JP6787557B2 - ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物 - Google Patents

ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物 Download PDF

Info

Publication number
JP6787557B2
JP6787557B2 JP2016571726A JP2016571726A JP6787557B2 JP 6787557 B2 JP6787557 B2 JP 6787557B2 JP 2016571726 A JP2016571726 A JP 2016571726A JP 2016571726 A JP2016571726 A JP 2016571726A JP 6787557 B2 JP6787557 B2 JP 6787557B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
coil
converter
ultrasonic
wireless
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.)
Active
Application number
JP2016571726A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017524908A (ja
Inventor
チェンファン チョン,
チェンファン チョン,
アンソニー クロックスフォード,
アンソニー クロックスフォード,
ポール ウィルコックス,
ポール ウィルコックス,
Original Assignee
ザ ユニバーシティ オブ ブリストル
ザ ユニバーシティ オブ ブリストル
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ ユニバーシティ オブ ブリストル, ザ ユニバーシティ オブ ブリストル filed Critical ザ ユニバーシティ オブ ブリストル
Publication of JP2017524908A publication Critical patent/JP2017524908A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6787557B2 publication Critical patent/JP6787557B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2475Embedded probes, i.e. probes incorporated in objects to be inspected
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/30Supports specially adapted for an instrument; Supports specially adapted for a set of instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9006Details, e.g. in the structure or functioning of sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24Probes
    • G01N29/2481Wireless probes, e.g. with transponders or radio links
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823Wires
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/288Shielding
    • H01F27/2885Shielding with shields or electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14Inductive couplings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

