JPH0658345B2 - 無接触検知方法及び検知器 - Google Patents
無接触検知方法及び検知器Info
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- JPH0658345B2 JPH0658345B2 JP61062027A JP6202786A JPH0658345B2 JP H0658345 B2 JPH0658345 B2 JP H0658345B2 JP 61062027 A JP61062027 A JP 61062027A JP 6202786 A JP6202786 A JP 6202786A JP H0658345 B2 JPH0658345 B2 JP H0658345B2
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- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- G01B7/24—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties
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- G—PHYSICS
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- G01L1/12—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress
- G01L1/125—Measuring force or stress, in general by measuring variations in the magnetic properties of materials resulting from the application of stress by using magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、物体に影響を与える応力及び温度等の物理的
状態を測定する無接触磁気検知方法及び装置に関するも
のである。強磁性物質の磁気特性における変化に影響を
与える任意の物理的状態を測定することが可能である。
状態を測定する無接触磁気検知方法及び装置に関するも
のである。強磁性物質の磁気特性における変化に影響を
与える任意の物理的状態を測定することが可能である。
強磁性物質の磁化特性は、印加される磁界の関数とし
て、寧ろ連続的というよりも、個別的パルスの形態で変
化することは公知である。この現象はバルクハウゼン(B
arkhausen)効果、又は小バルクハウゼン効果として知ら
れており、それは、印加磁界の結果として強磁性物質の
磁気ドメインがスイッチされる時に小さなクリック（即
ち、バルクハウゼンノイズ）によって検証される。この
小バルクハウゼン効果は、磁界が印加される前に該磁性
物質のドメイン即ち領域が支配的に整合されていると、
増幅させることが可能である。ドメインが支配的に整合
されていると、或るスレッシュホールドの磁界において
該磁性物質の磁化特性において急激なスイッチングが発
生する。これは大バルクハウゼン効果として知られてい
る。この大バルクハウゼン効果の１例は、例えば、「We
igand Wire:磁気装置用の新しい室（New Material for
Magnetic-Devices）」、エレクトロニクス雑誌、１９７
５年７月１０日、１００−１０５頁の文献に記載されて
いる。
て、寧ろ連続的というよりも、個別的パルスの形態で変
化することは公知である。この現象はバルクハウゼン(B
arkhausen)効果、又は小バルクハウゼン効果として知ら
れており、それは、印加磁界の結果として強磁性物質の
磁気ドメインがスイッチされる時に小さなクリック（即
ち、バルクハウゼンノイズ）によって検証される。この
小バルクハウゼン効果は、磁界が印加される前に該磁性
物質のドメイン即ち領域が支配的に整合されていると、
増幅させることが可能である。ドメインが支配的に整合
されていると、或るスレッシュホールドの磁界において
該磁性物質の磁化特性において急激なスイッチングが発
生する。これは大バルクハウゼン効果として知られてい
る。この大バルクハウゼン効果の１例は、例えば、「We
igand Wire:磁気装置用の新しい室（New Material for
Magnetic-Devices）」、エレクトロニクス雑誌、１９７
５年７月１０日、１００−１０５頁の文献に記載されて
いる。
大バルクハウゼン効果及び小バルクハウゼン効果の両方
を利用する方法が開発されている。例えば、R. W. Leep
及びR. L. Pasleyに発行された米国特許第3,427,872号
は、テスト試料内に磁化を誘起する為の第１コイル及び
／又は磁気コイル要素を使用しており、且つ該試料内の
磁化が変化する時のバルクハウゼンノイズ（即ち、小バ
ルクハウゼン効果）を検知する第２コイル手段を使用し
ている。この様な装置から得られる信号レベルは非常に
弱く且つ応答時間が遅過ぎるので迅速に回転するシャフ
ト等における応力及び／又はトルクの有意義な解析を行
うことが出来ないので、Leepの装置の様な装置では問題
