专利名称：可调整以检验不同尺寸的测试对象的涡流探针组件的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及用于测试对象的非破坏性测试和检验(NDT/NDI)的方法和系统， 更具体地，涉及提供易于被调整以检验不同尺寸的测试对象的检验探针组件的方法和系 统。
背景技术：
目前，通过使用涡流(EC)技术频繁地在例如导线、杆或管的测试对象上执行缺陷 测试以进行质量控制。测试通常需要测试对象沿着工作路径行进，穿过涡流探针。与常规的涡流NDT/NDI系统相关联的技术问题包括a)最大化测试对象表面的测 试覆盖范围、b)通过有效的探针调整适应不同尺寸的测试对象、以及c)在探针的传感表面 和测试对象表面之间保持均勻的距离(即提升(lift-off)距离)。下面给出了与这种系统相关联的缺点。美国专利第3，919，628号和第4，641，092号提出了容易实现的检验技术，其利用 了附在旋转头上的单个涡流探针，该旋转头通常以高转速在测试对象周围提供螺旋形的覆 盖范围。这种“旋转头”技术以高转速和相对复杂的机械设计为特征，而相对复杂的机械设 计需要相当多的维护。在旋转之间的螺旋形间隙通常限制了纵向分辨率，使得非常小的纵 向缺陷的检验变得很麻烦。而且，使用这种技术检验非圆形的测试对象是不可行的。可替代的检验技术利用了一个或多个涡流线圈(元件)，每个线圈完全地环绕测 试对象。由于对线圈的至关重要的提升要求，所以“环形线圈”的尺寸和形状必须与测试 对象的尺寸和形状基本匹配。为了克服这种限制已经进行了各种尝试，如在美国专利第 5，412，319号和第5，638，000号中介绍的。然而，包含环形线圈的技术仍然存在各种缺点。 这其中最显著的是，检测敏感度依赖于被检验对象的圆周，导致明显受限制的圆周缺陷检 验能力。因此，不可能找到缺陷的圆周位置。而且，对于这种布置，虽然可以检验大的缺陷， 但是由于这类系统中所使用的信号平均处理，所以实质上较小的缺陷仍不能检测到。为了克服与环形线圈和旋转头技术相关联的限制，可替换的EC检验技术利用了 很多较小的线圈，这些线圈被排成一个阵列，围绕将移动通过EC阵列的检验区域的测试对 象的外表面。美国专利第4，785，243号描述了这种技术的实例。使用这种方法，与环形线 圈和旋转头技术相比，表面覆盖范围和检验能力得到改善。然而，因为很多涡流元件布置在 刚性固定装置中，所以这种技术要求探针与测试对象的尺寸和外形完全匹配，以限制提升。 对于每个测试对象的尺寸和形状必须使用相对昂贵的一个独特的探针。此外，与更换探针 以适应不同测试对象相关联的操作成本是非常高的。便于将测试对象插入到检验区域之中并且适应测试对象尺寸的微小变化的另一 个解决方案包括使用附于多个探头上的多个小线圈。涡流元件附在其上的探头表面成形为 与测试对象的表面匹配。这些探头能够通过多种装置接近测试对象的表面。美国专利第 4，101，832号描述了这样一种方法，多个涡流接收器线圈被安装在包围测试部分的多个探 头上，并且由多个探头支撑，四个探头中的每一个覆盖测试对象的圆周的各自的四分之一。虽然在接受可变尺寸的测试对象方面提供了一定的灵活性，但是这种灵活性很有限，特别 是对于小直径的测试对象。其他检验系统提供了稍稍有限的提升补偿的方法。这些系统提供了针对通常固定 的给定的校准直径的每个元件的增益与测试对象直径关系的曲线图。由于这些增益与测试 对象直径关系的曲线图是在工厂里提供的，因此在现场改变校准测试对象的直径是有问题 的，并且引起相对大量的再认证以获得针对新直径的有关的增益与测试对象直径关系的曲 线图。因此，提供对于从一个测试对象尺寸到另一个测试对象尺寸的检验更容易并且更 有效、同时保持高的测试分辨率和高的检验生产率的涡流探针组件是有益的。因此，建立这 种具有较少类型EC探头和较少与更换探头相关联的停机时间的系统是更加经济的。
发明内容
