專利名稱：渦流電流檢測(cè)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施檢測(cè)用的技術(shù)。在本說(shuō)明書和各權(quán)利要求中所使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)“檢測(cè)物體”一詞，指的是對(duì)物體的厚度實(shí)施測(cè)量、對(duì)物體中是否存在有次表面裂紋實(shí)施檢測(cè)、對(duì)包繞著物體的非導(dǎo)電性材料層的厚度實(shí)施測(cè)量等等的技術(shù)操作。如果舉例來(lái)說(shuō)，這類物體可以是容器壁和管壁等等。
諸如鋼容器、水管和水箱等等物體的有效厚度可能會(huì)由于外部或內(nèi)部腐蝕而發(fā)生局部變化。對(duì)于物體上覆蓋有絕緣材料層的場(chǎng)合，如果要用肉眼對(duì)腐蝕狀況實(shí)施檢測(cè)，則需要將絕緣材料除去，這不僅浪費(fèi)時(shí)間，而且費(fèi)用昂貴。
歐洲專利說(shuō)明書第321112號(hào)公開(kāi)了一種檢測(cè)諸如壁部等等的、由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體的裝置，該裝置包括有一個(gè)用于在壁部中產(chǎn)生電磁場(chǎng)的脈沖信號(hào)發(fā)射器，和一個(gè)用于測(cè)量由該電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流電流的衰變并產(chǎn)生出一個(gè)有關(guān)這一衰變狀態(tài)的信號(hào)的接收器。
為了測(cè)量該壁部的厚度，將所接收到的信號(hào)隨時(shí)間的衰變與反映著已知壁厚的參考信號(hào)的衰變進(jìn)行比較。
發(fā)射器包括有一個(gè)激勵(lì)線圈，接收器包括有一個(gè)接收線圈。這些線圈纏繞在芯體上，而且在正常操作過(guò)程中，各線圈的縱向中心軸與物體的表面相垂直。
利用這種已知的裝置可以檢測(cè)其尺寸與激勵(lì)線圈的尺寸大小相當(dāng)?shù)母g點(diǎn)，但目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種裝置并不能檢測(cè)其尺寸比線圈尺寸小很多的腐蝕點(diǎn)，而這類小腐蝕點(diǎn)可能會(huì)使局部壁部的厚度降低到非常嚴(yán)重的程度。而且在諸如在管子和包繞著管子的絕緣材料層之間存在有液態(tài)水等等的時(shí)候，這類小腐蝕點(diǎn)的尺寸還可能會(huì)迅速增大。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種可以增大分辨能力、從而可以對(duì)物體實(shí)施更仔細(xì)檢測(cè)的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提供一種改進(jìn)了的、用于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以確定出壁部厚度的方法。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施檢測(cè)用的裝置，這種裝置包括有一個(gè)用于在物體中產(chǎn)生電磁場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器，和一個(gè)用于測(cè)量由非穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流電流的變化并產(chǎn)生出一個(gè)有關(guān)渦流電流衰變狀態(tài)的信號(hào)的接收器，其特征在于該非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器至少包括有兩個(gè)沿側(cè)向方向空間分離的、用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的激勵(lì)器，而且在正常操作過(guò)程中，這些激勵(lì)器將按照使位于各激勵(lì)器之間中心區(qū)域處的電磁場(chǎng)的強(qiáng)度被增強(qiáng)的方式實(shí)施驅(qū)動(dòng)。
