(57)【要約】電磁音響変換器（１２，２４）が、試験材料（４，２５）にＤＥＣ磁場を加えるための１つ以上の磁石と、試験材料内にＡＣ磁束を提供するための、交流電源によって供給された、電気コイル（２，２３）と、を有している。摩耗プレート（１６，２６）は、試験材料の表面に沿ってスライドしながら触れ合う。摩耗プレート（１６，２６）は、導電性強磁性材料でできており、中に開口（１７，３１）を有している。したがって、ＤＣ磁界及びＡＣＴ磁束の両方が、試験材料を貫通でき、その材料の超音波振動を造る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験材料にＤＣ磁場を加えるための磁気手段と、試験材料内にＡＣ磁束を提供するための、交流電源によって供給された、電気コイルと、試験材料の表面と触れ合い、表面に沿ってスライドするようになっている、摩耗プレートと、を備え、試験材料に超音波を励起するための電磁音響変換器において、
摩耗プレートが、導電性強磁性材料からなっており、中に開口を有しており、摩耗プレート中に電気的及び磁気的な不連続性を提供するよう、且つ、ＤＣ磁場及びＡＣ磁束の両方を、それらの相互作用によって試験材料の超音波振動を造るために、試験材料中へ貫通させるのを可能とさせるよう、形成されていることを特徴とする変換器。
【請求項２】
開口が、摩耗プレートの複数の平行なスロットからなっている、請求項１記載の変換器。
【請求項３】
磁気手段が、複数の縦方向に並んだ磁石で構成されており、それらの磁石は、その一つ一つが隣接しており、それらは互いに接する反対極を有している、請求項１又は請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
スロットが、隣り合った磁石の間の境界の下方に設けられている、請求項３記載の変換器。
【請求項５】
摩耗プレートの厚さが、摩耗プレート内で励起された主波モードの波長の１／４に等しい、上記請求項のいずれか１つに記載の変換器。
【請求項６】
磁気手段が、少なくとも１つの磁石を備えており、電気コイルが、少なくとも１つの磁石と摩耗プレートとの間の蛇行コイルを備えており、蛇行コイルが、蛇行路によって相互接続された複数の真っ直ぐな部分を有している、請求項１又は請求項２に記載の変換器。
【請求項７】
蛇行コイルの複数の真っ直ぐな部分が、平行である、請求項６記載の変換器。
【請求項８】
蛇行コイルの真っ直ぐな部分が、摩耗プレートのスロットと並んでいる、請求項６又は７に記載の変換器。
【請求項９】
摩耗プレートが、複数の突起を有しており、各々の突起が、蛇行コイルの隣接した真っ直ぐな部分の各対の間に突出している、請求項６ないし８のいずれか１つに記載の変換器。
【請求項１０】
上記請求項のいずれかに記載の電磁変換を有するパイプラインピッグ。
【請求項１１】
試験材料にＤＣ磁場を加えることと、
試験材料中にＡＣ磁束を提供することと、
摩耗プレートを、試験材料に触れ合わせ試験材料に沿ってスライドさせることと、を備え、
電磁音響変換器を用いて、試験材料に超音波を励起する方法において、
摩耗プレートが、中に開口を有し、摩耗プレートに電気的及び磁気的な不連続性を提供する、導電性強磁性材料、からなっており、
それによって、ＤＣ磁場及びＡＣ磁束の両方が試験材料中を貫通し、試験材料の超音波振動がＤＣ磁場とＡＣ磁束との相互作用によって発生することを特徴とする方法。
【請求項１２】
開口が、摩耗プレートの複数の平行なスロットからなっている、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
スロットが、試験材料における電流の流れの方向に対して実質的に垂直に延びている、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
摩耗プレートの厚さが、摩耗プレート内で励起された主波モードの波長の１／４に等しい、請求項１１ないし１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
