NO328454B1 - Fremgangsmate ved maling av strekkspenning i en gjenstand - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte ved måling av strekkspenning i en gjenstand av ferromagnetisk material, særlig lange gjenstander. Den er f.eks. egnet for måling av strekkspenninger (stress) i stålrørledninger, slik som dem som fører olje eller gass.

Strekkspenninger i rørledninger oppstår av forskjellige årsaker, innbefattet temperatur-endringer, bevegelse i og trykk fra den omgivende jord og trykk fra fluidet som inne-holdes i rørledningen. Det kan også være restspenninger som stammer fra produksjonen av rørlengdene, sammensveisingen av lengdene og mulige bøyninger som rør-lengdene blir gjentand for under leggingen. Restspenningene som stammer fra produksjonen vil avhenge av den måte som rørledningene blir fremstilt på og om de er blitt gitt spenningsfrigjørende varmebehandling. I alle tilfeller er hovedretningene for strekkspenningene vanligvis i omkretsmessig og langsgående retning.

Mange slags magnetiske teknikker er kjent for å ha en viss følsomhet overfor strekkspenning, skjønt magnetiske målinger vanligvis også påvirkes av andre materialegen-skaper, slik som mikrostrukturen. En måte å måle strekkspenning på i en stålplate er beskrevet i GB 2 278 450. Denne metode utnytter en sonde som inneholder en elektromagnetisk kjerne for å generere et vekslende magnetfelt i platen og så kombinere målinger fra to følere, idet den ene gir et mål på spenningsindusert magnetisk anisotropi og den annen et mål på retningsbestemt, effektiv permeabilitet. Sonden blir gradvis dreiet rundt slik at magnetfeltet får mange forskjellige orienteringer i platen og disse målinger gjøres ved hver sådan orientering. For å oppnå god oppløsning i rommet og gjøre virkningene av overflatens krumning så små som mulig, anbefales det å bruke en liten sonde som er mindre enn 50 mm i diameter, og fortrinnsvis mindre enn 20 mm. Denne prosedyre gjør det mulig å måle strekkspenning nøyaktig på et bestemt sted i en stålplate. For måling av strekkspenninger i en lang gjenstand vil det imidlertid være ønskelig å være istand til å utføre målinger mens man beveger seg langs gjenstandens lengde.

Publikasjonen US 3 742 357 beskriver en elektromagnetisk føler bestående av en U-formet kjerne med primær- og sekundærspoler, og som har en søkespole for magnetisk lekkasjefluks mellom spolene. Hensikten er å oppnå en hovedsakelig konstant magnetisk flukstetthet B nær metning og så observere variasjonene i koersivitivkraften AHC. Det anordnes to sådanne følerenheter som er parallelle og ortogonale i forhold til rulleretningen. Målingene kan henføres til strekkspenningen i prøvestykket.

Videre beskriver publikasjonen US 4 599 563 en fremgangsmåte som utnytter Bark-hausen-støy for analyse av egenskaper ved ferromagnetisk stål, hvor målinger kan utføres med en rekke forskjellige orienteringer i forhold til rulleretningen. Målingene kan brukes til å klassifisere stålplater med hensyn til hvor anvendelige de er for tilformende operasjoner. Publikasjonen US 4 634 976 beskriver en føler beregnet på å bruke Bark-hausen-støy til påvisning av spenning i en metallgjenstand. Det benyttes da en magnet-iseringsspole på en ferrittkjerne som kan bli sveipet over en overflate. De avfølte signaler filtreres for å fjerne mulige lave frekvenser og derved sikre at bare høyfrekvent støy blir påvist.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte ved måling av strekkspenning i en gjenstand av ferromagnetisk material ved hjelp av en anordning som omfatter en lineær rekke av sonder og en bærestruktur for rekken som er innrettet for å forflyttes slik i forhold til gjenstanden at sondene i rekken passerer etter hverandre over et sted på overflaten av gjenstanden, og hvor hver sonde omfatter et elektromagnetutstyr som har en elektromagnetisk kjerne og to elektromagnetiske poler i innbyrdes avstand og utstyr for å tilføre en elektrisk vekselstrøm for å generere et vekslende magnetfelt i elektromagnetutstyret og følgelig i gjenstanden, og en magnetisk føler (36) anordnet for å avføle reluktansen i den del av den magnetiske krets som ligger mellom elektromagnetutstyrets poler for å generere et tilsvarende signal som kan løses opp i komponenter i fase med vekselstrømmen og i kvadratur i forhold til denne, idet frekvensen av det vekslende magnetfelt, bredden av hver sonde og hastigheten av rekken i forhold til gjenstanden er slik at nevnte frekvens er betraktelig større enn den beregnet ved å dividere hastigheten med to ganger nevnte bredde, og hvor påfølgende sonder i rekken er orientert forskjellig, slik at de tilhørende orienteringer av magnetfeltet i gjenstanden blir forskjellig.

