СПОСОБ ПРОВЕРКИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF CHECKING ELECTROCONDUCTIVE COMPOSITE MATERIAL AND APPARATUS FOR CHECKING ELECTROCONDUCTIVE COMPOSITE MATERIAL

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к способу проверки электропроводного композиционного материала и устройству для проверки электропроводного композиционного материала. Приоритет заявлен в патентной заявке Японии №2016-052606, поданной 16 марта 2016 года, содержание которой включено в данный документ путем ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Электропроводный композиционный материал содержит множество препрегов, уложенных друг на друга. Препрег представляет собой ткань из углеродного волокна. Например, электропроводный композиционный материал может представлять собой тканый материал из углеродного волокна, пропитанный термореактивной смолой или термопластичной смолой. В препреге углеродные волокна в смоле ориентированы в заданном направлении. Разупорядоченность расположения углеродных волокон оказывает влияние на механические характеристики электропроводного композиционного материала. Следовательно, состояние расположения углеродных волокон может быть проверено в процессе изготовления электропроводного композиционного материала.
[0003] Если электропроводный композиционный материал имеет форму плоских пластин, разупорядоченность расположения углеродных волокон наблюдается в направлении толщины (то есть, в направлении из плоскости) электропроводного композиционного материала и в направлении, перпендикулярном направлению толщины (то есть, в направлении в плоскости). Поэтому в процессе изготовления электропроводного композиционного материала выполняют проверку на разупорядоченность расположения в направлении из плоскости и разупорядоченность расположения в направлении в плоскости. Например, для проверки разупорядоченности расположения в направлении из плоскости может быть использован метод ультразвуковой дефектоскопии, описанный в патентной литературе 1. Для проверки разупорядоченности расположения в направлении в плоскости можно использовать метод резки электропроводного композитного материала плоской пластинчатой формы и наблюдения поверхности среза, или метод тонкой резки электропроводного композитного материала и обнаружения разупорядоченности в углеродных волокнах с использованием рентгеновских лучей. Кроме того, для проверки разупорядоченности расположения, например, в направлении в плоскости, также можно использовать метод обнаружения искривления волокон для электропроводного композиционного материала, описанный в Патентной литературе 2.
Список ссылочных документов
Патентная литература
[0004] [Патентная литература 1] Нерассмотренная патентная публикация Японии №Н02-150765
[Патентная литература 2] Нерассмотренная патентная публикация Японии №2015-75447
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
[0005] Если электропроводные композиционные материалы применяют в промышленности, например, в деталях летательных аппаратов, электропроводные композиционные материалы должны обладать превосходными механическими характеристиками. Разупорядоченность расположения углеродных волокон влияет на механические характеристики. Соответственно, настоящее изобретение описывает способ и устройство для проверки электропроводного композиционного материала с возможностью надежного обнаружения разупорядоченности расположения углеродных волокон.
Решение проблемы
[0006] Один аспект настоящего изобретения предусматривает способ проверки электропроводного композиционного материала, содержащего углеродные волокна, включающий размещение первого блока измерения магнитного поля, который получает данные о напряженности магнитного поля в направлении вдоль первой оси регистрации, таким образом, что в положении, когда он обращен к основной поверхности исследуемого образца, содержащего электропроводный композиционный материал, первая ось регистрации параллельна заданному направлению расположения углеродных волокон, размещение второго блока измерения магнитного поля, который получает данные о напряженности магнитного поля в направлении вдоль второй оси регистрации, таким образом, что в положении, когда он обращен к основной поверхности исследуемого образца, вторая ось регистрации перпендикулярна заданному направлению расположения углеродных волокон, подачу тока между одним концом и другим концом исследуемого образца через углеродные волокна, получение выходного сигнала первой напряженности магнитного поля от первого блока измерения магнитного поля во время перемещения первого блока измерения магнитного поля относительно основной поверхности, получение выходного сигнала второй напряженности магнитного поля от второго блока измерения магнитного поля во время перемещения второго блока измерения магнитного поля относительно основной поверхности и обнаружение участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, с использованием первой напряженности магнитного поля и второй напряженности магнитного поля, причем обнаружение участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, включает в себя получение поправочного коэффициента, который корректирует первую напряженность магнитного поля, используя вторую напряженность магнитного поля, получение скорректированной первой напряженности магнитного поля с использованием поправочного коэффициента и обнаружение участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, с использованием скорректированной первой напряженности магнитного поля.
Эффекты изобретения
[0007] В соответствии со способом и устройством для проверки электропроводного композиционного материала настоящего изобретения можно надежно обнаруживать разупорядоченность расположения углеродных волокон.
Краткое описание чертежей
[0008] На фиг. 1(a) представлен вид в перспективе, иллюстрирующий структуру электропроводного композиционного материала, проверяемого при помощи способа проверки электропроводного композиционного материала согласно настоящему изобретению. На фиг. 1(b) и фиг. 1(c) представлены виды в перспективе, иллюстрирующие искривление, которое может происходить в электропроводном композиционном материале.
На фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для проверки электропроводного композиционного материала, которое выполняет способ проверки электропроводного композиционного материала согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3(a) и фиг. 3(b) представлены схемы, иллюстрирующие взаимосвязь между датчиком магнитного поля и углеродными волокнами и взаимосвязь между датчиком магнитного поля и магнитным полем.
На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая основные процессы способа проверки электропроводного композиционного материала согласно настоящему изобретению.
На фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая взаимное расположение исследуемого образца и датчика магнитного поля.
На фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая исследуемый образец в соответствии с примером.
На фиг. 7(a) представлена схема, иллюстрирующая напряженность магнитного поля, пропорциональную величине тока, созданного в исследуемом образце, показанном на фиг. 6. На фиг. 7(b) представлена схема, иллюстрирующая напряженность магнитного поля для обнаружения разупорядоченности расположения углеродных волокон, имеющейся в исследуемом образце, показанном на фиг. 6.
На фиг. 8(a) показаны результаты корректировки напряженности магнитного поля, показанного по фиг. 7(b). На фиг. 8(b) представлена схема, иллюстрирующая результаты корректировки.
Описание вариантов осуществления
[0009] Одним из аспектов настоящего изобретения является способ проверки электропроводного композиционного материала, содержащего углеродные волокна, включающий этап размещения первого блока измерения магнитного поля, который получает данные о напряженности магнитного поля в направлении вдоль первой оси регистрации, таким образом, что в положении, когда он обращен к основной поверхности исследуемого образца, содержащего электропроводный композиционный материал, первая ось регистрации параллельна заданному направлению расположения углеродных волокон, этап размещения второго блока измерения магнитного поля, который получает данные о напряженности магнитного поля в направлении вдоль второй оси регистрации, таким образом, что в положении, когда он обращен к основной поверхности исследуемого образца, вторая ось регистрации пересекает заданное направление расположения углеродных волокон, этап подачи тока между одним концом и другим концом исследуемого образца через углеродные волокна, этап получения выходного сигнала первой напряженности магнитного поля от первого блока измерения магнитного поля во время перемещения первого блока измерения магнитного поля относительно основной поверхности, этап получения выходного сигнала второй напряженности магнитного поля от второго блока измерения магнитного поля, во время перемещения второго блока измерения магнитного поля относительно основной поверхности, и этап обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, с использованием первой напряженности магнитного поля и второй напряженности магнитного поля, причем этап обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, включает этап получения поправочного коэффициента, который корректирует первую напряженность магнитного поля, используя вторую напряженность магнитного поля, этап получения скорректированной первой напряженности магнитного поля с использованием поправочного коэффициента и этап обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, с использованием скорректированной первой напряженности магнитного поля.
