(57)【要約】【課題】機械的に走査することなく、構造体の現場での渦電流検査に適する同期式走査方法及び同期式走査渦電流アレイプローブを提供する。【解決手段】アレイプローブ内のセンサ要素の重複部分集合を動的に直列に接続し、順次走査し、検査面に沿う従来のアレイプローブの機械的な動きをシミュレートする。走査データのバランスを効果的にとるアルゴリズムを提供する。このアルゴリズムは、プローブ設置時に基準走査を得る段階と、この基準走査からの測定データをプローブ内に配置したメモリ装置に記憶する段階と、この基準曲線を全ての後続の測定走査によって得た曲線から減算して、調整済み曲線を生成する段階と、該調整済み曲線を高域通過フィルタにより処理する段階と、を含む。更に、検査対象構造体に対向して恒久的又は半恒久的に設置された後、渦電流アレイプローブのセンサ要素を検証するための技法を提供する。【選択図】図６
2009069155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の試験を行うための非破壊検査システムであって、
ノードにおいて相互接続された複数の検査コイルを含む渦電流アレイプローブと、
励起信号を出力するための信号発生器と、
各グループが全ての検査コイルより少ない検査コイルを含む場合、信号発生器に結合され、前記複数グループの検査コイルに励起信号を結合するのに効果的なコイル相互接続回路と、
個々のコイル間のブラインドスポットを解消しつつ、物体を走査して構造的な欠陥を調べるのに効果的なように、コイル相互接続回路を制御して、前記検査コイルの選択されたグループに順次通電するように励起信号を順次出力させるためのコントローラと、
が含まれるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、検査コイルは、行列に構成され、行列は、一次元又は多次元のいずれかであり、そのコイルは、直列に接続されるシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、コイル相互接続回路は、前記検査コイルの多数のグループに励起信号を同時に注入するように構成されているシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、コントローラは、選択されたグループのコイルに励起信号を連続的に注入させるように動作可能であるシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、コイル相互接続回路には、少なくとも１つの多重器及び少なくとも１つの多重分離器が含まれるシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、コントローラは、以前選択されたコイルグループの少なくとも１つのコイルが、選択されたコイルの各グループに含まれるように、コイル相互接続回路を制御するのに効果的であるシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、検査対象の物体と組み合わせられ、また、検査システムが、その物体に静的に取り付けられるシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、コイル相互接続回路には、組合せ論理回路又はエンコーダベースの自動シーケンス回路が含まれるシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、更に、前記検査システムを密閉する筐体及び筐体内からそれに関連する走査データ受信機に走査データを送信するのに効果的な無線送信機が含まれるシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、コイル検査回路は、ノードの少なくとも１つに励起信号を結合するように、また、ノードの少なくとも１つにおける励起信号用の少なくとも１つの戻りノードを規定するように構成されているシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、コイル相互接続回路には、
検査コイルの両端間に並列に接続されたスイッチと、
並列接続されたスイッチをオン及びオフして、各信号励起サイクル中、励起信号が、検査コイルの内の選択されたものだけを通過できるようにすることが可能なスイッチ用制御回路と、
が含まれるシステム。
【請求項１２】
物体を非破壊的に検査する方法であって、
ノードにおいて相互接続された複数の検査コイルを含む渦電流アレイプローブを提供する段階と、
連続したグループの検査コイルに順次通電して、物体に渦電流を誘起する段階と、
連続的に選択された検査コイルグループ間におけるブラインドスポットの生成を回避するのに効果的なように、以前選択されたグループの少なくとも１つの検査コイルが、各連続的に通電されるグループの検査コイルに含まれるように、選択した連続したグループを制御する段階と、
が含まれる方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、コイル相互接続回路を利用して、検査コイルのグループの選択を行う段階が含まれる方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、線形的に検査コイルに通電する段階が含まれる方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、各選択されたグループが、多次元行列に構成されているコイルを有するように、検査コイルを選択し、それらに通電する段階が含まれる方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、物体へのプローブの設置時、プローブのインピーダンス測定値に基づき、基準曲線を生成する段階が含まれる方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法であって、プローブの第１組のコイルを参照して、プローブに記憶された基準曲線に関係付けられるインピーダンス曲線の生成を通して、プローブを平衡化し、調整済み曲線を生成する段階が含まれる方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法であって、高域通過フィルタで調整済み曲線をフィルタ処理して、プローブを平衡化する段階が含まれる方法。
【請求項１９】
請求項１２に記載の方法であって、プローブを物体の表面に沿って動かすことによって、プローブを利用する段階が含まれる方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の方法であって、複数のグループのコイルに同時に通電する段階が含まれる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００７年９月１１日に出願した米国仮特許出願連番第６０／９７１，２９３号、表題「同期式走査渦電流アレイプローブ及び機械的に走査することなく検査面の完全で連続的な到達範囲を提供する同期式走査方法」に基づいており、また、それに対する優先権を主張するものであり、その全内容は、本明細書に引用・参照する。
【０００２】
技術分野
