TWI414788B - 磁隙式渦電流探頭 - Google Patents

Description

磁隙式渦電流探頭

本發明係有關於一種磁隙式渦電流探頭，尤指涉及一種可提供一特定磁路，特別係指以磁隙限制磁場範圍使之有更高解析力及更小結構，更有利於在彎曲之管內、外移動，達成更趨近於終端探測者。

按，一般普遍型式之渦電流探頭係分為絕對式或差動式探頭，如第4、5圖所示，其係採用線圈3繞組為空氣芯之探頭，可置於待測物外表面或內表面上，具有取其簡易、廉價且足以勝任一般應用之優點。然而，在某些檢測條件下，其也受到物理特性之限制，例如：邊緣效應，惟以破損核燃料棒而言，其諸多缺陷卻也在燃料棒之兩終端產生。

再者，採用空氣芯之線圈3，其繞線圈數多，因此線圈3內阻高，其等效電路如第6圖所示，由於其渦電流感應產生之影響區域面積大，而為了避免線圈與線圈間之互感效應，勢必得加大兩線圈間之距離，因此其探頭外觀尺寸縮小有限。惟，檢驗之目的乃在於精確決定該檢測物係良好或有其缺陷，致需要修理、塞住或更換之；並且，量度探頭需充分小，俾可伸進，並移動通過該檢測物之所有部份，尤其係管之彎曲部份。然而以上述習知技術而言，礙於其探頭尺寸縮小有限，因此對於待測物之所有部份探測亦其有限，又，探頭移動於管壁之期間中，由於線圈之間之互感擾亂，使得該探頭在移動於管內之期間中所執行之量度或所供應之訊號不能精確偵測及決定管壁 之所有缺陷，因而無法有效提高其鑑別能力。故，一般習用者係無法符合使用者於實際使用時之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種可更趨近於管壁終端行探測而提高鑑別力者。

本發明之次要目的係在於，提供一種磁隙可以非常狹窄，並視需求窄至數微米(μm)而獲得高解析者。

本發明之另一目的係在於，提供一種影響區域小，使生成之渦流感應可儘可能地趨近於待測物之終端者。

本發明之另一目的係在於，提供一種能有效降低線圈間之互感，以提供更高之鑑別力，並可減少兩線圈之距離，進而達到縮小探頭外觀尺寸，以更有利於在彎曲之管內、外作移動者。

本發明之再一目的係在於，提供一種使用高導磁鐵芯以減少繞線圈數，進而降低線圈內阻而具有高Q值者。

為達以上之目的，本發明係一種磁隙式渦電流探頭，係可適用於一待測物之管內、外面趨近終端探測其缺陷者，其包括有一高導磁鐵芯、一激磁線圈、一支撐構件及一偵測機構。其中該高導磁鐵芯係環繞於該待測物周圍，且面對該待測物之表面上係具有一環形磁隙；該激磁線圈係繞設於該高導磁鐵芯上，用以在該待測物內產生渦電流感應；該支撐構件係提供繞設該高導磁鐵芯之激磁線圈套置固定；以及該偵測機構係激勵該激磁線圈使之產生高頻磁場，擷取其訊號並分析該待測物之阻抗。

藉以上述各元件組成，提供一特定磁路，俾該環形磁隙限 制磁場範圍使之更有利於在該彎曲之棒管內、外.移動，以達成可更趨近於管壁終端行探測而提高鑑別力者。

請參閱『第1圖~第3圖』所示，係分別為本發明之管外面檢測示意圖、本發明之管內面檢測示意圖及本發明之等效電路示意圖。如圖所示：本發明係一種磁隙式渦電流探頭，係可適用於一待測物2之管內、外面趨近終端探測其缺陷者，其包括有一高導磁鐵芯11、一激磁線圈12、一支撐構件13及一偵測機構14。

該高導磁鐵芯11係呈馬蹄型環繞於該待測物2周圍，且面對該待測物2之表面上係具有一環形磁隙111。其中，該高導磁鐵芯11係為軟磁性金屬材料或鐵氧磁體(Ferrite)。