背景
非破壊検査(NDT)は、試験対象物の特性を、試験対象物に損傷を与えることなく評価するために、広範な産業にわたって広く使用されている。試験対象物には例えば、複合的な航空機パネル、ガスタービンエンジン部品、パイプラインおよび圧力容器が含まれている。
例えば、試験対象物を使用しながら信頼性のある再現可能な測定および/またはその場での監視を提供するために、NDTセンサを試験対象物に組み込むことが公知である。例えば、試験対象物中または試験対象物上に超音波センサを組み込むことが公知である。
しかし、組み込みのNDTセンサへの有線接続を形成することに伴う困難のために、組み込みのNDTセンサを使用して測定を行うことが課題となる場合がある。この問題に取り組むための選択肢の1つは、組み込みのNDTセンサに、それ自体の蓄電装置を設けることであるが、これは、センサがかさばるという結果につながる場合がある。そのうえ、組み込みのセンサに手が届かない場合(例えば、センサが試験対象物内に、部分的または完全に埋め込まれている場合)に、蓄電装置の充電または交換が困難なことがある。
ゆえに、外部の測定装置に誘導的に結合することのできる、ワイヤレスの組み込みのNDTセンサを提供することが公知である。誘導結合により、公知の無線自動識別(RFID)モジュールに類似した仕方で、組み込みのセンサに、外部の装置から給電することが可能となる。組み込みのセンサから外部の装置への測定情報の再転送のために、誘導結合を使用することもできる。
しかし、本発明者は、公知のワイヤレスNDTセンサが設計の点で、大きく、重く、かつ/または、過度に複雑な場合のあることを確認している。
本発明の第1の態様によれば、試験対象物の非破壊検査に適したワイヤレスセンサであって、
試験対象物の特性を非破壊的に検査するよう構成された変換器と、
包囲部を画定するよう構成され、変換器に電気的に結合されて変換器を遠隔的な装置により誘導的に作動させることを可能にする、導電性の変換器コイルとを備え、
変換器コイルにより画定される包囲部は、変換器の対応する幅寸法よりも広い内部幅寸法を有している、ワイヤレスセンサが提供される。
変換器は、導電性の要素(例えば電極)を備えていてもよい。ワイヤレスセンサが誘導的に給電されると、外部の測定装置の送信器コイルが、変換器の導電性電極に渦電流を生成することがある。渦電流は次いで、送信器コイルからの入射場と破壊的に相互作用する磁場を生成し、磁場は、変換器コイルをソースフィールドから結合解除するよう働き、それにより、変換器の直上に「結合解除空間」を画定する。本発明の第1の態様に係る変換器コイルは、コイルの一部または全体が結合解除空間の外側になり、それにより、保護的なフェライトコアなどを設けて磁場を改善する必要を回避するようなサイズとされた包囲部を画定する。これにより、より軽く、より小型のセンサを提供することが可能となり、このセンサは埋め込みのセンサ用途に特に好適である。例えば、航空機部品などの炭素繊維複合材の試験対象物にセンサを埋め込む場合、構造的な一体性への影響を最小化するために、センサが薄型であること、すなわち、幅方向に垂直な方向に薄いことが重要である。
変換器コイルにより画定される包囲部は、それぞれが変換器の対応する幅寸法よりも広い、複数の別個の内部幅寸法を有していてもよい。これにより、設置面積すなわち幅が小さいセンサ構成を可能にすることができ、変換器の対応する幅寸法よりも広い単独の内部幅寸法を変換器コイルが有している実施形態に比べて、センサと外部の測定装置との間の改善された誘導結合を可能にすることができる。
変換器コイルにより画定される包囲部は、変換器を受け入れるサイズとされていてもよい。これにより、薄型のセンサ構成を可能にすることができ、いくつかの実施形態では、変換器コイルが非結合空間を包囲することを可能にすることができる。
変換器が変換器コイルにより画定される包囲部内に配置された状態で、変換器コイルは、変換器と同じ平面中に取り付けられていてもよい。これにより、最適な薄型のセンサ構成という結果が得られる。
変換器コイルは変換器に対して、当該変換器コイルが変換器のわずか5倍、好ましくはわずか3倍、さらにより好ましくはわずか2倍の厚みで変換器から離間されている、概ね同軸で平行な関係に取り付けられていてもよい。厚みは、変換器の平均の厚みまたは最大の厚みを指していてもよい。いくつかの実施形態では、変換器コイルは、わずか6mm、好ましくはわずか4mm、好ましくはわずか3mm、さらにより好ましくはわずか2mmまたは1mmだけ、変換器から離間されている。このような実施形態により、コイルとセンサとの間の動的な分離を実現することができるが、センサがコイルの直下にあるという良好なセンサの局所化が維持されており、これは、埋め込みのセンサ用途において好適である場合がある。
コイルは、それぞれが変換器の対応する外部幅寸法の少なくとも1.1倍である、1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有していてもよい。これにより、コイルと非結合空間または変換器との間に緩衝空間を設けることができる。コイルが変換器を受け入れるサイズとされている実施形態では、これにより、変換器への電気結合の提供を簡略化することができる。変換器が非結合空間を発生させる実施形態では、非結合空間とコイルとの間で分離が増大することで、送信器コイルと変換器コイルとの間の誘導結合に対する非結合空間の作用を低減することができる。