本発明は、非破壊渦電流検査システムに関し、特に、同期式走査渦電流アレイプローブ及び検査対象構造体の表面を、前記表面に対して前記プローブを動かすことなく検査できるように、前記プローブを用いるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書全体における関連技術のあらゆる議論は、そのような技術が、公知であることや、当分野における共通の一般的知識の一部を形成しているということ、を容認するものと見なすものではない。
【０００４】
渦電流検査は、通常、航空機に搭載される重要な支持固定具又は橋梁もしくは鉄道線路沿いの重要な分岐器等の複雑な機械的組立体の構造的な完全性を監視するために用いられる。通常、渦電流アレイプローブと称されるアレイ状の検査コイルは、検査対象片付近に配置され、高周波交流電流で駆動され、今度は、これが、検査片の表面付近に交流磁界を生成する。この磁界は、検査片の導電性表面において渦電流を誘起し、これら渦電流は、渦電流アレイプローブによって検出され測定される。亀裂や欠陥が、検査片の表面に存在する場合、渦電流の流れが変わり、この変化が、渦電流アレイプローブによって容易に検出される。そして、これら電流変化の振幅及び位置は、例えば、検査作業員による目視検査を通して解析し記録するか、自動警報アルゴリズムを通して処理して、亀裂や欠陥の大きさや場所を求めることができる。渦電流アレイプローブには、通常、特定の検査作業の助けになるように配置された複数の検査コイルが含まれる。
【０００５】
通常の検査作業では、渦電流アレイプローブは、検査対象構造体の表面全体にわたって動かされ、こうして、前記表面の完全で連続的な走査が得られる。大抵の検査作業の場合、このことは、検査作業員が、ある一定の速さで検査対象構造体の表面に沿ってプローブを手動で摺動させるによって実施される。この技法は、しかしながら、検査対象面が、アクセスできない又はかなり苦労しないとアクセスできない場合、問題になり、このようなことは、構造の健全性監視では、よくあることである。例えば、航空機エンジン等の複雑な機械的構造体内に配置された或る支持固定具は、望ましくなく通常時間を要する手順である前記構造体の部分的な解体によって、手動走査の場合にのみアクセスし得る。更に、大きな橋梁組立体の重要な支持梁は、多大な苦労を費やしたり、検査作業員のけがの危険を伴ったりしなければアクセスできないことが多い。
【０００６】
キム（Ｋｉｍ）による特許文献１には、検査対象構造体の重要な箇所に沿って常設された専用センサが含まれる構造の健全性監視のための診断システムが記載されている。渦電流アレイプローブは、同じ様に用い得るが、即ち、検査面に常設し、遠隔の機器に再接続したケーブルを通して励起できるが、検査走査は、検査対象構造体の表面に対してアレイプローブを動かすことなく実施する必要がある。通常、この静的走査と呼ばれる検査技法には、検査の有効性を大幅に低減する２つの主な制限、即ち、（１）アレイ中の個々のコイル間のブラインドスポット、及び（２）プローブ平衡化に関する制限、がある。
【０００７】
どんなにきっちりとコイルアレイが配置されていようが、ブラインドスポットは、個々のコイル間に存在する。これらのブラインドスポット、即ち、コイルが亀裂又は他の欠陥を検出できない領域は、手動の走査作業では、各コイルが、検査対象構造体の表面全体にわたって連続的に動かされることから、問題ではない。しかしながら、静的な走査作業では、常設型プローブの場合そうであるように、渦電流アレイプローブは、検査面に対して動かされず、コイル間の領域は、検査できない。
【０００８】
ヘデングレン（Ｈｅｄｅｎｇｒｅｎ）らによる特許文献２には、まさにこの静的な走査作業におけるコイル間のブラインドスポットの問題を解消する渦電流アレイプローブが開示されている。ヘデングレンは、三次元のアレイ状コイルが含まれる渦電流アレイプローブについて述べている。二次元コイルアレイの層が、互いに積層され、これにより、いずれか１つの層のコイル要素は、他のものに対して交互に配置されている。このように、１つの層は、他のもののブラインドスポットをカバーしており、検査対象構造体の表面全体の連続的な到達範囲を効果的に提供する。ヘデングレンは、渦電流アレイプローブによる静的な走査の問題に対して効果的な解決策を提供しているが、結果的に得られたプローブは、製造が複雑であり、単一層のコイル構成に用いられるセンサ要素（コイル）の少なくとも２倍の数を必要とする。更に、ヘデングレンによって教示されたアレイプローブでは、コイルが相対的に厚く（当然、層が相対的に厚く）、各層におけるセンサ要素は、検査対象構造体の表面からの距離が異なるため、個々の要素のコイル厚が大幅に制限される。これらの異なる片寄った距離は、アレイプローブの検出能力を大幅に制限することがある。
【０００９】
ヘデングレンは、更に、常設型渦電流アレイプローブの第２の制限、即ち、プローブ平衡化に対する適切な対処を失敗している。上述した構造的な完全性を監視するシステム等、渦電流アレイプローブを検査面に常設しなければならない検査状況では、プローブを動かして、基準構造体上で平衡化することは、できない。このことは、構造体の存続期間に渡って、設置されたプローブと共に異なる機器が用いられるシステムでは、更に問題になる。ある期間にわたるプローブ及び構造体の老朽化並びに異なる機器の較正は、検査作業の有効性を大幅に制限する。
【特許文献１】米国特許第７，２４６，５２１号
【特許文献２】米国特許第５，６５９，２４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、検査対象構造体を静的に走査する方法であって、プローブを前記構造体に対して動かすことなく、走査により前記構造体の表面の完全で連続的な到達範囲が提供される方法を提供することは、有益である。更に、単一層のセンサ要素だけが含まれる前記方法用の渦電流アレイプローブであって、前記層が、前記構造体の表面に適合し隣接する渦電流アレイプローブを提供することは、有益である。更に、渦電流アレイプローブを検査対象構造体から取り外す必要なく、それを平衡化する効果的な方法を提供することは、有益である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来技術に関連する問題を克服することが、本開示の目的である。このことは、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブ及び同期式走査方法を導入することによって、達成される。本開示の同期式走査渦電流アレイプローブには、固定具に配置され、検査面の幾何学的形状に適合するアレイ状のコイルと、部分集合の個々のコイルを順次直列に接続するために用いられるコイル相互接続回路と、走査データの調整及び効果的な平衡化アルゴリズムの提供に用いられる基準曲線を記憶するメモリ装置と、が含まれる。
【００１２】
渦電流アレイプローブにおけるコイルは、検査対象構造体の表面を適切にカバーするように構成されている。走査プロセス中、部分集合のコイルは、コイル相互接続回路を利用して、動的に直列に接続及び切断される。コイルは、互いに直列に配線されると、個々のコイル間の表面の全領域に対して感度のよい更に大きなコイルとしての役割を効果的に果たす。これらのコイル部分集合を重ね合うことによって、即ち、各部分集合が、前の部分集合の少なくとも１つの要素を含むように、相互接続順を制御することによって、従来の静的な走査手段に対してはブラインドスポットを示していた全ての領域が、網羅される。
【００１３】
