DE102020106924B3 - Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects - Google Patents

Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects Download PDF

Info

Publication number
DE102020106924B3
DE102020106924B3 DE102020106924.3A DE102020106924A DE102020106924B3 DE 102020106924 B3 DE102020106924 B3 DE 102020106924B3 DE 102020106924 A DE102020106924 A DE 102020106924A DE 102020106924 B3 DE102020106924 B3 DE 102020106924B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
test object
heat
induction generator
inductor
excitation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102020106924.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Srajbr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EDEVIS GMBH, DE
Original Assignee
EDEVIS GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EDEVIS GmbH filed Critical EDEVIS GmbH
Priority to DE102020106924.3A priority Critical patent/DE102020106924B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102020106924B3 publication Critical patent/DE102020106924B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

Abstract

Bei einer Vorrichtung (100) zur Rissprüfung eines metallischen Prüfobjektes (110) mit Hilfe einer aufgeprägten oberflächennahen Erwärmung, mit- einem einen wärmeliefernden Induktionsstrom innerhalb des Prüfobjektes (110) erzeugenden Induktionsgenerator (300) als Wärmeanregungs-Einrichtung, mittels dessen eine definierte Wärmeanregung gemäß vorgegebenem Funktionsverlauf in einem zu prüfenden Prüfobjekt (110) ein dreidimensionales Wärmefeld erzeugbar ist, um das Prüfobjekt (110) zu einer prädeterminiert analysierbaren Eigenemission von Wärmestrahlung anzuregen, wobei- das Prüfobjekt (110) mittels einer Infrarotkamera (120) bildgebend erfassbar ist, um einen transienten Temperaturverlauf einer Oberfläche des Prüfobjektes (110) aufzuzeichnen, wird dadurch erreicht, dass- der mindestens eine Induktor (200) im Inneren eines elektrisch leitenden Prüfobjektes (110) einen das Prüfobjekt (110) erwärmenden elektrischen Wirbelstrom erzeugt, und der Betriebseinsatz der Infrarotkamera (12) und der Betriebseinsatz des den mindestens einen Induktor (200) mit Wechselspannung versorgenden Induktionsgenerators (300) mittels einer Synchronisationseinrichtung (130) synchronisierbar sind.In a device (100) for crack testing of a metallic test object (110) with the help of an impressed near-surface heating, with an induction generator (300) generating a heat-supplying induction current within the test object (110) as a heat excitation device, by means of which a defined heat excitation according to the specified Functional progression in a test object (110) to be tested, a three-dimensional heat field can be generated in order to stimulate the test object (110) to produce a predeterminately analyzable self-emission of thermal radiation, whereby the test object (110) can be imaged using an infrared camera (120) to detect a transient Recording the temperature profile of a surface of the test object (110) is achieved in that the at least one inductor (200) inside an electrically conductive test object (110) generates an electrical eddy current that heats the test object (110), and the operational use of the infrared camera (12 ) and the B Operation of the induction generator (300) supplying the at least one inductor (200) with AC voltage can be synchronized by means of a synchronization device (130).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rissprüfung eines metallischen Prüfobjektes mit Hilfe einer aufgeprägten oberflächennahen Erwärmung, mit

