Name: 検出器コイルベースパルス渦電流センサを用いた導電性強磁性材料の相対厚度の定量 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-01-16T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 17 s
Description: 学ぶ検出器コイルベースパルス渦電流センサを用いた導電性強磁性材料の相対厚度の定量手法。腐食や黒鉛化の評価により構造健全性を非破壊で評価する方法を解説します。

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著者らは、マイケル・ベーレンスとダミス・アベワードダナが、いくつかのセンシングハードウェアコンポーネントの設計と実装に貢献したことを認めたい。アレン・アレンピイェビッチ、テレサ・ビダル・カレハ、ガミニ・ディッサナヤケ、サラス・コダゴダが果たした研究監督の役割、およびクリティカル・パイプス・プロジェクトに資金を提供し、提携したすべての人や組織による貢献も認められています。.

1. 利用可能な検出器コイルベースのPEC信号から減衰率βを抽出する
<ol><li>実験的に捕捉されたPEC信号(すなわち、時間領域検出器コイル電圧(V(t)))をln[V(t)]の対数形式で発現させる。ln[V(t)]の形式で表される典型的な PEC 信号を図 1 に示します。</li>
	<li>信号<img align="center" alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq3g.jpg">が条件<img align="center" alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq4g.jpg">を満たすような形<img align="center" alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq2g.jpg">で線形領域を見つける.図1の信号に従って、<img align="center" alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq5g.jpg">満足のいく実用的な線形領域が起こります。</li>
	<li>図2に示すように、直線モデル<img align="center" alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq6g.jpg">を同定された線形領域内の実験信号データに適合させ、βの値を推定する。</li>
</ol>2. 相対的な厚さの定量
<ol><li>厚さが異なる導電性強磁性試験片で行われるNDEタスクから取得された複数の信号(図3)があるとします。まず、すべての信号に共通する線形領域を特定し、β値を抽出する。図3の信号に従って、<img align="center" alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq8g.jpg">適切で実用的な線形領域のようです。</li>
	<li>最大β値は<img align="center" alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq7a.jpg">、βσd2比例6、7、8に従った最大厚さに原則的に対応する必要があるため、β参照としてラベル付けする。</li>
	<li>インデックス<img align="center" alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq10g.jpg">が<img align="center" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq11d.jpg">番目の測定値に対応<img align="center" alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq9g.jpg">する形式で、相対厚さのパーセンテージを表します。</li>
</ol>3. PEC_Signal_Processorインストール
<ol><li>ファイルPEC_Signal_Processor.exe] を見つけます。ファイルをダブルクリックし、実行を許可します。</li>
	<li>以下のインターフェイスが表示されたら、[次へ] をクリックします。インターフェイスがポップアップ表示されたら、インストールするファイルの場所を指定し、[デスクトップへのショートカットを追加する] チェックボックスをオンにして、ソフトウェア アイコンをデスクトップに追加します。次に、[次へ] をクリックします。</li>
	<li>必要なランタイム環境のインストール場所を指定し、[次へ] をクリックします。必要なランタイム環境が既にインストールされている場合は、[次へ] をクリックします。</li>
	<li>読み、プロンプト付きライセンス条項に同意します。次に、[インストール] をクリックします。</li>
	<li>インストールが完了したら、[完了] をクリックします。デスクトップアイコンが表示されます。</li>
</ol>4. 信号の作成
<ol><li>PECセンサ出力[生信号、すなわちV(t)]がテーブルとして配置されていることを確認します。</li>
	<li>シグナルを含むテーブルをデスクトップ (またはアプリケーションがインストールされている親ディレクトリ内のフォルダー) にコピーします。便宜上、デスクトップをお勧めします。</li>
</ol>5. アプリケーションの実行
<ol><li>デスクトップ アイコンをダブルクリックして、アプリケーションを実行します。インターフェイスが開きます。</li>
	<li>[負荷信号]タブをクリックして信号をロードし、信号を含むファイルを選択して、信号をソフトウェアインターフェイスにインポートします。</li>
	<li>生のシグナルを含むテーブル内に含まれるシグナルの数がシグナル数=の前に表示されるまで待ちます。</li>
	<li>プロット信号をクリックし、対数スケールでプロットされた信号を観察します。</li>
	<li>[ズーム]タブをクリックし、線形領域がはっきりと表示されるようにプロット ウィンドウを調整します。</li>
	<li>観察後、線形領域の適切な下限と上限を決定し、編集可能なテキスト空間に値を入力します。</li>
	<li>[プロットマージン]をクリックし、余白が緑色でプロットされるまで待ちます。</li>
	<li>[フィーチャを抽出]をクリックし、直線セグメントが赤でどのようにプロットされているかを確認します。</li>
	<li>[相対厚さの計算] をクリックし、計算された相対厚さの値のヒストグラムがどのようにプロットされているかを確認します。</li>
	<li>[相対厚さを保存]をクリックして、計算された相対的な厚さの値を保存します。ファイル名を入力し、[OK]をクリックします。</li>
	<li>もう一度[OK]をクリックしてファイル名を確認し、ファイル名を確認します。相対的な厚さの値は、デスクトップ上のテーブルとして保存されます。</li>
</ol>