超音波振動が、水平分極Ｓ波である、請求項１１ないし１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
磁気手段が、少なくとも１つの磁石を備えており、電気コイルが、少なくとも１つの磁石と摩耗プレートとの間の蛇行コイルを備えており、蛇行コイルが、蛇行路によって相互接続された複数の真っ直ぐな部分を有している、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、超音波によって、例えばパイプラインのような金属部材の完全性を検査するための、電磁音響変換器（以下、ＥＭＡＴＳと称する）に関するものである。
【０００２】
（従来技術の概要）
従来のＥＭＡＴｓは、１つ以上の永久磁石によってしばしば生成された定常磁場と、電気巻線によって生成された過渡高周波磁場と、の共同作用によって、試験材料と相互作用する。試験標本とＥＭＡＴとの相互作用は、変換器の動的部品と試験材料との間の隙間が最小であるときに、通常は最大である。
【０００３】
しかしながら、ＥＭＡＴｓは、試験材料と接触した状態で動くと、摩耗しやすい。
【０００４】
したがって、試験材料の表面に沿って動かされるＥＭＡＴｓは、ＥＭＡＴの動的部品と表面との間に、保護層又は摩耗プレートを設ける必要がある。この層は、相反する条件に晒される。層の厚さが増すと、耐摩耗性は向上するが、ＥＭＡＴの音響性能は、層の厚さが増すと減少し、また、材料特性及び保護層の形態に依存する。
【０００５】
ＥＭＡＴｓに通常組み込まれた保護層の材料は、ＥＭＡＴと極僅かな相互作用を行うものが選択され、その存在は、ＥＭＡＴの動的面と試験材料との間に空の隙間を導入した場合のものよりも、音響性能に影響しないものである。これらの材料で作られた保護層は、一般に非常に薄い。何故なら、ＥＭＡＴの音響性能は、隙間が増大すると、急落するからである。試験材料が薄いので、これが被る摩滅が、例えば内部検査手段やパイプラインピッグによるパイプ壁の長距離高速検査において、非常に重大である場合には、摩耗層の寿命は短くなる。
【０００６】
保護層として導電性及び／又は強磁性の材料を使用することは、従来は、禁じ手であった。何故なら、そのような材料からなるプレートをＥＭＡＴと試験材料との間に介設すると、ＥＭＡＴの音響性能が非常に悪くなるからである。
【０００７】
特にそのようなプレートの存在は、電気表皮厚さ現象の故に、ＥＭＡＴから試験材料への高周波磁場の貫通を減少させ、試験材料におけるＤＣ磁場が、代わりの閉鎖通路によって、試験材料からＤＣフラックスが取り除かれる故に、低減される。
【０００８】
（発明の概要）
幾つかのそのような材料の優れた摩耗特性を考慮して、導電性及び強磁性の特性を有する摩耗プレートが、ＥＭＡＴからの効果的な音響性能を維持しながら、ＥＭＡＴｓに組み込まれることが、望まれている。
【０００９】
本発明によれば、試験材料に超音波を励起するための電磁音響変換器が提供される。その変換器は、試験材料にＤＣ磁場を加えるための磁気手段と、試験材料内にＡＣ磁束を提供するための、交流電源によって供給された、電気コイルと、試験材料の表面と触れ合い、表面に沿ってスライドするようになっている、摩耗プレートと、を備えている。そして、摩耗プレートが、導電性強磁性材料からなっており、中に開口を有しており、摩耗プレート中に電気的及び磁気的な不連続性を提供するよう、且つ、ＤＣ磁場及びＡＣ磁束の両方を、それらの相互作用によって試験材料の超音波振動を造るために、試験材料中へ貫通させるのを可能とさせるよう、形成されている。
【００１０】
摩耗プレートの開口の正確な形態は、ＥＭＡＴのタイプに適応するよう選択され、また、試験材料におけるＤＣ磁場及びＡＣ磁束の確立を保証するよう選択される。
【００１１】
磁気手段としては、１つ以上の永久磁石や１つ以上の電磁石を使用できる。
【００１２】
本発明のＥＭＡＴの導電性強磁性材料からなる摩耗プレートは、音響性能を維持しながらも、従来の非強磁性非導電性の摩耗プレートを大きく上回る厚さを有するよう、設けることができる。摩耗プレートにとっての、この増大した厚さ及び材料特性の選択性の広さは、ＥＭＡＴの作動寿命を、従来の摩耗プレートで可能であったもの以上に、増大させることができる。
