JPH06109559A - Stress measuring apparatus - Google Patents

Stress measuring apparatus

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JPH06109559A
JPH06109559A JP4262314A JP26231492A JPH06109559A JP H06109559 A JPH06109559 A JP H06109559A JP 4262314 A JP4262314 A JP 4262314A JP 26231492 A JP26231492 A JP 26231492A JP H06109559 A JPH06109559 A JP H06109559A
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coil
stress
drive signal
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magnetic field
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Kuuun Heijion
クゥーン ヘイジオン
Eru Fuitsushiyaa Jiei
エル.フィッシャー ジェイ
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To detect a stress of an object to be measured made from a ferromagnetic material in a good S/N by utilizing a magnetic absorption method. CONSTITUTION:A bias coil 3 is driven by means of a first driving signal having a low frequency. A detecting coil 6 is disposed in the bias magnetic field and a first condenser is connected to the detecting coil 6 in parallel so as to be resonated by a second driving signal. A second condenser is connected in parallel to a balance coil 7 which is provided in separation from the object 1 and resonated in a frequency near that of the second driving signal. A bridge means 16 is constituted together with the respective parallel circuits. The bridge means 16 is driven by means of the second driving signal so that a stress is calculated on the basis of the first driving signal and the output of the bridge means 16. By improving a selection rate Q and using the bridge means 16, it is possible to measure a stress in a good S/N ratio, even utilizing the second driving signal with low frequency, thereby enabling the stress-measurement at a desired position in the depth direction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば軟鋼などの強
磁性材料から成る被検出物体に作用する引張応力または
圧縮応力などの応力を非破壊で測定する応力測定装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stress measuring device for nondestructively measuring stress such as tensile stress or compressive stress acting on an object to be detected made of a ferromagnetic material such as mild steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】被検出物体に作用する応力を測定するた
めには、従来では、歪ゲージをその被検出物体の表面に
貼着している。このような先行技術は、被検出物体に実
際に作用している応力を測定するものではない。
2. Description of the Related Art In order to measure the stress acting on an object to be detected, conventionally, a strain gauge is attached to the surface of the object to be detected. Such a prior art does not measure the stress actually acting on the detected object.

【0003】他の先行技術は、たとえばアメリカ合衆国
特許3,792,348に開示されている。この先行技
術は、いわゆる磁気吸収の現象を利用しており、被検出
物体に低い周波数のバイアス磁界を作用させ、そのバイ
アス磁界内に検出コイルを設け、その検出コイルを高い
周波数で駆動し、応力に対応する透磁率を磁気吸収検出
手段によって検出する。
Other prior art is disclosed, for example, in US Pat. No. 3,792,348. This prior art utilizes the phenomenon of so-called magnetic absorption, in which a low-frequency bias magnetic field is applied to an object to be detected, a detection coil is provided in the bias magnetic field, the detection coil is driven at a high frequency, and stress is applied. Is detected by the magnetic absorption detecting means.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような磁気吸収現
象を利用した先行技術では、検出コイルを駆動する周波
数を変化して、低い帯域にして、被検出物体の深い場所
での応力を測定しようとするとき、S/N比が悪化し、
したがって被検出物体の深い場所での応力の測定をする
ことができず、検出コイルを高い周波数でのみ駆動して
被検出物体の表面近くの応力しか測定することができな
い。
In the prior art utilizing such a magnetic absorption phenomenon, the frequency for driving the detection coil is changed to a low band to measure the stress at a deep place of the object to be detected. , The S / N ratio deteriorates,
Therefore, it is not possible to measure the stress at a deep location of the object to be detected, and the detection coil can be driven only at a high frequency to measure only the stress near the surface of the object to be detected.

