KR20230095315A - Wall thickness measurement apparatus of vessel containing conductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비전도성 매질과 전기전도성 보강재 사이에 전자파 차단부재를 삽입하여 전기전도성 보강재에 멤돌이전류가 형성되지 못하도록 가진코일에서 인가되는 1차 자기장을 차단하는 한편, 가진코일에 의해 인가되는 1차 자기장이 이방성 전기전도체인 용기 벽체를 통과하도록 가진코일의 권선방향을 결정하고, 1차 자기장에 의해 유발되는 멤돌이전류가 인가하는 2차 자기장만을 센싱하고 1차 자기장은 센싱되지 않도록 센싱코일의 권선방향을 결정하도록 함으로써, 용기 벽체의 두께를 정확히 측정가능한 용기 벽체의 두께 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the thickness of a container wall in which electrically conductive reinforcing materials are laminated, and more particularly, to prevent eddy current from being formed in the electrically conductive reinforcing material by inserting an electromagnetic wave shielding member between a non-conductive medium and the electrically conductive reinforcing material. While blocking the primary magnetic field applied from the coil, the winding direction of the excitation coil is determined so that the primary magnetic field applied by the excitation coil passes through the container wall, which is an anisotropic electrical conductor, and the eddy current caused by the primary magnetic field An apparatus for measuring the thickness of a container wall capable of accurately measuring the thickness of the container wall by sensing only the secondary magnetic field applied and determining the winding direction of the sensing coil so that the primary magnetic field is not sensed.
산업현장에서는 여러 특성을 가진 매질을 수용하기 위해 다양한 용기가 사용된다. 용기 벽체는 내부에 수용되는 매질과의 다양한 물리.화학적 작용에 의해 마모가 일어나므로, 주기적으로 용기 벽체의 두께를 측정하여 유지.보수해야 한다.In industrial settings, various containers are used to accommodate media with various characteristics. Since the container wall is worn out by various physical and chemical reactions with the medium accommodated inside, it is necessary to periodically measure the thickness of the container wall and maintain it.
이 때 용기 내부의 온도, PH 등 환경적 요인으로 인해 용기 벽체의 두께를 직접적으로 측정하기 곤란할 경우가 있다. At this time, it may be difficult to directly measure the thickness of the container wall due to environmental factors such as temperature inside the container and PH.
종래에는 용기에 수용되는 매질이 고온인 경우 용기 벽체의 온도를 측정하여 벽체의 두께를 추정하였으나, 정확도가 떨어져 실용화되지 못하고 있다. Conventionally, when the medium accommodated in the container is high temperature, the thickness of the wall was estimated by measuring the temperature of the container wall, but it has not been put into practical use due to poor accuracy.
한편, 음향학적 방법이 제안되기도 하였으나, 측정된 음향특성을 분석함에 있어서 비용이 많이 소요되고 한 번에 여러 지점을 측정하기가 어려워 일반화되기는 어려운 실정이다.On the other hand, an acoustic method has been proposed, but it is difficult to generalize because it is expensive and difficult to measure several points at once in analyzing the measured acoustic characteristics.
특히, 용기 내부에 수용된 매질이 전기전도도가 모든 방향에서 균일한 전기등방성 재질이고, 용기 벽체의 외주면에는 전기전도성 보강재가 적층되어 있으며, 용기 벽체는 방향에 따라 전기전도도가 상이한 전기이방성 재질인 경우에 있어서, 용기 벽체의 두께를 측정할 수 있는 신뢰할만한 방법이 아직 제안되지 않고 있어, 이에 대한 해결책의 마련이 절실한 실정이다. In particular, when the medium accommodated inside the container is an electrically isotropic material with uniform electrical conductivity in all directions, an electrically conductive reinforcing material is laminated on the outer circumferential surface of the container wall, and the container wall is an electrically anisotropic material with different electrical conductivity depending on the direction In this regard, a reliable method for measuring the thickness of the container wall has not yet been proposed, and a solution to this problem is desperately needed.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 전기등방성 전도체가 내부에 수용되고, 용기 벽체의 외주면에는 전기전도성 보강재가 적층되며, 전기이방성 전도체로 형성된 용기의 벽체 두께를 측정하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an electrically isotropic conductor is accommodated therein, an electrically conductive reinforcing material is laminated on the outer circumferential surface of the container wall, and the object is to measure the wall thickness of a container formed of the electrically anisotropic conductor. do.
또한 본 발명은 센싱코일이 용기 내부에 수용된 전기등방성 전도체에 형성된 멤돌이전류가 인가하는 2차 자기장만을 센싱하고 가진코일에 의해 인가되는 1차 자기장은 센싱되지 않도록 하여 측정 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to increase measurement accuracy by allowing the sensing coil to sense only the secondary magnetic field applied by the eddy current formed in the electric isotropic conductor accommodated inside the container and not to sense the primary magnetic field applied by the excitation coil. .
또한 본 발명은 가진코일에 의해 형성되는 1차 자기장이 이방성 전기전도체인 용기 벽체를 통과하도록 가진코일의 권선방향을 결정하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to determine the winding direction of the excitation coil so that the primary magnetic field formed by the excitation coil passes through the container wall, which is an anisotropic conductor.
또한 본 발명은 비전도성 매질과 전기전도성 보강재 사이에는 전자파 차단부재를 삽입하여, 전기전도성 보강재에 멤돌이전류가 형성되지 못하도록 가진코일에서 인가되는 1차 자기장을 차단하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to block a primary magnetic field applied from an excitation coil by inserting an electromagnetic wave blocking member between the non-conductive medium and the electrically conductive reinforcing material so that eddy currents are not formed in the electrically conductive reinforcing material.