Fortrinnsvis omfatter rekken en lineær rekke av sonder hvor i det minste noen av sondene har en første magnetisk føler mellom de to poler og som er innrettet for å avføle den magnetiske flukstetthet rettvinklet på retningen av magnetfeltet i det frie rom mellom polene, mens i det minste noen av sondene har en andre magnetisk føler innrettet for å avføle reluktansen i den del av den magnetiske krets som befinner seg mellom polene og elektromagnetutstyret.

Den første føler vil ikke påvise noe signal dersom materialet var en plan plate og nøyaktig isotropisk, men strekkspenning induserer anisotropi i materialets magnetiske egenskaper og derfor gir signalene mottatt av den første føler et mål på denne spen-ningsinduserte magnetiske anisotropi (SMA). Variasjonene i SMA-signalene fra sonder med ulik orientering ettersom de passerer over et sted på gjenstanden, gjør det mulig å bestemme retningen av strekkspenningens hovedakser nøyaktig. SMA-signalene kan også henføres til strekkspenningen.

Den andre føler gir et mål på permeabiliteten for materialet som fluksen passerer gjennom mellom polene og avgir således et signal som angir materialets effektive permeabilitet, slik at tilsvarende målinger fra sonder med ulik orientering ettersom de passerer over et sted på gjenstanden, angir den effektive permeabilitet i forskjellige retninger, hvilket betegnes retningsbestemt effektiv permeabilitet (DEP - Directional Effective Permeability). DEP-signalene gjør det mulig å bestemme verdien av strekkspenningen.

DEP-signalet fra en sonde blir fortrinnsvis tilbakestilt, dvs. behandlet ved først å trekke fra et signal som er likt signalet fra en føler som har sonden nær et spenningsfritt sted. Det blir da lettere å påvise små endringer i DEP som skyldes strekkspenning. DEP-signalene kan så løses opp i en komponent i fase med strømmen som skaper det vekslende felt og en komponent i kvadratur i forhold til denne (analogt med resistans og reaktans i impedansplanet). Dersom gapet, eller "avløftingen", mellom overflaten og sonden varierer, har også dette innvirkning på DEP-signalene. En slik endring tilsvarer en retning i impedansplanet, som er orientert i en retning som betegnes "avløftingsret-ningen". For å unngå falske virkninger som skyldes endringer i avløftingen, er derfor det avgitte DEP-signal den komponent av signalet som i impedansplanet er rettvinklet på avløftingsretningen. Verdiene av denne oppløste komponent oppnådd fra forskjellige sonder gjør det mulig å bestemme verdiene av den oppløste komponent med magnetfeltet innrettet i retningen av strekkspenningens hovedakser og derved beregne verdiene av hovedstrekkspenningene på vedkommende sted. Fortrinnsvis blir DEP-signalene fra sondene innledningsvis digitalisert mens korreksjonene med hensyn til tilbakestilling og avløfting utføres under analysen av de digitale signaler.

Dersom det er ønskelig bare å bestemme bøyespenningen i en rørledning, kan alternativt DEP-målingene oppnådd på diametralt motsatte sider av røret ganske enkelt trekkes fra hverandre.

