KR19990063276A - 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브 및 물체의 검사 방법 - Google Patents

Abstract

물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브는 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 포함하며, 상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 리시버를 더 포함한다. 상기 리시버는 길이와 폭을 갖되, 그 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 폭은 길이의 치수보다 실질적으로 큰 치수 크기를 갖는다. 물체의 검사 방법은 그러한 와류 프로브를 사용한다. 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브는 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 포함하며, 상기 드라이버는 길이와 폭을 가지되, 그 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수이다. 또한, 상기 와류 프로브는 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비한 리시버를 포함한다. 리시버와 연부중 적어도 하나 사이의 거리는 드라이버의 폭의 0.125배 미만이다. 물체의 검사 방법은 그러한 와류 프로브를 사용한다.

Description

물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브 및 물체의 검사 방법

본 발명은 구성요소의 검사 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 와류(eddy current) 기법을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

항공 우주 및 발전 산업에서 주요 구성요소의 비파괴 검사를 위해 와류 프로브(eddy current probe)가 자주 사용된다. 다수의 이러한 주요 구성요소는 작동 과정에서 극히 높은 응력에 견뎌야 한다. 가스 터빈 엔진 산업에 있어서, 추력 대 중량 비의 증가와 검사 지속기간의 증가는 신뢰할만한 엔진 작동을 보장하기 위한 높은 내구성을 필요로 한다. 구성요소의 내구성을 보장하기 위해 작은 흠집도 검출할 필요가 있다. 예를 들면, 가스 터빈 엔진의 로터 디스크는 결함의 존재를 검출하기 위해 그의 전체 표면을 검사해야 한다. 소정 크기의 흠집을 검출해낼 수 없으면 고성능 제품 및 보다 경쟁력 있는 제품을 제조할 수 없다. 더우기, 이러한 주요 구성요소의 표면은 종종 곡선, 모서리 및/또는 불규칙 형상, 즉 복잡한 기하학적 형태를 가지므로, 검사하기가 보다 어렵다.

와류 프로브는 드라이버 코일(driver coil) 및 리시버 코일(receiver coil)을 포함하는 것이 통상적이다. 전기적 여자 전류가 제공되면, 드라이버 코일은 검사시에 구성요소에 자계를 초래하는 교류 전자기적 자계를 발생시켜, 그 결과 구성요소내에 와류를 초래한다. 구성요소내의 와류는 리시버 코일내에서 상업적 기구에 의해 검출되는 전자기적 신호 또는 응답을 초래한다. 프로브가 구성요소의 변칙부(anomaly), 예를 들면 흠집 또는 상이한 형태를 통과함에 따라, 이러한 변칙부는 와류를 방해하며, 그에 따라 리시버 코일내에 상이한 신호를 초래한다. 신호의 변화는 기구에 의해 검출된다.

와류 프로브를 평가하는데 공통적으로 사용되는 2가지 기준은 프로브의 폭을 따라 상이한 지점에서 측정되는 그의 응답의 감도와, 그의 응답의 균일성(이하, 균일성으로 언급함)을 포함한다. 감도는 프로브가 특정 크기의 흠집을 검출해 내는 능력을 나타내는 정성 측정치(qualititive mesure)이다. 적용하기에 유용한 프로브는 당해 흠집의 크기를 검출하기에 충분한 감도를 가져야 한다. 균일성은 프로브의 유용한 폭을 나타낸다. 프로브는 그것의 폭을 가로지른 모든 지점에서 동일한 감도를 갖지는 않는다. 연부의 감도는 중앙부에서보다 낮은 것이 통상적이며 적용하기에 적합하지 않을 수도 있다. 보다 유용한 폭은 실제로 프로브가 어느 시기에 보다 신속한 전체 검사를 가능하게 하는 광역 범위로 언급되는 넓은 영역을 검사하는 것을 의미한다. 또한, 균일성은 복잡한 기하학적 구조, 예를 들면 모서리를 갖는 구성요소를 검사하기 위한 프로브의 효용성을 나타낸다. 전형적으로, 연부는 모서리 부근에 위치될 수 있는 프로브의 유일한 부분이다. 프로브가 그의 연부에서 낮은 감도를 갖는다면, 프로브는 모서리 부근의 흠집을 검출할 수 없을 것이다.

통상적으로, 로터 디스크 검사에 사용하기에 적절한 감도를 갖는 유일한 와류 프로브는, 예를 들면 폭이 0.030 인치 내지 0.060 인치인 극소 프로브 소자를 구비한다. 그러한 극소 소자를 갖는 프로브를 사용하면 검사에 필요한 시간 및 비용이 증가된다. 심지어 완전 자동화된 스캐닝 시스템을 사용하더라도, 단일 로터 디스크의 검사는 이러한 소형 프로브의 좁은 사용 폭, 즉 협소 영역 범위로 인해 80 시간 정도가 소모된다.

구성요소의 넓은 영역, 즉 광역 범위를 검사할 수 있는 와류 프로브는 공지되어 있다. 그러한 프로브는 통상 광역 와류 프로브로 언급되며, 보통의 와류 프로브보다 넓다. 큰 폭은 프로브에 큰 표면적을 제공하며, 그에 따라 구성요소의 넓은 표면적을 검사할 수 있다. 그러나, 폭과 표면적이 크면, 결과적으로 현재의 광역 와류 프로브는 항공 우주 및 발전 산업의 다수의 주요 구성요소의 검사에 충분한 감도를 갖게 된다. 또한, 대부분의 광역 와류 프로브는 충분히 균일한 응답을 제공하지 않으며, 프로브의 감도는 연부 근처에서 지나치게 감소된다. 그와 같이, 그들은 복잡한 기하학적 구조, 예를 들면 모서리를 갖는 표면을 검사하기에 적합하지 않다.

서튼 2세(Sutton Jr.) 등의 미국 특허 제 5,442,286 호 및 헤든그렌(Hedengren) 등의 미국 특허 제 5,262,722 호에는 다층 구조체내에 배열된 와류 프로브 소자를 구비한 와류 프로브가 개시되어 있다. 드라이버 및 리시버가 구조체의 인접층상에 배열된다. 그러한 프로브는 복잡한 기하학적 구조를 검사하는데는 적합하지만, 종종 소망하는 바에 못미치는 감도, 예를 들면 낮은 신호 대 잡음비를 갖는다.

다른 유형의 와류 프로브는 전류 섭동 프로브(perturbation probe)로 언급된다. 섭동 프로브에 있어서, 드라이버 코어축은 리시버 코어축과 직교한다. 이러한 특징은 리시버 자계를 드라이버 자계로부터 분리시키고, 그에 따라 결함을 나타내지 않는 표면 소음에 대한 리시버의 감도를 감소시킨다. 작은 물질, 예를 들면 티탄은 다른 것보다 많은 표면 소음을 나타낸다. 섭동 프로브는 통상적으로는 높은 감도를 제공하지만, 광역 범위를 제공하지 않으므로 복잡한 기하학적 구조의 검사에는 적합하지 않다.