該激磁線圈12係繞設於該高導磁鐵芯11上並藉以該環形磁隙111面對該待測物2露出僅有之一部分，係用以在該待測物2內產生渦電流感應。

該支撐構件13係提供繞設該高導磁鐵芯11之激磁線圈12套置固定。

該偵測機構14係激勵該激磁線圈12使之產生高頻磁場，擷取其訊號並分析該待測物2之阻抗。以上所述，係構成一全新之磁隙式渦電流探頭。

當本發明於運用時，係以核燃料棒管為其待測物2，並可適用於其棒管外面(如第1圖所示)及內面(如第2圖所示)進行檢測，其中，該高導磁鐵芯11之環形磁隙111係可視使用者需求以非常狹窄之數微米(μm)為其形式者。於一較 佳實施例中，當該激磁線圈12被該偵測機構14輸出之高頻電流激發時，其各線圈係分別感應待測物而產生一相對應之阻抗，利用處理所取樣之訊號檢測該激磁線圈12阻抗變化，進而判斷此燃料棒管2是否有如穿孔及裂縫或組織、材質變化等之缺陷。

由上述可知，本發明以上述各元件組成，將激磁線圈繞設在具有環形磁隙之高導磁鐵芯上，可提供一特定磁路，俾該環形磁隙限制磁場範圍，與習知技術相較，本發明具有下列數項之優點，包括：(1)高解析，其磁隙可以非常狹窄，並視需求窄至數μm(即小於數千分之一毫米)；(2)影響區域小，其生成之渦流感應可儘可能地趨近於待測物之終端；(3)有效降低線圈間之互感，可提供更高之鑑別力，同時並可減少兩線圈之距離，進而達到縮小探頭外觀尺寸，以更有利於在彎曲之管內、外作移動；以及(4)高Q值，本發明使用高導磁鐵芯，可減少繞線圈數，進而降低線圈內阻。

綜上所述，本發明係一種磁隙式渦電流探頭，可有效改善習用之種種缺點，係提供一特定磁路，俾磁隙限制磁場範圍使之影響區域縮小並降低線圈間之互感及其內阻，於減縮兩線圈之距離進而縮小探頭外觀尺寸時，可更有利於在彎曲之棒管內、外移動，以達成可更趨近於管壁終端行探測而提高鑑別力者，進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合創作專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

(本發明部分)

11‧‧‧高導磁鐵芯

111‧‧‧環形磁隙

12‧‧‧激磁線圈

13‧‧‧支撐構件

14‧‧‧偵測機構

2‧‧‧待測物

(習用部分)

3‧‧‧線圈

4‧‧‧待測物

第1圖，係本發明之第一實施例示意圖。

第2圖，係本發明之第二實施例示意圖。

第3圖，係本發明之等效電路示意圖。

第4圖，係習用之管外面檢測示意圖。

第5圖，係習用之管內面檢測示意圖。

第6圖，係習用之等效電路示意圖。

11‧‧‧高導磁鐵芯

111‧‧‧環形磁隙

12‧‧‧激磁線圈

13‧‧‧支撐構件

2‧‧‧待測物

Claims (4)

1. 一種磁隙式渦電流探頭，係可適用於一待測物之管內、外面及趨近終端探測其缺陷者，其包括：一高導磁鐵芯，係環繞於該待測物周圍，且面對該待測物之表面上係具有一環形磁隙；一激磁線圈，係繞設於該高導磁鐵芯上並藉以該環形磁隙面對該待測物露出僅有之一部分，係用以在該待測物內產生渦電流感應；一支撐構件，係提供繞設該高導磁鐵芯之激磁線圈套置固定；一偵測機構，係激勵該激磁線圈使之產生高頻磁場，擷取其訊號並分析該線圈之阻抗變化；以及藉以上述各元件組成，提供一特定磁路，俾該環形磁隙限制磁場範圍使之更有利於在該彎曲之待測物管內、外移動，達成更趨近於終端探測者。
2. 依申請專利範圍第1項所述之磁隙式渦電流探頭，其中，該高導磁鐵芯係為軟磁性金屬材料或鐵氧磁體(Ferrite)。
3. 依申請專利範圍第1項所述之磁隙式渦電流探頭，其中，該環形磁隙係可視需求窄至小於數千分之一毫米。
4. 依申請專利範圍第1項所述之磁隙式渦電流探頭，其中，該待測物係為核燃料棒管。