Flere av disse konsepter er analoge med dem benyttet i GB 2 278 450 nevnt ovenfor, bortsett fra at det finnes en rekke av sonder og at rekken forflytter seg i forhold til overflaten. Magnetfeltene vil være tilbøyelige til å bli forvrengt ved forflytningen av rekken, noe som genererer virvelstrømmer. For å oppnå gjennomtrengning inn i den ferromagnetiske gjenstands overflate er det ønskelig å arbeide ved en vekselfrekvens på mindre enn 200 Hz, enda bedre mellom 10 og 100 Hz, og det vil forstås at ved sådanne lave frekvenser vil det være en vesentlig forflytning av sonden under en eneste periode av vekselfeltet. Når det avsøkes ved lineære hastigheter på inntil noen få meter pr. sekund blir det dessuten vanskelig å unngå at det blir variasjoner i avløftingen på i størrelsesorden f.eks. 1 mm eller lignende, og det vil derfor være ønskelig at måle-teknikken i stor grad kan være upåvirket av sådanne variasjoner.

Det er derfor ønskelig at hver sonde har en vidde og bredde på minst 75 mm, enda bedre minst 100 mm, men fortrinnsvis ikke noe større enn 350 mm. Sådanne store sonder er mindre følsomme overfor avløfting og det kan oppnås høyere vandrings-hastigheter før virvelstrømmer utgjør et problem. Fortrinnsvis har hver føler også en nærhetsføler for å gi et signal som angir vedkommende sondes avløfting, idet signalene fra nærhetsføleren kalibreres for å angi en tilsvarende dempningsgrad for DEP- og SMA-signalene ved hver avløftingsverdi, slik at DEP- og SMA-signalene kan korrigeres.

Jo flere ulike sondeorienteringer som brukes for å ta målinger, desto mer nøyaktig kan generelt bestemmelsen av spenningsnivåene og hovedaksene bli. I mange tilfeller kan strekkspenningens hovedakser antas å løpe i bestemte retninger, dvs. f.eks. aksial og omkretsmessig retning i tilfellet av et rør, slik at signalets største og minste verdier med hensyn til DEP kan forventes å befinne seg lang disse retninger, mens dem for SMA vil befinne seg langs todelte vinkler mellom disse retninger. Med metoden ifølge GB 2 278 450 ble de beskrevne målingene utført med intervaller på 10°, men i motsetning til dette kan rekken i henhold til foreliggende oppfinnelse ha færre enn ti sonder, og som et eksempel kan den ha fire sonder orientert i 0, 45, 90 og 135° i forhold til bevegelsesretningen.

Oppfinnelsen vil nå bli ytterligere og nærmere beskrevet bare som eksempel med henvisning til de vedføyde tegninger, på hvilke: Fig. 1 er en oversiktsskisse som delvis i snitt viser en plugg for undersøkelse av

rørledninger og som har rekker av sonder i henhold til oppfinnelsen,

fig. 2 er en planskisse i retning av pilen A i fig. 1, som viser en sonderekke,

fig. 3 fig. 3 er en sideskisse i retning av pilen B i fig. 2, som viser en av sondene,

fig. 4 viser grafisk variasjonen i magnetfeltet i rørets vegg ettersom adskillelsen mellom

en sonde og veggen varierer,

fig. 5 viser grafisk variasjonene i en sondes relative følsomhet overfor strekkspenning

og avløfting ettersom driftsfrekvensen varierer,

fig. 6 viser det elektroniske kretsløp i pluggen vist i fig. 1, i form av et blokkskjema.

Det henvises nå til fig. 1 hvor det er vist en inspeksjonsplugg 10 for måling av strekkspenninger i veggen av et underjordisk rør 12. Pluggen 10 består av to generelt sylindriske hus 14 og 15 som begge understøttes i røret 12 av fire ettergivende, koppformede pakninger 16 som er slik orientert at pluggen 10 kan bevege seg fra venstre mot høyre (som vist) sammen med strømningen av fluidet i røret 12, idet de to hus 14 og 15 er lenket sammen med et universalledd 18. Husene 14 og 15 inneholder et batteri som utgjør effektforsyningen, og signalbehandlende og dataregistrerande enheter (ikke vist), hvis virkemåte skal beskrives senere. Det fremre hus 15 bærer fire lineære sonderekker (bare to er vist og selve sondene er ikke vist i fig. 1), idet hver rekke bæres på en støttestang 20 forbundet med fjærende monterte armer 22, slik at rekken tvinges utover mot innsiden av veggen i røret 12, mens hver rekke er innrettet parallelt med lengdeaksen for røret 12 og rekkene har lik innbyrdes avstand omkring aksen, slik at de f.eks. befinner seg over, under og på hver side av huset 15. Det bakre hus 14 har et hjul 24 som er anordnet for å trille på innsiden av røret 12 og som derved gjør det mulig å bestemme pluggens vandrede distanse og dens hastighet.

