰の前記測定値から、前記SUT(106)の電気伝導率を計算(810)すること、
を含む方法であって
前記電気伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記電気伝導率を計算(810)することが、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含み、
前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)が、配列を形成し、
前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、
前記設定(802)すること、前記駆動(804)すること、及び前記測定(806)することが、減衰の第1測定値を生成するために前記送信コイル(102a)及び前記受信コイル(104a)が第1直径を有する第1配列に対して実行され、且つ減衰の第2測定値を生成するために前記送信コイル(102b)及び前記受信コイル(104b)が異なる第2直径を有する第2配列に対して繰り返され(808)、
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、減衰の前記第1測定値及び減衰の前記第2測定値から前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含み、且つ前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1成分を具体的に計算することを含み、
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1配列及び前記第2配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含み、前記第1配列及び前記第2配列はそれぞれ、それらの間に前記SUT(106)を有し、
前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、方法。 - 前記SUT(106)が、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記SUT(106)の前記主面に対して平行な第1成分を含み、及び
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記第1成分を具体的に計算することを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、前記送信コイル(102)及び前記受信コイル(104)、並びにそれらの間の前記SUT(106)を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記SUT(106)が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含み、
前記SUT(106)が、第1局所座標系の第1主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第1プライ及び第2局所座標系の第2主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第2プライを含む多重構造であり、並びに
前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記第1局所座標系の前記第1主軸及び前記第2局所座標系の前記第2主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから、前記成分のうちの1つ又は複数を具体的に計算することを含む、請求項7に記載の方法。
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