[0010] Расположение углеродных волокон может отклоняться от заданного направления расположения. Таким образом, состояние, в котором фактическое направление расположения углеродных волокон отклоняется от заданного направления расположения рассматривается как состояние, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено. На этапе подачи тока, когда ток подают через углеродные волокна, создается магнитное поле. Магнитное поле перпендикулярно направлению, в котором проходит ток. Поскольку ток проходит через углеродные волокна, направление, в котором проходит ток, совпадает с фактическим направлением расположения углеродных волокон. Следовательно, магнитное поле перпендикулярно фактическому направлению расположения углеродных волокон. Если фактическое направление расположения углеродных волокон имеет отклонение от заданного направления расположения, то направление магнитного поля имеет наклон относительно заданного направления расположения под углом, который не является прямым. На напряженность магнитного поля влияет величина тока.
[0011] Поскольку первый блок измерения магнитного поля размещен таким образом, что первая ось регистрации параллельна заданному направлению расположения, получают первую напряженность магнитного поля в заданном направлении расположения. При отсутствии разупорядоченности в расположении углеродных волокон магнитное поле перпендикулярно заданному направлению расположения. Следовательно, первая напряженность магнитного поля равна нулю. С другой стороны, если расположение углеродных волокон разупорядочено, то в этом случае магнитное поле имеет наклон относительно заданного направления расположения, и, таким образом, первая напряженность магнитного поля имеет заданную величину. То есть, в результате этапа получения первой напряженности магнитного поля получают первую напряженность магнитного поля, которая учитывает воздействие, обусловленное разупорядоченностью расположения углеродных волокон, а также влияние, оказываемое величиной тока.
[0012] В некоторых аспектах второй блок измерения магнитного поля размещен таким образом, что вторая ось регистрации пересекает заданное направление расположения. Следовательно, второй блок измерения магнитного поля получает данные второй напряженности магнитного поля в направлении, перпендикулярном заданному направлению расположения. Вторая напряженность магнитного поля пропорциональна величине тока. То есть, в результате этапа получения второй напряженности магнитного поля, получают вторую напряженность магнитного поля, учитывающую влияние величины тока.
[0013] Дополнительно, на этапе обнаружения участка, в котором углеродные волокна разупорядочены, сначала получают поправочный коэффициент, используя вторую напряженность магнитного поля. Поправочный коэффициент уменьшает влияние величины тока, содержащееся в первой напряженности магнитного поля. Следовательно, влияние величины тока, содержащееся в первой напряженности магнитного поля, уменьшается путем корректировки первой напряженности магнитного поля с использованием поправочного коэффициента. Таким образом, в результате этапа обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, можно надежно обнаруживать разупорядоченность расположения углеродных волокон, используя скорректированную первую напряженность магнитного поля.
[0014] В некоторых аспектах, этап получения поправочного коэффициента может включать этап получения среднего значения второй напряженности магнитного поля и этап вычисления поправочного коэффициента с использованием второй напряженности магнитного поля и среднего значения. В результате этапа может быть получен подходящий поправочный коэффициент.
[0015] В некоторых аспектах, на этапе получения скорректированной первой напряженности магнитного поля, первую напряженность магнитного поля можно делить на поправочный коэффициент. В результате этапа можно соответствующим образом получить первую напряженность магнитного поля, не учитывающую влияние величины тока.
[0016] Другим аспектом настоящего изобретения является устройство для проверки электропроводного композиционного материала, содержащего углеродные волокна, включающее в себя первый блок измерения магнитного поля, который выполнен с возможностью получения данных о напряженности магнитного поля в направлении вдоль первой оси регистрации и размещен таким образом, что в положении, в котором он обращен к основной поверхности исследуемого образца, содержащего электропроводный композиционный материал, первая ось регистрации параллельна заданному направлению расположения углеродных волокон, второй блок измерения магнитного поля, выполненный с возможностью получения данных о напряженности магнитного поля в направлении вдоль второй оси регистрации и размещенный таким образом, что в положении, в котором он обращен к основной поверхности исследуемого образца, вторая ось регистрации пересекает заданное направление расположения углеродных волокон, блок подачи тока, выполненный с возможностью подачи тока между одним концом и другим концом исследуемого образца через углеродные волокна, блок механизма перемещения, выполненный с возможностью перемещения первого блока измерения магнитного поля и второго блока измерения магнитного поля относительно основной поверхности, и блок обработки данных, выполненный с возможностью обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, с использованием выходного сигнала первой напряженности магнитного поля от первого блока измерения магнитного поля и выходного сигнала второй напряженности магнитного поля от второго блока измерения магнитного поля, причем блок обработки данных содержит блок получения поправочного коэффициента, выполненный с возможностью получения поправочного коэффициента, который корректирует первую напряженность магнитного поля, используя вторую напряженность магнитного поля, блок коррекции сигнала, выполненный с возможностью получения скорректированной первой напряженности магнитного поля, используя поправочный коэффициент, и блок проверки искривления, выполненный с возможностью обнаружения участка, в котором расположение углеродных волокон разупорядочено, используя скорректированную первую напряженность магнитного поля. Согласно устройству, как и в вышеописанном способе проверки, получают первую напряженность магнитного поля, не учитывающую влияние величины тока. Таким образом, можно надежно обнаруживать разупорядоченность расположения углеродных волокон.
[0017] В дальнейшем средства для реализации настоящего раскрытия будут подробно описаны со ссылкой на прилагаемые чертежи. При описании чертежей одни и те же элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, а повторные описания опущены.
[0018] Как показано на фиг. 1(a), способ и устройство для проверки электропроводного композиционного материала согласно настоящему изобретению используются для проверки исследуемого образца S. Исследуемый образец S имеет прямоугольную форму параллелепипеда, в котором множество препрегов (S1, S3, …, Sn-1) и (S2, S4, … Sn-2, Sn) уложены в стопку. Каждый из препрегов получают путем пропитки тканого материала SS из углеродного волокна термопластичной смолой или термореактивной смолой. В исследуемом образце S направления расположения углеродных волокон SE, содержащихся в препреге, отличаются друг от друга на 90°. Поэтому исследуемый образец S имеет два направления расположения.
[0019] В нижеследующем описании в отношении направления расположения используются термины "заданное направление расположения" и "фактическое направление расположения". "Заданное направление расположения" представляет собой заданное направление и всегда остается постоянным. С другой стороны, "фактическое направление расположения" представляет собой направление, в котором фактически ориентированы углеродные волокна SE, и которое отличается от заданного направления расположения. "Разупорядоченность расположения" и "искривление" означает, что фактическое направление расположения не параллельно заданному направлению расположения. То есть, "разупорядоченность расположения" и "искривление" относится к состоянию, в котором фактическое направление расположения имеет наклон и пересекает заданное направление расположения.
[0020] В препреговом материале углеродные волокна SE ориентированы в заданном направлении. Расположение углеродных волокон SE может изменяться в результате нагрева или охлаждения в процессе формования. Состояние, в котором расположение углеродных волокон SE изменено, называется разупорядоченностью расположения волокон или искривлением волокон. Как показано на фиг. 1(b) и фиг. 1(c), искривление волокон может происходить в двух формах. Искривление волокон включает в себя искривление (со ссылкой на фиг. 1(b)) в направлении толщины исследуемого образца S и искривление (со ссылкой на фиг. 1(c)) вдоль основной поверхности Sa исследуемого образца S. В способе проверки и устройстве для проверки по настоящему изобретению целью проверки является искривление, показанное на фиг. 1(c).