<ol><li>García-Martín, J., Gómez-Gil, J., Vázquez-Sánchez, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+techniques+based+on+eddy+current+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Non-destructive techniques based on eddy current testing.</a> Sensors. 11 (3), 2525-2565 (2011).</li>
<li>Huang, C., Wu, X., Xu, Z., Kang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferromagnetic+material+pulsed+eddy+current+testing+signal+modeling+by+equivalent+multiple-coil-coupling+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Ferromagnetic material pulsed eddy current testing signal modeling by equivalent multiple-coil-coupling approach.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 44 (2), 163-168 (2011).</li>
<li>Xu, Z., Wu, X., Li, J., Kang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessment+of+wall+thinning+in+insulated+ferromagnetic+pipes+using+the+time-to-peak+of+differential+pulsed+eddy-current+testing+signals%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Assessment of wall thinning in insulated ferromagnetic pipes using the time-to-peak of differential pulsed eddy-current testing signals.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 51, 24-29 (2012).</li>
<li>Huang, C., Wu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+ferromagnetic+material+pulsed+eddy+current+testing+signal+processing+method+based+on+numerical+cumulative+integration%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">An improved ferromagnetic material pulsed eddy current testing signal processing method based on numerical cumulative integration.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 69, 35-39 (2015).</li>
<li>Chen, X., Lei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+conductivity+measurement+of+ferromagnetic+metallic+materials+using+pulsed+eddy+current+method%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 75, 33-38 (2015).</li>
<li>Ulapane, N., Alempijevic, A., Valls Miro, J., Vidal-Calleja, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-destructive+evaluation+of+ferromagnetic+material+thickness+using+Pulsed+Eddy+Current+sensor+detector+coil+voltage+decay+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Non-destructive evaluation of ferromagnetic material thickness using Pulsed Eddy Current sensor detector coil voltage decay rate.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 100, 108-114 (2018).</li>
<li>Ulapane, N., Nguyen, L., Valls Miro, J., Dissanayake, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Solution+to+the+Inverse+Pulsed+Eddy+Current+Problem+Enabling+3D+Profiling%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Conference+on+Industrial+Electronics+and+Applications%22%5BJournal%5D)">A Solution to the Inverse Pulsed Eddy Current Problem Enabling 3D Profiling.</a> IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. , (2018).</li>
<li>Ulapane, N., Alempijevic, A., Vidal Calleja, T., Valls Miro, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Eddy+Current+Sensing+for+Critical+Pipe+Condition+Assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Pulsed Eddy Current Sensing for Critical Pipe Condition Assessment.</a> Sensors. 17 (10), 2208(2017).</li>
<li>Valls Miro, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+live+test-bed+for+the+advancement+of+condition+assessment+and+failure+prediction+research+on+critical+pipes%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Leading-Edge+Strategic+Asset+Management+Conference+%28LESAM13%29%22%5BJournal%5D)">A live test-bed for the advancement of condition assessment and failure prediction research on critical pipes.</a> Proceedings of the Leading-Edge Strategic Asset Management Conference (LESAM13). , (2013).</li>
<li>Valls Miro, J., Ulapane, N., Shi, L., Hunt, D., Behrens, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robotic+pipeline+wall+thickness+evaluation+for+dense+nondestructive+testing+inspection%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Field+Robotics%22%5BJournal%5D)">Robotic pipeline wall thickness evaluation for dense nondestructive testing inspection.</a> Journal of Field Robotics. 35 (8), 1293-1310 (2018).</li>
<li>Valls Miro, J., Hunt, D., Ulapane, N., Behrens, M. Towards Automatic Robotic NDT Dense Mapping for Pipeline Integrity Inspection. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aValls+Miro%2C+J+%22Field+and+Service+Robotics%22">Field and Service Robotics</a>. , Springer. Cham. 319-333 (2018).</li>
