ES2160564T3 - Utilizacion de un componente de medicion electrico. - Google Patents
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Abstract
Componente eléctrico de medición apto para ser utilizado para la medición de parámetros de materiales por medio de un procedimiento de corriente de fuga inductiva, comprendiendo dicho componente de medición un arrollamiento de un material eléctricamente conductor, caracterizado porque el arrollamiento está conformado de modo que comprenda por lo menos una primera parte en forma helicoidal (20).
Description
Utilización de un componente de medición
eléctrico.
La presente invención se refiere a la
utilización de un componente de medición eléctrico para medir
parámetros de materiales por medio de un procedimiento de corrientes
parásitas inductivas.
Los documentos
US-A-5.017.869 y
GB-A-2 187 844 exponen ejemplos de
procedimientos de medición de corrientes parásitas para la
determinación de parámetros de materiales. En primer documento
mencionado se refiere principalmente a la medición de los espesores
de capas con un procedimiento de medición de corrientes parásitas de
este tipo. El segundo documento mencionado también se refiere a la
medición de espesores de capas, pero así mismo a la medición de la
temperatura de láminas de metal delgadas. Los procedimientos de
medición de corrientes parásitas también se pueden utilizar para
comprobar propiedades muy diferentes de un componente de medición.
Por ejemplo, es conocido que un procedimiento de medición de este
tipo pueda ser utilizado para detectar discontinuidades, grietas
internas, cambios en la forma o bien otros defectos en un objeto de
la medición. Una ventaja de la comprobación por medio de un
procedimiento de corrientes parásitas es que el objeto de la
medición no se destruye en la prueba.
La patente US nº 4.706.020 describe una probeta
de corrientes parásitas que incluye una bobina unilaminar, en forma
de espiral, sustancialmente plana, montada en un sustrato aislante.
El documento también describe un procedimiento para la detección de
imperfecciones. En el procedimiento se utilizan un circuito de
puente. El circuito de puente comprende, entre otras cosas, la
probeta de corrientes parásitas y una bobina de referencia.
La comprobación de la medición por medio de un
procedimiento de corrientes parásitas se describe brevemente
realizado de la siguiente manera. Se produce un campo
electromagnético alternativo cerca del objeto de la medición. Este
campo alternativo penetra dentro del objeto de la medición y causa
en el mismo corrientes parásitas (si el objeto de la medición es
eléctricamente conductor). Estas corrientes parásitas producen a su
vez un campo electromagnético alternativo. Este campo alternativo,
o su retroacción en el primer campo electromagnético alternativo
mencionado, se puede detectar entonces. El primer campo
electromagnético alternativo mencionado generalmente está producido
por medio de una bobina. La detección de campo alternativo creado
por las corrientes parásitas generalmente también tiene lugar por
medio de una bobina.
La solicitud de patente sueca publicada nº
9602658-8 (y la correspondiente US 08/679 624, de
Jourdain et al) describe un procedimiento y un dispositivo
para la determinación de espesor de una o más capas dispuestas una
encima de otra sobre un sustrato. También según este documento, la
determinación se realiza por medio de un procedimiento de medición
de corrientes parásitas.
Los documentos anteriormente mencionados no
describen en detalle la estructura de la bobina o de las bobinas.
La estructura de la propia bobina generalmente no se ha considerado
que, de hecho, sea particularmente decisiva en el resultado
obtenido de la medición. Las bobinas utilizadas en la práctica
tienen normalmente una forma helicoidal. Una bobina conformada
helicoidal de este tipo tanto puede estar enrollada en diversas
capas una encima de otra como también puede estar enrollada en una
única capa en forma de cilindro.
El objetivo de la presente invención es
conseguir la utilización de un componente de medición eléctrico que
mejore el resultado de la medición en un procedimiento de medición
por corrientes parásitas.
El componente de medición eléctrico utilizado
según la invención es particularmente adecuado para la medición de
capas delgadas. La medición de tales capas puede comprender por
ejemplo la medición del espesor de la capa. Las mediciones de este
tipo requieren una elevada resolución. Si, además, existen diversas
capas una encima de otra con diferentes propiedades eléctricas o
magnéticas, puede resultar difícil distinguir las capas y por lo
tanto resulta difícil la determinación de las propiedades de las
capas individuales. Los inventores de la presente invención por lo
tanto han llegado a la conclusión de que existe la necesidad de
formar un componente de medición que proporcione una mejor
resolución que aquellos utilizados anteriormente.