本開示の渦電流アレイプローブの設置時、アレイプローブは、その第１組のコイル上で平衡化され、そして、検査対象構造体の表面が、走査される。この最初の走査から得られた基準曲線と称するインピーダンス曲線は、渦電流アレイプローブ内に設置されたメモリ装置に記憶される。全ての後続の試験走査において、プローブは、その第１組のコイル上で平衡化され、そして、検査対象構造体が走査される。そして、生の検査曲線と称する試験走査から得られたインピーダンス曲線は、設置されたメモリ装置から呼び出された記憶済み基準曲線を用いて調整され、本開示において調整済み曲線と称するものになる。次に、この調整済み曲線は、高域通過フィルタで処理され、最終検査曲線を生成するが、これは、検査対象構造体の効果的に平衡化された走査を表す。
【００１４】
従って、走査により前記構造体の表面の完全で連続的な到達範囲を提供するように、渦電流手段によって検査対象構造体を静的に走査する方法を提供することが、本開示の目的である。
【００１５】
更に、検査対象の表面に適合し隣接する単一の層に共に配置されたアレイ状のコイルであって、部分集合において動的に直列接続され、より大きなコイルとして効果的に機能し得る前記コイルが含まれる前記方法用の渦電流アレイプローブを提供することが、本開示の目的である。
【００１６】
更に、基準曲線を利用して、前記渦電流アレイプローブを平衡化する効果的な方法であって、基準曲線が、プローブ設置時に取得され、内蔵メモリ装置を利用してプローブ自体に記憶され、後続の全ての試験走査を調整するために用いられる前記方法を提供することが、本開示の目的である。
【００１７】
更に、最終測定曲線の最大信号対雑音比が達成されるように、この効果的な平衡化アルゴリズムを備えた高域通過フィルタ処理段を含むことが、本開示の目的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照する本発明の以下の説明から明らかになる。
【００１９】
図１Ａ及び１Ｂは、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブ１０１の好適な実施形態並びにアレイプローブ１０１を用いて検査するために設計された試験構造体１０２を示す。アレイプローブ１０１の個々のコイル１０４は、試験構造体１０２の曲面を網羅し、それに適合する曲線アレイ状に固定されている。プローブケーブル組立体１０３は、アレイプローブ１０１を試験構造体１０２から離間して配置された機器に接続する。以下の説明で述べるように、アレイプローブ１０１には、その噛み合い面上に示したコイル１０４ばかりでなく、コイル相互接続回路と、これらに制限するものではないが、ＥＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリチップ等のメモリ装置と、が更に含まれる。これらの追加構成要素は、本開示の同期式走査方法に関係するようになる。
【００２０】
図２Ａ及び２Ｂは、大きな機械的組立体に設置された同期式走査渦電流アレイプローブ２０１及び試験構造体２０２（それぞれ図１Ａ及び１Ｂにおける１０１及び２０２）を示す。アレイプローブ２０１は、固定具２１１によって、試験構造体２０２に搭載されている。この固定具２１１は、図２Ｂにおいて、ボルト付き固定金具として示されているが、本開示は、これに限定されないことに留意されたい。実際、これらに制限するものではないが、接着剤又はエポキシ樹脂、取り付け紐、又は戻り止めソケット固定具等の任意の固定手段を用いて、試験環境及び材料等の助けになるように、アレイプローブ２０１を試験構造体２０２に設置することができる。
【００２１】
プローブ設置組立体を完成すると、プローブケーブル２０３は、組立筐体２１０の裏面にあるコネクタ２０４に引き出される。そのような構成では、本開示のアレイプローブ２０１は、機械的組立体が構築された後、多大な労力を介してのみアクセス可能であることに留意されたい。従って、図２Ａ及び２Ｂに示した組立体は、本開示の同期式走査方法及び同期式走査渦電流アレイプローブ双方の使用を必要とする検査作業の例を示す。
【００２２】
他の選択肢として、ケーブルを設けることが非現実的な場合、無線データ送信機（図示せず）を設けて、走査データを近傍の（又は遠隔の）データ受信機との間で送受信してよい。そのような実施形態では、構内で利用可能なＡＣ電力を分岐して、ＤＣ電力を生成し、プローブ回路に電力を供給してよい。一実施形態において、太陽電池が、筐体２１０内に配置された光源から受光して、プローブ回路用の電力を生成してもよい。
【００２３】
図３Ａは、従来のアレイプローブにおける一対の渦電流コイルによって検査される面領域を示す。第１コイル３０１及び第２コイル３０２は、アレイ内において、互いに隣接して配置される。欠陥３０３は、第１コイル３０１と第２コイル３０２との間に直接位置している。破線の円３０４及び３０５は、それぞれ第１及び第２コイル３０１及び３０２の到達範囲領域（コイルの物理的な直径の約半分である）を示す。これらの破線の円外にあるコイル間の領域は、欠陥を検出できないブラインドスポットを表す。第１コイル３０１及び第２コイル３０２が、検査対象面に対して動かされず、従って、前記表面上の欠陥３０３に対して動かされない静的な走査作業では、欠陥３０３は、このブラインドスポットの充分内側に残ったままであり、検出されない。
【００２４】
図３Ｂは、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブの一対の渦電流コイルによって検査される面領域を示す。この場合、第１コイル３０６及び第２コイル３０７は、互いに直列に接続され、単一の要素として同時に通電される。前述したように、欠陥３０８が、第１コイル３０６と第２コイル３０７との間で、従来の渦電流アレイプローブの場合ブラインドスポットである所に位置している。破線の楕円形３０９は、直列接続された第１コイル３０６及び第２コイル３０７の到達範囲領域を示す。互いに直列に配線されると、２つのコイル３０６及び３０７は、それらの間にその面領域が含まれる到達範囲領域で単一のより大きなコイルとして効果的に機能する。この場合、欠陥は、検査対象構造体の表面に対してコイル３０６及び３０７を動かす必要なく、検出される。
【００２５】
同様に、図３Ｃは、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブにおける４つの渦電流コイルによって検査される面領域を示す。この場合、第１コイル３１７、第２コイル３１１、第３コイル３１３、及び第４コイル３１２は、互いに直列に接続され、単一の要素として共に通電される。前述のように、欠陥３１４は、従来の渦電流アレイプローブの場合ブラインドスポットである所で、前記４コイル構成の幾何学的な中心に位置している。破線の楕円形３１５は、直列接続された第１コイル３１７、第２コイル３１１、第３コイル３１３、及び第４コイル３１２の到達範囲領域示す。互いに直列に配線されると、それらの間にその面領域が含まれる到達範囲領域で単一のより大きなコイルとして効果的に機能する。この場合、欠陥は、検査対象構造体の表面に対して前記コイルを動かす必要なく、検出される。
【００２６】
アレイ内の部分集合のコイルを直列接続するこの技法は、本来、本開示の同期式走査方法のために開発されたが、本発明者らは、従来の機械的走査検査でも同様に役立つ前記技法用の有用な物についても考えている。そのような検査作業では、渦電流アレイプローブのコイルは、各部分集合において直列接続されたコイルが、より大きなコイルとしての役割を効果的に果たすことから、コイルサイズに基づく可変制御を行うように、直列に接続し得る。このように、単一の渦電流アレイプローブは、様々な異なる検査作業に用いられ、前記プローブに多用性や価値を付加し得る。
