KR20190057045A - 자기적으로 결합된 통합 초음파 검사 및 음극화 보호 측정 프로브 - Google Patents

자기적으로 결합된 통합 초음파 검사 및 음극화 보호 측정 프로브 Download PDF

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Abstract

본 출원은 수중 표면에서 음극화 보호(CP, cathodic protection) 전압 측정 및 초음파 검사(UT, ultrasonic testing) 두께 측정 양자를 수행하기 위해 원격 조작 차량의 로봇식 아암들에 부착 가능한 자기적으로 결합된 통합 프로브들 및 프로브 시스템들을 개시한다. 통합 프로브 시스템은 ROV 엔드 이펙터에 결합하기 위한 스프링을 포함할 수 있다. 슬리브 하우징 내에는 그로부터 연장되는 초음파 프로브가 배치된다. 자기 캐리어, 자속 집중기 및 짐벌이 초음파 프로브의 일부를 둘러싸고, 하나 이상의 전기 전도성 레그가 짐벌의 전면으로부터 연장되어 CP 프로브로서 기능한다. 레그들은 짐벌의 전면에 노출된 가요성 막을 갖는 초음파 프로브 주위에 배치되어, 점검 중에, 적어도 하나의 레그가 표면과 접촉하고 초음파 프로브가 실질적으로 동시에 CP 측정 및 UT 측정을 제공하기에 충분히 근접하게 된다.

Description

자기적으로 결합된 통합 초음파 검사 및 음극화 보호 측정 프로브
본 특허 출원은 일반적으로 시험 및 측정 메커니즘들, 보다 구체적으로는 수중 환경에서 초음파로 두께를 측정하고 음극화 보호 전압 판독을 수행하기 위한 프로브 시스템들에 관한 것이다.
구조물의 두께를 비파괴적으로 측정하기 위해서는, 측정 장치가 구조물의 표면에 초음파를 방출하고 초음파가 측정 장치로 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정하는 것이 일반적이다. 초음파 검사("UT", Ultrasonic testing)는 보트 선체들, 말뚝들, 파이프라인들 및 라이저들 같은 수중 구조물들과 같은 금속 구조물들의 두께 측정에 적용 가능하다. 그러한 수중 표면들에 부식 효과를 제한하기 위해서는, 음극화 보호("CP", cathodic protection) 기술이 적용된다. CP에서, 수중 구조물의 금속 표면은 전기 화학 전지(예를 들어, 갈바니 전지)의 음극으로 만들어지고 그 표면은 보다 큰 음극 전위를 갖는 다른 금속(예를 들어, 아연, 마그네슘, 알루미늄)으로 코팅되며 이는 양극으로 기능한다. 그러면, 양극 금속이 부식되나, 구조물 표면은 부식되지 않는다. CP가 의도한대로 작용하고 있음을 보장하기 위해서는, 구조물의 표면의 전압을 측정하는 것이 일반적이다. 통상적으로, 수중 구조물들의 경우, 원격 조작 차량("ROV", remotely operated vehicle) 또는 사람 다이버를 사용하여 CP 및 UT 측정을 수행한다. 어느 경우든, 종래 ROV들에 내재하는 하중 및 수송 제한으로 인해, CP 및 UT 측정은 별도의 ROV 로봇식 아암에서 두 개의 프로브로 수행되거나 하나의 아암에서 하나의 프로브를 다른 프로브를 교체함으로써 수행된다. 어느 경우든, 반복적인 CP 및/또는 UT 측정을 수행하기 위한 프로브들의 전환 또는 재조정은 시간 소모적이고 비용이 많이 든다. 또한, 종래 CP 및 UT 프로브 시스템들의 중량 및 양팔 ROV 시스템의 필요로 인해, 보다 큰 작업 등급 ROV들만이 두 개의 아암을 부착하여 한 번에 양 측정을 번갈아 수행할 수 있다. 그러나, 작업 등급 ROV들은 얕고 제한된 접근 가능성(예를 들어, 작은 공동들 내의 표면들) 점검 위치들에 적합하지 않다. 따라서, 하나의 로봇식 아암만 갖는 보다 작고 보다 가벼운 ROV들에 결합될 수 있는 통합 CP 및 UT 프로브 시스템이 요구된다.
또한, CP 및 UT 측정 중에, 종래 CP 및 UT 프로브 시스템들이 수중 점검 표면과 접촉할 때, 프로브 시스템을 표면에서 밀어내는 반동력이 생성된다. ROV들이 수중에서 부유할 때, 특히 반동력에 약하며, 프로브 시스템의 방향이 바뀌거나 프로브 시스템이 점검 표면에서 풀릴 수 있다. 시스템의 방향을 바꾸려면 ROV 스러스터 작동이 필요하며, 이는 특히 많은 측정이 이루어질 경우, 각 측정에 눈에 띄게 누적되는 지연을 추가한다.
이러한 이슈들과 관련하여 본 출원이 제공된다.
본 발명의 광범위한 측면에 따르면, 음극화 보호(CP) 전압 판독 및 초음파 검사(UT) 두께 측정 양자를 실질적으로 동시에 수행할 수 있는 자기적으로 결합된 통합 프로브 시스템들이 제공된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자기적으로 결합된 통합 프로브 시스템들의 실시 예들은 프로브 캐리어를 포함하며, 이때 상기 프로브 캐리어의 전면에 전기 전도성 부분이 배치되고, 상기 전면은 내부 중앙에 공동을 획정한다. 다양한 실시 예에서, 상기 전기 전도성 부분은 전도성 팁들 또는 톱니 모양의 가장자리를 포함할 수 있다. 상기 프로브 캐리어 내에는 하나 이상의 자석 및 자속 집중기가 내장되며, 이때 상기 자속 집중기는 상기 하나 이상의 자석에 의해 지지되고 상기 프로브 캐리어의 상기 전기 전도성 부분에 인접해 있다. 일부 실시 예에서, 상기 자속 집중기는 자기 전도성 물질의 링 형상 층이다. 다른 실시 예들에서, 상기 자속 집중기는 상기 프로브 캐리어 내에 내장되는 하나 이상의 자기 전도성 로드를 포함한다.