본 발명은 용기 내부에는 전기등방성 전도체가 수용되고, 용기를 이루는 벽체는 전기이방성 전도체로 형성되며, 용기의 외주면에는 전기전도성 보강재가 적층된 용기의 벽체 두께를 측정하는 장치에 있어서,The present invention is an apparatus for measuring the wall thickness of a container in which an electrically isotropic conductor is accommodated inside the container, a wall constituting the container is formed of an electrically anisotropic conductor, and an electrically conductive reinforcing material is laminated on the outer circumferential surface of the container,
교류 전류를 공급하는 전류공급부;a current supply unit supplying an alternating current;
상기 용기 벽체와 전기전도성 보강재 사이에 장착되되, 상기 전류공급부에 의해 인가되는 교류 전류에 의해 1차 자기장을 형성하는 가진코일;an excitation coil mounted between the container wall and the electrically conductive reinforcing material to form a primary magnetic field by an alternating current applied by the current supply unit;
상기 용기 벽체와 전기전도성 보강재 사이에 상기 가진코일과 소정 간격으로 이격되어 장착되며, 상기 1차 자기장에 의해 형성되는 맴돌이전류(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장을 센싱하는 센싱코일;a sensing coil mounted between the container wall and the electrically conductive reinforcing material at a predetermined distance from the excitation coil and sensing a secondary magnetic field applied by an eddy current formed by the primary magnetic field;
상기 센싱코일에 인가되는 전압을 측정하여 제어부로 전송하는 전압측정부; 및a voltage measurement unit for measuring the voltage applied to the sensing coil and transmitting the measured voltage to a control unit; and
벽체 두께 측정장치의 작동을 전반적으로 제어하며, 상기 전압측정부에서 수신된 전압으로부터 용기 벽체의 두께를 산출하는 제어부;를 포함하며,A controller that controls the overall operation of the wall thickness measuring device and calculates the thickness of the container wall from the voltage received from the voltage measuring unit; includes,
상기 제어부는 교류 전류 인가시 형성되는 맴돌이전류에 의한 2차 자기장으로부터 용기 벽체의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치를 제공한다.The controller calculates the thickness of the container wall from the secondary magnetic field generated by the eddy current formed when the alternating current is applied, and the thickness measuring device for the container wall laminated with the conductive reinforcing material is provided.
또한 본 발명에서 상기 가진코일과 센싱코일은 비전기전도성 매질 내부에 매립된 상태로 상기 용기 벽체와 전기전도성 보강재 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.Also, in the present invention, the excitation coil and the sensing coil are characterized in that they are disposed between the container wall and the electrically conductive reinforcing material in a state of being embedded in a non-electrically conductive medium.
또한 본 발명은, 상기 비전기전도성 매질과 상기 전기전도성 보강재 사이에는 전자파 차단부재가 삽입되어, 전기전도성 보강재에 멤돌이전류를 형성하지 못하도록 상기 가진코일에서 인가되는 1차 자기장을 차단하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, an electromagnetic wave blocking member is inserted between the non-conductive medium and the electrically conductive reinforcing material to block the primary magnetic field applied from the excitation coil so that eddy currents do not form in the electrically conductive reinforcing material. do.
또한 본 발명에서 상기 전자파 차단부재는 퍼멀로이(Permalloy)인 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the electromagnetic wave blocking member is characterized in that Permalloy (Permalloy).
또한 본 발명의 상기 센싱코일은 용기 내부에 수용된 전기등방성 전도체와 용기 벽체의 경계면에 인접하여 형성되는 멤돌이전류에 의한 2차 자기장을 센싱하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sensing coil of the present invention is characterized in that it senses a secondary magnetic field by an eddy current formed adjacent to an interface between an electrical isotropic conductor accommodated inside the container and the container wall.
또한 본 발명에서 상기 용기 벽체의 두께 방향을 수평방향이라고 정의할 때, 용기 벽체의 전기전도도가 상하방향과 수평방향으로는 최대이고, 상하방향과 수평방향에 수직한 방향인 벽체의 둘레방향으로는 최저이며,In addition, when the thickness direction of the container wall is defined as the horizontal direction in the present invention, the electrical conductivity of the container wall is maximum in the vertical and horizontal directions, and in the circumferential direction of the wall, which is a direction perpendicular to the vertical and horizontal directions, lowest,
상기 가진코일이 감기는 권선축 방향은 수평방향을 향하도록 권선되며, 상기 센싱코일이 감기는 권선축 방향은 상하방향을 향하도록 형성되어,The direction of the winding axis around which the excitation coil is wound is horizontal, and the direction of the winding axis around which the sensing coil is wound is upward and downward,
상기 센싱코일에는 1차 자기장에 의해 인가되는 전압은 센싱되지 않고, 2차 자기장에 의해 인가되는 전압만이 센싱되는 것을 특징으로 한다.The sensing coil is characterized in that the voltage applied by the primary magnetic field is not sensed, and only the voltage applied by the secondary magnetic field is sensed.
또한 본 발명에서 상기 가진코일과 센싱코일의 단면 형상은 직사각형 형태를 이루되 길이가 긴 방향이 벽체의 둘레방향인 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the cross-sectional shape of the excitation coil and the sensing coil is rectangular, and the longitudinal direction is the circumferential direction of the wall.
또한 본 발명에서 상기 센싱코일은,In addition, in the present invention, the sensing coil,
상기 용기 벽체와 전기전도성 보강재 사이에 상기 가진코일 보다 상부에 장착되며, 상기 1차 자기장에 의해 형성되는 맴돌이전류(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장을 센싱하는 제1 센싱코일; 및a first sensing coil mounted above the excitation coil between the container wall and the electrically conductive reinforcing material and sensing a secondary magnetic field applied by an eddy current formed by the primary magnetic field; and
상기 용기 벽체와 전기전도성 보강재 사이에 상기 가진코일 보다 하부에 장착되며, 상기 1차 자기장에 의해 형성되는 맴돌이전류(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장을 센싱하는 제2 센싱코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.A second sensing coil mounted below the excitation coil between the container wall and the electrically conductive reinforcing material and sensing a secondary magnetic field applied by an eddy current formed by the primary magnetic field. to be characterized
또한 본 발명의 상기 제1 센싱코일과 제2 센싱코일은 상기 가진코일로부터 동일한 거리에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first sensing coil and the second sensing coil of the present invention are characterized in that they are symmetrically arranged at the same distance from the excitation coil.
