KR101050372B1 - 외부자기 교란을 최소화한 △ｅ 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부자기 교란을 최소화한 △E 측정 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지구 자기장과 자성체 기구물 및 기기에 의한 바이어스 효과를 제거하고 자기 음향 공명법을 이용하여 자기장 하에서 영률의 변화(△E)를 측정하는 △E 측정 장치에 대한 것이다.
본 발명에 의하면 3축 헬름홀쯔 코일을 이용하여 외부 자기장 교란을 최소화 하는 공간을 제공하고 여기에 복수의 코일 구조를 갖는 △E 측정 장치를 삽입함으로서 외부 자기장 교란을 최소화하는 것이 가능하다.
△E, 자기 음향 공명, 자기장 상쇄, 영률, 헬름홀쯔 코일

Description

외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치 {△E estimation apparatus for minimizing magnetic disturbance outside}
본 발명은 외부자기 교란을 최소화한 △E 측정 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지구 자기장과 자성체 기구물 및 기기에 의한 바이어스 효과를 제거하고 자기 음향 공명법을 이용하여 자기장 하에서 영률의 변화(△E)를 측정하는 △E 측정 장치에 대한 것이다.
보통 지구 자기장의 변화량을 감소시켜 무자기장 공간을 형성하기 위해 고투자율 자성재료를 이용하여 자기차폐(magnetic shielding)시키는 방법(이하 자기차폐 방법)과 외부자기장의 변화량을 측정하여 크기가 같고, 방향이 반대인 자기장을 인가하여 자기장을 상쇄(magnetic field compensation)시키는 방법(이하 자기장 상쇄 방법) 등이 제시되었다.
이중 후자에 대한 예로서 도 1과 같은 장치를 들 수 있으며, 도 1은 지구 자기장 상쇄 장치에서 직류 자기장 상쇄부의 구조를 보여준다. 직류 지구 자기장 성분은 직류 전류원을 사용하여 각방향의 헬름홀쯔 코일에 지구 자기장과 크기가 같 고, 방향이 반대인 자기장을 발생시켜 직류 지구 자기장이 상쇄된 공간을 만든다.
이를 위해, 비자성동(10)에는 대형 3-축 헬름홀쯔 코일 장치(102, 104, 106)를 각각 수직, 남북, 동서 방향을 조정하여 설치하고, 이 건물에서 남쪽으로 50 m 떨어진 지점에 있는 관측실(12)에는 소형 헬름홀쯔 코일(122, 124, 126)을 각각의 방향이 일치되게 조정하고, 직렬로 연결한다. 비자성동(10)과 북쪽으로 50 m 떨어진 측정실(14)에는 직류 지구 자기장을 상쇄시키기 위한 3개의 전류원(142, 144, 146)이 설치되어 있다.
또한, 수직성분을 상쇄시키는 두 헬름홀쯔 코일 간의 코일상수를 일치시키기 위해 분류저항(RV), 남북 방향(N-S)에 연결된 분류저항(RN), 동서방향(E-W)에는 분류저항(RE)을 사용하였다. 또한, 동서 방향은 정밀 자기장 발생기인 솔레노이드와 같은 방향이므로 헬름홀쯔 코일 중심부 공간에서 균일도를 향상시키고, 대형 헬름홀쯔 두 코일 간의 코일상수를 일치시키기 위하여 분류저항( RE1, RE2))를 사용하였다.
각각의 헬름홀쯔 코일은 직류 성분과 시간에 따라 변하는 성분을 동시에 상쇄시킬 수 있도록 하기 위하여, 직류코일과 시간에 따른 변화분을 상쇄시키는 코일이 동일한 코일 틀에 권취되어 있다.
서로 간의 상호 간섭을 배제하기 위해 두 개의 헬름홀쯔 코일은 30 m 이상 떨어져 설치되어야 하며, 두 코일의 크기는 다르지만 코일상수(전류에 따른 자기장의 크기)는 동일하고 서로 직렬로 연결되어 동시에 두 곳의 지구 자기장을 상쇄시키게 된다.