通過(guò)增強(qiáng)中心區(qū)域處的電磁場(chǎng)強(qiáng)度的方式，便可以在一個(gè)比較小的、選定了的壁部區(qū)域中產(chǎn)生出強(qiáng)度增強(qiáng)了的渦流電流，從而使該渦流電流聚集在該選定的壁部區(qū)域中。還可以配置有渦流電流接收組件，以便能夠測(cè)量強(qiáng)度增強(qiáng)了的渦流電流的衰變，而不測(cè)量強(qiáng)度比較低的、即位于該選定的壁部區(qū)域外部處的渦流電流的衰變。采用這種方式可以獲得更好的分辨能力。
這一中心區(qū)域位于各激勵(lì)器之間，而且它適當(dāng)?shù)匚挥诟骷?lì)器的中心之間。
本發(fā)明還提供了一種對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施厚度檢測(cè)用的方法，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的這種方法包括有在物體中感應(yīng)出脈沖渦流電流、檢測(cè)該渦流電流的衰變并產(chǎn)生出一個(gè)反映著該衰變的信號(hào)、由該信號(hào)中測(cè)量出物體厚度等步驟，其特征在于在由信號(hào)中測(cè)量出物體厚度的步驟中包括選定有關(guān)信號(hào)幅度的第一數(shù)值和比第一數(shù)值小的第二數(shù)值，測(cè)量信號(hào)由第一數(shù)值衰變至第二數(shù)值所需的時(shí)間間隔長(zhǎng)度，以及根據(jù)時(shí)間間隔長(zhǎng)度測(cè)定物體的壁厚等步驟。
下面將以例舉方式，參考附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裝置中的一個(gè)實(shí)施例用的示意性透視圖。
圖2為表示如圖1所示裝置中一部分用的放大了的示意性透視圖。
圖3為表示如圖2所示部分用的頂視圖。
圖4為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裝置中的一個(gè)變形實(shí)施例用的示意性透視圖。
圖5為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裝置中的另一個(gè)變形實(shí)施例用的示意性透視圖。
圖6為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裝置中的再一個(gè)變形實(shí)施例用的示意性透視圖。
圖7示出了在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中的渦流電流衰變曲線。
圖8為表示檢測(cè)壁厚時(shí)用的線形校準(zhǔn)曲線。
圖9為表示在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，探頭與壁之間的空間間隔對(duì)渦流電流的影響用的示意性曲線圖。
在下面的說(shuō)明中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示著相同的部件。
圖1示出了檢測(cè)由具有導(dǎo)電材料制成的物體用的探頭1，這種探頭1可以用來(lái)檢測(cè)管3上管壁2的厚度，以對(duì)管壁2上的腐蝕狀態(tài)實(shí)施檢測(cè)。腐蝕可能發(fā)生在管壁2的外側(cè)表面或內(nèi)側(cè)表面處。在管3的周圍設(shè)置著一層絕緣材料層5，在絕緣材料層5的外側(cè)蓋覆著一層薄金屬鋼材制造的套管7。探頭1包含有一個(gè)對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施檢測(cè)用的裝置9，而且在正常操作過(guò)程中，裝置9被保持在與鋼套管7的外側(cè)表面相對(duì)的位置處。
正如圖2和圖3所示，用于檢測(cè)由具有導(dǎo)電材料制造的物體的裝置9包括有一個(gè)用于在諸如管壁2等等的物體中產(chǎn)生一個(gè)非穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器(圖中未示出)，和一個(gè)用于測(cè)量由非穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流電流變化并產(chǎn)生出一個(gè)有關(guān)渦流電流衰變狀態(tài)的信號(hào)的接收器(圖中未示出)。
