RU2183008C2 - Устройство технического контроля с помощью вихревых токов - Google Patents

Устройство технического контроля с помощью вихревых токов Download PDF

Info

Publication number
RU2183008C2
RU2183008C2 RU99102691/28A RU99102691A RU2183008C2 RU 2183008 C2 RU2183008 C2 RU 2183008C2 RU 99102691/28 A RU99102691/28 A RU 99102691/28A RU 99102691 A RU99102691 A RU 99102691A RU 2183008 C2 RU2183008 C2 RU 2183008C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coils
emitter
eddy current
emitters
electromagnetic field
Prior art date
Application number
RU99102691/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU99102691A (ru
Inventor
Андел Петрус Виллем Ван
Мартен Лоренз
Рикки Эдуардо Рикардо Мейер
Марк Теодор Лойер
Original Assignee
Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. filed Critical Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Publication of RU99102691A publication Critical patent/RU99102691A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2183008C2 publication Critical patent/RU2183008C2/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/904—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents with two or more sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness

Landscapes

  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Устройство и способ предназначены для технического контроля предмета электропроводного материала. Устройство содержит датчик астатических сигналов для формирования в предмете электромагнитного поля и приемник для измерения отклонений вихревого тока, формируемого астатическим электромагнитным полем, и выработки сигнала, представляющего затухание вихревого тока. Датчик астатических сигналов содержит, по меньшей мере, два поперечно отделенных друг от друга эмиттера для излучения электромагнитного поля, при этом эмиттеры во время обычной эксплуатации запускаются таким образом, что усиливается результатирующее электромагнитное поле в центральной области между эмиттерами. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности устройства и точности контроля, а также расширении области применения. 2 с. и 13 з.п.ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к техническому контролю предмета, изготовленного из электропроводного материала. В данном описании и в формуле изобретения термин "технический контроль предмета" используется для ссылки на такие действия как измерение толщины предмета, проверка предмета на наличие подповерхностных дефектов и измерение толщины слоя неэлектропроводного материала вокруг данного предмета. Таким предметом может являться, например, стенка контейнера или стенка трубы.
На реальную толщину предмета, например стенки стального контейнера, трубы или сосуда, может локально влиять внешняя или внутренняя коррозия. В том случае, если данный предмет имеет слой изолирующего материала, обнаружение коррозии визуальным контролем, как правило, подразумевает требующее больших затрат времени и дорогостоящее временное удаление изолирующего материала.
В описании изобретения к европейскому патенту 321112 раскрывается устройство для технического контроля предмета из электропроводного материала с близлежащей поверхностью, содержащее датчик астатических сигналов для формирования в предмете электромагнитного поля, и приемник для измерения отклонений формируемого астатическим электромагнитным полем вихревого тока и для выработки сигнала, представляющего затухание вихревого тока.
Для определения толщины стенки затухание принимаемого сигнала на отрезке времени сравнивается с затуханием эталонного сигнала, характеризующего известную толщину стенки.
Датчик включает в себя эмиттерную катушку, а приемник - приемную катушку. Эти катушки навиты вокруг сердечника, при этом при обычной эксплуатации центральная продольная ось сердечника перпендикулярна поверхности предмета.
С помощью известного устройства могут быть обнаружены коррозионные пятна, по размеру сравнимые с пятном эмиттерной катушки, однако было установлено, что маленькие по сравнению с размером катушки пятна обнаружить нельзя. Тем не менее, такие маленькие коррозионные пятна могут локально, но в значительной степени уменьшить толщину стенки. Кроме того, размер такого маленького пятна может быстро увеличиваться, например, при наличии воды между трубой и изолирующим слоем вокруг трубы.
Задачей настоящего изобретения является создание такого устройства, которое обеспечивает повышенную разрешающую способность для того, чтобы дать возможность более точного технического контроля предмета.
Другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного способа интерпретации замеренных данных для определения толщины стенки.
С этой целью устройство для технического контроля предмета из электропроводного материала в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что датчик астатических сигналов включает в себя, по меньшей мере, два горизонтально отделенных друг от друга эмиттера для формирования электромагнитного поля, при этом эмиттеры запускаются таким образом, что результирующее электромагнитное поле в центральной области между эмиттерами усиливается.
При усилении электромагнитного поля в центральной области на небольшом выбранном участке стенки может быть сформирован вихревой ток повышенной плотности и таким образом вихревой ток фокусируется на этом выбранном участке стенки. Приемное устройство вихревого тока может быть расположено таким образом, чтобы измерять затухание вихревого тока повышенной плотности без измерения затухания вихревого тока наименьшей плотности, то есть, вне выбранного участка стенки. Таким способом достигается более высокая разрешающая способность.
Обратимся теперь к публикации заявки на патент Великобритании N2225856. Эта публикация касается определения наличия скрытых цельных полос и их толщины. Как можно видеть на фиг.3 этой публикации, для формирования электромагнитного поля, проходящего через полосу в продольном направлении, используется эмиттер в форме цифры 8. При выключении эмиттера формируются вихревые токи, создающие завихрения вдоль периферии полосы. В способе согласно этой публикации толщина полосы определяется интерпретацией затухания циркуляционных вихревых токов. Циркуляционные вихревые токи создаются при выключении эмиттера, формирующего электромагнитное поле, которое проходит через полосу в продольном направлении. Чувствительность повышается благодаря использованию эмиттера в форме цифры 8, однако эта мера не приводит к уменьшению размера участка полосы, через которую проходит электромагнитное поле, и, следовательно, разрешающая способность не увеличивается. Таким образом, эта публикация не имеет отношения к настоящему изобретению.