El objetivo de la invención se consigue mediante
la utilización definida en la reivindicación 1.
El componente de medición comprende una bobina
de material eléctricamente conductor y la bobina está formada para
comprender por lo menos una primera pieza en forma de espiral.
Visto matemáticamente, una espiral descansa en
un plano. Por otra parte, una curva helicoidal tiene una extensión
en tres dimensiones. En la práctica por supuesto una espiral tiene
una cierta extensión también en una tercera dimensión (puesto que
la espiral debe tener un cierto espesor). Esencialmente una espiral
de este tipo sin embargo se puede considerar que descansa en un
plano. Por pieza en forma de espiral en la presente solicitud se
entiende por lo tanto que la espiral está colocada esencialmente en
un plano. Sin embargo se debe indicar que este plano de hecho puede
estar algo curvado. El plano por lo tanto no es un plano en el
sentido matemático. Por ejemplo, puede ser ventajoso que la pieza
en forma de espiral esté algo curvada en su extensión cuando el
objeto de la medición tiene una superficie curvada
correspondiente.
Puesto que el componente de medición comprende
una bobina la cual tiene forma de espiral, se consigue una
resolución considerablemente mejor cuando se miden capas delgadas.
Los inventores han llegado a la conclusión de que se consigue una
mejor resolución cuando la altura de la bobina no es demasiado
grande comparada con los espesores de las capas que se van a
medir.
Según una forma de realización del componente de
medición, dicha pieza en forma de espiral a lo largo esencialmente
de su longitud completa es tangente a una superficie limítrofe
esencialmente plana. Una superficie limítrofe de este tipo puede
ser completamente plana o, también, como se ha mencionado antes en
este documento, algo curvada. Una superficie limítrofe algo curvada
por lo tanto puede ser adecuada cuando el objeto de la medición
tenga una superficie exterior correspondientemente curvada. Según
esta forma de realización, la bobina puede estar dispuesta muy cerca
del objeto de la medición, lo cual conduce a una precisión mejor de
la medición.
Según una forma de realización adicional del
componente de medición, la bobina tiene un diámetro inferior a 5
mm. Una bobina con esta dimensión tiene ventajas cuando se miden
áreas menores del objeto de la medición. También puede ser una
ventaja utilizar una bobina pequeña de este tipo cuando el objeto de
la medición por ejemplo esté algo curvado. Una bobina pequeña ante
este tipo por lo tanto puede ser plana y todavía ser colocada cerca
del objeto de la medición. Si el radio de curvatura del objeto de la
medición es relativamente grande, una bobina pequeña de este tipo,
de hecho, aunque sea plana, puede ser considerada que está colocada
paralela al objeto de la medición.
Según otra forma de realización del componente
de medición, la primera pieza en forma de espiral tiene un espesor
de entre 1 \mum y 50 \mum. Puesto que la pieza en forma de
espiral tiene una extensión limitada de ese modo en su dirección
del espesor, esta pieza puede ser considerada que descansa
esencialmente en un plano. Esta extensión pequeña en la dirección
del espesor mejora el resultado de la medición por lo menos cuando
se miden capas delgadas.
De acuerdo con otra forma de realización del
componente de medición, la primera pieza en forma de espiral tiene
por lo menos 3 vueltas del devanado.
Preferentemente está pieza tiene por lo menos 4
y como máximo 10 vueltas del devanado. Un número limitado de
vueltas del devanado de este tipo ocasiona que el componente de
medición se pueda hacer pequeño, lo cual tiene las ventajas que han
sido mencionadas antes en este documento. Sin embargo se debe
indicar que en ciertas aplicaciones puede resultar de interés tener
varias vueltas del devanado a fin de producir un campo
electromagnético alternativo de una intensidad deseada. Es
concebible por lo tanto que dicha primera pieza en espiral tenga más
de 10 vueltas del devanado.
Según una forma de realización adicional, el
componente de medición comprende un elemento de soporte
eléctricamente aislante, en el que dicha primera pieza en forma de
espiral está colocada en un lado del elemento de soporte. Un
elemento de soporte de este tipo contribuye a la estabilidad del
componente de medición, particularmente de la bobina. Es también
una ventaja para la fabricación de la bobina el que esté formada
sobre un elemento de soporte de este tipo. Puesto que el elemento
de soporte puede estar formado para que tenga una superficie plana
bien definida, la bobina por lo tanto puede estar dispuesta
esencialmente en un plano.