호시카우(Hoshikaw) 등은 와류 테스터로 언급되는 한가지 유형의 섭동 프로브 및 회전방향 와류를 사용한 프로브를 개시하였다[고야마 등의Review of Progress in Quantiative Nondestructive Evaluation제 15 권A NEW ECT PROBE WITH ROTATING DIRECTION EDDY CURRENT및 고야마 등의 제 16 권BASIC STUDY OF A NEW ECT PROBE USING UNIFORM ROTATING DIRECTION EDDY CURRENT참조]. 상기 프로브는 한 측면 길이가 30mm인 2개의 대각선 날개를 갖는 정육면체 형상을 갖는 드라이버와 팬케익형 리시버를 사용한다. 호시카우 등은 프로브가 미소 잡음을 갖는 흠집상에 다량의 데이타를 생성한다는 것을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 프로브는 넓은 검사 영역을 제공하지도 않으며, 복잡한 기하학적 구조의 검사에 적합하지도 않다.

걸리버(gulliver) 등의 미국 특허 제 5,483,160 호는 하나의 드라이버 코일과 하나 또는 그이상의, 예를 들면 4개의 섭동 코일, 즉 상기 드라이버 코일의 축과 직교하는 축을 갖는 리시버 코일을 구비한 멀티 센서 프로브를 개시하고 있다. 각각의 섭동 코일은 평탄한 형상을 가지며, 프로브 헤드의 인접 측면상에 장착된다. 섭동 코일은 폭(구성요소에 대한 프로브의 운동 방향에 직교하는 치수)에 비해 길이(구성요소에 대한 프로브의 운동 방향에 평행한 치수)가 길다. 그러나, 이러한 프로브는 광역 프로브이지도 않고, 주요 구성요소의 검사에 적합한 감도를 갖지도 않는다.

본 발명의 목적은 양호한 감도를 지님과 아울러 넓은 검사 영역을 제공하는 와류 프로브를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 복잡한 기하학적 구조를 갖는 구성요소의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 물체에 대한 스캔 경로를 따라 이동하는 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브는 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 포함하되, 상기 드라이버는 길이 및 폭을 가지며, 상기 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수이고, 상기 와류 프로브는 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비한 리시버를 포함하며, 상기 리시버는 길이, 폭 및 두께를 가지고 있고, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이며, 상기 폭은 길이의 치수보다 실질적으로 큰 치수를 갖는다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 프로브가 물체에 대해 스캔 방향으로 이동하는 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브는 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 포함하며, 상기 드라이버는 길이 및 폭을 갖되, 상기 길이는 스캐닝 축에 실질적으로 평행한 방향의 치수이고, 상기 프로브는 드라이버 코일의 유효 코일축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 리시버를 더 포함하며, 상기 리시버는 길이, 폭 및 두께를 갖되, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이며, 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 리시버의 폭의 0.125배 이하이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 물체에 대한 스캔 경로를 따라 물체를 검사하는 방법은 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 가진 와류 프로브를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 드라이버는 길이 및 폭을 갖되, 상기 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수이며, 상기 와류 프로브는 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비한 리시버를 더 구비하며, 상기 리시버는 길이, 폭 및 두께를 갖되, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 폭은 길이의 치수보다 실질적으로 더 큰 치수를 가지며, 상기 방법은 와류 프로브를 실질적으로 스캔 경로를 따라 이동시키기는 단계를 더 포함하며, 상기 와류 프로브는 물체에 흠집의 존재를 나타내는 전기적 신호를 발생시키며, 상기 방법은 와류 신호를 나타내는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 물체에 대한 스캔 경로를 따라 물체를 검사하는 방법은 유효 코일 축을 갖는 코일을 구비한 드라이버를 가진 와류 프로브를 제공하는 단계를 포함하되, 상기 드라이버는 길이 및 폭을 가지며, 상기 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수이고, 드라이버의 코일은 폭방향 대향 연부를 가지며, 상기 와류 프로브는 상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직방향으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비한 리시버를 더 가지며, 상기 리시버는 길이, 폭 및 두께를 가지고 있고, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이며, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.125 배 이하이고, 상기 방법은 와류를 실질적으로 스캔 경로를 따라 이동시키는 단계를 더 포함하되, 와류 프로브는 물체의 흠집의 존재를 나타내는 전기적 신호를 발생시키며, 상기 방법은 상기 와류 프로브로부터 전기적 신호를 나타내는 단계를 더 포함한다.

수직 배향 드라이버 및 리시버 코일 축을 갖는 와류 프로브, 즉 전류 섭동 프로브는 공지되어 있지만, 지금까지는 섭동 프로브가, 예를 들면 항공 우주 및 발전 산업에서 사용하기에 적합한 감도를 갖는 넓은 검사 영역을 제공할 수 있는 것으로 인식되지 않았다. 광역 범위를 제공하기 위해 와류 프로브의 길이에 비해 폭을 증가시키면, 프로브의 폭을 가로질러 응답의 감도 및 균일성의 상당한 및/또는 과도한 저하가 초래되는 것이 통상적이다. 그러나, 전류 섭동 유형에 대해 감도 또는 균일성의 과도한 저하를 초래함이 없이 광역 범위를 제공하도록 그의 길이에 비해 폭을 증가시키는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 그러한 프로브는, 예를 들면 항공 우주 및 발전 산업에서 주요 구성요소의 검사에 유용하다.

또한, 섭동 프로브에 대한 통상의 기술에 의하면, 리시버 아래에 충분히 균일한 자계를 발생시키기 위해 드라이버의 폭이 리시버의 폭보다 상당히 커야한다. 통상적으로, 리시버의 폭은 드라이버의 폭의 2/3에 지나지 않는다. 그 결과, 종래의 섭동 프로브는 그의 폭방향 연부 근처의 감도가 빈약하며, 그에 따라 그의 유용한 폭과 복잡한 기하학적 구조를 갖는 물체를 검사할 수 있는 능력이 제한된다. 그러나, 리시버는 리시버 아래의 자계의 균일성을 지나치게 감소시킴이 없이 드라이버의 폭방향 연부 근처에서 연장될 수 있는 것으로 발견되었다. 드라이버의 폭방향 연부 근처의 리시버와 리시버 아래의 적절한 자계에 의해서, 프로브의 폭방향 연부 근처의 감도가 높게 된다. 그러한 프로브는, 예를 들면 복잡한 기하학적 구조를 갖는 구성요소를 검사하는데 유용하다.