非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器至少包括有兩個(gè)沿側(cè)向方向空間分離的、用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的激勵(lì)器，即至少包括有沿著與其縱向中心軸13和14的方向相垂直的方向空間分離設(shè)置的第一激勵(lì)線圈11和第二激勵(lì)線圈12。在激勵(lì)線圈11和12之間形成有一個(gè)相當(dāng)小的間隙16。在正常操作過(guò)程中，各發(fā)射線圈沿著與管壁2上的、位于鄰近處的表面17相平行的方式設(shè)置，以便使它們的縱向中心軸13和14與該位于鄰近處的表面17相垂直。
發(fā)射器還包括有驅(qū)動(dòng)激勵(lì)器、即驅(qū)動(dòng)激勵(lì)線圈11和12用的組件(圖中未示出)。
接收器至少包括一個(gè)接收由諸如管壁2等等的物體中的渦流電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)用的接收線圈，即至少包括有分別具有縱向中心軸23和24的第一接收線圈20和第二接收線圈22。接收線圈20和22具有相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且具有相同的橫剖面尺寸。它們基本上沿著與管壁2上的、位于鄰近處的表面17相平行的方式設(shè)置。這一對(duì)接收線圈20和22按分別與相應(yīng)的激勵(lì)線圈11和12相準(zhǔn)直的方式配置，即各線圈的縱向中心軸13、14和23、24基本上彼此平行，并且在同一平面(即如圖2所示的平面)內(nèi)延伸。接收線圈20和22的尺寸比激勵(lì)線圈11和12的尺寸小，而且接收線圈20和22的縱向中心軸23和24在激勵(lì)線圈11和12的縱向中心軸13和14之間延伸?？缃釉诮邮站€圈端子之間的電壓就是反映著物體中的渦流電流衰變狀態(tài)的信號(hào)。
在正常操作過(guò)程中，按使位于各激勵(lì)線圈11和12的中心25之間的中心區(qū)域處的電磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)的方式，對(duì)呈激勵(lì)線圈11和12形式的激勵(lì)器實(shí)施驅(qū)動(dòng)。這一中心區(qū)域由參考標(biāo)號(hào)26表示。通過(guò)使電流流經(jīng)激勵(lì)線圈11和12，并且使各激勵(lì)線圈11和12中的電流流經(jīng)方向彼此不同的方式，便可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。在圖3中，電流的流經(jīng)方向由箭頭A表示。因此在中心區(qū)域26處的電磁場(chǎng)強(qiáng)度將被增強(qiáng)。換句話說(shuō)就是，這可以使電磁場(chǎng)在激勵(lì)線圈11和12之間的區(qū)域處比較強(qiáng)，而在中心區(qū)域26外側(cè)的部分處比較弱。這將使得物體2在區(qū)域27中的電磁場(chǎng)強(qiáng)度比較強(qiáng)，而在區(qū)域27外側(cè)處比較弱。在下面，將電磁場(chǎng)強(qiáng)度被增強(qiáng)的這種區(qū)域27稱為檢測(cè)區(qū)域27。這樣便可以獲得更好的檢測(cè)結(jié)果，從而可以檢測(cè)出更小的腐蝕斑點(diǎn)。
為了改善其接收性能，接收線圈20和22應(yīng)被串聯(lián)連接，并將它們配置在間隙16和檢測(cè)區(qū)域27的相對(duì)兩側(cè)處。
每一個(gè)激勵(lì)線圈11和12的直徑最好與絕緣材料層5的厚度基本上相等。如果舉例來(lái)說(shuō)就是，當(dāng)絕緣體厚度為70毫米時(shí)，可以用0.5毫米的線材纏繞200圈而構(gòu)成的兩個(gè)激勵(lì)線圈，線圈的直徑為70毫米。
當(dāng)要對(duì)腐蝕實(shí)施檢測(cè)時(shí)，間隙16蓋覆著管3上的管壁2處的檢測(cè)區(qū)域27。
圖4示出了一個(gè)變形實(shí)施例，其中激勵(lì)線圈41和42類似于如圖2和圖3所示的激勵(lì)線圈11和12。但是，在與激勵(lì)線圈相平行的平面上并未設(shè)置有兩個(gè)接收線圈，而是僅僅配置有一個(gè)接收線圈46。接收線圈46被配置在激勵(lì)線圈41和42之間，它的縱向中心軸47沿著與激勵(lì)線圈41和42的縱向中心軸43和44相垂直的方向延伸。
