特表 2024-535158 ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20240920BHJP

   G09B 19/00 20060101ALI20240920BHJP

   G01N 27/83 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G01R33/09

G09B19/00 Z

G01N27/83

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023539255

(86)(22)【出願日】2023-02-24

(85)【翻訳文提出日】2023-06-27

(86)【国際出願番号】 CN2023078158

(87)【国際公開番号】W WO2024040898

(87)【国際公開日】2024-02-29

(31)【優先権主張番号】202222212408.8

(32)【優先日】2022-08-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522183962

【氏名又は名称】華能（福建▲しょう▼州）能源有限責任公司

(74)【代理人】

【識別番号】100145470

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 健一

(72)【発明者】

【氏名】王藝傑

【テーマコード（参考）】

2G017

2G053

【Ｆターム（参考）】

2G017AA08

2G017AD55

2G017BA05

2G017BA15

2G017BA18

2G053AA11

2G053AB22

2G053BA03

2G053BC02

2G053BC14

2G053CA06

2G053CB17

2G053CB22

2G053DA01

2G053DB06

(57)【要約】

本発明は、フェライトに巻かれたリード線を含むＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置を開示し、リード線の両端は、それぞれ電池の正極及び負極に接続され、フェライト、ＡＭＲセンサー及び変位センサーはいずれも検出対象の上端に置かれ、ＡＭＲセンサー及び変位センサーは、回路基板に電気的に接続され、３Ｘ３のＡＭＲセンサーアレイはプローブを形成し、回路基板は、ディスプレイスタンドに置かれ、外部電源は、回路基板に給電し、上位コンピュータは、回路基板にプログラムをコンパイルして提供し、上位コンピュータは、ティーチング画面に外部で接続され、その上に拡大表示され、本装置は、体積が小さく、組み立て及び持ち運びが容易であり、検出操作も便利であり、検出対象の破損部分の検出過程を直観的に示し、検出過程をリアルタイムに教室のティーチング画面に送信して表示し、他の従来のソフトウェアに比べて、ＬａｂＶＩＥＷは、汎用ハードウェアを使用でき、そのため、他のマッチングソフトウェアが対応するカスタマイズされたハードウェアを必要するものに比べて、それは、ハードウェアの調達の点でより便利であり、教具のニーズにより適しており、磁束漏れ検出分野における教育用デモンストレーション教具のギャップを埋める。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置であって、フェライト（１）に巻かれたリード線（２）を含み、前記リード線（２）の両端は、それぞれ電池（３）の正極及び負極に接続され、前記フェライト（１）、ＡＭＲセンサー（４）及び変位センサー（５）はいずれも検出対象（６）の上端に置かれ、前記ＡＭＲセンサー（４）及び前記変位センサー（５）は、回路基板（７）に電気的に接続され、３Ｘ３の前記ＡＭＲセンサー（４）アレイはプローブ（１３）を形成し、前記回路基板（７）は、ディスプレイスタンド（１２）に置かれ、外部電源（８）は、回路基板（７）に給電し、上位コンピュータ（９）は、前記回路基板（７）にプログラムをコンパイルして提供し、前記上位コンピュータ（９）は、ティーチング画面（１０）に外部で接続され、その上に拡大表示されることを特徴とする、ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置。

【請求項2】

前記回路基板（７）は、データ収集カード（７１）と、増幅回路（７２）と、電源回路（７３）と、設定回路（７４）とを含み、前記データ収集カード（７１）はそれぞれ前記増幅回路（７２）及び電源回路（７３）に電気的に接続され、前記外部電源（８）は、電源回路（７３）に電気的に接続することにより、前記データ収集カード（７１）に給電し、前記ＡＭＲセンサー（４）及び前記変位センサー（５）はそれぞれ前記設定回路（７４）に電気的に接続され、前記設定回路（７４）は、前記増幅回路（７２）に電気的に接続され、前記上位コンピュータ（９）は、汎用シリアルバスを介して前記データ収集カード（７１）に設けられた外部ポートに接続され、上位コンピュータプログラム（９０）をデータ収集カード（７１）にコンパイルすることを特徴とする、請求項１に記載のＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置。

【請求項3】

前記上位コンピュータプログラム（９０）は、前記増幅回路（７２）に電気的に接続された連続サンプリングモジュール（９１）を含み、前記連続サンプリングモジュール（９１）は、収集したアナログ信号をＡＤ変換モジュール（９２）に送信し、前記ＡＤ変換モジュール（９２）によって変換されたデジタル信号を周波数変調モジュール（９３）に送信し、前記周波数変調モジュール（９３）は、変調後の信号をノイズ除去モジュール（９４）に送信し、前記ノイズ除去モジュール（９４）は、ノイズ除去後の信号を信号分割モジュール（９５）に送信し、前記信号分割モジュール（９５）は、分割後の信号をデータ表示モジュール（９６）に送信し、前記データ表示モジュール（９６）は、信号をグラフィックスに変換して前記ティーチング画面（１０）に送信して表示することを特徴とする、請求項２に記載のＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置。

