KR102140170B1 - 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브 및 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법 - Google Patents
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Abstract
교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브 및 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 관한 것으로서, 상기 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브는 소정의 폭을 갖도록 형성되는 것으로서, 전원공급부에서 전류가 인가시 상호 교차되는 방향으로 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 형성된 유도코일과, 상기 유도코일에서 유도되는 상기 제1 및 제2유도전류를 측정할 수 있도록 상기 유도코일에 인접되게 설치되는 자기센서부를 구비한다.
본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브가 적용된 비파괴 검사장치를 이용하여 검사를 수행하면, 종래의 와전류검사법에 비하여, 교차 경사형 유도전류를 유도하여 검사를 수행하므로 결함의 존재에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 정량적으로 측정하여, 부식, 마모, 균열을 판별하고, 이를 정량적으로 평가할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브가 적용된 비파괴 검사장치를 이용하여 검사를 수행하면, 종래의 와전류검사법에 비하여, 교차 경사형 유도전류를 유도하여 검사를 수행하므로 결함의 존재에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 정량적으로 측정하여, 부식, 마모, 균열을 판별하고, 이를 정량적으로 평가할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브 및 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전류가 인가시 상호 교차하는 제1 및 제2유도전류를 발생시켜 비파괴 검사를 수행할 수 있는 비파괴 검사장치용 프로브 및 유도코일 제조방법에 관한 것이다.
와전류 비파괴검사는 전자기적 현상을 이용하여 피측정체에 내재된 결함을 검출하는 방법이다. 피측정체에 인접한 코일에 교류전류를 인가하면, 피측정체에 유도전류가 발생한다. 유도전류의 경로에 결함이 존재하면, 유도전류의 흐름이 왜곡되고 이에 따라 결함 주변에서 시변 자속밀도의 분포가 변화한다. 이를 코일, 홀센서, GMR 센서 등에 의하여 측정하면 결함의 유무, 위치 및 크기를 검사할 수 있다. 이러한 와전류 비파괴검사는 산업 전반에 걸쳐 금속 재질의 기기 구조물의 건전성 확인에 활용되고 있다. 한편, 코일, 홀센서, GMR 센서 등을 선형, 면적형, 환형, 원통형으로 배열하면 보다 빠른 속도로 결함을 검출하고, 인식할 수 있다.
한 예로, 열교환기는 유체의 열을 전열관 튜브의 전열면을 통해 열전달을 일으켜 가열, 냉각, 응축 등의 기능을 수행한다. 고온, 고압, 진동, 수화학 환경 하에서 장시간 활용한 열교환기 전열관 튜브는 부식, 점식, 침식, 공식, 마모, 감육, 피로균열, SCC, IASCC 등의 손상을 입을 수 있다. 이러한 손상에 기인하여 열교환기 본연의 기능을 수행하지 못할 경우, 발전소 정상운전에 지장을 초래할 수 있다. 따라서, 열교환기 전열관의 건전성 확인을 위한 비파괴검사가 발전소 계획예방정비기간 동안 주기적으로 수행되고 있다.
열교환기 전열관의 건전성 확인을 위한 보빈형 와전류 비파괴검사는 발전소 계획예방정비기간 동안 주기적으로 수행하고 있다. 내삽 보빈형 탐촉자에 교류전류를 인가하면, 전열관 튜브에 유도전류가 발생한다. 유도전류의 경로에 결함이 존재하면, 탐촉자의 임피던스가 증가한다. 또한, 결함의 존재가 튜브의 내벽에 위치하거나, 외벽에 위치하는 각 경우에 위상차가 발생한다. 따라서, 보빈형 탐촉자의 임피던스와 위상차를 측정하면 결함의 위치와 깊이를 검사할 수 있다. 이러한 원리에 의하여 검사한 결과에 따라 체적성 결함이 관두께 정비기준을 초과한 전열관에 대해서는 관막음 정비를 수행한다. 한편, 전열관 검사결과에 대한 후속조치로서 전열관에서 균열성 결함이 발견될 경우에는 관두께 정비기준과 무관하게 관막음 조치를 취해야 한다. 이는 체적성 결함의 경우에 비하여 균열성 결함의 경우 결함이 매우 빠르게 진전하기 때문이다. 따라서, 균열성 결함이 체적성 결함으로 잘못 평가되어 미 보수상태로 남아 있는 경우, 발전소 정상 출력운전 중에 전열관 파열에 의한 누설발생의 위험성을 내포하게 된다. 따라서, 보빈형 탐촉자를 사용한 열교환기 전열관 튜브의 비파괴검사에서는 결함 신호가 검출된 지점에서 별도의 수단으로 결함의 종류를 판별하는 작업을 추가한다.