圖5示出了另一個(gè)變形實(shí)施例，它包括有第一對(duì)激勵(lì)線圈50和52，以及第二對(duì)激勵(lì)線圈54和56，而且這兩對(duì)激勵(lì)線圈沿著彼此相垂直的方向設(shè)置。箭頭A表示著在各激勵(lì)線圈50、52、54和56中的電流流動(dòng)方向。第一對(duì)激勵(lì)線圈50和52構(gòu)成為一組，第二對(duì)激勵(lì)線圈54和56構(gòu)成為另一組，以沿著不同的方向在管壁上選定了的、位于激勵(lì)線圈50、52、54和56之間的區(qū)域中產(chǎn)生增強(qiáng)了的渦流電流。在這一實(shí)施例中，強(qiáng)度增強(qiáng)了的渦流電流沿彼此相垂直的方向流動(dòng)。相對(duì)于每一對(duì)激勵(lì)線圈還配置有相應(yīng)的接收線圈(圖中未示出)，而且每一對(duì)接收線圈均具有相同的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并且按與如圖3所示的、相對(duì)應(yīng)于激勵(lì)線圈的相同方式配置。這一實(shí)施例除了具有如圖3所示實(shí)施例所具有的優(yōu)點(diǎn)之外，還具有如下所述的優(yōu)點(diǎn)，即該裝置可以更好地聚焦于感興趣的管壁部分處，而且可以使檢測(cè)更加對(duì)稱。除了采用兩對(duì)線圈之外，還可以按類似方式采用任何適當(dāng)數(shù)目的線圈。
圖6示出了本發(fā)明的再一個(gè)變形實(shí)施例，它在與物體(圖中未示出)上位于鄰近處的表面相垂直的平面內(nèi)設(shè)置有一個(gè)半圓弧型體71，并且使各激勵(lì)線圈60、62、64、66、68和70的中心59均位于該半圓弧型體71上，按與半圓弧型體71相垂直的方式對(duì)各激勵(lì)線圈60、62、64、66、68和70實(shí)施配置。采用這種布置方式，可以減少除測(cè)量表面之外的感應(yīng)表面所產(chǎn)生的影響。
在本發(fā)明的又一個(gè)變形實(shí)施例中，在激勵(lì)線圈之內(nèi)配置有由鐵磁性材料制作的半圓形棒(圖中未示出)。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于按照使位于激勵(lì)器之間中心區(qū)域處的電磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)的方式，對(duì)沿側(cè)向方向空間分離的各激勵(lì)器實(shí)施驅(qū)動(dòng)。在如上所述的說(shuō)明中，描述了使用兩個(gè)、四個(gè)或六個(gè)激勵(lì)線圈的實(shí)例，但發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，僅僅采用一個(gè)激勵(lì)線圈也可以獲得同樣的技術(shù)效果。為了能獲得同樣的效果，這種沿側(cè)向方向空間分離著的激勵(lì)器包括有一個(gè)基本上沿著與物體上位于鄰近處的表面相平行的方向延伸的線圈，以及一個(gè)基本上沿著與物體上位于鄰近處的表面相垂直的方向延伸的、由鐵磁性材料制作的棒。在一個(gè)變形實(shí)施例中，這種沿側(cè)向方向空間分離的激勵(lì)器包括有一個(gè)呈8字形狀的、沿著基本上與物體上位于鄰近處的表面相平行的方向延伸的激勵(lì)線圈。
下面參考圖2進(jìn)行說(shuō)明。一種適當(dāng)?shù)姆欠€(wěn)態(tài)信號(hào)為脈沖信號(hào)。在正常操作過(guò)程中，由探頭1給出的脈沖電流將通過(guò)感應(yīng)，而在激勵(lì)線圈11和12中沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向流動(dòng)。在每一個(gè)脈沖時(shí)間T中，將有一個(gè)恒定的電流流經(jīng)各激勵(lì)線圈11和12。該電流和由它所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)分別在脈沖的上升邊緣和下降邊緣處被導(dǎo)通和斷開(kāi)。激勵(lì)線圈11和12足夠大，從而使得至少有一部分磁力線可以穿過(guò)套管7、絕緣材料層5和鋼管3。在管壁2中的磁力線將主要聚集在位于鄰近處的表面17附近。當(dāng)電磁場(chǎng)被導(dǎo)通或斷開(kāi)時(shí)，電磁磁通也將會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)在管3中位于管壁2上的外側(cè)表面7附近處感應(yīng)出渦流電流。由分立的激勵(lì)線圈11和12所產(chǎn)生的渦流電流將沿相反的轉(zhuǎn)動(dòng)方向在管壁2中流動(dòng)，從而使位于間隙16之下的、在管3上管壁2中的區(qū)域27處的渦流電流的強(qiáng)度被增強(qiáng)。所產(chǎn)生的這種渦流電流將通過(guò)管壁2擴(kuò)散，并且由管壁2的內(nèi)側(cè)表面反射回至外側(cè)表面14。可以將這種脈沖持續(xù)時(shí)間T選擇的比典型的擴(kuò)散時(shí)間更長(zhǎng)，以便能夠確保對(duì)瞬態(tài)特性實(shí)施檢測(cè)。這種脈沖持續(xù)時(shí)間通常可以取為50至300毫秒，并可以根據(jù)管3上管壁2的壁厚實(shí)施選擇。