【請求項4】

前記フェライト（１）は、逆凹形状であり、前記フェライト（１）の２つの支持アーム（１１）は、前記検出対象（６）の上端の表面と接触し、前記リード線（２）は、前記フェライト（１）に等距離で巻かれることを特徴とする、請求項１に記載のＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、教育器具の技術分野に関し、特にＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

磁束漏れ検出技術は研究と利用の歴史が長く、磁束漏れ技術の前身は従来の磁粉検査法であり、磁束漏れ検出技術の起源は１８７０年代にまで遡り、マクスウェルは、ファラデーの思想を受け継ぎ、クーロン、アンペールなどの研究を統合し、マクスウェルの電磁方程式を提案する。１９２２年に従来の磁粉検査法が提案され、８年後に磁粉検査が実現した。本当の意味での最初の磁束漏れ検出装置は、１９４０年代までヘイスティングスによって設計して完成するものである。

【0003】

磁束漏れ検出理論の研究は１９６６年に始まり、旧ソ連の科学者ＺａｓｔｓｅｐｉｎとＳｃｈｅｒｂｉｎｉｎは、磁束漏れ現象を説明するために、不定長の長方形の亀裂の磁気双極子理論に基づいて、磁束漏れ検出法の重要な理論的基礎の１つである磁荷モデル理論を確立した。磁束漏れ検出のもう１つの研究方法である有限要素解析法は、１９７０年にＳｗａｎｓｏｎ Ｊ社のＡＮＳＹＳ有限要素解析ソフトウェアが誕生して以来、磁束漏れ検出の分野でよく使われるようになった。５年後、ＨｗａｎｇとＬｏｒｄは有限要素解析法を通じて内部磁場及び透磁率を漏洩磁界と結び付け、漏洩磁界の空間分布を解析して計算した。Ａｔｈｅｒｔｏｎは、更に、欠陥と漏れ磁場強度の分布との関係を研究した。Ｌｉ．ＹとＴｉａｎ Ｇ．Ｙ．は、高速運動下での磁束漏れ検出システムの状況を研究した。

【0004】

従来の磁束漏れ検出装置は、主に石油・ガスパイプライン、海底パイプライン、貯蔵タンク床、スチールロープ及び圧力容器などで使用され、産業分野やインフラ建設分野における安全確保の要求と人々の安全意識の高まりにより、磁束漏れ検出技術の需要が高まり、しかし、磁束漏れ検出の原理を教える場合、学生に上手にデモンストレーションすることができず、文章で説明するしかなく、原理が直感的に理解できない磁束漏れ検出装置は大きすぎ、構成が複雑であり、検出手順が煩雑であり、複数の部材の連携が必要とされるため、現在、磁束漏れ検出技術の教育ニーズに対応したデモンストレーション教具は市場に提供されない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、従来では、磁束漏れ検出装置は大きすぎ、構成が複雑であり、検出手順が煩雑であり、複数の部材の連携が必要とされるため、現在、磁束漏れ検出技術の教育ニーズに対応したデモンストレーション教具は市場に提供されないという問題を解決するために、ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置を提供する。

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的解決手段を用いる。

【0007】

ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置は、フェライトに巻かれたリード線を含み、前記リード線の両端は、それぞれ電池の正極及び負極に接続され、前記フェライト、ＡＭＲセンサー及び変位センサーはいずれも検出対象の上端に置かれ、前記ＡＭＲセンサー及び前記変位センサーは、回路基板に電気的に接続され、３Ｘ３の前記ＡＭＲセンサーアレイはプローブを形成し、前記回路基板は、ディスプレイスタンドに置かれ、外部電源は、回路基板に給電し、上位コンピュータは、前記回路基板にプログラムをコンパイルして提供し、前記上位コンピュータは、ティーチング画面に外部で接続され、その上に拡大表示される。

【0008】

ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置では、前記回路基板は、データ収集カードと、増幅回路と、電源回路と、設定回路とを含み、前記データ収集カードはそれぞれ前記増幅回路及び電源回路に電気的に接続され、前記外部電源は、電源回路に電気的に接続することにより、前記データ収集カードに給電し、前記ＡＭＲセンサー及び前記変位センサーはそれぞれ前記設定回路に電気的に接続され、前記設定回路は、前記増幅回路に電気的に接続され、前記上位コンピュータは、汎用シリアルバスを介して前記データ収集カードに設けられた外部ポートに接続され、上位コンピュータプログラムをデータ収集カードにコンパイルする。

