光探测器5包括电磁声换能器(下文称为“EMAT”)11和光纤传感器
12。管检查设备6包括光源21、光学干涉仪22、波形信号发生器23、放大器24、电开关25、光开关26和模式开关27。光学干涉仪22是光检测模块的示例。波形信号发生器23和放大器24是电力供应模块的示例。电开关25、光开关26和模式开关27是选择模块的示例。另外，电开关25和光开关26分别是第一和第二开关的示例。
[0048]EMAT 11经由光纤传感器12被附接到管I并且通过电磁力的作用在管I中激励超声波。其中线光纤螺旋地缠绕(除虫菊杀虫剂盘绕形)的光纤传感器12形成为具有挠性的圆平板并且被用于通过激光检测激励的超声波的共振波。圆平板具有类似于例如日本五日圆硬币的尺寸。
[0049]波形信号发生器23和放大器24产生和放大高频电流，以在计算机7的控制下供应到EMAT Ilo这将电力供应到EMAT 11。光源21产生供应到光纤传感器12的参考激光。光学干涉仪22检测通过光纤传感器12传送的参考激光的变化。
[0050]计算机7具有在其中存储有关于管I的恶化的确定阈值的诊断数据库，例如管I的腐蚀、管壁变薄等。计算机7比较诊断数据库中的数据、从光学干涉仪22接收的原始波形的检测结果和使得原始波形进行信号处理获得的处理结果，并且确定管I的恶化程度。
[0051]在图3中的管检查系统包括第一光纤31、第二光纤32和电源线33。第一光纤31用于使得激光从光源21传输到每个超声波光探测器5的光纤传感器12，第二光纤32用于使得激光从每个超声波光探测器5的光纤传感器12传输到光学干涉仪22。电源线33用于使得高频电流从放大器24供应到每个超声波光探测器5的EMAT Ilo
[0052]管检查设备6包括设置在电源线33上的电开关25、设置在第二光纤32上的光开关26和与第一和第二光纤31和32连接的模式开关27。光开关26可设置在第一光纤31上，或者可设置在第一和第二光纤31和32上。
[0053]电开关25用于从多个超声波光探测器5选择要与放大器24连接的超声波光探测器5。当电开关25选择了某一超声波光探测器5时，放大器24将高频电流供应到选择的超声波光探测器5的EMAT Ilo在本实施例中具有96个波道的电开关25可控制96个超声波光探测器5。
[0054]光开关26用于从多个超声波光探测器5选择要与光学干涉仪22连接的超声波光探测器5。当光开关26选择了某一超声波光探测器5时，选择的超声波光探测器5的光纤传感器12将激光供应到光学干涉仪22。在本实施例中具有32个波道的光开关26能控制32个超声波光探测器5。
[0055]模式开关27用于在与双线的第一和第二光纤31和32连接的超声波光探测器5和与单线的光纤41连接的超声波光探测器5之间切换(图1OA和10B)。模式开关27将在后面具体说明。
[0056]在本实施例中的电开关25、光开关26和模式开关27由计算机7控制。
[0057]图4是示出了第一实施例的每个超声波光探测器5的构造的示意图。
[0058]EMAT 11包括永久磁体Al和电线圈A2。永久磁体Al和电线圈A2经由树脂片13被一体化。
[0059]控制永久磁体Al的热阻和耐热性的元件之一是永久磁体Al的材料。钐钴是具有好的热阻的永久磁体Al的材料的示例。因为钐钴具有在350°C和400°C之间的退磁点，所以如果钐钴的永久磁体Al在高温下被使用，那么期望在350°C或者更低的温度下使用。
[0060]从钴被看作是稀有金属的角度来看，使用钴的替代材料的永久磁体Al已经开始开发。例如，钐-铁系统(钐-铁-氮系统或者类似物)的永久磁体Al已经生产作为商业基础上的结合磁体。使用钐-铁系统的烧结磁体作为永久磁体Al，以进行高温应用的光纤EMAT方法，能获得更便宜且更环境友好的超声波光探测器5。