Центральная область располагается между эмиттерами и соответственно располагается между центрами эмиттеров.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ измерения толщины предмета из электропроводного материала, причем этот способ в соответствии с настоящим изобретением включает в себя наведение в предмете пульсирующего вихревого тока, определение затухания вихревого тока и формирование сигнала, представляющего это затухание, и определение толщины предмета по данному сигналу, причем этап определения толщины предмета по сигналу включает в себя выбор первого и второго, меньшего значения амплитуды сигнала, измерение длительности интервала времени, в течение которого этот сигнал затухает с первого значения до второго значения, и определение толщины предмета по длине данного отрезка времени.
Настоящее изобретение будет более подробно описано на примерах со ссылками на прилагаемые графические материалы, где
фиг. 1 - схематичное изображение в перспективе примера осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - поперечное сечение фрагмента представленного на фиг.1 устройства в увеличенном масштабе;
фиг.3 - вид сверху фрагмента, показанного на фиг.2;
фиг. 4 - схематичное изображение альтернативного примера осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 - схематичное изображение еще одного примера осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 - схематичное изображение следующего примера осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.7 - двойные логарифмические графики кривых затухания вихревого тока;
фиг. 8 - линейная градуировочная кривая, применяющаяся для определения толщины стенки;
фиг.9 - двойные логарифмические графики кривых затухания, демонстрирующие эффект наличия расстояния между зондом и стенкой.
В нижеследующем описании одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым компонентам.
Обратимся к фиг.1, на которой показан зонд 1 для технического контроля предмета из электропроводного материала такого, как измерение толщины стенки 2 трубы 3 с целью определения наличия коррозии в стенке 2. Коррозия может иметь место на внешней или на внутренней поверхности стенки 2. Вокруг трубы 3 имеется слой 5 изолирующего материала, заключенный в тонкую стальную оболочку 7, окружающую слой 5 изолирующего материала. Зонд 1 включает в себя устройство 9 для технического контроля предмета из электропроводного материала, которое во время обычной эксплуатации удерживается напротив внешней поверхности стальной оболочки 7.
Устройство 9 (см. фиг.2 и 3) для технического контроля предмета из электропроводного материала включает в себя датчик астатических сигналов (не показан) для формирования в данном предмете, представляющем собой стенку 2, астатического электромагнитного поля, и приемник (не показан), предназначенный для измерения отклонений вихревого тока, формируемого астатическим электромагнитным полем, и для формирования сигнала, представляющего затухание вихревого тока.
Датчик астатических сигналов включает в себя, по меньшей мере, два горизонтально отделенных друг от друга эмиттера для излучения электромагнитного поля в виде первой эмиттерной катушки 11 и второй эмиттерной катушки 12, которые отделены друг от друга в поперечном направлении относительно их центральных осей 13 и 14 соответственно. Между эмиттерными катушками 11 и 12 имеется сравнительно небольшой зазор 16. При обычной эксплуатации эмиттерные катушки располагаются параллельно близлежащей поверхности 17 предмета, имеющего форму стенки 2, таким образом, что их центральные продольные оси 13 и 14 перпендикулярны близлежащей поверхности 17.
Кроме того, датчик включает в себя устройство (не показано), которое запускает эмиттеры в виде эмиттерных катушек 11 и 12.
Приемник включает в себя, по меньшей мере, одну приемную катушку, установленную для приема электромагнитного поля, которое создается вихревым током в объекте, имеющим форму стенки 2, причем приемник выполнен в виде первой приемной катушки 20 и второй приемной катушки 22, с центральными продольными осями 23 и 24 соответственно. Приемные катушки 20 и 22 идентичны и имеют прямоугольное поперечное сечение. Они расположены параллельно близлежащей поверхности 17 предмета, имеющего форму стенки 2. Пара приемных катушек 20, 22 выравнена относительно соответствующей пары эмиттерных катушек 11, 12, то есть центральные продольные оси 13 и 14 и 23 и 24 этих катушек параллельны друг другу и лежат в одной плоскости (то есть, в плоскости фиг. 2). Размер приемных катушек 20 и 22 меньше, чем размер эмиттерных катушек 11 и 12, и центральные продольные оси 23 и 24 приемных катушек 20 и 22 проходят между центральными продольными осями 13 и 14 эмиттерных катушек 11 и 12. Напряжение на зажимах приемных катушек является сигналом, представляющим затухание вихревого тока в данном предмете.
При обычной работе эмиттеры в виде эмиттерных катушек 11 и 12 запускаются таким образом, что усиливается результирующее электромагнитное поле в центральной области между центрами 25 эмиттеров 11 и 12. Центральная область отмечена ссылочным номером 26. Усиление электромагнитного поля достигается прохождением тока через каждую из эмиттерных катушек 11 и 12 в разных направлениях. На фиг.3 направление токов отмечено стрелкой А. В результате усиливается электромагнитное поле в центральной области 26, то есть в области между эмиттерными катушками 11 и 12 оно более сильное, а вне центральной области 26 - более слабое. Поэтому в предмете 2 имеется область 27, в которой плотность электромагнитного поля выше, чем вне области 27. Далее область 27 повышенной плотности электромагнитного поля называется областью обнаружения 27. Таким способом достигается повышенная разрешающая способность и возможность обнаружения сравнительно небольших коррозионных пятен.
Для улучшения приема приемные катушки 20 и 22 соединены последовательно и расположены на противоположных сторонах зазора 16 и области обнаружения 27.
Удобно, чтобы диаметр каждой эмиттерной катушки 11 и 12 был равен толщине изолирующего слоя 5. Например, при толщине изолирующего слоя равной 70 мм используются две эмиттерные катушки диаметром 70 мм по 200 витков 0,5 мм провода.