脈沖型渦流電流將沿著深度方向(即沿著朝向內(nèi)側(cè)的方向)擴(kuò)散，并且沿著相應(yīng)于自己回路的徑向方向(即朝向外側(cè)，從而使渦流電流回路的半徑將逐步增大)擴(kuò)散。沿著渦流電流回路還會(huì)產(chǎn)生有電荷移動(dòng)。擴(kuò)散速度通常比電荷沿著渦流電流回路移動(dòng)的速度大100倍左右。這意味著渦流電流將主要通過(guò)管壁2擴(kuò)散，并將由內(nèi)側(cè)表面處反射回來(lái)，而僅有一小部分電荷會(huì)沿回路散失掉。因此，在檢測(cè)區(qū)域27中的擴(kuò)散幾乎與在檢測(cè)區(qū)域27外側(cè)的擴(kuò)散和電流流動(dòng)無(wú)關(guān)。這樣便可以按僅僅對(duì)渦流電流中一部分敏感的方式實(shí)施測(cè)量。對(duì)于各種適當(dāng)?shù)碾娮觾x器，采用這種可用于對(duì)部分脈沖渦流電流實(shí)施測(cè)量的激勵(lì)線圈和接收線圈的設(shè)置方式，便可以消除阻抗變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
接收線圈20和22的尺寸比激勵(lì)線圈11和12的尺寸小，從而使接收線圈20和22可以僅僅對(duì)在檢測(cè)區(qū)域27中流動(dòng)著的渦流電流所產(chǎn)生的磁力線敏感。接收線圈20和22的繞組敏感性可以使其構(gòu)成為一個(gè)檢測(cè)渦流電流磁力線用的絕對(duì)探頭，即由磁力線在接收線圈20和22中感應(yīng)出的電流可以相互增強(qiáng)。同時(shí)還可以構(gòu)成為一個(gè)相對(duì)于噪音的差分探頭，即由噪音在各接收線圈中感應(yīng)出的電流可以相互抵消。在一般情況下，接收線圈20和22可呈30毫米×30毫米×2毫米的矩形形狀，并且可以由線徑為0.1毫米的線材纏繞100圈而構(gòu)成。
由圖4、5和6所示的變形實(shí)施例中的常規(guī)結(jié)構(gòu)構(gòu)成與參考圖1至3所描述的裝置中的常規(guī)結(jié)構(gòu)構(gòu)成相類似。
反映著渦流電流衰變的信號(hào)是跨接在接收線圈兩端處的電壓，當(dāng)在脈沖的下降邊緣處電流和它所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)被切斷之后，計(jì)量出的幅度A(單位V，即電壓)是時(shí)間的函數(shù)。在圖7所示的雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖中，示出了六條渦流電流衰變曲線的幅度A(單位V)相對(duì)于時(shí)間(單位ms，毫秒)的變化曲線。通過(guò)將適當(dāng)?shù)臏u流電流探頭設(shè)置在具有不同厚度的鋼容器壁部處的方式，便可以獲得這些渦流電流衰變曲線。曲線a、b、c、d、e和f代表著在厚度分別為2、4、6、8、10和12毫米的壁部中的衰變。這些曲線的初始部分在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中幾乎為直線。本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在由第一電壓至第二電壓，比如說(shuō)在由1V至0.05V時(shí)，壁厚與渦流電流隨時(shí)間的衰變之間的關(guān)系為線性關(guān)系。在本發(fā)明中就是利用這一線性關(guān)系來(lái)測(cè)量未知厚度的壁厚的。
如圖7所示的曲線可用來(lái)確定該線性關(guān)系中的常數(shù)。因此可以將壁厚取為渦流電流在由1V至0.05V之間時(shí)隨時(shí)間的衰變的函數(shù)，這一函數(shù)關(guān)系已經(jīng)示出在圖8中。
