JP2005515441A - 電気的測定用プローブとその製造方法 - Google Patents

Abstract

被試験体の内部や表面に生じた、例えば割れ目状の欠陥を検出するために使用される従来のプローブは、剛性の基板を備えている。そのためそのプローブでは平坦な表面しか試験することができない。本発明によるプローブ（１）は可撓性の基板（１６）を備えており、その可撓性の故に種々の曲率半径の被試験体（１０）の表面に密着する。そのため、励磁コイルで発生した磁気信号を、測定品質を低下させる空隙を経ることなしに信号コイルで受信できる。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の電気的測定用プローブおよび請求項１３に記載の剛性のプローブを作るための可撓性プローブの使用方法に関する。

剛性のフェライト鉄心によって作られた強磁性信号増幅部を備えた渦電流測定用プローブはドイツ国特許出願公開第１９７４８５５６号明細書により公知である。平コイルを配設した剛性の基板から形成されたプローブで、平坦な表面を有する被試験体に限ってその測定を行うことができる。平坦でない表面では、プローブを被試験体の表面形状に適応させなければならない。そうしないと誤った測定結果を得ることになるからである。

平坦な被試験体用の強磁性信号増幅部を有する渦電流測定部を備えたプローブは米国特許第６００２２５１号明細書からも公知である。

米国特許第５３８９８７６号明細書により、渦電流測定用プローブが公知であるが、そこでは微弱な信号しか出力させられない。

従って本発明の課題は、種々の曲面を持った被試験体に対して使用可能な電気的測定用プローブを提供することである。

この課題は、基板を有するプローブが可撓性を持つことによって解決される。

本発明によるプローブの他の好ましい構成は従属請求項に示す。

プローブは例えば５０ｍｍ又はそれ以上の曲率半径に適応させることができる。

好ましくは、可撓性の箔により形成した基板、プローブ用には好ましくはポリイミドを使用することで可撓性が達成される。

可撓性の箔の上に、例えば２つの、特に銅製の平コイルを電気部品として配置できる。

プローブの可撓性は、電気部品の可撓性の裏張りによっても保持される。

可撓性裏張りのために、フェライトを混入したポリマー箔を用いるとよい。それによって強磁性信号増幅が可能になる利点がある。

フェライトからなる柔軟な薄いシートを用いることもできる。又、フェライト粒子を混入した、容易に塑性変形し得る注型樹脂を用いることもできる。

本発明の実施例を、簡単かつ概念的に図示する。

図１は、従来技術による電気部品として励磁コイル４と信号コイル７を平面図で示す。信号コイル７は、例えば励磁コイル４で取り囲まれている。励磁コイル４、信号コイル７およびプローブを備えた評価システムの更なる詳細構成例は、独国特許出願公開第１９７４８５５６号明細書に記載されており、ここではその詳細を省略する。

励磁コイル４と信号コイル７は電気的に互いに分離されている。信号コイル７は、この例では、差動プローブとして構成されている。局部的な分解能は両単位コイルの中心点間の距離、所謂基線長によって定まる。励磁コイル４が信号コイル７の単位コイルを例えば対称的に取り囲むことで、励磁磁界の補償を行っている。

プローブの実施例として、次の２例を挙げることができる。第１はＸＸＬ型プローブである。これは３．３ｍｍの基線長を持ち、励磁コイルは２１ターンであり、信号コイルは８ターンである。第２はＳ型プローブである。これは２．３ｍｍの基線長を持ち、励磁コイルは９ターンであり、信号コイルは５ターンである。

特に励磁コイル４と信号コイル７からなるプローブは、矢印で示す走査方向１３に、被試験体１０（破線の輪郭線で示す）の表面上を動かされる。その場合、プローブ１は被試験体１０上に面３７（図２）で接する。被試験体１０が例えば割れ目状の欠陥を含むと、その欠陥が励磁コイル４の磁気信号に作用し、その結果被試験体１０の内部および表面の欠陥を特定できる。

図２は本発明による電気的測定用プローブ１の第１実施例を示す。被試験体上に直接載置される基板１６として可撓性を持つ、例えば箔、好適にはポリイミド箔が用いられる。基板１６上に励磁コイル４と信号コイル７が例えば平坦に配置される。即ち両コイルは平面上を走る導電路として形成される。電気部品としての両コイル４、７は箔１６上に電気めっき又は湿式化学法で形成できる。基板１６上と、両コイル４、７上又は周りとに、必須ではないが、裏張り２２を基板１６に接合する、例えば接着剤１９を塗布してもよい。