  • - einem einen wärmeliefernden Induktionsstrom innerhalb des Prüfobjektes erzeugenden Induktionsgenerator als Wärmeanregungs-Einrichtung, mittels dessen eine definierte Wärmeanregung gemäß vorgegebenem Funktionsverlauf in einem zu prüfenden Prüfobjekt ein dreidimensionales Wärmefeld erzeugbar ist, um das Prüfobjekt zu einer prädeterminiert analysierbaren Eigenemission von Wärmestrahlung anzuregen, wobei
  • - das Prüfobjekt mittels einer Infrarotkamera bildgebend erfassbar ist, um einen transienten Temperaturverlauf einer Oberfläche des Prüfobjektes aufzuzeichnen, wobei
  • - in Relation zu der ins Prüfobjekt eingebrachten Wärme ein auf der Oberfläche des Prüfobjektes erzeugter Antworttemperaturverlauf sowie ein Zeitversatz der Antworttemperatur gegenüber einer zugeordneten definierten Anregungstemperatur ermittelbar ist, und wobei
  • - die Oberfläche des Prüfobjektes in eine Mehrzahl von Bildelementen unterteilt ist und mittels einer Temperaturmesseinrichtung für jedes Bildelement innerhalb einer vorab definierten Zeitspanne während und/oder im Nachgang zu der definierten Wärmeanregung eine durch eine Amplitude wiedergegebene Wärmeintensität sowie ein Zeitversatz gegenüber der Anregung zum Zweck einer nachgängigen Analyse messbar ist.
The invention relates to a device for crack testing of a metallic test object with the aid of an impressed near-surface heating with
  • - An induction generator producing a heat-supplying induction current within the test object as a heat excitation device, by means of which a defined heat excitation according to a predetermined function sequence in a test object can be used to generate a three-dimensional heat field in order to stimulate the test object to produce a predetermined, analyzable own emission of thermal radiation, whereby
  • - The test object can be recorded in an imaging manner by means of an infrared camera in order to record a transient temperature profile of a surface of the test object, wherein
  • - In relation to the heat introduced into the test object, a response temperature profile generated on the surface of the test object and a time offset of the response temperature with respect to an assigned defined excitation temperature can be determined, and wherein
  • - The surface of the test object is divided into a plurality of picture elements and by means of a temperature measuring device for each picture element within a predefined period of time during and / or after the defined heat excitation a heat intensity represented by an amplitude as well as a time offset with respect to the excitation for the purpose of a subsequent Analysis is measurable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung basiert auf dem Umstand, dass als Antwort einer Erwärmung des Inneren eines zu untersuchenden Prüfobjektes mittels einer Wärmemesseinrichtung eine analysierbare Intensitätsänderung gegenüber der Anregungstemperatur sowie eine analysierbare Phasenverschiebung oder auch Phase genannte Zeitverzögerung einer auf einer beobachtbaren Oberfläche des Prüfobjektes in Relation zu der Erwärmung des Inneren des Prüfobjektes zu verzeichnen ist.The device according to the invention is based on the fact that the response to a heating of the interior of a test object to be examined by means of a heat measuring device is an analyzable change in intensity compared to the excitation temperature as well as an analyzable phase shift or phase called a time delay on an observable surface of the test object in relation to the heating of the Inside the test object is recorded.

Mit Hilfe einer bereits bekannten Versuchsanordnung wird das zu beobachtende Prüfobjekt mittels einer Wärmebildkamera aufgenommen, und es wird das Prüfobjekt Bildpunkt für Bildpunkt bzw. Bildelement für Bildelement untersucht und für jedes Bildelement eine im zeitlichen Verlauf sich ändernde Wärmeintensität gemessen.With the help of an already known test arrangement, the test object to be observed is recorded by means of a thermal imaging camera, and the test object is examined pixel by pixel or pixel by pixel and a thermal intensity that changes over time is measured for each pixel.

Gemäß diesem bekannten und durch die vorliegende Erfindung zu verbessernden Verfahren wird ein so genanntes Phasenbild eines zu untersuchenden Objektes erstellt, bei dem für jedes einzelne Bildelement Farb- oder Grauton kodiert eine Phase dargestellt wird, die ein für diesen Punkt gemessenes Zeitintervall beschreibt, das sich ergibt als Differenz des Zeitpunktes einer vorgegebenen Temperatur einer Wärmeanregungsquelle und der dieser vorgegebenen Temperatur zugeordneten gemessenen Temperatur eines Prüfobjektes.According to this known method, which is to be improved by the present invention, a so-called phase image of an object to be examined is created, in which a phase is represented, coded in color or gray, which describes a time interval measured for this point as the difference between the point in time of a predetermined temperature of a heat excitation source and the measured temperature of a test object assigned to this predetermined temperature.