Зазор 16 перекрывает область обнаружения 27 стенки 2 проверяемой на коррозию трубы 3.
На фиг.4 приведен альтернативный пример осуществления, в котором расположение эмиттерных катушек 41 и 42 аналогично расположению эмиттерных катушек 11 и 12 Фиг.2 и 3. Однако вместо двух приемных катушек, расположенных в плоскости, параллельной плоскости эмиттерных катушек, имеется только одна приемная катушка 46. Приемная катушка 46 расположена между эмиттерными катушками 41 и 42, а ее центральная продольная ось 47 проходит перпендикулярно центральным продольным осям 43 и 44 эмиттерных катушек 41 и 42.
Теперь обратимся к фиг.5, на которой показано другое расположение катушек, состоящее из первой пары эмиттерных катушек 50 и 52 и второй пары эмиттерных катушек 54 и 56, причем эти пары расположены во взаимно перпендикулярных направлениях. Стрелкой А указаны направления электрических токов в эмиттерных катушках 50, 52, 54 и 56. Первая пара эмиттерных катушек 50 и 52, с одной стороны, и вторая пара эмиттерных катушек 54 и 56, с другой стороны, наводят вихревые токи повышенной плотности, проходящие в разных направлениях в выбранном участке стенки между эмиттерными катушками 50, 52, 54. и 56. В этом примере осуществления показаны вихревые токи повышенной плотности, протекающие во взаимно перпендикулярных направлениях. Для каждой пары эмиттерных катушек предусматривается соответствующая пара приемных катушек (не показаны), причем приемные катушки каждой пары имеют одинаковый тип и расположены по отношению к соответствующим эмиттерным катушкам так же, как и для варианта фиг.3. Преимуществами этого примера осуществления над примером осуществления, приведенном на фиг.3, является еще лучшая фокусировка такого устройства на рассматриваемом участке стенки и более высокая симметричность измерения. Вместо двух пар катушек аналогичным образом может применяться любое другое подходящее количество пар катушек.
Теперь обратимся к фиг. 6, на которой приведен альтернативный пример осуществления настоящего изобретения, в котором центры 59 эмиттерных катушек 60, 62, 64, 66, 68 и 70 расположены по дуге полуокружности 71 в плоскости, перпендикулярной близлежащей поверхности предмета (не показана), а сами эмиттерные катушки 60, 62, 64, 66, 68 и 70 расположены перпендикулярно дуге 71. Таким образом, снижается влияние проводящих поверхностей, отличных от измеряемой поверхности.
В следующем альтернативном примере осуществления внутри эмиттерных катушек расположена полоса из ферромагнитного материала в форме полукруга (не показана).
Сущность настоящего изобретения состоит в том, что горизонтально отделенные друг от друга эмиттеры запускаются таким образом, что усиливается результирующее электромагнитное поле в центральной области между эмиттерами. Выше этот эффект был описан для случая двух, четырех или шести эмиттерных катушек, однако установлено, что такой же эффект может быть достигнут и в случае только одной эмиттерной катушки. Для достижения такого эффекта горизонтально отделенные друг от друга эмиттеры содержат катушку, практически параллельную близлежащей поверхности предмета, и полосу из ферромагнитного материала, перпендикулярную близлежащей поверхности предмета. В альтернативном примере осуществления горизонтально отделенные друг от друга эмиттеры состоят из эмиттерной катушки, имеющей форму цифры 8, и практически параллельной близлежащей поверхности предмета.
Теперь обратимся к фиг.2. Пригодным для применения астатическим сигналом является импульс. В обычном режиме работы зонда 1 наводятся импульсные электрические токи, протекающие в эмиттерных катушках 11 и 12 в противоположных круговых направлениях. За период длительности каждого импульса Т через эмиттерные катушки 11 и 12 протекает ток постоянной силы. Этот ток и соответствующее ему электромагнитное поле включается и выключается соответственно на переднем и заднем фронте импульса. Эмиттерные катушки 11 и 12 существенно больше, чем, по меньшей мере, часть силовых линий электромагнитного поля, проходящего через оболочку 7, изолирующий слой 5 и стенку 2 стальной трубы 3. Силовые линии электромагнитного поля в стенке 2 сосредоточиваются в основном в окрестности близлежащей поверхности 17. При включении и выключении электромагнитного поля происходит смена электромагнитных силовых линий, при этом смена силовых линий наводит вихревой ток в стенке 2 трубы 3 около внешней поверхности 7. Вихревые токи, порожденные отдельными эмиттерными катушками 11 и 12, протекают в противоположных круговых направлениях в стенке 2, следствием чего является повышенная плотность вихревого тока в области обнаружения 27 стенки 2 трубы 3 под зазором 16. Создаваемые вихревые токи проходят через стенку 2 и отражаются внутренней поверхностью стенки 2 назад к внешней поверхности 14. Для обеспечения измеримости отклика на скачок длительность импульса Т должна быть выбрана большей, чем типичное время диффузии. Длительность импульса в типовом случае находится в диапазоне от 50 до 300 мс, в зависимости от толщины стенки 2 трубы 3.
Импульсный вихревой ток распространяется в глубину (то есть к внутренней поверхности) и в радиальном направлении по отношению к собственному контуру (то есть вовне, увеличивая радиус контура вихревого тока). Кроме того, имеет место перенос заряда по контуру вихревого тока. Скорость диффузии приблизительно в 100 раз выше, чем скорость переноса заряда по контуру вихревого тока. Отсюда следует, что вихревой ток может распространяться через стенку 2 и отражаться от внутренней поверхности, и при этом имеется только незначительный перенос заряда по контуру. Следовательно, диффузия в области обнаружения 27 в значительной степени не зависит от диффузии и потока тока вне области обнаружения 21. В силу этого возможно проведение измерений, чувствительных только к части вихревого тока. Электронная аппаратура, эмиттерные и приемные катушки, пригодные для частичного измерения импульсного вихревого тока, спроектированы таким образом, чтобы на измерения не влияло изменение полного сопротивления.
Размер приемных катушек 20 и 22 меньше, чем размер эмиттерных катушек 11 и 12, таким образом, приемные катушки 20 и 22 чувствительны только к силовым линиям вихревых токов, проходящих в области обнаружения 27. Направление обмоток приемных катушек 20 и 22 таково, что создается абсолютный зонд для силовых линий вихревого тока, то есть токи, наводимые силовыми линиями в приемных катушках 20 и 22, усиливают друг друга. В то же время создается дифференциальный зонд для шума (50/60 Гц), то есть токи, наводимые в приемных катушках шумом, уничтожают друг друга. В типовом случае прямоугольные приемные катушки 20 и 22 имеют 100 витков 0,1 мм провода, а их размеры равны 30 х 30 х 2 мм.