Según todavía otra forma de realización, la
bobina comprende también una segunda pieza en forma de espiral, en
la que la segunda pieza en forma de espiral está colocada en el otro
lado de dicho elemento de soporte. Como se ha mencionado antes en
este documento, en ciertas situaciones puede ser una ventaja que el
diámetro de la bobina sea pequeño. A fin de conseguir todavía un
intercambio inductivo suficiente con el objeto de la medición,
puede ser esencial que la bobina comprenda un número suficiente de
vueltas del devanado. Esto se puede conseguir porque la bobina
comprende dos piezas en forma de espiral colocadas cada una de ellas
en un lado de un elemento de soporte. Puesto que el elemento de
soporte se puede fabricar delgado, la extensión del componente de
medición transversal al plano en el que descansan las piezas en
forma de espiral puede ser limitada.
Según una forma de realización adicional, la
segunda pieza en forma de espiral está desplazada con relación a la
primera pieza en forma de espiral de tal forma que el material
eléctricamente conductor de la segunda pieza en forma de espiral no
está colocado exactamente opuesto al material eléctricamente
conductor de la primera pieza en forma de espiral. Mediante una
forma de este tipo de las piezas en forma de espiral, se ha
observado que se puede conseguir un componente de medición eléctrico
con una elevada resolución.
Según otra forma de realización, la primera
pieza en forma de espiral está conectada eléctricamente a la segunda
pieza en forma de espiral. Con esta construcción, las dos piezas en
forma de espiral juntas forman de ese modo una bobina. Sin embargo
no es necesario para la invención que las dos piezas estén
eléctricamente conectadas entre sí. También es concebible en que
las dos piezas en forma de espiral estén conectadas en paralelo.
Una forma de realización adicional del
componente de medición está caracterizada por secciones de contacto
colocadas en el elemento de soporte y conectadas a la pieza o a las
piezas en forma de espiral colocadas sobre el elemento de soporte.
A través de secciones de contacto de este tipo, el componente de
medición eléctrico puede ser conectado de manera simple a un
circuito de medición o a un circuito que genere un campo
electromagnético alternativo.
La invención se refiere a la utilización de un
componente de medición eléctrico según cualquiera de las formas de
realización anteriormente descritas en este documento a fin de
determinar por lo menos un parámetro de un objeto de la medición
por medio de un procedimiento de medición de corrientes parásitas
inductivas. Se debe indicar que el componente de medición según lo
anterior también puede ser utilizado en otros campos distintos del
procedimiento de corrientes parásitas. El componente de medición por
lo tanto puede ser de utilidad siempre que sea ventajoso utilizar
una bobina que esté colocada esencialmente en un plano. Sin embargo,
como se ha descrito antes en este documento, la utilización del
componente de medición en un procedimiento de medición de corrientes
parásitas inductivas tiene ventajas
particulares.
particulares.
Una utilización según la invención se define en
la reivindicación 1.
Mediante la forma del componente de medición, se
consigue una resolución muy elevada, tal como ha sido descrito antes
en este documento, en un procedimiento de este tipo.
Según una forma de realización de la utilización
según la invención, el parámetro o los parámetros que son
determinados a través del procedimiento de medición comprenden el
espesor de por lo menos una de las capas. Tal como ha sido descrito
antes en este documento, el componente de medición tiene ventajas
particulares cuando se utiliza para una determinación tal como el
espesor de las capas.
Según una forma de realización adicional de la
utilización según la invención, el parámetro o los parámetros que
se determinan a través del procedimiento de medición comprenden el
contenido de hidruro en el substrato o en cualquiera de las capas.
Parece particularmente ventajoso utilizar un componente de medición
según lo anterior para la determinación del contenido de hidruro en
sustratos.
Según una forma de realización adicional de la
invención, el objeto de la medición comprende un elemento
estructural en un reactor nuclear, en el que dicho sustrato
constituye el propio material para el elemento estructural, dichas
capas constituyen una capa de óxido sobre el elemento estructural y
una capa de impurezas sobre la capa de óxido. Resulta
particularmente ventajoso utilizar el componente de medición para la
determinación de parámetros de un sustrato de este tipo o de capas
de este tipo en un elemento estructural para un reactor nuclear.
Tales elementos estructurales puede ser tubos encamisados para las
varillas de combustible, varillas de control, separadores o bien
otros detalles de un reactor nuclear. Los elementos estructurales
por ejemplo pueden constar de aleaciones de circonio o aleaciones de
hafnio.