【0005】本発明の目的は、S/N比の向上を図っ
て、被検出物体の希望する場所での応力の測定を行うこ
とができるようにした応力測定装置を提供することであ
る。
It is an object of the present invention to provide a stress measuring device capable of improving the S / N ratio and measuring the stress at a desired location of the object to be detected.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、応力が測定さ
れるべき強磁性材料から成る被検出物体に、バイアス磁
界を発生するバイアスコイルと、バイアスコイルを低い
周波数で駆動する第1駆動信号を発生する第1信号発生
源と、バイアス磁界中に設けられる検出コイルと、被検
出物体に影響されないように被検出物体から離れて設け
られる平衡コイルと、バイアス磁界よりも高い周波数の
第2駆動信号を発生する第2信号発生源と、検出コイル
に並列に接続されて第1並列回路を構成し、第2駆動信
号の周波数付近で共振する第1コンデンサと、平衡コイ
ルに並列に接続されて第2並列回路を構成し、第2駆動
信号の周波数付近で共振する第2コンデンサと、第1並
列回路と第2並列回路とともにブリッジを構成し、第2
信号発生源からの第2駆動信号が対向する2つの接続点
間に与えられ、残余の2つの対向する2つの接続点から
の出力を導出するブリッジ手段と、第1信号発生源から
の第1駆動信号と、ブリッジ手段の出力とに基づいて、
被検出物体の応力を演算して求める手段とを含むことを
特徴とする応力測定装置である。
According to the present invention, a bias coil for generating a bias magnetic field and a first drive signal for driving the bias coil at a low frequency are applied to a detected object made of a ferromagnetic material whose stress is to be measured. , A detection coil provided in the bias magnetic field, a balancing coil provided away from the detected object so as not to be influenced by the detected object, and a second drive having a frequency higher than the bias magnetic field. A second signal generating source that generates a signal and a first parallel circuit that is connected in parallel to the detection coil to form a first parallel circuit, and that is connected in parallel to the first capacitor that resonates near the frequency of the second drive signal and the balanced coil. A second parallel circuit is configured, and a bridge is configured with a second capacitor that resonates near the frequency of the second drive signal, a first parallel circuit and a second parallel circuit, and a second capacitor
A bridge means for applying a second drive signal from the signal source between two opposing connection points to derive outputs from the remaining two opposing connection points, and a first signal from the first signal source. Based on the drive signal and the output of the bridge means,
And a means for calculating and calculating the stress of the object to be detected.

【0007】また本発明は、バイアスコイルを駆動する
第1駆動信号の周波数は、ブリッジ手段を駆動する第2
駆動信号の周波数の0.01以下の値であることを特徴
とする。
Further, according to the present invention, the frequency of the first drive signal for driving the bias coil is the second for driving the bridge means.
It is characterized in that the value is 0.01 or less of the frequency of the drive signal.

【0008】さらにまた本発明は、バイアス磁界の強さ
は、検出コイルによって発生される磁界の強さの10倍
以上であることを特徴とする。
Furthermore, the present invention is characterized in that the strength of the bias magnetic field is 10 times or more the strength of the magnetic field generated by the detection coil.

【0009】[0009]

【作用】本発明に従えば、バイアスコイルを第1信号発
生源によって低い周波数で駆動し、このバイアス磁界内
に設けられている検出コイルに第1コンデンサを並列に
接続して第1並列回路を第2駆動信号で共振するように
し、また、被検出物体に影響されないように被検出物体
から離れて設けられた平衡コイルに第2コンデンサを接
続して第2並列回路を第2駆動信号で共振するように
し、このような第1および第2並列回路とともにブリッ
ジを構成し、バイアス磁界を形成する第1駆動信号とブ
リッジ手段の出力とに基づいて、被検出物体の応力を演
算して求めるようにしたので、第2駆動信号の周波数を
低く選んで、被検出物体の深い場所、すなわち被検出物
体の内部における応力の測定を行うことができる。しか
もこの検出コイルおよび平衡コイルは、第1および第2
コンデンサによって共振回路を形成し、これによって選
択度Qを向上し、S/N比の向上を図ることができるよ
うになる。さらにブリッジ手段を用いて、検出コイルの
平衡コイルとのインダクタンスの差に起因した出力を得
るようにしたので、利得の向上、したがって感度の向上
を図ることができるようになる。
According to the present invention, the bias coil is driven by the first signal generating source at a low frequency, and the first capacitor is connected in parallel to the detection coil provided in the bias magnetic field to form the first parallel circuit. The second parallel circuit is resonated by the second drive signal by connecting the second capacitor to the balanced coil provided apart from the detected object so as not to be affected by the detected object. In this way, a bridge is constructed with such first and second parallel circuits, and the stress of the detected object is calculated based on the first drive signal forming the bias magnetic field and the output of the bridge means. Therefore, the frequency of the second drive signal can be selected to be low, and the stress can be measured in a deep place of the detected object, that is, inside the detected object. Moreover, the detection coil and the balance coil are the first and second
A resonance circuit is formed by the capacitor, whereby the selectivity Q and the S / N ratio can be improved. Further, since the bridge means is used to obtain the output due to the difference in the inductance of the detection coil from the balanced coil, it is possible to improve the gain and thus the sensitivity.

