JP6608209B2

JP6608209B2 - 電導性評価のための電磁結合

Info

Publication number: JP6608209B2
Application number: JP2015147433A
Authority: JP
Inventors: ドナルドケー．ダーベルシュタイン，; アンドリューエム．ロブ，; アーリーンエム．ブラウン，
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: JP2016042077A; BR102015019131A2; CN105372497A; BR102015019131B1; EP2985596A1; EP2985596B1; US20160047768A1; CN105372497B; US9753072B2

Description

本開示は、概して非破壊検査（ＮＤＴ）に関し、具体的には、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ホウ素繊維複合材、導電性含有物で改変された誘電性複合材、又は少なくとも１つの導電層含むハイブリッドなど、導電特性を有する複合材料のパネル又は部品のＮＤＴに関する。

従来型のアルミニウム製航空機構造は、先天的な落雷保護を有するのが典型的である。アルミニウム製外板構造は、導電特性を含む均一且つ予測可能な材料特性を有する。導電性は、落雷、遮蔽、降水空電（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｓｔａｔｉｃ）及び静電性能などの電磁効果（ＥＭＥ）に影響する。アルミニウムの高い導電性は、先天的な遮蔽を提供する。従って、電流は、内部構造やシステムではなく外部構造において伝導し、スパークを閉じ込めるためのケーブル用シールドや燃料タンクシーラントなどの追加の保護フィーチャの必要性が低減する。雷撃による外板穿刺の防止は、単純に、アルミニウム製外板の厚さの寸法によってもたらされ得る。レードーム及び空力フェアリングなど、外板が非導電性である従来型の航空機構造の領域において、金属製のバスバーが外面に適用され、落雷による電流をアルミニウム構造に案内する。落雷保護のエクスパンドメタルフォイル、ワイヤメッシュ織物及び織り合わされたワイヤ構造が、落雷が部品を穿刺するのを防ぎ且つ／又は電磁シールドを提供するために、保護層としてしばしば複合材に共硬化される。

炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などの導電性の複合材料構造に雷撃保護を提供することは、典型的なアルミニウム製構造に対するよりもはるかに困難且つ複雑である。導電性の複合材は不均一（ｎｏｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）であり、アルミニウムよりも大幅に導電性が低い。従って、ＣＦＲＰパネルなどの導電性複合材料構造の導電性は、その複合材の雷撃の際の性能を決定する重要なパラメータであり得る。別の文脈では、導電性は、これらの構造体が関わる誘導加熱プロセスにおいて知るべき重要なパラメータであり得る。導電性及び厚さはまた、遮蔽特性も決定する。異なる周波数は異なるタイプのシールドに対応する。

多重複合材料構造について、その構造の、プライの方向、プライに対して横断方向、及びプライ間の導電性を知ることが望ましいことがある。プライ間の導電性は、エッジグロー及びファスナスパークの観点から落雷性能を向上させ得るので、特に重要であり得る。誘導加熱について、プライ間の導電性についての知識によって局所的なホットスポットが示され得る。

現在、複合材料構造のプライ間の導電性を測定するための技術が存在する。一技術では、プライ間の導電性が、複数の試験片構造のサンプルに対する電流パルス測定値を用いて測定され得る。この技術は、試験片との直接的な電気的接触を必要とし、サンプルの準備に時間がかかることがある。更に、試験自体がかなりの時間を要する。異なる試験片構造が異なるプライ間導電性を得ることがしばしばあるが、これが試験片の又は試験自体のばらつきに起因するものであるかは不明である。現行の技術は、試験片構造を機械加工、研磨、及びめっきして小さく且つ公差の少ない（ｃｌｏｓｅ−ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）試験片とすることを必要とし、構造物は試験後再利用できない。新しい複合材構造物についてプライ間の導電性の特性を明らかにするプロセスは、長く労力を要する。測定された値は、接触抵抗に関し補正を要する。

環境条件に晒された場合の幾つかのタイプの試験片について腐食劣化を監視する信頼できる方法が存在しない。現行の技術では、典型的には複合材上の樹脂層を研磨した後にプローブで接触することが必要となる。これにより、調整作業の全体に亘って試験片が完全に無傷で維持された場合よりも大きな劣化に繋がり得る。定期的に試験片のチェックを要する塩水噴霧において、腐食を加速させる水の経路が研磨によって生成されるので、特に問題である。研磨する代わりに、接触用プローブのための特別なフィーチャを共硬化すること又は設置することによって、試験品が変化する。従って、上述の問題の少なくとも一部と、起こり得る他の問題とを考慮するシステムと方法を有することが望ましい。

本開示の例示的な実行形態は概して、少なくとも１つの導電性層を備える複合材料構造の非破壊検査（ＮＤＴ）のための改良型のシステム及び方法、又は、電気伝導率が異方性であり得る構造を形成する特徴を対象とする。炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）のパネルは好適な構造の一例であるが、それ以外の好適な構造も存在する。システム及び方法は、構造を破壊すること、若しくは改変することを回避する。加えて、システム及び方法は、十分にアクセス可能である場合には、部品又は他の構造の整備及び補修のための、稼働中の評価を可能にし得る。

システムは、被験構造体（ＳＵＴ）（ＣＦＲＰパネルなど）が間に挟持され得る、一対のコイルを含み得る。一方のコイルは広範な周波数範囲にわたるソースを用い駆動されることが可能であり、他方のコイル上で電圧の測定が行われ得る。ＳＵＴの遮蔽有効度は測定されることができ、結果として、その電気伝導率が算出され得る。ＳＵＴが複数の場合のようないくつかの例では、サイズが異なるコイルの組を用いて測定が行われ得る。プライ間方向の伝導率はプライ方向の伝導率とは別様に増減することから、プライ間伝導率を決定するために異なるサイズのコイルからの応答が使用され得る。

例示的な実行形態の一態様により、被験複合材料構造（ＳＵＴ）を、送信コイルと受信コイルとの間に設置することを含む方法が提供される。方法は、複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を用いて送信コイルを駆動し、それによって、ＳＵＴを通しての電磁結合により受信コイル内に電圧を誘起する磁場を、送信コイルに生成させることを含む。方法は、受信コイル内の電圧を測定すること、及び、送信コイルと受信コイルとの間のＳＵＴによって引き起こされた複数の周波数にわたるＲＦ信号の減衰の測定値を生成することを含む。また方法は、減衰の測定値からＳＵＴの有効伝導率を計算することを含む。

いくつかの例では、有効伝導率は、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有する。これらの例では、有効伝導率を計算することは、例えば、送信コイルと受信コイル及びそれらの間のＳＵＴを含む配列の有限要素モデルに従って有限要素分析を実行することを含む様態で、成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む。

いくつかの例では、ＳＵＴは、送信コイル及び受信コイルに対して平行な対向する主面を有し、有効伝導率の成分は、ＳＵＴの主面に対して平行な第１成分を含む。これらの例では、１つ又は複数の成分を具体的に計算することは、第１成分を具体的に計算することを含む。