[0021] Ниже будет описано устройство для проверки искривления волокон, используемое в способе проверки электропроводного композиционного материала. Как показано на фиг. 2, устройство 1 для проверки искривления волокон (устройство для проверки электропроводного композиционного материала) содержит платформу 2 (блок механизма перемещения), драйвер 3, устройство 4 подачи тока (блок подачи тока), датчик 6 магнитного поля и компьютер 7 (блок обработки данных). Устройство 1 для проверки искривления волокон может содержать необходимое устройство (например, синхронный усилитель 8), которое требуется для обработки выходного сигнала от датчика 6 магнитного поля. Синхронный усилитель 8 использует выходной сигнал устройства 4 подачи тока в качестве контрольного сигнала, и регистрирует выходной сигнал датчика 6 магнитного поля. В синхронном усилителе 8 фаза выходного сигнала датчика 6 магнитного поля относительно фазы выходного сигнала устройства подачи тока 4 отрегулирована таким образом, что регистрируемый сигнал, вводимый в компьютер 7, максимизируется.
[0022] Платформа 2 в качестве блока механизма перемещения выполняет перемещение датчика 6 магнитного поля относительно основной поверхности Sa исследуемого образца S. Платформа 2 представляет собой двухосную платформу. Две оси перемещения платформы 2 образуют плоскость, параллельную основной поверхности Sa. В устройстве 1 для проверки искривления волокон по настоящему изобретению датчик 6 магнитного поля закреплен, а исследуемый образец S перемещается относительно датчика 6 магнитного поля. Блок механизма перемещения может иметь конфигурацию, в которой исследуемый образец S закреплен, а датчик 6 магнитного поля перемещается относительно исследуемого образца S. Работа платформы 2 управляется посредством входного управляющего сигнала от драйвера 3. Драйвер 3 соединен с платформой 2 и компьютером 7. Драйвер 3 генерирует сигнал для управления работой платформы 2 на основе управляющего сигнала, вводимого с компьютера 7.
[0023] Устройство 4 подачи тока соединено с исследуемым образцом S, компьютером 7 и синхронным усилителем 8. Устройство 4 подачи тока подает ток на исследуемый образец S. Например, предполагается, что множество препрегов S2, S4, …, Sn являются объектами проверки во множестве препрегов S1-Sn, образующих исследуемый образец S. Препреги S2, S4, …, Sn имеют заданное направление В расположения. В этом случае устройство 4 подачи тока подает ток в заданном направлении В расположения углеродных волокон SE во множество препрегов S2, S4, …, Sn. Устройство 4 подачи тока имеет пару электродов 9. Если объектом проверки является множество препрегов S2, S4, …, Sn, то электроды 9 устанавливают на концевых участках исследуемого образца S, пересекая заданное направление В расположения препрегов S2, S4, …, Sn.
[0024] Как показано на фиг. 3(a), датчик 6 магнитного поля размещен на основной поверхности Sa образца S. Датчик 6 магнитного поля получает данные о напряженности магнитного поля. Датчик 6 магнитного поля имеет регистрирующий блок 6а измерения магнитного поля (первый блок измерения магнитного поля) и корректирующий блок 6b измерения магнитного поля (второй блок измерения магнитного поля). Регистрирующий блок 6а измерения магнитного поля получает данные о напряженности магнитного поля в направлении первой оси D1 регистрации. Корректирующий блок 6b измерения магнитного поля получает данные о напряженности магнитного поля в направлении второй оси D2 регистрации. Датчик 6 магнитного поля имеет две оси регистрации (первую ось D1 регистрации и вторую ось D2 регистрации). Датчик 6 магнитного поля выводит на синхронный усилитель 8 сигнал, соответствующий напряженности магнитного поля в направлении оси регистрации, в качестве величины напряжения. В качестве датчика можно применять датчик 6 магнитного поля, магнитоимпедансный (МИ) датчик, датчик на основе эффекта гигантского магнитоимпеданса (ГМИ-датчик), датчик туннельного магнитосопротивления (ТМС), датчик анизотропного магнитосопротивления (АМС), индукционный датчик (ИД), элемент Холла, датчик сверхпроводящего квантового интерференционного устройства (СКИУ), катушку и т.д..
[0025] Когда к исследуемому образцу S приложен ток Е, он проходит между одним концом и другим концом образца S по углеродным волокнам SE. Током Е создается магнитное поле М. Следовательно, на выходной сигнал датчика 6 магнитного поля влияет величина тока Е. Направление магнитного поля М перпендикулярно направлению тока Е. Другими словами, направление магнитного поля М перпендикулярно фактическому направлению С расположения, в котором находятся углеродные волокна SE. Если фактическое направление С расположения отклоняется от заданного направления В расположения (со ссылкой на фиг. 3(b)), направление магнитного поля М становится не перпендикулярным заданному направлению В расположения. Другими словами, если углеродные волокна SE искривляются, то направление магнитного поля М не перпендикулярно заданному направлению В расположения. Следовательно, направление магнитного поля М будет иметь наклон относительно заданного направления В расположения. Кроме того, на выходной сигнал датчика 6 магнитного поля влияет фактическое направление С расположения. Другими словами, в выходном сигнале датчика 6 магнитного поля содержится влияние величины тока Е и влияние фактического направления С расположения.
[0026] Компьютер 7 будет описан со ссылкой на фиг. 2. Компьютер 7 содержит основной блок 11 управления, Блок 12 ввода/вывода, блок 13 обработки сигналов и запоминающее устройство 14. Компьютер 7 управляет работой платформы 2 и работой устройства 4 подачи тока. Компьютер 7 проверяет искривление, используя выходной сигнал датчика 6 магнитного поля. Компьютер 7 соединен с драйвером 3, устройством 4 подачи тока и синхронным усилителем 8.
[0027] Основной блок 11 управления выполняет управление всей работой компьютера 7. Основной блок 11 управления отображает результаты обработки, выполненной блоком 13 обработки сигналов. Основной блок 11 управления управляет работой платформы 2 и работой устройства 4 подачи тока. Основной блок 11 управления соединен с блоком 12 ввода/вывода и выводит управляющий сигнал на блок 12 ввода/вывода. Основной блок 11 управления соединен с блоком 13 обработки сигналов и принимает обрабатывающий сигнал от блока 13 обработки сигналов. Основной блок 11 управления соединен с запоминающим устройством 14 и считывает различные значения настроек и тому подобное, которые хранятся в запоминающем устройстве 14. Основной блок 11 управления содержит блок 11а управления устройством отображения, блок 11b управления током и блок 11 с управления платформой. Блок 11а управления устройством отображения, блок 11b управления током и блок 11 с управления платформой являются функциональными элементами, реализованными посредством выполнения программы, хранящейся в памяти 14 компьютера 7 с процессором, или тому подобного. Блок 11а управления устройством отображения соединен с блоком 13 обработки сигналов и позволяет отображать обрабатывающий сигнал, принятый от блока 13 обработки сигналов на устройстве отображения, например, на дисплее. Блок 11b управления током соединен с блоком 12 ввода/вывода и выводит управляющий сигнал для управления работой устройства 4 подачи тока на блок 12 ввода/вывода. Управляющий сигнал блока 11b управления током осуществляет управление, например, началом и остановкой подачи тока и частотой или величиной тока по выходному сигналу тока Е от устройства 4 подачи тока. Блок 11 с управления платформой соединен с блоком 12 ввода/вывода и выводит управляющий сигнал для управления работой платформы 2 на блок 12 ввода/вывода. Используя этот управляющий сигнал, блок 11 с управления платформой выводит информацию о положении платформы 2. Информация о положении может быть сгенерирована другим элементом. Конкретная работа платформы 2 будет описана далее.