【００２７】
図４Ａは、本開示の好適な実施形態の走査パターンを示す。コイル番号記号４０１ａ及び４０１ｂ（図４Ｂ）は、各コイル要素に割り当てられた番号を示し、その送出（ｓｅｎｄ）及び戻り（ｒｅｔｕｒｎ）接続（図示せず）は、各々によって生成される磁界が、同じ又は等価なＣＯＩＬ＿ＳＥＮＤ及びＣＯＩＬ＿ＲＴＮ信号又はそれぞれ機器によって提供される信号（図示せず）に接続された時、同相であるように構成されている。代表的な渦電流機器フロントエンド用のＣＯＩＬ＿ＳＥＮＤ信号１３０１、１４０１、１５０１、１５０１ａ、及び１５０１ｂ、並びにＣＯＩＬ＿ＲＴＮ信号１３０２、１４０２、１５０５、１５０５ａ及び１５０６を図１３、１４、１５、１５ａ及び１５ｂに示す。好適な実施形態において、同期式走査渦電流アレイプローブの１６の要素は、直列に接続され４つの要素からなる部分集合になる。これらの部分集合のコイルは、コイル相互接続回路によって動的に直列に接続されるが、この場合、各後続の部分集合が、先行の部分集合と３つの要素だけ重なり合うように、即ち、各部分集合が、先行の部分集合に含まれる最後の３つのセンサ要素を含むように接続される。このように、１３の固有の取り込みが、（図４Ａにおいて、１３のタイムスロットによって表されるように）行われ、４要素プローブでの機械的走査をシミュレートし、検査対象構造体の完全で連続的な走査到達範囲を提供する。
【００２８】
好適な実施形態は、１６要素線形アレイプローブを利用し、３要素の重なり深さの４要素の部分集合でこのプローブを動作させるが、本開示の発明は、これに限定されないことに留意されたい。実際、コイル相互接続回路（図６に詳細に示す）の以下の説明において、前記回路は、任意の大きさ及び任意の重なり深さの部分集合のコイルを相互接続するように良好に適合していることを示す。同様に、以下の議論から、本開示の方法は、これらに制限するものではないが、二次元アレイプローブを含む任意の寸法のアレイプローブに用い得ることは明らかである。この趣旨に沿って、図４Ｂは、本開示の同期式走査方法を利用する二次元（２−Ｄ）同期式走査渦電流アレイプローブの走査パターンを示す。
【００２９】
コイル要素記号４０１ｂは、図４Ｂの二次元（２−Ｄ）コイルアレイ構成の各コイル要素に割り当てられた番号を示し、前記要素は、以下の相互接続表に記載されたように、図６及び６ａのコイル相互接続回路６００及び６００ａの端子にそれぞれ接続される。具体的には、相互接続回路６００は、コイル要素１乃至８及び１７乃至２４が含まれる奇数行に接続され、相互接続回路６００ａは、コイル要素９乃至１６及び２５乃至３２が含まれる偶数行に接続される。
【００３０】
「並列ＳＥＮＤ／ＲＴＮモード」と称する一実施形態では、２−Ｄコイルアレイ構成相互接続法は、図４Ｂのタイムスロット０乃至１６によって示すように、別個の相互接続回路６００及び６００ａによって駆動され４通電コイルからなる並列の隣接グループのための手段を提供する。好適には、ＣＯＩＬ＿ＧＲＤＵＰ＿ＳＥＮＤ６０６及び６０６ａに提供された信号は、最適な磁界整合を達成するための周波数、振幅及び位相の点において、実質的に等価であるが、この点において等価ではないＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤに信号を提供することは、本実施形態の範囲内である。ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰＲＴＮ６０８及び６０８ａは、本実施形態の場合、共に結合されるか、処理される。
【００３１】
他の選択肢として、「直列ＳＥＮＤ／ＲＴＮモード」と称する、図４Ｂの２つの２Ｄコイルアレイ構成の第２実施形態では、全ての相互接続は、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ６０８（図６）が、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ６０６ａ（図６ａ）だけに接続されることを除き、上述した第１実施形態と同じである。図４Ｂのタイムスロット０乃至４及び１０乃至１４の例では、直列ＳＥＮＤ／ＲＴＮモードは、奇数行のコイルグループの末端を偶数行のいずれか他のコイルグループの先頭に接続する手段を提供する。タイムスロット５乃至９の例では、直列ＳＥＮＤ／ＲＴＮモードは、偶数行のコイルグループの末端を奇数行の他のコイルグループの先頭に接続する手段を提供する。
【００３２】
図４Ｂの２−Ｄコイルアレイ構成を４の大きさの通電コイルグループ及び前記コイルグループの隣接行配置で示すが、本開示は、これに限定されないことに留意されたい。実際、２−Ｄコイル要素アレイ内のどこかに配置された任意の大きさの通電コイルグループは、本開示の方法を適用することによって実現し得る。
【表１】
2009069155.tif 000003
【００３３】
図５は、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブの概略図を示す。コイルアレイ５０１は、“送出（ｓｅｎｄ）”及び“戻り（ｒｅｔｕｒｎ）”（図では、“ＲＴＮ”と略記）である一対のリード（ノード）５０５及び５０６をアレイ中の各コイル用のコイル相互接続回路５０２に提供する。そして、コイル相互接続回路５０２は、制御信号ＳＴＡＲＴ＿ＳＥＬ［３：０］５０９及びＥＮＤ＿ＳＥＬ［３：０］５１０に応答して、これらのリードの部分集合を直列に接続し、これによって、コイルアレイ５０１のコイルの部分集合を直列に接続する。この直列に接続された部分集合の先頭及び末端は、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ５０７及びＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８として、それぞれプローブコネクタ５０４に提供される。
【００３４】
プローブコネクタ（図２Ａ及び２Ｂのコネクタ２０４を引用）は、接続点を提供し、同期式走査渦電流アレイプローブと共に機能するように特別に構成されている機器用のインターフェイスを画成しようとするものである。制御信号ＳＴＡＲＴ＿ＳＥＬ［３：０］５０９及びＥＮＤ＿ＳＥＬ［３：０］５１０は、この外部機器によってプローブコネクタを通して提供され、以下のコイル相互接続回路５０２の説明で示すように、それぞれコイル部分集合の先頭及び末端を選択する。同様に、メモリインターフェイス５１１は、プローブメモリ装置５０３と通信を行うために設けられている。このインターフェイス（及びプローブメモリ装置自体）により、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブと共に動作する機器は、プローブ自体内に基準曲線を記憶し、それにアクセスし得る。以下の本開示の方法の議論では、この基準曲線を定義し、本開示の同期式走査方法におけるその用途について詳述する。
【００３５】