いくつかの例では、ＳＵＴは、局所座標系の主軸に対して平行に配向された埋め込みファイバーを有する。これらの例では、１つ又は複数の成分を具体的に計算することは、グローバル座標系のそれぞれの直交軸の対応するものから、局所座標系の主軸の任意の角度オフセットから離れた成分のうちの１つ又は複数を、具体的に計算することを含む。

いくつかの更なる例では、ＳＵＴは、第１局所座標系の第１主軸に対して平行に配向された埋め込みファイバーを備える第１プライ、及び、第２局所座標系の第２主軸に対して平行に配向された埋め込みファイバーを備える第２プライを含む、多重構造である。これらのより更なる例では、１つ又は複数の成分を具体的に計算することは、グローバル座標系のそれぞれの直交軸の対応するものから、第１局所座標系の第１主軸及び第２局所座標系の第２主軸の各々の任意の角度オフセットから離れた成分のうちの１つ又は複数を、具体的に計算することを含む。

いくつかの例では、送信コイル及び受信コイルは１つの配列を形成する。これらの例では、減衰の第１測定値を生成するために、送信コイル及び受信コイルが第１直径を有する第１配列について、設置、駆動及び測定が実行される。減衰の第２測定値を生成するために、送信コイル及び受信コイルが異なる第２直径を有する第２配列について、設置、駆動及び測定が反復される。１つ又は複数の成分を具体的に計算することは、次いで、減衰の第１測定値及び減衰の第２測定値から、１つ又は複数の成分を具体的に計算することを含む。ここで、１つ又は複数の成分を具体的に計算するための有限要素分析が、各々がＳＵＴを挟持する第１配列及び第２配列の有限要素モデルに従って実行され得る。

例示的な実行形態の他の態様では、システムがＳＵＴの非破壊検査のために提供される。本書で説明される特徴、機能及び利点は、様々な例示的な実行形態において単独で実現可能であるか、又は、更なる詳細が後述の説明及び図面を参照して理解され得る更に別の例示的な実行形態において、組み合わされ得る。

上記で本開示の例示的な実行形態を一般的な用語で説明したが、以下では添付図面を参照する。これらの図面は必ずしも正確な縮尺で描かれているわけではない。

本開示の実施例によるシステムを示す。幾つかの実施例による、幾つかの異なる文脈における、所望の周波数レンジの減衰を示す図である。例示的な実施例による、２つの文脈における２次元軸対称有限要素モデルを示す。例示的な実施例による、２つの文脈における２次元軸対称有限要素モデルを示す。幾つかの実施例による、被験構造体（ＳＵＴ）に対応し得る多重構造の例を示す。幾つかの実施例による、ＳＵＴ又は多重ＳＵＴのプライに対応し得る構造を示す。幾つかの実施例による、それぞれ異なる直径の送受信電磁コイルの装置を示す。幾つかの実施例による、それぞれ異なる直径の送受信電磁コイルの装置を示す。幾つかの実施例による、方法の様々なステップを示すフロー図である。図１のシステムの分析システムの少なくとも部分的な実装のために構成され得る、幾つかの実施例による装置を示す。

添付図面を参照して、本開示のいくつかの実施形態について、以下でより詳しく説明するが、添付図面には本開示の実施形態の一部が示されており、すべてが示されているわけではない。実際、本開示の様々な実施形態は、多くの異なる形で実施することができ、本明細書で説明される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではなく、むしろ本開示が包括的で完全となるように、かつ当業者に本開示の範囲を十分に伝えるために、これらの例示的実施形態が提供される。例えば、特に明記されない限り、第一番目、第二番目などの言及は、特定の順序を意味するものと解釈されるべきではない。また、何か別のもの（特に明記されない限り）の上にあるとされるものが代わりに下にあってもよく、逆もまた同じである。同様に、何か別の物の左にあるとされる物が代わりに右にあってもよく、逆もまた同じである。全体を通して、類似の参照番号は類似の要素を示している。

図１は、本開示の種々の例示的な実施形態によるシステム１００を示している。本システムは、異方伝導性を有する伝導性複合材料構造体の非破壊検査用であり得る。構造体は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）パネルの場合のように、制御された幾何学形状を有し得る。適当な構造体の他の例は、誘電性基板又は伝導性基板と同時硬化又は付着され得るメタライズ層を含む。これらのメタライズ層は、ニッケル被覆繊維、編み合わせワイヤ、エキスパンドフォイル、伝導性アップリケなどである。これらの及び類似の構造体は、面積特性及び接合部の伝導性の両方について特徴的であり得る。

図示のように、システムは、送信電磁コイル１０２と受信電磁コイル１０４（単にコイルを呼ばれることもある電磁コイル）を含む配列を含み得る。幾つかの例において、送信コイルと受信コイルは、５０巻きコイルであってよく、コイルの半径より短い又は等しい距離だけ離れていてもよい。例えば、約２．５インチの半径（約５インチの直径）を有する送信コイルと受信コイルは、約２．５インチより短い又は等しい距離だけ離れていてもよい。

送信コイル１０２と受信コイル１０４は、それらの間に被検査構造体（ＳＵＴ）１０６を受け入れるように構成されてよく、幾つかの例において、ＳＵＴは、非破壊検査を受ける伝導性複合材料構造体の特定の例である。幾つかの例において、ＳＵＴは、コイルのいずれにも物理的に接触しないように、コイルの間に受け入れられ得る。ＣＦＲＰパネルの場合、幾つかの例のＳＵＴは、約１／１６インチから１インチの間の厚さを有し得る。

送信コイル１０２と受信コイル１０４は、信号生成器１０８並びに一対の受信器１１０、１１２及び信号処理回路に結合されてもよく、これらは、幾つかの例において、ネットワーク分析器１１４によって提供されてもよい。幾つかの例において、送信コイルは、適当なバナナ−ＢＮＣアダプタ１１６によって信号生成器に結合され、適当な電流プローブ１１８によって一対の受信器のうちの一つに結合されてもよい。同様に、幾つかの例において、受信コイルは、適当なバナナ−ＢＮＣアダプタ１２０によって一対の受信器のうちのもう一方に結合されてもよい。本開示の例示的な実施形態は、信号生成器、並びに一対の受信器及び信号処理回路を含むネットワーク分析器に関連して、以下に記載され得る。しかしながら、それぞれのコンポーネントのうちの任意の一つ又は複数は、独立したコンポーネントであってもよく、ネットワーク分析器は、必要とされないかもしれないということを理解されたい。