다음으로, 시간에 따라 변하는 성분을 제거하기 위하여 자기 공명 측정기를 사용하여 지구 자기장 변화량에 비례하는 자기공명주파수를 측정하고, 처음 설정한 기준주파수와 비교하여 그 주파수 차이(자기장차이)에 해당하는 전류(전압)를 위상비교부(phase comparator)를 이용하여 발생시키고, 이것을 헬름홀쯔 코일에 인가하여 지구 자기장에 크기에 비례하는 자기장을 반대로 발생시켜 지구 자기장을 상쇄시킨다.
도 1에 기술된 장치에 대하여는 등록특허번호 제10-0608110호(발명의 명칭: 지구 자기장 상쇄 장치)에 상세히 기술되어 있으므로 더 이상의 설명을 생략하기로 한다.
그런데, 이러한 종래 기술에 의하면 비자성동에 어떤 외부적인 영향도 미치지 않기 위해 비자성동은 철과 같은 자성 물질을 사용하지 않고 건축되는 건물이어야 한다.
또한, 외부로부터의 간섭을 없애기 위해 비자성동은 도로로부터 일정 거리 이상 떨어져 있어야 하는 등의 공간적 제약이 있다.
따라서, 비자성동이 아닌 장소에서는 외부 자기장뿐만 아니라, 자성을 갖는 주위 환경(예를 들면 가전제품, 철골 건물 등을 들 수 있음)에 의해 쉽게 자기 교란이 발생하는 단점이 있다.
또한, 연자성체(soft magnetic material)의 경우 주위의 자성이 있는 이러한 전자제품, 철골 구조 등에도 쉽게 영향을 받게 되므로, 정밀한 측정이 어려운 단점이 있다.
위에 제기된 종래 기술에 따른 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 지구 자기장에 의한 바이어스 효과를 제거할 뿐만 아니라 가전 제품, 철골 건물과 같은 자성에 의한 외부 자기 교란을 최소화할 수 있는 장치를 제공하는데 목적을 두고 있다.
또한, 본 발명은 외부 자기장 교란을 최소화 하여 자성재료(특히, 연자성체)의 자기장하에서의 영률 변화량을 정밀하게 측정하는 것이 가능한 장치를 제공하는데 다른 목적을 두고 있다.
위에서 제시된 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치를 제공한다. 이 △Ｅ 측정장치는, x, y, z 축 방향으로 3개의 코일이 배열되어 지구 자기장을 제거하는 3축 헬름홀쯔 코일과, 상기 헬름홀쯔 코일 내의 일축에 설치되어 상기 3개의 코일 내에 형성된 자기장을 측정하는 3축 자기 센서와, 측정된 자기장에 따라 상기 3축 헬름홀쯔 코일에 상기 측정된 자기장을 상쇄시키는 상쇄 전류를 공급하는 제 2 전원 공급부와, 상기 3축 헬름홀쯔 코일 내에 삽입되어 안착되는 3차 코일과, 상기 3차 코일 내에 삽입되어 안착되는 2차 코일과, 상기 2차 코일 내에 삽입되어 안착되고 피시험체인 시편을 삽입 안착하는 1차 코일과, 상기 2차 코일에 교류 전류 신호를 인가하는 신호 발생기와, 상기 3차 코일에 직류 전류 신호를 인가하는 제 1 전원 공급부와, 상기 1차 코일에 발생하는 자기 음향 공명 주파수를 측정하는 신호 측정부와, 상기 자기 음향 공명 주파수를 이용하여 영률을 계산하고 상기 제 2 전원 공급부에 상기 상쇄 전류를 공급하도록 명령하는 계산 수단을 포함한다.
여기서,
상기 2차 코일에 교류 전류 신호를 신호 발생기를 이용하여 인가하되 신호의 주파수를 증가시키면서 자기 음향 공명 신호를 측정하는 상기 1 차 코일에서의 출력 신호를 신호발생기의 신호를 참조 신호로 하여 측정을 하면 특정 주파수에서 도 6 에서와 같은 자기 음향 공명 신호를 측정하여 영률을 계산할 수 있다.
이때, 상기 영률은, 다음 수학식,
Figure 112009075647743-pat00001
(여기서, E: 자기 음향 공명 주파수(fr)에 종속된 영률, l: 시편 길이, fr: 자기 음향 공명 주파수, ρ: 밀도임)에 의해 산출될 수 있다.