도 1a는 가스 터빈 엔진의 로터 디스크 및 본 발명의 제 1 실시예에 따른 와류 프로브의 사시도와 함께 인터페이스 기구 및 와류 프로브로부터 수신되는 신호를 수신 및 평가하기 위한 프로세서의 개략도를 조합한 도면,

도 1b는 와류 프로브가 로터 디스크를 검사하기 위해 위치설정된 것을 도시하는 도 1a의 와류 프로브 및 로터 디스크의 사시도,

도 2a는 도 1a의 와류 프로브 소자의 사시도,

도 2b는 도 1a의 와류 프로브 소자의 다른 사시도,

도 2c는 도 1a의 와류 프로브 소자의 확대 단부도,

도 2d는 도 1a의 와류 프로브 소자의 확대 평면도,

도 2e는 도 1a의 와류 프로브 소자의 드라이버 코어 및 리시버의 확대 측면도,

도 3은 종래의 와류 프로브로부터 인위적 결함으로의 응답의 크기를 도시하는 그래프,

도 4는 광역 와류 프로브로부터 인위적 결함으로의 응답의 시뮬레이트된 크기를 도시하는 그래프,

도 5는 인위적 결함에 응답하여 도 1a의 프로브로부터 신호의 크기를 도시하는 그래프,

도 6은 종래의 와류 프로브로부터 인위적 결함으로의 응답의 크기를 도시하는 그래프,

도 7은 인위적 결함에 응답한 도 1a의 프로브로부터 신호의 크기를 도시하는 그래프,

도 8a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 와류 프로브 소자의 사시도,

도 8b는 도 8a의 와류 프로브 소자의 다른 사시도,

도 8c는 도 8a의 와류 프로브 소자의 확대 단부도,

도 8d는 도 8a의 와류 프로브 소자의 확대 평면도,

도 8e는 도 8a의 와류 프로브 소자의 드라이버 코어 및 리시버의 확대 측면도,

도 9a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 와류 프로브 소자의 사시도,

도 9b는 도 9a의 와류 프로브 소자의 다른 사시도,

도 9c는 도 9a의 와류 프로브 소자의 리시버의 평면도,

도 9d는 도 9a의 와류 프로브 소자의 측면도,

도 9e는 도 9a의 와류 프로브 소자의 드라이버 코어 및 리시버의 노출된 측면도,

도 10a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 와류 프로브 소자의 사시도,

도 10b는 도 10a의 와류 프로브 소자의 다른 사시도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 자동 검사 시스템 24 : 로터 디스크

28, 262, 362, 462 : 와류 프로브 32 : 인터페이스 기구

70, 270, 370, 470 : 드라이버 72, 272, 372, 472 : 리시버

74, 274, 374 : 차폐물 80, 280, 380, 480 : 코어

82, 92, 282, 292, 382, 392, 482, 492 : 코일

84, 96, 284, 296, 384, 396, 484 : 권선

86, 88, 98, 100, 286, 288, 298, 300, 398, 400, 486, 488, 498, 500 : 단자

106, 116, 316, 416, 516 : 스캔 경로

124, 126, 324, 326, 424, 426, 524, 526 : 유효축

본 발명은 물체, 예를 들면 도 1a에 도시된 바와 같은 가스 터빈 엔진의 로터 디스크의 표면을 검사하는데 사용하기 위한 최선의 실시예에 대해 설명한다.

도 1a를 참조하면, 물체, 예를 들면 가스 터빈 엔진(도시 않됨)의 로터 디스크(24)를 검사하기 위한 자동화된 검사 시스템(20)은 와류 프로브(28), 인터페이스 기구(32) 및 프로세서(36)를 포함한다. 로터 디스크(24)는 공통 종축(48)을 갖는 허브부(40)와 디스크부(44)를 구비할 수도 있다. 허브부(40)및 디스크부(44)는 모서리(58)에서 집중하는 표면(52, 56)을 갖는다.

와류 프로브(28)는 하우징(60), 프로브 소자(62) 및 전기 커넥터(64)를 포함한다. 하우징(60)은 외표면(67) 및 공동부(68)를 갖는 단부(66)를 갖는다. 프로브 소자(62)는 드라이버(70), 리시버(72) 및 한쌍의 차폐부(74)를 포함한다. 리시버는 주 외표면(76)을 갖는다. 프로브 소자(62)는 리시버(72)의 주 외표면(76)이 하우징(60)의 단부(66)의 외표면(67)과 거의 수평이 되도록 공동부(68)내에 끼워맞춤된다. 공동부내에 위치된 프로브에는, 프로브 소자(62)와 하우징 단부의 외표면(67) 위에 보호층, 예를 들면 0.04 인치 두께의 상표명 테프론(Teflon) 테이프가 통상적으로 제공되어 물체의 표면으로부터 마모를 방지한다.

도 2a를 참조하면, 드라이버(70)는 코어(80) 및 코일(82)을 포함한다. 코일(82)은 코어(80) 둘레에 배열된 다수의 권선(windings)(84)과, 2개의 단부 단자(86, 88)를 구비한다. 리시버(72)는 다수의 권선(96)을 갖는 코일(92)과 2개의 단부 단자(98, 100)를 구비한다. 리시버 코일(92)의 일단부 단자(98)는 드라이버 코일(82)의 일단부 단자(88)에 전기적으로 접속되어 공통 단자(102)를 형성하는 것이 바람직하다.

다시 도 1a를 참조하면, 공통 단자(102)와 다른 드라이버 및 리시버 단자(86, 100)는 전기 커넥터 및 다수의 전기 컨덕터(104)를 통해 인터페이스 기구(32)에 전기적으로 접속된다. 다수의 다른 전기적 컨덕터(105)는 인터페이스 기구(32)를 프로세서(36)에 전기적으로 접속한다.

도 1b를 참조하면, 자동화된 조절기(도시 않됨)는 와류 프로브(28)를 로터 디스크(24)상의 표면, 예를 들면 디스크부(44)의 표면(56)에 인접하게 위치설정하여 표면 검사를 용이하게 한다. 조절기(도시 않됨)는 리시버(72)의 주 외표면(76)이 검사할 표면(56)을 향하도록 와류 프로브(28)를 지향시킨다. 이러한 방위는 정반대쪽의, 예를 들면 리시버(72)의 주 외표면(76) 아래의 표면부(106)[이하, 스캔 표면(106)이라 언급함]의 검사를 용이하게 한다. 인터페이스 기구(32)는 드라이버 코일(82)로부터 자계를 초래하는 전기적 여자 신호를 드라이버 코일(82)에 제공한다. 자계는 스캔 표면(106)에 와류를 야기시킨다. 와류의 특성은 스캔 표면(106)의 특성에 의존한다. 예를 들면 스캔 표면(106)이 임의의 결함을 갖는다. 스캔 표면(106)의 와류는 리시버 코일(92)내에 전기적 신호, 예를 들면 전류 신호를 초래한다. 이러한 전기적 신호는 와류의 특성과 동일한 특성을 갖는다.

조절기(도시 않됨)가 와류 프로브를 로터 디스크의 표면(56)에 대체로 평행한 경로(116)[이하, 스캐닝 경로(116)라 언급함]로 이동시킨다. 프로브가 스캐닝 경로(116)를 따라 이동함에 따라, 그것은 정반대쪽, 예를 들면 로터 디스크상에서 그 아래의 표면을 스캔하여, 그 결과 한쌍의 점선(121)으로 표시된 누적 스캐닝 표면(120)이 형성된다. 누적 스캐닝 표면은 폭(122)을 갖는다.

인터페이스 기구(32)는 리시버 코일(92)내의 전기적 신호를 감시하고 상기 코일(92)내의 전기적 신호의 특성을 나타내는 전기적 신호를 프로세서(36)에 공급한다. 이 프로세서(36)는 신호를 처리하여 그 신호가 스캔 표면(106) 및 누적 스캔 표면(120)에 결함의 존재를 나타내는지를 결정한다.

