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。

在这项研究中，目的是开发一种移动测试设备，该设备可以通过移动最敏感的鱿鱼磁性传感器来移动最敏感的鱿鱼磁性传感器，并执行非毁灭性检查设备，例如Geomagnetism（大约50μt）。因此，在FY217中，我们开发了一种活跃的屏蔽技术，该技术可以通过实时抵消鱿鱼磁性传感器期间链接的环境磁噪声来实现传感器的运动。作为一种主动屏蔽技术，开发了回流电路，以通过使用Squid磁性传感器链接的环境磁输出电压从传感器附近安装的补偿线圈产生偏移磁性来取消环境磁性。在此返回电路中，引入了一个狭窄的频带隔离过滤器，并且用于非破坏性测试的特定频率的磁信号并不偏移，但它抵消了检查信号以外的总频段的磁噪声。借助这种主动屏蔽技术，鱿鱼磁性传感器的环境磁磁磁磁磁性磁磁磁磁磁强；而没有增加磁噪声。此外，用于诸如火箭之类的结构的C/C（碳纤维增强的复合材料）的非毁灭性检查是由鱿鱼磁性传感器移动的，同时消除了噪声。 15毫米的深度未拆除，可以在非连接中检测到。在2018财年，以实验室费用购买的机器人组中实施了这种鱿鱼非破坏性测试。目前，引入了一种可以移动机器人体体的机制。此外，考虑到实用性，引入了易于处理鱿鱼冷却的脉冲管冰柜。在这项研究中，发现当机器人操作鱿鱼并阻碍稳定操作时，产生了几种μT磁噪声。因此，尽管灵敏度小于鱿鱼，但即使在几个-μt磁场中也可以稳定运行的通量栅极磁传感器，并且将其应用于机器人 - 型鱿鱼非毁灭测试装置。结果，我们成功地开发了一个可以抵消机器人操作过程中噪声的测试设备，并能够移动鱿鱼稳定的操作和两个维度的运动。