<li>Chen, X., Lei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+conductivity+measurement+of+ferromagnetic+metallic+materials+using+pulsed+eddy+current+method%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Electrical conductivity measurement of ferromagnetic metallic materials using pulsed eddy current method.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 75, 33-38 (2015).</li>
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<li>Chen, X., Lei, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Excitation+current+waveform+for+eddy+current+testing+on+the+thickness+of+ferromagnetic+plates%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">Excitation current waveform for eddy current testing on the thickness of ferromagnetic plates.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 66, 28-33 (2014).</li>
<li>Ulapane, N., Nguyen, L., Valls Miro, J., Alempijevic, A., Dissanayake, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+a+pulsed+eddy+current+sensing+set-up+for+cast+iron+thickness+assessment%5BTitle%5D)+AND+%2212th+IEEE+Conference+on+Industrial+Electronics+and+Applications+%28ICIEA%29%22%5BJournal%5D)">Designing a pulsed eddy current sensing set-up for cast iron thickness assessment.</a> 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA). , 901-906 (2017).</li>
<li>Sophian, A., Tian, G., Fan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+eddy+current+non-destructive+testing+and+evaluation%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Mechanical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Pulsed eddy current non-destructive testing and evaluation: A review.</a> Chinese Journal of Mechanical Engineering. 30 (3), 500(2017).</li>
<li>Sophian, A., Tian, G. Y., Taylor, D., Rudlin, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+a+pulsed+eddy+current+sensor+for+detection+of+defects+in+aircraft+lap-joints%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators+A%3A+Physical%22%5BJournal%5D)">Design of a pulsed eddy current sensor for detection of defects in aircraft lap-joints.</a> Sensors and Actuators A: Physical. 101 (1-2), 92-98 (2002).</li>
<li>Li, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((System+identification-based+frequency+domain+feature+extraction+for+defect+detection+and+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Non-Destructive+Testing+and+Evaluation+International%22%5BJournal%5D)">System identification-based frequency domain feature extraction for defect detection and characterization.</a> Non-Destructive Testing and Evaluation International. 98, 70-79 (2018).</li>
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<li>Ulapane, A. M. N. N. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Nondestructive+evaluation+of+ferromagnetic+critical+water+pipes+using+pulsed+eddy+current+testing+%28Doctoral+%29%22">Nondestructive evaluation of ferromagnetic critical water pipes using pulsed eddy current testing (Doctoral dissertation)</a>. , University of Technology Sydney. (2016).</li>
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<li>Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Ranasinghe, R., Vitanage, D., Iori, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Robust+sensing+suite+for+measuring+temporal+dynamics+of+surface+temperature+in+sewers%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Robust sensing suite for measuring temporal dynamics of surface temperature in sewers.</a> Scientific Reports. 8, 16020(2018).</li>
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<li>Wickramanayake, S., Thiyagarajan, K., Kodagoda, S., Piyathilaka, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frequency+Sweep+Based+Sensing+Technology+for+Non-destructive+Electrical+Resistivity+Measurement+of+Concrete%5BTitle%5D)+AND+%2236th+International+Symposium+on+Automation+and+Robotics+in+Construction%22%5BJournal%5D)">Frequency Sweep Based Sensing Technology for Non-destructive Electrical Resistivity Measurement of Concrete.</a> 36th International Symposium on Automation and Robotics in Construction. (771), (2019).</li>
<li>Ulapane, N., Wickramanayake, S., Kodagoda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Eddy+Current+Sensing+for+Condition+Assessment+of+Reinforced+Concrete%5BTitle%5D)+AND+%2214th+IEEE+Conference+on+Industrial+Electronics+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Pulsed Eddy Current Sensing for Condition Assessment of Reinforced Concrete.</a> 14th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. , (2020).</li>
</ol>