此处的公开的发明解决了上述关于探针、传感器和用于非破坏性测试/检验装置 的组件的缺陷。更具体地，公开的示例性实施方式解决了关于单个或多个线圈的涡流探针 以及在涡流检验系统中使用的组件的问题。因此，本发明的总的目的是提供这样一种方法和系统，其提供了容易被调整以用 于检验具有可变尺寸的测试对象的涡流检验探针，其中测试对象具有细长形状，如杆或管 形，并沿轴向方向穿过检验探针。本发明的进一步的目的是提供一种涡流探头，其中多个探针模块以部分覆盖的虹 膜方式形成，并且每个探针模块能独立旋转而接近或远离虹膜中心，因此形成可放大或收 缩的检验区域。测试对象可被加载并沿轴向方向穿过检验区域。多个探针模块以环绕穿过的测试 对象的方式布置。本发明的进一步的目的是提供一种涡流探针组件以通过使用以下方式实现测试 对象的完整圆周覆盖，即使用(1)形成一个探针模块的多个涡流元件(线圈)；(2)形成环 绕检验区域的探头的、部分覆盖的多个探针模块；以及(3)几个沿测试对象轴向地设置的 探头，其中一个探头的探针模块在圆周方向上与邻近的探头的探针模块偏移。本发明的进一步的目的是提供一种涡流探头以实现对所有探针模块中的测试对 象外表面的恒定的圆周接近，其通过使用同种探针模块组件、相同的旋转和作用于每个探 针模块的相同弹簧力方式而实现，使得探针模块均以作用于测试对象上的基本相等的力靠 在测试对象上。本发明的进一步的目的是提供一种涡流探头以实现对圆形的测试对象外表面的 恒定的圆周接近，其通过在靠在测试对象上的探针模块的表面上的构造弯曲而实现，其中 所述弯曲的直径被设置成适合设计探头来检验的最大的测试对象的外表面。本发明的进一步的目的是在一组探头的两端提供一组导轮以保持并传输测试对 象，使其穿过检验区域的中心，其中虹膜的中心(或检验区域的中心)与测试对象的轴向中 心对准。本发明的进一步的目的是为每个探头提供一组导轮以保持并传输测试对象，使其 穿过检验区域的中心，其中虹膜的中心(或检验区域的中心)与测试对象的轴向中心对准，而导轮附接至相应探针模块的支撑结构。本发明的进一步的目的是为具有细长形状如条形或柱形且具有多边形或圆形边 缘的横截面的测试对象提供可实现上述所有目的的方法和系统。另外，在无需改变测试对 象各个阶段之间的探头或探针组件的情况下，检验系统可适应不同尺寸的测试对象。本发明在无需改变任何探针组件的情况下，为给定的测试对象形状提供了对多个 测试对象尺寸的适应性。多重及部分重叠的探针模块被设置成形状和大小都适合测试对 象，并且径向地偏移且互补地覆盖测试对象的整个圆周的多个探头有利地被设计用于针对 测试对象尺寸的范围提供完整的及高分辨率的检验覆盖。在随后描述的所有实施方式中，本发明的与改进的检验覆盖范围及分辨率有关的 优势通过使用优选地以多行或阵列的方式布置的多个涡流线圈被最大程度地开发。注意，此处使用的术语“探针”、“变换器”和“传感器”可替换地使用。仍需注意的是，根据本发明，“涡流组件”表示包括根据本公开内容配置的探针模 块、探头和其它支撑和导向/传输装置的本发明的组件。在随后详细的公开内容中的“涡流 检验系统”表示安装有本发明的涡流组件的常规涡流检验系统。
图IA和图IB是示出了本发明的优选实施方式的剖视图，其中发明的ECA探针组 件被配置以分别检验较小直径和较大直径的两种圆柱形条；图2是本发明的优选实施方式的探头的剖视图；图3是示出了在本发明的优选实施方式中的多个探头的涡流探针组件的等距视 图；图4是本公开的ECA探针组件的单个探针模块的放大的剖视图；图5是示出了如本发明的可替换的实施方式所描述的、具有与透视的探针模块结 合在一起的导轮的探头的剖视图；图6是描述使用本公开的ECA探针组件检验圆柱形棒的检验设置程序的流程图； 以及图7A和图7B是示出了本发明的可替换的实施方式的剖视图，其中发明的ECA探 针组件被配置以分别检验较小尺寸和较大尺寸的两种多边形棒。
具体实施例方式应该注意，这里使用的主题名称和随后的详细描述旨在使描述更加有条理并且更 容易理解。然而，不应该用来自于这里使用的主题名称的限制来诠释本说明书的任何描述 内容的范围。“虹膜结构”以及可调整尺寸的检验区域参照图IA和图1B，在优选实施方式中示出的探头100a被设计用于测试具有不同 直径的圆形测试对象，例如圆条6A和6B。探头100a由围绕在其中布置有圆条6A和6B的 空间(检验区域)的探针模块12a至12d组成。在轴向平面中探针模块12a至12d组成一 组。类似的探针模块12j至12m包含在另一个探头100b中(后面在图3中示出)并且在 另一个围绕检验区域的轴向平面中组成一组。