본 발명은 전기등방성 전도체가 내부에 수용되고, 용기의 외주면에는 전기전도성 보강재가 적층되며, 전기이방성 전도체로 형성된 용기의 벽체 두께를 정확히 측정하는 효과가 있다.According to the present invention, an electrically isotropic conductor is accommodated inside, an electrically conductive reinforcing material is laminated on the outer circumferential surface of the container, and the wall thickness of the container formed of the electrically anisotropic conductor is accurately measured.
또한 본 발명은 센싱코일이 용기 내부에 수용된 전기등방성 전도체에 형성된 맴돌이전류가 인가하는 2차 자기장만을 센싱하고 가진코일에 의해 인가되는 1차 자기장은 센싱되지 않도록 하여 측정 정확도를 높이는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of increasing measurement accuracy by allowing the sensing coil to sense only the secondary magnetic field applied by the eddy current formed in the electric isotropic conductor accommodated inside the container and not to sense the primary magnetic field applied by the excitation coil.
또한 본 발명은 가진코일에 의해 형성되는 1차 자기장이 이방성 전기전도체인 용기 벽체를 통과하도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of allowing the primary magnetic field formed by the excitation coil to pass through the container wall, which is an anisotropic conductor.
또한 본 발명은 비전도성 매질과 전기전도성 보강재 사이에는 전자파 차단부재를 삽입하여, 전기전도성 보강재로 인한 측정 노이즈를 줄이는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of reducing measurement noise due to the electrically conductive reinforcing material by inserting an electromagnetic wave blocking member between the non-conductive medium and the electrically conductive reinforcing material.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 전기전도성 보강재가 적층된 용기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 용기 벽체의 이방성을 설명하는 도면이다.
도 4는 전류가 인가된 코일에서 발생되는 자기장에 의해 맴돌이 전류(Eddy current)가 형성되는 상황을 설명하는 도면이다.
도 5는 자기장의 침투깊이를 설명하는 도면이다.
도 6은 2차 자기장에 의한 센싱코일 전압 신호의 실수부와 허수부를 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용기 벽체의 두께 측정장치의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가진코일을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱코일을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 가진코일에 전류를 인가하여 형성되는 맴돌이전류와 1차 자기장을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가진코일에 전류를 인가하여 형성되는 2차 자기장을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용기 벽체의 두께 측정장치의 구성도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가진코일에 전류를 인가하여 형성되는 2차 자기장을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a container in which an electrically conductive reinforcing material according to the present invention is laminated.
2 is a perspective view showing a portion of a container wall in which an electrically conductive reinforcing material according to the present invention is laminated.
3 is a view explaining the anisotropy of the container wall according to the present invention.
4 is a diagram explaining a situation in which eddy currents are formed by a magnetic field generated from a coil to which current is applied.
5 is a diagram explaining the penetration depth of a magnetic field.
6 is a diagram illustrating a real part and an imaginary part of a sensing coil voltage signal by a secondary magnetic field.
7 is a block diagram of an apparatus for measuring the thickness of a container wall according to a first embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing an excitation coil according to a first embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing a sensing coil according to a first embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating eddy currents and a primary magnetic field formed by applying a current to an excitation coil according to the present invention.
11 is a diagram showing a secondary magnetic field formed by applying a current to an excitation coil according to the first embodiment of the present invention.
12 is a block diagram of a device for measuring the thickness of a container wall according to a second embodiment of the present invention.
13 is a diagram showing a secondary magnetic field formed by applying a current to an excitation coil according to a second embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the technology described in this document to specific embodiments, and is to be understood as including various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of this document. In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like elements.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.In addition, expressions such as “first,” “second,” etc. used in this document may modify various components regardless of order and/or importance, and to distinguish one component from another. It is used only and does not limit the corresponding components. For example, 'first part' and 'second part' may indicate different parts regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of rights described in this document, a first element may be called a second element, and similarly, the second element may also be renamed to the first element.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.In addition, terms used in this document are only used to describe a specific embodiment, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field described in this document. Among the terms used in this document, terms defined in a general dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this document, an ideal or excessively formal meaning. not be interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude the embodiments of this document.
도 1은 본 발명에 따른 전기전도성 보강재가 적층된 용기의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 일부분을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 용기 벽체의 이방성을 설명하는 도면이다.1 is a cross-sectional view of a container in which an electrically conductive reinforcing material according to the present invention is laminated, FIG. 2 is a perspective view showing a portion of a container wall in which an electrically conductive reinforcing material according to the present invention is laminated, and FIG. 3 is a container wall according to the present invention. It is a diagram explaining the anisotropy of
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.Description will be made with reference to FIGS. 1 to 3 .
본 발명에 따른 용기는 내부에 전기등방성 전도체(30)가 수용된다In the container according to the present invention, an
용기의 형상은 일반적인 압력용기와 같이 원통형 일수도 있고, 내부에 공간부가 형성된 직육면체일 수도 있다. 즉 용기의 형상은 내부에 수용공간이 형성된 다양한 형태로 변형이 가능하다.The shape of the vessel may be cylindrical like a general pressure vessel or may be a rectangular parallelepiped with a space formed therein. That is, the shape of the container can be transformed into various forms with an accommodation space formed therein.
용기의 벽체(20)는 전기이방성 전도체로 형성된다. 전기이방성이란 방향에 따라 전기전도도가 다른 성질을 말한다.The
용기 벽체(20)의 전기이방성을 설명하기에 앞서, 우선 용기 벽체(20)의 두께 방향을 수평방향이라고 정의한다.Prior to explaining the electrical anisotropy of the
도 3에 도시된 바와 같이, 용기 벽체(20)의 전기전도도는 상하방향과 수평방향으로는 최대값이 되고, 상하방향과 수평방향에 수직한 방향인 벽체(20)의 둘레방향으로는 최저값이 된다.As shown in FIG. 3, the electrical conductivity of the
전기전도도가 높으면 전류가 잘 흐르게 되므로, 용기 벽체(20)는 상하방향과 수평방향으로 전류가 잘 흐르게 된다. 즉, 도 3에 도시된 좌표계에서 y축과 z축 방향, 즉 yz 평면상에서는 전류가 잘 흐르게 되며, x축 방향으로는 전류가 잘 흐르지 못하게 된다.If the electrical conductivity is high, current flows well, so that the
도 4는 전류가 인가된 코일(40)에서 발생되는 자기장에 의해 맴돌이 전류(eddy current)가 형성되는 상황을 설명하는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a situation in which eddy currents are formed by a magnetic field generated from a
도 4를 참조하여 설명한다.This will be described with reference to FIG. 4 .