제 1 전원 공급부는 상기 3차 코일에 인가되는 전류를 단계적으로 증가시켜 상기 시편에 가해지는 자기장을 변화시키고, 상기 제 2 전원 공급부는 직류 및 교류 전류 신호를 모두 공급할 수 있다.
또한, 상기 계산 수단은 상기 3축 자기 센서, 제 1 전원 공급부, 제 2 전원 공급부, 신호 발생기, 신호 측정기 중 적어도 어느 하나와 신호를 주고받기 위한 아날로그-디지털 변환 수단을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 3 축 헬름홀쯔 코일의 각 축 코일은 2개의 동축 코일로 구성되 고, 상기 2개의 동축 코일은 상기 동축 코일의 반경만큼 이격되어 위치될 수 있다.
본 발명에 따르면 3축 헬름홀쯔 코일을 이용하여 외부 자기장 교란을 최소화 하는 공간을 제공하고 자기 음향 공명(megneto-acoustic resonance) 방식을 이용하여 영률을 측정하고, 자기장하에서의 영률의 변화를 측정할 수 있는 복수의 코일 구조를 갖는 영률 및 △E 측정 장치를 삽입함으로써 외부 자기장 교란을 최소화하는 것이 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
우리나라의 경우, 지표면에서 지구 자기장의 크기는 약 0.5G(gauss)가 된다. 낮은 보자력과 높은 투자율을 갖는 자성재료(예를 들면 비정질 재료)는 이러한 지구 자기장에 의해서도 상당한 자화가 이루어진다. 이외에도, 자성재료(특히 연자성체(soft magnetic material))는 자성이 있는 외부 환경에서도 영향을 받는다.
도 5a는 자기 변형에 대한 예로서,
ⅰ) 온도가 큐리 온도보다 높은 경우(T>Tc)로서 자구 (magnetic domain)는 임의(random)의 방향으로 배열된다.
ⅱ) 자성체의 온도가 큐리 온도(Tc) 보다 낮으며 외부에 자기장이 없을 경 우로 자성체의 자발 자화에 의하여 자구(magnetic domain)가 나열된 것을 이상화 한 것이다.
ⅲ) 자성체의 온도가 큐리 온도(Tc)보다 낮으며 자성체가 자발자화된 방향에 수직하게 외부에서 자기장을 인가하였을 때 자구가 인가해준 외부 자기장 방향으로 나열되어 자기 변형(△L2)이 일어나게 됨을 보여준다. 이것은 자성체에 외부에서 물리적인 응력(stress)을 가하지 않더라도 변형률(strain)발생함을 의미한다.
도 5b는 자성재료(자성체라고도 함)와 비자성재료(비자성체라고도 함)의 자기장 하에서의 응력-변형률 곡선을 대비하여 보여주는 그래프이다.
도 5b를 설명하면, 비자성재료 혹은 자기적으로 포화된(saturated) 자성체에 대한 곡선(600)과 탈자된(demagnetized) 자성재료에 대한 곡선(611)에 대한 것이다. 탈자된 자성체의 경우가 비자성체 혹은 포화된 자성체의 경우보다 같은 응력에서 보다 많은 변형률이 유도됨을 알 수 있다. 이는 자성체의 경우 상기에서 설명한 것과 같이 자기변형이 추가되었기 때문이다. 물론 자성재료 곡선(610, 611)의 경우는 다음과 같이 구분될 수 있다.
(a) 강한 이방성의 자성재료(611)
(b) 약한 이방성의 자성재료(610)
즉, 기울기는 (a) > (b)가 되는데, 이는 강한 이방성의 자성재료에 더 강한 이방성이 작용하기 때문이다.
위 도 5b에 도시된 그래프를 바탕으로 영률 E와 영률의 변화 △E를 계산하면 다음 식과 같이 나타낼 수 있다. 즉,
Figure 112009075647743-pat00002
여기서, Ed는 자기가 소거된 상태에서의 영률이고,εel은 자성에 관계없이 어느 재료에서나 발생하는 탄성 변형률이고,εme는 인가 응력에 의한 자구벡터(magnetic domain vector)의 재배열에 기인한 값을 나타내는 자기 탄성 변형률이고, σ는 응력이다.
Figure 112009075647743-pat00003
여기서, Es는 포화된 상태에서의 영률, 혹은 비자성체의 영률이다.