계속해서 본 발명의 이러한 측면에 따라, 상기 통합 프로브 시스템들은 상기 프로브 캐리어의 상기 공동에 안착되는 가요성 막을 추가로 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 상기 두 개 이상의 전기 전도성 팁은 상기 프로브 캐리어의 상기 전면에서 떠나 길이 방향으로 연장되고 상기 가요성 막 주위에 서로 등거리 배열된다. 또한, 하나 이상의 실시 예에 따른 상기 통합 프로브 시스템들은 슬리브 하우징 및 트랜스듀서 결정(transducer crystal)을 갖는 초음파 프로브를 포함하고, 상기 초음파 프로브는 상기 슬리브 하우징 내에 부분적으로 배치되고 상기 프로브 캐리어를 통해 상기 가요성 막에 인접하게 연장되며, 상기 가요성 막은 상기 트랜스듀서 결정 주위에 배열된다. 상기 가요성 막과 상기 트랜스듀서 결정 간극 내에는 접촉 매질이 배치될 수 있다. 하나 이상의 실시 예에서, 상기 통합 프로브 시스템은 상기 슬리브 하우징의 자유단에 결합되고 상기 프로브 캐리어가 상기 수중 표면과 접촉할 때 부여되는 힘에 반응하여 상기 프로브 캐리어에 2 자유도를 제공하도록 구성된 스프링을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 자기적으로 결합된 통합 프로브 시스템의 실시 예들은 중공 링으로 형성되고 외부 짐벌의 내부 표면에 배치된 하나 이상의 결합 지점을 갖는 상기 외부 짐벌을 포함한다. 상기 하나 이상의 결합 지점에서 상기 외부 짐벌에는 내부 짐벌이 결합되고, 상기 내부 짐벌은 상기 내부 짐벌의 전면에 배치되는 전기 전도성 부분을 가지며, 상기 전면은 내부 중앙에 공동을 획정한다. 하나 이상의 실시 예에서, 상기 외부 짐벌 및 상기 내부 짐벌은 상기 내부 짐벌에 1 이상의 이동 자유도를 제공하도록 결합된다. 상기 내부 짐벌 내에는 하나 이상의 자석 및 자속 집중기가 내장되며, 이때 상기 자속 집중기는 상기 하나 이상의 자석에 의해 지지되고, 상기 전기 전도성 부분에 인접해 있다.
계속해서 본 발명의 이러한 측면에 따라, 상기 통합 프로브 시스템들은 상기 내부 짐벌의 상기 공동에 안착되는 가요성 막을 추가로 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 두 개 이상의 전기 전도성 팁이 상기 외부 짐벌 또는 상기 내부 짐벌의 상기 전면에서 떠나 길이 방향으로 연장되고 상기 가요성 막 주위에 서로 등거리 배열된다. 하나 이상의 실시 예에서, 상기 내부 짐벌은 하나 이상의 진입부를 획정하는 크기 및 형상이고, 상기 전기 전도성 팁들 중 적어도 하나가 상기 외부 짐벌상에 배치되며 상기 하나 이상의 진입부를 통해 길이 방향으로 연장된다. 추가적으로, 본원의 상기 통합 프로브 시스템들은 상기 외부 짐벌의 외부 표면에 결합되는 모듈식 프레임을 포함한다. 또한, 하나 이상의 실시 예에 따른 상기 통합 프로브 시스템들은 슬리브 하우징 및 트랜스듀서 결정(transducer crystal)을 갖는 초음파 프로브를 포함하고, 상기 초음파 프로브는 상기 슬리브 하우징 내에 부분적으로 배치되고 상기 내부 짐벌을 통해 상기 가요성 막에 인접하게 연장되며, 상기 가요성 막은 상기 트랜스듀서 결정 주위에 배열된다. 상기 가요성 막과 상기 트랜스듀서 결정 간극 내에는 접촉 매질이 배치될 수 있다.
첨부 도면들은 대표적인 실시 예들을 도시하는 것이고 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. 도면들 중에서, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 대응하는 부분들을 나타내는 것으로 의도된다.
도 1a는 본 출원의 적어도 일 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템의 사시도를 도시한다;
도 1b는 도 1a의 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템의 등축 측면도를 도시한다;
도 1c는 도 1a의 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템의 상부 단면도를 도시한다;
도 2a는 본 출원의 대안적인 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템의 사시도를 도시한다;
도 2b는 도 2a의 대안적인 프로브 시스템의 등축 측면도를 도시한다;
도 2c는 도 2a의 대안적인 프로브 시스템의 상부 단면도를 도시한다; 그리고
도 3은 본 출원의 또 다른 대안적인 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템의 사시도를 도시한다.
이제 본 발명이 본 발명의 일부를 형성하고, 예시로서 본 발명의 구현 예들 및/또는 실시 예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 설명된다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않으면서 다른 실시 예들이 구현될 수 있고 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 다른 것들 중에서도, 예를 들어, 개시된 주제는 방법들, 장치들, 구성요소들 또는 시스템들로서 구체화될 수 있다.
또한, 용어들은 명시적으로 언급된 의미를 넘어 맥락상 시사되거나 암시된 뉘앙스의 의미들을 가질 수 있는 것으로 인식된다. 마찬가지로, "일 실시 예에서"라는 문구는 본 명세서에서 사용될 때 반드시 동일한 실시 예를 나타내지 않고 "다른 실시 예에서"라는 문구는 본 명세서에서 사용될 때 반드시 다른 실시 예를 나타내지 않는다. 예를 들어, 청구된 주제는 개개의 예시적인 실시 예들의 조합들, 또는 개개의 예시적인 실시 예들의 부분들의 조합들에 기초할 수 있다.
본 출원에 따르면, 각 측정을 수행하는 사이의 지연이 최소화되는 초음파 검사(UT)를 사용하여 표면 두께를 측정하고 음극화 보호(CP) 전압을 측정하기 위한 자기적으로 결합된 통합 프로브들 및 통합 프로브 시스템들에 관한 실시 예들이 제공된다. 이러한 방식으로, CP 측정 및 UT 측정은 실질적으로 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, CP 측정 및 UT 측정 양자는 수중 파이프라인 또는 말뚝과 같은 특정 수중 표면(또는 "점검 표면")에 또는 계류 선체의 밑면에 한 번의 단일 터치 다운 중에 수행될 수 있다.
터치 다운 중에, 통합 프로브와 점검 표면 사이의 접촉에 의해 생성된 반동력을 상쇄하기 위해, 통합 프로브 시스템들은 통합 프로브를 점검 표면에 자기적으로 결합시키는 역할을 하는 자기 부착 구성요소들을 포함한다. 파이프라인들과 같은 통상적인 점검 표면들은 강자성 물질들(예를 들어, 철, 코발트, 강 또는 니켈)을 포함하거나 표면을 충분한 전류에 연결함으로써 전자기적으로 수용성 있게 만들어지는 음극화 보호 코팅(예를 들어, 아연, 마그네슘, 알루미늄)을 포함한다.
일 측면에서, 본 명세서의 하나 이상의 실시 예에 제공되는 통합 프로브들은 예를 들어, 아암 엔드 이펙터의 자유단에서 원격 조작 차량(ROV)의 하나의 로봇식 아암에 결합될 수 있다. 통상적인 ROV들의 구조적 한계들은 그것들의 로봇식 아암들을 로봇식 아암당 단지 하나의 교체식 또는 영구 장착형 프로브로 제한하고, 그러한 아암들은 동시 CP 측정 및 UT 측정을 수행하는 데 필요한 기민성이 부족하다. 따라서, 통상적으로, ROV가 한 번에 CP 측정 및 UT 측정을 수행하기 위해, 그것은 적어도 두 개의 로봇식 아암을 가져야 한다. 각 로봇식 아암은 무겁고, 두 개 이상의 로봇식 아암을 포함할 수 있는 대형의 작업 등급 ROV만 있다. 일부 경우, 종래 측정 방법들은 두 번째 측정을 수행하기 위해 아암에서 완전한 프로브 교체(예를 들어, CP에서 UT로 또는 그 반대)를 필요로 한다. 두 개의 프로브 측정 시스템이 완전히 분리된 두 개의 CP 프로브와 UT 프로브 사이를 전환해야 하기 때문에 그러한 제한된 작동 기능들로 인해 고유한 지연이 발생하고(그리고 그에 따라 증가된 ROV 시간으로 인해 비용이 증가하고), 두 번째 프로브를 첫 번째 프로브 측정이 수행된 동일한 점검 표면으로 방향을 바꿔야 한다. 본 출원은 ROV의 개별 로보트 아암에 의해 또는 프로브 부착물들의 교체를 요구함으로써 두 개의 개별 CP 및 UT 프로브들 또는 프로브 시스템들의 구현을 필요로 하지 않는다.