送信コイル１０２と結合した信号生成器１０８は、１００Ｈｚ〜１０ＭＨｚなどの所望の周波数範囲の中の複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように構成され得る。信号生成器は、それによって、複数の周波数にわたるＲＦ信号で送信コイルを駆動し得る。ＲＦ信号は、送信コイルを通る電流の形態でありえ（チャネルＲで示される受信器の一つで測定される）、これにより、送信コイルは、磁場を生み出し、磁場は、ＳＵＴ１０６を通じた電磁結合によって受信コイル１０４の中に電圧を誘起し得る（チャネルＡで示される、もう一方の受信機で測定される）。送信コイル及び受信コイルと結合された一対の受信器１１０、１１２及び信号処理回路は、受信コイルの中の電圧（Ｖ_Ａ）を送信コイルを通る電流（１／Ｉ_Ｒ）によって割った値（Ｖ_Ａ／Ｉ_Ｒ）を測定するように構成され得る。

幾つかの例において、ＳＵＴ１０６を測定する前に、システム１００は、送信コイル１０２と受信コイル１０４の間の構造体なしで、所望の周波数範囲にわたって較正され、それによって、送信コイル１０２と受信コイル１０４又は電流プローブ１１８の周波数反応などの、ＳＵＴに関連しないかもしれない周波数依存反応を除去し得る。この点において、上記と類似のシステムを動作させる工程が、コイル間の構造体なしで実行されることができ、受信コイルの中の電圧（Ｖ_１）の測定値が、得られ得る。アルミニウムパネルなどの高伝導性の非磁性金属構造体が、その後、コイル間に受け入れられ、それから、工程が繰り返され、受信コイルの中の電圧（Ｖ_{ｐａｎｅｌ}）の測定値が得られ、この測定値は、その後、較正測定値（Ｖ_{ｐａｎｅｌ}／Ｖ_１）に参照され得る。

幾つかの例において、高伝導性の非磁性構造体が、電気的に厚く（例えば、外板の深さの３倍よりも厚い）、構造体を通って拡散する場を著しく減衰してもよい。高伝導性の非磁性構造体が、ＳＵＴ１０６よりも電気的に厚くてもよく、その結果、ＳＵＴの減衰の測定値が、高伝導性の非磁性構造体の減衰の測定値（減衰の上限）と、いかなる構造体もない場合の減衰の測定値（減衰の下限）によって範囲を定められてもよい。高伝導性の非磁性構造体の減衰の測定値は、構造体の縁の周りを包み、ＳＵＴからの測定値についてのノイズフロアとして働く場によって制限され得る。

ネットワーク分析器１１４の受信器１１０、１１２の対と信号処理回路は、送信コイル１０２と受信コイル１０４の間のＳＵＴ１０６によって引き起こされる、複数の周波数にわたるＲＦ信号の減衰の測定値を生成し得る。図２は、本開示の例示的な実施形態による、幾つかの異なる環境における所望の周波数範囲にわたる減衰を示すグラフである。すなわち、本グラフは、コイル間に構造体がないシステムの環境、及び高伝導性の非磁性アルミニウムパネル、疑似等方性ＣＦＲＰパネル及び一方向性ＣＦＲＰパネルを含む、コイル間に様々な構造体を有するシステムの環境における減衰の測定値を示す。アルミニウムパネルに関する減衰の測定値は低く、ノイズのように見えるかもしれないが（減衰の上限）、他方、コイル間に構造体がないシステムの環境における測定値は、所望の周波数範囲にわたり約０ｄＢである（減衰の下限）。

ＲＦ信号の減衰の測定値は、周波数の関数として送信コイル１０２によって作り出される磁場の減衰を反映し得る。減衰は、有効伝導率（σ_ｅｆｆ）、周波数（ω）、透磁率（μ）及ぶＳＵＴの厚さ（ｔ）の関数でありえ、すなわち記号で表記すると、
減衰＝ｆ（σ_ｅｆｆ，ω，μ，ｔ）

幾つかの例において、ＳＵＴ１０６は、非磁性であって、比透磁率が約１（μ_ｒ≒１）であってもよい。ＳＵＴの周波数（ω）と厚さ（ｔ）が既知であって、ＳＵＴの有効伝導率（σ_ｅｆｆ）の値が、減衰の測定値から計算されてもよい。

幾つかの例において、有効伝導率を計算するために、信号処理回路又はおそらくより一般的にはネットワーク分析器１１４が、分析システム１２２に結合されてもよい。減衰は、有効伝導率の関数であってもよい。そして、分析システムは、送信コイル１０２及び受信コイル１０４並びにその間のＳＵＴ１０６の配置の有限要素モデルによる有限要素解析を実行するように構成される分析システムを含む方法などで、減衰の測定値からＳＵＴの有効伝導率を計算するように構成されてもよい。

図３と図４は、本開示の例示的な実施形態による、２つの環境における２次元軸対称有限要素モデル３００を示す。本モデルは、送信コイル３０２と受信コイル３０４を示す。図３は、一つの周波数でのＲＦ信号によって駆動される送信コイルを示し、送信コイルと受信コイルの間に構造体のない場合の、送信コイルからの磁力線を示す。図４は、コイル間にＳＵＴ４０２を有する同じモデルを示し、磁力線に対する明らかな摂動がある。受信コイルの中に誘起される電圧は、ＳＵＴによって減少したように見え得る磁束結合を表し得る。

幾つかの例において、ＳＵＴ１０６の有効伝導率は、グローバル座標系（ｘ，ｙ，ｚ）の各直交軸の成分を有し、分析システム１２２は、その成分のうちの一つ又は複数の成分を具体的に計算するように構成され得る。ＳＵＴは、送信コイル１０２と受信コイル１０４に平行な向かい合う主面を有し、有効伝導率の成分は、ＳＵＴの主面に平行な第一の成分を含み得る。具体的に計算された成分（複数可）は、その場合、少なくともこの第一の成分を含んでよく、これは、多重ＳＵＴの場合には、有効伝導率の層間成分であり得る。

図５は、第１及び第２プライ５００ａ、５００ｂを含む多重構造５００の例を示す。いくつかの例では、図５の構造は、図１のＳＵＴ１０６に対応し得、いくつかの例では、送信コイル１０２及びＳＵＴ上の入射（ｉｎｃｉｄｅｎｔ）によって生成される磁場と同時に発生する電場に関連し得る、グローバル座標系を参照して図示される。図６は、図１のＳＵＴ１０６（又はそのプライ）などのＳＵＴ又は多重ＳＵＴのプライに対応し得る構造６００の例を、ＳＵＴ／プライの局所座標系（主座標として示される）を参照し示す。

また図５及び図６に示されるように、構造５００、６００は、ＳＵＴ／プライの局所座標系（ｘ’，ｙ’，ｚ’）の主軸（例えば、ｘ’軸）に平行に配向される埋め込みファイバー５０２、６０２を含み得る。いくつかの例では、多重ＳＵＴの異なるプライの主軸は、同一でも異なっていてもよく、どちらか一方又は両方の局所座標系は、グローバル座標系からの角度オフセット（φ）を有し得る。図５では、第１プライ５００ａの繊維及び第１主軸が、グローバル座標系（φ＝０°）と位置合わせされ得るのに対して、第２プライ５００ｂの繊維及び第２主軸は、グローバル座標系（φ＝９０°）からオフセットされ得る。次いで、いくつかの例では、分析システム１２２は、更にグローバル座標系のそれぞれの直交軸（例えば、ｘ軸）のうちの対応する一つからのＳＵＴの局所座標系の主軸（例えば、ｘ’軸）の任意の角度オフセットから、有効伝導率の成分を具体的に計算するように構成され得る。