Обычное использование альтернативного примера осуществления, приведенного на фиг.4, 5 и 6, подобно обычному использованию устройства, описанного для фиг.1-3.
Сигналом, представляющим затухание вихревых токов, является напряжение на приемных катушках, чья амплитуда А (в В) определяется как функция времени, прошедшего после выключения тока и соответствующего ему электромагнитного поля при спаде импульса. На фиг.7 приведен двойной логарифмический график, на котором представлены шесть функций амплитуды А (в В) затухания вихревого тока в зависимости от времени t (в мс). Кривые затухания вихревого тока получены приложением соответствующего зонда вихревого тока к стенкам стального контейнера различной толщины. Кривые а, b, с, d, e и f показывают затухание для стенок толщиной 2, 4, 6, 8, 10 и 12 мм соответственно. На двойном логарифмическом графике начальные участки этих кривых близки к прямым линиям. Заявитель установил, что имеется линейная зависимость между толщиной стенки и временем, за которое вихревой ток затухает с первого значения до второго значения, например с 1 до 0,05 В. В настоящем изобретении эта линейная зависимость используется для измерения неизвестной толщины стенки.
Кривые, представленные на фиг.7, используются для определения констант данной линейной зависимости. С этой целью, строится график функции толщины стенки от времени, за которое вихревой ток затухает с 1 В до 0,05 В, как показано на фиг.8.
На фиг.8 приведена практически линейная зависимость между толщиной стенки Wt (в мм) и временем ti (в мс), за которое кривые, приведенные на фиг.1, спадают с 1 В до выбранного значения 0,05В. Указанные точки соответствуют измерениям, относящимся к кривым а, b, с, d, e, f фиг.7. Линейная зависимость задается выражением Wt=(ti-A)/В, где А и В - это калибровочные постоянные, определяющиеся по линейной калибровочной характеристике фиг.8.
Можно выполнить калибровку зонда вихревого тока, выбрав значение А так, чтобы компенсировать отклонения магнитной проницаемости, температуры и кривизны стенки. Для определения значения А достаточно одного измерения на участке с известной толщиной стенки. Небольшие колебания величины В могут привести к отклонениям в показаниях толщины стенки приблизительно на 10% (или приблизительно на 1 мм). Такая точность достаточна для обнаружения коррозии под слоем изолирующего материала.
Обратимся теперь к фиг.9. Установлено, что, по меньшей мере, после начального периода времени после окончания последнего импульса тока датчика результатом изменения расстояния между устройством приема вихревого тока и стенкой из электропроводного материала, например из-за отрыва или слоя изолирующего материала, является вертикальный сдвиг кривой на двойном логарифмическом графике. Этот эффект показан на фиг.8 для измерения стальной плиты толщиной 8 мм, имеющей 1 мм алюминиевую оболочку и изолирующий слой между стальной плитой и алюминиевой оболочкой, при этом для кривых g, h, i и j толщина изолирующего слоя равна 20, 40, 80 и 100 мм соответственно. Кривая k соответствует измерению стальной плиты без изолирующего слоя и оболочки.
При измерении расстояние учитывается с помощью такого вертикального сдвига кривой на двойном логарифмическом графике, при котором амплитуда сигнала равна первому значению, например 1 В, в заданной точке времени, например между 10 и 20 мс, предпочтительно 15 мс после окончания импульса тока датчика. С такой поправкой на расстояние кривые затухания сигнала имеют общую точку пересечения. Это показано, например, на фиг.7, где кривые затухания сигнала вертикально сдвинуты так, чтобы они имели общую точку пересечения при времени равном 15 мс после окончания последнего импульса.
Влияние алюминиевой оболочки, окружающей изолирующий слой, заключается в изменении амплитуды и запаздывании сигнала при прохождении через оболочку электромагнитного поля. Изменения амплитуды не влияют на измерение толщины стенки, так как они компенсируются измерением амплитуды, которое используется для определения точки пересечения кривых (в вышеупомянутом примере при 15 мс). Запаздывание сигнала обусловлено распространением создаваемых в оболочке вихревых токов. Однако запаздывание составляет только несколько миллисекунд, в зависимости от материала оболочки, а на крутизну кривой затухания сигнала практически не влияет наличие оболочки. Запаздывание может быть компенсировано выбором значения В, например, обеспечивая наличие оболочки при калибровке. Все другие факторы оболочки, обусловленные, например, наличием соединений внахлестку, вмятин или резьбовых соединений, влияют на сравнительно раннем отрезке времени, например до 15 мс после окончания последнего импульса. Следовательно, такие факторы не влияют на измерения толщины стенки, в которых интервал времени измерения начинается через 15 мс после окончания последнего импульса.
Устройство и способ, соответствующие настоящему изобретению, могут применяться к предметам из электропроводного материала, которые имеют различные конструкции, например, таким как стенка трубы с изолирующим слоем или стенка складского резервуара. При необходимости технического контроля днища большого складского резервуара (например, для нефтехранилища) устройство, соответствующее настоящему изобретению, может, например, удерживаться напротив нижней поверхности днища, для чего в грунте под резервуаром предварительно вырывается практически горизонтальная яма, после чего данное устройство перемещается в яме вдоль днища резервуара.
Кроме того, устройство и способ, соответствующие настоящему изобретению, особенно привлекательны для применения для резервуаров, труб и плит, которые имеют слой неэлектропроводного материала, такого как битум или эпоксидная смола. Такое покрытие затрудняет технический контроль обычными способами (например, ультразвуковой или визуальный контроль). Кроме того, так как в настоящем изобретении не требуется наличия прямого контакта зонда со стенкой, упомянутые устройство и способ привлекательны для прикладных областей, предполагающих крайне высокие или низкие температуры контролируемых стенок, что препятствует применению обычных способов, требующих прямого контакта со стенкой.

