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超高感度磁気センサを用いた電磁的非破壊検査装置のモバイルロボット化

使用超灵敏磁传感器的电磁无损检测设备的移动机器人化

基本信息

批准号：
17760336
负责人：
廿日出好
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、地磁気(約50μT)などの環境磁気雑音が存在する環境で、現在最も高感度なSQUID磁気センサを移動させて構造物の非破壊検査が可能なモバイル型検査装置の開発を目的とした。そこで、まずH17年度では、SQUID磁気センサ移動時に鎖交する環境磁気雑音をリアルタイムに相殺することによりセンサ移動を可能にするアクティブシールド技術の開発を行った。アクティブシールド技術として、SQUID磁気センサに鎖交する環境磁気の出力電圧を利用して、センサ近傍に設置した補償コイルから相殺磁気を発生させて、環境磁気を打ち消す帰還回路を開発した。本帰還回路には、狭帯域遮断フィルタを導入して非破壊検査に用いる特定周波数の磁気信号は相殺せずに、検査信号以外の全周波数帯域の磁気雑音を相殺するという特徴を持たせた。本アクティブシールド技術により、磁気ノイズの増加なしに32mm/sの速度でSQUID磁気センサの環境磁気中移動が可能となった。また、雑音の相殺を行った状態でSQUID磁気センサを二次元移動させて、ロケットなどの構造物に使用されている先進複合材料であるC/C(炭素繊維炭素強化複合材料)の非破壊検査を行い、深さ15mmに位置する欠陥を非破壊、非接触で検出することができた。H18年度では、本科研費にて購入したロボットアームにこのSQUID非破壊検査を実装した。この際、ロボットアーム本体が移動できるような機構を導入した。また、実用性を考慮してSQUIDの冷却に取り扱いの容易なパルス管冷凍機を導入した。本研究では、ロボットが動作する際に発生する数μTの磁気ノイズがSQUIDに侵入して安定動作を妨げることが分かった。そこで、SQUIDよりも感度の点では数桁劣るが、数μTの磁場中でも安定動作するフラックスゲート磁気センサをSQUIDの代用に用いたアクティブシールドを開発し、ロボット式SQUID非破壊検査装置に適用した。この結果、ロボット動作時のノイズを相殺して、かつSQUID安定動作と二次元移動が可能な検査装置の開発に成功した。

This study aims to develop a new type of detection device for structures with the highest sensitivity to SQUID magnetic field shift due to the presence of ambient magnetic field noise due to geomagnetic field (about 50μT). The development of SQUID magnetic resonance technology in H17 is possible due to the interaction of ambient magnetic resonance and acoustic resonance. With the development of ACUTESHILAR technology, the output voltage of the ambient magnetic field locked in the SQUID magnetic field server can be utilized, the compensation coil installed near the server can generate magnetic field killing, and the ambient magnetic field can be eliminated and a return loop can be developed. This loop is designed to detect the presence of a magnetic signal of a specific frequency band and to detect the presence of a magnetic signal of a full frequency band. This technology allows for magnetic flux to increase at a speed of 32mm/s and SQUID magnetic flux to move in the ambient magnetic flux. C/C (Carbon/Carbon Reinforced Composites) is an advanced composite material used in the construction of structures. It is a non-destructive, non-contact, non-destructive investigation of C/C(Carbon/Carbon Reinforced Composites) at a depth of 15 mm. In H18, this research fee was purchased and the SQUID non-destructive inspection was carried out. The main body of the machine is moved, and the mechanism is introduced. For practical purposes, SQUID cooling is easy to obtain and easy to introduce into tube freezers. In this study, the number of μT magnetic field generated during the operation of SQUID was analyzed. The sensitivity of SQUID is determined by the number of times the SQUID is sensitive to magnetic fields of several μT. The SQUID is suitable for use in non-destructive inspection devices. As a result, the development of the detection device was successful when the SQUID was stable and the quadratic movement was possible.