例示的実施形態によるＳＵＴ１０６の有効伝導率は、次のように表され得る。
σ_ｅｆｆ＊Ｅ＝Ｊ
この場合、Ｅは、ＳＵＴで生成される電場の大きさを表し、Ｊは、ＳＵＴの電流密度の大きさを表す。有効伝導率、電場及び電流密度はまた、次のように行列形式のそれらの成分によっても表され得る。

更に、不均質な多重ＳＵＴについて、プライの各々は、次のような伝導率行列を有し得る。

グローバル座標系がＳＵＴ１０６又は多重ＳＵＴのプライの主軸と位置合わせされる例では、入射電場がｚ軸成分を有していないと仮定すると、伝導率行列は、以下のように表され得る。

グローバル座標系がＳＵＴ／プライの主軸と位置合わせされない他の例では、

であり、伝導率行列は、交差項σ_ｘｙ、即ち、

を消去するために角度φによって回転され得る。従って、ＳＵＴ／プライに対する有効伝導率は、次のように表され得る。

次いで、多重ＳＵＴの有効伝導率は、各々がクローバル座標系からのプライの主軸の任意の角度オフセットから成る、プライ毎の有効伝導率の合計としてσ_ｅｆｆについての前述の方程式から計算され得る。多重ＳＵＴがφ＝０°、９０°及び＋／−４５°である角度オフセットで配向されるプライを含む１つの例では、ＳＵＴの有効伝導率は、以下のように計算され得る。

この場合、ｎ_０、ｎ_９０、ｎ_４５及びｎ_−４５は、それぞれ０°のプライ、９０°のプライ、４５°のプライ、及び−４５°のプライの数を表す。

分析システム１２２は、σ_ｅｆｆを計算するために有限要素分析ツールを利用し得るが、これは、より複雑なドライブ（ｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｄｒｉｖｅｓ）、例えば、多重ＳＵＴに入射する送信コイル１０２からの場などに特に有益であり得る。適する有限要素分析ツールの１つの例は、マサチューセッツ州バーリントンのＣＯＭＳＯＬＩｎｃ．から市販されているＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（登録商標）（ＦＥＭＬＡＢ）である。いくつかの例では、多重ＳＵＴの単一プライの有効伝導率の成分が、有限要素分析ツールの一部となり得、次いで、複雑な場ドライブ（ｃｏｍｐｌｅｘｆｉｅｌｄｄｒｉｖｅ）によって駆動されると、ＳＵＴのプライの組み合わせに対する有効伝導率を計算することができる。いくつかの例では、プライ（例えば、σ_ｘｘ）の主軸方向の有効伝導率が分かり得るので、２つの未知の成分（σ_ｙｙ，σ_ｚｚ）のみが残る。

いくつかの例では、ＳＵＴ１０６の有効な伝導率の多重の未知の成分が計算され得る多重の独立方程式を形成するために、異なる直径のコイルを含む配列に対して先述のことを繰り返すのが望ましい。図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、配列は、送信コイル１０２ａ及び受信コイル１０４ａが第１直径ｄ１を有する第１配列と、送信コイル１０２ｂ及び受信コイル１０４ｂが第２直径ｄ２を有する第２配列とを含み得る。これらの例では、信号生成器１０８は、第１配列及び第２配列の送信コイルを別個に駆動するように構成され得る。同様に、一対の受信器１１０、１１２及び信号処理回路は、第１配列に対するＲＦ信号の減衰の第１測定と、第２配列に対するＲＦ信号の減衰の第２測定とを別個に生成するように構成され得る。分析システム１２２は、次いで、減衰の第１測定及び減衰の第２測定から有効伝導率の成分を具体的に計算するように構成され得る。ここで、特に有効伝導率の成分を計算するための有限要素分析が、第１配列及び第２配列の有限要素モデルに従って実行され得る。

更に複数の組のコイル１０２、１０４を含む先述の態様について、図５を再び参照するが、図５は、多重構造５００内で誘起され次に同一の電流経路がその寸法で別個に誘起され得る、第１及び第２プライ５００ａ、５００ｂ内の及びそれらの間の渦電流経路も示している。また、電流経路はもっと円形であり得るが、説明の簡略化のために正方形の電流経路が想定され得る。このようなＳＵＴにおいて、有効伝導率（σ_ｅｆｆ）が電流経路のサイズに対応していないことが示され得る。従って、異なる直径の２組のコイルは、未知のσ_ｙｙ及びσ_ｚｚが計算され得る２つの独立方程式を生成し得る。

既知の長さ（Ｌ）、幅（ｗ）及び厚さ（ｔ）の多重構造５００において、第１プライ５００ａの電流の流れは、構造の幅を広げ得、その結果、ｘ方向の抵抗は、次のようになり得る。

この場合、ｘ_１、ｙ_１及びΔｔは、それぞれｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の電流経路の寸法を表す。

第１プライ５００ａの最も遠い点に到達するとすぐに、電流は、第１プライのｙ方向に流れようとし得るが、ｙ方向の伝導率は、その代わりに、電流が、第１プライから第２プライ５００ｂまでｚ方向に流れるほど十分に大きいこともある。ｚ方向の伝導率が最も低いことが多いが、電流が遷移しなければならない距離（ｔ）は、非常に小さいことが多い。これは、第１プライに留まり、主軸に垂直なｙ方向に流れることとは対照的に、電流がプライ間で遷移すること、及び第２プライの主軸に沿って流れることにつながり得る。

Ｚ方向の抵抗は、次のように表され得る。

第２プライ５００ｂ（９０°のプライ）の抵抗は、次のように、第１プライ５００ａの抵抗と類似の方法で表され得る。

この場合、σ_ｘｘは、第２プライの主軸の有効伝導率である。次いで、ループに対する抵抗は、次のように表され得る。

Ｌ＝ｗかつｘ_１＝ｙ_１である正方形構造５００に対する正方形電流経路について、Ｒ_ｘ及びＲ_ｙは、（ｘ_１／ｘ_１）として拡大縮小し得る（ｍａｙｓｃａｌｅ）ので、電流ループのサイズの増加によって、Ｒｘ及びＲｙがはっきりとは変化し得ない。しかしながら、Ｒｚが（１／ｗ＊Ｌ）として拡大縮小すると、ループサイズの増加が、Ｒ_ｚにかなりの影響を与え得る。従って、異なる直径の２つの異なる組の送信コイル１０２及び受信コイル１０４について、Ｒ_{Ｔｏｔａｌ}は電流経路のサイズと比例して拡大縮小することはない。従って、異なるコイルサイズは、ｙ方向及びｚ方向の伝導率値（σ_ｙｙ，σ_ｚｚ）が計算され得るＲ_{Ｔｏｔａｌ}に対する２つの異なる値を得ることができる。