Claims (15)

1. Устройство (9) технического контроля предмета из электропроводного материала (2) с близлежащей поверхностью (17), которое содержит датчик астатических сигналов для формирования в предмете электромагнитного поля и приемник для измерения отклонений вихревого тока, формируемого астатическим электромагнитным полем, и для выработки сигнала, представляющего затухание вихревого тока, отличающееся тем, что датчик астатических сигналов содержит, по меньшей мере, два поперечно отделенных друг от друга эмиттера (11, 12; 41, 42) для излучения электромагнитного поля, при этом эмиттеры (11, 12; 41, 42) во время обычной эксплуатации запускаются таким образом, что усиливается результирующее электромагнитное поле в центральной области между эмиттерами (11, 12; 41, 42).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что датчик астатических сигналов содержит, по меньшей мере, одну пару поперечно отделенных друг от друга эмиттеров (11, 12; 41, 42).
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что каждая пара поперечно отделенных друг от друга эмиттеров (11, 12; 41, 42) содержит первую эмиттерную катушку (11, 41) и вторую эмиттерную катушку (12, 42), расположенные практически параллельно близлежащей поверхности (17) предмета (2).
4. Устройство по п. 2 или 4, отличающееся тем, что содержит множество пар эмиттерных катушек (50, 52, 54, 56; 60, 62, 64, 66, 68, 70).
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что центры (59) эмиттерных катушек (60, 62, 64, 66, 68, 70) расположены по дуге полуокружности (71) в плоскости, перпендикулярной близлежащей поверхности (17) предмета (2), и тем, что эмиттерные катушки (60, 62, 64, 66, 68, 70) расположены перпендикулярно этой дуге.
6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутри эмиттерных катушек расположена полукруглая полоса из ферромагнитного материала.
7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что горизонтально отделенные друг от друга эмиттеры содержат катушку, практически параллельную близлежащей поверхности (17) предмета (2), а полоса из ферромагнитного материала практически перпендикулярна близлежащей поверхности (17) предмета (2).
8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поперечно отделенные друг от друга эмиттеры состоят из эмиттерной катушки, имеющей форму цифры 8 и практически параллельной близлежащей поверхности (17) предмета (2).
9. Устройство по одному из пп. 1-8, отличающееся тем, что приемник содержит, по меньшей мере, одну приемную катушку (20, 22; 46), установленную для приема электромагнитного поля, формируемого вихревым током в предмете (2).
10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что приемник содержит, по меньшей мере, одну пару приемных катушек (20, 22), включающую в себя первую приемную катушку (20) и вторую приемную катушку (22), расположенные по обеим сторонам центральной области (26).
11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что каждая пара приемных катушек (20, 22) выровнена по отношению к соответствующей паре эмиттерных катушек (11, 12).
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что размер приемных катушек (20, 22) меньше размера соответствующих эмиттерных катушек (11, 12), причем продольные оси (23, 24) приемных катушек (20, 22) проходят между продольными осями (13, 25) соответствующих эмиттерных катушек (11, 12).
13. Устройство по одному из пп. 9-12, отличающееся тем, что каждая приемная катушка (20, 22) расположена между эмиттерными катушками (11, 12) и предметом (2).
14. Способ измерения толщины предмета из электропроводного материала, содержащий наведение в предмете импульсного вихревого тока, определение затухания вихревого тока и формирование сигнала, представляющего затухание, и определение по сигналу толщины предмета, отличающийся тем, что этап определения по сигналу толщины предмета содержит выбор первого значения и второго, меньшего, значения амплитуды сигнала, измерение длины интервала времени, на котором сигнал затухает с первого значения до второго значения, и определение по длине интервала времени толщины предмета.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что толщину (Wt) определяют по длине интервала времени (ti) с помощью следующего равенства:
Wt= (ti-А)/В,
где А и В являются заранее определенными калибровочными постоянными.
RU99102691/28A 1996-07-12 1997-07-11 Устройство технического контроля с помощью вихревых токов RU2183008C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP96201978 1996-07-12
EP96201978.2 1996-07-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99102691A RU99102691A (ru) 2000-11-27
RU2183008C2 true RU2183008C2 (ru) 2002-05-27

Family

ID=8224185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99102691/28A RU2183008C2 (ru) 1996-07-12 1997-07-11 Устройство технического контроля с помощью вихревых токов