Det henvises nå til fig. 2 hvor støttestangen 20 bærer fire sonder 30. Med henvisning også til fig. 3 har hver sonde 30 en U-formet kjerne 32 av silisiumjern som ender i to rektangulære poler 34 i et felles plan, idet hver pol måler 110 x 30 mm, mens rommet mellom polene måler 110 x 50 mm. Flatene på polene 34 er noe krummet for å sam-svare med krumningen av rørveggen. Adskillelsen mellom påfølgende sonder 30 er også 110 mm. Omkring den øvre ende av den U-formede kjerne 32 er det en form som det oppå hverandre er viklet to spoler 36 på. Den ene spole 36 har 500 vindinger og blir under bruk tilført en vekselstrøm på 0,2 A ved en frekvens på 60 Hz, idet dette er den energigivende spole 36. Når den tilføres effekt, genererer den et vekslende magnetfelt i den U-formede kjerne 32 og i den inntilliggende vegg av røret 12, idet dette magnetfelt er lite sammenlignet med metningsfeltet for materialet i rørveggen. Den annen spole 36 er en avfølende spole som frembringer DEP-signaler.

Midtveis mellom de to poler 34 er det en form som det er viklet en rektangulær spole 38 med 1000 vindinger på, idet hver vinding ligger i et plan parallelt med figurplanet i fig. 3, slik at lengdeaksen for spolen 38 er rettvinklet på en linje mellom midtpunktene på polene 34 (dvs. rettvinklet på magnetfeltretningen i det åpne rom, hvilket vil si retningen av magnetfeltet når det ikke foreligger noe rør 12). Spolen 38 bæres på en støtteplate 40 som er festet mellom armene på den U-formede kjerne 32, slik at den nedre flate av spolen 38 befinner seg i planet av polene 34. Spolen 38 frembringer SMA-signalene. Mellom sidene av spolen 38 og sidene av polene 34 befinner det seg to halvdeler av en nærhetsfølende spole 42 hvis lengdeakse er parallell med magnetfeltretningen i det åpne rom (idet de to halvdeler er elektriskt i serie). Denne spole 42 påviser lekkasjefluks og blir i vesentlig grad påvirket av avløfting. Både DEP- og SMA-signalene forsterkes av en forforsterker forut for videre behandling.

Med henvisning igjen til fig. 2 har de fire sonder 3 identisk oppbygning, men er orientert forskjellig slik at ved å gå fra høyre side (som vist), dvs. fra forsiden av støttestangen 20, er den første sonde orientert med magnetfeltet parallelt med bevegelsesretningen, den andre sonde orientert med magnetfeltet i en vinkel på 90° i forhold til bevegelsesretningen, den tredje sonde orientert med magnetfeltet i en vinkel på 45° i forhold til bevegelsesretningen og den fjerde sonde orientert med magnetfeltet i en vinkel på 135° i forhold til bevegelsesretningen.

Når de energigivende spoler 36 under drift tilføres effekt, utsettes således veggen av røret 12 inntil hver sonde 30 vekslende magnetfelt. Magnetfeltet trenger gjennom bare en begrenset distanse inn i stålet hovedsakelig på grunn av skinneffekten, som for et vanlig mykt stål antyder en inntrengningsdybde på omtrent 17 mm pr. den resiproke rot av Hz, hvilket for 20 Hz antyder en gjennomtrengning på omtrent 3,8 mm og en gjennomtrengning på omtrent 2,2 mm for 60 Hz. Dersom det eksisterer en strekkspenning i rørveggen og den påførte magnetiske fluks har en vinkel i forhold til spenningsretningen, vil feltet være tilbøyelig til å bli dreiet mot strekkaksen. Dette påvirker både SMA- og DEP-signalene og særlig opptrer det sterkeste SMA-signal når sonderetningen tilnærmet deler spenningens hovedakser i to. I sammenheng med røret 12 kan spenningens hovedretninger forventes å være omkretsmessig (langs et "tønnebånd") og langsgående, slik at de tredje og fjerde sonder 30 kan forventes å gi de kraftigste SMA-signaler.