도 2a를 참조하면, 와류 프로브 소자(62)는 전류 섭동 프로브로 공통적으로 언급되는 유형의 것이다. 드라이버 코일(82)은 유효축(124)을 갖는다. 상기 유효축(124)은 이하 코일(82)의 주요 외관상 축(apparent axis)으로 규정되고, 리시버의 주요 외표면(76)의 주변부에서 코일(82)을 통한 전류로부터 발생되는 자계(125)의 주 방향에 거의 평행하다. 드라이버에 의해 생성되는 자계(125)는 리시버의 주변부에서 실질적으로 균일한 것이 바람직하다. 동일한 방위의 권선을 갖는, 예를 들면 도 2a에 도시된 것과 유사한 코일에 대해서, 유효 코일축(124)은 코일의 실제 축과 거의 동일하다. 그러나, 다양한 방위의 권선을 갖는 코일, 예를 들면 제 3 실시예(도 9a 내지 도 9e)에 대해 이하 설명하는 코일에 대해서, 유효 코일 축은 실제 코일 축과 동일하지 않을 수도 있다. 리시버 코일(92)은 드라이버 코일 축(124)에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축(126)을 갖는다. 드라이버 및 리시버 코일 축(124, 126)의 수직 방위는 드라이버의 자계(125)로부터 리시버를 분리함으로써, 검사시에 프로브를 물체의 표면 형태에 대해 덜 민감하게 한다.

도 2b를 참조하면, 드라이버 및 리시버 코일(82, 92)은 폭(128, 130), 길이(132, 134) 및 두께(136, 138)를 각각 갖는다. 드라이버 코일(82)은 폭방향 대향 연부(140, 144)를 갖는다. 와류 프로브에 대해 통상적인 바와 같이, 폭(128, 130)은 이하 스캔 경로(116)의 방향에 직교하는 크기로 규정한다. 이러한 통상적인 사항은 폭의 크기를 누적 스캔 표면(120)(도 1b 참조)의 폭(122)(도 1b 참조)의 방향에 평행하게 한다. 길이(132, 134)는 이하 스캔 경로(116)의 방향에 평행한 크기로 규정한다. 이러한 통상적인 사항은 길이를 누적 스캔 표면(120)(도 1b 참조)의 폭(122)(도 1b 참조)의 방향에 직교하게 한다.

본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 리시버(72)는 광역 범위를 제공하기 위해 그의 길이(134)의 크기보다 실질적으로 더 큰, 바람직하게는 1.25 배 더 큰 폭(130) 크기를 갖는다. 광역 범위를 제공하기 위해 와류 프로브의 폭(130)이 길이(134)에 비해 증가되면, 통상적으로 감도와 균일성의 상당한 및/또는 과도한 저하가 초래된다. 그러나, 전류 섭동형 와류 프로브의 경우에는 감도 또는 균일성의 과도한 저하를 초래함이 없이 폭(130)을 길이(134)에 비해 증가시키는 것이 가능하다. 길이(134)의 증가는 리시버의 감도 증가에 대체로 비례하는 결과를 초래하지만, 폭(130)의 증가는 길이(134)의 증가로부터 발생되는 것보다 작은 감도의 감소를 초래한다. 따라서, 리시버(72)는 검사 시간의 감소를 용이하게 함과 동시에 적절한 감도를 제공하기 위해 넓은 스캔 폭(122)(도 1b 참조)을 제공하기에 적합할 수도 있다. 폭 대 길이 비는 적용에 가장 적합하게 선택되어야 한다. 리시버(72)의 길이(134)는 리시버상의 적절한 수의 권선을 가능케 하기에 충분할 정도로 큰 것이 바람직하다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 리시버(72)의 폭(130) 및 길이(134)는 약 2.5:1의 비에 대해 각각 약 0.150 인치 및 약 0.056 인치이다. 다른 실시예에 있어서, 리시버(72)의 폭(130) 및 길이(134)는 약 9:1의 비에 대해 각각 약 0.050 및 0.056 인치이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 리시버(72)와 폭방향 대향 연부(140, 144)중 적어도 하나 사이의 거리는 리시버(70)의 폭(128)의 0.125배 이하이며, 그에 따라 프로브 소자(62)에 기존의 전류 섭동 프로브에 의해 가능한 것보다 드라이버의 폭방향 외주부 근처에서 더 큰 감도를 제공한다. 섭동 프로브에 대한 종래의 기술은 리시버(72) 아래에 충분히 균일한 자계를 발생시키기 위해 드라이버(70)의 폭(128)이 리시버의 폭보다 상당히 커야 한다는 것이다. 그 결과, 종래의 섭동 프로브는 그들 폭방향 연부(140, 144) 근처에서 빈약한 감도를 갖는다. 그러나, 리시버(72)는 리시버 아래에 자계의 균일성을 지나치게 감소시킴이 없이 드라이버(70)의 폭방향 연부(140, 144) 근처에서 연장될 수 있다. 드라이버(70)의 폭방향 연부 근처의 리시버(72) 및 리시버 아래의 적절한 자계에 의해서, 프로브의 폭방향 연부 근처의 감도가 크다. 연부 근처의 감도가 크면 복잡한 기하학적 구조, 예를 들면 로터 디스크(24)(도 1 참조)상의 모서리(58)(도 1 참조)와 같은 비연속부를 갖는 구성요소의 검사가 용이하다. 리시버는 드라이버의 한 연부(140)로부터 드라이버의 다른 연부(144)로 연장되어 드라이버(70)의 양측 연부(140, 144)에 최대 감도를 제공하는 것이 바람직하지만, 이것은 필수적인 것은 아니다. 연부 근처의 감도의 점진적인 개선은 리시버(72)와 연부 사이의 거리를 점진적으로 작게 하는 것에 의해 성취될 수 있으며, 그에 따라 드라이버의 폭(128)의 0.0313 배의 거리는 드라이버의 폭(128)의 0.0625 배의 거리보다 연부 근처에서 큰 감도를 제공한다.

리시버 코일은 두께 치수(138) 보다 더 큰 폭 및 길이 치수(130, 134)로 규정되는 팬케익 형상을 갖는 것이 바람직하다. 리시버 코일은 권선중 단 한 층을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 리시버 코일의 두께(138)는 권선(96)의 두께와 실질적으로 동일하며, 권선(96)은 나선형으로 배열된다. 권선의 수는 약 5 내지 약 15개의 범위이며, 바람직하게는 약 10개이다. 나선부의 중앙에 약 0.025 인치의 폭을 갖는 틈새(146)가 존재하는 것이 바람직하다. 그러한 리시버는 최적의 감도를 갖는 프로브를 제공하는 결과를 가져온다. 리시버 코일(92)은, 임의의 적절한 전기 컨덕터를 사용할 수도 있지만, 에나멜 절연체를 갖는 50개의 게이지 구리 와이어를 포함하는 것이 바람직하다. 리시버의 임피던스는 2 메가 헤르쓰(Mhz)의 주파수에서 10 내지 20 오옴 이하인 것이 통상적이다. 50 오옴 이상의 임피던스가 와류 프로브의 드라이버 및 리시버에 소망되는 것이 통상적이지만, 10 내지 20 오옴의 임피던스도 전류 섭동 유형의 상당한 문제점을 나타내지 않는다. 일부 실시예에 있어서, 리시버는, 예를 들면 리시버에 다소 높은 크기의 임피던스를 제공하는 강자성체 물질을 포함하는 코어를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 드라이버 코어(80)는 장방형 블록의 형상을 갖는다. 코어(80)의 두께(150)(도 2e 참조)는 비교적 작은 것이 바람직한데, 이것은 드라이버의 크기가 리시버의 크기와 가깝게 되도록 드라이버의 임피던스의 크기를 감소시키는 효과를 갖는다. 그러나, 작은 두께는 드라이버가 적절한 자계를 제공하는 것을 방지하지 않는다. 일 실시예에 있어서, 드라이버는 0.1 인치 이하, 바람직하게는 0.05 인치 이하, 보다 바람직하게는 0.025 인치 이하의 두께를 갖는다. 최선의 실시예에서 코어 두께는 약 0.015 인치이다. 항공우주 산업의 구성요소를 검사하기 위해 프로브를 사용할 때, 인터페이스 기구에 의해 드라이버 코일에 제공되는 전기적 여자 신호는 약 1 Mhz 내지 약 6 Mhz 범위, 주로 약 5 Mhz의 주파수 크기를 갖는 것이 통상적이다. 드라이버의 길이는 임의의 적절한 길이를 사용할 수도 있지만, 리시버의 길이와 거의 동일한 것이 바람직하다.