図６は、本開示の好適な実施形態に用いられるコイル相互接続回路の概略図を示す。各コイルによって提供されたリード対は、各コイルの戻りリードが、各後続のコイルの送出リードに接続され、単一のノード６０２を形成するように接続される。アレイ６０１の第１コイルの送出リード及びアレイ６０３の最後のコイルの戻りリードだけが、独立したノードのままである。このように、コイルアレイによって提供された３２の線が、１７に低減され、また、アレイ全体が直列に接続される。こうして、直列接続されたコイルの部分集合は、１７ノードの内のどの２つを機器に接続するか選択することによって、実現し得る。
【００３６】
アナログＭＵＸ６０４は、ＳＴＡＲＴ＿ＳＥＬ［３：０］制御６０７に応答し、前記制御の選択に応じて、第１の１６ノード（第１コイル送出リード６０１及び１５対の接続された戻り／送出リード６０２）の１つをＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ駆動信号６０６に電気的に接続する。このように、コイル部分集合の先頭は、選択される。同様に、アナログＤＥＭＵＸ６０５は、ＥＮＤ＿ＳＥＬ［３：０］制御６０９に応答して、最後の１６ノード（接続された戻り／送出リード６０２の１５対及び最後のコイルの戻りリード６０３）の１つをＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ信号６０８に電気的に接続し、コイル部分集合の末端を選択する。このように、プローブコネクタ（図５の５０４）に接続された機器によって制御信号（ＳＴＡＲＴ＿ＳＥＬ［３：０］６０７及びＥＮＤ＿ＳＥＬ［３：０］６０９）に駆動される一連の値は、同期式アレイプローブの１６要素に沿って任意の走査パターンを生成するように工夫できる。
【００３７】
図５及び６は、本開示の好適な実施形態に用いるための特定のコイル相互接続回路について述べるが、本発明は、これに限定されないことに留意されたい。これらに制限するものではないが、更に複雑な多重回路又は行列スイッチを含む、コイル相互接続回路の等価なバリエーションが、当業者に公知であり、図６に示す概略図によって表されると考えられる。例えば、図１３、１４、１５、１５ａ及び１５ｂは、コイルグループを幾つかの構成で取り込みユニットに接続し得ることを示す。実際には、コイルグループは、絶対構成（図１３）で接続された従来のコイルとして取扱い得る。他の選択肢として、ピッチ留め具又は差動構成も、図１４に示すように実現し得る。
【００３８】
更に具体的には、図１３は、コイルアレイ５０１の唯１つのコイルグループの接続を示し、この場合、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１３０１は、図５及び６にそれぞれ示したＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ５０７及び６０６を表す。ＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１３０２は、図５及び６にそれぞれ示したＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８及び６０８を表す。簡単にするために、コイルグループ符号１３０４は、図５のコイルアレイ５０１及びコイル相互接続回路５０２並びに図６のアナログＭＵＸ６０４及びアナログＤＥＭＵＸ６０５を表す。
【００３９】
次に、図１４において、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１４０１は、図５及び６にそれぞれ示したＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ５０７及び６０６を表す。ＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１４０２は、図５及び６にそれぞれ示したＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８及び６０８を表す。簡単にするために、コイルグループ符号１４０３及び１４０４は、図５のコイルアレイ５０１及びコイル相互接続回路５０２並びに図６のアナログＭＵＸ６０４及びアナログＤＥＭＵＸ６０５を表すように示されている。図１４は、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１４０１及びＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１４０２が、コイルアレイ５０１（図５）内における２つの異なるコイルグループに接続される場面を示す。同様に、図１５は、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１５０１並びにＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１５０５及び１５０６が、コイルアレイ５０１（図５）内における２つの異なるコイルグループに接続される場面を示すが、今度は、ＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１５０５及び１５０６は、同じＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８及び６０８に提供する必要はないが、その代わり、前記２つのＣＯＩＬ＿ＲＴＮの内の１つが、別個のＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８ａ（図示せず）及び６０８ａ（図６ａ）に接続される。
【００４０】
次に、図１５ａにおいて、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１５０１ａ及び１５０１ｂ並びにＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１５０５及び１５０６は、コイルアレイ５０１（図５）内における２つの異なるコイルグループに接続されるが、今度は、ＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１５０５及び１５０６は、同じＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８及び６０８に提供する必要はないが、その代わり、前記２つのＣＯＩＬ＿ＲＴＮの内の１つが、別個のＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８ａ（図示せず）及び６０８ａ（図６ａ）に接続される。
【００４１】
次に、図１５ｂにおいて、Ｃｏｉｌ＿Ｓｅｎｄ１５０１ａ及び１５０１ｂは、コイルアレイ５０１（図５）内における２つの異なるコイルグループに接続されるが、今度は、ＣＯＩＬ＿ＲＴＮ１５０５ａは、同じＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８及び６０８に提供する必要はないが、その代わり、前記２つのＣＯＩＬ＿ＲＴＮの内の１つが、別個のＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ５０８ａ（図示せず）及び６０８ａ（図６ａ）に接続される。
【００４２】
同様に、本開示のコイル相互接続回路は、本開示の明瞭さを最大にするために特別に選ばれた相対的に単純な制御メカニズムである一組のデジタル制御信号を利用して、コイルグループを選択するが、本開示は、これに限定されない。実際、これらに制限するものではないが、エンコーダベースの自動シーケンス回路又はＣＰＬＤもしくはマイクロコントローラベースの制御回路等の更に高度な論理機能を備えたものを含む、図６にあるコイル相互接続回路等の回路のスイッチング手順を制御するための様々な組合せ論理回路は、当業者には、公知である。
