, 치수 및 검사 목적등 검사재의 특성에 따라 선택하되 검사재의 OD에 따라 검사에 사용되는 코일의 ID는 아래와 같다.순번OD of test tubeID of test coil115 ... 하는 비파계 검사 방법으로 적절한 검사 장비와 기술에 의하여 검사재가 코일에 접하여 진행할 때 와전류의 변화를 감지 분석하여 결함을 검출하는 검사방법 이다.3.2 외삽형 코일 ... (Encircling Coil) : 검사 물체에 와전류를 유도시키고 와전류의 변화를 감지하는 부분으로 검사 물체가 코일을 관통하여 진행하면서 검사하는 코일로서 원형으로 되어 있
실험 5 솔레노이드 내부의 자속밀도 분포 측정Purpose① 솔레노이드에 관하여 알아본다.② 솔레노이드를 활용한 자기장 발생원리를 이해한다.③ 솔레노이드의 코일상수 값을 계산한다.④ 솔레노이드에 인가되는 전류의 양과 발생되는 자기장과의 관계를 알아본다.⑤ 솔레노이드 내부 축 상의 위치에 따른 자기장을 계산하고, 자기장 밀도 값을 측정하여 두 값을 측정하여 두 값을 비교한다.Theory코일을 이용한 자기장 발생장치로 많이 사용되는 것은 솔레노이드(Solenoid)이다. 솔레노이드는 전기적으로 절연체이고, 자기적으로는 비자성체(아크릴, 에폭시, 백크라이트, 나무, 알루미늄 등) 원통형 관에 동선을 촘촘하게 감아서 만든다. 일반적으로 솔레노이드는 자기장 발생 범위가 10mT 이하의 장치에 이용된다.그림 1. 은 코일이 촘촘히 감기 솔레노이드 코일에 전류를 흘러주었을 때 형성되는 자기력선(magnetic flux)의 그림이다. 솔레노이드 내부의 자기력선은 축에 평행하고, 빽빽하게 분포되어 축 방향 성분은 강하고 균일한 자기장을 얻기 용이하고, 솔레노이드 외부의 자기력선은 솔레노이드의 한쪽 끝에서 갈라져 나가 다른 쪽 끝으로 모아져 들어가므로 솔레노이드 내부 보다는 약한 자기장을 얻는다.《 Biot-Savart 법칙으로 해석한 솔레노이드 내부의 자기유도 》솔레노이드의 길이가 L(m), 직경이 R(m)인 관에 도선을 N(turn/meter)회 감고 전류 I(A)를 인가한 후, 솔레노이드 양단 사이에 있는 축 상에서의 자기장을 구해보자.그림 3 에서와 같이 솔레노이드 양단 사이의 중심을 통과하는 가로축을 X, 그 X축의 왼쪽 끝은 X=-a, 오른쪽 끝은 X=+b 라 한다. 이 X축과 직교해서 만나는 세로축은 y이고, 그 교점을 원점 0 이라 하자. 그러면 솔레노이드 내부 원점에서 거리 X(m) 떨어진 솔레노이드의 길이가 dx인 선소에 대한 자기장은 다음과 같다.------ (1)이 식에 x=-a에서 x=+b 까지 적분하면 전체 솔레노이드에 대한 자기장을 구할 수 있다.------(2)솔레노이드의 길이가 지름 R 보다 훨씬 길면 (a, b 》R), 위의 식에서은 무시해도 된다. 그러면, 다음과 같이 솔레노이드 내부의 자기장은------(3)로 주어진다. 이 식은 솔레노이드 코일의 반경이나 코일내부의 위치에 무관함을 알 수 있다. 여기서이고, 이것은 비례상수로 자유공간의 투자율이다.만일, 좌표원점을 x=+a점으로 잡으면 a=0 이다.이때,이 된다. 그리고 솔레노이드 길이가 지름보다 훨씬 길면(b》R), 위의 식에서은 무시할 수 있고,이다.따라서 , 솔레노이드의 코일 내부에서의 자기장은 균일사고 가장자리 끝에서는만큼 줄어들어 다음과 같은 솔레노이드의 축 사에서의 자기장 대 위치 그래프를 나타낸다.《 Ampere 법칙으로 해석한 솔레노이드 내부의 자기장 》Gauss 법칙은 대칭성이 있는 전하의 분포에 의한 전기장을 구할 때 유용하고, Ampere의 법칙은 전류의 분포에 대칭성이 있는 경우에 자기장을 구할 때 유용하게 쓰인다.Ampere 법칙은 임의의 폐곡선상의 모든 선소에서 접선 방행의 자기장 성분과 그 선소의 길이를 서로 곱한 것의 총 합은 이 폐곡선을 통과하는 전류 I, 사이의 관계를 나타내고 다음과 같이 정의 한다.(c : 임의의 폐곡선)------ (4)Ampere의 법칙을 사용하여 무한히 긴 솔레노이드 내부의 자기장을 구하기 위해 솔레노이드 내부의 자기장은 균일하고, 외부 자기장은 ‘0’ 이라 가정한다.그림에서와 같이 폐곡선을 직사각형 a, b, c, d로 택하고 Ampere 법칙을 적용시켜 보면 아래와 같은 식이 된다.이 식에서 적분구간 bc와 dc에서는 cos90° = 0, 구간 cd에서는 B=0 이므로, 오직 구간 ab에서만 적분 값은 BL 이다.------ (6)그리고 이 폐곡선을 관통하는 전류는 솔레노이드의 각 도선에 흐르는 전류와 길이안에 감기 코일수을 곱한 것과 같다. 따라서 직사각형의 경로를 관통하는 전류는이다.