Ein Phasenbild eines zu untersuchenden Prüfobjektes gibt Aufschluss über in unterschiedlichen Bereichen gegebenes unterschiedliches transient thermisches Verhalten im Material des Prüfobjektes und lässt insofern Inhomogenitäten im Material des Prüfobjektes erkennen. Derartige Inhomogenitäten sind dabei erkennbar unabhängig davon, ob sie im Bereich der Oberfläche des Prüfobjektes und/oder in darunter angeordneten Schichten enthalten sind. Insofern gibt die Erstellung eines Phasenbildes gemäß Stand der Technik schon wichtige Information über die Beschaffenheit insbesondere der inneren Struktur eines Prüfobjektes.A phase image of a test object to be examined provides information about the different transient thermal behavior in the material of the test object in different areas and thus allows inhomogeneities in the material of the test object to be recognized. Such inhomogeneities can be recognized regardless of whether they are contained in the area of the surface of the test object and / or in layers arranged below it. In this respect, the creation of a phase image according to the state of the art already provides important information about the condition, in particular the internal structure of a test object.

Ein Phasenbild gemäß obigem Stand der Technik weist indes den Nachteil auf, dass in ihm nicht unterscheidbar ist ein erster Zustand A, in dem ein vorherbestimmter Bereich des zu untersuchenden Prüfobjektes eine Änderung seiner Stärke gegenüber umgebenden Bereichen aufweist, zu einem zweiten Zustand B, in dem dieser Bereich ein gegenüber den umliegenden Bereichen unterschiedliches Material enthält, wobei das unterschiedliche Material nicht nur im Bereich der Oberfläche sondern auch in tiefergelegenen Schichten des Prüfobjektes vorliegen kann.A phase image according to the above prior art, however, has the disadvantage that it cannot be distinguished from a first state A, in which a predetermined area of the test object to be examined has a change in its strength compared to surrounding areas, to a second state B, in which this area contains a different material compared to the surrounding areas, the different material not only being present in the area of the surface but also in deeper layers of the test object.

Es hat sich gezeigt, dass die so erhaltenen Phasenbilder sich unterscheiden, je nachdem ob bei einem Prüfobjekt eine Stärkeänderung eines homogen verwendeten Materials A oder ein zu dem Material A unterschiedliches Material B beobachtet wird, wobei das unterschiedliche Material B in Schichten unterschiedlicher Tiefen im Prüfobjekt vorliegen kann. Ein zu dem Material A unterschiedliches Material B liegt insbesondere auch dann vor, wenn sich in dem Material A ein in der Regel mit einem Gas gefüllter Defekt befindet.It has been shown that the phase images obtained in this way differ depending on whether a change in thickness of a homogeneously used material A or a material B different from material A is observed in a test object, the different material B being present in layers of different depths in the test object can. A material B that differs from material A is also present in particular if there is a defect in material A, which is usually filled with a gas.