자기코일(magnetic coil)에 전류밀도 J가 흐를 때 코일(40)을 중심으로 도 4와 같은 자기장(magnetic field, B)이 형성된다. 이 때 전류밀도와 자기장의 관계는 다음의 식으로 표현할 수 있다. When a current density J flows through a magnetic coil, a magnetic field (B) as shown in FIG. 4 is formed around the
(1) (One)
여기서 μ는 투자율(magnetic permeability, μ)을 말한다.where μ is It refers to magnetic permeability ( μ ).
자기장이 시간에 따라 변하면 다음의 식에 의해 전기장(Electric field, E)이 유도된다.When the magnetic field changes with time, an electric field (E) is induced by the following equation.
(2) (2)
전도성 매질에 전기장이 가해지면 다음의 식에 의해 와전류(eddy current, j) 가 흐르게 된다. 이 때 와전류의 밀도는 전기장의 크기와 전기전도도(electric conductivity, σ)의 크기에 각각 비례한다.When an electric field is applied to a conductive medium, an eddy current (j) flows according to the following equation. At this time, the density of the eddy current is proportional to the magnitude of the electric field and the magnitude of the electric conductivity ( σ ).
(3) (3)
따라서 도 4의 빨간색 화살표와 같은 형태의 와전류가 전도체 내에 흐르게 된다. 이 때 외부에서 가해지는 자기장이 교류라면 와전류도 교류가 되어 시간에 따라 방향이 역전된다.Therefore, an eddy current in the form of a red arrow in FIG. 4 flows in the conductor. At this time, if the magnetic field applied from the outside is an alternating current, the eddy current also becomes an alternating current, and the direction is reversed with time.
자기코일에 흐르는 전류(J)가 1차자기장(primary magnetic field, B)을 유도한 것과 마찬가지로 전도체에 흐르는 와전류(j)는 2차자기장(secondary magnetic field, b)를 유도한다. 이를 식 (1)과 같은 형태로 다음과 같이 쓸 수 있다.Just as a current (J) flowing in a magnetic coil induces a primary magnetic field (B), an eddy current (j) flowing in a conductor induces a secondary magnetic field (b). This can be written in the form of Equation (1) as follows.
(4) (4)
식 (2)와 마찬가지로 1차와 2차 자기장(80, 90)이 시간에 따라 변하면 다음과 같이 전기장이 유도된다. As in Equation (2), when the primary and secondary
(5) (5)
일반적으로 1차유도(primary induction)에 비해 2차유도(secondary induction) 자기장의 크기는 매우 작다.In general, the magnitude of the magnetic field of secondary induction is very small compared to that of primary induction.
1차유도와 2차유도에 의해 형성된 전기장이 코일(40)에 가해지면 다음과 같이 유도전기장의 접선방향 선 적분의 크기에 해당하는 전압(V)이 코일(40)에 가해진다.When the electric field formed by the first and second induction is applied to the
(6) (6)
자기장이 항상 도 4와 같이 매질 내부로 투과할 수 있는 것은 아니다. 매질의 전기전도도가 높거나 투자율(magnetic permeability, μ)이 높으면 와전류에 의해 유도된 2차자기장이 1차자기장을 상쇄시켜서, 결과적으로 자기코일에서 나온 자기장이 매질을 투과하지 못하고 반사되는 것처럼 보이게 된다. 자기장(혹은 전기장)이 전도성 매질(주로 도체)을 투과할 수 있는 깊이를 침투깊이(penetration depth, δ p)라고 부르는데 이는 다음과 같이 정의된다. 여기서 f는 가해진 교류자기장의 주파수, σ는 전기전도도, μ는 투자율을 의미한다.The magnetic field is not always able to penetrate inside the medium as shown in FIG. 4 . If the electrical conductivity of the medium is high or the magnetic permeability ( μ ) is high, the secondary magnetic field induced by the eddy current cancels the primary magnetic field, and as a result, the magnetic field from the magnetic coil does not penetrate the medium and appears to be reflected. . The depth at which a magnetic field (or electric field) can penetrate a conductive medium (usually a conductor) is called the penetration depth ( δ p ), which is defined as: Here, f is the frequency of the applied alternating magnetic field, σ is the electrical conductivity, and μ is the magnetic permeability.
(7) (7)
침투깊이는 식 (7)과 같이 가진교류 주파수가 높고, 전기전도도와 투자율이 클수록 얕아진다. 도 5의 (a)와 (b)는 각각 침투깊이가 깊을 때와 얕을 때의 자기장을 보여준다. 전기전도도와 투자율이 동일한 매질에 대해 가진주파수를 변화시켜서 침투깊이가 매질의 두께(L)보다 깊을 때(도 5(a))는 자기장이 매질을 자유롭게 투과하지만 침투깊이가 매질보다 얕으면(도 5(b)) 자기장이 매질을 투과하지 못하고 반사된다.As shown in Equation (7), the penetration depth becomes shallower as the excitation frequency is higher and the electrical conductivity and magnetic permeability are higher. Figure 5 (a) and (b) show the magnetic field when the penetration depth is deep and shallow, respectively. When the penetration depth is deeper than the thickness ( L ) of the medium by changing the excitation frequency for a medium with the same electrical conductivity and magnetic permeability (Fig. 5(a)), the magnetic field freely penetrates the medium, but when the penetration depth is shallower than the medium 5(b)) The magnetic field does not penetrate the medium and is reflected.