또한, 본원의 통합 프로브 시스템들은 전기 ROV들, 일반 등급 ROV들, 점검 등급 ROV들 및 관찰 등급 ROV들과 같은 하나의 로보트 아암만을 갖는 작고 가벼운 등급의 ROV들에 의해 구현 가능한 이점을 제공한다. 보다 작은 등급의 ROV들은 바람직하게는 접근성 이슈들(예를 들어, 얕은 수역)이 있는 점검 표면들 경우 또는 전원 공급 제한이 있는 경우 배치 가능하다.
ROV들이 수중에서 부유할 때, 점검 중에 수중 표면을 향해 프로브 방향을 유지하기 위해 표면 접촉으로 인한 반동력을 보상하기 위해 지속적인 스러스터 작동이 필요하다. 본 출원의 일 측면에서, 자기 결합은 통합 프로브를 점검 표면에 부착시킴으로써, 반동력 효과를 회피한다. 이는 ROV의 점검 표면에 대한 영출력 지속 부착의 이점을 제공한다(즉, 지속적인 스러스터 작동을 필요로 하지 않고).
하나 이상의 실시 예에서, 통합 프로브 시스템들은 중심 UT 프로브(예를 들어, 압전-세라믹 트랜스듀서 결정) 및 UT 프로브를 둘러싸는 연접식 및 수동 조정식 팁들 또는 고정물들을 갖는 전기 전도성 레그들의 어레이를 포함한다. 전기 전도성 레그들은 단단한 것이 아니라, 수중 표면과 접촉하는 방법에 대해 약간의 유연성을 갖는다. 이러한 방식으로, 전기 전도성 레그들이 수중 표면과 접촉할 때, 그것들은 UT 센서가 점검 표면을 가로 지르는 방향으로 수동 조정된다. 동시에, 레그들은 전기 전도성 강철 팁들과 같은 음극화 보호된 표면과 관련된 전압을 전도시켜, CP 프로브로서의 역할을 한다. CP 측정 및 UT 측정 양자에 대해, 통합 프로브 시스템의 자기 구성요소들은 그러한 레그들을 점검 표면과 접촉하게 안내함으로써 CP 및 UT 프로브들을 배향시키는 데 도움을 준다. 이러한 방식으로, CP 측정 및 UT 측정은 실질적으로 동시에 수행될 수 있으므로, 측정 점검 시간을 줄이고, 로봇식 아암에 추가되는 크기와 중량을 줄이며, ROV 민첩성을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같이, 하나 이상의 실시 예에서, 통합 프로브 시스템은 직접 측정 시스템이며, 이는 통합 프로브 시스템이 측정될 표면과 접촉한다는 것을 의미한다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 액체 환경에서 정확하게 전기 측정을 수행하는 것과 같은 수중 CP 측정 및 UT 측정은 지상에서 또는 땅속에 묻혀 수행되는 CP 측정 또는 UT 측정에 존재하지 않는 특별한 문제들을 나타낸다. 본 명세서에 개시된 통합 프로브 시스템들은 수중 구조물 측정을 위해 구성되고, 직접 측정을 통해 이러한 문제들을 극복한다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 개시된 통합 프로브 시스템들은 CP 측정 또는 UT 측정을 추론하기 위해 희생 쿠폰(sacrificial coupon) 등을 구현할 필요가 없다. 또한, 본 발명의 통합 프로브 시스템들은 CP 또는 UT를 결정하는 수단으로서 부식하도록 구성되지 않는다. 오히려, CP 프로브는 구조물의 음극화 보호 시스템과 직접 접촉하고, 측정 표면에서 발생하는 전기적 간섭을 고려하여 구성된다. 추가적으로, 바람직하게는, 본원의 본 통합 프로브 시스템들에 의해서와 같은 직접 측정은 원거리에서보다는, 해저 구조물들에 직접 접촉하는 부착 장치들 용으로 설계된 통상적으로 설계된 ROV 부착 아암들에 적합하다.
이제 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 출원의 적어도 일 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템(100)이 제공된다. 통합 프로브 시스템(100)은 적어도 하나의 로봇식 측정 아암(105)을 갖는 원격 조작 차량(ROV)(도시되지 않음)에 결합되도록 설계된다. 로봇식 아암(105)은 로봇식 아암의 자유단에 엔드 이펙터(110)를 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 엔드 이펙터(110)는 자유롭게 회전 가능하고(예를 들어, 360도), 다양한 프로브 부착물을 결합하기 위한 하나 이상의 프로브 부착 지점을 포함한다. 모터(도시되지 않음)는 부착 지점들을 회전시키고, 차례로, 통합 프로브 시스템(100)을 원하는 위치들로 회전시키기 위해 로봇식 아암(105) 또는 엔드 이펙터(110) 내에 하우징되거나 그것에 장착된다. 예를 들어, 모터는 로봇식 아암(105)의 팁 내에 하우징될 수 있고 당업계에 공지된 바와 같이, 엔드 이펙터(110)와 기계적으로 연결될 수 있다. 모터를 작동시키고 그에 의해 엔드 이펙터(110)를 회전시킴으로써, 점검 표면에 면하는 센서가 배향될 수 있다. 부착 지점들에는 프로브 부착물이 나사로 고정되거나 끼워 넣어지는 모듈식 프레임들 포함될 수 있거나, 또는 나사 및 나사산 슬리브를 통해 엔드 이펙터에 직접 고정하기 위한 지점들이 포함될 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 다른 유사한 부착 메커니즘들이 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c의 대표적인 실시 예의 엔드 이펙터(110)는 통합 프로브 시스템(100)을 결합하기 위한 엔드 이펙터의 외주에 단일 부착 지점(112)을 포함한다. 이러한 실시 예에서, 스프링(115)은 일단에서 부착 지점(112)에 결합되고 타단에서 슬리브 하우징(120)의 후단에 결합된다. 통합 프로브 시스템(100)을 엔드 이펙터에 결합하기 위해 스프링이 선택되는데, 이는 그 유연성이 스프링들이 제공하는 복원 순간에 부분적으로 기인하여 통합 프로브 시스템에 1 이상의 자유도를 제공하기 때문이다. 또한, 스프링(115)의 가요성은 시스템 및 점검 표면의 오정렬의 경우에 통합 프로브 시스템(100)을 배향시키기 위한 모션 범위를 제공하며, 그러한 모션 범위는 스프링 강성에 의해 결정된다. 보다 강성인 스프링은 보다 작은 모션 범위를 제공하는 반면, 보다 큰 유연성을 갖는 덜 강성인 스프링은 비교적 큰 모션 범위를 제공한다. 대표적인 실시 예에서, 스프링(115)은 통합 프로브(100)에 2 자유도를 제공하도록, 즉 정지시 스프링(115)의 길이 방향 축에 수직인 축을 중심으로 위아래로 피칭하도록("피치면") 그리고 스프링(115)의 길이 방향 축에 수직인 면에 의해 획정되는 수직 축 둘레로 좌우로 요잉하도록("요잉면") 구성된다.