が発生する。
を利用する方法が開発されている。例えば、R. W. Leep
及びR. L. Pasleyに発行された米国特許第3,427,872号
は、テスト試料内に磁化を誘起する為の第１コイル及び
／又は磁気コイル要素を使用しており、且つ該試料内の
磁化が変化する時のバルクハウゼンノイズ（即ち、小バ
ルクハウゼン効果）を検知する第２コイル手段を使用し
ている。この様な装置から得られる信号レベルは非常に
弱く且つ応答時間が遅過ぎるので迅速に回転するシャフ
ト等における応力及び／又はトルクの有意義な解析を行
うことが出来ないので、Leepの装置の様な装置では問題
が発生する。
S. Barkhoudarianに発行された米国特許第4,416,161号
は、回転シャフト上に装着してWiegand装置を使用する
トルク測定装置を開示している。負荷されたシャフトの
近傍で磁界が発生される時に大バルクハウゼン効果が発
生する。Barkhaudarian装置は、大バルクハウゼン効果
パルス幅又は振幅の何れかを測定することによって該シ
ャフト上のトルクを決定する。
は、回転シャフト上に装着してWiegand装置を使用する
トルク測定装置を開示している。負荷されたシャフトの
近傍で磁界が発生される時に大バルクハウゼン効果が発
生する。Barkhaudarian装置は、大バルクハウゼン効果
パルス幅又は振幅の何れかを測定することによって該シ
ャフト上のトルクを決定する。
該シャフト上の応力を特性付ける為にパルス幅又は振幅
の測定を使用することから本質的な困難性が発生する。
何故ならば、これらのパラメータは、トルクの関数とし
て変動することに加えて、シャフト速度の関数としても
変化する。ここで、該シャフトの速度が一定のままであ
ると、これらのパラメータを使用する測定は良好である
が、該シャフトの速度がテスト中に変化すると非常に測
定は困難となる。速度に対する補正は非線形であり、ト
ルクの計算を非常に困難とする。
の測定を使用することから本質的な困難性が発生する。
何故ならば、これらのパラメータは、トルクの関数とし
て変動することに加えて、シャフト速度の関数としても
変化する。ここで、該シャフトの速度が一定のままであ
ると、これらのパラメータを使用する測定は良好である
が、該シャフトの速度がテスト中に変化すると非常に測
定は困難となる。速度に対する補正は非線形であり、ト
ルクの計算を非常に困難とする。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述
した如き従来技術の欠点を解消し、大バルクハウゼン効
果の検知を利用して、静止しているか又は回転するテス
ト物体上の応力、又はトルク、温度、又は歪等のその他
の物理的状態を測定する方法及び装置を提供することを
目的とする。
した如き従来技術の欠点を解消し、大バルクハウゼン効
果の検知を利用して、静止しているか又は回転するテス
ト物体上の応力、又はトルク、温度、又は歪等のその他
の物理的状態を測定する方法及び装置を提供することを
目的とする。
好適実施例において、テスト物体の表面上に接着して異
なった強磁性物質の２つの薄い層を形成する。テストを
行う前に、各磁気層に対して磁化容易軸を形成する。該
容易軸は、各層の磁気ドメインを或る方向に平行又は逆
平行に自己整合する傾向とさせる。該容易軸は、該層に
プレストレスをかけ、該層を非常に薄く且つ幅狭の寸法
に形成し、又は該層をバイアス磁界の存在下で付着させ
ることを包含する何れかの適宜の方法で形成することが
可能である。
なった強磁性物質の２つの薄い層を形成する。テストを
行う前に、各磁気層に対して磁化容易軸を形成する。該
容易軸は、各層の磁気ドメインを或る方向に平行又は逆
平行に自己整合する傾向とさせる。該容易軸は、該層に
プレストレスをかけ、該層を非常に薄く且つ幅狭の寸法
に形成し、又は該層をバイアス磁界の存在下で付着させ
ることを包含する何れかの適宜の方法で形成することが
可能である。
静止テスト物体の場合、ドメインを支配的に整合させ且
つ該物体をその動作モードとさせた後に、該層を、ＡＣ
コイル等によって形成される磁界等の交番時間変動磁界
に露呈させる。
つ該物体をその動作モードとさせた後に、該層を、ＡＣ
コイル等によって形成される磁界等の交番時間変動磁界
に露呈させる。
その結果急激なドメインの逆転、それは大バルクハウゼ
ン効果を表しているが、各磁気層に対して異なった時間
に発生する。何故ならば、これらの層は異なった物質か
ら形成されているからである。テスト物体上の応力、又
は検討中のその他の物理的状態が、これらのドメイン逆
転間の時間差の関数として測定される。この時間差を、
既知の応力で同じ状態の下に形成された同様な層で行わ
れた較正(キャリブレーション)テストによって得られた
値と比較することによって、該テスト物体上の応力を決
定することが可能である。
ン効果を表しているが、各磁気層に対して異なった時間
に発生する。何故ならば、これらの層は異なった物質か
ら形成されているからである。テスト物体上の応力、又
は検討中のその他の物理的状態が、これらのドメイン逆
転間の時間差の関数として測定される。この時間差を、
既知の応力で同じ状態の下に形成された同様な層で行わ
れた較正(キャリブレーション)テストによって得られた