교류 벡터인 전기장과 자기장은 위상을 가지고 있기 때문에 푸리에 변환을 통해 각각 주파수영역 상의 복소수로 표현할 수 있다()Since the electric and magnetic fields, which are alternating vectors, have phases, they can be expressed as complex numbers in the frequency domain through Fourier transformation ( )
식 (5)를 푸리에 변환하면 다음과 같다. 이 때 시간미분은 로 치환되는데, 여기서, 는 단위허수, ω는 각속도를 의미한다.The Fourier transform of Equation (5) gives: In this case, the time differential is is replaced by, where, is the unit imaginary number, and ω means the angular velocity.
(8) (8)
여기서 1차자기장(B)과 2차자기장(b)은 다음과 같이 각각 가진전류(J)와 와전류(j)에 의해 유도된다.Here, the primary magnetic field (B) and the secondary magnetic field (b) are induced by excitation current (J) and eddy current (j), respectively, as follows.
(9) (9)
(10) (10)
마찬가지로 식 (3)과 (6)은 다음과 같이 푸리에 변횐된다.Similarly, equations (3) and (6) are Fourier transformed as follows.
(11) (11)
(12) (12)
식 (12)의 코일전압 는 다음과 같이 실수부와 허수부로 분리할 수 있으며, Coil voltage in equation (12) can be separated into real and imaginary parts as follows,
(13) (13)
이를 시간영역에서 표현하면 다음과 같이 상호간에 90도의 위상차를 갖는 코사인함수와 사인함수로 구분된다.If this is expressed in the time domain, it is divided into a cosine function and a sine function having a phase difference of 90 degrees between each other as follows.
(14) (14)
식 (12), (8), (9)를 종합하면 코일전압 ()는 가진전류()에 대해 iω의 관계를 갖는다. 따라서 90도의 위상차를 갖는 허수부가 된다. 반면에 (12), (8), (10), (11), (9)에서 코일전압과 가진전류는 의 제곱 혹은 그 이상의 관계를 갖게 되고 따라서 실수부 성분을 포함하게 된다.Combining Equations (12), (8), and (9), the coil voltage ( ) is the excitation current ( ) has a relation of iω to Therefore, it becomes an imaginary part having a phase difference of 90 degrees. On the other hand, in (12), (8), (10), (11), and (9), the coil voltage and the excitation current have a square or higher relationship of , and thus include real component components.
도 4에서 용기에 수용된 전도체 내부에서 유도된 와전류에 의한 2차 자기장(90)은 코일전압의 실수부 성분으로 검출할 수 있다.In FIG. 4, the secondary
문제는 2차 자기장(90)이 1차 자기장(80)보다 훨씬 작기 때문에 검출되는 실수부 성분이 허수부 성분보다 훨씬 작게 된다.The problem is that since the secondary
도 6은 실수부가 허수부 보다 약 1/5로 작을 때의 코일전압 신호를 보여준다. 실수부와 허수부가 합쳐진 전압신호는 허수부보다 진폭이 약간 크고 위상이 약간 빠른 형태가 된다.6 shows a coil voltage signal when the real part is smaller than the imaginary part by about 1/5. The voltage signal obtained by combining the real part and the imaginary part has a slightly larger amplitude and a slightly faster phase than the imaginary part.
이러한 신호에서 미세한 실수부 성분만을 분리해내야 하기 때문에, 만약 실수부와 허수부의 차이가 100배이상 나게 되면 실제 측정신호로부터 실수부 신호를 정확히 분리해내기가 매우 어려워진다.Since only minute real part components need to be separated from these signals, if the difference between the real part and the imaginary part is more than 100 times, it becomes very difficult to accurately separate the real part signal from the actual measured signal.
용기 벽체(20)가 절연재질이라면 도 4와 같은 이상적인 상황에서 전자기장을 이용하여 벽두께를 측정할 수 있다. 절연물질은 전자장의 입장에서는 투명하게 보이기 때문이다.If the
그러나 용기 벽체(20)가 전도체이면 전자장의 입장에서는 불투명하게 보인다. 따라서 용기 벽체(20)를 충분히 투과할 수 있는 침투깊이를 확보해야 내부의 전도체에까지 전자장이 침투할 수 있으며, 또한 용기 벽체(20)에서 유도되는 와전류의 영향도 고려해야 한다.However, if the
본 발명에 따른 용기 벽체(20)는 전기전도도가 방향에 따라 달라지는 전기이방성 재질로 형성된다. 이에 따라 용기 벽체(20)에 흐르는 와전류 또한 전기이방성에 영향을 받게 되므로, 인가코일과 센싱코일(70)의 설계 시 용기 벽체(20)의 전기이방성의 영향이 최소화되도록 설계되어야 한다.The
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용기 벽체의 두께 측정장치의 구성도이고, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가진코일을 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센싱코일을 도시한 도면이며, 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가진코일에 전류를 인가하여 형성되는 맴돌이전류(50)와 1차 자기장을 도시한 도면이고, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가진코일에 전류를 인가하여 형성되는 2차 자기장(90)을 도시한 도면이다.7 is a block diagram of a device for measuring the thickness of a container wall according to a first embodiment of the present invention, FIG. 8 is a diagram showing an excitation coil according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a view showing the first embodiment of the present invention. 10 is a diagram showing a sensing coil according to the first embodiment, and FIG. 10 is a diagram showing