Aus DE 10 2008 030 691 A1 ist ein Verfahren zur Materialprüfung mittels Wärmebestrahlung bekannt, wobei die Wärmestrahlung eines in seiner Intensität gemäß einer Anregungsfrequenz periodisch schwankenden Wärmestrahlers auf ein zu prüfendes Prüfobjekt abgegeben wird und dieses dadurch periodisch erwärmt und zu einer Eigenemission von Wärmestrahlen angeregt wird, wobei ein Phasenbild eines Prüfobjektes erstellt wird, bei dem für jedes einzelne Bildelement eine Phase dargestellt wird, die ein für diesen Punkt gemessenes Zeitintervall beschreibt, das sich ergibt als Differenz des Zeitpunktes einer vorgegebenen Temperatur eines Initialstrahlers und eines Zeitpunktes einer dieser vorgegebenen Temperatur zugeordneten gemessenen Oberflächentemperatur eines Prüfobjektes, wobei zwei Wärme-Messvorgänge eines Prüfobjektes bei jeweils unterschiedlichen Anregungsfrequenzen durchgeführt werden und die dabei erhaltenen Phasenbilder Bildelement für Bildelement einer differentiellen Bearbeitung unterzogen werden.Out DE 10 2008 030 691 A1 a method for material testing by means of heat radiation is known, the heat radiation of a heat radiator whose intensity fluctuates periodically according to an excitation frequency is emitted onto a test object to be tested and this is thereby periodically heated and excited to emit its own heat rays, with a phase image of a test object being created , in which a phase is represented for each individual picture element, which is a time interval measured for this point describes, which results as the difference between the time of a predetermined temperature of an initial radiator and a time of a measured surface temperature of a test object assigned to this given temperature, whereby two heat measurement processes of a test object are carried out at different excitation frequencies and the phase images obtained are pixel for pixel of a differential Processing.

DE 198 37 889 C1 offenbart ein Thermowellen-Messverfahren zur Messung von geometrischen und/oder thermischen Merkmalen eines Schichtaufbaues einer Probe, wobei eine in ihrer Intensität modulierbare Wärmequelle mit mindestens zwei unterschiedlichen Modulationsfrequenzen angesteuert und der Schichtaufbau entsprechend aufgeheizt wird, und eine Thermowelle in der Probe angeregt und eine von der Probe aufgrund des Schichtaufbaus intensitätsmodulierte Strahlung emittiert wird, die korrespondierend zu der Modulation der Wärmequelle detektiert und ausgewertet wird, wobei die aufgrund des Schichtaufbaues emittierte Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich ausgewertet wird und die Auswertung der emittierten Strahlung hinsichtlich Amplitude und/oder Phase bei den jeweiligen Modulationsfrequenzen der Wärmequelle gleichzeitig durchgeführt wird. DE 198 37 889 C1 discloses a thermal wave measuring method for measuring geometric and / or thermal features of a layer structure of a sample, with a heat source that can be modulated in its intensity controlled with at least two different modulation frequencies and the layer structure is heated accordingly, and a thermal wave is excited in the sample and one of the Sample is emitted intensity-modulated radiation due to the layer structure, which is detected and evaluated in accordance with the modulation of the heat source, the radiation emitted due to the layer structure being evaluated in the infrared wavelength range and the evaluation of the emitted radiation in terms of amplitude and / or phase at the respective modulation frequencies of the Heat source is carried out at the same time.

Aus EP 0 058 710 ist ein Verfahren zur kontaktlosen photothermischen Untersuchung von oberflächennahen und inneren Strukturen eines festen Körpers bekannt, bei dem dieser Körper mit einem gebündelten elektromagnetischen Anregungsstrahl abgetastet und die Wirkung der dabei örtlich induzierten Körpertemperatur auf der dem auftreffenden Anregungsstrahl abgewandten Seite des Körpers als vom Körper ausgehende Infrarotstrahlung gemessen wird, wobei der Anregungsstrahl moduliert wird und die durch den Körper transmittierte Wärmewelle als im Takt des Anregungsstrahles modulierte, abgestrahlte Infrarotstrahlung gemessen wird, um eine genaue Struktur-Untersuchung in Fläche und Tiefe auch an festen Körpern mit größeren Abmessungen und an bewegten Teilen zu ermöglichen, ohne dass der erfassbare Tiefenbereich durch die thermische Eindringtiefe des modulierten Anregungsstrahles beschränkt ist.Out EP 0 058 710 a method for the non-contact photothermal investigation of near-surface and internal structures of a solid body is known, in which this body is scanned with a bundled electromagnetic excitation beam and the effect of the locally induced body temperature on the side of the body facing away from the incident excitation beam is measured as infrared radiation emanating from the body where the excitation beam is modulated and the heat wave transmitted through the body is measured as radiated infrared radiation modulated in time with the excitation beam in order to enable a precise structural investigation in area and depth even on solid bodies with larger dimensions and on moving parts, without the detectable depth range being restricted by the thermal penetration depth of the modulated excitation beam.