送信コイル１０２及び受信コイル１０４からの場及びＳＵＴ１０６とのそれらの相互作用は複雑であり得るので、問題を分析的に解決する際に困難を生じ得る。先ほど提案されたように、分析システム１２２は、幾何学的複雑さに対処することができる、ＣＯＭＳＯＬなどの有限要素分析ツールを使用して、ＳＵＴにおける電磁渦電流の流れを解決し得る。伝導率行列には、その直交する軸の成分に関して３つの未知の点（σ_ｘｘ，σ_ｙｙ，σ_ｚｚ）があるが、これらの成分のうちの一つ（例えば、σ_ｘｘ）を実際に知ることができ、これによって、２つの未知の点（σ_ｙｙ，σ_ｚｚ）に対する問題の複雑さが緩和される。これらの未知の点についての値は、測定されたσ_ｅｆｆが適合されることができるまで、想定され得る。

いくつかの例では、ＳＵＴ１０６の幾何学形状、例えば、その厚さ又は多重ＳＵＴの場合にはそのプライの厚さ、プライの数及び方向などが既知となり得、良好に制御され得る。適切な有限要素モデルは、固定された送信コイル１０２及び受信コイル１０４が既知のＲＦ信号電流で駆動された状態で、所望の周波数範囲の複数の周波数により動作され得る。ネットワーク分析器１１４は、受信されたコイル電圧を計算するために使用され得る、（未知のパネルに対する減衰から成る）受信コイルへの磁束結合を計算し得る。分析システム１２２は、異なる直径の複数の組のコイルについての配列をモデリングし得、測定からの結果を適合するために、σ_ｙｙ及びσ_ｚｚに対する値を計算又は調節し得る。

図８は、本開示の幾つかの例示的な実施態様による方法８００における様々なステップを示すフロー図である。ブロック８０２において示されるように、方法は、送信コイル１０２と受信コイル１０４との間に、異方性導電率を有する伝導性複合材料構造体であるＳＵＴ１０６を含む配置を設定することを含み得る。方法は、ブロック８０４で示されるように、複数の周波数にわたるＲＦ信号を用いて送信コイルを駆動することを含み得る。ＲＦ信号は、送信コイルを通る電流の状態であり得、ＲＦ信号は、送信コイルが、ＳＵＴを通る電磁結合によって受信コイル内に電圧を誘起する磁場を生成する原因となり得る。方法は、ブロック８０６で示されるように、送信コイルを通る電流によって割られる、受信コイル内の電圧を測定することを含み得る。このことは、送信コイルと受信コイルとの間のＳＵＴによってもたらされる、複数の周波数にわたるＲＦ信号の減衰の測定値を生成する。幾つかの実施例において、これらのステップは、ブロック８０８で示されるように、送信コイル及び受信コイルが、それぞれ第１及び第２の減衰の測定値を生成するために、第１及び第１とは異なる第２の直径を有する、第１及び第２の配置に対して繰り返され得る。更に方法は、ブロック８１０で示されるように、有効伝導率の関数である減衰の測定値（又は減衰の第１及び第２の測定値）から、ＳＵＴの有効伝導率を計算することを含み得る。

例示的な実施態様によれば、ＳＵＴ１０６の有効伝導率は、ＳＵＴに対する有効伝導率における絶対値又は相対的変化として計算され得、かつ任意の数の状況において有用であり得る。例えば、ＳＵＴの有効伝導率は、環境的に調整される一方、定期的な間隔で計算され得る。とりわけ、単純に材料構造を検査する場合に、時間にわたる相対的な差異をモニターするために、送信コイル１０２及び受信コイル１０４の一組を用いて測定値を単純にプロットすることが、より費用効果に優れ得る。環境調整の結果として、例示的な実施態様の価値をよりよく理解するために、従来の伝導率の測定手段を使用して、材料構造の実例が、重さを測られ、破壊検査され、かつ測定され得る。その後、有効伝導率におけるこれらの変化は、腐食、亀裂、又は他の劣化メカニズムに関連付けられ得、かつ将来の試験に対して用いられ得る。

材料構造が特定の用途に対して用いられ得る他の実施例において、送信コイル１０２及び受信コイル１０４の複数の組のからのより洗練されたアルゴリズム手法及び測定値が、遮蔽を最適化し及び／又は設計を簡略化するために有用であり得る。

本開示は、一体性を危うくすることなく水分調整しながら伝導率を監視する既知の信頼できる手法が存在しない種類の材料構造である、塗装され金属化された複合物質に関する。他の場合において、特性を明らかにすることがしばしば困難な伝導率を有する避雷のための材料構造の種類の実施例は、金属素材の織物、エキスパンドフォイル、及び編み込まれた金網（炭素素材と組み合わされた金属線）を含む。これらは、複合物質を用いて接着され、又は同時に硬化される。それらは、塗装及び何らかの環境保護のための滑らかな表面を提供する航空又は宇宙ビークルの外装上に何らかの状態の樹脂を有する。従来の抵抗値測定技術は、保護用の樹脂層が信頼できる測定値を得るところまで至るように磨き上げることを必要とする。樹脂層のこの研磨は、樹脂上の塗装を除去することと同様に、試験を危うくする。プローブにアクセスさせるために、端部からテープ又は塗装を取り去ることもまた、試験サンプルを傷付ける。多くの種々の技術が、既存の抵抗値測定技術を用いて試されてきたが、信頼できかつ費用効果に優れたものはなかった。

好適な腐食位置を作り出すために、しばしば、材料構造の実例に「Ｘ」が刻み込まれるが、そのことは従来の伝導率測定手段の使用を更に複雑にし得る。

材料構造の実例の調整を開始するのに先立って、かつその後、延長された期間（例えば、３０００時間）の湿潤暴露の間及びその後に周期的に、本開示の例示的な実施態様が使用され得る。例示的な実施態様は、実行するのに２、３分しかかからない可能性があり、かつ塗装又は樹脂を傷付けない。構造体の端部は、プローブが必要とされないので、塗装され得、及び／又はテープが貼られ得る。例示的な実施態様は、面積の特性を明らかにするために接合部を必要としない構造体、並びに金属接合部の種類及びサイズが変化する接合構造体の両方の特性を明らかにするために使用され得る。接合部は、より多くの面積を腐食する傾向があるので、予期される劣化に基づいて接合部のサイズを適正に決めることが重要である。例示的な実施態様は、また、金属化ハイブリッドに利益を与える。少なくとも１つの層が伝導性である実例において、少なくとも相対的な測定値における価値が存在し得る。