도 7 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 용기 벽체(20)의 두께 측정장치를 설명한다.An apparatus for measuring the thickness of the
본 발명에 따른 용기 벽체 두께 측정장치는 전류공급부(100), 가진코일(60), 센싱코일(70), 전압측정부(200), 그리고 제어부(300)를 포함한다.An apparatus for measuring container wall thickness according to the present invention includes a
전류공급부(100)는 교류 전류를 가진코일(60)로 공급하는 구성이다.The
가진코일(60)은 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 장착된다. 가진코일(60)에는 전류공급부(100)에 의해 인가되는 교류 전류에 의해 1차 자기장(80)이 형성된다.The
가진코일(60)은 후술할 센싱코일(70)과 함께 비전기전도성 매질(34) 내부에 매립된 상태로 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 배치된다.The
가진코일(60)은 1차 자기장(80)이 용기 벽체(20)를 잘 통과하도록 도 8처럼 xy 평면 상에서 권선축 방향이 수평방향, 즉 z축 방향을 향하도록 권선된다. 이는 전기이방성을 가지는 용기 벽체(20)가 yz 평면 상에서 전류가 잘 흐르고, 자기장 또한 잘 투과되기 때문이다. The
1차 자기장(80)에 의해 맴돌이전류(50)(Eddy current)는 용기 내부에 수용된 전기등방성 전도체(30)와 용기 벽체(20)의 경계면에 인접하여 형성된다.Eddy current 50 is formed adjacent to the interface between the electrical
이러한 맴돌이전류(50)는 2차 자기장(90)이 형성되도록 한다.These
센싱코일(70)은 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 가진코일(60)과 소정 간격으로 이격되어 장착된다.The
전압측정부(200)는 센싱코일(70)에 인가되는 전압을 측정하여 제어부(300)로 전송하는 구성이다.The
가진코일(60)에 흐르는 전류가 용기 벽체(20)에서 전기가 잘 흐르는 yz평면에 1차 자기장(80)을 형성하고, 1차 자기장(80)로 인해 용기 내부에 수용되는 전기등방성 전도체(30)와 용기 벽체(20)의 경계면에 인접하여 멤돌이전류가 xy 평면에 생성된다. 상기 멤돌이전류는 용기 벽체(20)를 향해 2차 자기장(90)을 yz 평면으로 유도한다.The current flowing in the
본 발명에 따른 두께 측정 장치에서는 2차 자기장(90)에 의해 센싱코일(70)에 인가되는 전압을 측정하여 용기 벽체(20)의 두께를 측정하는 것이다.In the thickness measuring device according to the present invention, the thickness of the
본 발명에서는 용기 벽체(20)에서 자기장이 xz 평면으로 형성되지 않도록 하기 위해 가진코일(60)의 단면 형상이 직사각형 형태를 이루도록 하였다. 가진코일(60)의 단면 형상에서 길이가 긴 부분은 벽체(20)의 둘레방향, 즉 x방향을 향하도록 하고, 길이가 짧은 부분이 y방향을 향하도록 하였다.In the present invention, in order to prevent the magnetic field from being formed in the xz plane on the
도 10에는 1차 자기장(80)이 도시되어 있으며, 도 11에는 2차 자기장(90)이 도시되어 있다.10 shows a primary
제어부(300)는 벽체 두께 측정장치의 작동을 전반적으로 제어하며, 전압측정부(200)에서 수신된 전압으로부터 용기 벽체(20)의 두께를 산출한다.The
즉, 전압과 용기 벽체 두께의 상관관계로부터 벽체 두께를 산출하는 것이다.That is, the wall thickness is calculated from the correlation between the voltage and the container wall thickness.
따라서 정확한 용기 벽체(20)의 두께를 측정하기 위해서는 1차 자기장(80)은 센싱코일(70)을 투과하지 못하고, 2차 자기장(90)만이 투과되도록 설계되어야 한다.Therefore, in order to accurately measure the thickness of the
이에, 본 발명에서는 도 11에 도시된 바와 같이 센싱코일(70)이 xz 평면 상에 배치되되, 권선축 방향이 상하방향 즉 y축 방향을 향하도록 형성된다.Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 11, the
이로 인해 센싱코일(70)은 1차 자기장(80)에 의한 영향을 배제시킬 수 있는 것이다.Due to this, the
그리고 센싱코일(70)의 단면 형상 또한 가진코일(60)과 동일하게 직사각형 형태로 형성된다. 길이가 긴 방향이 벽체(20)의 둘레방향으로 배치되도록 하였다. 센싱코일(70)의 단면 형상에서 길이가 긴 부분은 벽체(20)의 둘레방향, 즉 x방향을 향하도록 하고, 길이가 짧은 부분이 y방향을 향하도록 하였다.Also, the cross-sectional shape of the
이와 같이, 센싱코일(70)의 단면형상에서 y축 방향을 향하는 부분을 짧게 형성함으로써, x축 방향의 자기장이 센싱되지 않도록 하였다.In this way, by forming a short portion of the cross-sectional shape of the
용기 벽체(20)가 xz 평면으로는 전류가 잘 통하지는 않으나 미소한 전류는 흐를 수 있으므로, 이로 인해 형성되는 x축 방향의 자기장은 멤돌이전류를 형성하여 x축 방향의 2차 자기장(90)을 형성하게 된다. 따라서 본 발명에서는 센싱코일(70)의 짧은 부분이 y축 방향을 향하도록 형성하고, 권선축의 방향이 y축을 향하도록 하여 x축 방향의 자기장이 측정되지 않도록 함으로써 측정 정확도를 높이도록 하였다.Since the
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용기 벽체(20)의 두께 측정장치의 구성도이고, 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가진코일(60)에 전류를 인가하여 형성되는 2차 자기장(90)을 도시한 도면이다.12 is a block diagram of a device for measuring the thickness of the
도 12 및 도 13을 참조하여 제2 실시예를 설명한다.A second embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13 .