【００４３】
更に、より大きな又は更に複雑なアレイは、図４Ｂに示す二次元の走査パターン等の更に進化した走査パターンを必要とし得るが、要求される部分集合相互接続を提供するコイル相互接続回路は、過度の実験なしで当業者によって容易に実現し得ることに留意されたい。更に、そのような回路の詳細及び具体的内容は、図６に提示された回路より複雑であるか否かにかかわらず、本開示の方法を制限又は限定するものではない。
【００４４】
同じ趣旨で、本発明者らは、更に、プローブ自体内の代わりに、検査機器内に配置されたコイル相互接続回路について考えると、各対のコイルリードを機器に向けるプローブコネクタ及びケーブルが必要になる。
【００４５】
次に、組立、設置、検査システム信頼性の改善を容易に行うのに適したコイルアレイ・ファブリック・セル及びコイルアレイ・ファブリックを実現するために本開示の基本的な方法及び装置を応用する他の実施形態について述べる（図１６及び１７）。用語「ファブリック」は、様々な表面のサイズ及び形状、例えば、航空機、橋梁、及び他の構造体の検査対象領域に見られるサイズや形状を網羅し、また、それに適応するコイルアレイの能力を伝えるために用いる。本代替実施形態は、多数のコイルを備えた渦電流アレイ（図４Ａ及び４Ｂ）を用いる際、広い検査領域を網羅する大きな利点を提供し、その主な利点は、コイルアレイ・ファブリック面を動かせる領域を最大にするために、小型スイッチ及び関連する構成要素をコイル要素に近接して配置するによって達成される。コイル要素は、通常、硬いことから、柔軟なファブリック領域は、電子部品等の他の剛性構成要素が、ファブリックの他の領域上の代わりに、コイルの上方、コイル内、又はコイルの下方に配置されると維持される。
【００４６】
図１６及び１７において、スイッチ１６０４−１乃至１６０４−Ｎは、それぞれＣＯＩＬ１乃至ＮのＳＥＮＤ及びＲＴＮ端子に接続され、また、スイッチコントローラ１６１０により提供された信号によって制御される。本代替実施形態のコイルスイッチングトポロジは、非通電コイルを短絡することによって、任意の大きさのアレイ内において、任意の単一のコイル要素、コイル要素のグループ、及び複数の前記要素に通電する手段を提供する。前記スイッチのＯＮ抵抗が、かなり小さく、装置性能に対するその影響を無視できることは、注目に値する。当業者には公知なように、コイルが短絡されると、それを流れる電流は、ほぼゼロになることから、磁界は、生成されない。
【００４７】
単一のコイルに通電する例の場合、コイル３（図１６）は、スイッチ１６０４−１、１６０４−２及び１６０４−Ｎが閉状態であり、且つ、スイッチ１６０４−３が開状態である時、通電される唯一のコイルであるが、これは、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ１６０１が、コイル３のＳＥＮＤ端子に直接接続され、また、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ１６０３が、コイル３のＲＴＮ端子に直接接続されるためである。適切なＯＮ／ＯＦＦスイッチング構成を備えた前記例を応用することによって、いずれか他のコイルに通電することなく、アレイ内の任意の単一のコイルに通電し得ることは、当業者には明白である。
【００４８】
コイル要素のグループに通電する例の場合、コイル１及びコイル２（図１６）は、スイッチ１６０４−３乃至１６０４−Ｎが閉状態であり、且つ、スイッチ１６０４−１及び１６０４−２が開状態である時、通電されるが、これは、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ１６０１が、コイル１のＳＥＮＤ端子に直接接続され、また、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ１６０３が、コイル２のＲＴＮ端子に直接接続されるためである。適切なＯＮ／ＯＦＦスイッチング構成を備えた前記例を応用することによって、いずれか他のコイル又はグループのコイルに通電することなく、アレイ内の任意のグループのコイルに通電し得ることは、当業者には明白である。更に、複数のコイル要素及び／又は、直列に配線されたアレイ内の異なる場所のグループは、適切なＯＮ／ＯＦＦスイッチング構成を備えた前記例を応用することによって実現し得ることは、当業者には明白である。
【００４９】
図１６に戻ると、コイルアレイ・ファブリック・セル１６００は、それに４つの信号だけ、即ち、ＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ１６０１、Ｖ＿ＳＵＰＰＬＹ１６０６、ＣＥＬＬ＿ＣＴＲＬ１６０２、及びスイッチコントローラ１６１０用の電源復路としても機能するＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ１６０３を供給するだけでよいという利点を有する。前記信号は、ホスト渦電流機器（図示せず）に提供され、必要ならば、図１７に示す１６００ａ等の他のコイルアレイ・ファブリック・セルに提供される。他の利点は、コイルアレイ・ファブリック・セル１６００の不揮発性メモリ１６０８は、所望のＯＮ／ＯＦＦスイッチング構成を記憶し、また、必要ならば、図４Ａ及び４Ｂのパターン等の走査パターンを実現するのに必要なスイッチング構成手順を記憶することである。従って、以下の恩典が実現される。即ち、ａ）スイッチコントローラ１６１０は、特定用途の構成情報をメモリ１６０８内にローカルに保持し、これによって、ホスト渦電流機器は、前記情報を喪失することなく交換可能になる。ｂ）コイルアレイ構成のリアルタイムの変更及び順序付けは、ホスト渦電流機器が、コイルアレイ・ファブリック・セル１６００の１つ又は複数に命令を送る必要がある方法よりはるかに速くできる。
【００５０】
ＣＥＬＬ＿ＣＴＲＬ１６０２は、単線直列インターフェイスの当業者に公知の方法で、メモリ１６０８及びデジタル論理回路１６０７と通信を行うために用いられる。コイルアレイ・ファブリック・セル１６００のスイッチ１６０４−３乃至１６０４−Ｎは、直接ホスト渦電流機器によって又は予めプログラムされたデジタル論理回路１６０７と共にメモリ１６０８を用いることによって構成し得る。
【００５１】
好適な本代替実施形態は、単線直列インターフェイスＣＥＬＬ＿ＣＴＲＬ１６０２のために専用の独立接続を用いるが、これに限定されない。実際、当業者に公知の方法で、並列の制御インターフェイスを用いてもよい。他の選択肢として、単線直列インターフェイス信号ＣＥＬＬ＿ＣＴＲＬ１６０２の専用の独立接続に対する必要性は、それをＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ１６０１信号に符号化することによって排除し得る。この符号化方法は、コイルアレイ通電及びコイルアレイ・ファブリック・セル１６００構成にそれぞれ別個の及び独特な時間期間を用いることによって、又はコイル１のｃｏｉｌ＿ＳＥＮＤ信号（図示せず）に提供される前に符号化信号を抽出することによって、実現し得る。前記抽出は、多くの方法によって達成し得るが、その内の１つは、コイル励起には不要なＤＣ成分を除去するために、制御信号のコンデンサ減結合であってよい。
【００５２】
