KR20090119807A

KR20090119807A - 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조

Info

Publication number: KR20090119807A
Application number: KR1020080045837A
Authority: KR
Inventors: 나극환
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2008-05-17
Filing date: 2008-05-17
Publication date: 2009-11-20

Abstract

본 발명은 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도로 두 개의 보정코일을 횡 방향으로 장착하여 종방향으로의 이동시 횡방향의 흔들림에 의한 오차를 보정할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 강철배관의 검사에 있어 실시간으로 이동하면서 연속적인 검사가 이루어질 수 있도록 하는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 원통형 강철배관의 손상부위 및 결함을 탐지하기 위한 와전류 검사기에 있어, 실시간으로 이동하면서 측정하는 경우에도 강철배관의 횡방향흔들림에 의한 측정오차를 줄이어 기기에 대한 신뢰도와 편의성을 현저히 높이는 등의 효과를 제공하게 된다.

와전류, 프로브, 인가코일, 보정코일, 감지코일

Description

원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조{PROBE STRUCTURE OF EDDY CURRENT TESTER FOR CYLINDRICAL STEEL PIPES}

본 발명은 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도로 두 개의 보정코일을 횡 방향으로 장착하여 종방향으로의 이동시 횡방향의 흔들림에 의한 측정오차를 보정할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 강철배관의 검사에 있어 실시간으로 이동하면서 연속적인 검사가 이루어질 수 있도록 하는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조에 관한 것이다.

일반적으로, 와전류(渦電流, eddy current)를 이용하여 금속 파이프 등의 내부 결함을 비파괴적으로 측정하기 위한 프로브는 널리 알려져 있고, 비파괴 검사는 검사의 대상체를 파괴하지 않고 대상체의 물성 특성이나 각종 결함 등을 감지하여 측정, 평가하는 것을 의미하는 것으로서, 와전류 프로브를 이용하는 검사방법은 다양한 종류의 비파괴 검사방법 중의 하나이다.

이때, 와전류 프로브는 솔레노이드(solenoid) 형태의 코일에 교류 전류를 가하여 주었을 때에 발생하는 교류 자장에 의해서 금속 표면에 유도되는 와전류의 변화를 감지하여 금속 표면에 내재되어 있는 결함을 찾는 센서의 일종이다.

특히, 와전류 프로브는 변압기(transformer)형과 브릿지(bridge)형의 것이 사용되고 있는데, 변압기형 와전류 프로브는 교류전류를 발생시키는 인가코일(excitation coil)과 금속 표면에 발생된 와전류에 의해 발생되는 자장을 감지하는 감지코일(sensing coil)이 분리되어 감겨진 구조로 되어 있다.

그리고, 브릿지형 프로브는 변압기형 프로브를 변형시킨 것으로서 인가코일이 감지코일의 기능까지를 동시에 수행할 수 있도록 인가 및 감지코일 만을 감아놓은 구조이다.

상기 변압기형 와전류 프로브를 이용하여 금속 파이프 등의 결함을 측정할 때에는, 우선 와전류 검사기의 내부에 장착된 와전류 프로브의 중공부에 파이프를 삽입시키고 인가코일에 전류를 가하게 되면 인가코일에는 교류전류가 발생되며, 코일의 내부에 교류 자장이 형성된다.

이때, 인가코일의 교류 자장이 금속파이프에 입사되면, 금속파이프 내부에는 페러데이법칙에 따라 전압이 유도되고, 이 유도된 전압에 의해 금속파이프의 표면 근처에는 와전류가 흐르게 되는데, 이 와전류의 세기 및 위상은 금속의 재질 및 결함의 유무에 따라 변화하는 특징이 있다.

이와 같이 금속파이프의 표면에 와전류가 형성되면, 그 와전류에 의해 금속 표면에는 2차적인 자장이 발생하고, 이 2차적인 자장은 감지코일에 의해 감지되면서 감지코일에서 감지된 자장의 세기 및 위상은 와전류 프로브에 연결되어 있는 외부의 측정장비로 전송되고, 측정장비는 이를 분석하여 파이프의 내부 결함의 유무를 판단하게 된다.