Según una forma de realización adicional de la
utilización según la invención, el objeto de la medición comprende
por lo menos un sustrato y una o más capas funcionales sobre el
sustrato, en el que a través del procedimiento de medición se
verifica la condición de por lo menos una de las capas o de las
capas funcionales con relación por ejemplo al desgaste o la
corrosión. Como ya ha sido descrito antes en la presente memoria,
los procedimientos de medición de corrientes parásitas pueden ser
utilizados con ventaja para verificar defectos en materiales. En
particular se ha observado que la utilización según la invención es
adecuada para determinar el grado de desgaste o de corrosión cuando
el objeto de la medición comprende un sustrato con una o más capas
sobre el mismo.
Según todavía otra forma de realización de la
invención, el objeto de la medición comprende un elemento
estructural en un reactor nuclear, en el que dicho sustrato
constituye el propio material para el elemento estructural y dicha
una o más capas funcionales constituyen una o más capas protectoras
sobre dicho sustrato. Se ha observado que funciona muy bien la
utilización de un componente de medición según lo que se ha descrito
antes en este documento para verificar la condición de tales capas
protectoras sobre un elemento estructural en un reactor nuclear. El
elemento estructural por ejemplo puede constituir el tubo encamisado
de una varilla de combustible, un separador, el cual se utiliza
entre otras cosas para sostener las varillas de combustible a
distancias determinadas entre sí, o el tubo de revestimiento, o la
pared la caja, la cual encierra un conjunto de combustible.
Con relación a la utilización según la
invención, la medición por lo tanto se hace en por lo menos dos
frecuencias diferentes, por ejemplo a tres o más frecuencias
diferentes, preferentemente a cinco o más frecuencias diferentes.
Se ha observado de hecho que se consigue una buena precisión si la
medición se hace a diversas frecuencias diferentes.
Según una forma de realización preferida de la
utilización según la invención, se utiliza un modelo, el cual
describe una bobina para la generación de un campo electromagnético
alternativo y la constitución del objeto de la medición y la
influencia del objeto de la medición en el campo electromagnético
alternativo generado por la bobina.
Según la invención, se realiza un cálculo del
campo electromagnético alternativo combinado resultante, calculo el
cual comprende la introducción de valores previamente determinados o
conocidos para por lo menos algunas de las propiedades
electromagnéticas del sustrato o de la capa o de las capas y la
suposición de uno o más parámetros libres, tales como la
conductividad eléctrica del sustrato y el espesor de la capa o de
las capas colocadas sobre el sustrato y en el que dicha
determinación comprende un proceso iterativo según el cual el
parámetro o los parámetros libres supuestos se cambian hasta que el
campo electromagnético combinado medido corresponde al campo
calculado.
La presente invención se explicará ahora por
medio de las formas de realización descritas, proporcionadas como
ejemplos, y con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista
de un componente de medición eléctrico el cual puede ser utilizado
según la invención.
La figura 2 muestra esquemáticamente una vista
en sección transversal del componente de medición eléctrico el cual
está representado en la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en sección
transversal similar a la de la figura 2 pero con otra forma de
realización del componente.
El componente de medición se describirá a
continuación por medio de la forma de realización la cual se
representa en las figuras 1 y 2. La figura 2 es una vista en
sección transversal de la sección transversal que está marcada
mediante I en la figura 1. El componente de medición representado
comprende una bobina de un material eléctricamente conductor, en el
que la bobina está formada para comprender una primera pieza en
forma de espiral 20. En la forma de realización representada, la
bobina tiene sólo una pieza en forma de espiral 20. La pieza en
forma de espiral 20 constituye por lo tanto en esta forma de
realización la bobina completa. La bobina está colocada sobre un
elemento de soporte 22. Este elemento de soporte 22 se denomina
también más adelante en este documento como el sustrato. El
sustrato 22 tiene un primer lado 30 y un segundo lado 32. La bobina
en este caso está colocada por lo tanto en el primer lado 30 del
sustrato 22. La bobina está formada de un material eléctricamente
conductor. Este material por ejemplo puede ser cobre o aluminio,
pero también se pueden utilizar otros materiales eléctricamente
conductores. La bobina, o la primera pieza en forma de espiral 20,
puede tener un espesor t que se escoge de acuerdo con las
circunstancias. A menudo, es adecuado que este espesor t esté entre
1 \mum y 100 \mum. En particular, un espesor t de entre 20
\mum y 50 \mum ha demostrado ser adecuado. Un espesor típico de
este tipo t es aproximadamente 35 \mum.