1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法は、それぞれが変換器の対応する外部幅寸法の1.01〜10倍の間であってもよく、変換器の対応する外部幅寸法の好ましくは1.01〜5倍の間、より好ましくは1.01〜2倍の間、より好ましくは1.01〜1.5倍の間、さらにより好ましくは1.01〜1.1倍の間であってもよい。このような実施形態により、一方で、緩衝空間の間、コイルと非結合空間または変換器との間の最適な釣り合いを、他方で最適な全体のセンサ幅を提供することができる。
コイルの内部幅寸法は直径であってもよく、変換器の対応する外部幅寸法は直径であってもよい。円盤形状の変換器により、良好な有効範囲で、導波用途において無指向性の測定感度を提供することができる。
センサは、変換器コイルと当該センサの結合面との間に設けられた電磁干渉(EMI)吸収体の層を含んでいてもよく、結合面は、試験対象物に結合するよう構成されている。使用時に、結合面は、送信器コイルに対して、センサの反対側にあってもよい。送信器コイルが金属製の構造体の近傍に置かれている場合、構造体の表面に渦電流が誘導される。渦電流により生じる磁場のために、特に変換器コイルが金属製の構造体の表面の直上に置かれている場合に、送信器コイルと変換器コイルとの間の結合が低減される。EMI吸収体は、送信器コイルからの入射電磁放射を吸収し、それにより、金属製の構造体中の渦電流を除去することができ、金属製の構造体の表面にセンサを取り付けることを可能にする。
EMI吸収体の層は変換器よりも薄くてもよく、ある場合、変換器とコイルとの間の厚みの違いよりも薄くてもよい。これにより、金属製の構造体とともに使用することのできる、小型で薄型のセンサを提供することができる。
EMI吸収体および/または変換器コイルおよび/または変換器は、柔軟な材料で形成されていてもよい。これにより、湾曲した構造体にセンサを適用することができる。
変換器は、熱変換器、超音波変換器、ひずみゲージ、化学センサ、および、加速度計、および、電磁変換器の1つを備えていてもよい。
コイルは平面コイルとして構成されていてもよく、ある場合、片面または両面のPCB上に形成されていてもよい。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様に係る1つまたはそれ以上のセンサを含む試験対象物であって、センサは当該試験対象物に結合されている、試験対象物が提供される。
試験対象物は、複合的な航空機パネル、リブもしくはスパ(spa)などの複合部品、または、ガスタービンエンジン部品、パイプラインもしくは圧力容器などの金属部品を備えていてもよい。
本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら、単なる例として、次に説明する。
ワイヤレスNDTセンサ設計に伴う問題を示す模式図である。 本発明の実施形態に係るNDTセンサの模式図である。 本発明の実施形態に係るNDTセンサの模式図である。 本発明の実施形態に係るNDTセンサの模式図である。 本発明の別の実施形態に係るNDTセンサの模式図である。 本発明の別の実施形態に係るNDTセンサの模式図である。
図1は、本発明が、導電性の変換器要素を含むワイヤレスNDTセンサ100により取り組もうと努める問題を、模式的に示している。NDTセンサ100は、圧電変換器102と、変換器102に電気的に結合されて、電磁気的な送信器コイル106を介し、遠隔的な電源(図示せず)により、変換器102を誘導的に給電することを可能にする、電磁気的な変換器コイル104とを含んでいる。
センサ100のサイズを最小化するために、本発明者は、変換器102と変換器コイル104とを、可能な限り互いに近づけて配置するよう試みた。しかし、変換器コイル104を変換器102の頂部に直接載置すると、センサ100と遠隔的な電源との間の誘導結合が不十分となる。これは、送信器コイル106が、変換器102の導電性電極に渦電流108を生成し、次いで渦電流108が、送信器コイル106からの入射場112を打ち消す磁場110を生成し、それにより、変換器コイル104がソースフィールドから結合解除される「非結合空間」114が形成されるためである。
上述した問題に対する公知の解決策は、コイル104と変換器102との間にフェライトコアを取り付けて、磁束を制御することである。例えば、Greve、Hoon、YueおよびOppenheimの「An Inductively Coupled Lamb Wave Transducer, IEEE sensor journal vol 7 no.2 2007」を参照されたい。しかし、本発明により、こうした解決策の結果、センサ設計が嵩高くて重いものになることが確認されている。
図2a、図2b、図2cは、本発明の実施形態に係るワイヤレスNDTセンサ10を模式的に示している。センサ10は、変換器12と、開いた中央部または包囲部14aを画定するよう構成され、かつ、変換器12に電気的に結合されて、従来の外部の測定装置50を介し、遠隔的な電源(図示せず)により、変換器12を誘導的に給電することを可能にする、導電性の変換器コイル14とを含んでいる。図2aに示すように、センサ10の変換器コイル14は、変換器コイル14が、非結合空間20の周りで磁場18を介して送信器コイル16に誘導的に結合できるよう、構成されている。
図示した実施形態では、変換器12は、変換器12の運転周波数に応じて、16mmの直径ODおよび0.3mm〜1mmの厚みTHを有する、圧電ディスクである。変換器12は、デンマークのクヴィストゴー所在のNoliac Groupが提供するNCE51圧電材料で形成されている。