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6291992B1 (ru)
EP (1) EP0910784B1 (ru)
JP (1) JP4263244B2 (ru)
CN (2) CN1155795C (ru)
DE (1) DE69712759T2 (ru)
ES (1) ES2177994T3 (ru)
NO (1) NO331373B1 (ru)
RU (1) RU2183008C2 (ru)
WO (1) WO1998002714A1 (ru)

Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6392421B1 (en) 1998-06-11 2002-05-21 Em-Tech Llc Spectral EM frequency metallic thickness measurement using metallic transparencies
AUPP813499A0 (en) * 1999-01-13 1999-02-04 Rock Solid Research Pty. Ltd. A subsurface pipeline inspection probe
US6573706B2 (en) * 1999-11-18 2003-06-03 Intellijoint Systems Ltd. Method and apparatus for distance based detection of wear and the like in joints
KR100448444B1 (ko) * 1999-12-29 2004-09-13 주식회사 포스코 위상배열방식의 와전류 감지기에 의한 압연강판의 두께와형상 및 평평도 측정장치
US20030210041A1 (en) * 2000-04-07 2003-11-13 Le Cuong Duy Eddy current measuring system for monitoring and controlling a chemical vapor deposition (CVD) process
US6741076B2 (en) 2000-04-07 2004-05-25 Cuong Duy Le Eddy current measuring system for monitoring and controlling a CMP process
US6549006B2 (en) * 2000-04-07 2003-04-15 Cuong Duy Le Eddy current measurements of thin-film metal coatings using a selectable calibration standard
US6762604B2 (en) 2000-04-07 2004-07-13 Cuong Duy Le Standalone eddy current measuring system for thickness estimation of conductive films
US6593737B2 (en) * 2000-08-24 2003-07-15 Shell Oil Company Method for measuring the wall thickness of an electrically conductive object
US6707296B2 (en) * 2000-08-24 2004-03-16 Shell Oil Company Method for detecting cracks in electrically conducting material
US6538435B2 (en) * 2000-08-24 2003-03-25 Shell Oil Company Method for detecting an anomaly in an object of electrically conductive material along first and second direction at inspection points
WO2002033394A2 (en) 2000-10-16 2002-04-25 Em-Tech Llc A technique for measuring the thickness of a ferromagnetic metal using permeability signatures
RU2003122357A (ru) 2000-12-21 2005-01-10 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) Измерение свойства материала электропроводного объекта
DE10102577C1 (de) * 2001-01-20 2002-06-20 Univ Braunschweig Tech Verfahren zur Zustandserkennung von elektrisch leitfähigen länglichen Spanngliedern
WO2002088627A1 (en) * 2001-05-01 2002-11-07 Em-Tech Llc Measurements of coating on metal
KR100435989B1 (ko) * 2001-12-01 2004-06-23 (주)에스엔아이 와전류센서가 구비되는 측정장치
AU2002228916A1 (en) * 2001-12-10 2003-06-23 Em-Tech Llc Apparatus and method for the measurement of electrical properties of materials through non-magnetizable materials
JP2005518534A (ja) * 2002-02-26 2005-06-23 シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイ 物体の表面プロファイルの測定
US7128803B2 (en) * 2002-06-28 2006-10-31 Lam Research Corporation Integration of sensor based metrology into semiconductor processing tools
US7309618B2 (en) * 2002-06-28 2007-12-18 Lam Research Corporation Method and apparatus for real time metal film thickness measurement
US20040011462A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-22 Lam Research Corporation Method and apparatus for applying differential removal rates to a surface of a substrate
US7205166B2 (en) * 2002-06-28 2007-04-17 Lam Research Corporation Method and apparatus of arrayed, clustered or coupled eddy current sensor configuration for measuring conductive film properties
US7084621B2 (en) * 2002-09-25 2006-08-01 Lam Research Corporation Enhancement of eddy current based measurement capabilities
ATE365904T1 (de) 2002-12-19 2007-07-15 Shell Int Research Überwachung der wanddicke eines objektes
US20050007108A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-13 Teodor Dogaru Probes and methods for detecting defects in metallic structures
US20050066739A1 (en) * 2003-09-26 2005-03-31 Lam Research Corporation Method and apparatus for wafer mechanical stress monitoring and wafer thermal stress monitoring
US7005851B2 (en) * 2003-09-30 2006-02-28 General Electric Company Methods and apparatus for inspection utilizing pulsed eddy current
JP4394415B2 (ja) * 2003-10-24 2010-01-06 非破壊検査株式会社 電磁波パルスによる板厚相対比較方法及び板厚相対比較装置
US7214941B2 (en) * 2004-12-16 2007-05-08 The Gillette Company Crack detection in razor blades
DE102005051536A1 (de) * 2005-04-27 2006-11-09 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co Kg Berührungslos arbeitender Wirbelstromsensor und Verfahren zur Detektion von Messobjekten
US7282909B2 (en) * 2005-06-29 2007-10-16 Lam Research Corporation Methods and apparatus for determining the thickness of a conductive layer on a substrate
US7722850B2 (en) 2005-11-23 2010-05-25 Shell Oil Company Process for sequestration of carbon dioxide by mineral carbonation
KR100696991B1 (ko) * 2006-01-25 2007-03-20 한국원자력연구소 투자율 측정법을 이용하여 증기발생기 전열관의 와전류를탐상하는 장치 및 방법
FR2900471B1 (fr) * 2006-04-26 2008-12-26 Snecma Sa Mesure des epaisseurs de paroi, notamment d'aube, par courants de foucault
US8076929B2 (en) * 2006-09-21 2011-12-13 Shell Oil Company Device and method for detecting an anomaly in an assembly of a first and a second object
GB2450112B (en) * 2007-06-12 2010-12-08 Ge Inspection Technologies Ltd Automatic lift-off compensation for pulsed eddy current inspection
JP5017038B2 (ja) * 2007-09-26 2012-09-05 株式会社日立製作所 渦流検査装置及び渦流検査方法
JP5011056B2 (ja) * 2007-10-10 2012-08-29 株式会社日立製作所 渦流検査プローブ及び渦流検査装置
JP2010019565A (ja) * 2008-07-08 2010-01-28 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 渦電流探傷プローブ
KR100931935B1 (ko) * 2008-10-07 2009-12-15 (주)레이나 Ｐｅｃ를 이용한 결함 측정장치를 이용한 측정방법
JP2010185832A (ja) * 2009-02-13 2010-08-26 Tlv Co Ltd パルス渦流探傷装置
PT2409114E (pt) * 2009-03-17 2013-05-22 Abb Ab Um método e um aparelho para a medição da espessura de uma camada de metal presente num objeto de metal
JP5188466B2 (ja) * 2009-06-30 2013-04-24 株式会社日立製作所 パルス励磁型渦電流探傷方法及びこれを用いたパルス励磁型渦電流探傷装置
JP5513821B2 (ja) * 2009-09-17 2014-06-04 株式会社荏原製作所 渦電流センサ、研磨装置、めっき装置、研磨方法、めっき方法
CN101788260B (zh) * 2010-03-18 2011-12-28 清华大学 一种金属薄膜厚度的电涡流测量方法
CN101915805B (zh) * 2010-07-12 2012-04-04 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于小波分析的夹芯板超声波检伤方法及应用
US9057146B2 (en) * 2010-08-24 2015-06-16 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Eddy current thickness measurement apparatus
CA2813745C (en) * 2010-10-14 2014-08-19 Halliburton Energy Services, Inc. Method for measuring remote field eddy current thickness in multiple tubular configuration
CA2833330C (en) * 2011-05-10 2016-04-19 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for measuring wrinkle depth in a composite structure
EP2574911B1 (en) 2011-09-29 2014-03-26 ABB Technology AG Method and arrangement for crack detection in a metallic material
JP5922633B2 (ja) * 2013-10-22 2016-05-24 三菱重工業株式会社 渦電流探傷プローブ、及び、渦電流探傷方法
JP6385763B2 (ja) * 2014-09-16 2018-09-05 株式会社東芝 レーザ溶接装置及びレーザ溶接方法
US10073058B2 (en) 2015-02-11 2018-09-11 Structural Integrity Associates Dynamic pulsed eddy current probe
US10895555B2 (en) 2015-03-30 2021-01-19 Structural Integrity Associates, Inc. System for in-line inspection using a dynamic pulsed eddy current probe and method thereof
CN104880375A (zh) * 2015-05-11 2015-09-02 广东正德材料表面科技有限公司 一种涂层磨损控制装置及其应用仪器
GB2556516A (en) 2015-08-20 2018-05-30 Halliburton Energy Services Inc Inspection of wellbore conduits using a distributed sensor system
CA2951848C (en) 2015-12-15 2024-01-16 Eddyfi Ndt Inc. Pulsed eddy current testing with dual-purpose coils
CN105737727B (zh) * 2016-02-25 2019-03-19 珠海格力电器股份有限公司 一种电涡流传感器的探头及电涡流传感器
WO2017196371A1 (en) 2016-05-13 2017-11-16 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic (em) defect detection methods and systems employing deconvolved raw measurements
BR112019022874A2 (pt) 2017-06-08 2020-05-19 Halliburton Energy Services Inc método de detecção de linha de poço, sistema de detecção eletromagnética, e, ferramenta de poço.
JP2019039677A (ja) * 2017-08-22 2019-03-14 九州電力株式会社 保温配管探傷装置及び保温配管探傷方法
CN111337569A (zh) * 2020-04-16 2020-06-26 中国科学院海洋研究所 一种新型的脉冲近场、远场组合式涡流传感器
CN111929359B (zh) * 2020-09-25 2023-08-04 北方民族大学 一种环形螺线管线圈激励的分层缺陷涡流检测探头及方法
EP4217680A1 (en) * 2020-09-28 2023-08-02 Atomic Energy of Canada Limited/ Énergie Atomique du Canada Limitée Deep electromagnetic rebar probe
KR20220060880A (ko) * 2020-11-05 2022-05-12 주식회사 엘지에너지솔루션 전지 셀의 균열 검사를 위한 와전류 센서 및 이를 포함하는 전지 셀의 균열 검출 시스템
RU2765897C1 (ru) * 2021-04-12 2022-02-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ измерения длины металлической трубы
DE102021211836A1 (de) 2021-09-30 2023-03-30 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Messeinrichtung
NL1044407B1 (nl) 2022-08-30 2024-03-12 Sixpec B V Wervelstroomsonde met focusserende werking voor niet-destructief testen.