EP 1 484 165 offenbart ein Verfahren zur Überwachung der Herstellung eines Bauteils aus einem faserverstärkten Werkstoff, wobei das Bauteil durch Infiltration eines Faserhalbzeugs mit flüssigem Harz hergestellt wird, bei dem während des Infiltrationsvorgangs der Prüfling mit modulierten Wärmewellen thermisch angeregt wird und das Antwortsignal registriert wird. EP 1 484 165 discloses a method for monitoring the production of a component made of a fiber-reinforced material, the component being produced by infiltrating a semi-finished fiber product with liquid resin, in which the test piece is thermally excited with modulated heat waves during the infiltration process and the response signal is registered.

Die Druckschrift DE 10 2008 030 691 A1 des Anmelders offenbart ein Verfahren zur Materialprüfung mittels Wärmestrahlung, bei dem

  • - die Wärmestrahlung eines in seiner Intensität gemäß einer ersten Anregungsfrequenz periodisch schwankenden Wärmestrahlers auf ein zu prüfendes Prüfobjekt in einem ersten Messvorgang abgegeben wird,
  • - dieses dadurch periodisch erwärmt und zu einer Eigenemission von Wärmestrahlung angeregt wird,
  • - mittels einer Wärmekamera ein Wärmebild des Prüfobjektes erstellt wird,
  • - aus dem mittels einer Zeitgebereinheit ein Phasenbild des Prüfobjektes erstellt wird, in dem für jedes einzelne Bildelement eine Phase dargestellt wird, die ein für diesen Punkt gemessenes Zeitintervall beschreibt, das sich als Differenz des Zeitpunktes einer auf einen vorgegebenen Wert modulierten Temperatur der Wärmequelle und eines Zeitpunktes einer dieser vorgegebenen Temperatur zugeordneten gemessenen Oberflächentemperatur des Prüfobjektes ergibt, wobei eine Zusammenschau aller Bildelemente eines Wärmebildes des Prüfobjektes als Phasenbild erst nach Ablauf einer Einschwingzeit erstellt wird, welches die Zeit ist, innerhalb derer ein zu beobachtendes Prüfobjekt sich aufgrund der periodischen Erwärmung sich nur noch um einen konstanten Temperaturmittelwert periodisch erwärmt und abkühlt,
  • - ein zweiter Messvorgang an dem Prüfobjekt bei einer zweiten von der ersten unterschiedlichen Anregungsfrequenz durchgeführt wird und
  • - die in den zwei Messvorgängen erhaltenen Phasenbilder Bildelement für Bildelement einer differentiellen Bearbeitung unterzogen werden.
The pamphlet DE 10 2008 030 691 A1 of the applicant discloses a method for material testing by means of thermal radiation, in which
  • - the heat radiation of a heat radiator whose intensity fluctuates periodically according to a first excitation frequency is emitted onto a test object to be tested in a first measurement process,
  • - this is periodically heated and stimulated to emit its own heat radiation,
  • - a thermal image of the test object is created using a thermal camera,
  • - From which a phase image of the test object is created by means of a timer unit, in which a phase is displayed for each individual picture element, which describes a time interval measured for this point, which is the difference between the point in time of a temperature of the heat source modulated to a predetermined value and a Time of a measured surface temperature of the test object assigned to this predetermined temperature results, with a synopsis of all image elements of a thermal image of the test object as a phase image is only created after a settling time has elapsed, which is the time within which a test object to be observed only moves due to the periodic heating periodically heated and cooled by a constant mean temperature value,
  • a second measurement process is carried out on the test object at a second excitation frequency that differs from the first, and
  • the phase images obtained in the two measurement processes are subjected to a differential processing picture element for picture element.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer Risse im Bereich der Oberfläche eines metallischen Prüfobjektes besonders sicher und präzise detektierbar sind.The present invention is based on the object of creating a device by means of which cracks in the area of the surface of a metallic test object can be detected particularly reliably and precisely.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mindestens eine Induktor im Inneren eines elektrisch leitenden Prüfobjektes einen das Prüfobjekt erwärmenden elektrischen Wirbelstrom erzeugt, und der Betriebseinsatz der Wärmekamera und der Betriebseinsatz des den mindestens einen Induktor mit Wechselspannung versorgenden Induktionsgenerators mittels einer Synchronisationseinrichtung synchronisierbar sind.For a device of the type mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention in that the at least one inductor generates an electrical eddy current inside an electrically conductive test object that heats the test object, and the operational use of the thermal camera and the operational use of the induction generator supplying the at least one inductor with AC voltage can be synchronized by means of a synchronization device.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims Elements act in the sense of a further improvement of the approach to the problem on which the invention is based.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Hilfe der Merkmalskombination, dass der mindestens eine Induktor im Inneren eines elektrisch leitenden Prüfobjektes einen das Prüfobjekt erwärmenden elektrischen Wirbelstrom erzeugt, und der Betriebseinsatz der Wärmekamera und der Betriebseinsatz des den mindestens einen Induktor mit Wechselspannung versorgenden Induktionsgenerators mittels einer Synchronisationseinrichtung synchronisierbar sind, erreicht, dass, Fehler und/oder Ungenauigkeiten, die im Wege eines zeitversetzten Betriebseinsatzes zwischen dem mindestens einen Induktor und der Wärmekamera entstehen, sicher vermieden werden und somit Risse im Bereich der Oberfläche eines metallischen Prüfobjektes mittels standardisiert/automatisierter Bildverarbeitung besonders sicher und präzise detektierbar sind.In the device according to the invention, the combination of features that the at least one inductor generates an electrical eddy current inside an electrically conductive test object that heats the test object, and the operational use of the thermal camera and the operational use of the induction generator supplying the at least one inductor with AC voltage, can be synchronized by means of a synchronization device are achieved that, errors and / or inaccuracies that arise in the course of a time-delayed operational use between the at least one inductor and the thermal camera are reliably avoided and thus cracks in the surface of a metallic test object are particularly safe and precise by means of standardized / automated image processing are detectable.