他の実施形態では、熱変換器、ひずみゲージ、化学センサ、加速度計またはRF変換器などの、いずれかの適切な変換器が設けられていてもよい。このように、変換器の中には、導電性電極を含まないものがあってもよく、その場合、上で言及した非結合空間問題は生じないことになる。しかし、そのような実施形態では、変換器を受け入れるサイズとされて薄型のセンサ設計を可能にする変換器コイルを設けるのが好適である。本発明の実施形態における変換器は、いかなる適切なサイズおよび/または形状(例えば、2mm〜30mmの間の幅または直径、ならびに、0.25mm〜5mmの間の厚み)を有していてもよい。
図示した実施形態では、変換器コイル14は、変換器ディスク12を包囲する両面のプリント基板(PCB)(図示せず)上に作製された平面コイルとして構成されている。コイルは、PCBの各側で19ずつ、38の巻き数を有している。図示した例では変換器コイル14はPCB上に印刷されているが、他の実施形態では、コイルはコイル状ワイヤにより形成されていてもよく、ある場合、支持構造体上に取り付けられていてもよい。
変換器コイル14の開いた中央部14aは、変換器12よりも広い自由空間の包囲部を画定している。つまり、変換器12は、変換器12と同じ平面において、変換器コイル14の開いた中央部14aにより受け入れられ、かつ、変換器コイル14の開いた中央部14a内に配置することができる。本発明の実施形態では、「同じ平面中に取り付けられ」という用語は、変換器12の厚みTHに対応する平面空間内に少なくとも部分的に、ある場合には完全に、存在するように部品が取り付けられることを意味していてもよい。この空間を、「変換器平面」21と呼ぶことにする。この例では、変換器コイル14の内径IDは、変換器12の直径ODよりも大きくされており、コイル14を変換器12に結合するための径方向の隙間を提供している。内径は24mmである。
他の実施形態では、変換器コイルの1つまたはそれ以上の部分が結合解除空間の外側となる(例えば、20mm〜300mmの間の内径ID)ように、それぞれが変換器の対応する幅寸法よりも広くなる1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有する、いずれかの適切な変換器コイル14が設けられていてもよい。コイルの最も内部の幅寸法がそれぞれ、変換器の対応する幅寸法よりも広いことが好ましく、コイル包囲部が変換器を受け入れるサイズとされているのが、さらにより好ましく、好ましい実施形態は、変換器の外部幅におおよそ適合する内部幅を有している。
図示した実施形態では、変換器コイル14は、変換器12と同じ平面21中に取り付けられている。その結果、複合的な試験対象物に埋め込むのに適した、薄型のセンサ設計となっている。しかし、図3に示すような他の実施形態では、変換器コイル14を変換器平面21の外側に取り付けることができる。例えば、変換器コイル14を変換器12に対して、変換器コイル14が少なくとも部分的に、ある場合には完全に、変換器平面21の外側に来るが、変換器平面21のごく近傍にある、概ね同軸で平行な関係に取り付けることができる。コイル14が変換器平面21の外側に取り付けられている実施形態では、コイル包囲部は自由空間を画定する必要はないが、例えば、コイル14の一部を画定していないPCB基板により占有されていてもよい。
コイル14が変換器12に接続されていれば、この2つの部品を絶縁被覆中に封入することができる。例えば、この2つの部品を、アクリル接着剤により互いに接合されたポリイミドフィルムのシートの間に封入することができる。
図3は、代替的な実施形態に係るワイヤレスNDTセンサ30を、断面図で模式的に示している。図3に示す実施形態では、変換器コイル14を変換器平面21の外側に取り付けた状態で、変換器コイル14の中央部および変換器12の中央部が、軸線32に沿って軸方向に整列されている。コイル14を取り付けるために、プラスチック材料で形成されたフレームなどの、いずれかの適切な支持体(図示せず)を設けてもよい。
図4は、本発明の別の実施形態に係るワイヤレスNDTセンサ22を、断面図で模式的に示している。この実施形態は、金属製の構造体26上にワイヤレスNDTセンサを組み込むことに関連した問題に取り組むことを目的としている。センサ22は、図2a、図2bおよび図2cを参照して説明したセンサ10に類似しており、簡略化のために、ここでは相違点のみを説明することにする。
ワイヤレスNDTセンサを金属製の構造体26上に取り付ける際、送信器コイル(図示せず)は、金属製の構造体26の表面に渦電流を誘導する。渦電流は、変換器平面内で変換器の周りに磁場を生成させる。生成された磁場は、金属製の構造体のごく近傍にある変換器平面内に変換器コイル14が取り付けられている場合に、送信器コイルと変換器コイル14との間の誘導結合に悪影響を及ぼすことがある。
図示した実施形態は、金属製の構造体26中での渦電流形成を抑制するために送信器コイルからの入射エネルギーを吸収する、送信器コイルに対してコイル14の裏側に設けられた、電磁干渉(EMI)吸収体24の層を含んでいる。EMI吸収体24の層は、コイル14と類似のサイズおよび形状であり、変換器平面内に配置され、変換器平面に対して概ね平行になるように構成されている。しかし、金属製の構造体26中での渦電流形成を抑制するように送信器コイルからの入射エネルギーをEMI吸収体が吸収する、いずれかの適切な構成を設けてもよい。EMI吸収体24により、金属製の構造体に適合するよう構成されたNDTセンサ22用に、変換器コイル14を変換器平面中に取り付けることが可能になり、薄型で軽量のNDTセンサ22が提供される。