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1698481B1 (de) 1963-02-18 1969-09-04 Claus Colani Vorrichtung zur Untersuchung eines relativ homogenen,gegebenenfalls eine gewisse elektrische Leitfaehigkeit aufweisenden Mediums
US3532969A (en) 1968-02-20 1970-10-06 Nat Lead Co Method for magnetically measuring wall thickness of metal pipes and plate structures
US3707672A (en) 1971-06-02 1972-12-26 Westinghouse Electric Corp Weapon detector utilizing the pulsed field technique to detect weapons on the basis of weapons thickness
US3940689A (en) * 1974-05-14 1976-02-24 Schlumberger Technology Corporation Combined eddy current and leakage field detector for well bore piping using a unique magnetizer core structure
GB1567600A (en) * 1975-10-15 1980-05-21 British Gas Corp Lipe line inspection equipment
US4271393A (en) * 1978-12-29 1981-06-02 The Boeing Company Apparatus and method for eddy current detection of subsurface discontinuities in conductive bodies
US4418574A (en) 1981-11-20 1983-12-06 Texaco Inc. Magnetic method and apparatus for measuring wall thickness
US4553095A (en) * 1982-06-10 1985-11-12 Westinghouse Electric Corp. Eddy current thickness gauge with constant magnetic bias
GB8303587D0 (en) 1983-02-09 1983-03-16 Chapman Cash Processing Ltd Coin discriminating apparatus
US4600356A (en) * 1984-01-27 1986-07-15 Gas Research Institute Underground pipeline and cable detector and process
US4629985A (en) 1984-04-11 1986-12-16 Pa Incorporated Method and apparatus for measuring defects in tubular members
US4710712A (en) 1984-04-11 1987-12-01 Pa Incorporated Method and apparatus for measuring defects in ferromagnetic elements
SE451886B (sv) 1986-10-10 1987-11-02 Sten Linder Sett och anordning for beroringsfri metning av storheter hos eller i anslutning till elektriskt ledande material
US4990851A (en) * 1987-12-17 1991-02-05 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method for detecting irregularities on conductive containers
US4839593A (en) * 1987-12-17 1989-06-13 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method for directly detecting corrosion on conductive containers
US4843319A (en) * 1987-12-17 1989-06-27 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method for detecting corrosion on conductive containers having variations in jacket thickness
US4929898A (en) * 1987-12-17 1990-05-29 Atlantic Richfield Transient electromagnetic method for detecting irregularities on conductive containers
US4843320A (en) * 1987-12-17 1989-06-27 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method for detecting corrosion on conductive containers
GB8807301D0 (en) * 1988-03-26 1988-04-27 Philpot Electronics Ltd Detector
GB8828675D0 (en) * 1988-12-08 1989-01-11 Protovale Oxford Ltd Instrument for locating & measuring reinforcing bars
US4929896A (en) * 1988-12-29 1990-05-29 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method for detecting irregularies on conductive containers having variations in jacket thickness
US5233297A (en) * 1990-08-06 1993-08-03 Atlantic Richfield Company Transient electromagnetic method and apparatus for inspecting conductive objects utilizing sensors that move during inspection
US5434506A (en) * 1992-11-09 1995-07-18 The Babcock & Wilcox Company Eddy current inspection with stationary magnetic fields and scanning sensor arrays
JPH06186207A (ja) * 1992-12-17 1994-07-08 Nuclear Fuel Ind Ltd 渦電流探傷プローブ
US5461313A (en) * 1993-06-21 1995-10-24 Atlantic Richfield Company Method of detecting cracks by measuring eddy current decay rate
US5446382A (en) * 1993-06-23 1995-08-29 The Babcock & Wilcox Company Eddy current probe having one yoke within another yoke for increased inspection depth, sensitivity and discrimination