値と比較することによって、該テスト物体上の応力を決
定することが可能である。
回転物体の場合、テスト装置は多少異なる。ドメイン逆
転をトリガする為に２個の磁石を使用する。これらの磁
石を回転シャフトの近傍の位置に位置させ、該シャフト
が回転すると、該層が該磁石の一方の磁界に露呈され、
該磁界がドメインを１方向へ整合させる。シャフトが回
転を継続すると、該層は第１磁石とは反対方向に極性化
されている第２磁石の磁界に露呈される。従って、磁気
ドメインは該回転シャフトの各周期毎に逆転され且つリ
セットされる。ドメイン逆転間の時間差を決定し且つこ
の値を較正テストからの値と比較することによって、応
力の計算が静止実施例の場合と同様になされる。応力に
加えて、温度等のその他の物理的状態が物質の磁界に対
する応答に影響を与えることが可能である。異なった物
理的状態は、テストすることを所望する物理的状態に磁
気的に応答する物質から較正される層を注意深く選択す
ることによって決定することが可能である。
転をトリガする為に２個の磁石を使用する。これらの磁
石を回転シャフトの近傍の位置に位置させ、該シャフト
が回転すると、該層が該磁石の一方の磁界に露呈され、
該磁界がドメインを１方向へ整合させる。シャフトが回
転を継続すると、該層は第１磁石とは反対方向に極性化
されている第２磁石の磁界に露呈される。従って、磁気
ドメインは該回転シャフトの各周期毎に逆転され且つリ
セットされる。ドメイン逆転間の時間差を決定し且つこ
の値を較正テストからの値と比較することによって、応
力の計算が静止実施例の場合と同様になされる。応力に
加えて、温度等のその他の物理的状態が物質の磁界に対
する応答に影響を与えることが可能である。異なった物
理的状態は、テストすることを所望する物理的状態に磁
気的に応答する物質から較正される層を注意深く選択す
ることによって決定することが可能である。
本発明は、磁界検知方法によってテスト物体上の印加応
力の精密な測定を行うことを目的とする。本発明の別の
目的とするところは、物体がその通常の環境にあり通常
の態様で負荷された状態で非破壊的且つ無接触で該物体
上の応力を測定することである。本発明の更に別の目的
とするところは、テスト物体上の温度等のその他の物理
的状態の精密な測定を行うことである。
力の精密な測定を行うことを目的とする。本発明の別の
目的とするところは、物体がその通常の環境にあり通常
の態様で負荷された状態で非破壊的且つ無接触で該物体
上の応力を測定することである。本発明の更に別の目的
とするところは、テスト物体上の温度等のその他の物理
的状態の精密な測定を行うことである。
以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施例の態
様について詳細に説明する。第１図は、静止した非強磁
性テスト物体１０に影響を与える応力及び温度等のその
他の物理的状態を測定する為に適合した装置を示してい
る。以下の説明は、主に、応力の測定に関するものであ
るが、以下に更に詳細に説明する如く、本装置は温度及
びその他の物理的状態を測定する為に容易に適合させる
ことが可能である。
様について詳細に説明する。第１図は、静止した非強磁
性テスト物体１０に影響を与える応力及び温度等のその
他の物理的状態を測定する為に適合した装置を示してい
る。以下の説明は、主に、応力の測定に関するものであ
るが、以下に更に詳細に説明する如く、本装置は温度及
びその他の物理的状態を測定する為に容易に適合させる
ことが可能である。
異なった強磁性物質からなる２つ又はそれ以上の薄い層
１２、１４をテスト物体１０の表面１６上に形成する。
制限的ではなく例示的として、薄い層１２、１４はニッ
ケル、コバルト、鉄、希土類元素、及びこれらの合金か
ら構成することが可能である。これらの薄い層は、糊、
真空付着、イオン注入、鍍金、ペイント、又はその他の
接着手段によってテスト物体１０上に直接的に付着又は
接着させることが可能であり、又は該層をそれらを包含
する膜ゲージを介してテスト物体１０に取り付けること
が可能である。何れの場合にも、薄い層１２、１４は充
分に薄く且つ充分に接着され、テスト物体の物理的状態
における何等かの変化が薄い層１２、１４内のその状態
における相関的な変化を誘起するものでなければならな
い。最適には、層１２、１４は約０．００１インチ
(０．００２５４ｃｍ)のオーダの厚さでなければならな
い。
１２、１４をテスト物体１０の表面１６上に形成する。
制限的ではなく例示的として、薄い層１２、１４はニッ
ケル、コバルト、鉄、希土類元素、及びこれらの合金か
ら構成することが可能である。これらの薄い層は、糊、
真空付着、イオン注入、鍍金、ペイント、又はその他の
接着手段によってテスト物体１０上に直接的に付着又は
接着させることが可能であり、又は該層をそれらを包含
する膜ゲージを介してテスト物体１０に取り付けること
が可能である。何れの場合にも、薄い層１２、１４は充
分に薄く且つ充分に接着され、テスト物体の物理的状態
における何等かの変化が薄い層１２、１４内のその状態
における相関的な変化を誘起するものでなければならな
い。最適には、層１２、１４は約０．００１インチ
(０．００２５４ｃｍ)のオーダの厚さでなければならな