著者は開示する利害の対立を持っていません。著者は、作品2、6、7、8、9、10、11を追加の読み物として推薦したいと考えています。

検出器コイル系PECセンサを用いて導電性強磁性材料の相対的な厚さ(すなわち、基準に対するパーセンテージとしての厚さ)を定量化するプロトコルが提示された。この方法の主な利点は、キャリブレーション要件を克服する能力です(すなわち、厚さ定量を可能にするために検査される材料の透磁率および電気伝導度を測定または推定する必要性を克服する)。このプロトコルは、時間領域PEC信号の対数表現、信号の後の段階での線形領域の同定、直線領域への直線のフィッティング、減衰率(すなわちβ)の抽出、および方程式<img align="center" alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq9g.jpg">を介した基準に対する相対的な厚さを定量化し、材料特性(すなわち、μσ)を取り消し、βσ2<img align="center" alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq7a.jpg">に起因する相対的な厚みを生成する。実験結果(...

パルス渦電流(PEC)センシング技術は、おそらく渦電流(EC)非破壊評価(NDE)技術のファミリーの中で最も汎用性の高いメンバーであり、欠陥の検出と定量、および金属および金属構造の幾何学的形状における多くの用途を有する。導電性強磁性壁様構造の厚さ定量は、数ミリメートルから数十ミリメートル以下の壁の厚さを有し、インフラの構造健全性モニタリングの分野における高需要エンジニアリングサービスである。このサービスを必要とする強磁性合金で作られた重要なインフラは、一般的にエネルギー、水、石油、ガス業界で利用可能です。PECセンサはいくつかのアーキテクチャに従って設計することができますが、検出器コイルベースのアーキテクチャは、強磁性材料2、3、4、5の条件評価で最も効果的かつ一般的に使用されると判断されました。従って、導電性強磁性材料の厚さ定量の問題に基盤を設定する検出器コイルベースのPECセンサアーキテクチャである。
検出器コイルベースのPECセンサアーキテクチャは、通常、2つの同心円状巻、空気コア、導電性コイル2、3、4、5、6(典型的には銅コイル)で構成されています。これらのコイルを円形2、3、4、5、6に巻き付けるのはよくあることですが、時折、長方形のコイル6が用いられている。センサー内の 2 つのコイルから、一方は励起コイルとして動作し、もう 1 つは検出器コイルとして機能します。PECセンサでは、励起コイルは電圧パルスによって励起され、原理的には重辺ステップ機能として特徴付けることができるものである。このパルス励起は、センサの周囲に一過性磁界(一次磁場と呼ばれる)を発生させます。センサが導電性試験片(例えば、導電性強磁性壁状構造)に隣接して配置されると、この過渡磁場は試験片内の渦電流の時間変化を誘導する。これらの渦電流は、一次電界に対して二次磁場(二次磁場と呼ばれる)を生成します。一次電界と二次電界の結果として生じる影響に応じて、検出器コイルに過渡電圧が誘導され、この作業対象の時間領域PEC信号になります。
PECセンサ検出器コイル電圧減衰率(β)は、比例<img align="center" alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq7a.jpg">βμσd2を示し、信号が取得されると、磁性透過性μ、電気伝導度σ、および厚さdの導電性強磁性層の上にPECセンサを配置して取得される。この減衰速度信号機能は、センサーサイズ、センサー形状、リフトオフ6、7、8などのパラメータに対してかなりの耐性を有するが、この機能は、厚さ(すなわち、検査される材料のσ)を校正する必要があります(すなわち、検査される材料のσを推定する)。、d)定量。減衰率ベースの厚さ定量6、8の従来の方法を有効にするには、キャリブレーションサンプル6、8を抽出するか、または渦電流ベースの材料特性特性特性評価方法12、13を抽出することによって、この較正を行わなければならない。あるいは、キャリブレーションの複雑さは、相対的な厚さの形で厚さを表すことによって回避することができる。