다시 말하면, 금속의 재질 및 결함의 유무에 따라 와전류의 세기 및 위상이 변화하고, 와전류에 의해 발생되는 2차적인 자장 또한 와전류와 동일하게 변화한 것을 측정장비가 분석하고 평가함으로써 파이프의 표면이나 내부의 결함의 유무를 측정하는 것이다.

그리고, 브릿지형 와전류 프로브는 변압기형 와전류 프로브를 변형시킨 것으로서, 이를 이용하여 금속 파이프 등의 결함을 측정하는 원리는 전술한 변압기형 와전류 프로브의 경우와 크게 다르지 않다.

한편, 종래의 와전류 프로브는 도1에 도시한 바와 같이 금속의 결함이나 손상 부위를 측정함에 있어 주로 금속재료가 평판인 경우에 초점을 맞추어 오류의 보정을 하지 않거나 두 개의 감지코일을 차동모드로 사용하여 온도변화 등의 비교적 느리게 변하는 요인을 제거하여 사용하고 있어 평판의 진단에는 유용하게 사용되고 있으나, 원통형같이 기다란 모양의 금속재료의 측정에 있어서 종방향(길이 방향)으로의 이동시에 횡방향의 흔들림으로 인하여 가장자리에 의한 오차가 발생되는 경우가 많다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 별도로 두 개의 보정코일을 횡 방향으로 장착하여 종방향으로의 이동시 횡방향의 흔들림에 의한 오차를 보정할 수 있도록 구성함으로써, 원통형 강철배관의 검사에 있어 실시간으로 이동하면서 연속적인 검사가 이루어질 수 있도록 하는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전류가 공급되면 그 코일 주위에 자계를 형성하면서 원통형 강철배관의 표면에 와전류를 발생시키는 인가코일과, 상기 원통형 강철배관의 표면에 발생되는 자계를 감지하여 리액턴스의 변화를 일으키는 감지코일로 이루어지는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조에 있어서, 상기 인가코일 내에 2개의 감지코일과 2개의 보정코일을 구비하되, 2개의 감지코일은 인가코일내에서 좌우측에 위치하도록 배열되고, 2개의 보정코일은 인가코일내에서 상하방향(횡방향)으로 배열되면서 강철배관의 횡방향 흔들림을 감지하여 측정결과를 보정토록 구성되는 것을 특징으로 하는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 제공하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 강철 배관의 손상 부위 및 결함을 탐지하기 위한 와전류 검사기에 있어, 실시간으로 이동하면서 측정하는 경우에도 측정오차를 줄이어 기기에 대한 신뢰도와 편의성을 현저히 높이는 등의 효과를 제공하게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도2는 본 발명에 따른 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 예시하는 구성도이고, 도3은 본 발명에 따른 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조중 구동회로를 예시하는 회로도이다.

본 발명의 프로브 구조는 그 일 실시예에 따르면, 도2에 도시한 바와 같이 그 외측에 고주파 인가코일(23)이 구비되어 있고, 이 인가코일에 전류를 가하게 되면 교류전류가 발생되면서 그 코일의 내부에 교류 자장을 형성시키게 된다.

이때, 본 발명에서는 인가코일(23) 내에 2개의 감지코일(24,25)과 2개의 보정코일(26,27)을 구비하게 되고, 이 2개의 감지코일(24,25)과 2개의 보정코일(26,27)은 하나의 원통형을 이루도록 구비되어 있다.

여기서, 2개의 감지코일(24,25)은 인가코일(23)내에서 좌우측에 위치하도록 배열되어 있고, 2개의 보정코일(26,27)은 인가코일내에서 상하방향 다시 말하면 횡방향으로 배열되어 있다.

특히, 보정코일(26,27)은 강철배관이 프로브내의 종방향으로 이동할 때 손의 떨림으로 인해 횡방향으로 흔들릴 때 이 횡방향의 흔들림을 감지하여 측정결과를 보정토록 구성하게 된다.

한편, 본 발명의 프로브를 구동하기 위한 구동회로는 도3에 도시한 보아 같 이 사용자가 키패드(33)를 통하여 설정하는 주파수를 PLL발진기(20)에서 발진하면 고주파출력증폭기(21)가 인가코일(23)에 소정의 큰 전류파형을 공급하게 된다.