La bobina según la forma de realización
esquemáticamente representada en la figura 1 tiene aproximadamente
3,5 vueltas del devanado (por número de vueltas del devanado en esta
solicitud se entiende por lo tanto las vueltas que la espiral
realiza alrededor de su eje central). El número de vueltas del
devanado depende del campo de utilización. Para ciertas
aplicaciones puede ser adecuado tener un número grande de vueltas
del devanado, por ejemplo 10 a 40 vueltas del devanado. A menudo,
sin embargo, es una ventaja fabricar la bobina tan pequeña como sea
posible. Por lo tanto puede ser adecuado que la bobina tenga
aproximadamente 4 a 10 vueltas del devanado.
El material eléctricamente conductor que forma
la bobina se denomina, a partir de aquí en adelante en este
documento, el hilo. El ancho a del hilo también puede variar
dependiendo del campo de utilización de la bobina y dependiendo del
procedimiento de fabricación. Un valor adecuado para el ancho a del
hilo puede ser por ejemplo 30 \mum a 100 \mum. Particularmente
adecuado ha resultado ser que el hilo tenga un ancho a de
aproximadamente 70 \mum. También depende de las circunstancias la
distancia entre las vueltas del devanado del hilo (distancia la
cual está designada mediante b). Una distancia adecuada b de este
tipo puede ser aproximadamente la misma que el ancho a del hilo, es
decir, a menudo es adecuado que esta distancia b sea de
aproximadamente 70 \mum. El diámetro d de la bobina también se
puede escoger dependiendo del campo de utilización de la bobina. A
menudo es adecuado que este diámetro d sea inferior a 50 \mum.
Para ciertas aplicaciones, por ejemplo para la medición de tubos
encamisados de las varillas de combustible (la cual se describe más
adelante en este documento), ha demostrado ser adecuado que el
diámetro d de la bobina sea inferior a 6 mm y preferentemente
inferior a 4 mm.
El sustrato 22 puede estar constituido por una
variedad de materiales aislantes adecuados. Uno de tales materiales
adecuados es poliimida. El espesor c del sustrato 22 puede variar en
una gran extensión. En esta forma de realización con sólo una pieza
en forma de espiral 20 depositada sobre un lado 30 del sustrato 22,
el espesor c del sustrato 22 a menudo no es tan importante, puesto
que la bobina se puede disponer cerca del objeto de la medición.
Sin embargo, el sustrato 22, cuando sea deseable, puede tener un
espesor t de sólo aproximadamente 12 \mum o inferior. El sustrato
22 puede estar provisto de orificios pasantes 28 (denominados vías).
Estos orificios 28 pueden ser utilizados para conectar la pieza en
forma de espiral 20 a las secciones de contacto 24, 26 colocadas en
el otro lado 32 del sustrato 22. A través de estas secciones de
contacto 24, 26 la bobina se puede conectar de ese modo por ejemplo
a un dispositivo para la generación de un campo electromagnético
alternativo o a un dispositivo de detección para detectar por
ejemplo la tensión o la corriente a través de la bobina.
Según la forma de realización descrita a
continuación, la primera pieza en forma de espiral 20 (es decir en
este caso la bobina) está colocada esencialmente en un plano. Esto
puede ser expresado como si la primera pieza en forma de espiral 20
a lo largo esencialmente de su longitud completa fuera tangente a
una superficie limítrofe esencialmente plana. Una superficie
limítrofe de este tipo por ejemplo puede constituir un lado 30 del
propio sustrato 22 o la superficie limítrofe también se puede
considerar que constituye un plano el cual es tangente al lado de
la pieza en forma de espiral 20 que está colocada en la parte
superior en la figura 2. Tal como ha sido mencionado antes en este
documento, una superficie limítrofe de este tipo es esencialmente
plana. Pero cuando la bobina va a ser utilizada para la medición de
un objeto de la medición curvado, puede ser ventajoso que la
superficie limítrofe tenga una curvatura que corresponda con la
curvatura de tal objeto de la medición.