본 발명에 따른 제2 실시예는 가진코일(60)의 상부와 하부에 각각 제1 센싱코일(72)과 제2 센싱코일(74)을 가진코일(60)로부터 동일한 거리에 대칭적으로 배치하였다.In the second embodiment according to the present invention, the
2차 자기장(90)은 가진코일(60)의 상부와 하부로 대칭적으로 향하게 되므로, 두 개의 센싱코일(72, 74)을 배치한 것이다.Since the secondary
본 발명에서는 제1 센싱코일(72)과 제2 센싱코일(74)을 대칭적으로 배치하되 서로 반대방향으로 감아서 두 코일에 공통으로(common-mode) 들어오는 자기노이즈가 상쇄되도록 하였다.In the present invention, the
도 2에 도시된 바와 같이, 용기 벽체(20)의 외주면에는 전기전도성 보강재(32)가 적층된다.As shown in FIG. 2 , an electrically conductive reinforcing
상기 보강재는 용기 벽체(20)를 강도상 보강하는 역할을 함과 동시에, 내부에 수용되는 전도체(30)가 고온인 경우 열전도를 통해 냉각시키는 역할도 병행한다.The reinforcing material not only serves to reinforce the
강도보강 등의 목적으로 용기 벽체(20)에 인접하게 장착된 전기전도성 보강재(32)에는 가진코일(60)에 의해 형성되는 1차 자기장(80)에 의해 멤돌이전류가 형성될 수 있다.An eddy current may be formed by the primary
본 발명에 따른 용기 벽체 두께 측정장치는 가진코일(60)에 교류 전류를 인가하여 용기 내부에 수용되는 전기등방성 전도체(30)에 형성되는 멤돌이 전류에 의한 2차 자기장(90)을 센싱코일(70)에서 측정하여 용기 벽체(20)의 두께를 측정한다.The container wall thickness measuring device according to the present invention applies an alternating current to the
그런데, 가진코일(60)에 교류 전류를 인가하면 용기 내부에 수용되는 전기등방성 전도체(30)에서 뿐만 아니라 용기 벽체 외주면에 적층된 전기전도성 보강재(32)에도 멤돌이 전류가 형성된다. 따라서 이로 인한 2차 자기장(90) 또한 센싱코일(70)에 센싱되어 정확한 용기 벽체(20)의 두께를 산출하기 어려운 문제가 있었다.However, when an alternating current is applied to the
이에, 본 발명에서는 가진코일(60)과 센싱코일(70)이 매립된 비전기전도성 매질(34)과 전기전도성 보강재(32) 사이에 전자파 차단부재(36)를 삽입하였다.Therefore, in the present invention, the electromagnetic
결과적으로 가진코일(60)에 의해 형성되는 1차 자기장(80)이 전기전도성 보강재(32)에 멤돌이전류가 형성되지 못하도록 함으로써, 센싱코일(70)에는 전기전도성 보강재(32)로 인한 2차 자기장(90)이 센싱되지 않도록 하였다.As a result, the primary
전자파 차단부재(36)의 소재로는 퍼멀로이 합금(Permalloy)을 채택함이 바람직하다. 그러나, 이에 국한되지 않고 용기 벽체(20)의 두께, 재질에 따라 다양한 소재가 채택될 수 있을 것이다.As a material for the electromagnetic
본 발명은 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비전도성 매질과 전기전도성 보강재 사이에 전자파 차단부재를 삽입하여 전기전도성 보강재에 멤돌이전류가 형성되지 못하도록 가진코일에서 인가되는 1차 자기장을 차단하는 한편, 가진코일에 의해 인가되는 1차 자기장이 이방성 전기전도체인 용기 벽체를 통과하도록 가진코일의 권선방향을 결정하고, 1차 자기장에 의해 유발되는 멤돌이전류가 인가하는 2차 자기장만을 센싱하고 1차 자기장은 센싱되지 않도록 센싱코일의 권선방향을 결정하도록 함으로써, 용기 벽체의 두께를 정확히 측정가능한 용기 벽체의 두께 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the thickness of a container wall in which electrically conductive reinforcing materials are laminated, and more particularly, to prevent eddy current from being formed in the electrically conductive reinforcing material by inserting an electromagnetic wave shielding member between a non-conductive medium and the electrically conductive reinforcing material. While blocking the primary magnetic field applied from the coil, the winding direction of the excitation coil is determined so that the primary magnetic field applied by the excitation coil passes through the container wall, which is an anisotropic electrical conductor, and the eddy current caused by the primary magnetic field An apparatus for measuring the thickness of a container wall capable of accurately measuring the thickness of the container wall by sensing only the secondary magnetic field applied and determining the winding direction of the sensing coil so that the primary magnetic field is not sensed.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those with knowledge of, and these modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
10 : 용기
20 : 벽체
30 : 전기등방성 전도체
32 : 전기전도성 보강재
34 : 비전기전도성 매질
36 : 전자파 차단부재
40 : 코일
50 : 맴돌이전류
60 : 가진코일
70 : 센싱코일
72 : 제1 센싱코일
74 : 제2 센싱코일
80 : 1차 자기장
90 : 2차 자기장
100 : 전류공급부
200 : 전압측정부
300 : 제어부10: Courage
20: wall
30: electrical isotropic conductor
32: electrically conductive reinforcing material
34: non-conductive medium
36: electromagnetic wave blocking member
40: Coil
50: eddy current
60: exciting coil
70: sensing coil
72: first sensing coil
74: second sensing coil
80: primary magnetic field
90: secondary magnetic field
100: current supply unit
200: voltage measuring unit
300: control unit
Claims (9)
교류 전류를 공급하는 전류공급부(100);
상기 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 장착되되, 상기 전류공급부(100)에 의해 인가되는 교류 전류에 의해 1차 자기장(80)을 형성하는 가진코일(60);
상기 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 상기 가진코일(60)과 소정 간격으로 이격되어 장착되며, 상기 1차 자기장(80)에 의해 형성되는 맴돌이전류(50)(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장(90)을 센싱하는 센싱코일(70);
상기 센싱코일(70)에 인가되는 전압을 측정하여 제어부(300)로 전송하는 전압측정부(200); 및
상기 전압측정부(200)에서 수신된 전압으로부터 용기 벽체(20)의 두께를 산출하는 제어부(300);를 포함하며,
상기 제어부(300)는 교류 전류 인가 시 형성되는 맴돌이전류(50)에 의한 2차 자기장(90)으로부터 용기 벽체(20)의 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
An electrically isotropic conductor 30 is accommodated inside the container, the wall 20 constituting the container is formed of an electrically anisotropic conductor, and an electrically conductive reinforcing material 32 is laminated on the outer circumferential surface of the container to a device for measuring the wall thickness of the container. in
Current supply unit 100 for supplying alternating current;
An excitation coil 60 mounted between the container wall 20 and the electrically conductive reinforcing material 32 and forming a primary magnetic field 80 by an alternating current applied by the current supply unit 100;
Eddy current 50 (Eddy current), which is spaced apart from the excitation coil 60 at a predetermined distance and formed between the container wall 20 and the electrically conductive reinforcing material 32, and is formed by the primary magnetic field 80 a sensing coil 70 for sensing the secondary magnetic field 90 applied by;
a voltage measuring unit 200 that measures the voltage applied to the sensing coil 70 and transmits the measured voltage to the control unit 300; and
A control unit 300 for calculating the thickness of the container wall 20 from the voltage received from the voltage measuring unit 200; includes,
The controller 300 calculates the thickness of the container wall 20 from the secondary magnetic field 90 by the eddy current 50 formed when the alternating current is applied. thickness measuring device.