注意，术语“圆条(或测试对象)”、“探针模块”以及“探头”在这里分别整体上由 6、12以及100指代。这里所公开的EC组件包括导轮36 (后面在图3中示出)，用于保持并传输穿过由 探头，如IOOa和100b，所围绕的检验区域的圆条6A和6B。参照图1的示例性探针模块12a，每个探针模块12具有包含很多涡流元件的涡流 阵列(ECA) 2。至少部分ECA2与圆形测试对象6的外表面非常接近。通过旋转枢轴销8将 每个探针模块12附接到背部支撑件14上。每个探针模块包括直径调整销10。施加到调整 销10的力包括探针模块12围绕旋转枢轴销8的旋转。在运动的方向上，施加在直径调整 销10上的顺时针的力迫使探针模块12a和它所关联的涡流阵列2远离测试对象6的表面 移动。相反地，施加在直径调整销10上的逆时针的力迫使探针模块12a移向检验区域的中 心，因此使其上的涡流阵列2移向测试对象6的外表面。对所有探针模块12的所有调整销8同时施加力，顺时针的力能够引起检验区域的 缩小，逆时针的力能够引起检验区域的扩大。由于EC系统能够容易一致地适应成一直线的 测试对象加载处理，因此这种机制能够有利地施加于连续地加载不同尺寸和直径的测试对象。具有围绕可扩展和可缩小的检验区域的多个EC探针模块12的探头IOOa在这里 被称作“虹膜”。测试对象保持和传输方法现在参照图2，该图示出了包括四个探针模块12a至12d的探头IOOa的剖面图。注 意，在不偏离本发明的范围的情况下，少于四个或多于四个的探针模块能够用于同一组中。如图2、图Ia和图Ib中所示，示例性的探针模块12a可以围绕旋转枢轴销8旋转， 该销8也可以用作到背部支撑件14的附接装置。现在参照图2，直径调整销10经由弹簧15附接到旋转支撑盘16，所述弹簧15固 定到销10和销22以在直径调整销10上沿着逆时针方向提供弹力。而且，通过将直径调整 销10限制在其中的旋转支撑盘16中的凹槽或狭槽开口 18来限制探针模块12a的旋转范 围。沿着顺时针方向将开启压力施加到旋转支撑盘16，从而在直径调整销10上提供顺时针 的力，其中销10邻接狭槽开口 18的边缘。将探针开启压力施加到旋转支撑盘16，从而在所 有四个探针模块12a至12d上同时提供开口控制。能够看出，作用在直径调整销10上以缩小虹膜的力能够来自独立弹簧或可替代 的方法。类似的弹力将使得每个探针模块12保持与测试对象6的接触，而不管测试对象6 相对于检验区域中心轴的位置的微小变化，因此在涡流阵列元件2和测试对象6之间保持 均勻的提升。测试对象6被纵向地馈送通过检验区域。在对象6的前端到达探头100前，探针 开启压力被施加到旋转支撑盘16以释放探针模块12并将其保持在开放位置。一旦测试对 象6的前端位于检验区域的起始位置，探针开启压力就被释放，使得弹簧弹力施加到调整 销10。相应地，这使得探针模块12靠近测试对象6，通常直至探针模块12a的耐磨板24与 测试对象6相接触。在这时，针对新加载的对象6开始EC检验。针对探针模块12a至12d 提供基本均勻的弹簧张力装置，以同时作用在与探头100a相关联的每个探针模块12上。弹 簧张力在探针模块12上提供基本均勻的压力以保持模块12与测试对象6在检验期间始终相接触。对每个进入探头100中的测试对象重复打开和关闭虹膜的过程。检验区域必须容易地并且重复地打开和关闭以允许检验对象的插入和检验。对于 连续的测试对象，要快速地重复该过程。在优选实施方式中，通过使用图3中所示的一组导 轮36来实现对象6的加载、移动以及居中。如在一些现有EC系统中使用的一样，导轮被配 置以移动不同尺寸的测试对象并将其居中。应该意识到，在不偏离本发明的范围的情况下，可以采用可替代的装置传输并且 检验测试对象。少数其他传统地实践设计能够被采用并与本发明相结合以实现可变的检验 要求。例如，由于反对使用弹簧张力在探针模块和测试对象之间提供接触，因而通过探针模 块阻挡器(未示出)能够将探针模块的“关闭”检验位置固定就位，使得探针模块能够非常 接近测试对象但是不与之接触，如其他现有EC系统中所部署的那样。