【0009】

ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置では、前記上位コンピュータプログラムは、前記増幅回路に電気的に接続された連続サンプリングモジュールを含み、前記連続サンプリングモジュールは、収集したアナログ信号をＡＤ変換モジュールに送信し、前記ＡＤ変換モジュールによって変換されたデジタル信号を周波数変調モジュールに送信し、前記周波数変調モジュールは、変調後の信号をノイズ除去モジュールに送信し、前記ノイズ除去モジュールは、ノイズ除去後の信号を信号分割モジュールに送信し、前記信号分割モジュールは、分割後の信号をデータ表示モジュールに送信し、前記データ表示モジュールは、信号をグラフィックスに変換して前記ティーチング画面に送信して表示する。

【0010】

ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置では、前記フェライトは、逆凹形状であり、前記フェライトの２つの支持アームは、前記検出対象の上端の表面と接触し、前記リード線は、前記フェライトに等距離で巻かれる。

【0011】

本発明は、ＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置を提供し、以下の利点及び有益な効果を有する。本発明は、体積が小さく、組み立て及び持ち運びが容易であり、検出操作も便利であり、検出対象の破損部分の検出過程を直観的に示し、検出過程をリアルタイムに教室のティーチング画面に送信して表示し、他の従来のソフトウェアに比べて、ｌａｂｖｉｅｗは、汎用ハードウェアを使用でき、そのため、他のマッチングソフトウェアが対応するカスタマイズされたハードウェアを必要するものに比べて、それは、ハードウェアの調達の点でより便利であり、教具のニーズにより適しており、磁束漏れ検出分野における教育用デモンストレーション教具のギャップを埋める。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置の構造概略図である。

【図2】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置の回路基板のブロック図である。

【図3】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置の上位コンピュータプログラムのブロック図である。

【図4】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置のＡＭＲセンサーの回路図である。

【図5】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置の設定回路の図である。

【図6】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置のデータ収集カードのシステムブロック図である。

【図7】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置の連続サンプリングモジュールの配線図である。

【図8】本発明によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置のデータ表示モジュールの配線図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面及び特定の実施例を参照しながら本発明を詳細に説明する。

【0014】

図１～図８に示すように、本実施例によるＬａｂＶＩＥＷに基づいた磁束漏れ検出用の教具装置は、フェライト１に巻かれたリード線２を含み、リード線２の両端はそれぞれ電池３の正極及び負極に接続され、フェライト１は、逆凹形状であり、フェライト１の２つの支持アーム１１は、検出対象６の上端の表面と接触すると、励磁要素を構成し、磁化の効果は、欠陥から変換された磁場信号の分解能と信号対雑音比にも関係し、フェライト１は、非金属磁性材料であり、その比抵抗は金属の１，０００倍であり、透磁率は高周波で数千倍に達するため、高周波数渦電流検出に適し、検出対象６が飽和状態又は飽和に近い状態にある場合、対象の欠陥部分は、信号検出システム内のプローブによって捕捉されるのに十分な漏洩磁界信号を生成する。

【0015】

フェライト１、ＡＭＲセンサー４及び変位センサー５はいずれも検出対象６の上端に置かれ、ＡＭＲセンサー４は、検出対象の漏洩磁界を検出するために使用され、前記３Ｘ３のＡＭＲセンサー４アレイは、プローブ１３を形成し、その型番はＨＭＣ１０２１を有し、それは、範囲がより広くなり、消費電力がより低くなり、寸法がより小さくなり、コストがより低くなり、ＡＭＲセンサー４の設定特性により、高感度状態で動作させることができ、また、温度や縦軸などの様々な要素の影響を低減することができ、変位センサー５は、物体の変位を検出するため、亀裂の長さをＸ、Ｙ、Ｚの３軸でより明確に表示することができ、更に、ソフトウェアによって波形を示し、波形の３次元モデルを表示することができる。

【0016】

ＡＭＲセンサー４及び変位センサー５は、回路基板７に電気的に接続され、前記回路基板７は、ディスプレイスタンド１２に置かれ、ディスプレイスタンド１２は、回路基板７のレイアウトを観察しやすくするために、回路基板７を直立させ、外部電源８は、回路基板７に給電し、上位コンピュータ９は、回路基板７にプログラムをコンパイルして提供し、上位コンピュータ９は、ティーチング画面１０に外部で接続され、その上に拡大表示される。