伝導性は、雷撃、遮蔽、並びに降水空電及び静電性能などの電磁効果（ＥＭＥ）に影響を与えることが、十分に立証されている。材料構造の相対的な性能を知ることでさえ、重要な利益を提供し得る。亀裂とＥＭＥ性能との間の関係性は、十分には確立されていない。例示的な実施態様は、他の変数を評価するための低費用で非侵入型の方法を提供し得る。例示的な実施態様は、微小亀裂及び腐食を評価するための水熱循環運動と併せて使用され得る。従来の抵抗値測定のために埋め込まれた金属避雷に対するプローブのアクセスを提供するための研磨は、また、それらの結果に影響を与え得る。湿度試験に類似して、試験で必要とされる破壊検査は、材料の性能を評価するための例示的な実施態様からのデータと併せて使用され得る。

１つのサイズの複数のコイルの相対的な比較が最初の試験を規定し得る別の実施例は、雷撃スパーク試験に対して同じになり、それはとりわけ、同じ材料についてのデータが既に存在するが、異なる構成又は類似の材料を有する場合である。このことは、試験サンプルの数及び試験を行うための時間を低減することができる。

本開示の例示的な実施態様によれば、分析システム１２２は、様々な手段によって実施され得、単独のハードウェア、或いは、コンピュータ可読記憶媒体からの一又は複数のコンピュータプログラムコード命令、プログラム命令、又は実行可能なコンピュータ可読プログラムコード命令の支持下にあるハードウェアを備え得る。一実施例において、分析システムとして機能し、又はさもなければ分析システムを実施するように構成された一又は複数の装置が提供され得る。複数の装置を含む実施例において、それぞれの装置は、有線又は無線ネットワークなどを介して直接的に又は間接的になど、任意の数の異なる方法で、互いに接続され、又はさもなければ通信することができる。

図９は、幾つかの実施例に従って分析システム１２２を少なくとも部分的に実施するように構成され得る、装置９００を示している。概して、本開示の例示的な実施態様の装置は、一又は複数の固定又は持ち運び可能な電子装置を備え得、含み得、又はそのような電子装置内において具現化され得る。適切な電子機器の実施例は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーションコンピュータ、サーバコンピュータなどを含む。装置は、例えば、メモリ９０４に接続されたプロセッサ９０２などの任意の数のコンポーネントの各々の一又は複数を備えてもよい。

プロセッサ９０２は、概して、例えば、データ、コンピュータ可読プログラムコード、命令（時々、概して、例えば、ソフトウェア、ファームウェアなどの「コンピュータプログラム」と呼ばれる）などの情報、及び／又は他の適切な電子情報を処理できる任意のコンピュータハードウェアである。プロセッサは、一部が１つの集積回路又は相互接続された複数の集積回路（時々、より一般的に「チップ」と呼ばれる集積回路）としてパッケージされ得る、一組の電子回路から構成される。プロセッサは、プロセッサに搭載された状態で記憶され得る、又はさもなければメモリ９０４（同じ又は別の装置の）に記憶された、コンピュータプログラムを実行するように構成することができる。

プロセッサ９０２は、特定の実施態様に応じて、任意の数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、又は何らかの他の種類のプロセッサとしてもよい。更に、プロセッサは、単一のチップ上に主要プロセッサと共に一又は複数の２次プロセッサが存在する、任意の数の異種プロセッサシステムを使用して実施されてもよい。別の例示的な実施例として、プロセッサは同一種類の複数のプロセッサを含む対称型マルチプロセッサシステムであってもよい。更に別の実施例では、プロセッサは、一又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などとして具現化され得、又はさもなければそれらを含むことができる。それ故、プロセッサは一又は複数の機能を実行するためのコンピュータプログラムを実行できるが、種々の実施例のプロセッサは、コンピュータプログラムの支援がなくとも一又は複数の機能を実行することができる。

メモリ９０４は、概して、例えば、データ、コンピュータプログラム（例えば、コンピュータ可読プログラムコード９０６）、及び／又は一時的な及び／又は永続的な他の適切な情報などの、情報を記憶できる任意のハードウェアである。メモリは、揮発性及び／又は不揮発性メモリを含み得、かつ固定でも取り外し可能でもよい。適切なメモリの実施例は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブ、フラッシュメモリ、サムドライブ、取り外し可能なコンピュータディスケット、光ディスク、磁気テープ、又はそれらの何らかの組み合わせを含む。光ディスクには、コンパクトディスク−読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、コンパクトディスク−リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）、及びＤＶＤなどが含まれ得る。様々な実例では、メモリはコンピュータ可読記憶媒体と呼ばれ、情報を記憶できる永続的装置として、一の場所から別の場所へ情報を伝送できる電子的な一時的な信号などのコンピュータ可読伝送媒体と区別することができる。本明細書に記載されるコンピュータで読み込み可能な媒体は、概して、コンピュータ可読記憶媒体又はコンピュータ可読伝送媒体を指している。

メモリ９０４に加えて、プロセッサ９０２は、また、情報を表示、送信、及び／又は受信するための一又は複数のインターフェースに接続することもできる。インターフェースは、通信インターフェース９０８及び／又は一又は複数のユーザインターフェースを含むことができる。通信インターフェースは、他の装置やネットワークなどへ及び／又は他の装置やネットワークなどから、情報を送信及び／又は受信するように構成することができる。通信インターフェースは、物理的（有線）及び／又は無線通信リンクによって情報を送信及び／又は受信するように構成することができる。適切な通信インターフェースの実施例は、ネットワークインターフェースコントローラ（ＮＩＣ）、無線ＮＩＣ（ＷＮＩＣ）などを含む。

ユーザインターフェースは、ディスプレイ９１０及び／又は一又は複数のユーザ入力インターフェース９１２を含むことができる。ディスプレイは、適切な実施例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）などを含み、ユーザに情報を提示する又はさもなければ情報を表示するように構成することができる。ユーザ入力インターフェースは、有線又は無線とすることができ、かつ処理、記憶、及び／又は表示用などの装置内にユーザから情報を受信するように構成することができる。ユーザ入力インターフェースの適切な実施例は、マイクロフォン、画像若しくはビデオキャプチャー装置、キーボード若しくはキーパッド、ジョイスティック、タッチセンシティブサーフェス（例えば、タッチパッド、タッチスクリーン）、生物測定センサーなどを含む。ユーザインターフェースは、プリンタやスキャナなどの周辺機器と通信する一又は複数のインターフェースを更に含むことができる。

上述のように、プログラムコード命令は、本明細書に記載されるシステム、サブシステム、及びそれらのそれぞれの要素の機能を実施するために、メモリに記憶され得、かつプロセッサにより実行され得る。理解されるように、任意の好適なプログラムコード命令は、コンピュータ可読記憶媒体からコンピュータ又はその他のプログラム可能装置に読み込まれ得、本明細書で特定される機能を実施する手段となるように特定のマシンが製造される。また、これらのプログラムコード命令は、コンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラム可能な装置を特定の方法で機能させることにより、特定のマシン又は特定の製造品を生成する、コンピュータ可読記憶媒体に記憶され得る。コンピュータ可読記憶媒体に記憶された命令は、製造品を生産することができ、この製造品は本明細書に記載される機能を実施するための手段となる。コンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラム可能な装置が、コンピュータ、プロセッサ又は他のプログラム可能な装置上で或いはそれらによって実行される操作を実行するように構成するために、プログラムコード命令がコンピュータ可読記憶媒体から読み出され、かつコンピュータ、プロセッサ、又は他のプログラム可能な装置に読み込まれてもよい。