La forma de realización según la figura 3
difiere de la forma de realización según las figuras 1 y 2
principalmente porque el componente de medición eléctrico además de
la primera pieza en forma de espiral 20 comprende también una
segunda pieza en forma de espiral 21. Esta forma de realización se
representa aquí sólo en una vista en sección transversal pero las
dos piezas en forma de espiral 20 y 21 tienen una forma que es
similar a aquella representada en la figura 1. Cada una de las
piezas en forma de espiral 20, 21 puede tener por ejemplo entre 3 y
8 vueltas del devanado. Según la forma de realización de la figura
3, la segunda pieza en forma de espiral 21 está colocada en el otro
lado 32 del elemento de soporte 22. La segunda pieza en forma de
espiral 21 está desplazada con relación a la primera pieza en forma
de espiral 20 de tal forma que las vueltas eléctricamente
conductoras del devanado de la segunda pieza en forma de espiral 21
están colocadas en posiciones que corresponden a los espacios entre
las vueltas eléctricamente conductoras del devanado de la primera
pieza en forma de espiral 20. Las piezas en forma de espiral
primera 20 y segunda 21 según esta forma de realización están
eléctricamente conectadas entre sí. La conexión constituye en este
caso la denominada vía 28 a través del sustrato 22. Las dos piezas
en forma de espiral 20 y 21 constituyen juntas por lo tanto una
bobina. Cada una de las piezas en forma de espiral 20 y 21, a lo
largo esencialmente de su longitud completa, es tangente a una
superficie limítrofe esencialmente plana de una manera similar a la
de la forma de realización según las figuras 1 y 2. Un generador
para un campo electromagnético alternativo o un detector puede estar
adecuadamente conectado a la bobina a través de las secciones de
contacto 34 y 36. Las dos piezas en forma de espiral 20 y 21 por
supuesto deben tener una forma de tal tipo y deben estar conectadas
entre sí de tal manera que la corriente que fluye a través de la
bobina tenga el efecto de que estas dos piezas 20 y 21 cooperen en
la formación de un campo electromagnético.
Se debe indicar que las dos piezas en forma de
espiral 20 y 21 también pueden estar separadas entre sí (es decir
no conectadas eléctricamente entre sí). Según una forma de
realización de este tipo, cada una de las piezas en forma de
espiral 20 y 21 deberá tener por lo tanto secciones de contacto para
ser conectadas a un generador o a un detector. Una sección de
contacto de este tipo por lo tanto deberá estar colocada en el
centro de la respectiva pieza en forma de espiral y otra sección de
contacto deberá estar colocada por lo tanto adecuadamente en la
periferia. En una forma de realización en la cual las dos piezas en
forma de espiral 20, 21 no están eléctricamente conectadas entre
sí, una pieza en forma de espiral 20, por ejemplo, puede ser
utilizada como una bobina emisora y la otra pieza en forma de
espiral 21 puede ser utilizada como una bobina detectora.
Aunque no se representa en las figuras, es
posible que la pieza o las piezas en forma de espiral 20 y 21 estén
cubiertas por una capa protectora eléctricamente aislante de un
material adecuado.
El componente de medición eléctrico puede ser
utilizado para la medición con un procedimiento de medición de
corrientes parásitas inductivas. Una utilización de este tipo
comprende la medición de un objeto de la medición el cual sea por
lo menos parcialmente eléctricamente conductor y en el que el
procedimiento de medición comprende las siguientes etapas:
- -
- colocar el componente de medición eléctrico próximo al objeto de la medición;
- -
- aplicar un campo electromagnético alternativo a través del componente de medición eléctrico de tal forma que la bobina cree un campo electromagnético alternativo el cual por lo menos parcialmente penetre en el material que se va a determinar y que cree corrientes parásitas en su interior, las cuales a su vez producen un campo electromagnético el cual retroactúa en el campo electromagnético aplicado;
- -
- medir la influencia que el campo producido por las corrientes parásitas tiene sobre el campo aplicado;
en el que dicha medición se realiza
porque la frecuencia del campo alternativo aplicado se establece a,
por lo menos, dos valores diferentes y porque dicha influencia se
mide en esos valores de frecuencia; y en el que el parámetro o
parámetros los cuales van a ser determinados son calculados sobre la
base de los datos obtenidos a través de la última medición
mencionada y de la información sobre por lo menos algunas de las
propiedades electromagnéticas del material. Una utilización de este
tipo es particularmente adecuada para determinar el espesor de una
o más capas colocadas sobre un sustrato. El principio para un
procedimiento de medición de este tipo está bien descrito en la
solicitud de patente sueca anteriormente mencionada en este
documento. Por lo tanto, este procedimiento de medición no se va a
describir
aquí.
También se ha observado que el componente de
medición eléctrico es adecuado para determinar el contenido de
hidruro en un sustrato eléctricamente conductor que tenga una o más
capas colocadas sobre el sustrato.