[0028] Блок 12 ввода/вывода принимает выходной сигнал от устройства, например, синхронного усилителя 8. Блок 12 ввода/вывода выдает сигнал для управления работой устройствами, такими как, драйвер 3 и устройство 4 подачи тока. Блок 12 ввода/вывода соединен с драйвером 3, устройством 4 подачи тока и синхронным усилителем 8. Блок 12 ввода/вывода содержит цифровой преобразователь 12а и контроллер 12b. Цифровой преобразователь 12а, который представляет собой так называемый аналого-цифровой преобразователь, соединен с синхронным усилителем 8, блоком 13 обработки сигналов и запоминающим устройством 14. Цифровой преобразователь 12а преобразует аналоговый выходной сигнал от синхронного усилителя 8 в цифровой сигнал. Цифровой преобразователь 12а выводит цифровой сигнал на блок 13 обработки сигналов или запоминающее устройство 14. Контроллер 12b соединен с драйвером 3 и основным блоком 11 управления. Контроллер 12b генерирует управляющий сигнал, который должен подаваться драйверу 3, с использованием управляющего сигнала, получаемого от основного блока 11 управления. Контроллер 12b выводит управляющий сигнал на драйвер 3.
[0029] Блок 13 обработки сигналов соединен с основным блоком 11 управления, блоком 12 ввода/вывода и запоминающим устройством 14. Блок 13 обработки сигналов проверяет искривление, используя информацию, поступающую от блока 12 ввода/вывода, или информацию, считанную с запоминающего устройства 14. Проверка, связанная с искривлением, включает в себя проверку на наличие или отсутствие искривления, проверку, связанную со степенью искривления, и так далее. Например, блок 13 обработки сигналов определяет наличие или отсутствие искривления. Если определено, что искривление присутствует, блок 13 обработки сигналов выполняет количественную оценку степени искривления. Блок 13 обработки сигналов может определять, допустимо ли искривление, используя значение, указывающее на степень искривления.
[0030] Блок 13 обработки сигналов включает в себя блок 13а фильтрационной обработки, блок 13b получения средней напряженности, блок 13с получения контрольного значения, блок 13d получения поправочного коэффициента, блок 13е коррекции сигнала и блок 13f проверки искривления. Блок 13а фильтрационной обработки, блок 13b получения средней напряженности, блок 13с получения контрольного значения, блок 13d получения поправочного коэффициента, блок 13е коррекции сигнала и блок 13f проверки искривления являются функциональными элементами, которые реализуются при помощи исполнения программы хранящейся в памяти 14 компьютера 7 с процессором, или тому подобного.
[0031] Блок 13а фильтрационной обработки соединен с цифровым преобразователем 12а блока 12 ввода/вывода, блоком 13b получения средней напряженности, блоком 13е коррекции сигнала и запоминающим устройством 14. Блок фильтрационной обработки 13а выполняет необходимую фильтрационную обработку (например, фильтрационную обработку полосы пропускания) цифрового выходного сигнала от цифрового преобразователя 12а или информации, считанной с запоминающего устройства 14. Отфильтрованный сигнал выводится в блок 13b получения средней напряженности и блок 13е коррекции сигнала.
[0032] Блок 13b получения средней напряженности соединен с блоком 13а фильтрационной обработки и блоком 13с получения контрольного значения. Блок 13b получения средней напряженности вычисляет множество средних напряженностей, используя отфильтрованный сигнал, и выводит средние напряженности на блок 13с получения контрольного значения. Конкретная работа блока 13b получения средней напряженности будет описана ниже.
[0033] Блок 13с получения контрольного значения соединен с блоком 13b получения средней напряженности и блоком 13d получения поправочного коэффициента. Блок 13с получения контрольного значения выбирает контрольное значение из множества средних напряженностей и выводит контрольное значение на блок 13d получения поправочного коэффициента. Конкретная работа блока 13с получения контрольного значения будет описана далее.
[0034] Блок 13d получения поправочного коэффициента соединен с блоком 13с получения контрольного значения и блоком 13е коррекции сигнала. Блок 13d получения поправочного коэффициента вычисляет поправочный коэффициент, используя контрольное значение и среднюю напряженность, и выводит поправочный коэффициент на блок 13е коррекции сигнала. Конкретная работа блока 13d получения поправочного коэффициента будет описана далее.
[0035] Блок 13е коррекции сигнала соединен с блоком 13а фильтрационной обработки, блоком 13d получения поправочного коэффициента и блоком 13f проверки искривления. Блок 13е коррекции сигнала корректирует величину напряженности магнитного поля, поступающую от блока 13а фильтрационной обработки, используя поправочный коэффициент, поступающий от блока 13d получения поправочного коэффициента, и выводит скорректированную напряженность магнитного поля на блок 13f проверки искривления. Работа блока 13е коррекции сигнала будет описана далее.
[0036] Блок 13f проверки искривления соединен с блоком 13е коррекции сигнала. Блок 13f проверки искривления выполняет обработку для выяснения наличия или отсутствия искривления и степени искривления, используя скорректированную напряженность магнитного поля, поступившую от блока 13е коррекции сигнала. Блок 13f проверки искривления выводит результаты обработки на основной блок 11 управления и запоминающее устройство 14.
[0037] В запоминающем устройстве 14 сохраняются различные значения настроек и множество данных, используемых для процесса обнаружения искривления. Множество данных, используемых для процесса обнаружения искривления, могут содержать информацию о полученной напряженности магнитного поля и поправочном коэффициенте. Запоминающее устройство 14 выполнено с возможностью считывания и записи из основного блока 11 управления, блока 12 ввода/вывода и блока 13 обработки сигналов. Запоминающее устройство 14 сохраняет информацию о напряженности магнитного поля во взаимосвязи с информацией о положении платформы 2 относительно датчика 6 магнитного поля. Информация о напряженности магнитного поля представляет собой выходной сигнал от цифрового преобразователя 12а блока 12 ввода/вывода. Информация о положении представляет собой информацию, указывающую на взаимное расположение платформы 2 и датчика 6 магнитного поля, выводимую из блока 11 с управления платформой основного блока 11 управления. Связь между информацией о напряженности магнитного поля и информацией о положении может осуществляться в элементе, который отличается от запоминающего устройства 14.
[0038] Будет описан способ проверки искривления с использованием устройства 1 для проверки искривления волокон. Далее будет описан принцип способа проверки, за которым следует подробное описание его работы.
[0039] Как показано на фиг. 3, когда к исследуемому образцу S при помощи электродов 9, установленных на исследуемом образце S, приложен ток Е, электрический ток Е проходит в фактическом направлении С расположения через углеродные волокна SE. В это время в направлении, перпендикулярном направлению, в котором проходит ток Е, создается магнитное поле М. Как показано на фиг. 3(a), если искривления углеродных волокон SE не происходит, то фактическое направление С расположения и заданное направление В расположения совпадают друг с другом. Следовательно, направление магнитного поля М перпендикулярно заданному направлению В расположения. В этом случае, обнаруженная напряженность магнитного поля М1, которая представляет собой выходной сигнал регистрирующего блока 6а измерения магнитного поля, является постоянной (нулевой). С другой стороны, как показано на фиг. 3(b), если в углеродных волокнах SE происходит искривление, фактическое направление С расположения и заданное направление В расположения не совпадают. Следовательно, угол между заданным направлением В расположения и магнитным полем М изменяется. То есть, поскольку в направлении, соответствующем искривлению, создается магнитное поле М, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля изменяется.