【0010】このようなS/N比の向上を図り、また感
度の向上を図るために、バイアスコイルを駆動する第1
駆動信号の周波数は、ブリッジ手段を駆動する第2駆動
信号の周波数の0.01倍以下の低い値に選び、またバ
イアス磁界の強さは、検出コイルによって発生される磁
界の強さの10倍以上に定める。
In order to improve the S / N ratio and sensitivity as described above, the first coil for driving the bias coil is used.
The frequency of the drive signal is selected to be a low value of 0.01 times or less the frequency of the second drive signal for driving the bridge means, and the strength of the bias magnetic field is 10 times the strength of the magnetic field generated by the detection coil. Determined above.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の一実施例の全体のブロック
図である。応力が測定されるべき強磁性材料、たとえば
軟鋼などから成る被検出物体1には、U字状に形成され
たヨーク2に巻回されているバイアスコイル3が、第1
信号発生源4からの正弦波が電力増幅手段5によって電
力増幅されて、第1駆動信号によって駆動される。こう
して形成されるバイアス磁界中には、検出コイル6と平
衡コイル7とが設けられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an overall block diagram of an embodiment of the present invention. On a detected object 1 made of a ferromagnetic material whose stress is to be measured, for example, mild steel, a bias coil 3 wound around a U-shaped yoke 2 is provided with a first coil.
The sine wave from the signal generation source 4 is power-amplified by the power amplification means 5 and driven by the first drive signal. The detection coil 6 and the balance coil 7 are provided in the bias magnetic field thus formed.

【0012】図2は、検出コイル6と平衡コイル7とを
示す簡略化した断面図である。これらのコイル6,7
は、被検出物体1に垂直なコア8に巻回される。平衡コ
イル7は、被検出物体1に影響されないように、被検出
物体1から離れて設けられる。これらのコイル6,7に
よる磁界は、参照符9で示される。
FIG. 2 is a simplified sectional view showing the detection coil 6 and the balance coil 7. These coils 6,7
Is wound around a core 8 perpendicular to the detected object 1. The balance coil 7 is provided apart from the detected object 1 so as not to be affected by the detected object 1. The magnetic field due to these coils 6, 7 is designated by the reference numeral 9.