이러한 한계를 보완하기 위하여 보빈탐촉자 검사결과 검출된 결함에 대하여 추가적으로 회전형 탐촉자를 현장에 적용한다. 회전형 탐촉자는 탐촉자 헤드 후방에 설치된 모터에 의해 전열관 내면을 헬리컬 스캔하여 보빈 탐촉자의 이상지시가 균열성 결함인지 체적성 결함인지를 판별하는데 사용되고 있다. 하지만, 검사속도가 느리고, 시험편 내벽을 따라서 회전할 필요가 있어서 탐촉자의 사용수명이 짧다는 단점을 가지고 있어 전수검사에 활용되지 못하고 있는 실정이다.
한편, 소구경 전열관 내벽을 따라 능동형 코일센서를 환형으로 배열하여 축방향으로 스캔하여 보다 빠른 속도로 결함 유무 판별 및 정량 평가에 활용할 수 있는 환형배열 탐촉자가 개발된 바 있다. 회전형 탐촉자에 비하여 빠른 속도로 결함을 검출할 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 능동형 코일센서의 경우, 환형으로 배열된 모든 센서를 동시에 구동할 때 상호 간섭이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 센서 간의 간격을 넓히거나, 센서와 센서의 간격이 간섭을 회피할 수 있을 정도의 거리를 유지한 채로 교차로 구동해야 한다. 이러한 교차 구동을 구동하기 위하여 복잡한 신호처리회로 즉, 멀티플렉싱 과정에서 많은 열과 잡음이 발생하여 기기의 수명을 단축시킨다. 또한, 능동형 코일센서 자체가 권선기에 의하여 개별적으로 제작하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 대량생산이 어렵고, 센서의 크기를 소형화하기 곤란하며, 균일한 품질을 얻기 곤란하다. 따라서, 제작 가격이 비싸면서, 센서의 크기 때문에 공간분해능을 높일 수 없다는 한계를 가지고 있다.
이러한 공간분해능의 한계 또는 신호처리회로의 복잡함을 극복하면서, 소구경 열교환기 전열관 튜브의 비파괴검사를 위하여 여자코일과 환형 또는 원통형으로 배열한 반도체기반 수동형 자기센서를 이용하여 와전류를 영상화하고, 결함을 검출 및 평가하는 환형 및 원통형 자기센서 배열이 개발된 바 있다. 보빈형 코일에 교류전류를 인가하면, 전열관의 원호방향으로 유도전류가 발생한다. 결함이 존재하면 유도전류가 왜곡되어, 전열관 내부의 시변 자계가 왜곡된다. 이러한 시변자계를 환형 또는 원통형으로 배열된 GMR센서, 홀센서, 코일센서와 수동형 자기센서에 의하여 측정하여 결함 유무는 물론 형상 및 크기를 정량적으로 평가할 수 있다. 특히, 결함의 존재에 기인한 시변자계의 세기를 수동형 자기센서에 의하여 측정하므로, 능동형 코일센서와는 달리 크기가 작고, 센서 간의 간섭이 없어서 공간분해능을 높일 수 있으며, 센서를 교차로 구동할 필요가 없다는 장점을 가지고 있다.
그러나, 균열성 결함의 방향에 따라 결함 검출 성능이 서로 다르다는 단점을 가진다. 즉, 균열성 결함이 축방향일 때에는 유도전류의 왜곡이 결함의 양 선단의 좁은 영역에서 큰 강도로 발생하고, 원호방향일 때에는 유도전류의 왜곡이 결함의 양 변의 넓은 영역에서 낮은 강도로 발생한다. 따라서, 축방향 균열과 원호방향 균열의 결함 검출 능력이 서로 다르다는 한계가 있었다.