図７は、本開示の方法に関するプローブ設置手順を説明するフローチャートである。設置に先立って、オープンエアで、即ち、プローブがいずれの検査面にも結合されない状態で、同期式走査渦電流アレイプローブ上のコイルの読取値を記録する。各コイルのインピーダンス平面上の値が、記録され、そして、プローブが、検査対象構造体の表面に隣接するその恒久的な位置に設置される。コイルの測定が再度行われ、オープンエアで記録されたプローブのインピーダンス平面値と比較される。渦電流アレイの全てのコイルが適切に機能している場合、検査面結合値とオープンエア値とを比較して、インピーダンス平面における均一なシフトが、観察されるはずである。主として、検査面の材料タイプ及び幾何学的形状に依存するこのシフトの値及び許容範囲は、当業者によって容易に予想される。アレイプローブのコイルが、設置プロセス中、損傷を受けた場合、この段階で観察されるセンサシフトは、ある予想外の値であり、インピーダンス平面において極端な範囲に飽和する可能性が最も高い。このような場合、アレイプローブは、検査対象構造体から除去し、修理又は交換し、そして、設置プロセスを再度開始すべきである。
【００５３】
一旦、プローブが、検査対象構造体の表面に正常に設置されると、基準曲線がとられ、アレイプローブの内部メモリ装置内に記憶される。アレイプローブは、アクセスできないことから、あるいは、従来の平衡化技法を利用するために検査対象構造体から除去できないことから、この基準曲線は、効果的な平衡化アルゴリズムを提供するために後続の検査走査において用いられる。
【００５４】
渦電流検査プロセスにおけるプローブ平衡化は、当業者に公知の技法である。渦電流アレイプローブにおけるコイルは、検査面（通常、検査対象構造体と同様な幾何学的形状及び組成が既知の良好な基準物体）に結合され、ゼロ調整される。即ち、各コイルの戻り信号は、インピーダンス平面において読取値がゼロになるように、調整又は平衡化される。このように、検査対象構造体の表面に結合された際、プローブによって提供される戻り信号の何らかのばらつきが、インピーダンス平面の基線からずれた値として経験され、検査対象構造体表面の容易に可読で均一な走査を提供する。
【００５５】
基準曲線がとられる前、同期式走査渦電流アレイプローブは、最初に、その第１部分集合のコイルを用いて平衡化される。即ち、アレイプローブからの応答信号は、第１部分集合のコイルの読取値が、インピーダンス平面において、厳密にゼロであるように調整される。次に、検査対象構造体の表面は、本開示の同期式走査方法を用いて、走査され、そして、インピーダンス平面の応答値が、プローブメモリ装置に記憶される。本開示の同期式走査渦電流アレイプローブを用いて得られた代表的な基準曲線を換算測定値グラフとして図９に示すが、読取値（ｘ軸及びｙ軸双方の値）は、第１コイル部分集合で取り込まれた読取値（取り込み＃１）の場合、厳密にゼロであることに留意されたい。
【００５６】
議論のこの時点において、図９の基準曲線測定グラフにおける及び後続の図（図１０、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、及び１２Ｂ）の測定値グラフにおけるそれらのインピーダンス平面値は、換算して表されることに留意されたい。即ち、各測定読取値（各部分集合の取り込み）の水平（ｘ軸）及び垂直（ｙ軸）位置は、別々にグラフ化される。当業者に公知のこの技法は、測定グラフを簡素化し、また、本開示の方法の議論を支援するために用いられてきている。
【００５７】
更に、図９、１０、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、及び１２Ｂに表されるような本開示の方法によって生成された測定値グラフは、同期式走査全体を表す単一の“ストリップチャート”のデータを生成することに留意されたい。即ち、グラフに示したデータ点は、各コイル部分集合によってとられ、水平軸上の取り込み番号（即ち、どのような順番で各コイル部分集合が通電されたか）に対して垂直軸上にグラフ化された測定読取値（部分集合当り唯１つの読取値）である。これは、従来の渦電流走査方法で得られた測定値グラフと異なっており、その場合、各コイルは、アレイの検査面全体にわたって動かされる際、別個の“ストリップチャート”を生成し、水平アクセス上の検査面を基準にしたその線形変位に対して、各コイルによってとられた連続的な測定読取値を垂直軸上にプロットする。
【００５８】
図８は、本開示の同期式走査方法を説明するフローチャートである。各試験走査は、第１部分集合のコイルを用いて、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブを平衡化することによって始まる。即ち、再度、アレイプローブからの応答信号は、第１コイル部分集合からの読取値が、インピーダンス平面において厳密にゼロであるように調整される。次に、構造体が、本開示の同期式走査方法を用いて走査され、生の検査曲線を生成する。本開示の同期式走査渦電流アレイプローブを用いてとられた２つの代表的な生の検査曲線（欠陥１００１のある部分から走査されたもの及び欠陥１００２のない部分で走査されたもの）を換算測定値グラフとして図１０に示す。図９の代表的な基準曲線のグラフと同様に、読取値（ｘ軸及びｙ軸双方の値）は、第１コイル部分集合（取り込み＃１）で取り込まれた測定データの場合、グラフ１００１及び１００２双方において、厳密にゼロであることに留意されたい。
【００５９】
図１０の代表的な生の検査曲線１００１及び１００２と、図９の代表的な基準曲線とを比較すると、全ての３つの組の曲線は、ほぼ合同であり、実際、大雑把な目視検査でもほぼ同じに見えることが分かる。しかしながら、欠陥部分１００１の代表的な生の検査曲線に提示された測定データは、取り込み＃６において欠陥の証拠を示す。この欠陥は、走査前に適切に平衡化できなかったため、不明瞭になっている。この影響は、この業界で「超再生可能なプローブ」（即ち、検査走査時、前記コイルから戻った信号が高い信頼度で予想され、これによって、平衡化の必要性を大幅に低減することができるように、均一なリフトオフで正確に製造され組み立てられたコイルを備えたプローブ）と称するものを用いて最小にできるが、そのようなプローブは、湾曲した又はそれ以外の複雑な形状に適さないばかりか、大規模な検査作業において費用対効果が大きいわけでもない。本開示の効果的な平衡化方法は、より単純な解決策を提示するが、その１つは、実用的に任意の幾何学的形状に配置された標準のコイルに用いて、以下の説明において示すように、検査対象構造体の表面にあるこの欠陥を特定し検出することができる。
【００６０】
図８に戻ると、生の検査曲線を得た後、プローブ設置プロセス時、得られて記憶された基準曲線を呼び出し、そして、それを生の検査曲線から減算することによって、調整済み曲線が生成される。一対の代表的な調整済み曲線（図１１Ａに示す）が、図９の代表的な基準曲線の測定データ及び代表的な生の検査曲線１００１及び１００２のそれを用いて、計算される。便宜上、調整済み曲線測定グラフは、更に、図１１Ｂに拡大倍率で再描画され、調整済み測定データの表示を改善している。
【００６１】