【００１３】
本発明の幾つかの実施形態では、開口が、摩耗プレートの複数の平行なスロットからなっている。それらのスロットは、それぞれ、試験材料におけるイメージ電流の流れの方向に対して実質的に垂直に延びているが、他の配向も、試験材料において生成される波に依存して、可能である。
【００１４】
本発明の変換器では、その磁気手段を、縦方向に並んだ複数の磁石で構成してもよい。これらの磁石は、その一つ一つが隣接しており、それらは互いに接する反対極を有している。そして、スロットは、隣接する磁石の間の境界の下方に設けられるのが、好ましい。そのような配置では、ＥＭＡＴ及びその摩耗プレートは、試験材料に、水平分極音響Ｓ波を生成し、試験材料の動きは、試験表面に平行であり、且つ、波方向に対して直角である。但し、本発明は、そのような配置に限るものではない。
【００１５】
摩耗プレートの厚さは、好ましくは、摩耗プレート内で励起された主波モードの波長の１／４に等しい。
【００１６】
上述したように、磁気手段は、縦方向に並んだ複数の磁石で構成できる。或いは、磁気手段は、少なくとも１つの磁石で構成してもよく、電気コイルは、少なくとも１つの磁石と摩耗プレートとの間、例えば摩耗プレートに隣接して、配置される。コイルは、その中に複数の蛇行路を有している。そして、コイルは、摩耗プレートと概ね平行な面を並べるよう設けられる。蛇行路は、好ましくは、１８０度を経てコイルの方向を変更し、その結果、コイルは、蛇行路によって結合された、概ね真っ直ぐで略平行な複数の部分を、備えている。そのような配置では、真っ直ぐな部分は、摩耗プレートにおいて対応する複数の平行なスロットと、並んでいる。更に、そのような配置では、摩耗プレートがスロット間に延在部を有することが、望まれ、その結果、コイルの真っ直ぐな部分の対が、対応する延在部によって分離されている。
【００１７】
（詳細な説明）
添付の図面を参照して、実施例のみによって、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図を参照すると、図１は、水平分極Ｓ波を発生させるためにＥＭＡＴで一般的に使用される単純巻線によって作られたＡＣ電流を示している。この図は、試験サンプル４の上方に平面的巻線２を示している。ＡＣ電流は、巻線を通り、電流矢印６で示されている。これらの電流の流れは、ある時点で凍結して示されており、任意の一方向を循環している。イメージ電流８は、ＡＣ巻線電流６によって試験サンプル４中に誘導されており、ＡＣ巻線電流６とは反対方向に流れている。それらは、試験サンプル４の上面の面内を循環している。
【００１９】
図２は、巻線２と試験サンプル４との間に導電性プレート１０を導入した場合の効果を示している。ここでは、イメージ電流８は、導電性プレート１０の表面を流れている。導電性プレート１０は、非常に薄いものでない限り又は導電性の弱いものでない限り、巻線２の電磁効果から試験サンプル４をシールドし、試験サンプル４内でのイメージ電流の循環を防止する。これは、ＥＭＡＴ（図２に一部のみ示されている）が機能するのを防ぐ。
【００２０】
図３は、永久磁石１２によって造られた試験サンプル４の表面のＤＣ磁界パターンを示しており、永久磁石１２は、水平分極Ｓ波ＥＭＡＴのための典型的な配置で、設けられている。試験サンプル４は、正常な磁場要素のための異なる極性１４の領域を試験サンプル４中に備えた状態で、示されている。図３は、水平分極Ｓ波ＥＭＡＴの、最も普通に使用される設計の、全ての主要な構成要素を示している。
【００２１】
図４は、磁石１２と試験サンプル４との間に、導電性及び強磁性のプレート１０を導入した場合の効果を示しており、以前に試験サンプル４中に確立されたＤＣ磁場は、プレート１０に捕捉されており、試験サンプル４に届いてはいない。
【００２２】
本発明のＥＭＡＴによれば、開口を中に備えた導電性強磁性摩耗プレートが提供される。そのプレートは、摩耗プレート中に電気的及び磁気的な不連続性を造るよう、且つ、ＤＣ磁場及びＡＣ磁束の両方を、それらの相互作用によって試験材料の超音波振動を造るために、試験材料中に貫通させることを、可能とさせるよう、形成されている。