[0061]电线圈A2供应有来自放大器24的高频电流。这导致由电线圈A2中的电磁感应和磁致伸缩产生的洛仑兹力激励管I中的超声波。高频电流被由计算机7控制的波形信号发生器23和放大器24调节成具有预定频率和振幅。电线圈A2被卷绕成环形，形成为圆平板。
[0062]光纤传感器12通过树脂片13和粘结剂14与EMAT 11 一体形成。超声波光探测器5由粘结剂14被粘附到要测量的管I。
[0063]当超声波从EMAT 11被输入到管I时，超声波的一部分到达光纤传感器12。此处，在来自光源12的参考激光被输入到光纤传感器12的状态下，当超声波到达光纤传感器12时，光纤传感器12由于超声波的作用稍微地延伸和收缩，以在参考激光中引起多普勒频率移动和偏振面变化。
[0064]光学干涉仪22光电转换并且测量通过光纤传感器22传输的参考激光，以检测这种变化。这样，光学干涉仪22能通过检测参考激光来检测在超声波的壁厚方向上的共振状态。计算机7能基于光学干涉仪22的参考激光的检测结果确定管I的状态。
[0065]这样，从EMAT 11输入到管I的超声波经由管I被供应到光纤传感器12。
[0066]此时，在本实施例中的管检查系统能使来自EMAT 11的超声波供应到同样的超声波光探测器5的光纤传感器12，以由光学干涉仪22检测通过该光纤传感器12传送的参考激光。在这种情况下，电开关25和光开关26选择同样的超声波光探测器5。计算机7能基于该参考激光的检测结果确定紧靠该超声波光探测器5的配置位置下方的管I的状态。
[0067]另一方面，在本实施例中的管检查系统也能使得来自EMAT 11的超声波供应到不同超声波光探测器5的光纤传感器12，以由光学干涉仪22检测通过这些光纤传感器12传输的参考激光。在这种情况下，电开关25和光开关26选择不同的超声波光探测器5。由电开关25选择的超声波光探测器5是第一超声波光探测器的示例，由光开关26选择的超声波光探测器5是第二超声波光探测器的示例。计算机7能基于参考激光的检测结果检测这些超声波光探测器5的配置位置之外的位置的管I的状态。该过程将在后面具体说明。
[0068]即使超声波光探测器5具有如图4所示的EMAT 11的简单形状，在壁厚测量方面也可获得足够的信号强度。涉及壁厚测量的精度和灵敏度的因素的示例包括:EMAT 11的共振能量和光纤传感器12相对于管I的粘结程度。因此，在光纤传感器12和管I之间结合部分在高温和高可靠度(坚固性)下永久磁体Al的磁力是重要的。
[0069]至于永久磁体Al的磁力，存在这样一种方法:其中，使用和电镀用于高温的热阻抗永久磁体Al，以防止永久磁体Al氧化。用于高温的电镀永久磁体Al和聚酰亚胺涂层的电线圈A2能用于甚至在高温下维持EMAT 11的共振能量。
[0070]另一方面，用于结合光纤传感器12和管I的方法的示例包括用高温粘结剂粘结、喷镀等。光纤传感器12理想地配置成紧密接触管I的表面，使得配合管I的表面形状和曲率，并且通过粘结剂和喷镀被固定到管I的表面。此时，光纤传感器12和管I可直接地或者经由间接材料(例如挠性片)彼此进行紧密接触。在后一种情况下，结合强度越高，越能实现可靠性，例如经过长的时间周期提高的热阻抗和稳固性，并且通过使用便宜的材料结合能够容易地构造。
[0071]在粘附聚酰亚胺涂层的光纤传感器12的情况下，聚酰亚胺基的粘结剂具有长时间的高可靠性，并且环氧树脂基或者硅基的粘结剂趋于相对容易恶化。当聚酰亚胺基的光纤传感器12被结合到金属管I上时，聚酰亚胺基的粘结剂理想地用于通过真空注入方法粘结。