図１１Ａ及び１１Ｂの代表的な調整済み曲線と、図１０の代表的な生の検査曲線とを比較すると、測定データは、インピーダンス平面の基線にまで動かされており、従来の平衡化アレイプローブからとられたデータを近似することが分かる。欠陥部分１１０１／１１０３の走査からの調整済み曲線を見ると、取り込み＃６で分かる欠陥は、現在効果的に平衡化された走査の残りに対して、現時点では、より鮮明で明確である。しかしながら、この改善にもかかわらず、基線からの何らかのインピーダンス平面のシフトが、欠陥構造体１１０１／１１０３の走査及び欠陥のない構造体１１０２／１１０４の走査双方における他の明らかに欠陥のない取り込みの測定データにおいて、依然として見ることができる。
【００６２】
この追加のシフトは、主として、図９の代表的な基準曲線走査及び図１０の代表的な生の検査曲線走査が、例えば、これらに制限するものではないが、物理的に異なる検査機器、走査時の検査対象構造体周辺の異なる周囲温度、走査間の介在時間における検査対象構造体及びアレイプローブ双方の老朽化等の異なる測定条件下で行われるという事実に起因する。測定データにおけるこの追加の雑音は、本開示の同期式走査方法の有効性に対する潜在的な制限を表す。この潜在的な制限は、高域通過フィルタによる調整済み曲線測定データを処理する追加のステップで克服される。
【００６３】
図１２Ａは、欠陥のある検査対象構造体１１０１及び欠陥のない検査対象構造体１１０２双方の高域通過フィルタを通して処理された後の代表的な調整済み曲線の測定データを示す。更に、最終検査曲線とラベル表記されたこれらの新しい測定曲線は、測定データをより良く強調表示するために、拡大倍率で図１２Ｂにグラフ化されている。図１１Ｂ（具体的には、欠陥部分１１０３の調整済み曲線において分かる欠陥の信号高さに対する欠陥のない部分１１０４の走査の調整済み曲線において分かる基線オフセット（雑音）の比）と図１２Ｂとを比較する（それぞれの最終検査曲線１２０４及び１２０３の同じ比較を行う）と、測定データの信号対雑音比は、かなり大きくなっていることが分かる。
【００６４】
本開示の好適な実施形態を実証するために用いられる代表的な検査作業には、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブが検査対象構造体に常設され、それ以外では、アクセスできない機械的組立体が含まれるが、本開示は、これに限定されない。実際、本開示の同期式走査方法及び同期式走査渦電流アレイプローブは、所望の走査軸に沿ってアレイプローブを動かすのが不都合な又は望ましくないあらゆる状況に用い得る。
【００６５】
この目的のために、本発明者らは、線形同期式走査渦電流アレイプローブを、同期式走査の方向と直交して、検査対象構造体の長さ方向に機械的に動かしつつ、アレイプローブを用いて、前記検査対象構造体の幅に沿う完全で連続的な走査を提供する検査対象構造体の代表的な追加の検査作業を考えている。このように、検査対象構造体の表面を基準にして、単純な線形アレイプローブを唯一つの次元に動かしつつ、アレイプローブは、検査対象構造体の表面の完全なラスター走査を提供し得る。
【００６６】
本発明について、その特定の実施形態に関して説明したが、数多くの他のバリエーション及び修正並びに他の用途が、当業者には明らかになるであろう。従って、好適には、本発明は、本明細書における特定の開示によって制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】本開示の同期式走査渦電流アレイプローブ及び検査対象構造体を示す斜視図。
【図１Ｂ】本開示の同期式走査渦電流アレイプローブ及び検査対象構造体を示す斜視図。
【図２Ａ】図１に示す検査対象構造体を含み、また、前記検査対象構造体に対向して常設された本開示の同期式走査渦電流アレイプローブを示す機械的組立体の分解組立図。
【図２Ｂ】本開示の常設型同期式走査渦電流アレイプローブを含む図２Ａの機械的構造体の破断組立図。
【図３Ａ】独立に通電される２つの渦電流コイルの有効到達範囲領域を示す図。
【図３Ｂ】直列に接続され単一の要素として通電される２つの渦電流コイルの有効到達範囲領域を示す図。
【図３Ｃ】直列に接続され単一の要素として通電される４つの渦電流コイルの有効到達範囲領域を示す図。
【図４Ａ】本開示の好適な実施形態の走査パターンを示す図。
【図４Ｂ】本開示の同期式走査方法を用いる二次元の同期式走査渦電流アレイプローブの走査パターンを示す図。
【図５】本開示の同期式走査渦電流アレイプローブを示す概略図。
【図６】本開示の好適な実施形態のコイル相互接続回路を示す概略図。
【図６Ａ】本開示の好適な実施形態のコイル相互接続回路を示す概略図。
【図７】基準曲線を得るための段階と、それを記憶するための段階とを含む、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブ用の設置手順を示すフローチャート。
【図８】測定データに基づき効果的な平衡化動作を行う本開示の同期式走査方法を示すフローチャート。
【図９】本開示の同期式走査渦電流アレイプローブで得られた代表的な基準曲線の測定データグラフを示す図。
【図１０】欠陥のある及び欠陥のない検査対象構造体双方において、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブで得られた測定データを表す２つの代表的な生の検査曲線を示す図。
【図１１Ａ】欠陥のある及び欠陥のない検査対象構造体双方において、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブで得られた測定データから算出された２つの代表的な調整済み曲線を示す図。
【図１１Ｂ】欠陥のある及び欠陥のない検査対象構造体双方において、本開示の同期式走査渦電流アレイプローブで得られた測定データから算出された２つの代表的な調整済み曲線を示す図。
【図１２Ａ】本開示の方法により得られた、欠陥のある及び欠陥のない検査対象構造体双方の、２つの代表的な最終検査曲線を示す図。
【図１２Ｂ】本開示の方法により得られた、欠陥のある及び欠陥のない検査対象構造体双方の、２つの代表的な最終検査曲線を示す図。
【図１３】コイルグループアレイ接続構成の例を示す図。
【図１４】コイルグループアレイ接続構成の例を示す図。
【図１５】コイルグループアレイ接続構成の例を示す図。
【図１５Ａ】コイルグループアレイ接続構成の例を示す図。
【図１５Ｂ】コイルグループアレイ接続構成の例を示す図。
【図１６】ホスト機器への最小量の接続による複数のコイルグループ直列接続構成用の手段を提供する代表的なコイルアレイ・ファブリック・セルを示す図。
【図１７】独立したＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＳＥＮＤ及びＣＯＩＬ＿ＧＲＯＵＰ＿ＲＴＮ接続で構成される複数のコイルアレイ・ファブリック・セル用の手段を提供する代表的なコイルアレイ構成を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
６０４・・・アナログＭＵＸ、
６０５・・・アナログＤＥＭＵＸ
【図１Ａ】
2009069155.tif 000004
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2009069155.tif 000013
【図６】
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【図６Ａ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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