[发明专利]磁耦合型集成超声测试和阴极保护测量探头

说明书

本申请公开了磁耦合型集成探头和探头系统，所述磁耦合型集成探头和探头系统可附接到遥控运载工具的机械臂以在水下表面处执行阴极保护(CP)电压测量和超声测试(UT)厚度测量两者。所述集成探头系统可包括弹簧，用于联接到ROV末端执行器。超声探头设置在套筒壳体内并且从所述套筒壳体延伸。磁性载体、通量集中器和平衡环围绕所述超声探头的一部分，并且一个或多个导电支腿从所述平衡环的前表面延伸以用作CP探头。所述支腿围绕所述超声探头布置，所述超声探头具有在所述平衡环的所述前表面处暴露的柔性膜，使得在检查期间，至少一个支腿接触所述表面并且所述超声探头是足够接近的以提供基本上同时的CP和UT测量。

技术领域

本专利申请大体上涉及测试和测量机构，并且更特别地涉及用于在水下环境中对厚度进行超声测量并执行阴极保护电压读取的探头系统。

背景技术

为了非破坏性地测量结构的厚度，一种常见的做法是使测量装置在结构的表面处发射超声波并且测量超声波返回到测量装置所花费的时间。超声测试(“UT”)适用于测量金属结构、诸如水下结构(例如船体、桩柱、管道和立管)的厚度。为了限制对这类水下表面的腐蚀作用，应用阴极保护(“CP”)技术。在CP中，使水下结构的金属表面成为电化学电池(例如，伽凡尼电池)的阴极，并且所述表面涂布有用作阳极的具有更大的负电极电位的另一种金属(例如，锌、镁、铝)。然后，阳极金属发生腐蚀，但是结构表面不会腐蚀。为了确保CP按预期工作，通常测量在结构的表面处的电压。通常，对于水下结构，使用遥控运载工具(“ROV”)或人类潜水员来执行CP和UT测量。在任一种情况下，由于传统ROV所固有的负载和后勤方面的限制，CP和UT测量是由两个探头在单独的ROV机械臂处执行，或者通过在单个臂处将一个探头更换为另一个探头来执行。在任一种情况下，切换或重新调整探头以执行重复的CP和/或UT测量是耗时的且成本高。另外，由于传统CP和UT探头系统的重量以及对双臂ROV系统的需求，只有更大的作业级ROV能够附接两个臂以在单次行程中交替地执行两种测量。然而，作业级ROV不适合于浅的且可接近性有限的(例如，小空腔内的表面)检查场地。因此，需要一种集成CP和UT探头系统，其可以联接到仅具有单个机械臂的更小且更轻的ROV。

另外，在CP和UT测量期间，当传统的CP和UT探头系统接触水下检查表面时，会产生推动探头系统远离所述表面的反冲力。当ROV漂浮在水下时，ROV特别容易受到反冲力的影响，这会使探头系统迷失方向或使探头系统脱离检查表面。对系统进行重新定向需要ROV推进器操作，这给每次测量增加了延迟，所述延迟会明显累积，特别是在要进行多次测量的情况下。

关于这些问题，提供了本申请。

发明内容

根据本发明的广泛方面，提供了磁耦合型集成探头系统，所述磁耦合型集成探头系统可以基本上同时执行阴极保护(CP)电压读取和超声测试(UT)厚度测量两者。

根据本发明的一个方面，磁耦合型集成探头系统的实施方案包括探头载体，其中导电部分设置在所述探头载体的前表面处，所述前表面在其中居中限定空腔。在各种实施方案中，所述导电部分可以包括导电尖端或锯齿状边缘。一个或多个磁体和通量集中器被嵌入所述探头载体内，其中所述通量集中器由所述一个或多个磁体支撑并且与所述探头载体的所述导电部分相邻。在一些实施方案中，所述通量集中器是环形导磁材料层。在其他实施方案中，所述通量集中器包括嵌入所述探头载体内的一根或多根导磁棒。

继续本发明的这个方面，所述集成探头系统另外包括安设在所述探头载体的所述空腔中的柔性膜。在一个或多个实施方案中，两个或更多个导电尖端从所述探头载体的所述前表面纵向延伸出去并且围绕所述柔性膜彼此等距地布置。另外，根据一个或多个实施方案的集成探头系统包括套筒壳体和具有换能器晶体的超声探头，所述超声探头部分地设置在所述套筒壳体内并且延伸穿过所述探头载体以便与所述柔性膜相邻，所述柔性膜围绕所述换能器晶体布置。耦合剂可以设置在所述柔性膜与所述换能器晶体之间的间隙内。在一个或多个实施方案中，所述集成探头系统包括弹簧，所述弹簧联接到所述套筒壳体的自由端并且被配置成响应于所述探头载体接触水下表面时所施加的力而为所述探头载体提供两个自由度。