Avløfting påvirker signalenes størrelse, men følsomheten overfor avløfting er mye mindre enn for en mindre sonde. Det henvises til fig. 4 som grafisk viser variasjonen i den magnetiske flukstetthet B i rørveggen inntil sonden 30 for forskjellige verdier av avløfting-en h og, for sammenligning, de tilsvarende verdier med en liten sonde som måler 12 * 12 mm (hovedsakelig slik som beskrevet i GB 2 278 450 B). Minskningen i flukstetthet, som gir en angivelse på senkningen av DEP- og SMA-signalene, er mye mindre for den større sonde 30.

Størrelsen av sonden 30 har også innflydelse på dens følsomhet overfor strekkspenning. Antas det at en endring i strekkspenning fører til en endring i rørveggens permeabilitet på 10%, har den samlede endring i reluktans i den magnetiske krets (som tilsvarer DEP-målingen) blitt beregnet til 3,44% for sonden 30 sammenlignet med bare 0,79% for den lille sonde.

Pluggen 10 kan typisk bevege seg langs røret 12 ved en hastighet på mellom 1 og 4 m/s, f.eks. 2,4 m/s. Forflytningen av sondene 30 i forhold til rørveggen vil også påvirke eller forvrenge magnetfeltet i veggen. Denne virkning kan forklares ut fra virvelstrøm-mer. Betraktes den første sonde 30 som har magnetfeltet parallelt med bevegelsesretningen, bestemmes de induserte virvelstrømmers dominerende frekvens f av avstand-en d mellom midtpunktene på polene 34 og hastigheten v. Dette skjer når hastigheten akkurat er tilstrekkelig til å forflytte sonden 30 to ganger den distanse som fordres for at den magnetiske nordpol skal befinne seg der sydpolen var en syklus tidligere. Det vil si:

f = v / 2d,

og den dominerende frekvens vil være likedan for de øvrige sonder 30. I dette eksempel genereres de ønskede signaler ved en frekvens på 60 Hz, slik at virvelstrømsignal-ene fortrinnsvis blir betraktelig mindre enn denne frekvens. Derfor bør frekvensen av det genererte vekselmagnetfelt være betraktelig større enn frekvensen beregnet ved å dele rekkens hastighet i forhold til overflaten, med to ganger bredden av en sonde 30. Dersom signalene f.eks. behandles ved å utnytte et filter med en båndbredde på 40 Hz blir da virvelstrømmens frekvens f fortrinnsvis mindre enn 20 Hz, og mer generelt bør vekselstrømfrekvensen f skille seg fra driftsfrekvensen med i det minste filterets båndbredde. Sonden 30 har en verdi av d på omtrent 80 mm, slik at ved en hastighet på 2,4 m/s vil den forventede virvelstrømfrekvens f være 15 hz, hvilket vil være tilstrekkelig lav. Det vil forstås at dersom det fordres at pluggen 10 skal forflytte seg med mye høyere hastigheter kan da denne virvelstrømforvrengning elimineres ved å bruke enda større sonder, skjønt dette klart vil redusere målingenes oppløsning.