１つの命令が一度に読み出され、読み込まれ、かつ実行されるように、プログラムコード命令の読み出し、読み込み、及び実行が連続して行われてもよい。幾つかの例示的な実施態様において、複数の命令をまとめて読み出し、読み込み、及び／又は実行するために、読み出し、読み込み、及び／又は実行を並行して行なうことができる。コンピュータ、プロセッサ、又はその他のプログラム可能な装置により実行される命令が、本明細書に記載される機能を実施するための操作を提供するように、プログラムコード命令の実行により、コンピュータで実施されるプロセスが生成される。

更なる代替的な構成は、以下の条項に従って、更に説明される。

条項１
送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）であって、その間に被験複合材料構造体（ＳＵＴ）（１０６）を受け入れるように構成される送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）、
複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を用いて前記送信コイル（１０２）を駆動し、それにより、前記送信電磁コイルに、前記ＳＵＴ（１０６）を通した電磁結合によって前記受信コイル（１０４）内に電圧を誘起させる磁場を生成させるように構成される信号生成器（１０８）、
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に結合され、且つ前記受信コイル（１０４）内の前記電圧を測定するように構成され、前記電圧から、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）の間の前記ＳＵＴ（１０６）によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記ＲＦ信号の減衰の測定値を生成する、一対の受信器（１１０、１１２）及び信号処理回路、並びに
前記信号処理回路に結合され、且つ前記減衰の測定値から前記ＳＵＴ（１０６）の有効伝導率を計算するように構成される分析システム（１２２）
を含むシステム（１００）。

条項２
前記有効伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、且つ前記有効伝導率を計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される、条項１に記載のシステム。

条項３
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記第１成分を具体的に計算するように構成されることを含む、条項２に記載のシステム。

条項４
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）、並びにそれらの間で受け入れられる前記ＳＵＴ（１０６）を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含む、条項２に記載のシステム。

条項５
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項２に記載のシステム。

条項６
前記ＳＵＴ（１０６）が、第１局所座標系の第１主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第１プライ及び第２局所座標系の第２主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第２プライを含む多重構造であり、且つ前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記第１局所座標系の前記第１主軸及び前記第２局所座標系の前記第２主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項５に記載のシステム。

条項７
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）が、配列を形成し、且つ前記送信コイル（１０２ａ）及び前記受信コイル（１０４ａ）が第１直径を有する第１配列、並びに前記送信コイル（１０２ａ）及び前記受信コイル（１０４ａ）が異なる第２直径を有する第２配列を含み、
前記信号生成器（１０８）が、前記第１配列及び前記第２配列の前記送信コイル（１０２ａ、１０２ｂ）を別個に駆動するように構成され、
前記一対の受信器（１１０、１１２）及び前記信号処理回路が、前記第１配列についての前記ＲＦ信号の減衰の第１測定値、及び前記第２配列についての前記ＲＦ信号の減衰の第２測定値を別個に生成するように構成され、且つ
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、減衰の前記第１測定値及び減衰の前記第２測定値から前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項２に記載のシステム。

条項８
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記第１成分を具体的に計算するように構成されることを含む、条項７に記載のシステム。

条項９
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記第１配列及び前記第２配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含み、前記第１配列及び前記第２配列はそれぞれ、それらの間に前記ＳＵＴ（１０６）が受け入れられる、条項７に記載のシステム。

条項１０
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、条項７に記載のシステム。

条項１１
送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）の間の被験複合材料構造体（ＳＵＴ）（１０６）を設定（８０２）すること、
複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を用いて前記送信コイル（１０２）を駆動（８０４）し、それにより、前記送信コイル（１０２）に、前記ＳＵＴ（１０６）を通した電磁結合によって前記受信コイル（１０４）内に電圧を誘起させる磁場を生成させること、
前記受信コイル（１０４）内の前記電圧を測定（８０６）し、前記電圧から、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）の間の前記ＳＵＴ（１０６）によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記ＲＦ信号の減衰の測定値を生成すること、及び
減衰の前記測定値から、前記ＳＵＴ（１０６）の有効伝導率を計算（８１０）すること、
を含む方法。

条項１２
前記有効伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記有効伝導率を計算（８１０）することが、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項１１に記載の方法。

条項１３
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１成分を具体的に計算することを含む、条項１２に記載の方法。

条項１４
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）、並びにそれらの間の前記ＳＵＴ（１０６）を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含む、条項１２に記載の方法。

条項１５
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、且つ前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項１２に記載の方法。

条項１６
前記ＳＵＴ（１０６）が、第１局所座標系の第１主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第１プライ及び第２局所座標系の第２主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第２プライを含む多重構造であり、且つ前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記第１局所座標系の前記第１主軸及び前記第２局所座標系の前記第２主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項１５に記載の方法。

条項１７
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）が、配列を形成し、前記設定（８０２）すること、前記駆動（８０４）すること、及び前記測定（８０６）することが、減衰の第１測定値を生成するために前記送信コイル（１０２ａ）及び前記受信コイル（１０４ａ）が第１直径を有する第１配列に対して実行され、且つ減衰の第２測定値を生成するために前記送信コイル（１０２ｂ）及び前記受信コイル（１０４ｂ）が異なる第２直径を有する第２配列に対して繰り返され（８０８）、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、減衰の前記第１測定値及び減衰の前記第２測定値から前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算すること含む、条項１２に記載の方法。

条項１８
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記有効伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１成分を具体的に計算することを含む、条項１７に記載の方法。

条項１９
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１配列及び前記第２配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含み、前記第１配列及び前記第２配列はそれぞれ、それらの間に前記ＳＵＴ（１０６）を有する、条項１７に記載の方法。

条項２０
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、且つ前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものから、前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから離れた前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、条項１７に記載の方法。

プロセッサによる命令の実行、又はコンピュータ可読記憶媒体での命令の記憶により、特定の機能を実行するための操作の組み合わせがサポートされる。この態様では、装置９００は、プロセッサ９０２及びコンピュータ可読記憶媒体又はプロセッサに連結されるメモリ９０４を含んでもよく、プロセッサは、メモリ内に記憶されるコンピュータ可読プログラムコード９０６を実行するように構成される。更に、一又は複数の機能及び機能の組み合わせは、特定の機能を実行する特殊用途ハードウェアに基づくコンピュータシステム及び／又はプロセッサ、或いは特殊用途ハードウェアとプログラムコード命令との組み合わせによって実装され得ることも理解されるであろう。