슬리브 하우징(120)은 스프링(115)의 제2 단부로부터 길이 방향으로 연장되는 중공의 원통형 튜브이다. 하나 이상의 실시 예에서, 슬리브 하우징(120)의 내부 표면은 스프링(115)의 단부 코일이 결합하기 위한 홈들 또는 슬롯들을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 스프링(115)은 에폭시, 접착제, 파스너들, 너트들 및 볼트들에 의해 슬리브 하우징의 내부 표면에 접착되거나 나사로 고정되어 있다. 특정 실시 예에서, 슬리브 하우징(120)은 스프링(115) 및 / 또는 다른 구성요소들 주위에 슬리브 하우징을 고정하기 위해 바인딩 나사들을 수용하도록 구성된 하나 이상의 직립 이어(122)를 포함한다. 슬리브 하우징(120)은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 특정 지점들에서 요소들에 대해 개방될 수 있거나, 또는 완전히 밀폐된 원통일 수 있다.
통합 프로브 시스템(100)의 초음파 검사 두께 측정 기능들은 점검 표면에 근접할 때 초음파 프로브(125) 및 가요성 막(130)에 의해 제공된다. 하나 이상의 실시 예에서, 초음파 탐침(125)은 특정 주파수에서 초음파를 방출하고 수신하는 능동 초음파 소자들을 둘러싸는 하우징을 포함한다. 예를 들어, 초음파 소자는 2.0 MHz, 2.25 MHz, 3.5 MHz, 5.0 MHz, 또는 7.5 MHz의 주파수들에서 작동하는 압전(또는 "트랜스듀서") 결정일 수 있다. 초음파 프로브(125)가 초음파를 방출하고 수신할 때, 측정치에 상응하는 신호가 신호를 표면 두께 측정치로 변환하도록 구성된 신호 처리기(ROV에서의 또는 표면 위의)로 전달된다. 신호는 ROV와 기계적으로 연결된 초음파 프로브(125) 내에 하우징된 케이블에 의해 또는 무선 전송에 의해 전달될 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 초음파 프로브(125)는 부분적으로 슬리브 하우징(120) 내에 수용되고 프로브의 점검 단부를 향해 연장된다. 초음파 프로브(125)의 점검 단부는 가요성 막(130)이 초음파 요소에 인접하고 그로부터 이격되는 전면에 공동을 획정함으로써, 초음파 전송을 용이하게하기 위한 접촉 매질로 채워지는 간극을 획정한다. 예를 들어, 막 접촉 매질은 프로필렌 글리콜, 글리세린, 실리콘 오일, 또는 다양한 시판되는 겔, 점성의 액체 또는 페이스트일 수 있다. 일 실시 예에서, 가요성 막(130)은 라텍스 고무로 만들어진다. 하나 이상의 실시 예에서, 추가 센서 하우징이 초음파 프로브(125)의 점검 단부에서 가요성 막(130)을 둘러싸고 그것에 결합된다. 예를 들어, 가요성 막(130)은 초음파 소자가 가요성 막을 통해 측정을 수행하는 것을 계속해서 가능하게 하면서 초음파 소자를 보호하기 위해 스테인레스 강으로 만들어진 커널 링(knurled ring)에 끼워 맞춰질 수 있다.
멤브레인(130)은 다양한 방식으로 초음파 프로브(125)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 수동 가압에 반응하여, 막(130)은 초음파 프로브(125)에 의해 획정된 입구 또는 공동 내로 통과하기 위해 줄어든 프로파일(예를 들어, 압축)로 편향된 상태로 휘어질 수 있고, 막에 인가된 힘을 풀 때, 막은 막의 에지들에 형성되는 립들이 하우징의 내부와 체결되고 또한 초음파 프로브의 외부 표면과 체결되는 편향되지 않은 상태로 복원된다. 하나 이상의 실시 예에서, 막(130)의 립들은 초음파 프로브(125)의 내부 상에 형성된 시트들 또는 홈들과 서로 맞물리는 크기 및 형상이다. 압축에 대한 가요성 막(130)의 저항에 따라, 불안정한 압축 상태에서, 자유단들은 편향되지 않은 상태를 향해 보다 크거나 보다 적은 양으로 가압할 것이다. 초음파 프로브(125)의 전면 공동의 내부에 부착될 때, 이러한 가압은 하우징의 내벽들과 초음파 프로브 사이에 마찰을 발생시키며, 이는 일단 결합되면 가요성 막(130)이 초음파 프로브 하우징 내부를 따라 길이 방향으로 미끄러지는 것을 방지한다. 탄성 복원력이 홈의 측벽들에 지속적으로 압력을 가하는 동안, 가요성 막(130)은 초음파 프로브(125)의 하우징 사이의 홈 또는 시트 내에 위치되는 동안 그것의 편향되지 않은 상태로 완전히 복귀할 수 없기 때문에 이러한 마찰이 유지된다.