[0040] На регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля влияет величина тока. То есть, когда величина тока увеличивается, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля также увеличивается. С другой стороны, когда величина тока уменьшается, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля также уменьшается. Следовательно, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля содержит в себе влияние величины тока и влияние направления, в котором расположены углеродные волокна SE (фактического направления С расположения). Фактическое направление С расположения является главной позицией, подлежащей проверке в способе проверки по настоящему изобретению.
[0041] Далее способ проверки согласно настоящему изобретению будет описан более подробно со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 4.
[0042] Выполняется этап Т1 подготовки исследуемого образца S. На этапе Т1 на исследуемом образце S устанавливают электроды 9. Электроды 9 устанавливают на каждом одном конце Sb и другом конце Sc, пересекая заданное направление В расположения (см. фиг. 5). Ширину электрода 9 определяют эмпирически с учетом возможности обнаружения искривления и обрабатываемости, и так далее. В качестве примера, ширину электрода 9 можно определить с точки зрения подавления уменьшения плотности тока Е, проходящего через исследуемый образец S. Например, если длина одного конца Sb равна 300 мм, длина электрода 9 может составлять 100 мм. Если длина одного конца Sb равна 600 мм, длина электрода 9 может составлять 100 мм. Исследуемый образец S, на который устанавливают электроды 9, размещают на платформе 2.
[0043] Выполняется этап Т2 размещения датчика 6 магнитного поля. Датчик 6 магнитного поля содержит регистрирующий блок 6а измерения магнитного поля и корректирующий блок 6b измерения магнитного поля. Таким образом, этап Т2 включает в себя этап Т2а размещения регистрирующего блока 6а измерения магнитного поля и этап T2b размещения корректирующего блока 6b измерения магнитного поля.
[0044] В частности, датчик 6 магнитного поля размещен в положении, в котором он обращен к основной поверхности Sa исследуемого образца S. Датчик 6 магнитного поля может находиться в контакте с основной поверхностью Sa или может отстоять от основной поверхности Sa на заданное расстояние. В случае, когда он отстоит от нее, расстояние между датчиком 6 магнитного поля и основной поверхностью Sa составляет, например, 5 мм или менее. Первая ось D1 регистрации параллельна заданному направлению В расположения. Вторая ось D2 регистрации перпендикулярна заданному направлению В расположения (см. фиг. 3(a)). В датчике 6 магнитного поля первая ось D1 регистрации и вторая ось D2 регистрации перпендикулярны друг другу. Поэтому, если первая ось D1 регистрации расположена так, что она параллельна заданному направлению В расположения, то вторая ось D2 регистрации неизбежно располагается перпендикулярно заданному направлению В расположения.
[0045] Выполняется этап Т3 подачи тока Е. Ток Е подают на исследуемый образец S непрерывно до этапа Т6 прекращения подачи тока Е, который будет выполнен позднее. Этап Т3 выполняют при помощи устройства 4 подачи тока и блока 11b управления током компьютера 7. Компьютер 7 выдает управляющий сигнал для управления устройством 4 подачи тока. Управляющий сигнал содержит команду на начало подачи тока Е от устройства 4 подачи тока. Управляющий сигнал содержит команду, связанную с частотой тока Е и силой тока Е. Например, управляющий сигнал содержит команду по настройке частоты тока Е на 100 кГц и команду по настройке силы тока Е на 200 мА. При выполнении этапа ТЗ ток Е пропускают между одним концом Sb и другим концом Sc исследуемого образца S через углеродные волокна SE. В результате подачи тока Е создается магнитное поле М.
[0046] Выполняется этап Т4 получения данных о напряженности магнитного поля. На этапе Т4, как показано на фиг. 5, данные о напряженности магнитного поля получают во время перемещения датчика 6 магнитного поля относительно исследуемого образца S. Данные о напряженности магнитного поля содержат двумерную информацию (х, у) о положении датчика 6 магнитного поля относительно исследуемого образца S и информацию о напряженности магнитного поля в этом положении. Информация о напряженности магнитного поля содержит регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля (первую напряженность магнитного поля) и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля (вторую напряженность магнитного поля). Например, данные о напряженности магнитного поля представляют собой набор информации, например, что "когда датчик 6 магнитного поля находится в положении (х, у) на основной поверхности Sa исследуемого образца S, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля является величиной (V1), а корректируемая напряженность (М2) магнитного поля является величиной (V2)".
[0047] На этапе Т4, перемещение исследуемого образца S выполняют при помощи платформы 2, драйвера 3, блока 11 с управления платформой и контроллера 12b. На этапе Т4 получение данных о напряженности магнитного поля выполняют при помощи датчика 6 магнитного поля, синхронного усилителя 8, цифрового преобразователя 12а, блока 13а фильтрационной обработки и запоминающего устройства 14. Блок 11 с управления платформой выдает управляющий сигнал для управления платформой 2, в результате чего исследуемый образец S перемещается по заданному пути перемещения. Управляющий сигнал передается на платформу 2 через контроллер 12b и драйвер 3. В соответствии с управляющим сигналом платформа 2 перемещает исследуемый образец S в направлении оси X и направлении оси Y.
[0048] Как показано на фиг. 5, компьютер 7 управляет платформой 2, в частности, таким образом, что датчик 6 магнитного поля располагается на углу исследуемого образца S. Здесь данная точка называется первой начальной точкой R1. Первая начальная точка R1 обозначается координатной информацией (0, 0). Затем компьютер 7 управляет платформой 2 таким образом, что датчик 6 магнитного поля перемещается в направлении оси X от первой начальной точки R1 к первой конечной точке R2. Первая конечная точка R2 обозначается координатной информацией (X, 0). Когда платформа 2 находится под управлением, датчик 6 магнитного поля выводит на синхронный усилитель 8 регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля. В то же время блок 11 с управления платформой выводит на запоминающее устройство 14 информацию о положении, указывающую на положение датчика 6 магнитного поля относительно платформы 2, на основе управляющего сигнала. Кроме того, запоминающее устройство 14 компьютера 7 сохраняет информацию (х, у) о положении и регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля в их взаимосвязи друг с другом. Запоминающее устройство 14 сохраняет информацию (х, у) о положении и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля в их взаимосвязи друг с другом. Посредством этапа Т4 получают регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля вдоль линии L1 (этапы Т4а и T4b).
[0049] Компьютер 7 выполняет этап Т5. На этапе Т5 компьютер 7 управляет платформой 2 таким образом, что датчик 6 магнитного поля перемещается от первой конечной точки R2 ко второй начальной точке R3. Вторая начальная точка R3 обозначается координатной информацией (0, у1). Когда датчик 6 магнитного поля перемещается от первой конечной точки R2 ко второй начальной точке R3, напряженность магнитного поля, выводимая из датчика 6 магнитного поля, может сохраняться в запоминающем устройстве 14 во взаимосвязи с информацией о положении.
