磁場の可視化に関する研究

この研究の目的は、磁場を測定してそのデータを基に、数値計算を用いて測定していない領域の磁場分布も求め、3次元的にグラフィックス装置に磁場分布を可視化表示することである。今年度は、磁場を広範囲に測定し可視化する可視化装置の試作及びそれを用いた応用について検討した。以下に研究の概要及び成果を示す。(1)可視化装置の試作:可視化装置は、測定用プローブ、磁束計測アンプ・コントローラ、パソコン、ディスプレイで構成される。磁束測定プローブは、ホール素子を32個づつ3次元方向に3列配置し、同時計測を可能にした。磁束計測アンプ・コントローラは、ホール素子の切り替え、信号増幅、さらにそれぞれの素子のオフセットを補償する働きをする。パソコンでは、増幅された磁場信号をA/D変換して入力し、可視化画像を計算する。画像はディスプレイ上に1670万のカラー色を用いて、連続色または段階色で2次元、3次元的に表示される。画面のピクセルの色は、有限要素法で用いる1次の内挿関数を用いて計算した。このシステムを用いて、永久磁石、電磁マグネット、及びそれと強磁性体を組み合わせた各種体系の測定を行い、可視化表示画像を得た。(2)強磁性体欠陥探傷への応用:磁場の可視化を強磁性体の欠陥探傷に応用した。電磁マグネットと欠陥のある強磁性体を組み合わせて、その表面を計測した。その結ぶ、長さ1mm深さ1mmの模擬割れ欠陥を、可視化画像上に鮮明に捕らえることができた。磁場を可視化表示することにより、従来行われているように数点の測定で磁場を評価することに比べ、より高度な情報が得られ、電磁機器の診断や非破壊検査などに役立つことが解った。今後は、測定と3次元磁場解析を組み合わせた3次元空間の磁場の可視化表示、非定常磁場の可視化に取り組む。

この研究の目的は、磁場を測定してそのデータを基に、数値計算を用いて測定していない領域の磁場分布も求め、3次元的にグラフィックス装置に磁場分布を可視化表示することである。今年度は、磁場を広範囲に測定し可視化する可視化装置の試作及びそれを用いた応用について検討した。以下に研究の概要及び成果を示す。(1)可視化装置の試作:可視化装置は、測定用プローブ、磁束計測アンプ・コントローラ、パソコン、ディスプレイで構成される。磁束測定プローブは、ホール素子を32個づつ3次元方向に3列配置し、同時計測を可能にした。磁束計測アンプ・コントローラは、ホール素子の切り替え、信号増幅、さらにそれぞれの素子のオフセットを補償する働きをする。パソコンでは、増幅された磁場信号をA/D変換して入力し、可視化画像を計算する。画像はディスプレイ上に1670万のカラー色を用いて、連続色または段階色で2次元、3次元的に表示される。画面のピクセルの色は、有限要素法で用いる1次の内挿関数を用いて計算した。このシステムを用いて、永久磁石、電磁マグネット、及びそれと強磁性体を組み合わせた各種体系の測定を行い、可視化表示画像を得た。(2)強磁性体欠陥探傷への応用:磁場の可視化を強磁性体の欠陥探傷に応用した。電磁マグネットと欠陥のある強磁性体を組み合わせて、その表面を計測した。その結ぶ、長さ1mm深さ1mmの模擬割れ欠陥を、可視化画像上に鮮明に捕らえることができた。磁場を可視化表示することにより、従来行われているように数点の測定で磁場を評価することに比べ、より高度な情報が得られ、電磁機器の診断や非破壊検査などに役立つことが解った。今後は、測定と3次元磁場解析を組み合わせた3次元空間の磁場の可視化表示、非定常磁場の可視化に取り組む。