圖8表明，當(dāng)如圖7所示的曲線由1V衰變至某一選定了的值，比如說(shuō)為0.05V時(shí)的關(guān)系曲線時(shí)，在壁厚Wt(單位mm)和時(shí)間ti(單位ms)之間基本上呈線性的關(guān)系曲線。圖中的點(diǎn)代表著與圖7中的曲線a、b、c、d、e、f相關(guān)的測(cè)量值。這一關(guān)系為Wt=(ti-A)B；其中A和B為由圖8所示的線性校準(zhǔn)曲線中獲得的校準(zhǔn)常數(shù)。
可以通過(guò)對(duì)數(shù)值A(chǔ)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式對(duì)渦流電流探頭實(shí)施校準(zhǔn)，從而可以補(bǔ)償磁導(dǎo)率、溫度和壁厚變化曲線所帶來(lái)的影響。在已知壁厚的某一位置進(jìn)行一次簡(jiǎn)單的測(cè)量即可以獲得數(shù)值A(chǔ)。數(shù)值B中的較小波動(dòng)可能會(huì)在壁厚測(cè)量值中產(chǎn)生10％(即接近1毫米)左右的偏差。這一精度對(duì)于在絕緣材料層5之下的腐蝕測(cè)量來(lái)說(shuō)是足夠的。
下面參考圖9進(jìn)行說(shuō)明。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，至少在位于最后一個(gè)發(fā)射器電流脈沖的后側(cè)邊緣后的經(jīng)過(guò)初始時(shí)期之后，在渦流電流接收組件與由具有導(dǎo)電材料構(gòu)成的管壁之間的空間所產(chǎn)生的影響，比如說(shuō)由于移動(dòng)或由于絕緣材料層所產(chǎn)生的影響，將使雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中的曲線沿縱向漂移。這種影響已示出在圖8中。圖8所表示的是對(duì)厚度為8毫米的鋼板進(jìn)行的測(cè)量，該鋼板具有厚度為1毫米的鋁套管和位于鋼板和鋁套管之間的絕緣材料層，而且曲線g、h、i和j分別與厚度為20、40、80和100毫米的絕緣材料層相對(duì)應(yīng)。曲線k代表著對(duì)不具有絕緣材料層和套管的鋼板進(jìn)行的測(cè)量。
通過(guò)使曲線在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中沿縱向漂移的方式，這種空間間隔對(duì)測(cè)量結(jié)果施加著影響。信號(hào)幅度在發(fā)射電流脈沖結(jié)束之后的某一由10至20毫秒中選擇出的特定時(shí)間處，最好為15毫秒的特定時(shí)間處具有比如說(shuō)為1V的第一值。由于空間間隔按這種方式施加著影響，所以各信號(hào)衰變曲線將有一個(gè)公共交叉點(diǎn)。如果舉例來(lái)說(shuō)就是，由圖7所示的各信號(hào)衰變曲線沿縱向漂移，從而在最后一個(gè)脈沖結(jié)束后在某一時(shí)間點(diǎn)=15毫秒處具有它們的公共交叉點(diǎn)。
當(dāng)磁力線穿過(guò)套管時(shí)，包繞著絕緣材料層的鋁套管也將對(duì)信號(hào)的幅度和滯后產(chǎn)生一定的影響。由于幅度變化可以通過(guò)對(duì)設(shè)置曲線交叉點(diǎn)(在如上所述的實(shí)施例中，它位于15毫秒處)用的幅度測(cè)量而獲得補(bǔ)償，所以幅度變化將不會(huì)對(duì)壁厚測(cè)量產(chǎn)生影響。信號(hào)滯后是由在套管中產(chǎn)生的渦流電流的擴(kuò)散所產(chǎn)生的。雖然這種滯后會(huì)由于套管材料的不同而有所不同，但這種滯后僅僅為幾個(gè)毫秒，所以信號(hào)衰變曲線的坡度幾乎不會(huì)受到套管的影響。如果舉例來(lái)說(shuō)，還可以通過(guò)在校準(zhǔn)過(guò)程中設(shè)置套管而對(duì)數(shù)值B實(shí)施調(diào)整的方式，對(duì)這種滯后實(shí)施補(bǔ)償。由于諸如部件重疊、凹陷或螺旋等等而由套管產(chǎn)生的影響，均發(fā)生在相當(dāng)早的時(shí)間里，比如說(shuō)均發(fā)生在最后一個(gè)脈沖結(jié)束后的15毫秒之內(nèi)的時(shí)間里。因此，由于測(cè)量間隔開(kāi)始于最后一個(gè)脈沖結(jié)束后的15毫秒之后，所以所有這些均不會(huì)對(duì)壁厚測(cè)量造成影響。