24のEMI材料は、アメリカ合衆国ミズーリ州所在のLaird Technology社が提供するCA19材料で形成されている。他の実施形態では、アメリカ合衆国カリフォルニア州所在のIntermark社が提供するMGシリーズEMI吸収体およびアメリカ合衆国ミネソタ州所在の3M社が提供するABシリーズEMI吸収体などの、いずれかの適切なEMI吸収体材料を設けてもよい。EMI層は、0.2〜0.5mmなどの、いずれかの適切な厚みETを有していてもよい。厚みは、通電波の運転周波数に依存する場合がある。
EMI吸収体は柔軟であってもよい。例えば、アメリカ合衆国ミズーリ州所在のLaird Technology社が提供するCA19材料である。これにより、センサを金属製のパイプなどの湾曲した構造体に適用することが可能となり、または、他の湾曲した試験対象物に組み込むことが可能となる。無論、このような実施形態では、変換器コイルも柔軟であるのが好ましい。
本発明の実施形態に係るワイヤレスNDTセンサは、さまざまな試験対象物に埋め込むこと、または、他のやり方で組み込むことができ、優れた試験エネルギー結合およびセンサ寿命を有する、迅速かつ簡単な仕方で、試験対象物の特性を評価することを可能にする。そのうえ、センサを、公知のワイヤレスの組み込みのNDTセンサよりも、小型、軽量かつ簡単にすることができる。
1つまたはそれ以上の好ましい実施形態を参照して、本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更または修正を行えることを理解されたい。「備える」という語は「含む」または「からなる」を意味していてもよく、それゆえに、いずれかの請求項または明細書全体に記載されたもの以外の要素またはステップの存在を排除しない。相互に異なる従属請求項に特定の方策が挙げられているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせを好適に使用できないということを意味しない。
[発明の項目]
[項目1]
試験対象物の非破壊検査に適したワイヤレスセンサであって、
変換器と、
包囲部を画定するよう構成され、前記変換器に電気的に結合されて前記変換器を遠隔的な装置により誘導的に作動させることを可能にする導電性の変換器コイルと
を備え、
前記変換器コイルにより画定される前記包囲部は、前記変換器の対応する幅寸法よりも広い内部幅寸法を有している、ワイヤレスセンサ。
[項目2]
前記変換器コイルにより画定される前記包囲部は複数の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記変換器の対応する幅寸法よりも広い、複数の別個の内部幅寸法を有している、項目1に記載のワイヤレスセンサ。
[項目3]
前記変換器コイルにより画定される前記包囲部は、前記変換器を受け入れるサイズとされている、項目2に記載のワイヤレスセンサ。
[項目4]
前記変換器が前記変換器コイルにより画定される前記包囲部内に配置された状態で、前記変換器コイルは、前記変換器と同じ平面中に取り付けられている、項目3に記載のワイヤレスセンサ。
[項目5]
前記変換器コイルは前記変換器に対して、当該変換器コイルが前記変換器のわずか5倍の厚みで前記変換器から離間されている概ね同軸で平行な関係で、取り付けられている、項目1〜4のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目6]
前記変換器コイルは1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記変換器の対応する外部幅の1.01〜20倍の間である、項目1〜5のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目7]
前記変換器コイルは1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記変換器の前記対応する外部幅の少なくとも1.1倍である、項目1〜6のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目8]
前記変換器コイルの内部幅寸法が直径であってもよく、前記変換器の前記対応する外部幅が直径であってもよい、項目6または7に記載のワイヤレスセンサ。
[項目9]
前記変換器コイルと当該ワイヤレスセンサの結合面との間に設けられた電磁干渉(EMI)吸収体の層を含み、前記結合面は、前記試験対象物に結合するよう構成されている、項目1〜8のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目10]
前記EMI吸収体の層は前記変換器よりも薄い、項目9に記載のワイヤレスセンサ。
[項目11]
前記EMI吸収体は柔軟な材料で形成されている、項目9または10に記載のワイヤレスセンサ。
[項目12]
前記変換器コイルは柔軟な材料で形成されている、項目1〜11のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目13]
前記変換器は、熱変換器、超音波変換器、ひずみゲージ、化学センサ、加速度計および電磁変換器の1つを備えている、項目1〜12のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目14]
前記変換器コイルは平面コイルとして構成されている、項目1〜13のいずれか1項に記載のワイヤレスセンサ。
[項目15]
図2a〜図4を参照して実質的に本明細書に記載された、ワイヤレスセンサ。
[項目16]
項目1〜15のいずれか1項に記載の1つまたはそれ以上のワイヤレスセンサを含む試験対象物であって、前記ワイヤレスセンサは当該試験対象物に結合されている、試験対象物。
[項目17]
複合部品または金属部品を備える、項目16に記載の試験対象物。