【００２３】
図５は、スロット付導電性プレート１６を導入した場合のＡＣ電流の効果を示している。プレート１６は、一部のみ、すなわち、プレート１６が一連のバーのように見えるスロットの領域が、示されており、説明目的で３つの符号が付されている。スロットは、導電性プレート１６におけるイメージ電流１８の正常な流れに対して概して垂直に設けられている。この場合、イメージ電流は、導電性プレート１６及び試験サンプル４の両方を流れ、その流れ方向は、図１の単純な場合と同じである。スロット付プレート１６では、イメージ電流１８が、スロットの壁に沿って下降し、プレート１６の上面の流れに対して反対方向にプレート１６の下面に沿って移動する（図５では見えない）ことによって、それらの循環を完成するよう、強制されている。
【００２４】
図５において、試験サンプル４のイメージ電流８は、同等な巻線電流振幅として考えても、及び、巻線２と試験サンプル４との間の同等な距離として考えても、図１のそれよりも大きな振幅にできる。これは、とりわけ、スロット付プレート１６の厚さが巻線２と試験サンプル４との間の隙間の大部分を占める場合に、当てはまることである。うまく設計されたスロット付プレート１６にとって、試験サンプル４の電流８への主たる寄与は、スロット付プレート１６を移動する電流によって誘導されたイメージ電流１８であり、所々のそれは、試験サンプル４に物理的に非常に近接しており、それ故、強い電流の流れを誘導する。スロット付プレート１６の電流１８は、それ自身、巻線２からのイメージ電流であり、それは、巻線２がスロット付プレート１６に近接しているその上面にて、スロット付プレート１６中に非常に強く誘導される。試験サンプル４の誘導された電流８を、巻線２と試験サンプル４との間に同じ距離を有するがスロット付プレート１６を組み込んでいない配置に比して、増大できることが、正味の効果である。
【００２５】
図６は、図３の配置に対して、巻線２と試験サンプル４との間に強磁性スロット付プレート１６を導入した場合のＤＣ磁場パターンの効果を示している。スロット付プレート１６は、試験サンプル４のＤＣ磁界パターンを変更するが、磁石１２の間の境界の下方にスロットを位置させることによって、試験サンプル４の磁界パターンは、図３のパターン１４と概して同じである。うまく設計された強磁性スロット付プレート１６によって、試験サンプル４の磁界強度は、磁石と試験サンプルとの間の同等の距離に対して、スロット付プレート１６が無い場合の磁界よりもかなり大きくできる。
【００２６】
図６は、スロット付摩耗プレート１６を備えた水平分極Ｓ波ＥＭＡＴの、主要な構成要素を示している。図６に示された試験サンプルのＤＣ磁界パターン２０、及び、図５に示されているのと同じになる試験サンプル４のＡＣ電流パターン８は、必要とされるローレンツ力を造る。摩耗プレート１６は、導電性強磁性でなければならず、且つ、ＥＭＡＴのＡＣイメージ電流及びＤＣ磁場の両方を向上させる形態のスロットを有しなければならない。
【００２７】
図５及び図６は、１つの特有なタイプのＥＭＡＴのみを示しているが、スロット付導電性強磁性摩耗プレート１６を用いるという原則は、異なるスロット配置を備えていても、他の設計に適用できる。
【００２８】
図７は、本発明のＥＭＡＴの一部をより詳細に示している。スロット１７を備えた摩耗プレート１６は、ハウジング２０中に含まれたＡＣ巻線２及びＤＣ磁石１２を備えたグリル又はグリッドの形をしている。巻線２は、Ｃ−コア２２からなっているが、他の形態を用いてもよい。
【００２９】
別の実施例により、本発明の第２実施形態を説明する。本実施例では、ＥＭＡＴ及びその摩耗プレートは、試験材料に、音波を生成し、試験材料の動きは、試験表面及び伝播方向の両方に対して、大部分が直角である。生成した波は、レイリー、ラム、又は、垂直分極Ｓタイプのものであり、試験材料の形態に依存している。本発明は、これらの波タイプを生成するＥＭＡＴＳに限定するものではない。図８及び図９は、摩耗プレートを備えていない従来のＥＭＡＴの一部を示している。巻線２３は、蛇行タイプのものであり、１つの磁石２４の極の下に、及び、試験材料２５の上方に、配置されている。蛇行コイル２３のＡＣ電流の流れは、従来の方法（・及び×の印の円は、それぞれ、紙面から出て来る電流及び紙面に入って行く電流を示す）で示されている。試験材料のイメージ電流の流れは、ある時点で凍結して示されており、蛇行コイルの最も近い導線における流れに対して反対方向で表示している表面に渡って分布している。試験材料の電流密度は、一方向における最大から、蛇行コイル導線の間隔と等しい距離内の反対方向における最大へ、円滑に変化する。その円滑な変化は、略正弦関数である。