이러한 균열성 결함의 방향에 따라 결함 검출 성능이 서로 다른 현상은 열교환기 전열관과 같은 소구경 튜브의 비파괴검사에서만 발생하는 것이 아니다. 즉, 시험편의 형상이 평면형이거나 곡면형일 때에도 유도전류의 인가방향과 동일한 방향의 균열성 결함은 검사하기 곤란하다는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 다단으로 접철되어 형성된 유도코일을 이용하여 상호 교차되는 제1 및 제2유도전류를 발생시키고, 결함 주변에 발생하는 유도전류의 왜곡에 기안한 전자기장의 진폭과 위상차 분포를, 배열된 자기센서에 의하여 측정함으로서, 고속으로 결함을 검출하고, 정량 평가할 수 있는 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브 및 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브는 소정의 폭을 갖도록 형성되는 것으로서, 전원공급부에서 전류가 인가시 상호 교차되는 방향으로 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 형성된 유도코일과, 상기 유도코일에서 유도되는 상기 제1 및 제2유도전류를 측정할 수 있도록 상기 유도코일에 인접되게 설치되는 자기센서부를 구비한다.
상기 유도코일은 상기 제1 및 제2유도전류가 폭방향을 따라 연장된 가상의 기준선에 대해 교차하는 방향으로 생성되도록 형성된다.
상기 유도코일은 선형으로 소정길이 연장형성될 수 있다.
상기 유도코일은 소정의 반경을 갖는 환형으로 연장형성될 수도 있다.
상기 유도코일은 중앙부에 중공이 마련되도록 환형으로 형성되되, 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시키는 베이스 코일을 다단으로 접철하여 제작되는 것이 바람직하다.
상기 유도코일은 상기 중공의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을, 상기 제1접힘부분들 사이의 상기 베이스 코일의 제2접힘부분들이 상호 나란하게 위치되도록 접은 다음, 상기 제2접힘부분들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분들을 다단으로 접철하여 제작된다.
상기 유도코일은 폭에 대한 원주 길이의 비율이 
의 정수배인 상기 베이스 코일로 제작된 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법은 전원공급부에서 전류가 인가시 유도전류를 발생시키는 베이스 코일을 준비하는 준비단계와, 전류가 인가시 상호 교차하는 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 상기 베이스 코일이 다단으로 접철되어 유도코일이 제작되는 제작단계를 포함한다.
상기 준비단계에서, 상기 베이스 코일은 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시킬 수 있도록 중앙부에 중공이 마련되도록 환형으로 형성된다.
상기 제작단계는 상기 중공의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을 접철하는 제1접철단계와, 상기 제1접철단계 이후에, 상기 제1접힘부분들 사이의 상기 베이스 코일의 제2접힘부분들을 다단으로 접철하는 제2접철단계를 포함한다.
상기 제1접철단계에서는, 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을, 상기 제2접힘부분들이 상호 나란하게 위치되도록 접철하는 것이 바람직하다.
상기 제2접철단계에서는, 상기 제2접힘부분들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분들을 다단으로 접철할 수 있다.
또한, 상기 베이스 코일은 폭에 대한 원주 길이의 비율이 
의 정수배인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브가 적용된 비파괴 검사장치를 이용하여 검사를 수행하면, 종래의 와전류검사법에 비하여, 교차 경사형 유도전류를 유도하여 검사를 수행하므로 결함의 존재에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 정량적으로 측정하여, 부식, 마모, 균열을 판별하고, 이를 정량적으로 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배열형 자기센서 탐촉자에 비하여, 균열성 결함의 방향에 관계없이 결함 검출 능력을 향상시킬 수 있으며, 유도전류 인가장치의 크기를 최소화하여 탐촉자의 크기를 작게 만들 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브에 대한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브의 유도코일에 대한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브의 유도코일에 대한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브가 적용된 비파괴 검사장치에 대한 블럭도이고,
도 5는 본 발명에 따른 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 대한 순서도 이고,
도 6 내지 도 10은 도 5의 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 따라 유도코일이 제작되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브의 유도코일에 대한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브의 유도코일에 대한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브가 적용된 비파괴 검사장치에 대한 블럭도이고,
도 5는 본 발명에 따른 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 대한 순서도 이고,
도 6 내지 도 10은 도 5의 비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법에 따라 유도코일이 제작되는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브 및 비파괴 검사장치용 유도코일(20) 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1에는 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)는 열교환기용 관과 같은 시편(15)에 삽입되어 시편(15)의 결함 유무를 검사하는 비파괴 검사장치에 설치되는 것으로서, 다수의 유도코일(20) 및 자기센서부(30)를 구비한다.