【0013】図3は、検出コイル6および平衡コイル7
に関連する電気的構成を示す電気回路図である。検出コ
イル6には並列にコンデンサC1と可変容量のコンデン
サC2とが並列に接続され、第1並列回路10を構成す
る。また同様に平衡コイル7には、コンデンサC3と可
変容量コンデンサC4とが並列に接続されてもう1つの
第2並列回路11を構成する。第2信号発生源12(前
述の図1参照)からのたとえば正弦波である第2駆動信
号は、ライン13から可変抵抗14,15を介してブリ
ッジ手段16に与えられる。ブリッジ手段16は、第1
および第2並列回路10,11とともに、抵抗17,1
8によってブリッジを構成し、可変抵抗14,15から
の第2駆動信号は、そのブリッジ手段の対向する2つの
接続点19,20に与えられる。このブリッジ手段16
の残余の対向する2つの接続点21,22から、そのブ
リッジ手段16の出力が導出される。ブリッジ手段16
では、ダイオード23,24が接続され、また高周波ノ
イズを除去するコンデンサ25〜27が接続されてい
る。さらに第1および第2並列回路10,11と抵抗1
7,18とに関連して逆極性に切換え可能な切換えスイ
ッチ28が設けられる。
FIG. 3 shows a detection coil 6 and a balance coil 7.
3 is an electric circuit diagram showing an electric configuration related to FIG. A capacitor C1 and a variable capacitor C2 are connected in parallel to the detection coil 6 to form a first parallel circuit 10. Similarly, a capacitor C3 and a variable capacitor C4 are connected in parallel to the balanced coil 7 to form another second parallel circuit 11. The second drive signal, which is, for example, a sine wave, from the second signal generation source 12 (see FIG. 1 described above) is given to the bridge means 16 from the line 13 via the variable resistors 14 and 15. The bridge means 16 is a first
And the second parallel circuits 10 and 11 together with the resistors 17 and 1
8 constitutes a bridge, and the second drive signals from the variable resistors 14 and 15 are given to the two connecting points 19 and 20 of the bridge means which face each other. This bridge means 16
The output of the bridge means 16 is derived from the remaining two connection points 21 and 22 facing each other. Bridge means 16
In, the diodes 23 and 24 are connected, and the capacitors 25 to 27 for removing high frequency noise are connected. Further, the first and second parallel circuits 10 and 11 and the resistor 1
A change-over switch 28 is provided which is switchable to the opposite polarity in relation to 7 and 18.

【0014】バイアス磁界を形成するためのバイアスコ
イル3に与えられる第1信号発生源4の周波数fHは、
たとえば200〜500Hzであり、そのバイアス磁界
HACは、100〜200〔Oe〕である。ブリッジ手
段16に関連して設けられる第2信号発生源12からの
第2駆動信号の周波数fRFは、200〜500kHz
であり、これによって発生される磁界HRFは、たとえ
ば10〜20〔Oe〕である。このように、第1駆動信
号の周波数は、第2駆動信号の周波数の0.01以下の
値に選ばれ、またバイアス磁界の強さHACは、検出コ
イル6によって発生される磁界HRFの強さの10倍以
上に選ばれ、バイアス磁界によって、被検出物体1は磁
気飽和することができる。
The frequency fH of the first signal source 4 applied to the bias coil 3 for forming the bias magnetic field is
For example, it is 200 to 500 Hz, and its bias magnetic field HAC is 100 to 200 [Oe]. The frequency fRF of the second drive signal from the second signal source 12 provided in association with the bridge means 16 is 200 to 500 kHz.
And the magnetic field HRF generated by this is, for example, 10 to 20 [Oe]. Thus, the frequency of the first drive signal is selected to be 0.01 or less of the frequency of the second drive signal, and the strength HAC of the bias magnetic field is the strength of the magnetic field HRF generated by the detection coil 6. The object to be detected 1 can be magnetically saturated by a bias magnetic field of 10 times or more.

【0015】図4は、強磁性材料から成る被検出物体1
にバイアスコイル3によって低い周波数のバイアス磁界
が作用され、また検出コイル6によって高い周波数の磁
界が作用される状態を示している。こうして被検出物体
1には、低い周波数のバイアス磁界HACと高い周波数
の磁界HRFとが重畳される。
FIG. 4 shows an object to be detected 1 made of a ferromagnetic material.
Shows a state in which the bias coil 3 applies a low-frequency bias magnetic field, and the detection coil 6 applies a high-frequency magnetic field. In this way, the low-frequency bias magnetic field HAC and the high-frequency magnetic field HRF are superimposed on the detected object 1.

【0016】図5は、被検出物体1のヒステリシスルー
プを示す。第1信号発生源4から電力増幅回路5を介し
てバイアスコイル3には参照符29で示される正弦波の
第1駆動信号である電流が与えられ、これによって参照
符30で示されるヒステリシスループが得られる。検出
コイル6によって被検出物体1の第2駆動信号の周波数
における交流透磁率μRFは、数1で示される。
FIG. 5 shows a hysteresis loop of the detected object 1. A current, which is a sinusoidal first drive signal indicated by reference numeral 29, is applied to the bias coil 3 from the first signal generation source 4 via the power amplification circuit 5, whereby a hysteresis loop indicated by reference numeral 30 is generated. can get. The AC magnetic permeability μRF at the frequency of the second drive signal of the object to be detected 1 by the detection coil 6 is represented by the following formula 1.