통합 프로브 시스템(100)을 점검 표면으로 배향시키는 것을 용이하게 하기 위해, 본 출원은 통합 프로브 시스템(100)의 전면에 또는 그 아래에 배치되는 자기 배열체들을 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 자기 배열체들은 초음파 소자 및 가요성 막(130) 부근 초음파 프로브(125)를 둘러싸는 CP 프로브 캐리어 구조물에 주입된다. 자기 배열체를 둘러싸는 프로브 캐리어는 피벗 가능한 짐벌들, 일체형으로 형성된 스틸 링들, 자석들, 자기 전도체들, 또는 자기 및 자속 집중 물질들이 내부에 내장되기에 적합한 유사한 구조로 형성될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c의 대표적인 실시 예에서, 프로브 캐리어는 점검 표면으로 배향하도록 설계된 자기 캐리어(135), 하나 이상의 자속 집중기(140) 및 표면 짐벌(145)을 포함하며, 이들은 순서대로 함께 결합되거나 단일 구조물로서 일체로 형성된다. 자기 캐리어(135)는 영구적으로 자성을 갖는 물질(예를 들어, 철, 코발트, 니켈, 희토류 금속들, 금속 합금들 등으로 구성된 내장 자석)을 포함하고 자기 캐리어에 의해 발생된 자속을 전도하도록 설계된 하나 이상의 자속 집중기를 짐벌(145)에 더 가깝게 지지하며, 이는 도 1c에 의해 도시된 바와 같이 자속 집중기(140) 및 자기 캐리어 위에 안착된다. 하나 이상의 실시 예에서, 자속 집중기(140)는 자기 캐리어(135)와 짐벌(145) 사이에 배치되는 자기 전도성 물질의 링 형상 층을 포함한다. 다른 실시 예들에서, 자속 집중기(140)는 전도성 CP 프로브 접촉 지점들(예를 들어, 이하에서 설명될 팁들(152)) 아래 짐벌(145) 내에 내장되는 하나 이상의 자기 전도성 로드를 포함한다. 대표적인 실시 예에서, 자기 캐리어(135), 자속 집중기(140) 및 짐벌(145)은 링 형상이다. 프로브 캐리어 구성요소들은 정사각형, 직사각형 또는 삼각형 형상과 같이 원하는 배열에 따라, 초음파 프로브(125)가 통과하는 애퍼처를 획정하는, 기타 방식들로도 형성될 수 있다. 하나 이상의 실시 예에서, 자기 캐리어(135) 및 자속 집중 기(140)는 하나의 자기 구조이다. 자기 캐리어(135) 및 자속 집중기(140)를 포함하는 자기 물질은 당업계에 공지된 바와 같이, 철, 니켈, 코발트 및 알니코, 페라이트와 같은 그것의 합금들, 또는 자속을 생성하기 위한 유사한 물질들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 실시 예에서, 자기 캐리어(135)는 종래의 영구 자석이고 자속 집중기(140)는 기계식이고 그것이 자기 캐리어(135)에 의해 생성된 자속을 짐벌(145)의 표면으로 채널링하도록 철로 구성된다. 이러한 방식으로, 통합 프로브 시스템(100)이 점검 표면에 근접하게 됨에 따라, 자기 캐리어(135) 및/또는 자속 집중기(140)에 의해 발생된 자속은 측정치 획득 동안 짐벌(145)에 의해 점검 표면에 안정한 부착을 제공하는 역할을 한다.
통합 프로브 시스템(100)은 점검 표면에서 전압을 전도함으로써 음극화 보호(CP) 전압 측정을 수행하는 역할을 하는 짐벌(145)에 배치된 전기 전도성 물질을 포함한다. 예를 들어, 전기 전도성 물질은 스테인리스 강으로 만들어질 수 있다. 하나 이상의 실시 예에서, 하나 이상의 전기 전도성 레그(150)는 통합 프로브 시스템(100)에 대해 CP 프로프들로서의 역할을 하기 위해 짐벌(145)의 전면으로부터 길이 방향으로 연장된다. 레그들(150)은 짐벌(145)과 일체로 형성될 수 있거나, 또는 그러한 레그들을 수용하는 크기 및 형상의 홈들에 끼워 맞춰지는 교체식 음극 프로브들일 수 있다. 어느 경우든, 레그들은 연접식이다 - 즉, 이동의 유연성을 가능하게 하도록 연결된다. 하나 이상의 실시 예에서, 레그들(150)은 하우징의 단부 내에 하나 이상의 기준 셀(또는 "기준 전극")을 그리고 그것에 전도성 팁(152)(또는 "전압 전극")을 포함하는 해저 하우징(151)을 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 전도성 팁들(152)은 교체 가능하고 해저 하우징(151)은 짐벌(145)과 일체로 형성된다. 다른 실시 예들에서는, 해저 하우징(151) 및 전도성 팁들(152) 양자가 교체 가능하다. 해저 하우징(151)에 하우징되는 기준 셀은 물에 노출되어야 하고 은/염화은 반-전지 또는 순수 아연 전극과 같은 종래의 음극화 보호 전위 프로브 구성에 사용되는 유형일 수 있다. 전도성 팁들(152)은 측정될 수중 표면에서 전압을 전도할 수 있는 강 또는 다른 합금들과 같은 전도성 금속들로 만들어진다.
전기 전도성 레그들(150)은 통합 프로브 시스템(100), ROV 또는 표면측에 위치될 수 있는 전압계(도시되지 않음)와 같은 전압 처리 장치와 전기적으로 연결되어 측정 위치에서 취해지는 전압 판독치들을 기록 및/또는 디스플레이한다. ROV를 구현하는 실시 예들에서, ROV는 전기 케이블에 의해, 레그들(150)의 비-팁 단부에 전압계를 결합하기 위한 표면 위의 위치로 이끄는 엄벌리컬 케이블(umbilical cable)을 가질 수 있어서, 전도성 팁(152)이 수중 표면(예를 들어, 파이프라인)에 접촉할 때, 전압계에 의해 전위가 측정되게 된다. 레그들(150)의 팁들(152) 중 하나에서의 적어도 하나의 전압 전극은 정확한 음극 전위 판독치를 얻기 위해 점검 표면과 접촉되어야 하지만, 판독이 이루어질 때 각 레그(150)가 점검 표면과 접촉될 필요는 없다. 본 출원은 전압 판독 동안 각각의 레그(150)에 의해 제공되는 다양한 저항 경로로 인한 부정확한 판독을 겪지 않는다.
하나 이상의 실시 예에서, 레그들(150)의 팁들(152)은 원형 또느 타원형 베이스들을 갖는 추상체들로서 형성된다. 다른 실시 예들에서, 레그들(150)의 팁들(152)은 피라미드 형상, 직사각형 프리즘들, 반원형, 뾰족, 편평하거나, 또는 둥근 단부들을 갖는다. 이러한 방식으로, 팁들(152)은 다양한 접촉 구성들을 이루도록 재구성 가능하거나 교채 가능하다. 예를 들어, 팁들(152)은 정적 스테인레스 강 팁들 대신에 이동식 금속성 롤러들, 휠이 달린 팁들 또는 볼 캐스터들일 수 있다. 그러한 구성은 점검 표면(예를 들어, 파이프의 스틸 표면)에의 터치 다운시 ROV 아암 엔드 이펙터에 미치는 충격을 감소시키고 스폿 검사 대신에 스캔을 수행할 때 점검 표면을 가로 질러 병진 모션을 허용한다.
하나 이상의 실시 예에서, 자속 집중기(140)는 전기 전도성 레그들(150)이 연장되는 짐벌(145)의 표면 부분 바로 아래에 내장된다. 다른 실시 예들에서, 자속 집중기(140)는 레그들(150) 내에 내장된다. 이러한 방식으로, 자기 캐리어(135) 및/또는 자속 집중기(140)에 의해 발생된 자속은 팁 들(152)이 접촉할 때 통합 프로브 시스템(100)을 점검 표면에 부착하도록 위치된다. 도 1a 내지 도 1c에 의해 도시된 특정 대표적인 실시 예에서, 세 개의 전기 전도성 레그(150)는 서로 그리고 가요성 막(130)으로부터 등거리에 배열된다. 이러한 특정 배열에서, 측정 동안, 레그들(150) 중 하나의 레그가 점검 표면과 접촉하고 그 아래에 내장된 자속 집중기(140)에 의해 발생된 자속이 그 레그를 표면에 부착하게 한다. 통합 프로브 시스템(100)은 스프링(115)에 의해 제공되는 이동의 자유도를 갖고, 나머지 레그들(150)이 점검 표면을 가로지르는 방향으로 향하도록 각각의 팁들 아래에 있는 자속에 의해 안내된다. 세 개의 레그(150)가 가요성 막(130) 주위에 서로 등거리 배향되기 때문에, 초음파 프로브(125)는 그 다음 레그들이 접촉된 거의 동일한 점검 스폿으로 지향된다. 초음파 프로브(125) 및 레그들(150)(CP 프로브로서 작용하는) 양자는 실질적으로 동일한 점검 표면에 배향되므로, CP 전압 및 UT 두께의 동시 측정이 수행될 수 있다.