[0072]在真空注入方法中，首先，光纤传感器12被插入注入有粘结剂的玻璃布之间。接下来，这与在管I的表面上的平面加热器或者橡胶加热器一起被真空封装，并且在大气压下被按压，同时以预定方式由加热器温度调节器加热和固化。接着，在固化和粘结之后，释放膜、通气装置和封装膜等从玻璃布的表面去除。
[0073]光纤传感器12可在下列的过程中生产。首先，热阻抗涂覆纤维螺旋缠绕。接着，螺旋缠绕的热阻抗涂覆纤维通过使用聚酰亚胺清漆被固定在热阻抗材料(例如聚酰亚胺)制成的挠性片上。光纤传感器12可与挠性片一起被插入到注有粘结剂的玻璃布之间，或者直接地插入到玻璃布之间。
[0074]代替聚酰亚胺基粘结剂的是，可以使用含金属粉末的陶瓷基的粘结剂。一些含金属粉末的陶瓷基的粘结剂已经被证实具有好的实用性和稳固性。在使用这种粘结剂的情况下，如果粘结剂被简单地施加到要保持在管I的表面上的光纤传感器12上并且粘结剂在室温下固化，那么能获得足够的结合强度。在这种情况下，玻璃布可以或者可以不被插入到光纤传感器12和管I之间。
[0075]图5是示出了在第一实施例中用于将超声波光探测器5附接到管I的示例的示意图。
[0076]在本实施例中，多个超声波光探测器5被附接到管I的外表面，并且从管I的内表面和外表面多次反射的共振超声波信号通过计算机7分析，以测量管I的壁厚。管I的材料例如是碳钢。在本实施例中，超声波光探测器5被提前嵌在管I和热隔绝材料(容纳热的材料)8之间，使得壁厚测量(恶化程度确定)能够在线进行。根据本实施例，热隔绝材料8不需要每次测量壁厚时都拆解和再构造，提高发电厂的安全性和产能利用率。
[0077]管壁变薄管理规则根据管I的直径指定管I的壁厚测量点的位置。如果管I的尺寸是150A(外径:约165mm)或者更大，那么在管I的圆周方向上指定8个位置(以45°的间隔)。如果管I的尺寸小于150A，那么在管I的圆周方向上指定4个位置(以90°的间隔)。图5示出了前一情况。指出，在管I的轴向上管I的壁厚测量点以管I的外径的长度或者更小的间隔设置。
[0078]说明书给出了一种使用这些超声波光探测器5测量管I的壁厚的方法。
[0079]在EMAT 11中电线圈A2使得管I振动，以在高频电流在线圈A2中流动时在管I中产生超声波。此时，计算机7改变通过波形信号发生器23的高频电流的频率，以扫过在所需频率范围中的超声波的频率。
[0080]在管I中的超声波传播到光纤传感器12。当超声波在参考激光被输入到光纤传感器12的状态下到达光纤传感器12时，在参考激光中引起多普勒频率移动和偏振平面变化。该可变化的数值(伸展和收缩速度)通过光电变换由光学干涉仪22换转为电压值，使得能测量在管I中传播的超声波的频率。
[0081]当管I的壁厚和管I中的超声波的波长λ之间的关系满足λ= 2d时，超声波的入射波和反射波共振，并且合成波的振幅增加。该关系可利用管I中的超声波的频率f和声速f表示为f = v/2d。因此，如果知道在发生共振时的超声波的频率f和声速f，那么能获得管I中的壁厚d。
[0082]因此，在本实施例中，当测量管I的壁厚时，超声波的频率在所需的频率范围内被扫频，以测量共振频率f。另一方面，能从管I的材料计算声速V。因此，在本实施例中，测量的共振频率f和计算的声速V能用于得出管I的壁厚。
[0083]例如，在由钢制成的管I具有15mm的壁厚的情况下，如果输入200kHz的超声波，那么发生共振。根据本实施例，如果知道管I由钢制成并且共振频率f是200kHz，那么管I的壁厚能被确定为15mm。
[0084]在本实施例中的超声波光探测器5理想地附接到统计上认为可能引起管壁变薄的部分，例如在原子能发电站和热能发电站中的管I的弯肘部和孔口部的下游侧，以及