수학식 1과 수학식 2로부터 다음 식이 유도된다.
Figure 112009075647743-pat00004
△E/Eeff의 값을 예로 들면, 니켈(Ni)의 경우는 약 6%이고, 철의 경우는 1%보다 작다.
따라서, 도 5b와 위 수학식 1 내지 수학식 3을 참조하면, △E는 자기 소거된 자성재료와 포화된 자성재료의 응력-변형률 곡선에서 초기 기울기의 차이이다.
위에서 기술한 바와 같이 자성재료의 정밀한 측정을 위해서는 지구 자기장과 외부 자기장을 제거하고 △E 효과를 측정해야만 한다.
이러한 △E 효과 측정 장치의 구성이 도 2에 도시된다.
즉, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 △E 효과 측정 장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, △E 효과 측정 장치에는 3축 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273), 이 3축 헬름홀쯔 코일에 삽입되는 △E 측정을 위하여 측정 코일(280), 헬름홀쯔 코일 내부의 3축 자기 센서에서 출력되는 신호를 측정하기위한 3축 자기센서 측정부(230), △E 측정 코일에 삽입되는 측정 재료인 시편(290)으로부터 신호를 측정하는 신호 측정부(240), △E 측정 코일에 신호를 제공하는 신호 발생기(250) 및 제 1 전원 공급부(260), 3축 헬름홀쯔 코일에 신호를 제공하는 제 2 전원 공급부(270), 측정부에서 출력되는 신호를 입력받고, 공급부에 신호를 전달하기 위한 Multi-functional DAQ board (210)가 내장된 컴퓨터(200) 등이 포함된다. 이들 구성요소를 설명하면 다음과 같다.
3축 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273)은 x축 코일(271-271'), y축 코일(273-273'), z축 코일(272-272') 등으로 구성된다. 물론 여기서 y축 코일(273')은 미도시되어 있다. 헬름홀쯔 코일의 경우, 두 개의 동축 코일을 그 반경만큼 서로 떨어뜨려 위치시킴으로써 그 사이의 자기장을 거의 일정하게 만든다. 이를 보여주는 도면이 도 4에 도시된다.
또한, 3축 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273) 내부에서의 자기장을 측정하기 위해서는 3축 자기 센서(230)가 3축 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273)의 중앙에 구비된다. 3축 자기 센서(230)는 3축(x, y, z) 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273)내부의 자기장을 측정하는 기능을 수행한다. 이 3축 자기 센서(230)는 자기장 세기를 측정하여 이를 DAQ 보드(210)를 통하여 컴퓨터(200)에 전송한다.
따라서, 헬름홀쯔 코일 중앙의 자기장 세기를 3축 자기 센서(230)로 측정한 후 동일한 크기이면서 방향이 반대인 자기장이 생성 되도록 Multi-functional DAQ 보드(210)에서 제2전원공급부 (270)에 신호를 보내고 제2전원 공급부에서는 이 신호를 전류를 변환하여 3축 헬름홀쯔 코일에 인가하면 헬름홀쯔 코일 내부에는 외부 자기장 교란이 상쇄되어 자기장 값이 "0"이 된다. 보다 용이한 이해를 위해 x축 코일만을 예로 들어 설명하기로 한다.
① 먼저 x축 코일(271, 271')의 코일 내 자기장을 측정한다.
② 만일 측정된 자기장이 “0” 이 아니면 제 2 전원 공급부(270)는 x축 코일(271, 271')에 전류를 인가하다. 이때, 전류는 위 ①번에서 측정한 자기장과 크기가 같으면서 반대 방향이 되도록 방향과 세기를 조절한다. 물론, 이들 조절 값은 컴퓨터(200)가 계산하여 DAQ(Data Acquisition) 보드(210)를 통해 제 2 전원 공급부(270)에 전송되며, 제 2 전원 공급부(270)는 이를 전류로 변환하여 x축 코일(271, 271')에 흘려주게 된다.
③ 다시 x축 코일(271, 271')의 코일 내 자기장을 측정한다.
④ 측정 결과, "0"이 되면 이때가 외부 자기장 교란을 상쇄시킨 것이 된다.