통합 프로브 시스템(100)의 작동 중에, 실질적으로 동시에 CP 측정 및 UT 측정 양자를 수행하기 위해, 통합 프로브 시스템의 CP 측면 및 UT 측면 양자는 전술한 바와 같이, 점검 표면에 근접하게 될 필요가 있다. 충분한 근접도는 초음파 프로브(125)의 캘리브레이션에 의존적이며, 이는 초음파 프로브가 통합 프로브와 표면 사이에 위치되는 물의 속성들, 표면의 물질들 및 다른 고려 사항들의 결과로서 특정 측정 유효 범위를 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 초음파 프로브(125)는 통상적으로 성공적인 측정을 수행하기 위해 점검 표면의 수 밀리미터(mm) 내에 접하거나 그 안에 있어야 한다. 초음파 프로브(125)가 점검 표면으로부터 멀어질수록, UT 측정은 덜 정확해진다. 그러나, 전기 전도성 레그들(150) 또한 CP 전압 측정을 하기 위해 점검 표면과 접촉해야 한다. 이를 위해, 하나 이상의 실시 예에서, 초음파 프로브에 인접한 레그들(150) 및 가요성 막(130)이 거의 수평이다. 이러한 방식으로, 통합 프로브 시스템(100)이 점검 표면에 근접하게 될 때, 레그들(150) 중 하나 이상의 레그가 표면과 접촉할 것이고, 초음파 프로브(125)는 정확한 UT 측정을 수행하기에 충분히 표면에 근접하게 될 것이다. 초음파 프로브(125)의 범위가 더 큰 다른 실시 예들에서, 레그들(150)은 통합 프로브 시스템(100)의 전면을 0-5mm, 0-10mm, 0-15mm 또는 0-20mm 넘어 연장될 수 있다.
레그들(150)이 가요성 막(130)을 넘어 연장되는지 그리고 통합 프로브 시스템(100)의 전면에 레그들을 어디에 배열할지에 대한 결정은 원하는 특정 배열에 의존적일 수 있다. 예를 들어, 레그들(150)은 바람직하게는 초음파 프로브(125)의 전면 중앙에 위치되는 가요성 막(130) 주위에 배열될 수 있어, 각 레그(150)는 서로 그리고 초음파 프로브 내의 능동 초음파 소자와 등거리에 있다. 이러한 방식으로 가요성 막(130)을 중앙에 위치시키는 것은 레그들(150) 중 하나 이상이 점검 표면과 접촉함에 따라 UT 두께 측정이 수행될 가능성을 최대화한다. 레그들(150)이 가요성 막(130)으로부터 있는 거리는 특정 표면을 점검하기 위해 요구되는 배열에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 레그들(150)이 가요성 막(130)에 근접한 배열은 CP 전압 및 UT 두께 측정을 취하는 사이의 측정 지연의 차이를 감소시키고 스폿 점검의 정밀도를 증가시키는 반면, 레그들(150)을 센서 하우징으로부터 상대적으로 더 멀리 이격시키는 것은 더 넓은 점검 영역을 제공하고 정렬 보조를 제공할 수 있다(즉, 적어도 하나의 레그가 점검 표면과 접촉하고 다른 레그들이 점검 표면을 가로질러 배향하게 할 가능성이 더 크다).
이제 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 출원의 적어도 일 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템(200)이 제공된다. 도 1a 내지 도 1c에 대하여 설명된 실시 예와 같이, 통합 프로브 시스템(200)은 동일하거나 유사한 방식으로 로봇식 아암(105)에 배치된 엔드 이펙터(110)에서 ROV에 결합될 수 있고 다른 유사한 결합 구성요소들을 포함한다. 예를 들어, 통합 프로브 시스템(200)은 스프링(115)에 결합된 슬리브 하우징(120)을 포함하며, 슬리브 하우징은 초음파 프로브(125)의 일부를 둘러싼다. 특정 실시 예에서, 슬리브 하우징(120)은 스프링(115) 및 / 또는 다른 구성요소 주위에 슬리브 하우징을 고정하기 위해 바인딩 나사들을 수용하도록 구성된 하나 이상의 직립 이어(122)를 포함한다. 그러나, 통합 프로브 시스템(200)의 전면(즉, 측정될 점검 표면을 향하는 표면)은 전기 전도성 레그들을 링의 중심에 애퍼처를 갖는 전기 전도성 링(250)으로 대체하여 그것에 초음파 프로브(125)의 가요성 막(130)을 안착시킨다. 링(250)은 전도성 팁들(152)과 유사하게 CP 전압 프로브로서 작용할 수 있는 전도성 물질을 포함한다. 이러한 방식으로, 링(250)은 통합 프로브 시스템(100)의 짐벌(145) 및 레그들(150)에 의해 수행될 때 CP 기능들을 수행한다. 통합 프로브 시스템(200)은 추가적인 CP 프로브 표면적을 가짐으로써, CP 전압 측정을 수행하기 위한 점검 표면과의 접촉 기회를 증가시킨다. 하나 이상의 실시 예에서, 링(250)은 매끄럽고, 편평한 외부 표면을 갖는다. 다른 실시 예들에서, 링들(250)은 전도성 지점들을 갖는 톱니 모양의 접촉 영역들을 포함한다. 예를 들어, 링(250)은 가요성 막(130)의 중심으로부터 등거리인 들쭉날쭉한 톱니형의 접촉 부분들을 가질 수 있고, 톱니 모양 링의 각 지점은 CP 전압 측정을 위한 접촉 지점으로서 기능한다.
하나 이상의 실시 예에서, 링(250) 전체는 예를 들어, 스테인리스 강 또는 다른 합금들로 만들어지는 커널 링과 같은 전도성 물질로 만들어진다. 이는 통합 프로브(200)가 점검 표면에 닿는 곳이 어디든 전압 측정이 이루어질 수 있음을 보장한다. 하나 이상의 대안적인 실시 예에서, 링(250)의 외부 표면(또는 "가장자리")은 전도성 물질만을 포함한다. 하나 이상의 실시 예에서, 림은 막이 점검 표면과 접촉할 때 림이 동시에 접촉하도록 가요성 막(130)에 인접하여 위치된다. 예를 들어, 도 2a는 가요성 막(130)을 둘러싸는 표면 전체를 따라 전도성 물질을 포함하는 가장자리(260)를 도시한다. 선행하는 논의에서 가요성 막(130)이 가장자리(260)를 넘어 연장되는 실시 예들에서, 가요성 막이 압축됨으로써 CP 측정을 수행하기 위해 가장자리(260)가 대상물과 직접 접촉하게 할 수 있음을 이해해야 한다. 다른 실시 예들에서, 림(260)은 가요성 막(130)으로부터 일정 거리 이격되고 가요성 막(130)을 넘어 작은 거리를 연장하는 지점으로 점점 가늘어진다.