根据测试对象的尺寸 调整探针模块阻挡器的位置。注意，使用固定位置的方法不能迅速地实现测试对象位置变 化的补偿。还要注意，在EC探针之前以及之后使用居中装置的典型的导线和条检验系统也 能够被采用并与本发明的探针组件相结合，以保持测试对象相对于探针模块的位置的一致 性。完全的涡流覆盖范围单个涡流线圈对缺陷检测提供了很有限的覆盖范围。典型的线圈将提供大约其线 圈直径一半的有效覆盖范围。因此，为了对测试对象6的整个圆周提供足够的覆盖范围，在 每个探针模块12中安装排成一个阵列的彼此交叠的多个线圈。再次参见图1A和图1B，寻求测试对象的完整EC覆盖范围的本发明的另一个方面 包含使每个探针模块12上的涡流阵列2的检验表面24成形，以针对给定的测试对象直径 的范围有利地最大化阵列2和测试对象6的表面之间的接近性。使用这种新颖的设计，取 决于测试对象的直径，阵列的不同元件将非常接近测试对象6的表面。在优选实施方式中， 检验表面24的曲面直径稍稍大于最大的测试对象6B的直径。对于大的测试对象，如6B，每 个涡流阵列2的元件的重要部分将接近测试对象6B的表面。对于较小直径的测试对象，如 6A，涡流阵列2的元件的次要部分将接近测试对象的表面。在图1A和图1B中能够注意到，新颖的与虹膜类似的结构、多个模块的重叠设计还 用于最大化完全EC覆盖对象6。继续参照图1A和图1B，由于在探头上有限的可用空间，附加的几组探针模块被使 用并以偏离方式在多个径向平行平面上沿着测试对象6的纵向排列，以最大化测试覆盖范 围。例如，探针模块12a至12d在一个平面中组成探头100a。探针模块12j至12m纵向偏 离1OOa并位于另一个径向平面中。现在转向图3，为确保对测试对象的整个圆周的完整而准确的表面覆盖，上述的多 个探头安装在EC组件30中。能够看出，多组探针模块背对背地纵向布置。每组探针模块 被称为探头1OOaUOOb以及100c。为了提高圆周检验覆盖范围，每个探头100的探针模块 12优选地以一定角度偏离其临近的探针模块，使得它们覆盖测试对象6的表面的互补的部 分。以这种方式，利用模块12的涡流阵列的检验范围，圆形测试对象6的圆周表面圆弧的 每一部分至少被充分地覆盖。影响所需要的探针模块的数量的因素包括圆形测试对象的直径的范围以及所需要的检验精度。由需要检验的测试对象的直径范围和可允许的最大提升变化来限定探针模 块的总体数量。继续参照图3，ECA组件30包括用于引导和移动测试对象6穿过由探针模块12所 环绕的检验区域的导轮36。通过坚固的而非永久的附接装置，将如图3中所示的探头100附接到支撑34上， 该附接装置通常与导轮36 —起使用。在优选实施方式中，两套导轮36分别用在EC组件30 的前端和后端。优选经由垂直支撑件38将探头附接到支撑件34。必须意识到，多达两个的 探头能够被附接到单个垂直支撑件38上，以减少检验系统的整体轴向长度。导轮36和检验头部100的组件牢固地固定在一起。然而，能够采用现有的实践以 提供与测试对象馈送和传输相关的一定移动量，以便随着测试对象6被馈送通过系统30补 偿测试对象6的位置的微小变化。弹簧或其他机械类型的悬挂装置以及弹性材料将用在系 统30的底部以向探头100和导轮36的组件提供某种程度的移动性。当利用某种馈送系统 馈送对象通过检验系统时，这允许对象位置的微小变化。导轮36提供了使得测试对象6相 对于检验系统30的探针模块12保持在恒定位置的方式。这种加载和定中心的机制对于本 领域技术人员来说是公知的，并且能够很好地与这里所公开的新颖的探头相结合。提升补偿在涡流技术中，提升被定义为涡流元件与测试对象的表面之间的距离。保持恒定 的提升对于涡流检验的精确性有着显著的影响。显而易见地，提升越小，来自给定的缺陷或 缺损的信号就越强。由此，此处描述的本发明的优选实施方式使用结合上述新颖的涡流组 件的方法来补偿每个涡流阵列中的许多元件中的提升变化。现在结合图1-3来参照图4，图4示出放大的、更详细的探针模块12、其涡流阵列 2和圆形测试对象6的示图。阵列2包含多个涡流元件，其包括元件2A和2B。这种涡流元 件可作为扁平线圈、带有铁氧体磁芯的扁平线圈、印刷电路板蚀刻涡流线圈、交叉缠绕线圈 等的其中一个或任意组合。