NDEエクササイズが行われ、β値がシグナルから抽出されると仮定すると、試験片内の最大厚さ点を定性的に表すβ値が基準と考えられる(すなわち、β参照<img align="center" alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq7a.jpg">μσdmax2)。そして、他の任意の位置の厚さは、形態<img align="center" alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59618/59618eq1g.jpg">における最大厚さのパーセンテージとして表すことができ、出力として相対的な厚さを提示し、これは依然として有用な定性情報であり、μσ、σに対して較正する必要がないようにする簡便性を有するNDE出力として有用である。ここで説明するプロトコルでは、これを実現するための手順について説明します。
減衰率βは、センサ設計のパラメータに対する耐性を示しながら、検出器コイルベースのPECセンサアーキテクチャに一般性を示すとともに、リフトオフ6、7、8、14であるので、開業医は、ここでのプロトコルに従って相対的な厚さ定量を行うために、適切な導電性強磁性材料上で任意の検出器コイルベースのPECセンシングシステムを使用することができる。導電性強磁性材料のPECセンサ設計例は、関心のある読者15のために利用可能である。この研究で提示されたシグナルと結果は、シドニー工科大学が開発したPECシステムを用いて取得した。PECシステムによって得られた代表的な結果のために使用される導電性強磁性材料は、シドニーオーストラリアのパイプテストベッド9、10、11から抽出された灰色鋳鉄である。
本書で提示する方法、結果、議論は、導電性強磁性材料の厚さ定量のための検出器コイルベースのPECセンサアーキテクチャの時間領域信号の減衰率の使用に明示的に焦点を当てていることに留意すべきである。この出版物には、PECセンシング原理とセンサ構成の一般的な慣習に関する広範な議論は含まれていません。他の公開作品16、17、18は、検出器コイルベースのセンサアーキテクチャ以外のPECセンサ構成に関するより多くの洞察を得るために読者のために有用であることができる。

<table><tbody><tr><td>検出器コイルベースのPECセンシングシステム。</td><td></td><td>該当なし</td><td>この研究の代表的な結果は、オーストラリアのシドニー工科大学(UTS)によって開発されたPECシステムを使用して生成され、作品6,8で公開されました。このシステムは、UTSとの協力により、読者がアクセスできる場合があります。</td></tr><tr><td>さまざまな厚さの適切な導電性強磁性材料。</td><td>N/A</td><td></td><td>この研究の代表的な結果は、オーストラリアのシドニーにあるパイプ試験床から抽出されたねずみ鋳鉄試験片のPEC測定値を取得することによって生成されました。その場所とビンテージの詳細は参考文献9-11に記載されています。パイプテストベッドと抽出されたキャリブレーションサンプルは、UTSとの協力により、読者がアクセスできる場合があります。</td></tr><tr><td>PEC信号処理用計算プラットフォーム</td><td>MathWorks, Natick, MA, USA.</td><td></td><td>PEC信号処理アルゴリズムを符号化して実行できる計算プラットフォームが必要です。この出版物では、PEC信号処理は、MATLAB R2017b、出版社:MathWorks、Natick、MA、USAを使用して作成された「PEC_Signal_Processor」という名前のソフトウェア実行可能ファイルを使用して行われました。</td></tr><tr><td>生のPEC信号を含むテーブルを生成できるアプリケーション(Microsoft Office Excelなど)。</td><td>Microsoft Corporation、One Microsoft Way、レドモンド、ワシントン州、米国。</td><td></td><td>この出版物の作業には、Microsoft Office Excel (Office 16) を使用しました。</td></tr></tbody></table>