Claims (14)

  1. 試験対象物の非破壊検査用のワイヤレス超音波センサであって、
    超音波変換器と、
    包囲部を画定するよう構成され、前記超音波変換器に直接電気的に結合されて前記超音波変換器を遠隔的な装置により誘導的に作動させることを可能にする導電性の平面変換器コイルとを備え、
    前記平面変換器コイルにより画定される前記包囲部は、前記超音波変換器の対応する幅寸法よりも広い内部幅寸法を有しており、前記平面変換器コイルの中央部が前記超音波変換器の中央部と軸方向に整列されており、
    前記平面変換器コイルは、前記超音波変換器と同じ平面中に取り付けられるか、又はある離間距離で前記超音波変換器から軸方向に離間されるように取り付けられ、前記離間距離は、前記超音波変換器の5倍の厚み以下であるか又は6mm以下である、ワイヤレス超音波センサ。
  2. 前記平面変換器コイルにより画定される前記包囲部は複数の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記超音波変換器の対応する幅寸法よりも広い、複数の別個の内部幅寸法を有している、請求項1に記載のワイヤレス超音波センサ。
  3. 前記平面変換器コイルにより画定される前記包囲部は、前記超音波変換器を受け入れるサイズとされている、請求項2に記載のワイヤレス超音波センサ。
  4. 前記超音波変換器が前記平面変換器コイルにより画定される前記包囲部内に配置された状態で、前記平面変換器コイル、前記超音波変換器と同じ平面中に取り付けられている、請求項3に記載のワイヤレス超音波センサ。
  5. 前記平面変換器コイルは前記超音波変換器に対して、当該平面変換器コイルが前記超音波変換器のわずか5倍の厚みで前記超音波変換器から離間されている概ね同軸で平行な関係で、取り付けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のワイヤレス超音波センサ。
  6. 前記平面変換器コイルは1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記超音波変換器の対応する外部幅の1.01〜20倍の間である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のワイヤレス超音波センサ。
  7. 前記平面変換器コイルは1つまたはそれ以上の別個の内部幅寸法を有しており、前記内部幅寸法のそれぞれが前記超音波変換器の前記対応する外部幅の少なくとも1.1倍である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のワイヤレス超音波センサ。
  8. 前記平面変換器コイルの内部幅寸法が直径であってもよく、前記超音波変換器の前記対応する外部幅が直径であってもよい、請求項6または7に記載のワイヤレス超音波センサ。
  9. 前記平面変換器コイルと当該ワイヤレス超音波センサの結合面との間に設けられた電磁干渉(EMI)吸収体の層を含み、前記結合面は、前記試験対象物に結合するよう構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載のワイヤレス超音波センサ。
  10. 前記EMI吸収体の層は前記超音波変換器よりも薄い、請求項9に記載のワイヤレス超音波センサ。
  11. 前記EMI吸収体は柔軟な材料で形成されている、請求項9または10に記載のワイヤレス超音波センサ。
  12. 前記平面変換器コイルは柔軟な材料で形成されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載のワイヤレス超音波センサ。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の1つまたはそれ以上のワイヤレス超音波センサを含む試験対象物であって、前記ワイヤレス超音波センサは当該試験対象物に結合されている、試験対象物。
  14. 複合部品または金属部品を備える、請求項13に記載の試験対象物。
JP2016571726A 2014-07-15 2015-06-30 ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物 Active JP6787557B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1412572.8 2014-07-15
GBGB1412572.8A GB201412572D0 (en) 2014-07-15 2014-07-15 Wireless sensor
PCT/GB2015/051912 WO2016009174A1 (en) 2014-07-15 2015-06-30 Wireless sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017524908A JP2017524908A (ja) 2017-08-31
JP6787557B2 true JP6787557B2 (ja) 2020-11-18