최선의 실시예에 있어서, 드라이버 코어(80)는 페라이트 재료를 포함하지만, 코어(80)는 플라스틱 및 공기를 포함하는 임의의 적절한 재료를 포함할 수도 있다. 드라이버 코일은 다른 적절한 전기 컨덕터를 사용할 수도 있지만, 에나멜 절연체를 갖는 44개의 게이지 구리 와이어를 포함하는 것이 바람직하다. 인접 권선(84) 사이에는 틈새가 없는 것이 바람직하다. 권선(84)의 수는 약 20 내지 30개의 범위, 예를 들면 25개가 바람직하지만, 약 15개 내지 약 40개의 범위인 것이 바람직하다.

드라이버(70) 및 리시버(72)는 별도로 제조된 후 함께 고정된다. 드라이버 코일(82)이 코어(80)둘레에 권취될 때, 소량의 접착제가 권선(84) 사이에 배치되어 권선을 함께 유지한다. 리시버 코일(92)은 점착성 있는 평탄한 표면, 예를 들면 양면 테이프가 고착된 평탄한 표면(도시 않됨)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 코일(92)이 형성될 때, 소량의 접착제, 예를 들면 약 5분내에 경화되는 에폭시가 권선(96) 사이에 배치된다. 점착성 표면은 접착제가 경화될 때까지 권선을 적소에 유지시킨다. 접착제가 적절하게 경화되면, 코일(92)은 점착성 표면으로부터 제거되고, 또 드라이버와 리시버 코일(82, 92) 사이에 배치된 소량의 접착제에 의해서 드라이버 코일(82)에 고정된다. 페라이트 재료를 포함하는 것이 바람직한 차폐물(74)이 접착제, 예를 들면 약 5분내에 경화되는 에폭시에 의해 프로브 소자에 고정될 수도 있다.

도 2c, 2d 및 2c는 와류 소자(62)의 일부분의 추가도면을 도시한 것이다.

와류 프로브의 검사에 통상적으로 사용되는 2개의 기준은 프로브의 폭을 따른 상이한 지점에서 측정한 그의 응답의 균일성(이하, 균일성이라 언급함)과, 피크 대 피크의 신호 진폭과 가장 심한 피크 대 피크 잡음간의 비를 나타내는 신호 대 잡음의 비로서 표현될 수도 있는 그의 응답의 감도를 포함한다. 감도는 특정 크기의 흠집을 검출해내는 프로브의 능력을 나타내는 정성 측정치이다. 적용에 유용한 프로브의 경우에, 그것은 당해 크기의 흠집을 검출하기에 충분한 감도를 지녀야 한다. 균일성은 프로브의 유용한 폭을 나타낸다. 프로브는 프로브의 폭을 가로질러 모든 지점에서 동일한 감도를 갖지는 않는다. 연부에서의 감도는 중앙부에서 보다 낮은 것이 통상적이며, 적용에 적합하지 않을 수도 있다. 보다 큰 유용한 폭은 실제로 프로브가 한 시기에 넓은 영역(이하, 광역 범위로 언급함)을 검사하여, 보다 신속한 전체적인 검사를 가능하게 한다는 것을 의미한다. 또한, 균일성은 복잡한 기하학적 구조를 갖는, 예를 들면 모서리를 갖는 구성요소를 검사하기 위한 프로브의 유용성을 나타낸다. 통상적으로, 연부는 모서리 근처에 위치될 수 있는 프로브의 유일한 부분이다. 프로브가 그의 연부에서 낮은 감도를 갖는다면, 프로브는 모서리 근처의 흠집을 검출할 수 없을 것이다.

도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 그래프(160, 164, 168)는 곡선(172, 176, 180)을 각각 구비하며, 상기 곡선은 티탄 표면의 작은 타원형 결함에 대한 각각 3개의 상이한 와류 프로브에 대해 반응의 균일성을 도시한 것이다. 곡선(172)(도 3 참조)은 항공 우주 및 발전 산업의 주요 구성요소의 검사에 통상적으로 사용되는 와류 프로브(상이한 반사 와류 프로브)로부터의 반응을 나타낸 것이다. 이러한 프로브는 단지 0.060 인치의 폭을 갖는 소형이지만, 적절한 신호 대 잡음비를 갖는 기존의 최대 프로브를 나타낸다. 곡선(176)(도 4 참조)은 약 0.52 인치의 폭을 갖는 상업적으로 이용가능한 광역 와류 프로브로부터의 반응을 나타낸다. 곡선(180)(도 5 참조)은 약 0.151 인치의 폭을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에서 와류 프로브로부터 응답을 나타낸 것이다. 곡선(172)(도 3) 및 곡선(180)(도 5)은 결함에 대한 실제의응답을 나타낸 것이다. 곡선(176)(도 4)은 결함에 대한 모의 응답을 나타낸 것이다. 방전 장치(electrical discharge machining)(EDM)에 의해 생성되는 타원형 결함은 0.01 인치의 깊이와 0.02 인치의 길이, 즉 스캔 경로의 방향의 치수를 측정하며, 또 0.0019 인치의 폭, 즉 스캔 경로에 직교하는 방향의 치수를 측정한다.