【００３０】
図１０、１１は、本発明の第２実施形態のＥＭＡＴを示しており、それは、図８の全ての特徴を有しているが、更に、スロット付導電性強磁性摩耗プレート２６を有している。蛇行コイル巻線は、摩耗プレート２６の開いたスロット３１の上方に位置している。したがって、蛇行コイル２３は、摩耗プレート２６のスロット３１と並んでいる複数の直線（真っ直ぐな）部分３０を備えており、その真っ直ぐな部分３０は、１８０度角又は蛇行路３２によって接続されている。したがって、摩耗プレート２６は、蛇行コイル２３の真っ直ぐな部分３０の各々について１つのスロット３１を有している。しかも、図１０に示されるように、摩耗プレートは、摩耗プレート２６と同じ材料からなる、突起又はリガメント２７を、有してもよい。それらは、摩耗プレート２６から突出して、蛇行コイル２３の隣接する真っ直ぐな部分３０の間の空間内に延びている。
【００３１】
蛇行コイル２３のＡＣ電流は、ある時点で凍結して示されており、図９に示された流れとは異なっていない。摩耗プレート２６の金属リガメント２７は、導電性であるので、イメージ電流２８は、図に示すように、摩耗プレートを流れる。これらのイメージ電流は、それ自身、試験材料中に、更なるイメージ電流２９を生成させることができる。したがって、試験材料のイメージ電流は、蛇行コイルの電流の流れの結果であり、また、摩耗プレートのイメージ電流である。試験材料のイメージ電流は、試験材料の表面を横切って分布しており、蛇行コイルの巻線間隔と等しい距離を越えて、一方向の最大から他方向の最大へと変動している。しかしながら、試験材料イメージ電流は、摩耗プレートが無い場合の図９に示された元のイメージ電流とは大きく異なっている。蛇行コイルのいずれか１つの直線部分の下方に直接発生する、試験材料の最大ＡＣ電流密度が、摩耗プレートが無く且つ他の全ての形態変化が同じである場合に比して、増大されることが、最も重要な違いである。摩耗プレートは、それ故、試験材料のＡＣイメージ電流を増大できる。また、摩耗プレートは、強磁性であるので、本発明の摩耗プレートが無いものに比してＥＭＡＴの全体的な音響性能が向上されるという効果と共に、ＤＣ磁束を磁石２４から試験材料へ運ぶのを助ける。
【００３２】
更なる説明として、ＥＭＡＴの導電性又は強磁性の摩耗層の効果は、摩耗プレートの面領域に渡る電気的及び磁気的な特性の変化によって、影響される。最も容易に制御される変化は、摩耗プレートの特定領域から例えばスロットを切断することによって材料を除去することにより、作られる。摩耗面を横切って現れた電気的不連続性は、高周波磁場が試験材料と相互作用する程度を大きく変える。また、関連した透磁率変化は、ＥＭＡＴによって与えられたＤＣ磁束パターンに影響する。重要なことに、ＥＭＡＴ摩耗プレートの高周波誘導電流と摩耗プレートのＤＣ磁界との共同作用は、ＥＭＡＴ音響性能を向上させることにおいて新規な役割を果たすことができる。機械的堅牢性の必要性の故に抑制しやすい同じ厚さの従来の摩耗プレートを備えたＥＭＡＴに比して、ＥＭＡＴ性能が大きく向上されるように、注意深い設計によって、摩耗プレートを設けることができる。摩耗プレートの材料は、従来の摩耗材料に比して、ＥＭＡＴの大きく改善された機械的保護を実現するよう、選択できる。最終的な設計は、ＥＭＡＴ作用によって摩耗プレート内に生成された音響信号、及び、それらによって引き起こされる悪影響を、考慮に入れる必要がある。
【００３３】
［ＡＣ磁界効果］