Valget av driftsfrekvens påvirker også følsomheten hos sonden 30 overfor både strekkspenning og avløfting. I praksis kan avløftingen forventes å ligge i området 1 - 5 mm ettersom pluggen 10 vandrer langs røret 12, og sondene 30 kan utstyres med slite-bestandige, ikke-magnetiske avstandsstykker (ikke vist) av f.eks. keramikk, for å sikre at spolene 38 og 42 ikke blir skadet ved kontakt med røret 12. Ettersom driftsfrekvensen økes, avtar skinndybden i rørveggen slik som tidligere nevnt, slik at reluktansen av den del av den magnetiske krets som befinner seg i rørveggen vil øke og følgelig får enhver endring som skyldes strekkspenning en større virkning på DEP-signalet. Ved en høyere frekvens bidrar likeledes gapene mellom polene 34 og rørveggen med en mindre andel av reluktansen i den magnetiske krets, slik at sonden 30 blir mindre følsom overfor avløfting. Dette er anskueliggjort i fig. 5 som det nå henvises til. Denne viser den relative følsomhet overfor strekkspenning (kurven S), den relative følsomhet overfor avløfting (kurven T) og forholdet mellom spenningsfølsomhet og avløftingsfølsomhet (kurven R). Dette tyder på at høyere frekvenser er fordelaktig, skjønt effektforbruket er større ved høyere frekvenser, medmindre pluggen 10 også inneholder en dynamo (som kan være forbundet med hjulet 24), siden større effektforbruk vil redusere driftstiden som bestemmes av batteriets kapasitet.

Tolkningen av SMA- og DEP-signalene kan utføres på en lignende måte til den beskrevet i GB 2 278 450. Strekktilstanden i røroverflaten kan kjennetegnes av tre parametre, nemlig de to hovedspenningsnivåer og hovedspenningsretningen (idet den annen hoved-spenningsretning er ortogonal). I tilfellet av røret 12 er det fornuftig å anta at hovedaksene er langsgående og omkretsmessig. I tilfellet av DEP-signaler er således de mest signifikante verdier sådanne oppnådd med den første og andre sonde 30 (dvs. ved en vinkel på 0 og 90°), mens de mest signifikante SMA-verdier er dem oppnådd med den tredje og fjerde sonde 30 (dvs. ved en vinkel på 45 og 135°). I praksis varierer DEP-signalene med vinkelen som en cosinuskurve, slik at målinger langs andre orienteringer forbedrer fastsettelsen av de største og minste verdier.

Før målinger gjøres, plasseres rekken av sonder 30 i et område av en rørledning hvor strekkspenningen er neglisjerbar (eller har eller annen kjent størrelse) og verdiene av DEP-signalene tilbakestilles for å gi et null-signal. De små endringer i DEP som skyldes strekkspenning blir da lettere å måle. Sondene 30 beveges så gradvis bort fra rørover-flaten og signalene fra nærhetsspolen 42 noteres for forskjellige verdier av avløfting, hvilket også verdiene av svekkelsen i DEP- og SMA-signalene blir. Signalene fra nærhetsspolen 42, SMA-signalene fra spolen 38 og DEP-signalene fra den avfølende spole 36 kan alle løses opp i en komponent som er i fase med strømmen som skaper det vekslende felt, og en komponent i kvadratur i forhold til denne, idet disse komponenter tilsvarer resistansen og reaktansen i impedansplanet. For å unngå falske virkninger som skyldes endringer i avløfting, er det avgitte DEP-signal det oppløst i en retning rettvinklet på virkningen av avløftingen i impedansplanet. Signalene fra nærhetsspolen 42 løses opp i en retning rettvinklet på virkningen av strekkspenningen i impedansplanet, slik at det resulterende nærhetssignal bare avhenger av avløftingen. Initialiseringen både med hensyn til tilbakestilling (nullstilling) og avløfting for DEP-målingene, og opp-løsningen og kalibreringen av nærhetsspolen 42 må utføres før målinger kan gjøres.