これらの開示内容に関連して、上述の説明及び添付図面に提示された教示の恩恵を有する本発明の多数の修正例及び他の実装態様が、当業者には想起されるであろう。従って、本発明は開示した特定の実装態様に限定されるものでなく、変形及び他の実装態様は特許請求の範囲に含まれることを意図しているものと理解されたい。更に、上述の説明及び添付図面は、要素及び／又は機能の特定の例示的組み合わせの観点から例示的実装態様を説明しているが、特許請求の範囲から逸脱せずに、別の実装態様によって要素及び／又は機能の異なる組み合わせを提供することができる。これに関しては、例えば、明確に上述した要素及び／又は機能とは異なる要素及び／又は機能の組み合わせもまた考えられ、添付の請求項の範囲のいくつかの項に記載される。本明細書では特定の用語が使用されるが、それらは、一般的及び説明的な意味でのみ使用されており、限定を目的とするものではない。

１００システム
１０２、１０２ａ、１０２ｂ送信コイル
１０４、１０４ａ、１０４ｂ受信コイル
１０６ＳＵＴ
１０８信号生成器
１１０、１１２受信器
１１４ネットワーク分析器
１１６バナナ−ＢＮＣアダプタ
１１８電流プローブ
１２０バナナ−ＢＮＣアダプタ
１２２分析システム
３００２次元軸対称有限要素モデル
３０２送信コイル
３０４受信コイル
４０２ＳＵＴ
５００多重構造
５００ａ第１プライ
５００ｂ第２プライ
５０２埋め込みファイバー
６００構造
６０２埋め込みファイバー
８００方法
９００装置

Claims

送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）であって、その間に被験複合材料構造体（ＳＵＴ）（１０６）を受け入れるように構成される送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）、
複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を用いて前記送信コイル（１０２）を駆動し、それにより、前記送信コイルに、前記ＳＵＴ（１０６）を通した電磁結合によって前記受信コイル（１０４）内に電圧を誘起させる磁場を生成させるように構成される信号生成器（１０８）、
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に結合され、且つ前記受信コイル（１０４）内の前記電圧を測定するように構成され、前記電圧から、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）の間の前記ＳＵＴ（１０６）によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記ＲＦ信号の減衰の測定値を生成する、一対の受信器（１１０、１１２）及び信号処理回路、並びに
前記信号処理回路に結合され、且つ前記減衰の測定値から前記ＳＵＴ（１０６）の電気伝導率を計算するように構成される分析システム（１２２）
を備えるシステム（１００）であって、
前記電気伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記電気伝導率を計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含み、
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）が、配列を形成し、且つ前記送信コイル（１０２ａ）及び前記受信コイル（１０４ａ）が第１直径を有する第１配列、並びに前記送信コイル（１０２ｂ）及び前記受信コイル（１０４ｂ）が異なる第２直径を有する第２配列を含み、
前記信号生成器（１０８）が、前記第１配列及び前記第２配列の前記送信コイル（１０２ａ、１０２ｂ）を別個に駆動するように構成され、
前記一対の受信器（１１０、１１２）及び前記信号処理回路が、前記第１配列のための前記ＲＦ信号の減衰の第１測定値、及び前記第２配列のための前記ＲＦ信号の減衰の第２測定値を別個に生成するように構成され、
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、減衰の前記第１測定値及び減衰の前記第２測定値から前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、システム。
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記第１成分を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項１に記載のシステム。
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）、並びにそれらの間で受け入れられる前記ＳＵＴ（１０６）を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含む、請求項２に記載のシステム。
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含み、
前記ＳＵＴ（１０６）が、第１局所座標系の第１主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第１プライ及び第２局所座標系の第２主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第２プライを含む多重構造であり、
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記第１局所座標系の前記第１主軸及び前記第２局所座標系の前記第２主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項２に記載のシステム。
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、前記第１配列及び前記第２配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行するように構成されることを含み、前記第１配列及び前記第２配列はそれぞれ、それらの間に前記ＳＵＴ（１０６）が受け入れられる、請求項１に記載のシステム。
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成される前記分析システム（１２２）が、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算するように構成されることを含む、請求項１に記載のシステム。
送信コイル（１０２）及び受信コイル（１０４）の間の被験複合材料構造体（ＳＵＴ）（１０６）を設定（８０２）すること、
複数の周波数にわたる無線周波数（ＲＦ）信号を用いて前記送信コイル（１０２）を駆動（８０４）し、それにより、前記送信コイル（１０２）に、前記ＳＵＴ（１０６）を通した電磁結合によって前記受信コイル（１０４）内に電圧を誘起させる磁場を生成させること、
前記受信コイル（１０４）内の前記電圧を測定（８０６）し、前記電圧から、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）の間の前記ＳＵＴ（１０６）によって引き起こされる前記複数の周波数にわたる前記ＲＦ信号の減衰の測定値を生成すること、及び
減衰の前記測定値から、前記ＳＵＴ（１０６）の電気伝導率を計算（８１０）すること、
を含む方法であって
前記電気伝導率が、グローバル座標系のそれぞれの直交軸内に成分を有し、前記電気伝導率を計算（８１０）することが、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含み、
前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）が、配列を形成し、
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、
前記設定（８０２）すること、前記駆動（８０４）すること、及び前記測定（８０６）することが、減衰の第１測定値を生成するために前記送信コイル（１０２ａ）及び前記受信コイル（１０４ａ）が第１直径を有する第１配列に対して実行され、且つ減衰の第２測定値を生成するために前記送信コイル（１０２ｂ）及び前記受信コイル（１０４ｂ）が異なる第２直径を有する第２配列に対して繰り返され（８０８）、
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、減衰の前記第１測定値及び減衰の前記第２測定値から前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含み、且つ前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１成分を具体的に計算することを含み、
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１配列及び前記第２配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含み、前記第１配列及び前記第２配列はそれぞれ、それらの間に前記ＳＵＴ（１０６）を有し、
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、方法。
前記ＳＵＴ（１０６）が、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）に対して平行な対向する主面を有し、前記電気伝導率の前記成分が、前記ＳＵＴ（１０６）の前記主面に対して平行な第１成分を含み、及び
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記第１成分を具体的に計算することを含む、請求項７に記載の方法。
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、前記送信コイル（１０２）及び前記受信コイル（１０４）、並びにそれらの間の前記ＳＵＴ（１０６）を含む配列の有限要素モデルに従って、有限要素分析を実行することを含む、請求項７に記載の方法。
前記ＳＵＴ（１０６）が、局所座標系の主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有し、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記局所座標系の前記主軸の任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含み、
前記ＳＵＴ（１０６）が、第１局所座標系の第１主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第１プライ及び第２局所座標系の第２主軸に対して平行に配向される埋め込みファイバーを有する第２プライを含む多重構造であり、並びに
前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することが、さらに前記グローバル座標系の前記それぞれの直交軸の対応するものからの前記第１局所座標系の前記第１主軸及び前記第２局所座標系の前記第２主軸のそれぞれの任意の角度オフセットから、前記成分のうちの１つ又は複数を具体的に計算することを含む、請求項７に記載の方法。