摩耗プレートは、幾つかの方法でＥＭＡＴ性能に影響する。１つは、摩耗プレートが、ＥＭＡＴ及び試験材料の、中及び周りの、ＡＣ磁界及び渦電流を、変化させることである。摩耗プレート内を流れる電流は、特に重要である。摩耗プレートの外面で試験材料に近接して流れる高周波渦電流の、大きさ及び表面積は、非常に重要であり、最良の摩耗プレート設計のために、正確に方向付けされて最大化される必要がある。
【００３４】
水平分極Ｓ波ＥＭＡＴ摩耗プレート内のＡＣ渦電流を最適化するために、スロットは、摩耗プレートの内向きに面した（巻き線側）表面に生じる渦電流の流れラインを横切るように摩耗プレートに切り込まれるのがよい。摩耗プレートの内面に残りスロットを横切るように動く電流が、スロット壁の下に、及び、摩耗プレートの内面の流れに対して反対方向で外面に沿って、移動することによって、循環するよう強制されることを、これらのスロットの間隔及びそれらの長さは、保証しなければならない。摩耗プレートの内面の面内を外面に届かないで完全に循環する代替電流ループは、可能であれば低減される必要がある。何故なら、これらの電流は、ＥＭＡＴの音響性能及び消費電力量に貢献しないからである。
【００３５】
特に水平分極Ｓ波ＥＭＡＴの内面の面内を完全に循環する無駄なＡＣ電流を低減するための重要な手段は、ＥＭＡＴの最も強いＡＣ磁界を十分に越えてスロットを延ばすことによるものである。これは、スロットを越えた領域に存在しており、内面内をより自由に循環している、渦電流が、弱くて、ＥＭＡＴ効率と殆ど関連していないことを、保証する。内面にてＡＣ電流を低減するための更なる方法は、ＡＣ巻線の極に近接した領域のスロットの間の距離を減少させることであり、そこでは、当然に、ＡＣ磁束が内面に対して垂直な重要な構成要素を有し、渦電流が内面に対して平行に循環する傾向にある。
【００３６】
摩耗プレートの外面を流れる所望のＡＣ電流は、追加の電気巻線のような挙動をし、それは、補完し、又は、ＥＭＡＴの主巻線の効果を左右できる。これらの電流が、物理的に試験材料に隣接している面を流れるので、それらは、ＥＭＡＴの主巻線によって直接生成されるイメージ電流よりも、より強いイメージ電流を、試験材料に誘導し、それは、摩耗プレートが存在する故に、試験材料から、より離れている。ＥＭＡＴの性能は、摩耗プレートの外面電流の大きさに略比例する。
【００３７】
電流の所望の循環を確保するために、摩耗プレートの導電性は、高くなければならず、摩耗プレートの厚さは、ＥＭＡＴの作動周波数で摩耗プレート材料と関連した電気表皮厚さよりも、かなり大きくあるべきである。
【００３８】
ＡＣ電流は、どのような任意の巻線配置でも、摩耗プレートを流れる。そして、全体のプレート寸法は、スロットパターンの適切な設計によって、音響効果に対して最適化できる。しかしながら、スロットパターンは、他の因子を考慮することなく決定できない。他の因子の１つは、ＥＭＡＴのＤＣ磁界性能へのスロットパターンの影響である。
【００３９】
［ＤＣ磁界効果］
全てのＥＭＡＴｓの事実上の性能は、試験サンプル内で生成されたＤＣ磁界強度の増大により、向上する。ＤＣ磁界強度は、スロット分布に影響され、また、ＥＭＡＴの前面のＤＣ磁極面の境界に少なくとも幾つかのスロットを一致するよう配置することによって、最適化される。この配置により、ＤＣ磁束は、摩耗プレートの厚さを横断して試験標本を経て閉じることによって、循環させられる。逆に、磁束は、摩耗プレート内で極と極とを移動するのを防止される。何故なら、これは、スロットを横切ることを含み、それは、非常に低減された透磁性の領域であるので、磁束を妨げるからである。
【００４０】
ＤＣ磁界条件が摩耗プレートの機械的完全性と対立することがあることに注意が必要である。
【００４１】
［機械的完全性］
スロット形態についてのＤＣ法則は、厳しく実施することができない。何故なら、スロットは、変換器面の極領域の境界を描く際に、閉じられたループを形成するからである。これは、摩耗プレートを非連結部品に分け、プレートの機械的完全性を弱体化させる。例えば、試験材料に面する１つの極を有する１つの磁石の場合には、スロットは、リングを形成する。そのリングは、残りのプレートによって支持されていない摩耗プレートの大きな中央部分を放置し、また、支持の別の手段の不便さを必要とする。したがって、スロットの理想的なＤＣ磁界設計に関する妥協は、最も実用的な場合に必要とされる。