【0017】[0017]

【数1】 [Equation 1]

【0018】ここで検出コイル6による磁界を上述のよ
うにHRFとし、磁束密度をBRFとする。
Here, the magnetic field generated by the detection coil 6 is HRF as described above, and the magnetic flux density is BRF.

【0019】図6は、バイアスコイル3によるバイアス
磁界HACと交流透磁率μRFとの関係を示すグラフで
ある。この図6において用いられている参照符1〜5は
図5において用いられている参照符1〜5に個別的に対
応している。このことから、交流透磁率μRFは、低い
周波数のバイアス磁界HACの関数であることが解る。
したがって検出コイル6のインピーダンスZの変化ΔZ
を測定すれば、そのインピーダンス変化ΔZは、交流透
磁率μRFの関数であることが理解される。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the bias magnetic field HAC generated by the bias coil 3 and the AC permeability μRF. Reference numerals 1 to 5 used in FIG. 6 individually correspond to reference numerals 1 to 5 used in FIG. From this, it can be seen that the AC permeability μRF is a function of the low frequency bias magnetic field HAC.
Therefore, the change ΔZ of the impedance Z of the detection coil 6
It can be seen that the impedance change ΔZ is a function of the AC permeability μRF.

【0020】[0020]

【数2】 Z+ΔZ=(R0+ΔR)+jω(L0+ΔL) ここでR0は、検出コイル6の抵抗を示し、またL0は
そのインダクタンスを示す。ωは、第2駆動信号の角周
波数を表す。ΔR,ΔLは、交流透磁率μRFの変化に
よる抵抗およびインダクタンスの各変化分である。
## EQU00002 ## Z + .DELTA.Z = (R0 + .DELTA.R) + j.omega. (L0 + .DELTA.L) where R0 represents the resistance of the detection coil 6 and L0 represents its inductance. ω represents the angular frequency of the second drive signal. ΔR and ΔL are changes in resistance and inductance due to changes in AC permeability μRF.

【0021】[0021]

【数3】ΔR=KR1・GR(μRF)1/2−KR2 =f(μRF) =f(μRF(HAC))## EQU00003 ## .DELTA.R = KR1.GR (.mu.RF) 1 / 2- KR2 = f (.mu.RF) = f (.mu.RF (HAC))

【0022】[0022]

【数4】 ΔL=KL1・GL1(μRF)1/2+KL2−GL2 =g(μRF) =g(μRF(HAC)) ここでKは被検出物体1に固有の物質定数であり、Gは
検出コイル6に関連した物質の幾何学定数であり、R,
R1;L1は検出コイル6に関連する値を示し、R2,
L2は、平衡コイル7に関連する値であることを示す。
f,gは、関数を示す。
ΔL = KL1 · GL1 (μRF) 1/2 + KL2-GL2 = g (μRF) = g (μRF (HAC)) where K is a substance constant peculiar to the object to be detected 1 and G is the detected value. Is the geometric constant of the material associated with coil 6, R,
R1; L1 represents a value related to the detection coil 6, R2,
L2 indicates a value related to the balanced coil 7.
f and g indicate functions.