Also Published As

Publication number Publication date
NO990105L (no) 1999-01-11
ES2177994T3 (es) 2002-12-16
CN1544932A (zh) 2004-11-10
US6291992B1 (en) 2001-09-18
DE69712759D1 (de) 2002-06-27
CN1155795C (zh) 2004-06-30
JP2000514559A (ja) 2000-10-31
DE69712759T2 (de) 2002-12-19
NO331373B1 (no) 2011-12-12
CN1250931C (zh) 2006-04-12
EP0910784A1 (en) 1999-04-28
JP4263244B2 (ja) 2009-05-13
WO1998002714A1 (en) 1998-01-22
NO990105D0 (no) 1999-01-11
CN1225167A (zh) 1999-08-04
EP0910784B1 (en) 2002-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2183008C2 (ru) Устройство технического контроля с помощью вихревых токов
US4843319A (en) Transient electromagnetic method for detecting corrosion on conductive containers having variations in jacket thickness
EP0321112B1 (en) Method for detecting corrosion on conductive containers
US4839593A (en) Transient electromagnetic method for directly detecting corrosion on conductive containers
JP7414260B2 (ja) 腐食マッピングのための電磁超音波トランスデューサ（ｅｍａｔ）
US11428668B2 (en) Probe for eddy current non-destructive testing
CA2477263A1 (en) Determining a surface profile of an object
JPH0771905A (ja) 核燃料棒に析出した強磁性物質の厚みを決定する方法
US4584521A (en) Method of detecting the defects in a dielectric coating at the surface of an electrically conductive underlayer
CA2258623C (en) Eddy current inspection technique
JPH10160710A (ja) 分割型探傷センサ及び導電性管探傷方法
JPH06317562A (ja) 導管検査システム
CN211426354U (zh) 一种检测倒圆角区域缺陷的传感器
GB2149116A (en) Method and apparatus for measuring wall thickness
JP2007033420A (ja) きず深さ評価に適した電磁非破壊検査手法
Alencar et al. Inspecting tubes installed in heat exchangers with a special eddy current probe and single frequency
Hoshikawa et al. Finite Element Analysis of Eddy Current Surface Probes
Blitz Eddy current methods
Kim An Experimental Study of Nondestructive Testing System to measure Dimension of Cylindrical Rod using Solenoid Eddy Current Coil
JPS6041443B2 (ja) 電磁石装置
JPS60114702A (ja) 金属壁厚測定方法および装置
NO164439B (no) Fremgangsmaate og anordning til maaling av veggtykkelser.

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20081209

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090712