い。
物体をテストする前に、モニタされる物理的状態に拘ら
ず、各薄い層１２、１４に対して磁化容易軸が形成され
ることが必要である。容易軸の形成は、磁気ドメインを
与えられた方向と平行又は逆平行に自己整合させる傾向
とさせ、従って薄い層１２，１４を大バルクハウゼン効
果を起すことを可能とさせる。ドメインが平行であるか
又は逆平行であるかは、薄い層１２、１４が最も最近に
露呈された磁界の方向に依存する。薄い層１２、１４が
一度磁化容易軸を誘起すると、それらは磁化され且つ磁
気層１２、１４として表される。
ず、各薄い層１２、１４に対して磁化容易軸が形成され
ることが必要である。容易軸の形成は、磁気ドメインを
与えられた方向と平行又は逆平行に自己整合させる傾向
とさせ、従って薄い層１２，１４を大バルクハウゼン効
果を起すことを可能とさせる。ドメインが平行であるか
又は逆平行であるかは、薄い層１２、１４が最も最近に
露呈された磁界の方向に依存する。薄い層１２、１４が
一度磁化容易軸を誘起すると、それらは磁化され且つ磁
気層１２、１４として表される。
容易軸を形成するのには多数の方法があり、その幾つか
の方法を以下にリストする。
の方法を以下にリストする。
1)該薄い層をテスト物体上に付着させるか又は取り付け
る前又は後に該薄い層にストレスをかける、例えば、テ
スト物体にプレストレスをかけ、該物質を付着させ、次
いで該テスト物体を解放させ、該付着物をストレスをか
けた状態とさせる。
る前又は後に該薄い層にストレスをかける、例えば、テ
スト物体にプレストレスをかけ、該物質を付着させ、次
いで該テスト物体を解放させ、該付着物をストレスをか
けた状態とさせる。
2)物質の幾何学的形状が磁化特性に影響を与えることは
公知である。非常に幅狭で薄い層を形成することは自然
の容易軸を形成する。
公知である。非常に幅狭で薄い層を形成することは自然
の容易軸を形成する。
3)静的バイアス磁界の存在下での該層の付着は容易軸の
形成となる。
形成となる。
テスト物体１０上に磁気層１２、１４を形成した後に、
該テスト物体をモニタすべき物理的状態に露呈させるこ
とが可能である。第１図において、テスト物体１０は静
的であり、磁気層１２、１４と共に、矢印１７，１７′
で示した如くストレスがかけられている。静止物体１０
にストレスがかけられると、磁気層１２、１４は磁界１
８に露呈され、該磁界は特定のスレッシュホールド磁界
で各層内に急激な磁気ドメイン反転（即ち、大バルクハ
ウゼン効果）を発生する。好適には、交番時間変動磁界
１８を使用して、モニタ中の物理的状態の各レベルにお
け複数個の検知を容易に得ることが可能である。交番時
間変動磁界１８の発生源１９はＡＣコイル、１組の回転
磁石、又は結果的に所要の磁界が発生される運動する何
等かの磁石とすることが可能である。交番磁界１８の各
半サイクルの或るスレッシュホールドレベルで各磁気層
１２、１４内に大バルクハウゼン効果が発生する。
該テスト物体をモニタすべき物理的状態に露呈させるこ
とが可能である。第１図において、テスト物体１０は静
的であり、磁気層１２、１４と共に、矢印１７，１７′
で示した如くストレスがかけられている。静止物体１０
にストレスがかけられると、磁気層１２、１４は磁界１
８に露呈され、該磁界は特定のスレッシュホールド磁界
で各層内に急激な磁気ドメイン反転（即ち、大バルクハ
ウゼン効果）を発生する。好適には、交番時間変動磁界
１８を使用して、モニタ中の物理的状態の各レベルにお
け複数個の検知を容易に得ることが可能である。交番時
間変動磁界１８の発生源１９はＡＣコイル、１組の回転
磁石、又は結果的に所要の磁界が発生される運動する何
等かの磁石とすることが可能である。交番磁界１８の各
半サイクルの或るスレッシュホールドレベルで各磁気層
１２、１４内に大バルクハウゼン効果が発生する。
層１２、１４は、その各々が異なったスレッシュホール
ドレベルを持つ様に選択されており、従って、時間変動
磁界１８の影響下において異なった時間にそれらのスレ
ッシュホールドレベルに到達する。該スレッシュホール
ドレベルは、物質組成の関数であることに加えて、物質
内の歪の関数でもあり、従って、以下に説明する如く、
物質に印加される応力を決定する為に使用することが可
能である。大バルクハウゼン効果は、磁気ピックアップ
コイル、ホール（Hall）プローブ、又はオプチカルフィ
バー磁気検知器等の時間変動磁界を検知することの可能
な何等かの検知器２０によって検知することが可能であ
る。各大バルクハウゼン効果は、検知器２０上にパルス
とて現われ、それは１００μ秒の長さのオーダであり、
従って従来の電子フィルタ動作によってより遅い時間変
動磁界１８の他の効果から容易に分離することが可能で
ある。
ドレベルを持つ様に選択されており、従って、時間変動
磁界１８の影響下において異なった時間にそれらのスレ
ッシュホールドレベルに到達する。該スレッシュホール
ドレベルは、物質組成の関数であることに加えて、物質
内の歪の関数でもあり、従って、以下に説明する如く、
物質に印加される応力を決定する為に使用することが可
能である。大バルクハウゼン効果は、磁気ピックアップ
コイル、ホール（Hall）プローブ、又はオプチカルフィ
バー磁気検知器等の時間変動磁界を検知することの可能