其它线圈类型的使用可由本领域技术人员意识到并仍保留在本 发明的范围内。此处描述的发明允许与为测试对象的直径范围提供有限且受控的提升的机 制结合的涡流元件的重叠，这样明显地覆盖了相对较小直径的测试对象。对于圆条形的测试对象6和探针模块12，多个涡流元件与测试对象6的表面42之 间的距离由于表面42的曲率而改变。显而易见地，与涡流阵列2A关联的提升(提升A)显 著少于与涡流阵列2B关联的提升(提升B)。这意味着在表面42上的相同的缺损在位于阵 列元件2A下方时产生的信号强于其位于阵列元件2B下方时产生的信号。在模块12的多个涡流阵列元件2上的提升分布依赖于测试对象6的直径以及涡 流检验系统的构造。给定测试对象的直径与几何构造以及探针模块的直径，每个涡流阵 列元件2之间的理论上的提升距离可使用较好地实践过的方法来计算。本领域技术人员 已知，对于给定缺损所检测到的幅度是提升的函数，而这种联系基本上是指数关系。与在 校准对象上确定的相同的涡流元件所需的增益相比较，可计算作为提升变化的函数的、给 定的涡流阵列元件所需的以分贝表示的增益补偿的因子。该因子典型地为每毫米的分贝 数。计算提升增益补偿的方法在加拿大国家标准^Advanced Manual for Eddy Current Test (高级涡流测试手册)，CAN/CGSB48. 14-M86”中进行了具体描述。在计算了每个元件的提升变化之后，正或负增益可应用于检验系统的每个元件，作为相对于元件的校准的提升的提升变化的函数。对于给定的元件，若测试对象上的提升 大于校准对象上的提升，则所谈论元件的个体增益以由单位提升差的分贝数表示的倍数增 大。对于给定的元件，若测试对象上的提升少于校准对象上的提升，则所谈论元件的个体增 益以由每毫米的分贝数表示的同样倍数下降。此补偿是针对每个涡流阵列元件独立执行 的。继续结合图1-3来参照图4，应注意到，由于测试对象关于涡流组件30的轴向中心 的位置的轻微变化，如图2所示的弹簧张力补偿方法确保了均勻的提升。如图2所示，耐磨 板24贴附于探针模块12a并用于与测试对象6接触。当耐磨板24与所述测试对象6的表 面接触时，涡流阵列2内的元件偏移耐磨板24的接触面以提供涡流阵列元件2与测试对象 6的表面之间的适当提升。处理提升的现有的各种方法可由此处描述的本发明的优选实施方式采用。带有给 定的检验系统的出厂设置通常被包括在内。这些出场设置通常包括增益与提升的关系曲 线，该曲线表明系统中使用的线圈的特性以及测试对象材料的性质，例如该材料是否是铁 磁的。工厂提供的设置通常还包括作为正在检验的测试对象的直径的函数的每个元件的提 升。提升与用于每个元件的测试对象直径之间的关系可以图或方程的形式给出。给定的校 准对象的校准提供所需的增益与阻抗平面旋转，从而使系统中每一个涡流元件的校准缺损 上的信号相等，其中校准缺损通常是围绕校准对象整个圆周的均勻缺口。一旦校准在已知 直径的校准对象上执行，与提升变化相关的每个元件的增益补偿可根据提升与直径的关系 以及增益与工厂提供的提升信息的关系而获得，其中所述提升变化是由校准对象与测试对 象之间的圆周尺寸之差引起的。与这些典型的校准程序不同，使用优选实施方式的涡流系 统允许在不改变探头的情况下对测试对象的任意直径进行校准，尽管可认识到对于给定的 检验系统，最大直径是最有利的。替换的具体实施方式
I的详细描沭带有集成导轮的探针组件应注意到，在本发明公开的范围内，可采用替换的实施方式。显而易见地，参照图 5，其中示出了一个替换的实施方式。在此替换的实施方式中，探针模块，例如506，牢固地贴附于一对导轮514和516。 注意，少于两个和多于两个的导轮都可使用并仍然在本发明的范围内。通过使探针模块506 围绕旋转枢轴点510顺时针方向旋转以在旋转支承板504上施加探针开启压力，从而“开 启”探针模块506和导轮514与516。对于此替换的实施方式，通过使探针模块506围绕旋转枢轴点510逆时针方向旋转以在旋转支承板504上 直接施加探针关闭压力，从而能够“关闭，，探针模块506。须注意到，可容易地理解用于关闭探针模块是替换手段。