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置和方法可以應(yīng)用于具有各種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的、由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體，比如說(shuō)可以應(yīng)用于具有絕緣材料層的管壁或液體蓄積池用的池壁等等的測(cè)量。如果舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)要對(duì)比較大型的液體蓄積池(比如說(shuō)油料蓄積池)的底壁處實(shí)施測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)先在蓄積池之下的地面處挖一個(gè)幾乎垂直的孔洞，隨后通過(guò)這一孔洞將裝置移動(dòng)至蓄積池的底部處的方式，便可以將根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置設(shè)置在底部處較低的一側(cè)。
而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置和方法特別應(yīng)用于對(duì)具有諸如瀝青或環(huán)氧樹脂等等的絕緣材料層的水箱、管路和板材等等進(jìn)行測(cè)量?？梢杂贸Ｒ?guī)的技術(shù)(比如說(shuō)超聲波或視覺(jué)檢測(cè)方式)對(duì)這些覆蓋物實(shí)施檢測(cè)。由于根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的探頭并不需要與壁直接接觸，所以本發(fā)明還可以用于對(duì)溫度特別高或特別低的壁實(shí)施檢測(cè)，而這種壁是不能用常規(guī)的、與壁直接接觸的技術(shù)實(shí)施測(cè)量的。
權(quán)利要求
1．一種對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施檢測(cè)用的裝置，包括有一個(gè)用于在物體中產(chǎn)生電磁場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器，和一個(gè)用于測(cè)量由非穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流電流的變化并產(chǎn)生出一個(gè)有關(guān)渦流電流衰變狀態(tài)的信號(hào)的接收器，其特征在于非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器至少包括有兩個(gè)沿側(cè)向方向空間分離的、用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的激勵(lì)器，而且在正常操作過(guò)程中，這些激勵(lì)器將按照使位于各激勵(lì)器之間中心區(qū)域處的電磁場(chǎng)的強(qiáng)度被增強(qiáng)的方式實(shí)施驅(qū)動(dòng)。
2．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器至少包括有一對(duì)沿側(cè)向方向空間分離的激勵(lì)器。
3．一種如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于每一對(duì)沿側(cè)向方向空間分離的激勵(lì)器均在其結(jié)構(gòu)構(gòu)成中包括有一個(gè)第一激勵(lì)線圈和一個(gè)第二激勵(lì)線圈。
4．一種如權(quán)利要求2或4所述的裝置，其特征在于包括有若干對(duì)激勵(lì)線圈。
5．一種如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于在與物體上位于鄰近處的表面相垂直的平面內(nèi)設(shè)置有一個(gè)半圓弧型體，將各激勵(lì)線圈的中心配置在該半圓弧型體上，并且使各激勵(lì)線圈沿與半圓弧型體相垂直的方向配置。
6．一種如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于在激勵(lì)線圈之內(nèi)還配置有一個(gè)由鐵磁性材料制作的半圓形棒。
7．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于各沿側(cè)向方向空間分離的激勵(lì)器均包括有一個(gè)基本上沿著與物體上位于鄰近處的表面相平行的方向延伸的線圈，以及一個(gè)基本上沿著與物體上位于鄰近處的表面相垂直的方向延伸的、由鐵磁性材料制作的棒。