裏張り２２も同様に可撓性を示す。裏張り２２の材料として、１００以下の透磁率μを持つフェライト材料が（強磁性信号増幅のために）用いられる。裏張り２２を貫通して、例えばドイツ国特許出願公開第１９７４８５５６号明細書による測定システム用のコイル４、７の少なくとも１本のリード線３１が導かれる。

裏張り２２としては、フェライト粒子を混入したポリマー箔２５を使用できる。

信号増幅部のため、可撓性の薄いフェライトシートを使用できる。

ポリイミド箔１６は例えば２５μｍ、銅コイル４、７は１７μｍ、接着剤１９は約３０μｍそしてフェライトを混入したポリマー箔２５は２００〜６００μｍの厚さを持つ。

この積層体は十分な可撓性を保持し、そのため例えば５０ｍｍ又はそれ以上の被試験体１０の種々の曲率半径に問題なく適応できる。

図３は、本発明によって構成された平型プローブ１の第２実施例を示す。裏張り２２はフェライト粒子を混入した注型樹脂３４によって保証することもできる。フェライト粒子の平均的な直径は、例えば約１０μｍである。注型樹脂は硬化プロセス後も容易に塑性変形し、そのためプローブ１の可撓性が永続的に保証される。

この注型プローブは、一定の曲率を持つ表面用の剛性のプローブ１を作るためにも使用できる。その際、十分な塑性変形が可能であり、かつ所定の被試験体１０の輪郭に永続的に適応するように変形した状態で硬化する注型樹脂３４が用いられる。この方法の利点は可撓性プローブ１をまず被試験体１０の表面に大きなコストをかけることなく適合させ、その後注型樹脂３４を硬化させることで、箔１６の当接面３７と被試験体１０の湾曲した表面との間に、測定結果の品質を低下させる空隙が存在しないようにできることである。

例えば２つのコイル４、７又は単一のコイルと強磁性信号増幅部２２を備えたプローブ１は、例えば金属構造部品１０の欠陥を検出するのに用いられる電気的測定として渦電流測定のために利用できる。

励磁コイルおよび信号コイルの配置を示す平面図である。 本発明によるプローブの第１実施例を示す縦断面図である。 本発明によって構成されたプローブの第２実施例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ プローブ、４ 励磁コイル、７ 信号コイル、１０ 被試験体、１３ 走査方向、１６ 基板、１９ 接着剤、２２ 裏張り、２５ ポリマー箔、２８ 裏張り、３１ リード線、３４ 注型樹脂、３７ 当接面

Claims (13)

1. 基板を備え、該基板上に少なくとも１つの電気部品が設けられ、被試験体上に載置して用いられる電気的測定用プローブにおいて、
   基板（１６）を有するプローブ（１）が種々の曲率半径を有する被試験体（１０）に適合するように全体として可撓性であることを特徴とする電気的測定用プローブ。
2. 基板（１６）が可撓性箔であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
3. 箔（１６）がポリイミドからなることを特徴とする請求項２記載のプローブ。
4. 基板（１６）上に、電気部品として少なくとも１つのコイル（４、７）、特に銅コイル（４、７）が設けられたことを特徴とする請求項１記載のプローブ。
5. 少なくとも１つの電気部品（４、７）を少なくとも部分的に覆う可撓性裏張り（２２）を備えることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
6. 可撓性裏張り（２２）がフェライトを混入したポリマー箔により形成されたことを特徴とする請求項５記載のプローブ。
7. 可撓性裏張り（２２）がフェライト材料からなる可撓性シートにより形成されたことを特徴とする請求項５記載のプローブ。
8. 可撓性裏張り（２２）が塑性変形の可能な注型樹脂（３４）により形成されたことを特徴とする請求項５記載のプローブ。
9. 電気部品として、基板（１６）上に平坦に配置された少なくとも１つのコイル（４、７）を備えることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
10. 渦電流測定用プローブ（１）であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
11. 強磁性信号増幅部（２２）を備えることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
12. ５０ｍｍ迄の曲率半径に適応可能であることを特徴とする請求項１記載のプローブ。
13. 硬化し得る可撓性の注型樹脂を裏張り（２２）として備えた可撓性プローブが、湾曲表面に適応した形状で硬化する、剛性のプローブを作るために使用される請求項１から１２の１つに記載の可撓性プローブの使用方法。

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