显而易见地，可在旋转支 承板504上施加与探测开启压力相反的力。在此处描述的替换的实施方式中，这对导轮514及516与圆形的测试对象6相接 触。探针模块506的涡流元件512从导轮接触点沿径向方向稍稍凹进，以便提供涡流元件 512相对于测试对象6表面的适当提升。注意此处描述的替换实施方式使用三个探针模块506，每一个探针模块包括用于 每个探头522的各自的导轮514与516，以提供引导圆形的测试对象通过检验系统的平衡的 支承。如先前描述的优选的实施方式，多个探头优选背靠背地纵向设置。为了提高圆周检验的覆盖范围，每个探头以这样一种方式径向设置，即使得邻近探头的探针模块覆盖测试 对象的表面的互补部分。注意导轮514与516的轮廓优选地制作为与检验模块的表面轮廓相匹配。这是优 选的但不是强制的方法。■ 仔匪_i式龍·脾臉划彻佳图6示出涡流检验系统的检验设置过程，其中涡流检验系统带有用于检验圆杆或 圆管形测试对象的当前公开的探针组件。如在EC操作中常规实践的那样，在测试对象的材 料改变时或影响单个元件或探针模块对准的其它因素出现时通常只需要校准程序。对于存 在的涡流阵列检验系统执行校准，并且校准旨在补偿涡流元件之间的电子变化，另外，此处 所描述的检验系统的校准提供了在检验系统内补偿机械公差的方法。参照图6，在最初的步骤602中操作者决定是否需要校准。对于需要校准的情况， 须在步骤604中限定校准对象的直径。校准对象直径的定义可由操作者人工执行或由其它 常规实行的手段自动定义。最大直径的校准对象对于最大量的涡流阵列元件提供了最均勻 的提升分布。在步骤606中馈送校准对象通过涡流检验系统。在步骤608中，调整增益和 阻抗旋转以使对于检验系统中每一个元件的校准缺损的信号相等。用于校准的均勻缺损可 为但不限于具有均勻深度和宽度的缺口，并在圆周方向完全环绕校准对象。增益补偿可人 工执行，但通常是并入典型检验系统软件中的自动的特征。在校准程序之后或若操作者决定不需要任何校准，则检验系统准备检验条形或管 形的测试对象。在步骤610中，操作者基于本发明的探头和探针模块的配置给出探针参数。 测试对象的直径被提供给检验系统612。这可由操作者人工完成或由检验系统自动完成。 须认识到的是，向检验系统提供测试对象直径的其它方法也是可能的。根据上述在步骤610及612中确定的参数，可在步骤614中确定与给定的测试对 象直径的检验关联的、对于检验系统的每个元件的名义上的提升。步骤616中，根据上述“提升补偿”中描述的方法，通过将为涡流系统中的每个元 件确定的提升和与校准对象关联的提升进行比较，为每个元件确定增益补偿。步骤618中，完成了设置，具有限定的直径的适当的测试对象可在步骤620中进行 检验。有利地，此处描述的发明允许用于给定的校准对象直径的校准以及校准参数的使 用，从而检验具有同样或不同直径的多个圆条或圆管形测试对象。本领域技术人员可注意到，元件典型地未与测试对象的表面接触。因此，对于圆形 测试对象存在最小的提升。π 的i羊细描述.-.m^mmmitMM.该替换的实施方式的描述与设计应以与那些优选实时方式对应的方式来理解。参照图7A与7B，其中示出与优选实施方式相似的用于分别检验更小以及更大尺 寸的六边形测试对象的替换涡流探针组件。与优选实施方式类似，此处描述的组件包括多 个环绕六边形测试对象70A与70B的探针模块74a到74f。须注意到，尽管实施例描述了用 于检验六边形测试对象的系统，但本发明并不限于这方面。可在本发明的范围内检验任何 多边形横截面的测试对象。优选地，此处公开的用于检验六边形测试对象的涡流组件中，有六个探针模块被设置成三对，每一对位于同一径向平面中。在同一径向平面内探针模块74a与74b组成一 组。附件的探针模块对可在沿测试对象的纵向方向偏移的平面上成组。例如，探针模块74c 和74d被设置在另一个从探针模块74a和74b纵向偏移的径向平面中。另外，探针模块74e 和74f偏移于先前的探针模块对。总的来说，每个探针模块被设置成覆盖六边形测试对象 的一个表面。利用探针模块74a作为实例，每个探针模块包括涡流元件75的阵列，元件的至少 一部分极为并且均勻地接近六边形测试对象70A的一个对应的外表面。