위 ① 내지 ④의 과정을 나머지 y, z축 코일(272, 273)에도 동일하게 적용하면, 3 축 공간 자기장 교란이 상쇄된다.
도 2를 계속 설명하면, 이 3축 헬름홀쯔 코일(271, 272, 273) 내에 △E 측정 코일(280)이 삽입되어 안착된다. 이 △E 측정 코일(280)은 3개의 코일(280a, 280b, 280c), 즉 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a), 주파수 가변 교류 자기장 인가 코일(280b) 및 가변 직류 자기장 인가 코일(280c)로 구성된다.
△E 측정 코일(280)내의 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a) 내에 피측정체인 시편(290)이 삽입 안착된다. 이 시편(290)은 자성재료로서 와이어, 후막, 등이 될 수 있다.
제 1 전원 공급부(260)는 가변 직류 자기장 인가 코일(280c)에 DC 전류를 인가한다.
신호 발생기(250)는 주파수 가변 교류 자기장 인가 코일(280b)에 AC 전류 신호를 인가하는 역할을 한다. 즉, 신호 발생기(250)는 sin파를 50 Hz 부터 3 MHz까지의 신호를 발생시킬 수 있도록 하고, 미세한 자기장만 발생시키면 되므로 전력증폭기는 사용하지 않았다.
신호 측정부(240)는 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a)에서 검출된 자기음향 공명 신호를 측정하는 역할을 한다. 이 신호 측정부(240)는 Lock-In Amplifier로서 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a)에서 발생한 신호와 기준 신호(ref)의 주파수 차이를 비교함으로써 잡음을 제거하고 원하는 신호만을 측정한다. 이 신호 측정부(240)의 구성도가 도 3에 도시된다. 이에 대한 설명은 본 발명 의 명확한 이해를 위하여 후술하기로 한다.
주파수 가변 교류 자기장 인가 코일(280b)은 신호 발생기(250)에 연결되어, 교류 신호를 입력 받으므로, 코일(280a) 내에 교류 자기장이 생성된다. 이에 따라 시편(290)도 자기탄성효과 (magneto elastic effect)에 의하여 길이가 미세하게 늘어났다 줄었다를 반복하게 되며, 특정한 주파수에서 공명을 한다. 이러한 공명은 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a) 에서 자기 음향 공명 신호로 측정된다. 이를 보여주는 도면이 도 6에 도시된다.
자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a)에서 측정된 자기 음향 공명 주파수(700)와 신호를, 신호 측정부(240)를 이용하여 Multi-functional DAQ 보드(210)에서 입력받을 수 있는 신호로 조절하여 보내고, 이를 디지털로 처리하여 컴퓨터(200)에 전송한다.
물론, 이때 이 자기 음향 공명 주파수(700)를 이용하여 영률을 계산할 수 있으며 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009075647743-pat00005
여기서, E: 자기 음향 공명 주파수(fr)에 종속된 영률, l: 시편 길이, fr: 자기 음향 공명 주파수, ρ: 밀도이다.
영률 E가 산출되었으면, 이제 △E를 측정할 수 있다. △E는 앞서 기술한 바 와 같이 가변 직류 자기장 인가 코일(280c)에 인가되는 DC 전류 신호를 조절하여 측정할 수 있다. 즉 부연하면, 도 3에서 제 1 전원 공급부(260)가 가변 직류 자기장 인가 코일(280c)에 DC 신호를 단계적으로 증가시키게 되면, 자기변형이 발생하게 되어 변형률이 증가하게 되고 결과적으로 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a)에서 측정되는 자기음향 공명 주파수가 변하고, 수학식 4에 의해 계산되는 영률도 변화하게 된다. 따라서, 수학식 4에 의해 처음 구해진 영률E로부터 현재의 영률E 간 차이를 계산하면 △E가 산출된다.
즉 자기장이 변하면 영률도 변화하게 되는데 이를 그래프로 표현하면 다음 표와 같다.
Figure 112009075647743-pat00006
여기서, 역률(탄성계수 E)의 단위는 GPa[기가파스칼] 또는 ㎏/㎟이다. 1Pa=9.87*e-6atm=1.02*e-5kgf/cm2 이다. 자기장 단위는 Oe가 된다. 1 Oe = 79.58 A/m이다.
