Numerical Modeling of the Hall Sensor Signal Used in Pulsed Eddy Current Testing and Comparison of Its Characteristics with a Coil Sensor Signal

Pulsed eddy current (PEC) testing signals have typically been obtained from the electromotive force induced in a sensor coil. However, an increasing number of studies have elected to incorporate the Hall plate as a sensor. Thus, accurate numerical modeling of the Hall sensor signal is necessary. In this study, a PEC probe is designed and a numerical modeling program is written so that Hall sensor signals and coil sensor signals can be calculated simultaneously. First, a step current is used as the input current. The predicted Hall sensor signals show similar characteristics to those of the experimental signals reported by other researchers. The characteristics of the two types of signals are then analyzed and compared as the thickness of test object changes. The results show that the Hall sensor signal provides less information for evaluating the thickness of the test object than the coil sensor signal. The response signals from a pulsed input current are also calculated, and it is confirmed that an equivalent reversed signal pattern appeared after the pulse width at both signals.

홀센서를 사용한 펄스와전류탐상 신호의 수치모델링 및 코일센서 신호와의 특성 비교

펄스와전류탐상에서 탐상 신호는 주로 센서코일에 유도되는 기전력의 시간에 따른 변화를 측정하여 사용되었는데, 최근에는 홀센서(Hall sensor)로 측정한 신호를 사용하는 경우도 많아지고 있다. 본 논문에서는 펄스와전류탐상에서 나타나는 홀센서 신호를 수치적으로 모델링하여 예측하였다. 이를 위해 두께 측정을 위한 탐촉자를 설계하고 먼저 계단입력전류를 사용한 수치해석을 수행하여 홀센서를 사용하였을 경우의 신호를 예측하였다. 또한, 코일을 센서로 사용하였을 경우의 신호도 동시에 계산하였다. 수치모델링 결과로 예측된 홀센서 신호들은 실험 연구를 통해 보고된 신호들과 유사한 형태를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 그리고 피검사체의 두께 변화에 따른 두 신호들의 특성을 분석하고 비교해 본 결과, 홀센서 신호에서는 코일센서 신호에 비해 두께 변화를 판별하기 위한 정보가 더 적게 제공된다는 것을 알 수 있었다. 펄스입력전류를 사용한 경우의 탐상 신호들도 계산해 본 결과, 두 신호 모두 사용된 펄스의 폭이 지난 시간에는 계단입력전류를 사용한 경우의 응답이 반대가 되어 감소하는 형태로 나타난다는 것을 확인할 수 있었다.