な何等かの検知器２０によって検知することが可能であ
る。各大バルクハウゼン効果は、検知器２０上にパルス
とて現われ、それは１００μ秒の長さのオーダであり、
従って従来の電子フィルタ動作によってより遅い時間変
動磁界１８の他の効果から容易に分離することが可能で
ある。
テスト物体上の応力を計算する為に、較正（キャリブレ
ーション）テストが必要である。較正の為に、実際のテ
ストの間に使用することを意図される層を同じ組成及び
寸法の磁気物質からなる層を、実際のテスト物体１０に
対して意図されるのと同一の態様で較正テスト物体に接
着させる。更に、前述した如く、実際のテスト物体１０
に対して予期されるので同じ態様で容易軸を形成する。
較正テスト用の磁気層１２、１４が実際のテストにおけ
る磁気層１２、１４と同じ方向に配向されることが重要
である。既知の応力及び磁界を較正テスト物体１０へ印
加する。磁気層１２、１４内の検知した大バルクハウゼ
ン効果の時間を複数個の既知の応力に対して記録紙、磁
気層１２、１４内で大バルクハウゼン効果が発生する時
間の差Δｔを決定する。大バルクハウゼン効果間の時間
差Δｔの関数としての応力σの較正プロットを公式化す
ることが出来、即ちσ＝ｆ(Δｔ)が得られる。テスト物
体１０は強磁性物質で構成することは出来ない。この場
合に強磁性物質を使用することは、磁気回路を短絡する
こととなる。限定する為ではなく例として、テスト物体
１０はステンレススチール、銅、黄銅、アルミニウム、
インコネル(Inconel)、ワスプ合金(Waspalloy)、プラス
チック又はガラスの非金属構造物質等から構成すること
が可能である。
ーション）テストが必要である。較正の為に、実際のテ
ストの間に使用することを意図される層を同じ組成及び
寸法の磁気物質からなる層を、実際のテスト物体１０に
対して意図されるのと同一の態様で較正テスト物体に接
着させる。更に、前述した如く、実際のテスト物体１０
に対して予期されるので同じ態様で容易軸を形成する。
較正テスト用の磁気層１２、１４が実際のテストにおけ
る磁気層１２、１４と同じ方向に配向されることが重要
である。既知の応力及び磁界を較正テスト物体１０へ印
加する。磁気層１２、１４内の検知した大バルクハウゼ
ン効果の時間を複数個の既知の応力に対して記録紙、磁
気層１２、１４内で大バルクハウゼン効果が発生する時
間の差Δｔを決定する。大バルクハウゼン効果間の時間
差Δｔの関数としての応力σの較正プロットを公式化す
ることが出来、即ちσ＝ｆ(Δｔ)が得られる。テスト物
体１０は強磁性物質で構成することは出来ない。この場
合に強磁性物質を使用することは、磁気回路を短絡する
こととなる。限定する為ではなく例として、テスト物体
１０はステンレススチール、銅、黄銅、アルミニウム、
インコネル(Inconel)、ワスプ合金(Waspalloy)、プラス
チック又はガラスの非金属構造物質等から構成すること
が可能である。
実際の応力テストの間、較正テストにおけ如く磁気層１
２、１４を最初に形成する。磁界１８が導入されると、
検知した大バルクハウゼン効果間の時間差が決定され且
つプロットした較正テストと比較して応力の表示を与え
る。
２、１４を最初に形成する。磁界１８が導入されると、
検知した大バルクハウゼン効果間の時間差が決定され且
つプロットした較正テストと比較して応力の表示を与え
る。
磁界１８が変動周波数を持っている場合、上述したのと
同じ方法を使用することが可能であるが、較正テストに
おける応力は、大バルクハウゼン効果間の時間差Δｔと
磁界１８の周期Ｔとの比の関数、即ちσ＝ｆ(Δt/T)と
して決定される。
同じ方法を使用することが可能であるが、較正テストに
おける応力は、大バルクハウゼン効果間の時間差Δｔと
磁界１８の周期Ｔとの比の関数、即ちσ＝ｆ(Δt/T)と
して決定される。
本発明は、更に、回転シャフトに影響を与えるトルクの
如き物理的状態の値を決定する為に利用することが可能
である。これらの測定を得る為の好適方法を第２図に示
してある。静止した場合と同じく、シャフト１０′へ付
着又は取り付けることによって磁気層１２′、１４′を
形成する。然し乍ら、本例の場合、応力測定は好適には
シャフト１０′の近傍に位置させた２４で示した永久磁
石又は電磁石で磁気ドメイン（即ち、大バルクハウゼン
効果を発生する）を反転させることによって達成され
る。
如き物理的状態の値を決定する為に利用することが可能
である。これらの測定を得る為の好適方法を第２図に示
してある。静止した場合と同じく、シャフト１０′へ付
着又は取り付けることによって磁気層１２′、１４′を
形成する。然し乍ら、本例の場合、応力測定は好適には
シャフト１０′の近傍に位置させた２４で示した永久磁
石又は電磁石で磁気ドメイン（即ち、大バルクハウゼン
効果を発生する）を反転させることによって達成され
る。
矢印２６で示した方向に磁気層１２′，１４′が回転す
ると、磁石２４′によってドメインが１方向に磁化され
る。検知器２０′の近傍にあり且つその磁極は第１磁石
２４′のものと対向して配向されている第２磁石２４に
向かう継続する回転は静止型実施例に付いて説明した変
動磁界１９に類似している。静止型方法の場合と同じ
く、ピックアップコイル、ホールプローブ、又はオプチ