El componente de medición eléctrico es
particularmente adecuado para ser utilizado para la medición de
parámetros de un elemento estructural en un reactor nuclear. En
particular se ha observado que el componente de medición puede ser
utilizado para determinar la condición de las denominadas capas
funcionales en elementos estructurales de este tipo. Tales capas
funcionales pueden ser muy delgadas, por ejemplo sólo de uno o de
pocos \mum. Para mediciones en capas delgadas es ventajoso que la
bobina tenga un espesor t de aproximadamente del mismo orden de
magnitud, es decir sólo de uno o de pocos \mum.
Mediante la utilización anteriormente
mencionada, por ejemplo tanto el contenido de hidruro en el sustrato
como el espesor de una o más capas colocadas sobre el sustrato se
pueden determinar a través de uno y el mismo procedimiento de
medición. Adicionalmente, tanto la condición de una o más capas
funcionales como el contenido de hidruro en el sustrato se pueden
determinar con uno y el mismo procedimiento de medición.
Para la utilización del componente de medición
eléctrico para mediciones con corrientes parásitas, el componente
de medición tanto puede funcionar como una bobina emisora para
producir un campo electromagnético alternativo el cual penetra
dentro del objeto de la medición como el componente de medición
también puede ser utilizado como una bobina receptora para detectar
la influencia de las corrientes parásitas en el campo generado.
También es posible que el componente de medición eléctrico según la
invención funcione tanto como una bobina emisora y receptora.
El componente de medición eléctrico puede ser
fabricado de maneras diferentes las cuales son conocidas en
relación por ejemplo con la fabricación de tarjetas de circuitos
impresos o semiconductores. Un procedimiento de fabricación
adecuado de este tipo comprende la fotolitografía. En un
procedimiento de fabricación de este tipo, normalmente se fabrica
una máscara la cual puede ser utilizada entonces para fabricar
diversos componentes de medición. De esta manera se puede fabricar
con un coste bajo diversos componentes de medición. En ciertas
mediciones (por ejemplo cuando se mide un objeto curvado con un
componente de medición eléctrico en forma de una bobina plana) es
ventajoso que la bobina sea muy pequeña. Un diámetro de la bobina de
2,5 mm puede ser, por ejemplo, adecuado. Utilizando dos piezas en
forma de espiral 20, 21 (una a cada lado del sustrato 22) se puede
producir de ese modo una bobina con más vueltas del devanado y al
mismo tiempo un diámetro pequeño. También es posible disponer de
más de dos piezas en forma de espiral 20, 21. De ese modo es
concebible tener tres o más piezas en forma de espiral colocadas
con sustratos o capas aislantes entre cada pieza. Se debe indicar
que cuando el componente de medición eléctrico comprende dos o más
piezas en forma de espiral 20, 21 con un sustrato aislante 22 entre
ellas, puede ser ventajoso que el sustrato 22 sea delgado, ya que en
este caso la extensión del componente de medición transversal al
plano de las piezas en forma de espiral puede ser pequeña. El
espesor c del sustrato 22 por ejemplo puede ser inferior a 30
\mum, preferentemente inferior a 20 \mum, más preferentemente
aproximadamente 12 \mum. Un sustrato de este tipo por ejemplo
puede estar constituido de poliimida. Se debe indicar también que
la bobina que forma parte de un componente de medición según la
invención preferentemente no tiene pieza alguna en forma helicoidal
(por lo menos ninguna pieza en forma helicoidal que constituya una
parte esencial de la bobina). Este será el caso tanto cuando la
bobina tenga sólo una pieza en forma de espiral como cuando la
bobina tenga diversas piezas en forma de espiral.
La presente intención no está limitada a las
formas de realización anteriores sino que se puede variar y
modificar dentro del alcance de las siguientes
reivindicaciones.