Under bruken av pluggen 10 blir signalene fra nærhetsspolene 42, den DEP-avfølende spole 36 og SMA-spolen 38 forsterket og lagret. En viss signalbehandling kan imidlertid utføres i pluggen 10 før dataene lagres. De lagrede data blir deretter lastet ned og analysert for å bestemme strekkspenningene langs røret 12. Særlig blir signalene fortrinnsvis tilbakestilt (i tilfellet av DEP-signaler), demodulert til komponenter i fase og kvadratur, og overført til en lavpassfilterutgang (med en avskjæring på f.eks. 40 Hz) for å bestemme likestrømsverdiene og (i tilfellet av DEP-signaler) oppløst i retningen rettvinklet på virkningen av avløftingen. Denne signalbehandling kan utføres forut for lagring. Signalene fra nærhetsspolen 42 (oppløst rettvinklet på virkningen fra spenningen) kan brukes for å bestemme en passende forsterkning av DEP- og SMA-signalene til å kompensere for deres svekkelse som skyldes avløfting. Passende oppløste signal-verdier for DEP og SMA kan så forsterkes i passende grad. Alle disse signalbehandlende trinn blir med fordel utført digitalt.

Det henvises nå til fig. 6 hvor det elektroniske system i pluggen 10 er skjematisk vist. I hver sonde 30 er hver følerspole, dvs. DEP-spolen 36, SMA-spolen 38 og nærhetsspolen 42, utstyrt med en forforsterker 44 for å utjevne spolens impedans fra den elektriske tilkobling til de øvrige deler av elektronikken og for å forsterke signalet tilstrekkelig til å gjøre det robust overfor elektrisk støy i omgivelsene. De forsterkede signaler blir så via en multiplekser 46 og en analog/digital-omformer 48 tilført en digital signalprosessor 50. Hver sonde 30 har også en driverkrets 52 for å levere en drifts-strøm på 60 Hz til den energigivende spole 36, og driverkretsen 52 leverer også et signal med samme fase til signalprosessoren 50. Signalprosessoren 50 demodulerer og filtrerer de enkelte føleravgivelser, slik som beskrevet ovenfor, og lagrer dataene midler-tidig. Dataene blir så via en seriell kommunikasjonsbuss 54 og en knutepunktprosessor 56 overført til en datalagringsenhet 58. Tilsvarende signaler fra andre sonder 30 i rekken tilføres også prosessoren 56 via den serielle buss 54. På lignende måte mottar og lagrer den datalagrende enhet 58 data fra alle sondene 30 i en rekke i pluggen 10.

Verdiene av strekkspenningene i retning av spenningens hovedakser kan da bestemmes ut fra de resulterende eksperimentelle målinger av DEP i disse retninger (dvs. fra den første og andre sonde 30) og ut fra forskjellen mellom verdiene av SMA-signalene i de todelende retninger (dvs. fra den tredje og fjerde sonde 30 og som befinner seg i de retninger hvor SMA-signalene kan forventes å ha deres minste og største verdier). Dette kan gjøres ut fra teoretisk analyse eller alternativt ved hjelp av kalibrering, idet det tas målinger på den måte som er beskrevet ovenfor på en stikkprøve av et material av samme type som det i røret 12 mens det utsettes for mange slags ulike strekkspenninger. Dette kan gjøres med en korsformet stikkprøve hvis armer innrettes etter en test-riggs akser, og hvor SMA- og DEP-målinger gjøres i midten av stikkprøven når strekkspenningens hovedretninger befinner seg på linje med testriggens akser. Således kan, slik som beskrevet i GB 2 278 450, kalibreringsmålinger av DEP fra den første sonde 30 (dvs. magnetfeltet parallelt med den ene akse) inntegnes som konturer i spenningsplanet, mens eksperimentelle målinger av DEP fra den andre sonde 30 (dvs. magnetfeltet parallelt med den ortogonale akse) også kan inntegnes som konturer i spenningsplanet. Forskjellen mellom kvadraturmålinger av SMA fra den tredje og fjerde sonde 30 kan også inntegnes som konturer i spenningsplanet. Disse kalibreringskart kan så utnyttes for å bestemme den biaksiale strekkspenning i rørveggen ut fra målingene av disse parametre ettersom pluggen 10 forflyttes gjennom røret 12. I praksis kan det være lettere å utføre disse kalibreringer ved å bruke en eneste sonde som er lik, men mindre enn, en av sondene 30.

Det vil forstås at rekken av sonder 30 oppnår DEP-målinger fra alle de fire sonder 30, ikke bare de sonder 30 som er innrettet etter spenningens hovedakser, og målingene av DEP fra de øvrige sonder kan brukes for å oppnå mer nøyaktige fastsettelser av verdiene parallelle med spenningens hovedakser fordi variasjonen i DEP-signalet i forhold til vinkelen vil følge en cosinuskurve.