カルファイバー磁気検知器等磁気検知器２０′によって
大バルクハウゼン効果を検知する。
ると、磁石２４′によってドメインが１方向に磁化され
る。検知器２０′の近傍にあり且つその磁極は第１磁石
２４′のものと対向して配向されている第２磁石２４に
向かう継続する回転は静止型実施例に付いて説明した変
動磁界１９に類似している。静止型方法の場合と同じ
く、ピックアップコイル、ホールプローブ、又はオプチ
カルファイバー磁気検知器等磁気検知器２０′によって
大バルクハウゼン効果を検知する。
回転シャフト１０′上のトルクを決定する手法は上述し
たものと同様であり、即ち較正テストを行って磁気層１
２′，１４′のドメイン反転間の時間の関数としてトル
クを決定する。シャフトの速度が変化していると、歪従
属パラメータとして、大バルクハウゼン効果間の差Δｔ
と回転シャフトの周期Ｔｓとの比を使用して応力の計
算、即ちσ＝ｆ(Δt/Ts)、することが可能である。
たものと同様であり、即ち較正テストを行って磁気層１
２′，１４′のドメイン反転間の時間の関数としてトル
クを決定する。シャフトの速度が変化していると、歪従
属パラメータとして、大バルクハウゼン効果間の差Δｔ
と回転シャフトの周期Ｔｓとの比を使用して応力の計
算、即ちσ＝ｆ(Δt/Ts)、することが可能である。
上述した如く、本発明は、その静止型実施例又は回転型
実施例として示した如く、応力以外の物理的状態を測定
する為に使用することが可能である。本検知器によって
測定される物理的形状は、磁界に対しての磁気層１２、
１４の応答時間に影響を与える物理的状態でなければな
らない。例えば、磁気層１２、１４の磁気物質は温度に
依存して異なった時間で大バルクハウゼン効果を経験す
る様に選択することが可能であるから、温度を本発明で
測定することも可能である。
実施例として示した如く、応力以外の物理的状態を測定
する為に使用することが可能である。本検知器によって
測定される物理的形状は、磁界に対しての磁気層１２、
１４の応答時間に影響を与える物理的状態でなければな
らない。例えば、磁気層１２、１４の磁気物質は温度に
依存して異なった時間で大バルクハウゼン効果を経験す
る様に選択することが可能であるから、温度を本発明で
測定することも可能である。
以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細に説明し
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。
たが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきもの
では無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形が可能であることは勿論である。
第１図は静止テスト物体上の物理的状態を測定する為の
無接触型応力検知器の実施例の概略図、第２図は回転型
テスト物体上の物理的状態を測定する無接触型検知器の
実施例の概略図、である。 （符号の説明） １０：テスト物体 １２，１４：磁気層 １８；磁界 ２０：検知器 ２４，２４′：磁石
無接触型応力検知器の実施例の概略図、第２図は回転型
テスト物体上の物理的状態を測定する無接触型検知器の
実施例の概略図、である。 （符号の説明） １０：テスト物体 １２，１４：磁気層 １８；磁界 ２０：検知器 ２４，２４′：磁石
Claims (24)
- 【請求項１】非強磁性物体の物理的状態の無接触検知方
法において、各々が異なった強磁性材料であり且つ各々
が磁化容易軸を持っている少なくとも２つの磁気層を取
り付けた非強磁性物体を各磁気層の磁界に対する応答時
間に影響を与える物理的状態へ露呈させ、前記磁気層を
磁界に露呈してその際に前記磁気層の各々において大バ
ルクハウゼン効果を発生させ、前記磁気層の各々におけ
る大バルクハウゼン効果を検知し、前記夫々の磁気層内
において大バルクハウゼン効果が起こる第１時間差Δｔ
を測定し、前記第１時間差を前記物理的状態の既知のレ
ベルに露呈された較正物体上に前記非強磁性物体に取り
付けた磁気層と同様に形成した磁気層を使用して測定し
た第２時間差と比較することによって該物体の物理的状
態を決定する、上記各ステップを有することを特徴とす
る方法。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記決定
される物理的状態は応力であることを特徴とする方法。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記決定
される物理的状態は温度であることを特徴とする方法。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記容易
軸を、該物体にプレストレスをかけ、該物体上に該磁性
物質を付着させ、次いでプレストレスを該物体から解放
することによって形成することを特徴とする方法。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、静的なバ
イアス用磁界の存在下において該物体上に該磁性物質を
付着させることによって該容易軸及び磁気層を形成する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項６】特許請求の範囲第１項において、該物体上