상기 유도코일(20)은 소정의 폭을 갖고, 환형으로 형성되며, 전원공급부(미도시)에서 교류전류가 인가시 유도전류를 유도하도록 형성된다. 이때, 유도코일(20)은 전류가 인가시 상호 교차되는 방향으로 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 형성될 수 있도록 형성되는데, 상기 제1 및 제2유도전류가 폭방향을 따라 연장된 가상의 기준선에 대해 교차하는 방향으로 생성되도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2유도전류는 유도코일(20)의 폭방향을 따라 연장된 가상의 기준선에 대해 45°및 135°로 경사지게 유도된다.
여기서, 유도코일(20)은 중앙부에 중공이 마련되도록 환형으로 형성되되, 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시키는 베이스 코일을 다단으로 접철하여 제작된다. 즉, 유도코일(20)은 중공의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일의 제1접힘부분(51)들을, 상기 제1접힘부분(51)들 사이의 상기 베이스 코일의 제2접힘부분(52)들이 상호 나란하게 위치되도록 접은 다음, 상기 제2접힘부분(52)들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분(52)의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분(52)들을 다단으로 접철하여 제작된다. 이때, 베이스 코일은 폭에 대한 원주 길이의 비율이 
의 정수배인 것이 바람직하다.
상기 유도코일(20)의 제작 방법은 후술되는 비파괴 검사장치용 유도코일(20) 제조방법에서 상세히 설명한다.
상술된 바와 같이 구성된 유도코일(20)은 다수개가 시편(15)의 축방향을 따라 상호 이격되게 배열된다. 한편, 도시된 예에서는 상기 유도코일(20)이 환형으로 형성된 구조가 도시되어 있으나, 유도코일(20)은 이에 한정하는 것이 아니라 도 2에 도시된 바와 같이 선형으로 소정길이 연장형성되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 사각형으로 형성될 수도 있다.
자기센서부(30)는 상기 유도코일(20)에서 유도되는 상기 제1 및 제2유도전류를 측정할 수 있도록 상기 유도코일(20)에 인접되게 설치되는 것으로서, 다수의 자기센서(31)를 구비한다. 자기센서(31)는 다수개가 상기 유도코일(20)의 내측면에, 원주방향을 따라 상호 이격되게 배열될 수 있다. 여기서, 상기 자기센서(31)는 홀센서 또는 거대자기저항(GMR)센서가 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)는 유도코일(20) 및 자기센서부(30)를 지지하기 위한 지지부재(미도시)가 마련되어 있다. 상기 지지부재는 도면에 도시되진 않았지만, 환형의 유도코일(20)들의 중앙을 관통되게 설치되어 유도코일(20) 및 자기센서부(30)를 지지하거나 유도코일(20)의 외측면을 감싸도록 원통형으로 형성되어 자기센서부(30)가 부착된 유도코일(20)을 지지할 수도 있다. 한편, 지지부재는 이에 한정하는 것이 아니라 유도코일(20)에서 유도되는 유도전류를 간섭하지 않으며, 유도코일(20) 및 자기센서부(30)를 지지할 수 있는 지지수단이면 무엇이든 가능하다.
전원공급부에서 유도코일(20)로 전원이 인가되면, 유도코일(20)에서는 제1 및 제2유도전류가 유도된다. 여기서, 제1 및 제2유도전류가 상호 교차되는 방향 즉, 유도코일(20)의 폭방향에 대해 45°및 135°로 경사지게 유도된다. 상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)는 시편(15)의 균열성 결함이 시편(15)의 축방향 또는 원주방향으로 형성되더라도, 경사형으로 유도되는 제1 및 제2유도전류에 의한 유도전류의 왜곡이 비교적 큰 강도로 발생되어 시편(15)에 대한 결함 검출 성능이 향상되는 장점이 있다.
한편, 도 4에는 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)가 적용된 비파괴 검사장치(100)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 비파괴 검사장치(100)는 본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브(10)와, 전원공급부로서, 상기 프로브(10)의 유도코일(20)에 다양한 주파수의 교류 전원을 선택적으로 인가하기 위해 상기 유도코일(20)에 연결된 교류전원 인가유닛(110)과, 상기 프로브(10)의 자기센서부(30)에 연결되어 상기 자기센서(31)들에서 출력되는 각각의 신호를 증폭하고, 각각의 신호로부터 진폭과 위상차 신호를 출력하는 증폭-분기 신호처리부(120)와, 상기 증폭-분기 신호처리부(120)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD변환부(130)와, 상기 자기센서부(30) 및 증폭-분기 신호처리부(120)에서 출력된, 자기센서(31) 수의 2배에 해당하는 신호 즉, 진폭과 위상차의 분포를 계산하여 검사 대상체의 결함유무, 결함위치 및 크기를 판별하는 연산장치(140)를 구비한다.