이제 도 3을 참조하면, 본 출원의 적어도 일 실시 예에 따른 자기적으로 결합된 통합 CP 및 UT 프로브 시스템(300)이 제공된다. 대표적인 실시 예에서, 통합 프로브 시스템(300)의 전면에 배열된 하나 이상의 자석과 함께 UT 프로브(예를 들어, 초음파 프로브(125)) 주위에 연접식 CP 전압 프로브(예를 들어, 레그들(150))의 어레이가 배열됨으로써, 프로브 시스템을 점검 표면을 가로질러 부착함으로써 일정한 여백 내에 UT 프로브를 정렬시키는 역할을 한다.
본 명세서의 다른 곳에 제공된 바와 같이, 통합 프로브 시스템(300)은 로봇식 아암(105)에 배치된 엔드 이펙터(110)에서 ROV에 결합될 수 있다. 도시된 대표적인 실시 예에서, 통합 프로브 시스템(300)은 모듈식 프레임(315)을 통해 엔드 이펙터(110)에 결합된다. 구체적으로, 모듈식 프레임(315)은 나사들, 패스너들 또는 다른 종래의 경합 수단을 통해, 외부 짐벌(320)에서 시스템(300)에 결합된다. 대표적인 실시 예에서, 모듈식 프레임(315)은 외부 짐벌(320)의 외주의 직경 방향 반대 지점들에서 통합 프로브 시스템(300)에 결합됨으로써, 외부 짐벌에 제1 면에서의 자유도를 제공한다.
외부 짐벌(320)은 외부 짐벌의 내부 표면에 하나 이상의 결합 지점을 갖고 중공 링으로 형성된다. 내부 짐벌(325)은 나사들, 파스너들 또는 다른 종래의 결합 수단을 통해 이러한 결합 지점들 중 하나 이상의 결합 지점에서 외부 짐벌(320)에 결합된다. 하나 이상의 실시 예에서, 내부 짐벌(325)은 프로브 캐리어 구조(예를 들어, 짐벌(145))의 일부이다. 내부 및 외부 짐벌은 수중 점검에 적합한 스테인레스 스틸 또는 기타 합금으로 만들어질 수 있다. 하나 이상의 실시 예에서, 외부 짐벌(320) 및 내부 짐벌(325)은 모듈식 프레임(315)을 외부 짐벌(320)에 결합하는 지점들에 직각인 한 쌍의 직경 방향으로 대향되는 결합 지점에서 결합된다. 이는 외부 짐벌(320)의 이동의 자유도에 직각인 제2 면에서의 이동 자유도를 내부 짐벌(325)에 제공한다. 예를 들어, 외부 짐벌(320)이 앞뒤 방향으로 피칭하면, 내부 짐벌(325)은 좌우로 요잉할 수 있다. 보다 상세하게는, 외부 짐벌(320)은 한 면에서 각도 범위(예를 들어, 0-10도, 0-20도)를 통해 앞뒤(즉, 피치 모션)로 기계적으로 회전하는 반면, 내부 짐벌(325)은 각도 범위(예를 들어, 0-10도, 0-20도)를 통해 좌우(즉, 요 모션)로 기계적으로 회전한다.
내부 짐벌(325)의 요 이동을 용이하게 하기 위해, 내부 짐벌은 하나 이상의 전기 전도성 레그(350)가 내부 짐벌의 둘레를 관통 또는 그 주위를 통과하도록 하나 이상의 진입부(330a, 330b, 330c, 330d)(그리고 보다 일반적으로는 진입부들(330))를 획정하도록 몰딩될 수 있다. 그러한 전기 전도성 레그들(350)은 레그들(150)과 유사하거나 동일하다. 하나 이상의 실시 예에서, 진입부들(330a, 330b)은 레그들(350)의 수동 조정을 용이하게 하도록 설계된 오목형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 형상으로 내부 짐벌(325)의 둘레를 따라 형성되는 함입부들로서 정의된다. 함입형 주입부들은 내부 짐벌(325)이 외부 짐벌(320)에 계속해서 결합되어 있는 동안 회전하도록 내부 짐벌(325)에 통로를 제공한다. 하나 이상의 실시 예에서, 진입부들(330c, 330d)은 내부 짐벌(325)의 좁은 십자형의 폭을 통해 형성된 애퍼처들로서 정의된다. 통합 프로브 시스템(300)은 또한 함입형 및 애퍼처형 진입부들(330)의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 특정 점사 표면에 수동적으로 조정하기에 보다 적합한 내부 짐벌(325)에 의해 획정되는 진입부들(330) 및 레그들(350)의 상이한 배열이 고려될 수 있다.
통합 프로브 시스템(300)이 철을 함유한 점검 표면과 근접하게 될 때, 자석들이 시스템을 표면에 부착할 수 있도록 하나 이상의 자석(335)이 외부 짐벌(320) 또는 내부 짐벌(325)의 전면들에 배열되고 내장될 수 있음으로써, CP 및 UT 프로브들을 양 측정이 실질적으로 동시에 이루어질 수 있도록 배향시킨다. 일 실시 예에서, 네 개의 자석이 통합 프로브 시스템(300)에 장착되고 자기 인력을 제공하도록 배열된다. 일부 실시 예에서, 자기 인력은 2 kgf 이상이다. 구체적으로, 제 1 자석 쌍은 직경 방향으로 배열되고 외부 짐벌(320)로부터 외부 짐벌의 외주면(즉, 점검 표면을 향하는 면)에 수직인 방향으로 종 방향으로 연장된다. 제 2 자석 쌍은 직경 방향으로 배열되고 또한 점검 표면을 향하는 점검면에서, 내부 짐벌(325)로부터 길이 방향으로 연장된다. 전기 전도성 레그는 각각의 자석에 인접하여, 통합 프로브 시스템(300)의 전면이 점검 표면에 근접할 때, 자석들(335)이 표면으로 끌며, 전기 전도성 레그들(350)을 팁들이 접촉하게 될 때까지 표면을 향해 당기게 된다.
특히, 상기한 도면들 및 예들은 설명된 또는 도시된 요소들의 일부 또는 전부의 상호 교환에 의해 다른 구현들이 가능하기 때문에, 본 출원의 범위를 하나의 구현으로 제한하려는 것이 아니다.　 또한, 본 출원의 특정 요소들이 공지된 구성요소들을 사용하여 부분적으로 또는 완전히 구현 될 수 있는 경우, 본 출원의 이해를 위해 필요한 그러한 공지된 구성요소들의 부분들만이 설명되고, 그러한 공지된 구성요소들의 다른 부분들에 대한 상세한 설명은 본 출원을 모호하게 하지 않도록 생략되었다.　 본 명세서에서, 단수의 구성요소를 도시하는 구현 예는 본 명세서에 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, 복수의 동일한 구성요소를 포함하는 다른 구현 예들로 반드시 제한되어서는 안되며, 그 반대도 마찬가지이다. 　더욱이, 출원인들은 명시적으로 재시되지 않는 한, 본 명세서 또는 청구 범위의 어떠한 용어도 일반적이지 않거나 특별한 의미로 간주하려는 의도가 없다.　 또한, 본 출원은 예시로서 본 명세서에 언급된 공지된 구성요소들에 대한 현재 및 미래의 공지된 등가물들을 포함한다.