に磁性物質からなる２つの磁気層を形成することを特徴
とする方法。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項において、大バルク
ハウゼン効果をピックアップコイルによって検知するこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項８】特許請求の範囲第１項において、前記磁気
層はそれらを包含する膜ゲージを介してそれらを該物体
に取り付けることによって形成することを特徴とする方
法。 - 【請求項９】特許請求の範囲第１項において、該物体は
静止しており、且つ前記磁界は周期Ｔを持った交番的時
間変動磁界であることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】特許請求の範囲第９項において、前記第
１時間差と該時間変動磁界の周期Ｔとの比、即ちΔｔ／
Ｔ、を取り、且つこの比を前記物理的状態の既知のレベ
ルに露呈された較正物体上に前記非強磁性物体に取り付
けた磁気層と同様に形成した磁気層を使用して決定した
比と比較することによって物理的状態の決定を行うこと
を特徴とする方法。 - 【請求項１１】特許請求の範囲第１項において、該物体
は周期Ｔｓで回転可能なシャフトであり、前記磁気層を
磁界へ露呈する方法が、前記磁気層を第１磁界を介して
回転させて該磁気層の磁気ドメインを該容易軸に沿う第
１方向に整合させ、前記磁気層を第２磁界を介して回転
させて前記磁気ドメインを反転させる、各ステップを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項１２】特許請求の範囲第１１項において、該決
定される物理的状態はトルクであることを特徴とする方
法。 - 【請求項１３】特許請求の範囲第１１項において、前記
磁界は対向して配向された極を持った２つの永久磁石に
よって発生されることを特徴とする方法。 - 【請求項１４】特許請求の範囲第１１項において、前記
磁界は対向して配向された極を持った２つの電磁石によ
って発生されることを特徴とする方法。 - 【請求項１５】特許請求の範囲第１１項において、前記
第１時間差と該シャフトの回転周期Ｔｓとの比、即ちΔ
ｔ／Ｔｓ，を取り、且つこの比を該物理的状態の既知の
レベルに露呈された較正物体上に前記非強磁性物体に取
り付けた磁気層と同様に形成された磁気層を使用して決
定された比と比較することによって前記計算を行うこと
を特徴とする方法。 - 【請求項１６】非強磁性静止物体の応力の無接触検知方
法において、各々が異なった強磁性物質であり各々が磁
化容易軸を持っている少なくとも２つの磁気層を取り付
けた非強磁性物体に応力を加え、前記磁気層を交番時間
変動磁界に露呈させてその際に大バルクハウゼン効果を
前記磁気層の各々に発生させ、前記磁気層の各々の大バ
ルクハウゼン効果を検知し、前記夫々の磁気層内で大バ
ルクハウゼン効果が発生する第１時間差を測定し、前記
第１時間差を既知レベルの応力に露呈された較正物体上
に前記非強磁性物体上に取り付けた磁気層と同様に形成
した磁気層を使用して測定した第２時間差と比較するこ
とによって該物体の物理的状態を決定する、上記各ステ
ップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１７】非強磁性の回転可能なシャフトのトルク
の無接触検知方法において、各々が異なった磁性物質で
あり各々が磁化容易軸を持っている少なくとも２つの磁
気層を取り付けた非強磁性物体にトクルをかけ、前記磁
気層を第１磁界を介して回転させて該磁気層の磁気ドメ
インを該容易軸上に第１方向に整合させ、前記磁気層を
第２磁界を介して回転させその際に大バルクハウゼン効
果を前記磁気層の各々内で起こさせ、前記各磁気層内に
大バルクハウゼン効果を検知し、前記大バルクハウゼン
効果が前記夫々の磁気層内で発生する第１時間差を測定
し、前記第１時間差を既知レベルのトルクに露呈された
較正物体上に前記非強磁性物体上に取り付けた磁気層と
同様に形成した磁気層を使用して測定した第２時間差と
比較することによって該シャフト上のトルクを決定す
る、上記各ステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１８】物理的状態を決定する無接触検知器にお
いて、非強磁性物体、前記物体上に形成されており各々
の層が異なった強磁性物質であり各々が磁化容易軸を持
った少なくとも２つの磁気層、前記磁気層の各々に大バ
ルクハウゼン効果を発生するために前記磁気層を磁界へ
露呈させる手段、前記各層内の大バルクハウゼン効果を
検知する検知手段、前記検知手段と連動しており前記夫
々の磁気層内に前記バルクハウゼン効果が発生する第１
時間差を測定し且つ前記第１時間差を前記物理的状態の
既知レベルに露呈された較正物体上に前記非強磁性物体
上に取り付けた磁気層と同様に形成された磁気層を使用
して測定した第２時間差とを比較することによって該物
体の物理的状態を決定する手段、を有することを特徴と
する検知器。 - 【請求項１９】特許請求の範囲第１８項において、該決