検出器コイルベースパルス渦電流センサを用いた導電性強磁性材料の相対厚度の定量

Quantifying the Relative Thickness of Conductive Ferromagnetic Materials Using Detector Coil-Based Pulsed Eddy Current Sensors

非破壊評価(NDE)による導電性強磁性材料の厚さ定量は、特に大口径導電性の状態を評価する上で、インフラの構造的健全性モニタリングの重要な要素であるエネルギー、水、石油、ガスセクターで見つかった強磁性パイプ。パルス渦電流(PEC)センシング、特に検出器コイルベースのPECセンサアーキテクチャは、この目的に役立つ効果的な手段として長年にわたって確立されています。PECセンサの設計方法や信号処理のアプローチは、これまでの作品で紹介されています。近年、厚さ定量を目的とした検出器コイルベースの時間領域PEC信号の減衰率の利用が検討されている。このような作品は、減衰率ベースの方法が検出器コイルベースのセンサアーキテクチャに一般性を保持し、センサーの形状とサイズ、コイルターンの数、励起電流などの要因に対する免疫の程度を有することを確立しています。さらに、この方法は、灰色の鋳鉄製の大型パイプのNDEにおけるその有効性を示している。このような文献に続いて、この研究の焦点は、明示的にPECセンサ検出器コイル電圧減衰速度ベースの導電性強磁性材料厚さ定量である。しかし、この方法が直面する課題は、特に特定のパイプ材料の電気的および磁気的特性を測定したり、キャリブレーションを得るために、その時点での配管状態評価などのアプリケーションに関しては、キャリブレーションの難しさです。サンプルは実際には難しいです。その課題に動機付けられ、いくつかの以前の作品によって行われた実際の厚さを推定することとは対照的に、この作品は、減衰率ベースの方法を使用して相対的な厚さを定量するためのプロトコルを提示します(すなわち、特定の場所の厚さに対して最大厚さ)、キャリブレーションの要件はありません。

このセクション内の代表的な結果は、参照8を持つ補足材料として提供されるPEC信号を使用して生成されています。前述のように、信号はシドニーオーストラリアのパイプテストベッドから抽出された灰色の鋳鉄サンプルに捕捉され、その場所とヴィンテージの詳細は参考文献9、10、11で提供されています。
図1は、検出器コイルベースのPECセンサから捕捉された時間領域信号(対数形式で表される)の典型的な形状を示し、図2は減衰速度特徴βが抽出されるt&gt;&gt;0として対数信号の指標線形領域を示しています。 複数の PEC 信号を図 3に示します。指標的に...

ここでは、キャリブレーションを克服しつつ、検出器コイルベースのパルス渦電流センサを用いて導電性強磁性材料の相対的な厚さ(基準に対するパーセンテージとしての厚さ)を定量化するプロトコルを提示する。要件。

Thickness quantification of conductive ferromagnetic materials by means of non-destructive evaluation (NDE) is a crucial component of structural health ...