[0050] Компьютер 7 снова выполняет этап Т4. Компьютер 7 управляет платформой 2 таким образом, что датчик 6 магнитного поля перемещается в направлении оси X от второй начальной точки R3 ко второй конечной точке R4. Вторая конечная точка R4 обозначается координатной информацией (X, у1). Во время перемещения датчика 6 магнитного поля от второй начальной точки R3 ко второй конечной точке R4 датчик 6 магнитного поля, синхронный усилитель 8, цифровой преобразователь 12а, блок 13а фильтрационной обработки и запоминающее устройство 14 выполняют операцию по получению данных о напряженности магнитного поля. Посредством этапа Т4 получают регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля вдоль линии L2.
[0051] Как описано выше, путем многократного выполнения этапа Т4 и этапа Т5, получают регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля и корректируемую напряженность (М2) магнитного поля вдоль каждой из линий L1, L2, L3, L4, L5, L6 и L7 в качестве данных о напряженности магнитного поля.
[0052] Будет описана взаимосвязь между регистрируемой напряженностью (М1) магнитного поля и корректируемой напряженностью (М2) магнитного поля. Первая ось D1 регистрации расположена вдоль основной поверхности Sa и параллельна заданному направлению В расположения. Поэтому, если направление, в котором расположены углеродные волокна SE, совпадает с заданным направлением В расположения, то регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля равна нулю. Другими словами, если фактическое направление С расположения и заданное направление В расположения совпадают друг с другом, то регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля равна нулю. Другими словами, когда углеродные волокна SE искривляются, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля имеет заданную величину, которая не равна нулю.
[0053] Вторая ось D2 регистрации перпендикулярна первой оси D1 регистрации. То есть, вторая ось D2 регистрации проходит вдоль основной поверхности Sa и перпендикулярна заданному направлению В расположения. Поэтому, если фактическое направление С расположения совпадает с заданным направлением В расположения, корректируемая напряженность (М2) магнитного поля имеет заданную величину, которая не равна нулю. Другими словами, когда углеродные волокна SE не искривляются, корректируемая напряженность (М2) магнитного поля имеет заданную величину, которая не равна нулю. С другой стороны, если фактическое направление С расположения не совпадает с заданным направлением В расположения, то корректируемая напряженность (М2) магнитного поля уменьшается до значения, меньшего, чем заданное значение. Другими словами, когда углеродные волокна SE искривляются, корректируемая напряженность (М2) магнитного поля уменьшается до значения, меньшего, чем заданное значение.
[0054] Выполняется этап T7. На этапе T7 обнаруживают участок, в котором расположение углеродных волокон SE разупорядочено (участок с искривлением), с использованием данных о напряженности магнитного поля. Этап T7 включает в себя этап Т8 получения поправочного коэффициента, этап Т9 корректировки регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля с использованием поправочного коэффициента и этап Т10 определения наличия или отсутствия искривления.
[0055] Будет описан этап Т8 получения поправочного коэффициента. Этап Т8 выполняется блоком 13 обработки сигналов. На этапе Т8 вычисляют поправочный коэффициент (а) с использованием информации о положении (х, у) и корректируемой напряженности (М2) магнитного поля, связанная с информацией о положении. Более конкретно, этап Т8 включает в себя этап Т8а получения среднего значения (Hm) корректируемой напряженности (М2) магнитного поля, этап T8b выбора контрольного значения (Href) и этап Т8 с вычисления поправочного коэффициента (а).
[0056] На этапе Т8а получения среднего значения (Hm) среднее значение (Hm) корректируемой напряженности (М2) магнитного поля получают с использованием информации (х, у) о положении и корректируемой напряженности (М2) магнитного поля, связанной с информацией (см. уравнение 1). Этап Т8а выполняют при помощи запоминающего устройства 14 и блока 13b получения средней напряженности. Например, случай, когда вычисляется среднее значение (Hm) по линии L1, будет описан в качестве примера. Координата Y линии L1 равна 0. Поэтому блок 13b получения средней напряженности загружает корректируемую напряженность (М2) магнитного поля, связанную с информацией, в соответствии с которой координата Y равна 0, из запоминающего устройства 14. Блок 13b получения средней напряженности вычисляет среднее значение (Hm) загруженной корректируемой напряженности (М2) магнитного поля. Этап Т8а вычисления среднего значения (Hm) выполняют для каждой из линий L1, L2, L3, L4, L5, L6 и L7, для которых уже была получена корректируемая напряженность (М2) магнитного поля. Следовательно, когда корректируемая напряженность (М2) магнитного поля получена для семи линий L1, L2, L3, L4, L5, L6 и L7, блок 13b получения средней напряженности вычисляет семь средних значений (Hm).
[Уравнение 1]
(Hm)n: среднее значение скорректированной напряженности магнитного поля в n-й линии
М2: скорректированная напряженность магнитного поля
k: количество образцов для корректируемой напряженности магнитного поля
n: номер линии
[0057] На фиг. 7(a) представлена контурная схема, иллюстрирующая распределение второй напряженности магнитного поля, пропорциональной величине тока в исследуемом образце S. Цветовой контраст соответствует уровню величины тока. Темный участок представляет собой участок, в котором величина тока является относительно высокой. Бледный участок представляет собой участок, в котором величина тока является относительно низкой. Область K1 представляет собой область между электродами 9. Как показано на фиг. 7(a), распределение тока в исследуемом образце S не является двумерно однородным. В частности, в области K1 исследуемого образца S величина тока изменяется в направлении от одного электрода 9 к другому электроду 9 (то есть, в заданном направлении В расположения). Более конкретно, величина тока вблизи электродов 9 имеет тенденцию быть больше, чем величина тока вблизи центральной части пары электродов 9. Когда получено среднее значение (Hm), диапазон, используемый для вычисления среднего значения (Hm) ограничен областью (область K3), которая не включает область вблизи электродов 9. То есть, среднее значение (Hm) вычисляется с использованием корректируемой напряженности (М2) магнитного поля, полученной в области K3. Другими словами, корректируемая напряженность (М2) магнитного поля, полученная в области вблизи электродов 9, которая не входит в область K3, не используется для вычисления среднего значения (Hm).
[0058] Выбирается контрольное значение (Href). На этапе T8b одно контрольное значение (Href), служащее в качестве начального значения для коррекции, выбирается из семи средних значений (Hm). Этап T8b выполняется блоком 13с получения контрольного значения. Например, из множества средних значений (Hm) в качестве контрольного значения (Href) блок 13с получения контрольного значения выбирает максимальное значение. Например, если распределение тока в исследуемом образце S имеет распределение, как показано на фиг. 7(a), то в качестве контрольного значения (Href) блок 13с получения контрольного значения выбирает среднее значение (Hm) в области, которая является самой ближней к боковой кромке. Другими словами, в качестве контрольного значения (Href) блок 13с получения контрольного значения выбирает среднее значение (Hm) линии L1. Короче говоря, блок 13с получения контрольного значения может выбирать в качестве контрольного значения (Href) среднее значение (Hm) в области, в которой в исследуемом образце S величина тока является относительно высокой. Блок 13с получения контрольного значения может выбирать контрольное значение (Href) на основе других критериев.
[0059] На этапе Т8 с получения поправочного коэффициента (а) вычисляется поправочный коэффициент (а). Этап Т8 с выполняется блоком 13d получения поправочного коэффициента. В частности, блок 13d получения поправочного коэффициента выполняет деление каждого из множества средних значений (Hm) на контрольное значение (Href) (со ссылкой на уравнение 2). Поправочный коэффициент (а) сохраняется в запоминающем устройстве 14 во взаимосвязи с номером линии L.