각각의 곡선[172(도 3), 176(도 4), 180(도 5)]은 대응 프로브의 폭방향 연부의 응답의 크기를 지정하는 한쌍의 점선[184(도 3, 188(도 4), 192(도 5)]과, 크기가 피크 크기의 적어도 50%인 응답의 일부를 지정하는 다른 한쌍의 점선[196(도 3), 200(도 4), 204(도 5)]을 갖는다. 곡선(172)(도 3)은 0.06 인치 폭의 프로브의 0.050 인치에 대해, 즉 프로브의 폭의 80%에 대해 피크 크기의 적어도 50%의 크기를 제공한다. 곡선(176)(도 4)은 상업적으로 이용가능한 광역 와류 프로브가 0.52 인치 폭의 프로브의 0.30 인치에 대해, 즉 프로브 폭의 58%에 대해 피크 크기의 적어도 50%의 크기를 제공한다는 것을 나타낸다. 곡선(180)(도 5)은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 와류 프로브가 0.151 인치 폭의 프로브의 0.145 인치, 즉 프로브 폭의 96%에 대해 피크 크기의 적어도 50%의 크기를 제공한다는 것을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 와류 프로브는 항공 우주 및 발전 산업에서 통상적으로 사용되는 와류 프로브 보다 더 균일한 응답을 제공한다. 또한, 본 발명의 프로브는 상업적으로 이용가능한 광역 프로브보다 더 균일한 응답을 제공한다. 또한, 본 발명의 일 실시예의 프로브는 상업적으로 이용가능한 광역 프로브만큼 넓지는 않지만, 즉 0.52 인치에 비해 0.151 인치 이지만, 본 발명의 다른 바람직한 실시예의 프로브는 약 0.50 인치의 폭을 가지며, 또 퍼센트를 기초로 0.151 인치 폭의 프로브만큼 거의 균일한 응답을 갖는다. 따라서, 그러한 프로브는 상업적으로 이용가능한 폭넓은 와류 프로브만큼 폭이 넓고 또 응답이 보다 균일하다.

도 6 및 도 7를 참조하면, 그래프(208, 212)는 곡선(216, 220)을 각각 가지며, 이것은 0.06 인치 폭을 갖는 통상의 와류 프로브와 약 0.151 인치의 폭을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예의 와류 프로브로부터 전술한 것을 검출하기 위하여 신호 대 응답의 소음 비를 각각 도시한 것이다. 통상의 와류 프로브로부터 신호 대 응답의 소음비는 9.3:1 이다. 본 발명의 와류 프로브에 있어서 신호 대 응답의 소음비는 17.0:1 이다. 따라서, 본 발명의 와류 프로브는 폭이 넓고 응답이 보다 균일할 뿐만아니라, 항공 우주 및 발전산업에서 주요 구성요소의 검사에 사용되는 통상의 와류 프로브보다 큰 신호 대 소음비를 갖는다. 그에 따라, 작은 크기의 흠집을 발생시키지 않고 검출할 수 있는 양호한 흠집 감도를 얻을 수 있고, 그와 동시에 3가지 요인에 의해 검사 시간을 줄일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 생산성을 보다 크게 개선할 수 있다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전술한 치수 및 상호관계는 하기의 다른 실시예로 이어진다.

도 8a 내지 도 8e, 도 9a 내지 도 9e 및 도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 서로 다른 실시예를 도시한 것이다. 이들 각각의 실시예에 있어서, 코어는 제 1 실시예의 것과는 상이한 형상을 갖지만, 각 실시예에서 프로브의 작동 및 인터페이싱은 제 1 실시예에 대해 전술한 것과 거의 동일하다.

도 8a를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 와류 프로브(262)는 드라이버(270)와 주 외표면(276)을 갖는 리시버(272)를 포함한다. 드라이버(270)는 코어(280) 및 코일(282)을 포함한다. 코일(282)은 코어(280) 둘레에 배열된 다수의 권선(284)과, 2개의 단부 단자(286, 288)를 구비한다. 리시버(272)는 다수의 권선(296)을 갖는 코일(292)과, 2개의 단부 단자(298, 300)를 포함한다. 리시버 코일(292)의 일단부 단자(298)는 드라이버 코일(282)의 일단부 단자(288)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 단자(302)를 형성하는 것이 바람직하다. 프로브는 물체의 표면을 따른 스캐닝 경로(316)를 따라 이동하기에 적합하다.

본 실시예에 있어서, 드라이버 코어(280)는 반 환상체의 형상을 갖는다. 코어(280)의 두께(350)(도 8d)는 비교적 작은, 바람직하게는 약 0.0015 인치인 것이 바람직하다. 일 실시예에 있어서, 코어는 0.1 인치, 바람직하게는 0.05 인치 미만, 보다 바람직하게는 약 0.015 인치의 두께를 갖는다. 코어의 외경은 약 0.080 인치인 것이 바람직하다.

드라이버 코일(282)은 상기 코일(282)을 통한 전류로부터 발생되는 자계(325)를 관찰하는 것에 의해 결정되는 바와 같은 유효축(324)을 갖는다. 리시버 코일(292)은 드라이버 코일(324)에 거의 수직으로 배향된 축(326)을 갖는다.

도 8b를 참조하면, 드라이버 및 리시버 코일은 각각의 폭(328, 330), 길이(332, 334) 및 두께(336, 338)를 갖는다. 드라이버 코일(282)은 폭방향 대향 연부(328, 330)를 갖는다. 와류 프로브에 대해 통상적인 바와 같이, 폭(328, 330)은 이하 스캔 경로(316)의 방향에 직교하는 치수로서 규정된다. 길이(332, 334)는 이하 스캔 경로(316)의 방향에 평행한 치수로 규정된다. 드라이버의 길이는 임의의 적절한 길이를 사용할 수도 있지만 리시버 아래에 보다 균일한 자계를 제공하기 위해 리시버의 길이보다 조금 더 큰것이 바람직하다. 드라이버의 두께(336)는 약 0.050 인치인 것이 바람직하다. 리시버 코일(292)의 나선부의 중앙에, 예를 들면 폭이 약 0.025 인치인 틈새(346)가 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르면, 리시버는 그의 길이 치수보다 실질적으로 더 큰, 바람직하게는 광역 범위를 제공하기 위해 그 길이의 적어도 1.25 배인 폭 치수를 가지며, 리시버와 폭방향 대향 연부중 적어도 하나 사이의 거리는 드라이버의 폭의 0.125배 미만이므로, 기존의 전류 섭동 프로브에 의해 가능한 것보다 드라이버의 외주부 근처에서 프로브에 더 큰 감도를 제공하게 된다.

드라이버 코어(20)의 방사방향 내경을 따라 인접 권선들 사이에는 틈새가 존재하지 않는 것이 통상적이다. 그러나, 소정의 실시예에 있어서, 코어의 방사방향 내경을 따라 권선 사이에, 예를 들면 코어상의 길이 중간 지점에 틈새를 갖는 것이 바람직하다. 권선의 수는 약 30 내지 40개, 예를 들면 33개인 것이 바람직하다.

도 8c, 도 8d 및 도 8e는 와류 소자(262)의 부품의 추가 도면을 제공한다.

도 9a를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 와류 프로브(362)는 드라이버(370)와, 리시버(372)와, 한쌍의 차폐물(374)을 포함한다. 리시버는 주요 외표면(376)을 갖는다. 드라이버(370)는 코어(380) 및 코일(382)을 포함한다. 코일(382)은 코어(380) 둘레에 배열된 다수의 권선(384)과, 2개의 단부 단자(386, 388)를 갖는다. 리시버(372)는 다수의 권선(396)과, 2개의 단부 단자(398, 400)를 구비한다. 리시버 코일(392)의 일단부 단자(398)는 드라이버 코일(382)의 일단부 단자(388)에 전기적으로 접속되어, 공통 단자(402)를 형성하는 것이 바람직하다. 프로브는 물체의 표면을 따른 스캐닝 경로(416)를 따라 이동하기에 적합하다.