Family

ID=51454172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016571726A Active JP6787557B2 (ja) 2014-07-15 2015-06-30 ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10361587B2 (ja)
EP (2) EP3614137A1 (ja)
JP (1) JP6787557B2 (ja)
BR (1) BR112017000715A2 (ja)
GB (2) GB201412572D0 (ja)
WO (1) WO2016009174A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201412572D0 (en) 2014-07-15 2014-08-27 Univ Bristol Wireless sensor
GB2533833B (en) 2015-06-22 2016-12-14 Univ Bristol Wireless ultrasound sensor with two induction coils
JP6887317B2 (ja) * 2017-06-08 2021-06-16 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 センサシステム
JP6875933B2 (ja) 2017-06-09 2021-05-26 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 センサシステム
GB2573129A (en) 2018-04-25 2019-10-30 Univ Bristol Multi-frequency wireless sensor
GB2583507B (en) * 2019-05-01 2021-09-22 Inductosense Ltd Calibrating a non-destructive piezoelectric sensor
GB2597105B (en) * 2020-07-15 2023-01-18 Inductosense Ltd Wireless sensor
CN117110423B (zh) * 2023-10-23 2024-01-30 沈阳仪表科学研究院有限公司 一种无线无损检测传感器

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6939299B1 (en) * 1999-12-13 2005-09-06 Kurt Petersen Implantable continuous intraocular pressure sensor
EP1460970A4 (en) * 2001-12-03 2010-03-17 Carl E Fabian PORTABLE OPERATING INSTRUMENT DECTOR
US6672902B2 (en) * 2001-12-12 2004-01-06 Intel Corporation Reducing electromagnetic interference (EMI) emissions
US7024936B2 (en) * 2002-06-18 2006-04-11 Corporation For National Research Initiatives Micro-mechanical capacitive inductive sensor for wireless detection of relative or absolute pressure
JP2004129185A (ja) 2002-08-01 2004-04-22 Sony Corp Sawセンサ、sawセンサを用いた個体識別装置、およびsawセンサの製造方法
JP2005078473A (ja) * 2003-09-02 2005-03-24 Taiheiyo Cement Corp 無線センサ用保護ケース
JP4444683B2 (ja) 2004-02-10 2010-03-31 株式会社日立製作所 コイル状アンテナを有する半導体チップ及びこれを用いた通信システム
JP2006024087A (ja) 2004-07-09 2006-01-26 Nec Corp 無線デバイス、その製造方法、その検査方法及び検査装置並びに無線装置及びその製造方法
JP4851166B2 (ja) 2005-11-01 2012-01-11 旭光電機株式会社 センサ信号インターフェース装置とそれを用いたロボット用インターフェースシステム
US20080281212A1 (en) 2007-03-15 2008-11-13 Nunez Anthony I Transseptal monitoring device
US20110050164A1 (en) * 2008-05-07 2011-03-03 Afshin Partovi System and methods for inductive charging, and improvements and uses thereof
US8421274B2 (en) * 2008-09-12 2013-04-16 University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education Wireless energy transfer system
JP2011066627A (ja) 2009-09-16 2011-03-31 Smart:Kk Nfcセンサアンテナ
US8913952B2 (en) * 2010-05-18 2014-12-16 University Of South Carolina Wireless power transfer to embedded sensors
US20120007579A1 (en) * 2010-07-12 2012-01-12 Allen Wallace Apblett Embedded wireless corrosion sensor
FI20106349A (fi) * 2010-12-20 2012-06-21 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy Anturi ja anturijärjestelmä
US9713429B2 (en) * 2011-02-16 2017-07-25 Alfred E. Mann Foundation For Scientific Research Implantable shunt system and associated pressure sensors
US8511165B2 (en) * 2011-03-24 2013-08-20 Borja Lopez Jauregui Electromagnetic acoustic transducer (EMAT) combined with piezoelectric transducer (PZT) for dual mode ultrasonic inspection
EP3345536A1 (en) * 2011-06-30 2018-07-11 Endotronix, Inc. Implantable sensor enclosure with thin sidewalls
DE102012105647A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-02 Pro-Micron Gmbh & Co. Kg Aus einer Spule und einem daran angeschlossenen Piezoelement kombiniertes elektrisches Element
US9494559B2 (en) * 2012-10-16 2016-11-15 Avery Dennison Retail Information Services, Llc System and method for RFID-based remote material analysis
KR101385697B1 (ko) * 2013-01-31 2014-04-15 김선기 유연성을 갖는 전자파 흡수체
CN103148977B (zh) * 2013-02-27 2016-01-20 东南大学 基于柔性基板的具有自封装功能的无源无线压力传感器
GB201412572D0 (en) 2014-07-15 2014-08-27 Univ Bristol Wireless sensor
US9424048B2 (en) * 2014-09-15 2016-08-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Inductive peripheral retention device