[Уравнение. 2]
(а) n: поправочный коэффициент, соответствующий n-й линии
(Hm)n: среднее значение, соответствующее n-й линии
Href: контрольное значение
[0060] Выполняется этап Т9. На этапе Т9 регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля корректируется с использованием поправочного коэффициента (а). Этап Т9 выполняется блоком 13е коррекции сигнала. Блок 13е коррекции сигнала загружает регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля и поправочный коэффициент (а), соответствующий n-й линии L из запоминающего устройства 14, используя информацию (у) о положении, соответствующую n-й линии L в качестве инициирующего события. Блок 13е коррекции сигнала выполняет деление регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля на поправочный коэффициент (а) (см. уравнение 3) и после коррекции получает регистрируемую напряженность М3 магнитного поля (первую напряженность магнитного поля после коррекции). Процесс деления представляет собой процесс коррекции.
[Уравнение. 3]
(М3)n: регистрируемая напряженность магнитного поля в n-й линии после коррекции
(М1)n: регистрируемая напряженность магнитного поля в n-й линии до коррекции
(а)n: поправочный коэффициент в n-й линии
[0061] Путем выполнения этапов Т8а, T8b, Т8с и Т9, получают скорректированную регистрируемую напряженность (М3) магнитного поля, в которой устранено отклонение величины тока.
[0062] Выполняется этап Т10. На этапе Т10 выполняют проверку искривления, используя скорректированную регистрируемую напряженность (М3) магнитного поля. Этап Т10 выполняется блоком 13f проверки искривления. Блок 13f проверки искривления считывает скорректированную регистрируемую напряженность (М3) магнитного поля из запоминающего устройства 14. Блок 13f проверки искривления выполняет проверку, связанную с искривлением. Проверка, связанная с искривлением, включает в себя определение наличия или отсутствия искривления и определение положения, в котором происходит искривление. Наличие или отсутствие искривления может быть определено в соответствии с желаемым критерием. Например, в качестве желаемого критерия можно принять пиковое значение при скорректированной регистрируемой напряженности (М3) магнитного поля. В этом случае, если обнаружено магнитное поле, имеющее длины волн, которые меньше, чем заданное пороговое значение, и имеющие абсолютное значение, превышающее заданное пороговое значение, то можно определить, что возникло изменение магнитного поля М. Если определено, что возникло изменение магнитного поля М, то определяется, что имеет место искривление. В альтернативном варианте, если форма сигнала, содержащегося в скорректированной регистрируемой напряженности (М3) магнитного поля, разупорядочено, и величина отклонения в цикле формы сигнала равна или превышает заданное пороговое значение, то можно определить, что возникло изменение магнитного поля М. Если определено, что возникло изменение магнитного поля М, то устанавливают, что имеет место искривление. Скорректированная регистрируемая напряженность (М3) магнитного поля связана с информацией (х, у) о положении. Таким образом, положение, в котором имеет место искривление, можно получить, обратившись к информации (х, у) о положении, которая соответствует информации, в которой определено, что имеет место искривление. Результаты этапа Т10 сохраняются в запоминающем устройстве 14.
[0063] Выполняется этап Т11. На этапе Т11 отображается скорректированная регистрируемая напряженность (М3) магнитного поля, полученная путем выполнения этапа Т9, и результат проверки, связанной с искривлением, полученный на этапе Т10. Этап Т11 выполняется блоком 11а управления устройством отображения. Если определено, что в результате проблема отсутствует, положение установки электрода 9 меняется (этап Т12).
[0064] Далее будет описано определение направления искривления и эффекты устройства определения искривления согласно настоящему изобретению.
[0065] На фиг. 7(a) представлена контурная схема, иллюстрирующая вторую напряженность магнитного поля, пропорциональную величине тока, на основной поверхности Sa исследуемого образца S. Контраст цвета соответствует уровню величины тока. Темный участок представляет собой участок, в котором величина тока является относительно высокой. Бледный участок представляет собой участок, в котором величина тока является относительно низкой. На фиг. 7(b) представлена контурная схема, иллюстрирующая регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля на основной поверхности Sa исследуемого образца S. Контраст цвета указывает на интенсивность регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля. Темный участок представляет собой участок, в котором напряженность магнитного поля является относительно сильной. Бледный участок представляет собой участок, в котором напряженность магнитного поля является относительно слабой. На фиг. 7(a) и фиг. 7(b) представлены результаты, полученные в примере, описанном ниже. Подробное объяснение примера, который иллюстрируют фиг. 7(a) и 7(b), будут описаны ниже.
[0066] Например, можно предположить, что область, в которой происходит искривление углеродных волокон SE, проходит в направлении (направлении оси Y), пересекающем заданное направление В расположения. В этом случае, возмущения регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля происходят в области, в которой происходит искривление. Когда степень искривления является постоянной в направлении (направлении оси Y), пересекающем заданное направление В расположения, напряженность магнитного поля также должна быть постоянной относительно направления оси Y. Однако, напряженность магнитного поля, созданная искривлением, не является постоянной в данном направлении (направлении оси Y), как и в области K4, показанной на фиг. 7(b).
[0067] Как показано на фиг. 7(a), это связано с тем, что распределение тока в исследуемом образце S не является двумерно однородным. В частности, распределение тока в направлении (направлении оси Y) пересекает заданное направление В расположения в исследуемом образце S. Со ссылкой на фиг. 7(a) существует распределение тока в направлении оси Y, пересекающем заданное направление В расположения. Вблизи одной боковой кромки ток Е проходит линейно между одним электродом 9 и другим электродом 9, но когда ток Е проходит вблизи другой стороны, он проходит через область K2, которая не находится между электродами 9. Поэтому ожидается, что величина тока будет распределена в направлении оси Y, пересекающем заданное направление В расположения.
[0068] Поэтому в способе проверки согласно настоящему изобретению внимание обращается на величину тока, которая изменяется в направлении (направлении оси Y), пересекающем заданное направление В расположения. Напряженность магнитного поля, которую можно оценить количественно, получают путем корректировки изменения величины тока.
[0069] Расположение углеродных волокон SE может отклоняться от заданного направления расположения. Таким образом, состояние, в котором фактическое направление расположения углеродных волокон SE отклоняется от заданного направления расположения, предполагается как состояние, в котором расположение углеродных волокон SE разупорядочено. Когда на этапе Т3, на котором подают ток Е, через углеродные волокна SE пропускают ток Е, создается магнитное поле М. Направление магнитного поля М перпендикулярно направлению, в котором проходит ток Е. Поскольку ток Е проходит через углеродные волокна SE, направление, в котором проходит ток Е, совпадает с фактическим направлением расположения углеродных волокон SE. Следовательно, магнитное поле М перпендикулярно фактическому направлению расположения углеродных волокон SE. Если имеется отклонение фактического направления расположения углеродных волокон SE от заданного направления расположения, то относительно заданного направления расположения магнитное поле М имеет угол наклона, который не является прямым. На напряженность магнитного поля воздействует величина тока.
[0070] Поскольку регистрирующий блок 6а измерения магнитного поля расположен таким образом, что первая ось D1 регистрации параллельна заданному направлению расположения, получают регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля в заданном направлении расположения. Следовательно, поскольку магнитное поле М перпендикулярно заданному направлению расположения, то когда отсутствует разупорядоченность расположения углеродных волокон SE, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля равна нулю. С другой стороны, поскольку магнитное поле М имеет наклон относительно заданного направления расположения, то, когда присутствует разупорядоченность расположения углеродных волокон SE, регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля имеет заданную величину. То есть, в результате этапа Т4а получения регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля получают регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля, которая учитывает воздействие, обусловленное разупорядоченностью расположения углеродных волокон SE, и влияние величины тока.