定される物理的状態は応力であることを特徴とする検知
器。 - 【請求項２０】特許請求の範囲第１８項において、該決
定される物理的状態は温度であることを特徴とする検知
器。 - 【請求項２１】特許請求の範囲第１８項において、該物
体は静止しており、且つ該磁界を発生する手段は交番時
間変動磁気源を有していることを特徴とする検知器。 - 【請求項２２】特許請求の範囲第１８項において、該物
体は回転可能なシャフトであり、且つ前記磁気層を磁界
に露呈させる手段が、前記磁気層の磁気ドメインを該容
易軸上の第１方向に整合させるための磁界を発生させる
ための該シャフトの近傍における第１磁石、前記磁気層
内に大バルクハウゼン効果を発生させるために前記第１
磁石と対向して配向された極を具備しており該シャフト
の近傍における第２磁石を有することを特徴とする検知
器。 - 【請求項２３】特許請求の範囲第２２項において、該決
定される物理的状態はトルクであることを特徴とする検
知器。 - 【請求項２４】特許請求の範囲第２２項において、該決
定される物理的状態は温度であることを特徴とする検知
器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/714,293 US4596150A (en) | 1985-03-21 | 1985-03-21 | Contact-free, magnetic, stress and temperature sensor |
| US714293 | 1985-03-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61258161A JPS61258161A (ja) | 1986-11-15 |
| JPH0658345B2 true JPH0658345B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=24869458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61062027A Expired - Lifetime JPH0658345B2 (ja) | 1985-03-21 | 1986-03-22 | 無接触検知方法及び検知器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4596150A (ja) |
| EP (1) | EP0195434B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0658345B2 (ja) |
| CA (1) | CA1239991A (ja) |
| DE (1) | DE3679221D1 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH01212301A (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-25 | Toshiba Corp | ひずみセンサ |
| JPH0274817A (ja) * | 1988-09-09 | 1990-03-14 | Nippon Steel Corp | 距離センサ |
| US5146790A (en) * | 1990-06-04 | 1992-09-15 | Allied-Signal Inc. | Torque sensor |
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| JP2849038B2 (ja) * | 1994-04-08 | 1999-01-20 | 新日本製鐵株式会社 | レール軸力測定方法および軸力測定可能なレール |
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| KR101999945B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2019-07-15 | 주식회사 센서피아 | 강자성체 응력 측정 장치 |
| DE102022113947A1 (de) | 2021-06-02 | 2022-12-08 | Ifm Electronic Gmbh | Vortex-Durchflussmesser |
| WO2023044066A1 (en) * | 2021-09-16 | 2023-03-23 | Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Commerce | Magnetically-responsive thermal sensor for determining the temperature of a local microscale volume and corresponding process for determining the temperature of a local microscale volume with a magnetically-responsive thermal sensor |
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