본 실시예에 있어서, 드라이버 코어(380)는 거의 반원통형 형상(D자형)을 갖는다. 상기 형상은 폭방향으로, 즉 스캔 경로에 직교하는 방향으로 만곡된 형상을 갖는 리시버의 주 외표면을 초래함으로써, 만곡 표면의 스캐닝을 용이하게 한다. 코어(380)의 반경(450)(도 9e)은, 예를 들면 약 0.032 인치 정도로 비교적 작은 것이 바람직하다. 또한 임의의 다른 적절한 형상 및 크기를 사용할 수도 있다.

드라이버 코일(382)은 코일(382)을 통한 전류로부터 발생되는 자계(425)를 관찰하는 것에 의해 결정되는 바와 같이 유효축(424)을 갖는다. 리시버 코일(393)은 드라이버 코일의 유효축(424)에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축(426)을 갖는다.

도 9b를 참조하면, 드라이버 및 리시버 코일은 각각의 폭(428, 430)과, 길이(432, 434)와, 두께(436, 438)를 갖는다. 드라이버 코일(382)은 폭방향 대향 연부(440, 444)(도시 않됨)를 갖는다. 와류 프로브에 통상적인 바와 같이, 폭(428, 430)은 스캔 경로(416)의 방향에 직교하는 치수로 규정한다. 길이(432, 434)는 스캔 경로(416)의 방향에 평행한 치수로 규정한다. 드라이버의 길이(432)는 약 0.058 인치인 것이 바람직하다. 예를 들면, 폭이 약 0.025 인치인 틈새(446)가 리시버 코일(392)의 나선부의 중앙에 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르면, 리시버는 그의 길이 치수보다 실질적으로 큰, 바람직하게는 광역 범위를 제공하기 위해 그의 길이의 적어도 1.25배인 폭 치수를 가지며, 리시버와 폭방향 대향 연부중 하나 사이의 거리는 드라이버의 폭의 0.125배 이하이어서, 기존의 전류 섭동 프로브에 의해 가능한 것보다 드라이버의 외주부 근처에서 더 큰 감도를 프로브에 제공하게 된다.

드라이버(380)의 인접 권선(384) 사이에는 틈새가 존재하지 않는 것이 통상적이다. 권선(384)의 수는, 약 20개 내지 30개, 예를 들면 25개가 보다 바람직하지만, 약 15개 내지 약 40개인 것이 바람직하다.

도 9c, 도 9d 및 도 9e는 와류 소자(362)의 부품의 추가 도면이다.

도 10a를 참조하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 와류 프로브(462)는 드라이버(470), 리시버(472) 및 한쌍의 차폐물(474)을 포함한다. 리시버는 주요 외표면(476)을 갖는다. 드라이버(470)는 코어(480) 및 코일(482)을 포함한다. 코일(482)은 코어(480) 둘레에 배열된 다수의 권선(484)과, 2개의 단부 단자(486, 488)를 포함한다. 리시버(472)는 다수의 권선(496)과 2개의 단부 단자(498, 500)를 포함한다. 리시버 코일(492)의 일단부 단자(498)는 드라이버 코일(482)의 일단부 단자(488)에 전기적으로 접속되어, 공통 단자(502)를 형성하는 것이 바람직하다. 프로브는 물체의 표면을 따른 스캐닝 경로(416)를 따라 이동하기에 적합하다.

본 실시예에 있어서, 드라이버 코어(480)는 복합 곡률을 갖는 형상을 취한다. 이러한 형상에 의해, 폭방향으로, 즉 스캔 경로에 직교하는 방향으로 복합 만곡 형상을 갖는 리시버의 주요 외표면을 얻고, 그에 따라 복합 만곡 표면의 스캐닝이 용이하게 된다. 코어(380)의 반경(450)(도 9e)은, 예를 들면 0.32 인치 정도로 비교적 작은 것이 바람직하다. 또한, 임의의 다른 적절한 형상 및 크기를 사용할 수도 있다.

드라이버 코일(482)은 코일(482)을 통한 전류로부터 발생되는 자계(525)를 관찰하는 것에 의해 결정되는 바와 같은 유효 축(524)을 갖는다. 리시버 코일(492)은 드라이버 코일 유효축(524)에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축(526)을 갖는다.

도 10b를 참조하면, 드라이버 및 리시버 코일은 각각의 폭(528, 530), 길이(532, 534) 및 두께(536, 538)를 갖는다. 드라이버 코일(482)은 폭방향 대향 연부(540, 544)를 갖는다. 와류 프로브에 대해 통상적인 바와 같이, 폭(528, 530)은 스캔 경로(516)의 방향에 직교하는 치수로 규정된다. 길이(532, 534)는 스캔 경로(516)의 방향에 평행한 치수로 규정된다. 리시버 코일(492)의 나선부의 중앙에, 예를 들면 폭이 약 0.025 인치인 틈새(546)가 존재하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따르면, 리시버는 그의 길이 방향보다 실질적으로 더 큰, 바람직하게는 광역 범위를 제공하기 위해 그의 길이의 적어도 1.25배인 폭 치수를 가지며, 리시버와 폭방향 대향 연부(540, 544)중 적어도 하나 사이의 거리는 드라이버의 폭의 0.125 배 미만이어서, 기존의 전류 섭동 프로브에 의해 가능한 것보다 드라이버의 외주부 근처에서 더 큰 감도를 프로브에 제공하게 된다.

인접 권선(484)과 드라이버 코어(480) 사이에는 틈새가 존재하지 않는 것이 통상적이다. 권선(484)의 수는, 약 20개 내지 30개, 예를 들면 25 개가 보다 바람직하지만, 약 15개 내지 약 40개인 것이 바람직하다.

최선의 형태의 실시예가 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예를 구체화한 것이지만, 이러한 것은 필수적이지 않다는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 프로브는 제 1 실시예 및 제 2 실시예중 어느 하나만을 구체화하거나 또는 그들의 조합을 구체화할 수도 있다. 최적의 감도는 스캔 경로를 예상되는 결함의 큰 표면 치수의 방향에 평행한 방향으로 지향시키는 것에 의해 성취되는 것이 통상적이다.

또한, 본 발명은 특정 형상 및 치수를 갖는 드라이버 및 리시버를 개시하는 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명은 임의의 형상 및 치수의 드라이버 및 리시버에 의해 사용될 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 다른 실시예는 반환상체 형상[도 8a 내지 8e에서 드라이버(270)의 형상과 동일함]을 갖는 드라이버와, 반원통형 형상 코어[도 9a 내지 9e에서 드라이버 코어(380)의 형상과 유사함] 또는 장방형 코어[도 2a 내지 2e에서 드라이버 코어(80)의 형상과 유사함]를 갖는 리시버를 사용할 수도 있다. 리시버 코일은 드라이버 코일의 유효축에 실질적으로 직교하는 코일 축을 형성하기 위해 코어 둘레에 권취된다.

본 발명을 다양한 실시예에 대해 설명하였지만, 이러한 설명은 제한적인 의미로 해석하려는 의도는 아니다. 당업자는 이러한 설명을 참조하여 첨부된 청구범위에 개시하는 바와 같이 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 상기 실시예들 뿐만 아니라 본 발명의 추가의 실시예들을 다양하게 수정할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위에 속하는 임의의 그러한 수정예 또는 실시예를 포괄할 것으로 의도하는 바이다.