상기 프로브(10)는 열교환기용 관과 같은 시편에 삽입된 다음, 교류전원 인가유닛(110)으로부터 유도코일(20)에 교류전원이 인가되고, 자기센서부(30)에서 측정된 신호를 연산장치(140)에서 분석하여 시편(15)의 결함에 대한 정보를 산출한다.
본 발명에 따른 교차 경사형 유도전류를 이용한 프로브(10)가 적용된 비파괴 검사장치를 이용하여 검사를 수행하면, 종래의 와전류검사법에 비하여, 교차 경사형 유도전류를 유도하여 검사를 수행하므로 결함의 존재에 기인한 전자기장의 왜곡 분포를 정량적으로 측정하여, 부식, 마모, 균열을 판별하고, 이를 정량적으로 평가할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래의 배열형 자기센서 탐촉자에 비하여, 균열성 결함의 방향에 관계없이 결함 검출 능력을 향상시킬 수 있으며, 유도전류 인가장치의 크기를 최소화하여 탐촉자의 크기를 작게 만들 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 5에는 비파괴 검사장치용 유도코일(20) 제조방법에 대한 순서도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 비파괴 검사장치용 유도코일(20) 제조방법은 준비단계(S110) 및 제작단계(S120)를 포함한다.
상기 준비단계(S110)는 전원공급부에서 전류가 인가시 유도전류를 발생시키는 베이스 코일(41)을 준비하는 단계이다. 상기 베이스 코일(41)은 도 6에 도시된 바와 같이 소정의 폭(W)을 갖고, 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시킬 수 있도록 중앙부에 중공(42)이 마련되도록 환형으로 형성되어 있다.
제작단계(S120)는 전류가 인가시 상호 교차하는 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 상기 베이스 코일(41)이 다단으로 접철되어 유도코일(20)이 제작되는 단계로서, 제1접철단계(S121) 및 제2접철단계(S122)를 포함한다.
제1접철단계(S121)는 상기 중공(42)의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일(41)의 제1접힘부분(51)들을 접철하는 단계이다. 도 7에 도시된 바와 같이 상기 베이스 코일(41)의 제1접힘부분(51)들을, 상기 제1접힘부분(51)들 사이의 상기 베이스 코일(41)의 제2접힘부분(52)들이 상호 나란하게 위치되도록 접철한다. 이때, 제1접힘부분(51)들은 각각 삼각형이 되도록 상기 베이스 코일(41)을 접되, 제1접힘부분(51)들의 상호 대향되는 내측 변(53)이 제2접힘부분(52)의 길이방향 중심선(54)에 대해 직교한 삼각형이 되도록 접는 것이 바람직하다.
제2접철단계(S122)는 상기 제1접철단계(S121) 이후에, 상기 제1접힘부분(51)들 사이의 상기 베이스 코일(41)의 제2접힘부분(52)들을 다단으로 접철하는 단계이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제2접힘부분(52)들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분(52)의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분(52)들을 다단으로 접철하는 것이 바람직하다. 도면에서 화살표는 베이스 코일(41)의 유도전류 방향을 표시한 것이다.
여기서, 도 8을 참조하면, 제2접힘부분(52)들은 최좌측의 제1접힘부분(51)의 내측 변(53)에 가장자리가 접할 수 있도록 제2접힘부분(52)의 길이방향 중심선(54)에 대해 45°경사지게 상방으로 접는다. 다음, 도 9를 참조하면, 제2접힘부분(52)의 나머지 부분을 최우측의 제1접힘부분(51)의 내측 변(53)에 가장자리가 접할 수 있도록 경사지게 하방으로 접는다. 상술된 바와 같이 베이스 코일(41)의 제2접힘부분(52)들을 다단으로 경사지게 접어, 도 10과 같은 유도코일(20)을 제작한다. 여기, 베이스 코일(41)이 다단으로 접철된 유도코일(20)은, 도면에 화살표로 표시된 유도전류가 각각 길이방향 중심선(54)에 대해 45°및 135°로 각각 경사지며 상호 교차되게 유도된다.