【0023】ブリッジ手段16からライン32を介して
導出される出力は、数2で示されるインピーダンスZの
変化分ΔZに対応しており、したがってこのインピーダ
ンス変化分ΔZから、数3および数4に従い、交流透磁
率μRFを求めることができる。交流透磁率μRFは、
被検出物体1に作用している引張応力および圧縮応力に
対応する。応力を測定しようとする被検出物体1と同じ
材質、たとえばアルミニウムなどから成る試料片に応力
を作用させてリサージュ図形を得、こうして応力とリサ
ージュ図形とを対応してメモリにストアするなどし、そ
の後、被検出物体1に応力を作用したときに得られるリ
サージュ図形と、前記ストアしてあるリサージュ図形と
を比較し、そのリサージュ図形が一致したときにおける
前記ストアしてある対応の応力を調べることによって、
被検出物体1に作用した応力を知ることができる。
The output derived from the bridge means 16 via the line 32 corresponds to the variation ΔZ of the impedance Z shown by the equation 2, and therefore from this impedance variation ΔZ, according to the equations 3 and 4, The AC magnetic permeability μRF can be obtained. AC permeability μRF is
It corresponds to the tensile stress and the compressive stress acting on the detected object 1. A stress is applied to a sample piece made of the same material as the detected object 1 whose stress is to be measured, for example, aluminum, to obtain a Lissajous figure, and the stress and the Lissajous figure are stored in a memory in correspondence with each other. By comparing the Lissajous figure obtained when a stress is applied to the detected object 1 with the stored Lissajous figure, and examining the stored corresponding stress when the Lissajous figure matches ,
The stress acting on the detected object 1 can be known.

【0024】ブリッジ手段16の出力は、図1に示され
るようにライン32からフィルタ33で濾波され、第2
駆動信号の周波数成分だけが取出され、増幅回路34で
増幅され、オシロスコープ35でリサージュ図形が得ら
れ、またアナログデジタルコンバータ36でデジタル値
に変換され、処理回路37に与えられる。アナログデジ
タルコンバータ36にはまた、第1信号発生源4からの
第1駆動信号が与えられ、デジタル信号に変換される。
処理回路37は、たとえばコンピュータなどによって実
現され、メモリ38、プリンタ39および目視表示手段
40が備えられ、被検出物体1に作用している応力の種
類、すなわち引張または圧縮、およびその応力の値など
が演算して求められる。
The output of the bridge means 16 is filtered from line 32 by a filter 33 as shown in FIG.
Only the frequency component of the drive signal is taken out, amplified by the amplifier circuit 34, a Lissajous figure is obtained by the oscilloscope 35, converted into a digital value by the analog-digital converter 36, and given to the processing circuit 37. The analog-digital converter 36 is also supplied with the first drive signal from the first signal generation source 4 and converted into a digital signal.
The processing circuit 37 is realized by, for example, a computer, is provided with a memory 38, a printer 39, and a visual display means 40, and the type of stress acting on the detected object 1, that is, tension or compression, and the value of the stress. Is calculated and obtained.

【0025】図7は、被検出物体1が圧縮機のブレード
である場合、そのブレードを曲げたときに相互に反対側
の2点で得られるオシロスコープ35のリサージュ波形
である磁気吸収信号を示している。この波形の振幅は、
磁気吸収信号振幅である。図7(1)〜図7(7)の応
力は、表1のとおりである。
FIG. 7 shows a magnetic absorption signal which is a Lissajous waveform of the oscilloscope 35 obtained at two points opposite to each other when the detected object 1 is a compressor blade when the blade is bent. There is. The amplitude of this waveform is
It is the magnetic absorption signal amplitude. The stresses in FIGS. 7 (1) to 7 (7) are as shown in Table 1.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】図8は本件発明者の実験結果を示してお
り、冷延圧延ニッケル線に応力を作用させたときにおけ
る磁気吸収信号の波形を示している。図8(1)〜図8
(8)の応力は、表2のとおりである。
FIG. 8 shows the experimental results of the inventor of the present invention, showing the waveform of the magnetic absorption signal when stress is applied to the cold rolled rolled nickel wire. 8 (1) to 8
The stress of (8) is as shown in Table 2.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】このような図7および図8に示される各波
形から、被検出物体1に作用する応力とその交流透磁率
μACとは相関関係があることが理解される。
From the waveforms shown in FIGS. 7 and 8, it is understood that there is a correlation between the stress acting on the object to be detected 1 and its AC permeability μAC.