이때, 인가코일(23)에 의해 발생된 교번 자속은 인가코일 근처에 있는 금속재료에 역기전력에 의한 와전류를 유기시키며, 다시 그 와전류가 만드는 자속이 감지코일(24,25)을 지나면서 원래의 자속을 감소시키게 되면서 등가적으로 감지코일의 리액턴스가 감소하는 것으로 나타나게 된다.

이러한 리액턴스의 변화를 막스웰-윈 브릿지(Maxwell-Wien Bridge)로 이루어진 차동 모드의 임피던스감지회로(29)가 감지하여 그 결과를 중앙처리장치(34)로 송신하게 되면, 중앙처리장치가 시스템프로그램(19)을 통하여 최적의 판정을 하여 모니터(33)에 최종 판정결과를 보여주도록 구성되어 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면, 사용자가 모니터 및 키패드(33)를 통하여 인가하고자 하는 전자파의 주파수와 출력크기를 입력하면, 중앙처리장치(34)는 PLL 발진기(20) 및 고주파 출력증폭기(21), 그리고 인가코일 정합회로(22)를 통하여 고주파 인가코일(23)에 충분히 큰 정현파 전류를 공급하게 된다.

이때, 인가코일(23)에 흐르는 전류는 동일한 주파수의 자계를 그 코일 주위에 발생시키게 되고, 원통형의 강철배관 위에 인가코일을 두면 강철배관의 표면에 와전류를 형성시키게 되고, 이 와전류는 인가된 자계방향과 반대방향으로 자계를 형성함으로써 감지코일(24,25)의 리액턴스를 변화시키게 된다.

여기서, 임피던스변화감지회로(29)에서는 감지코일(24,25)의 정보를 중앙처리장치(34)에 전달하여 강철배관 표면의 상태를 진단할 수 있도록 하며, 그 진단과 정에서 강철배관의 종방향이동 중에 손의 흔들림으로 인하여 강철배관의 횡방향 오차를 보정코일(26,27)과 보정코일구동회로(28)를 통하여 얻어진 보정 데이터에 따라 중앙처리장치(34)가 진단결과를 보정할 수 있도록 함으로써, 최종적으로 강철배관의 이상 여부에 관한 정확한 검사결과를 모니터(33)에 디스플레이하게 되어 원통형 강철배관의 결함 또는 손상부위를 정확히 측정할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 이는 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

그러므로, 본 발명의 실질적인 범위는 상술된 실시예에 의해 한정되어져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 청구범위와 균등한 구성에 의해 정해져야 함은 당연하다.

도1은 종래 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 나타내는 구성도,

도2는 본 발명에 따른 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조를 예시하는 구성도,

도3은 본 발명에 따른 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조중 구동회로를 예시하는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 인가코일 12, 13: 감지코일 19: 시스템프로그램 20: PLL 발진기 21: 고주파출력증폭기 22: 인가코일정합회로 23: 고주파 인가코일 24,25: 감지코일 2 26,77: 보정코일 28: 보정코일 구동회로 29: 임피던스 변화 감지회로 30: 위상비교기 31: 기준발진기 32: 전원 33: 모니터 및 키패드 34: 중앙처리장치

Claims

전류가 공급되면 그 코일 주위에 자계를 형성하면서 원통형 강철배관의 표면에 와전류를 발생시키는 인가코일(23)과, 상기 원통형 강철배관의 표면에 발생되는 자계를 감지하여 리액턴스의 변화를 일으키는 감지코일(25,26)로 이루어지는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조에 있어서,

상기 인가코일(23) 내에 2개의 감지코일(24,25)과 2개의 보정코일(26,27)을 구비하되, 2개의 감지코일(24,25)은 인가코일(23)내에서 좌우측에 위치하도록 배열되고, 2개의 보정코일(26,27)은 인가코일(23)내에서 상하방향(횡방향)으로 배열되면서 강철배관의 횡방향 흔들림을 감지하여 측정결과를 보정토록 구성되는 것을 특징으로 하는 원통형 강철배관 진단용 와전류 검사기의 프로브구조.