【００４２】
スロット設計に影響する他の要因は、ＥＭＡＴの目的とする移動方向に対して平行な軸を有するスロットが、ある摩耗状態で移動方向を横断するスロットを好む、ということである。これは、狭い間隔で多くのスロットがあり、また、ＥＭＡＴが変換器面をえぐる可能性のある物体に出会う傾向にある、という場合に、特にそうである。横の狭い間隔のスロットを有する場合の逆の結果は、スロットの間の薄いリガメント材料が、えぐっている間に発生した力によって変形することである。
【００４３】
［音響効果］
摩耗プレートの厚さ及び他の寸法は、ＥＭＡＴによる直接音響発生によって摩耗プレート中に生じた音波の強さに影響する。これらの波は、ＥＭＡＴの作動に悪影響を与えないように設けられる必要がある。試験材料からの音響信号の受信を隠す摩耗プレート内の長続きする残響は、防止されなければならない。
【００４４】
摩耗プレートの厚さは、摩耗プレート内で励起された主波モードの波長の１／４であるのがよい。この厚さでは、摩耗プレートは、通常方向の定在波を支持せず、それは、パルス伝播後にかなり共振し、ＥＭＡＴが特に敏感である信号を生成する。摩耗プレートに接触して配置された音響減衰材料は、摩耗プレートの音響励振を低減させるのに、時々必要である。この要求は、ＥＭＡＴが送信機としてのみ又は受信機としてのみ作動している場合には、あまり重要ではない。このような状況では、伝播パルス残響が受信された信号に影響を与える（いわゆるリングダウン）という問題があり得ない。
【００４５】
［概括］
したがって、摩耗プレートスロット配置は、ＡＣ磁界挙動、ＤＣ磁界挙動、及び機械的問題、すなわち、プレートを分離された部品に分割すること及びＥＭＡＴの移動方向を十分考慮することを避けること、及び発生するかもしれない事象を損なうこと、を考慮すべきである。摩耗プレートの厚さ及び全体的設計は、摩耗プレート内で内部的に発生した音響活動と、ＥＭＡＴ音響性能へのその影響と、を考慮すべきである。摩耗プレートの材料は、摩耗プレート内のＡＣ電流の満足のいく制御のために必要な透磁性及び導電性を有するべきであり、耐摩耗性でなければならない。
【００４６】
３ｍｍ厚の工具鋼で構成された摩耗プレートを有する水平分極Ｓ波ＥＭＡＴは、従前の設計に対して同等の音響性能を達成できた。従前の設計では、ＥＭＡＴは、０．５ｍｍ厚のセラミック層で保護されていた。また、従前の設計は、パイプライン検査目的にとって不十分な堅固さであることが証明されていた。
【００４７】
したがって、強磁性及び導電性の材料からなり、ＥＭＡＴによって生成されたＤＣ及びＡＣの磁界成分の両方へのその影響によってＥＭＡＴの音響性能に有利な材料不連続性を有するよう構成された、摩耗プレート、を備えたＥＭＡＴが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】電気巻線と試験材料との間に摩耗プレートを備えていない、従来の、水平分極Ｓ波ＥＭＡＴの一部を示している。
【図２】電気巻線と試験材料との間に介設された導電性プレートを備えた図１の配置を示している。
【図３】試験材料にＤＣ磁場を加える磁気手段を備えた従来のＥＭＡＴの一部を示している。
【図４】磁気手段と試験材料との間に介設された導電性プレートを備えた図３の配置を示している。
【図５】本発明の一実施形態のＥＭＡＴの一部を示している。
【図６】本発明の一実施形態のＥＭＡＴの一部を示している。
【図７】本発明の一実施形態の一部を示している。
【図８】摩耗プレートを備えていない他の従来のＥＭＡＴの一部を示している。
【図９】図８のＥＭＡＴの線Ａ−Ａに沿った垂直断面を示している。
【図１０】図８に相当するが摩耗プレートを有している、本発明の他の実施形態のＥＭＡＴを、示している。
【図１１】図１０のＥＭＡＴの線Ｂ−Ｂに沿った垂直断面を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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