【0030】図9は、本件発明者の実験結果を示すグラ
フである。被検出物体1がニッケルメッキしたアルミニ
ウムロッドであってその外径が1/8インチであると
き、ブリッジ手段16からライン32に得られる磁気吸
収信号は、被検出物体1の応力に応じて、ライン41で
示されるように得られる。これに対して同一の被検出物
体に歪ゲージを貼着したとき、その歪ゲージから得られ
る実験結果はライン42で示される。こうして本発明の
磁気吸収信号によれば、応力変化に対する磁気吸収信号
のレベルの変化が応力より広い範囲でほぼ一定であり、
したがって応力を高精度で広い範囲にわたって測定する
ことが理解される。
FIG. 9 is a graph showing the experimental results of the present inventor. When the object to be detected 1 is a nickel-plated aluminum rod and its outer diameter is ⅛ inch, the magnetic absorption signal obtained from the bridge means 16 to the line 32 is a line depending on the stress of the object to be detected 1. As shown at 41. On the other hand, when a strain gauge is attached to the same object to be detected, an experimental result obtained from the strain gauge is shown by a line 42. Thus, according to the magnetic absorption signal of the present invention, the change in the level of the magnetic absorption signal with respect to the stress change is substantially constant in a range wider than the stress,
Therefore, it is understood that the stress is measured with high accuracy over a wide range.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、バイアス
コイルを第1信号発生源からの第1駆動信号によって低
い周波数で駆動し、このバイアス磁界内に検出コイルを
設け、この検出コイルに第1コンデンサを並列に接続し
て第2駆動信号の周波数付近で共振するようにし、被検
出物体に影響されないように被検出物体から離れて設け
られる平衡コイルには第2コンデンサを接続して第2駆
動信号の周波数付近で共振するようにし、こうしてブリ
ッジ手段を構成し、このブリッジ手段を、第2駆動信号
によって駆動して第1信号発生源からの第1駆動信号と
ブリッジ手段の出力とに基づいて、被検出物体の応力を
演算して求めるようにしたので、前記共振回路を構成す
る第1および第2並列回路のQを大きくし、これによっ
て、S/N比を良好にし、またブリッジ手段を用いて感
度の向上を図ることができるようになる。このようにし
て第2駆動信号の周波数を変化することによって、被検
出物体の深さ方向の希望する位置における応力の測定が
可能になる。
As described above, according to the present invention, the bias coil is driven at a low frequency by the first drive signal from the first signal generating source, and the detection coil is provided in this bias magnetic field. The first capacitor is connected in parallel so as to resonate near the frequency of the second drive signal, and the second capacitor is connected to the balance coil provided apart from the object to be detected so as not to be affected by the object to be detected. The bridge means is configured so as to resonate near the frequency of the two drive signals, and the bridge means is driven by the second drive signal to generate the first drive signal from the first signal source and the output of the bridge means. Since the stress of the object to be detected is calculated based on this, the Q of the first and second parallel circuits forming the resonance circuit is increased, thereby improving the S / N ratio. To, also it is possible to improve the sensitivity by using a bridge unit. By changing the frequency of the second drive signal in this manner, it becomes possible to measure the stress at a desired position in the depth direction of the detected object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の全体のブロック図である。FIG. 1 is an overall block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】検出コイル6と平衡コイル7とを示す簡略化し
た断面図である。
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view showing a detection coil 6 and a balance coil 7.

【図3】検出コイル6と平衡コイル7とに関連する電気
的構成を示す電気回路図である。
FIG. 3 is an electric circuit diagram showing an electrical configuration related to a detection coil 6 and a balance coil 7.

【図4】バイアスコイル3と検出コイル6とによってそ
れぞれ形成される磁界を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing magnetic fields formed by a bias coil 3 and a detection coil 6, respectively.

【図5】本件発明者の実験結果を示す被検出物体1のヒ
ステリシスループを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a hysteresis loop of an object to be detected 1 showing an experimental result of the present inventor.

【図6】本件発明者の実験結果を示すグラフであり、交
流透磁率μRFはバイアス磁界HACに変位しているこ
とを示す。
FIG. 6 is a graph showing an experimental result of the present inventor, showing that the AC permeability μRF is displaced to the bias magnetic field HAC.

【図7】本件発明者の実験結果を示す磁気吸収信号のリ
サージュ波形を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a Lissajous waveform of a magnetic absorption signal showing an experimental result of the present inventor.