每个探针模块通过 旋转枢轴点76附接至背部支撑件77。每个测试模块包括尺寸调整销72。施加在调整销72 上的力引起探针模块74a围绕旋转枢轴点76的旋转。具体地，在运动方向上，施加在直径 调整销72上的顺时针方向的力将迫使探针模块74a和与其相关的涡流阵列75远离较小的 圆形测试对象70A的表面。相反地，施加在直径调整销72上的逆时针方向的力将迫使探针 模块74a向检验区域的中心旋转，因此迫使涡流阵列75接近六边形测试对象70A。同一轴向平面内给定量的探针模块以及背部支撑件77和旋转支承板78的成组组 成了探头79。探针模块74a上的涡流阵列75的表面73被有利地成形以最大化阵列75与六边 形测试对象的表面之间的临近性。在这种情况下，涡流阵列75的表面是平的。在此替换实施方式中，背部支撑件77是可旋转的，从而提供枢轴点76以及其它与 其它探针模块关联的枢轴点的转动。该背部支撑件的转动与每个探针模块的转动结合为多 边形的测试对象的尺寸范围提供了检验系统的适应性。一旦加载了测试对象后，对于给定 的测试对象尺寸，包括枢轴点76和调整销72的位置在内的背部支撑件77的旋转位置将被 固定。为了调整组件以适应不同尺寸的测试对象，背部支撑件77顺时针或逆时针旋转 而探针模块也在施加于调整销72上的力的作用下开启或关闭。相对于用于圆形测试对象的优选实施方式，用于六边形测试对象的检验系统不需 要提升补偿。布置有涡流元件的探针模块的平坦表面与六边形测试对象的每个边的基本平 坦表面自然匹配。此处描述的涡流组件可适应于多个具有不同的径向多边形状与尺寸的梁状或杆 状测试对象。对于包括圆形、六边形和正方形在内的不同的测试对象形状的适应性将潜在 地需要改变给定探头内的探针模块的数量以及旋转支承板和背部支撑件，以适应探针模块 数量的改变。具体地，六边形检验系统将优选地每个探头使用两个或三个探针模块，而正方 形检验系统将每个探头使用两个或四个探针模块。探头中探针模块枢轴点的角位置也将不 同，以采用由不同的多边形横截面提供的不同角度。须注意到，不管怎样，用于六边形和正 方形检验系统的探针模块可以但不必是相同的。有利地，此处描述的检验系统使用模块化方法，其中每个探头79优选地包括多个 特别构造以适应测试对象的特定形状的探针模块74。旋转支承板78和背部支撑件77可与 另一个探头交换以使检验系统适合不用形状的测试对象。此适应性允许检验同一条检验线 上的各种形状的测试对象。使用在此多边形实施方式中描述的探针组件的涡流系统的检验设置程序与常规 的涡流系统的相同。
尽管描述了本发明及其有关的具体实施方式
，但许多其它的变化和修改以及其它 使用对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，优选地，本发明不局限于此处公开的细 节。
权利要求
一种适于检验具有纵向形状的测试对象的涡流探针组件，在检验过程中，所述测试对象沿所述对象的轴向方向穿过所述涡流探针组件，所述涡流探针组件包括布置于第一径向平面内的多个第一探针模块，所述模块彼此部分地覆盖而形成环绕检验区域的虹膜结构，其中每个所述探针模块接近或远离检验区域中心的移动使得所述检验区域扩大或收缩。
2.如权利要求1所述的探针组件，其中，包括多个涡流传感元件的每个所述探针模块 基本布置在所述多个第一探针模块中的每一个的面对所述检验区域的传感表面上。
3.如权利要求2所述的探针组件，其中多个第二探针模块布置在基本紧挨着所述第一 径向平面的第二径向平面中，并且所述多个第二探针模块中的每一个包括多个涡流传感元 件，所述多个涡流传感元件基本布置在所述多个第二探针模块中的每一个的面对所述检验 区域的传感表面上，所述多个第二探针模块的传感表面在圆周方向上偏移所述多个第一探 针模块的传感表面，使得所述测试对象的圆周被所述传感表面充分地覆盖。
4.如权利要求2所述的探针组件，其中，所述组件在检验过程中位于关闭位置，其中每 个所述探针模块被定位成更靠近所述检验区域的中心，并且所述传感表面基本紧邻所述测 试对象的外表面。
5.如权利要求2所述的探针组件，所述组件进一步包括至少一个直径固定装置，所述 装置用于阻止每个所述探针模块更进一步接近所述测试对象的移动，使得所述探针模块的 传感表面极为靠近但不接触所述测试对象的外表面。
