Micro defect identification by weak magnetic signal excited by magnetic field controlled in time and space

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K06467
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: 作田 健 滋賀県立大学, 工学部, 教授 (70221273)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 磁気計測 / SQUID / 磁場制御 / 磁気シールド / 適応フィルタ

Outline of Annual Research Achievements

励起磁場を空間的時間的に制御することにより対象とする物体に磁場を印加して，磁化された対象物から発する磁気信号を検出することで，磁性異物や欠陥を検出することを目的とする本研究課題において，微小な信号をいかに効率よくかつ高速に検出するかが課題となる．
これまで，環境雑音対策が大きな問題となっていた．そこで，引き続き効率よく雑音を抑制するシステムの構築を進めるとともに，デジタル計測システムの構築を進めた．雑音抑制について，いわゆる動的雑音制御を適応フィルタにより実現しているが，周波数領域における制御について，さらに検討をすすめた．周波数制御では，いったんデータを蓄えるため，リアルタイム性に欠ける可能性があるが，検討の結果，適切なパラメータを選択することにより，時間領域制御と比較し，遜色なく制御できることが分かった．これは，計算量が周波数領域の方が約1/2.5と少ないためであった．また，位置推定に関して，励起磁場の電気的走査の確認を進めた．励起磁場発生コイルからの磁場を電子スイッチにより，走査する仕組みであるが，励起磁場強度を強くすると，切換え後の残留磁場が残り，これにより，位置精度を低くしいてた．信号強度はコイルの配置精度にも強く依存し，試作システムの機械的精度が十分ではなかったが，おおまかな位置検出ができた．
低磁場核磁気共鳴システムについて，信号検出感度向上のためdc-SQUIDからrf-SQUIDに変更した．そのため，信号制御装置も含め，レイアウト，電気回路定数などの再検討を行ったが，信号検出ができなくなってしまった．
全体として，磁場検出システムの環境磁場対策，雑音信号の信号処理，装置のデジタル化について，知見が得られた．