【図8】本件発明者の実験結果を示すリサージュ波形を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a Lissajous waveform showing an experimental result of the present inventor.

【図9】本件発明者の実験結果を示す応力に対応した磁
気吸収信号の極性を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the polarity of the magnetic absorption signal corresponding to the stress, which shows the experimental result of the present inventors.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被検出物体 2 ヨーク 3 バイアスコイル 4 第1信号発生源 5 電力増幅回路 6 検出コイル 7 平衡コイル 8 コア 10 第1並列回路 11 第2並列回路 12 第2信号発生源 16 ブリッジ手段 17,18 抵抗 19,20 対向する一対の接続点 21,22 残余の対向する一対の接続点 1 Detected Object 2 Yoke 3 Bias Coil 4 First Signal Source 5 Power Amplifier Circuit 6 Detection Coil 7 Balanced Coil 8 Core 10 First Parallel Circuit 11 Second Parallel Circuit 12 Second Signal Source 16 Bridge Means 17, 18 Resistance 19,20 A pair of opposing connecting points 21,22 A pair of remaining opposing connecting points

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 応力が測定されるべき強磁性材料から成
る被検出物体に、バイアス磁界を発生するバイアスコイ
ルと、 バイアスコイルを低い周波数で駆動する第1駆動信号を
発生する第1信号発生源と、 バイアス磁界中に設けられる検出コイルと、 被検出物体に影響されないように被検出物体から離れて
設けられる平衡コイルと、 バイアス磁界よりも高い周波数の第2駆動信号を発生す
る第2信号発生源と、検出コイルに並列に接続されて第
1並列回路を構成し、第2駆動信号の周波数付近で共振
する第1コンデンサと、 平衡コイルに並列に接続されて第2並列回路を構成し、
第2駆動信号の周波数付近で共振する第2コンデンサ
と、 第1並列回路と第2並列回路とともにブリッジを構成
し、第2信号発生源からの第2駆動信号が対向する2つ
の接続点間に与えられ、残余の2つの対向する2つの接
続点からの出力を導出するブリッジ手段と、 第1信号発生源からの第1駆動信号と、ブリッジ手段の
出力とに基づいて、被検出物体の応力を演算して求める
手段とを含むことを特徴とする応力測定装置。
1. A bias coil for generating a bias magnetic field, and a first signal source for generating a first drive signal for driving the bias coil at a low frequency, to a detected object made of a ferromagnetic material whose stress is to be measured. A detection coil provided in the bias magnetic field, a balance coil provided away from the detection object so as not to be influenced by the detection object, and a second signal generation for generating a second drive signal having a frequency higher than the bias magnetic field A source and a detection coil, which are connected in parallel to form a first parallel circuit, and a first capacitor which resonates near the frequency of the second drive signal, and a balance coil, which is connected in parallel to form a second parallel circuit,
A bridge is configured with a second capacitor that resonates near the frequency of the second drive signal, a first parallel circuit and a second parallel circuit, and between two connection points where the second drive signal from the second signal source opposes. Based on the given bridge means for deriving outputs from the remaining two opposing connection points, the first drive signal from the first signal source, and the output of the bridge means, the stress of the object to be detected is And a means for calculating and determining.
【請求項2】 バイアスコイルを駆動する第1駆動信号
の周波数は、ブリッジ手段を駆動する第2駆動信号の周
波数の0.01以下の値であることを特徴とする請求項
1記載の応力測定装置。
2. The stress measurement according to claim 1, wherein the frequency of the first drive signal for driving the bias coil is 0.01 or less of the frequency of the second drive signal for driving the bridge means. apparatus.
【請求項3】 バイアス磁界の強さは、検出コイルによ
って発生される磁界の強さの10倍以上であることを特
徴とする請求項1または2記載の応力測定装置。
3. The stress measurement device according to claim 1, wherein the strength of the bias magnetic field is 10 times or more the strength of the magnetic field generated by the detection coil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115165298A (en) * 2022-09-09 2022-10-11 中国航空工业集团公司哈尔滨空气动力研究所 Method for monitoring real-time dynamic load monitoring coefficient of rotary shaft balance

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