8．一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于沿側(cè)向方向空間分離的激勵(lì)器包括有一個(gè)呈8字形狀的、沿著基本上與物體上位于鄰近處的表面相平行的方向延伸的激勵(lì)線圈。
9．一種如權(quán)利要求1至8中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于接收器至少包括有一個(gè)接收由物體中的渦流電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)用的接收線圈。
10．一種如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于接收器至少包括有一對(duì)由第一接收線圈和第二接收線圈構(gòu)成的、配置在中心區(qū)域兩側(cè)的接收線圈。
11．一種如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于所述的每一對(duì)接收線圈均按與各對(duì)激勵(lì)線圈相準(zhǔn)直的方式配置。
12．一種如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于接收線圈的尺寸比激勵(lì)線圈的尺寸小，而且接收線圈的縱向軸在相應(yīng)激勵(lì)線圈的縱向軸之間延伸。
13．一種如權(quán)利要求9至12中任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于每一個(gè)接收線圈均被配置在激勵(lì)線圈與物體之間。
14．一種對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體實(shí)施厚度檢測(cè)用的方法，該方法包括有在物體中感應(yīng)出脈沖渦流電流、檢測(cè)該渦流電流的衰變并產(chǎn)生出一個(gè)反映著該衰變的信號(hào)、由該信號(hào)中測(cè)量出物體厚度等步驟，其特征在于在由信號(hào)中測(cè)量出物體厚度的步驟中包括選定有關(guān)信號(hào)幅度的第一數(shù)值和比第一數(shù)值小的第二數(shù)值，測(cè)量信號(hào)由第一數(shù)值衰變至第二數(shù)值所需的時(shí)間間隔長(zhǎng)度，以及根據(jù)時(shí)間間隔長(zhǎng)度測(cè)定物體的壁厚等步驟。
15．一種如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于按照下述公式由時(shí)間間隔長(zhǎng)度(ti)中確定出壁厚度(Wt)Wt=(ti-A)B，其中A和B為預(yù)先確定的校準(zhǔn)常數(shù)。
全文摘要
一種對(duì)由導(dǎo)電材料構(gòu)成的物體(2)實(shí)施檢測(cè)的裝置(9),它包括有一個(gè)用于在物體(2)中產(chǎn)生電磁場(chǎng)的非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器,和一個(gè)用于測(cè)量由非穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)產(chǎn)生的渦流電流的變化并產(chǎn)生出一個(gè)有關(guān)渦流電流衰變狀態(tài)的信號(hào)的接收器(20、21),其特征在于非穩(wěn)態(tài)信號(hào)發(fā)射器至少包括有兩個(gè)沿側(cè)向方向空間分離的、用于產(chǎn)生電磁場(chǎng)的激勵(lì)器(11、12),而且在正常操作過(guò)程中,這些激勵(lì)器(11、12)按使位于各激勵(lì)器(11、12)之間的中心區(qū)域(26)處的電磁場(chǎng)的強(qiáng)度被增強(qiáng)的方式實(shí)施驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)G01B7/00GK1225167SQ97196272
公開(kāi)日1999年8月4日 申請(qǐng)日期1997年7月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月12日
發(fā)明者佩奇斯·威勒姆·萬(wàn)·安德?tīng)? 馬克·瑟道爾·魯杰, 瑪滕·洛倫茲, 里克·埃多杜·里卡多·邁耶 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司