Claims (16)
1. Utilización de un componente de medición
eléctrico adecuado para ser utilizado para la medición de parámetros
de materiales por medio de un procedimiento de corrientes parásitas
inductivas, cuyo componente de medición comprende una bobina de un
material eléctricamente conductor, estando formada la bobina para
comprender por lo menos una primera pieza en forma de espiral (20),
cuya utilización comprende la medición de un objeto de la medición
el cual es por lo menos parcialmente eléctricamente conductor,
comprendiendo el objeto de la medición por lo menos un sustrato y
una o más capas delgadas sobre el sustrato, comprendiendo la
utilización un procedimiento de medición que comprende las
siguientes etapas:
- -
- colocar el componente de medición eléctrico próximo al objeto de la medición;
- -
- aplicar un campo electromagnético alternativo a través del componente de medición eléctrico de tal forma que la bobina cree un campo electromagnético alternativo el cual por lo menos parcialmente penetre en el material que se va a determinar y que cree corrientes parásitas en su interior, las cuales a su vez producen un campo electromagnético el cual retroactúa en el campo electromagnético aplicado;
- -
- medir la influencia que el campo producido por las corrientes parásitas tiene sobre el campo aplicado;
caracterizada porque dicha
medición se realiza porque la frecuencia del campo alternativo
aplicado se establece, por lo menos, a dos valores diferentes y
porque dicha influencia se mide en esos valores de frecuencia; y
calculando el parámetro o parámetros los cuales van a ser
determinados sobre la base de los datos obtenidos a través de la
última medición mencionada y de la información sobre por lo menos
algunas de las propiedades electromagnéticas del material,
realizándose un cálculo del campo electromagnético alternativo
combinado resultante, cálculo el cual comprende la introducción de
valores previamente determinados o conocidos para por lo menos
algunas de las propiedades electromagnéticas del sustrato o de la
capa o capas y la suposición de uno o más parámetros libres, tales
como la conductividad eléctrica del sustrato y el espesor de la capa
o de las capas colocadas sobre el sustrato y comprendiendo dicha
determinación comprende un proceso iterativo según el cual el
parámetro libre supuesto de los parámetros se cambia hasta que el
campo electromagnético combinado medido corresponda al campo
calculado.
2. Utilización según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicha primera pieza en forma de espiral
(20) a lo largo esencialmente de su longitud completa es tangente a
una superficie limítrofe esencialmente plana.
3. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la bobina
tiene un diámetro (d) inferior a 5 mm.
4. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera
pieza en forma de espiral (20) tiene un espesor (t) comprendido
entre 1 \mum y 50 \mum.
5. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera
pieza en forma de espiral (20) comprende por lo menos 3 vueltas del
devanado.
6. Utilización según la reivindicación 5,
caracterizada porque la primera pieza en forma de espiral
(20) comprende de 4 a 10 vueltas del devanado.
7. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el componente de medición
comprende un elemento de soporte eléctricamente aislante (22), en el
que dicha primera pieza en forma de espiral (20) está colocada en un
lado (30) del elemento de soporte (22).
8. Utilización según la reivindicación 7,
caracterizada porque la bobina comprende asimismo una segunda
pieza en forma de espiral (21), en la que la segunda pieza en forma
de espiral (21) está colocada en el otro lado (32) de dicho elemento
de soporte (22).
9. Utilización según la reivindicación 8,
caracterizada porque la segunda pieza en forma de espiral
(21) está desplazada con relación a la primera pieza en forma de
espiral (20) de tal forma que el material eléctricamente conductor
de la segunda pieza en forma de espiral (21) no está colocada
exactamente opuesta al material eléctricamente conductor de la
primera pieza en forma de espiral (20).
10. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 8 y 9, caracterizada porque la primera pieza
en forma de espiral (20) está eléctricamente conectada a la segunda
pieza en forma de espiral (21).
11. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque presenta unas
secciones de contacto (24, 26, 34, 36) colocadas en el elemento de
soporte (22) y conectadas a la pieza o las piezas en forma de
espiral (20, 21) colocadas sobre el elemento de soporte.
12. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que el parámetro o los parámetros los
cuales son determinados a través del procedimiento de medición
comprenden el espesor de por lo menos una de las capas.
13. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que el parámetro o los parámetros los
cuales son determinados a través del procedimiento de medición
comprenden el contenido de hidruro en el sustrato y/o en cualquiera
de las capas.
14. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 12 ó 13, en la que el objeto de la medición
comprende un elemento estructural en un reactor nuclear, en el que
dicho sustrato constituye el propio material para el elemento
estructural, constituyendo dichas capas una capa de óxido en el
elemento estructural y una capa de impurezas sobre la capa de
óxido.
15. Utilización según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en la que a través del procedimiento de
medición se verifica la condición de por lo menos una capa funcional
o de las capas funcionales con relación por ejemplo al desgaste o la
corrosión.
16. Utilización según la reivindicación 15, en
el que el objeto de la medición comprende un elemento estructural en
un reactor nuclear, en el que dicho sustrato constituye el propio
material para el elemento estructural y dicha una o más capas
funcionales constituyen una o más capas protectoras sobre dicho
sustrato.
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