상기 가진코일(60)과 센싱코일(70)은 비전기전도성 매질(34) 내부에 매립된 상태로 상기 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 1,
The excitation coil 60 and the sensing coil 70 are disposed between the container wall 20 and the electrically conductive reinforcing material 32 in a state of being embedded in the non-electrically conductive medium 34, electrically conductive A device for measuring the thickness of the wall of a container with stacked reinforcing materials.
상기 비전기전도성 매질(34)과 상기 전기전도성 보강재(32) 사이에는 전자파 차단부재(36)가 삽입되어, 전기전도성 보강재(32)에 멤돌이전류를 형성하지 못하도록 상기 가진코일(60)에서 인가되는 1차 자기장(80)을 차단하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 2,
An electromagnetic wave blocking member 36 is inserted between the non-conductive medium 34 and the electrically conductive reinforcing material 32, and applied from the excitation coil 60 to prevent eddy current from forming in the electrically conductive reinforcing material 32 Characterized in that to block the primary magnetic field 80, the electrically conductive reinforcing material is laminated container wall thickness measuring device.
상기 전자파 차단부재(36)는 퍼멀로이(Permalloy)인 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 3,
Characterized in that the electromagnetic wave blocking member 36 is Permalloy, the thickness measuring device of the container wall in which the electrically conductive reinforcing material is laminated.
상기 센싱코일(70)은 용기 내부에 수용된 전기등방성 전도체(30)와 용기 벽체(20)의 경계면에 인접하여 형성되는 멤돌이전류에 의한 2차 자기장(90)을 센싱하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 1,
The sensing coil (70) senses a secondary magnetic field (90) by an eddy current formed adjacent to the interface between the electrical isotropic conductor (30) accommodated inside the container and the container wall (20), electric A device for measuring the thickness of a container wall with conductive reinforcing materials laminated.
상기 용기 벽체(20)의 두께 방향을 수평방향이라고 정의할 때, 용기 벽체(20)의 전기전도도가 상하방향과 수평방향으로는 최대이고, 상하방향과 수평방향에 수직한 방향인 벽체(20)의 둘레방향으로는 최저이며,
상기 가진코일(60)이 감기는 권선축 방향은 수평방향을 향하도록 권선되며, 상기 센싱코일(70)이 감기는 권선축 방향은 상하방향을 향하도록 형성되어,
상기 센싱코일(70)에는 1차 자기장(80)에 의해 인가되는 전압은 센싱되지 않고, 2차 자기장(90)에 의해 인가되는 전압만이 센싱되는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 5,
When the thickness direction of the container wall 20 is defined as the horizontal direction, the electrical conductivity of the container wall 20 is maximum in the vertical and horizontal directions, and the wall 20 is perpendicular to the vertical and horizontal directions. is the lowest in the circumferential direction of
The direction of the winding axis around which the excitation coil 60 is wound is horizontal, and the direction of the winding axis around which the sensing coil 70 is wound is upward and downward,
In the sensing coil 70, the voltage applied by the primary magnetic field 80 is not sensed, and only the voltage applied by the secondary magnetic field 90 is sensed. Wall thickness measuring device.
상기 가진코일(60)과 센싱코일(70)의 단면 형상은 직사각형 형태를 이루되 길이가 긴 방향이 벽체(20)의 둘레방향인 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 6,
The cross-sectional shape of the excitation coil (60) and the sensing coil (70) is rectangular, and the longitudinal direction is the circumferential direction of the wall (20). Device.
상기 센싱코일(70)은,
상기 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 상기 가진코일(60) 보다 상부에 장착되며, 상기 1차 자기장(80)에 의해 형성되는 맴돌이전류(50)(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장(90)을 센싱하는 제1 센싱코일(72); 및
상기 용기 벽체(20)와 전기전도성 보강재(32) 사이에 상기 가진코일(60) 보다 하부에 장착되며, 상기 1차 자기장(80)에 의해 형성되는 맴돌이전류(50)(Eddy current)가 인가하는 2차 자기장(90)을 센싱하는 제2 센싱코일(74);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.
According to claim 1,
The sensing coil 70,
It is mounted above the excitation coil 60 between the container wall 20 and the electrically conductive reinforcing material 32, and the eddy current 50 formed by the primary magnetic field 80 is applied a first sensing coil 72 for sensing the secondary magnetic field 90; and
It is mounted below the excitation coil 60 between the container wall 20 and the electrically conductive reinforcing material 32, and the eddy current 50 formed by the primary magnetic field 80 is applied A second sensing coil 74 for sensing a secondary magnetic field 90; characterized in that it comprises a thickness measuring device for a container wall in which an electrically conductive reinforcing material is laminated.
상기 제1 센싱코일(72)과 제2 센싱코일(74)은 상기 가진코일(60)로부터 동일한 거리에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 전기전도성 보강재가 적층된 용기 벽체의 두께 측정장치.According to claim 8,
The first sensing coil (72) and the second sensing coil (74) are symmetrically arranged at the same distance from the excitation coil (60).
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KR20180073552A (en) | 2015-08-10 | 2018-07-02 | 다니엘리 오토메이션 에스피에이 | METHOD AND APPARATUS FOR HOT-MEASURING THE SIZE OF METAL PROFILES DURING ROLL |
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