본 발명의 와류 프로브는 양호한 감도를 지님과 아울러 넓은 검사 영역을 제공하며, 또한 복잡한 기하학적 구조를 갖는 구성요소의 검사에 사용하기에 적합하다.

Claims (29)

1. 물체에 대해 스캔 경로를 따라 이동하며, 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브에 있어서,

   유효 코일 축을 갖는 코일을 구비하고, 길이와 폭을 가지며, 상기 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수인 드라이버와,

   상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직 방향으로 배향된 코일 축을 가지며, 길이와 폭과 두께를 가지되, 상기 길이는 상기 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 상기 폭은 상기 길이보다 실질적으로 큰 치수를 갖는 리시버를 포함하는

   와류 프로브.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브의 폭은 그의 길이의 적어도 1.25 배인

   와류 프로브.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 프로브의 폭은 그의 길이의 적어도 2.5 배인

   와류 프로브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 리시버는 물체와 상기 드라이버 사이에 배치되는

   와류 프로브.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 리시버는 팬케익 형상을 갖는

   와류 프로브.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 리시버 코일은 약 5개 내지 약 15개 범위의 다수의 권선을 구비하는

   와류 프로브.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 리시버 코일은 약 0.025 인치의 틈새를 갖는

   와류 프로브.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 드라이버는 0.1 인치 이하의 높이를 갖는

   와류 프로브.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 드라이버의 코일은 폭방향 대향 연부를 가지며, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.125 배 이하인

   와류 프로브.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 드라이버의 코일은 폭방향 대향 연부를 가지며, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.0625 배 이하인

    와류 프로브.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 프로브의 폭은 그의 길이의 적어도 1.25배이고, 상기 리시버는 팬케익 형상을 가지며, 상기 리시버 코일은 약 5개 내지 약 15개 범위의 다수의 권선을 구비하고, 상기 드라이버는 0.1 인치 이하의 높이를 가지며, 상기 리시버는 물체와 상기 드라이버 사이에 배치되는

    와류 프로브.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 드라이버의 코일은 폭방향 대향 연부를 가지며, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.125배 이하인

    와류 프로브.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 드라이버의 코일은 폭방향 대향 연부를 가지며, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.0625배 이하인

    와류 프로브.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 리시버는 폭방향으로 실질적으로 만곡된 외형을 갖는 주 외표면을 가지는

    와류 프로브.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 리시버는 폭방향으로 실질적으로 복합 만곡 형상을 갖는 주 외표면을 가지는

    와류 프로브.
16. 물체에 대해 스캔 방향을 따라 이동하며, 물체의 검사에 사용하기 위한 와류 프로브에 있어서,

    유효 코일 축을 갖는 코일을 구비하고, 길이와 폭을 가지며, 상기 길이는 스캐닝 경로에 실질적으로 평행한 방향의 치수이고, 상기 코일은 폭방향 대향 연부를 갖는 드라이버와,

    상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직 방향으로 배향된 코일 축을 갖는 리시버로서, 길이와 폭과 두께를 가지되, 상기 길이는 상기 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 실질적으로는 상기 드라이버의 0.125 배 이하인 상기 리시버를 포함하는

    와류 프로브.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.0625배 이하인

    와류 프로브.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버는 물체와 상기 드라이버 사이에 배치되는

    와류 프로브.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버는 팬케익 형상을 갖는

    와류 프로브.
20. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버 코일은 약 5개 내지 약 15개 범위인 다수의 권선을 갖는

    와류 프로브.
21. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버 코일은 약 0.025 인치의 틈새를 갖는

    와류 프로브.
22. 제 16 항에 있어서,

    상기 드라이버는 0.1 인치 이하의 높이를 갖는

    와류 프로브.
23. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버는 팬케익 형상을 가지며, 상기 리시버 코일은 약 5개 내지 약 15개 범위의 다수의 권선을 구비하고, 상기 드라이버는 0.1 인치 이하의 높이를 가지며, 상기 리시버는 물체와 상기 드라이버 사이에 배치되는

    와류 프로브.
24. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버는 폭방향으로 실질적으로 만곡된 외형을 갖는 주 외표면을 가지는

    와류 프로브.
25. 제 16 항에 있어서,

    상기 리시버는 폭방향으로 실질적으로 복합 만곡 형상을 갖는 주 외표면을 가지는

    와류 프로브.
26. 물체에 대해 스캔 경로를 따라 물체를 검사하는 방법에 있어서,

    유효 코일 축을 가지며, 길이 및 폭을 갖되, 상기 길이는 스캐닝 방향에 실질적으로 평행한 방향의 치수인 드라이버와,

    상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비하며, 길이와 폭과 두께를 갖되, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 상기 두께는 상기 길이의 치수보다 실질적으로 큰 치수를 갖는 리시버를 구비하는 와류 프로브를 제공하는 단계와,

    상기 와류 프로브를 실질적으로 스캔 경로를 따라 이동시켜, 상기 와류 프로브가 물체에 흠집의 존재를 나타내는 전기적 신호를 발생시키는 상기 와류 프로브의 이동 단계와,

    상기 와류 프로브로부터 상기 전기적 신호를 제공하는 단계를 포함하는

    물체의 검사 방법.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 와류 프로브로부터의 상기 전기적 신호를 감시하는 단계와 상기 와류 프로브로부터 상기 전기적 신호를 나타내는 전기적 신호를 발생시키는 단계와, 상기 발생된 전기적 신호를 처리하여 물체내에 결함의 존재를 검사하는 단계를 더 포함하는

    물체의 검사 방법.
28. 물체에 대해 스캔 경로를 따라 물체를 검사하는 방법에 있어서,

    유효 코일 축을 가지며, 길이 및 폭을 갖되, 상기 길이는 스캐닝 방향에 실질적으로 평행한 방향의 치수이며, 상기 코일은 폭방향 대향 치수를 갖는 드라이버와,

    상기 드라이버 코일의 유효 코일 축에 실질적으로 수직으로 배향된 코일 축을 갖는 코일을 구비하는 리시버로서, 길이와 폭과 두께를 갖되, 상기 길이는 스캐닝 경로에 평행한 방향의 치수이고, 상기 리시버와 상기 연부중 적어도 하나 사이의 거리의 크기는 상기 드라이버의 폭의 0.125배 이하인 리시버를 구비하는 와류 프로브를 제공하는 단계와,

    상기 와류 프로브를 실질적으로 스캔 경로를 따라 이동시켜, 상기 와류 프로브가 물체에 흠집의 존재를 나타내는 전기적 신호를 발생시키는 상기 와류 프로브의 이동 단계와,

    상기 와류 프로브로부터 상기 전기적 신호를 제공하는 단계를 포함하는

    물체의 검사 방법.
29. 제 28 항에 있어서,

    상기 와류 프로브로부터의 상기 전기적 신호를 감시하는 단계와 상기 와류 프로브로부터 상기 전기적 신호를 나타내는 전기적 신호를 발생시키는 단계와, 상기 발생된 전기적 신호를 처리하여 물체내에 결함의 존재를 검사하는 단계를 더 포함하는

    물체의 검사 방법.