Det vil forstås at en inspeksjonsplugg i henhold til oppfinnelsen kan være forskjellig fra den beskrevet ovenfor. Som et eksempel kan rekken bæres på en annen ettergivende understøttelse. Faktisk kan sondene 30 i en rekke understøttes hver for seg. Antallet rekker som brukes for å undersøke rør kan f.eks. være 2, 3 eller 5 og antallet sonder 30 innenfor en rekke kan være forskjellig, slik som 2, 3, 5 eller 6. Følerene for SMA- og DEP-signalene kan også være forskjellig fra dem beskrevet, og som et eksempel kan SMA-signalet avføies med en Hall-effektføler eller en magnetoresistor, mens DEP-signalet i stedet kan bestemmes ved å overvåke impedansen i driverspolen 36, slik at det ikke vil fordres noen annen avfølende spole 36. En lineær rekke av sonder 30 kan også brukes for å undersøke plane gjenstander i stedet for rør, ved f.eks. en avsøkning langs en skinne eller bjelke, eventuelt stålplate, hvor den relative bevegelse kan oppstå fra å forflytte gjenstanden i stedet for rekken. Likeledes kan lineære rekker av sonder 30 brukes for å undersøke borerør fra utsiden i den hensikt å måle strekkspenninger i rør-veggen. En sådan rekke kan flyttes manuelt eller ved hjelp av en farkost, i stedet for en Plugg.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved måling av strekkspenning i en gjenstand (12) av ferromagnetisk material ved hjelp av en anordning som omfatter en lineær rekke av sonder (30) og en bærestruktur (20, 22) for rekken som er innrettet for å forflyttes slik i forhold til gjenstanden at sondene i rekken passerer etter hverandre over et sted på overflaten av gjenstanden, og hvor hver sonde (30) omfatter et elektromagnetutstyr som har en elektromagnetisk kjerne (32) og to elektromagnetiske poler (34) i innbyrdes avstand og utstyr for å tilføre en elektrisk vekselstrøm for å generere et vekslende magnetfelt i elektromagnetutstyret og følgelig i gjenstanden, og en magnetisk føler (36) anordnet for å avføle reluktansen i den del av den magnetiske krets som ligger mellom elektromagnetutstyrets poler for å generere et tilsvarende signal som kan løses opp i komponenter i fase med vekselstrømmen og i kvadratur i forhold til denne,karakterisert vedat frekvensen av det vekslende magnetfelt, bredden av hver sonde (30) og hastigheten av rekken i forhold til gjenstanden (12) er slik at nevnte frekvens er betraktelig større enn den beregnet ved å dividere hastigheten med to ganger nevnte bredde, og hvor påfølgende sonder (30) i rekken er orientert forskjellig, slik at de tilhørende orienteringer av magnetfeltet i gjenstanden (12) blir forskjellig.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, og hvor rekken omfatter en lineær rekke av sonder (30) hvor i det minste flere av sondene (30) har en første magnetisk føler (30) mellom de to poler (34) anordnet for å avføle den magnetiske flukstetthet rettvinklet på retningen av magnetfeltet i det åpne rom mellom polene (34) og i det minste flere sonder (30) har en andre magnetisk føler (36) anordnet for å avføle reluktansen i den del av den magnetiske krets som befinner seg mellom elektromagnetutstyrets poler (34).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, og hvor forsiden av hver sonde (30) har en vidde og bredde på minst 50 mm, men ikke større enn 350 mm.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, og hvor forsiden av hver sonde (30) har en vidde og bredde på minst 100 mm.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, og som også omfatter utstyr for å behandle signaler som representerer reluktansen i nevnte del av den magnetiske krets til komponenter av disse i fase med vekselstrømmen og i kvadratur i forhold til den.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, og hvor rekken omfatter mindre enn ti sonder (30).

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 6, og hvor rekken omfatter sonder (30) orientert i en vinkel på 0, 45, 90 og 135° i forhold til bevegelsesretningen.