특정 구현들에 대해 전술한 설명은 관련 기술(들)의 통상의 기술(본 명세서에 참조되고 인용된 문헌들의 내용을 포함함) 내의 지식을 적용함으로써, 다른 기술자들이 할 수 있는 적용의 일반적인 특성을 충분히 밝힐 것이며, 본 출원의 일반적인 개념을 벗어나지 않으면서, 과도한 실험없이, 그러한 특정 구현 예들을 다양한 적용으로 용이하게 수정 및/또는 적응시킬 수 있다.　 따라서, 그러한 적응 및 수정은 본 명세서에 제시된 교시 및 지침에 기초하여, 개시된 구현 예들의 등가물들의 의미 및 범위 내에 있는 것으로 의도된다.　 본 명세서의 어구 또는 용어는 본 명세서의 용어 또는 어법이 관련 기술분야(들)의 당업자의 지식과 조합하여, 본 명세서에 제시된 교시 및 지침에 비추어 숙련된 당업자에 의해 해석되도록 설명을 위한 것이지 제한하려는 것이 아니다.
본 출원의 다양한 구현 예가 상술되었지만, 이들 예는 제한이 아닌 예로서 제시된 것임을 이해해야 한다.　 당업자에게는 형태 및 세부 사항의 다양한 변화가 본 출원의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.　 따라서, 본 출원은 상술한 예시적인 구현 예들 중 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 수중 표면에서 음극화 보호 전압 판독 및 초음파 검사 두께 측정을 실질적으로 동시에 수행하기에 적합한 통합 프로브로서,
    프로브 캐리어(probe carrier)의 전면에 배치되는 전기 전도성 부분을 갖는 상기 프로브 캐리어로서, 상기 전면은 내부 중앙에 공동을 획정하는, 상기 프로브 캐리어;
    상기 프로브 캐리어 내에 내장되는 하나 이상의 자석;
    상기 하나 이상의 자석에 의해 지지되고 상기 전기 전도성 부분에 인접하여, 상기 프로브 캐리어 내에 내장되는 자속 집중기;
    상기 프로브 캐리어의 상기 공동에 안착되는 가요성 막;
    상기 프로브 캐리어의 상기 전면에서 떠나 길이 방향으로 연장되고 상기 가요성 막 주위에 서로 등거리 배열되는 두 개 이상의 전기 전도성 팁;
    슬리브 하우징(sleeve housing);
    트랜스듀서 결정(transducer crystal)을 갖는 초음파 프로브로서, 상기 초음파 프로브는 상기 슬리브 하우징 내에 부분적으로 배치되고 상기 프로브 캐리어를 통해 상기 가요성 막에 인접하게 연장되며, 상기 가요성 막은 상기 트랜스듀서 결정 주위에 배열되는, 상기 초음파 프로브; 및
    상기 슬리브 하우징의 자유단에 결합되고 상기 프로브 캐리어가 상기 수중 표면과 접촉할 때 부여되는 힘에 반응하여 상기 프로브 캐리어에 2 자유도를 제공하도록 구성된 스프링을 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 전도성 부분은 전도성 팁들을 갖는 하나 이상의 레그를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 전도성 부분은 톱니 모양의 가장자리를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 자속 집중기는 자기 전도성 물질의 링 형상 층인, 통합 프로브 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 자속 집중기는 상기 프로브 캐리어 내에 내장되는 하나 이상의 자기 전도성 로드를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 자속 집중기는 철로 만들어지는, 통합 프로브 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 슬리브 하우징은 상기 요소들에 대해 개방되는, 통합 프로브 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 가요성 막과 상기 트랜스듀서 결정 간극 내에 배치되는 접촉 매질을 더 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  9. 수중 표면에서 음극화 보호 전압 판독 및 초음파 검사 두께 측정을 실질적으로 동시에 수행하기에 적합한 통합 프로브로서,
    중공 링으로서 형성되고 외부 짐벌의 내부 표면에 배치된 하나 이상의 결합 지점을 갖는 상기 외부 짐벌;
    상기 하나 이상의 결합 지점에서 상기 외부 짐벌에 결합되는 내부 짐벌로서, 상기 내부 짐벌은 상기 내부 짐벌의 전면에 배치되는 전기 전도성 부분을 갖고, 상기 전면은 내부 중앙에 공동을 획정하는, 상기 내부 짐벌;
    상기 내부 짐벌 내에 내장되는 하나 이상의 자석;
    상기 하나 이상의 자석에 의해 지지되고 상기 전기 전도성 부분에 인접하여, 상기 내부 짐벌 내에 내장되는 자속 집중기;
    상기 내부 짐벌의 상기 공동에 안착되는 가요성 막;
    상기 외부 짐벌 또는 상기 내부 짐벌의 상기 전면에서 떠나 길이 방향으로 연장되고 상기 가요성 막 주위에 서로 등거리 배열되는 두 개 이상의 전기 전도성 팁;
    트랜스듀서 결정(transducer crystal)을 갖는 초음파 프로브로서, 상기 초음파 프로브는 상기 내부 짐벌 내에 부분적으로 배치되고 상기 내부 짐벌을 통해 상기 가요성 막에 인접하게 연장되며, 상기 가요성 막은 상기 트랜스듀서 결정 주위에 배열되는, 상기 초음파 프로브를 포함하되;
    상기 외부 짐벌 및 상기 내부 짐벌은 상기 내부 짐벌이 1 이상의 이동 자유도를 갖도록 결합되는, 통합 프로브.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 전기 전도성 부분은 전도성 팁들을 갖는 하나 이상의 레그를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 전기 전도성 부분은 톱니 모양의 가장자리를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 자속 집중기는 자기 전도성 물질의 링 형상 층인, 통합 프로브 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 자속 집중기는 상기 내부 짐벌 내에 내장되는 하나 이상의 자기 전도성 로드를 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 자속 집중기는 철로 만들어지는, 통합 프로브 시스템.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 외부 짐벌은 로봇식 아암의 아암 엔드 이펙터의 모듈식 프레임에 결합되는, 통합 프로브 시스템.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 가요성 막과 상기 트랜스듀서 결정 간극 내에 배치되는 접촉 매질을 더 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  17. 청구항 9에 있어서, 상기 외부 짐벌의 외부 표면에 결합되는 모듈식 프레임을 더 포함하는, 통합 프로브 시스템.
  18. 청구항 9에 있어서, 상기 내부 짐벌은 하나 이상의 진입부를 획정하는 크기 및 형상인, 통합 프로브 시스템.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 전기 전도성 팁들 중 적어도 하나가 상기 외부 짐벌상에 배치되고 상기 하나 이상의 진입부를 통해 길이 방향으로 연장되는, 통합 프로브 시스템.
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