다음으로, 도 3에 도시된 신호 측정부(240)를 설명한다. 이 신호 측정부(240)는 신호 채널부(400), PSD부(410), 기준 채널부(420)로 구성된다. 신호 채널부(400)는 자기 음향 공명 신호 검출 코일(280a)로부터 들어오는 신호 입력인 자기 음향 공명 주파수 신호를 필터링하여 잡음을 제거하게 된다. 기준 채널부(420)는 PLL(Phase-Locked Loop)와 위상 쉬프터가 구비되어 입력받은 기준 신호(ref)를 변경시킨다.
PSD(Phase Sensitive Detector)부(410)는 필터링된 자기 음향 공명 주파수 신호와 위상 변위된 기준 신호의 위상 차이에 의해 출력 신호를 생성하고 이를 DAQ(도 2의 210)를 통하여 컴퓨터(200)에 전송한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 수많은 변형예가 가능함을 당업자라면 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 지구 자기장 상쇄장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 △E 효과 측정 장치의 구성도이다.
도 3은 2에 도시된 신호 측정부의 구성도이다.
도 4는 도 2의 △E 효과 측정 장치에서 헬름홀쯔 코일 내에 자기장이 거의 일정하게 유지되는 것을 보여주는 그래프이다.
도 5a는 자성재료가 자기장에 노출될 경우 크기가 변화하는 상태를 보여주는 상태도이다.
도 5b는 자성재료와 비자성 재료의 응력-변형률 곡선을 대비하여 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기 음향 효과를 이용하여 발생된 자기 음향 공명 주파수 그래프이다.

Claims (5)

  1. x, y, z 축 방향으로 3개의 코일이 배열되어 지구 자기장을 제거하는 3축 헬름홀쯔 코일과,
    상기 헬름홀쯔 코일 내의 중앙에 설치되어 상기 3개의 코일 내에 형성된 자기장을 측정하는 3축 자기 센서와,
    측정된 자기장에 따라 상기 3축 헬름홀쯔 코일에 상기 측정된 자기장을 상쇄시키는 상쇄 전류를 공급하는 제 2 전원 공급부와,
    상기 3축 헬름홀쯔 코일 내에 삽입되어 안착되는 가변 직류 자기장 인가 코일과,
    상기 가변 직류 자기장 인가 코일내에 삽입되어 안착되는 주파수 가변 교류 자기장 인가 코일과,
    상기 주파수 가변 교류 자기장 인가 코일 내에 삽입되어 안착되고 피시험체인 시편을 삽입 안착하는 자기 음향 공명 신호 검출 코일과,
    상기 주파수 가변 교류 자기장 인가 코일에 교류 전류 신호를 인가하는 신호 발생기와,
    상기 가변 직류 자기장 인가 코일에 직류 전류 신호를 인가하는 제 1 전원 공급부와,
    상기 자기 음향 공명 신호 검출 코일에서 검출되는 자기 음향 공명 주파수를 측정하는 신호 측정부와,
    상기 자기 음향 공명 주파수를 이용하여 영률을 계산하고 상기 제 2 전원 공급부에 상기 상쇄 전류를 공급하도록 명령하는 계산 수단
    을 포함하는 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전원 공급부는 상기 가변 직류 자기장 인가 코일에 직류 전류를 단계적으로 증가시켜 상기 시편에 가해지는 자기장을 변화시키고,
    상기 제 2 전원 공급부는 직류 및 교류 전류 신호를 모두 공급하는 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 영률은, 다음 수학식,
    Figure 112009075647743-pat00007
    (여기서, E: 자기 음향 공명 주파수(fr)에 종속된 영률, l: 시편 길이, fr: 자기 음향 공명 주파수, ρ: 밀도임)에 의해 산출되는 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 계산 수단은 상기 3축 자기 센서, 제 1 전원 공급부, 제 2 전원 공급부, 신호 발생기, 신호 측정기 중 적어도 어느 하나와 신호를 주고받기 위한 아날 로그-디지털 변환 수단을 더 포함하는 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 3 축 헬름홀쯔 코일의 각 축 코일은 2개의 동축 코일로 구성되고, 상기 2개의 동축 코일은 상기 동축 코일의 반경만큼 이격되어 위치되는 외부자기 교란을 최소화한 △Ｅ 측정장치.
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