Also Published As

Publication number Publication date
GB201412572D0 (en) 2014-08-27
US20170214274A1 (en) 2017-07-27
BR112017000715A2 (pt) 2018-01-16
US10361587B2 (en) 2019-07-23
GB201505572D0 (en) 2015-05-13
WO2016009174A1 (en) 2016-01-21
GB2523266A (en) 2015-08-19
EP3614137A1 (en) 2020-02-26
GB2523266B (en) 2016-09-21
EP3169997A1 (en) 2017-05-24
JP2017524908A (ja) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6787557B2 (ja) ワイヤレス超音波センサ及び試験対象物
US10175202B2 (en) Magnetostrictively induced guided wave sensor device
US8305074B2 (en) Magnetostrictive transducer and apparatus and method for monitoring structural health using the same
CN107790363B (zh) 阵列式多角度螺旋类sh导波电磁超声换能器
US10444086B2 (en) System and method of magnetic shielding for sensors
US10073065B2 (en) Segmented strip design for a magnetostriction sensor (MsS) using amorphous material for long range inspection of defects and bends in pipes at high temperatures
US10641741B2 (en) High-temperature magnetostrictive guided wave pipe inspection system
JP6822568B2 (ja) コイル装置
US20140354388A1 (en) Omni-directional shear-horizontal wave magnetostrictive patch transducer and method of winding coil
CN105043310A (zh) 横波直入射电磁超声传感器
CN103837605A (zh) 一种全向性的兰姆波磁致伸缩传感器
US10073066B2 (en) Non-contact magnetostrictive sensor for guided wave monitoring of wire ropes or other solid ferrous objects without ferromagnetic coupling
US9664650B2 (en) Omni-directional shear-horizontal wave electromagnetic acoustic transducer
CN203259505U (zh) 传感器的固定调节装置
US8624589B2 (en) Magnetostrictive probes for surface wave testing of thick walled structures
US11150221B2 (en) Sensor system
JP2007008498A (ja) 無線icタグを内包した結束バンド
US9551691B2 (en) L-mode guided wave sensor
Hou et al. Novel design of an effective pneumatic magnetostrictive patch transducer based on the ultrasonic guided wave for application of fast pipe health inspection
JP2016114533A (ja) 磁気センサー付配管及び非破壊検査装置
CN113092593A (zh) 一种电磁超声导波换能器及相控阵阵列
KR101587740B1 (ko) 접촉식 자왜 피도파 변환기 모듈
CN211856476U (zh) 一种全向型sh波电磁超声换能器
US20240053300A1 (en) Ultrasonic structural health monitoring device, system and method
JP2009175027A (ja) 磁化装置、管内検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180627

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190507

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190624

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20190920

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200225

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20200513

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200908

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200929

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201020

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6787557

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250