【0017】

回路基板７は、データ収集カード７１と、増幅回路７２と、電源回路７３と、設定回路７４とを含み、データ収集カード７１はそれぞれ増幅回路７２及び電源回路７３に電気的に接続され、外部電源８は、電源回路７３に電気的に接続することにより、データ収集カード７１に給電し、ＡＭＲセンサー４及び変位センサー５はそれぞれ設定回路７４に電気的に接続され、設定回路７４は、増幅回路７２に電気的に接続され、上位コンピュータ９は、汎用シリアルバスを介してデータ収集カード７１に設けられた外部ポートに接続され、上位コンピュータプログラム９０をデータ収集カード７１にコンパイルし、設定回路７４の動作原理は、短期の大きな電流をチップのＳ／Ｒ電流に変換して実現することであり、設定回路７４の主な機能はＡＭＲセンサー４及び変位センサー５の感度を十分に発揮できるように、ＡＭＲセンサー４及び変位センサー５を良好な動作状態に調整することである。

【0018】

データ収集カード７１の型番はＵＳＢ３１００であり、それは、必要なアナログデジタル変換を実行し、コンピュータと対話して各モジュールにハードウェアサポートを提供し、ＵＳＢ３１００のアナログ入力部は主にＡＩターミナル、ＭＵＸデータセレクター、ＰＧＩＡプログラマブルゲインアンプ、ローパスフィルター、アナログデジタル変換器、ＡＩバッファー、アナログトリガー装置などで構成される。該システムと通常の磁束漏れとの違いは、本システムがＡＭＲセンサー４アレイ群で強磁性体の磁束漏れ信号を捕捉し、ハードウェア回路で信号を処理した後、ＬａｂＶＩＥＷソフトウェアでデータ収集カード７１を制御して収集し、最終的な波形表示を完了することである。

【0019】

上位コンピュータプログラム９０は、増幅回路７２に電気的に接続された連続サンプリングモジュール９１を含み、連続サンプリングをリアルタイムに実行することは、実際、起動後、ＡＩが最初に設定されたサンプリング周波数とチャネルスキャンモードに従って、強磁性材料の欠陥を連続して絶えずサンプリングし、即ち、サンプリング過程では、サンプリングされた連続データをリアルタイムに読み取ることである。実施の過程では、ＬａｂＶＩＥＷプログラムに付属するダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）内の多くの関数を使用する必要がある。

【0020】

連続サンプリングモジュール９１は、収集したアナログ信号をＡＤ変換モジュール９２に送信し、ＡＤ変換モジュール９２によって変換されたデジタル信号を周波数変調モジュール９３に送信し、周波数変調モジュール９３は、変調後の信号をノイズ除去モジュール９４に送信し、前記ノイズ除去モジュール９４は、ノイズ除去後の信号を信号分割モジュール９５に送信し、信号分割モジュール９５は、分割後の信号をデータ表示モジュール９６に送信し、パラメータ出力端の出力の大きさは、連続サンプリングモジュールで収集された電圧値を決定し、それは、主にバッファーの役割を果たし、その中に記憶されたものは電圧データであり、その単位はボルトアンペア（Ｖ）であり、そのデータ型は倍精度浮動小数点型である。各チャネルの各データポイントは犬の歯のように相互作用し、開かれたポイント空間は、多くの場合、ｎＳｉｚｅＰｏｉｎｔのパラメータ値よりも大きくなる。データ表示モジュール９６は、信号をグラフィックスに変換し、表示のためにティーチング画面１０に送信する。

【0021】

以上の内容は、本発明及びその実施形態を説明するが、その説明は、本発明を限定せず、図示されたものは本発明の実施形態の一例にすぎず、実際の構造はそれに限定されない。要するに、当業者は本発明の発明目的から逸脱することなく、技術的解決手段と同様の構造的態様及び実施形態を創造的に設計することなく、これにインスピレーションを得た場合には、全ては本発明の保護範囲に属するものとする。

【0022】

本発明の説明では、説明に必要なものとして、「上」、「下」、「内」、「外」、「前」、「後」、「側」などの用語で示される配向又は位置関係は、添付の図面に示される配向又は位置関係に基づいており、本発明を説明し、説明を簡略化するためにのみ使用され、言及される装置又は要素が特定の配向を有し、特定の方向で構築及び動作しなければならないことを示したり暗示したりするものではなく、従って、それらは本発明への限定として解釈されるべきではない。

【符号の説明】

【0023】

図面記号の説明
１．フェライト、２．リード線、３．電池、４．ＡＭＲセンサー、５．変位センサー、６．検出対象、７．回路基板、８．外部電源、９．上位コンピュータ、１０．ティーチング画面、１１．支持アーム、１２．ディスプレイスタンド、７１．データ収集カード、７２．増幅回路、７３．電源回路、７４．設定回路、９０．上位コンピュータプログラム、９１．連続サンプリングモジュール、９２．ＡＤ変換モジュール、９３．周波数変調モジュール、９４．ノイズ除去モジュール、９５．信号分割モジュール、９６．データ表示モジュール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】