パルス渦電流センシングは、電気伝導性および強磁性材料の特定の物理的特性および影響を評価するために使用される電磁波検出技術です。検出器コイルベースのセンサアーキテクチャから得られたパルス渦電流信号を利用するソフトウェアインターフェースの利用と、それらの信号から情報を抽出する方法を紹介します。このプロトコルは、パルス渦電流センシングを用いた強磁性金属ウーライト構造の相対的な厚さの定量を可能にする。この技術は、腐食、グラファイト化または強磁性ウールのような構造の羊毛損失の程度を測定し、構造を評価し、それを構築し、統合することができます。パルス渦電流信号プロセッサの設置の場合は、PEC信号プロセッサを探して実行します。exe ファイルを開き、インターフェイスが表示されたら、[次へ] をクリックします。次のインターフェイスが開いたら、インストールするファイルの場所を指定し、デスクトップにショートカットを追加するチェックボックスをオンにして、ソフトウェア アイコンをデスクトップに追加します。[次へ] をクリックして、必要なランタイム環境のインストール場所を指定します。インストールが完了したら、[完了] をクリックします。デスクトップアイコンが表示されます。分析を開始する前に、操作電子ボックスと検出器コイルベースのセンサーを備えた検出器コイルベースのパルス渦電流センシングユニットを使用して、目的の金属構造からパルス渦電流信号を収集します。スキャンの最後に、センシングユニットから、互換性のある編集可能なワードプロセッサに収集された信号をエクスポートし、信号がテーブルとして配置されていることを確認します。テーブルをデスクトップにコピーし、デスクトップアイコンをダブルクリックしてアプリケーションを実行します。インターフェイスが開きます。信号をロードするには、負荷信号タブをクリックし、信号を含むファイルを選択して、信号をソフトウェアインターフェースにインポートします。テーブル内に生信号を含むシグナルの数が現れた場合は、ポット信号をクリックし、対数スケールでプロットされた信号を観察します。ズームタブをクリックし、それがはっきりと見えるまで、リニア領域のプロットウィンドウを調整します。下余白と上余白は、信号の明るい陰の中の直線領域を包含する必要があります。不明な場合は、複数の余白を使用して相対的な厚さの値を生成し、結果を比較することをお勧めします。領域の適切な下余白と上余白を入力した後、プロットの余白をクリックし、余白が緑でプロットされるまで待ちます。[抽出フィーチャ]をクリックすると、直線セグメントが赤でプロットされます。計算された相対厚さの値のヒストグラムのプロットを観察するには、相対厚さを計算をクリックします。[相対厚さを保存]をクリックして、計算した相対厚さの値を保存します。ファイル名を入力し、[OK] をクリックします。その後、もう一度 [OK] をクリックしてファイル名を確認します。相対的な厚さの値は、デスクトップ上のテーブルとして保存されます。画面上に表示される相対的な厚さの値は、分数の形式で表示されます。1 つは、100% 参照の最大厚さを示します。ここで、パルス渦電流センサを用いた検出器コイルから捕捉された対数形で表現される時間領域信号の典型的な形状を示す。対数信号の後段の指標線形領域が観測され、t が 0 より大きく、減衰率機能が β から抽出されます。ここでは、灰色の鋳鉄の異なる厚さで捕捉された信号のセットが示されている。この信号は、セット内の最大ベータ値を持つ最大厚さに対応します。このような値は、示された式を使用して、相対厚さの定量を容易にするために、参照ベータ値として選択することができる。この表では、代表的な実験に対してパルス渦電流信号から得られたβ値から算出された実際の相対厚さ値と相対厚値を示す。ここで、パルス渦電流信号と相対厚推定値と実際の相対厚さの値との共関係が観察できる。この方法の有効性は、線形関係によって示される高い相関によって示される。パルス渦電流信号の電流領域を避け、光の段階でリニア領域を選択してベータ機能を抽出できるように注意してください。パルスおよび他の渦電流技術は、異常検出、物性測定、および金属構造をカバーする非金属コーティングの評価に一般的に使用されます。

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