[0071] Поскольку корректирующий блок 6b измерения магнитного поля размещен таким образом, что вторая ось D2 регистрации пересекает заданное направление расположения, получают корректируемую напряженность (М2) магнитного поля в направлении, пересекающем заданное направление расположения. Корректируемая напряженность (М2) магнитного поля пропорциональна величине тока. То есть, в результате этапа T4b получения корректируемой напряженности (М2) магнитного поля получают корректируемую напряженность (М2) магнитного поля, учитывающую влияние величины тока.
[0072] На этапе Т10 проверки искривления поправочный коэффициент (а) получают с использованием корректируемой напряженности (М2) магнитного поля. Поправочный коэффициент (а) уменьшает влияние величины тока, включенное в регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля. Таким образом, влияние величины тока, включенное в регистрируемую напряженность (М1) магнитного поля, уменьшается путем корректировки регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля с использованием поправочного коэффициента (а). Таким образом, в результате этапа Т10 можно надежно обнаруживать разупорядоченность расположения углеродных волокон SE.
[0073] Эффекты способа проверки и устройства для проверки согласно настоящему изобретению будут дополнительно описаны на описываемом примере. Однако, способ проверки и устройство для проверки согласно настоящему изобретению не ограничены следующим вариантом осуществления.
[0074] В варианте осуществления, как показано на фиг. 6, был подготовлен исследуемый образец S, в котором были специально сформированы искривления. Исследуемый образец S был выполнен из электропроводного композиционного материала. Исследуемым образцом S была пластина длиной 298 мм (в направлении оси X) и шириной 235 мм (в направлении оси Y). Исследуемый образец S имел блок 21 образования искривлений, проходящий в направлении ширины приблизительно вблизи центра в продольном направлении. Блок 21 образования искривлений имел первую область 21а и вторую область 21b. Первая область 21а имела ширину 90 мм. Первая область 21 содержала несколько препрегов, в которых были сформированы искривления. Вторая область 21b имела ширину 145 мм. Слоев, в которых были образованы искривления, во второй области 21b было меньше, чем таких слоев в первой области 21а. Диапазон 22 проверки в исследуемом образце S имел прямоугольную форму. В частности, диапазон 22 проверки в исследуемом образце S составлял 270 мм в длину и 235 мм в ширину. В первой области 21а в продольном направлении была установлена пара электродов 9. Ширина электродов 9 составляла 100 мм.
[0075] В варианте осуществления в качестве датчика магнитного поля был использован АМС-датчик, имеющий две оси регистрации, которыми являлись ось X и ось Y. На исследуемый образец S подавали ток Е с частотой 100 кГц. Датчик магнитного поля выполнял сканирование вдоль линии, как показано на фиг. 5. Скорость сканирования составляла 50 мм/с.Высота сканирования в продольном направлении (в направлении оси X) составляла 0,5 мм. Шаг записи в направлении ширины (в направлении оси Y) составлял 1,0 мм.
[0076] На фиг. 7(a) показано распределение второй напряженности магнитного поля, пропорциональной величине тока. Контраст цвета соответствует уровню величины тока. На фиг. 7(b) показано распределение регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля. Как показано на фиг. 7(a), было выявлено, что величина тока изменялась в направлении ширины (в направлении оси Y) исследуемого образца S. Можно понять, что регистрируемая напряженность (М1) магнитного поля, показанная на фиг. 7(b), изменяется в направлении ширины (в направлении оси Y) исследуемого образца S в соответствии с изменением величины тока (со ссылкой на область K4).
[0077] На фиг. 8(a) показан результат корректировки регистрируемой напряженности (М1) магнитного поля, показанного на фиг. 7(b), с использованием способа проверки согласно настоящему изобретению. То есть, на фиг. 8(a) показана скорректированная регистрируемая напряженность (М3) магнитного поля. Из показанного на фиг. 8(a), можно понять, что изменение в направлении ширины (направлении оси Y) в участке изменения (область K4A) магнитного поля подавляется, указывая на наличие искривления. На фиг. 8(b) график G1 иллюстрирует распределение регистрируемой напряженности магнитного поля (М1) магнитного поля перед коррекцией в области K4 на фиг. 7(b). График G2 иллюстрирует распределение скорректированной регистрируемой напряженности (М3) магнитного поля в области K4A на фиг. 8(a). На фиг. 8(b), горизонтальная ось соответствует направлению ширины исследуемого образца S. Продольная ось соответствует нормированной амплитуде. Если рассматривать график G1 до коррекции, то можно понять, что амплитуда уменьшается в направлении ширины (в направлении оси Y) исследуемого образца S. Уменьшение амплитуды соответствует распределению тока. С другой стороны, если рассматривать график G2 после коррекции, то можно понять, что градиент амплитуды в направлении ширины (в направлении оси Y) уменьшается. Таким образом, было установлено, что влияние величины тока уменьшается.
[0078] Настоящее изобретение не ограничено вышеописанным вариантом осуществления.
[0079] В исследуемом образце S вышеописанного варианта осуществления множество препрегов (S1, S3, …, Sn-1), (S2, S4, …, Sn), которые имели направления расположения волокон, отличающиеся друг от друга на 90°, были уложены друг на друга. Например, в исследуемом образце множество препрегов, которые имели направление расположения волокон плюс или минус 45°, могут быть уложены друг на друга вперемешку. На исследуемый образец S может быть уложено множество препрегов, в которых все волокна уложены в одинаковом направлении.
[0080] В вышеописанном способе проверки после получения данных о напряженности во всей области исследуемого образца S выполняется обработка напряженности. Например, в способе проверки обработку проверки можно выполнять всякий раз, когда получены статистические данные по напряженности. Другими словами, отдельные процессы, составляющие получение данных о напряженности и обработку напряженности, могут быть объединены в желаемом порядке.
Промышленная применимость
[0081] Согласно способу и устройству для проверки электропроводного композиционного материала настоящего изобретения, можно надежно обнаруживать разупорядоченность расположения углеродных волокон.
Список ссылочных позиций
[0082] 1 Устройство для проверки образования искривления волокон
2 Платформа
3 Драйвер
4 Устройство подачи тока
6 Датчик магнитного поля
6а Регистрирующий блок измерения магнитного поля (первый блок измерения магнитного поля)
6b Корректирующий блок измерения магнитного поля (второй блок измерения магнитного поля)
7 Компьютер (блок обработки данных)
8 Синхронный усилитель
9 Электрод
11 Основной блок управления
12 Блок ввода/вывода
13 Блок обработки сигналов
14 Запоминающее устройство
11а Блок управления устройством отображения
11с Блок управления платформой
11b Блок управления током
12а Цифровой преобразователь
12b Контроллер
13а Блок фильтрационной обработки
13b Блок получения средней напряженности
13с Блок получения контрольного значения
13d Блок получения поправочного коэффициента
13е Блок коррекции сигнала
13f Блок проверки искривления
В Заданное направление расположения
С Фактическое направление расположения
D1 Первая ось регистрации
D2 Вторая ось регистрации
Е Ток
Hm Среднее значение
Href Контрольное значение
М Магнитное поле
М1 Регистрируемая напряженность магнитного поля (первая напряженность магнитного поля)
М2 Корректируемая напряженность магнитного поля (вторая напряженность магнитного поля)
М3 Скорректированная регистрируемая напряженность магнитного поля
S Исследуемый образец
Sa Основная поверхность
SE Углеродные волокна
Sb Один конец
Sc Другой конец