------(7)이므로 솔레노이드 내부의 자기장은이다.Exp. PreceedingHBE-AEMT-102 본체, 솔레노이드, Searchcoil, 오실로스코프바나나짹 2개, BNC-BNC 케이블 2개, BNC-SMA 케이블 1개.나침반Method & Result1. 전자기학 실험보드 본체의 DC offset 조절 다이얼 (1개), Amplitude 조절 다이얼 (2개), Frequency 조절 다이얼 (2개)의 수치를 zero로 둔다.2. 전자기학 실험보드 본체의 상단에 위치한 Display Selection Switch를 각각 S-coil과 coil의 위치에 두어라.3. 전자기학 실험 보드 좌측 하단에 위치한 두 개의 Select function 스위치의 위치를 모두 “sin” 으로 둔다.4. 오실로스코프의 채널 1 (혹은 X) 단자, 채널 2 (혹은 Y) 단자를 전자기학 실험 보드의 우측에 있는 BNC 커넥터의 “CH 1”, "CH 2"에 각각 일대일 대응이 되도록 다음 그림과 같이 연결한다.5. 오실로스코프의 전원을 ‘ON’한 후, 파형보기 모드를 dual로 하고, coupling은 DC로 한 다.6. 솔레노이드 코일에 있는 바나나 단자를 솔레노이드 받침대에 있는 바나나 콘센트에 삽입 을 한다. 전자기학 실험 본체 우측 상단에 있는 “To coil(Current source) 단자” 와 솔레 노이드 받침대의 바나나 콘센트로 병렬로 아래 그림과 같이 연결한다.7. 솔레노이드 실험에 사용하는 서치코일을 전자기학 실험 보드 우측 상단에 위치한 “Search coil sensor” 라 명칭 된 BNC 단자에 다음 그림과 같이 연결하고 서치코일은 솔레노이드 코일 내부에 삽입시킨다.8. 응용 전자기학 실험 보드의 우측 하단에 위치한 전원 스위치를 ‘ON’ 시킨다.그리고 전자기학 실험보드 왼편에 위치한 DC offset 다이얼을 조절하여 오실로스코프의 CH 1에서 측정되는 전압이 “0 Volt” 가 되도록 한다.이렇게 영점 조절을 하고 나면 전자기학 실험 보드 본체의 좌측 상단에 위치한 Display panel의 Field strength(H)에서 수치가 거의 ‘0’ 이 되는 것으로 확인할 수 있다.9. 자기학 실험 보드 본체의 좌측에는 자화전류의 크기와 주파수를 조절하는 “Amplitude” 라고 명칭 된 다이얼과 “Frequency” 라고 명칭 된 두 쌍의 다이얼이 있다. 이번 실험 에서는 이것 중 상단에 한 쌍의 다이얼을 이용하여 조절을 한다.10. 서치코일을 사용하여 Solenoid 내부에서의 B값을 측정해 보자.(1) 서치코일을 솔레노이드의 한 쪽 끝 부분에 위치시킨 후, 서치코일을 X축 방향으로 이동 시켜 솔레노이드의 중앙을 지나 끝 쪽으로 움직여 보자. 그리고 전자기학 실험 보드 좌측에 있는 2개의 display panel 중 상단에 있는 자기선속밀도(Inductance : B)를 읽고 다음 표에 기록한다.솔레노이드위치(cm)02468101214B(mG)*************13815815815솔레노이드위치(cm)1618202224262830B(mG)81581581581381179572740511. 서치코일을 솔레노이드의 중앙에 위치시키고, 후, Amplitude의 다이얼을 조절하여 발생되는 자기장 세기(magnetic field strength)와의 관계를 알아보자.(1) 서치코일은 솔레노이드 중앙에 위치시킨다.(11-(1)의 솔레노이드에 삽입된 서치코일을 x축에 따라 이동시켜 솔레노이드 중앙(x=15cm)에 위치시킨다.)
의 속도 특성을 갖는 24[v] 소형 스텝모터로서의 성능을 가지는 모터를 사용하였다.2.2. 솔레노이드의 동작코일 내의 중심 부근에서 내부 코일에 전류가 인가되면 코일을 둘러싸 ... 이 가능하여 고속이송이 가능하며, 스테핑모터와 스크류를 커플링으로 연결하고 길이 500mm, 너비는 8mm로 규격 선정하였다.2.4. 광 센서 작동 원리p-n 접합 또는 정류 ... 성을 나타내는 금속과 반도체와의 접촉의 역방향 전류가 빛의 조사에 의한 광기전력효과로 증가하는 것을 이용한 광전변환장치인 광센서로서 아크릴판에 부착하여 하한 리미트 센서로 사용
로 arch coilsensor단자에 다음 그림과 같이 연결한다.7. 응용 전자기학 실험 보드의 우측 하단에 위치한 전원 스위치를 ‘ON’ 시킨다.그리고 전자기학 실험보드 왼편 ... 는 바나나 단자를 솔레노이드 받침대에 있는 바나나콘센트에 삽입을 한다. 전자기학 실험 본체 우측 상단에 있는 “To coil(Current source) 단자” 와 솔레노이드 받침대 ... 은 Searchcoilsensor단자에 연결한다.13. 과정 9에서와 같은 방법으로 자화전류를 인가하기 위해 Amplitude 다이얼을조절한다.1 솔레노이드 코일에서 발생되는 자기유도