6.如权利要求1所述的探针组件，其中，在加载测试对象的过程中，所述组件位于开启 位置，其中每个所述探针模块被定位成远离所述检验区域的中心。
7.如权利要求1所述的探针组件，其中，在所述检验区域扩大或收缩时，所述测试对象 的径向横截面尺寸分别变小或变大。
8.如权利要求1所述的探针组件，每个所述探针模块包括被安装成基本远离所述检验 区域的中心的旋转销，每个所述探针模块围绕所述旋转销旋转。
9.如权利要求7所述的探针组件，所述组件包括背部支撑元件，其上存在用于各个探 针模块的凹槽型元件，并且每个所述探针模块进一步包括能够在所述凹槽型元件内滑动的 检验尺寸调整销，其中所述滑动引起所述探针模块围绕所述旋转销的旋转，并随后引起所 述探针模块向着或远离所述检验区域的中心移动。
10.如权利要求8所述的探针组件，所述组件包括用于每个所述探针模块的弹簧元件， 用于连接各自的旋转销和所述背部支撑元件，使得弹簧张力施加于每个探针模块上，并且 随后每个所述探针模块基本靠在所述测试对象上。
11.如权利要求9所述的探针组件，其中，用于所有探针模块的弹簧张力是基本相等 的，使得在所述测试对象的圆周表面与所有所述探针模块之间保持基本恒定的接近。
12.如权利要求8所述的探针组件，其中，当开启压力施加在所述背部支撑元件上时， 所有所述探针模块能够旋转远离所述检验区域的中心。
13.如权利要求1所述的探针组件，所述组件进一步包括多个以如下布置方式安装的 多个导轮以使得穿过所述探针模块的测试对象轴向居中，所述布置方式选自在所述多个第 一探针模块之前、在所述多个第一探针模块之后以及在所述多个第一探针模块之前和在所 述多个第一探针模块之后。
14.如权利要求13所述的探针组件，其中，所述背部支撑元件与所述导轮安装于支撑 结构上。
15.如权利要求3所述的探针组件，所述组件包括多个以如下布置方式安装的多个导 轮以使得穿过所述探针模块的测试对象轴向居中，所述布置方式选自在所述多个第一和第 二探针模块之前、在所述多个第一和第二探针模块之间、在所述多个第一和第二探针模块 之后、在所述多个第一和第二探针模块之前和之后、在所述多个第一和第二探针模块之前 和之间及之后。
16.如权利要求1所述的探针组件，每个所述探针模块进一步包括至少一个附接至相 应的探针模块的导轮，其中所述导轮使穿过所述探针模块的所述测试对象轴向居中。
17.如权利要求1所述的探针组件，其中，所述测试对象的径向横截面形状为圆形。
18.如权利要求16所述的探针组件，其中，对使用所述探针组件的检验系统应用操作 设置程序，所述设置程序进一步包括在所述检验系统上执行用于提升补偿的校准程序之后 允许调整所述测试对象的径向直径的步骤。
19.如权利要求1所述的探针组件，其中，所述测试对象的径向横截面形状为多边形。
20.一种适于检验具有纵向形状的测试对象的非破坏性的检验探针组件，所述测试对 象在检验过程中沿所述对象的轴向方向穿过所述组件，所述探针组件包括布置于第一径向 平面中的多个第一探针模块，所述模块彼此部分地覆盖以形成环绕检验区域的虹膜结构， 其中每个所述探针模块接近或远离所述检验区域的中心的移动使得所述检验区域扩大或 收缩。
全文摘要
一种适于检验具有纵向形状的测试对象的涡流探针组件，在检验过程中，所述测试对象沿所述对象的轴向方向穿过所述涡流探针组件，所述涡流探针组件包括布置于第一径向平面内的多个第一探针模块，所述模块彼此部分地覆盖而形成环绕检验区域的虹膜结构，其中每个所述探针模块接近或远离检验区域中心的移动使得所述检验区域扩大或收缩。弹簧张力施加在每个所述探针模块上以在所述探针模块和测试表面之间保持恒定的提升。可使用用于每个探针模块的涡流元件的阵列和多层探针模块来实现对测试表面的完全覆盖。测试对象的径向横截面的形状可以是圆形或多边形。
文档编号G01N27/90GK101988915SQ20101024252
公开日2011年3月23日 申请日期2010年8月2日 优先权日2009年7月31日
发明者丹尼斯·弗彻尔, 伯努瓦·勒帕格 申请人:奥林帕斯Ndt公司