여기서, 유도코일(20)의 폭(H)은 베이스 코일(41)의 폭(W)의 
배이고, 유도코일(20)의 길이는 베이스 코일(41)의 원주 길이(φ)의 1/2이다. 도면에서, n은 정수배이고, 도시된 예에서는 3이 적용된다. 따라서, 베이스 코일(41)은 폭에 대한 원주 길이의 비율이 
의 정수배일 경우, 제1 및 제2유도전류가 45°및 135°로 각각 경사지며 상호 교차되게 유도되는 유도코일(20)을 제작할 수 있다.
작업자는 제작하고자 유도코일(20)의 폭 또는 길이에 따라 적합한 폭과 원주 길이를 갖는 베이스 코일(41)을 준비하여 유도코일(20)을 제작할 수 있다. 베이스 코일(41)에 의해 제작된 유도코일(20)은 제1접힘부분(51)들을 상호 연결하여 환형으로 제작할 수도 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10: 교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브
20: 유도코일
30: 자기센서부
31: 자기센서
41: 베이스 코일
42: 중공
51: 제1접힘부분
52: 제2접힘부분
100: 비파괴 검사장치
110: 교류전원 인가유닛
120: 증폭-분기 신호처리부
130: AD변환부
140: 연산장치
20: 유도코일
30: 자기센서부
31: 자기센서
41: 베이스 코일
42: 중공
51: 제1접힘부분
52: 제2접힘부분
100: 비파괴 검사장치
110: 교류전원 인가유닛
120: 증폭-분기 신호처리부
130: AD변환부
140: 연산장치
Claims (13)
- 소정의 폭을 갖도록 형성되는 것으로서, 전원공급부에서 전류가 인가시 상호 교차되는 방향으로 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 형성된 유도코일; 및
상기 유도코일에서 유도되는 상기 제1 및 제2유도전류를 측정할 수 있도록 상기 유도코일에 인접되게 설치되는 자기센서부;를 구비하고,
상기 유도코일은 중앙부에 중공이 마련되도록 환형으로 형성되되, 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시키는 베이스 코일을 다단으로 접철하여 제작되는 것으로서, 상기 중공의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을, 상기 제1접힘부분들 사이의 상기 베이스 코일의 제2접힘부분들이 상호 나란하게 위치되도록 접은 다음, 상기 제2접힘부분들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분들을 다단으로 접철하여 제작된,
교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브.
- 제1항에 있어서,
상기 유도코일은 상기 제1 및 제2유도전류가 폭방향을 따라 연장된 가상의 기준선에 대해 교차하는 방향으로 생성되도록 형성된,
교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 유도코일은 폭에 대한 원주 길이의 비율이의 정수배인 상기 베이스 코일로 제작된,
교차 경사형 유도전류를 이용한 비파괴 검사장치용 프로브.
- 전원공급부에서 전류가 인가시 유도전류를 발생시키는 베이스 코일을 준비하는 준비단계; 및
전류가 인가시 상호 교차하는 제1 및 제2유도전류가 발생되도록 상기 베이스 코일이 다단으로 접철되어 유도코일이 제작되는 제작단계;를 포함하고,
상기 준비단계에서, 상기 베이스 코일은 전류가 인가시 원주방향으로 유도전류를 발생시킬 수 있도록 중앙부에 중공이 마련되도록 환형으로 형성되고,
상기 제작단계는
상기 중공의 중심을 기준으로 상호 대향되는 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을 접철하는 제1접철단계; 및
상기 제1접철단계 이후에, 상기 제1접힘부분들 사이의 상기 베이스 코일의 제2접힘부분들을 다단으로 접철하는 제2접철단계;를 포함하는,
비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 제1접철단계에서는, 상기 베이스 코일의 제1접힘부분들을, 상기 제2접힘부분들이 상호 나란하게 위치되도록 접철하는,
비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법.
- 제11항에 있어서,
상기 제2접철단계에서는, 상기 제2접힘부분들이 상호 뒤틀리도록 상기 제2접힘부분의 길이방향에 대해 교차되는 방향으로 상기 제2접힘부분들을 다단으로 접철하는,
비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법.
- 제8항에 있어서,
상기 베이스 코일은 폭에 대한 원주 길이의 비율이의 정수배인,
비파괴 검사장치용 유도코일 제조방법.
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