Vorzugsweise sind ein jeweiliger Aufzeichnungsbeginn der Wärmekamera und ein zugeordneter Betriebseinsatz des Induktionsgenerators mittels der Synchronisationseinrichtung dabei auf einen gemeinsamen Zeitpunkt gesetzt.A respective start of recording by the thermal camera and an associated operational use of the induction generator are preferably set to a common point in time by means of the synchronization device.

Gemäß einer ersten wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Leistungsendstufe des Induktionsgenerators zum Zweck eines wiederholgenauen steilen Betriebseinsatzes im Zusammenhang mit einem Synchronisationsvorgang mittels mindestens eines Transistor-Wechselrichters gesteuert ist. Insbesondere ist die Leistungsendstufe des Induktionsgenerators dabei von mindestens einem Bipolartransistors (IGBT-Transistors) mit isolierter Gate-Elektrode gebildet.According to a first important preferred embodiment of the device according to the invention, it is provided that the power output stage of the induction generator is controlled by means of at least one transistor inverter for the purpose of repetitive, steep operational use in connection with a synchronization process. In particular, the power output stage of the induction generator is formed by at least one bipolar transistor (IGBT transistor) with an insulated gate electrode.

Gemäß einer anderen wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Induktionsgenerator eine Wechselspannung im Frequenzbereich von 8 kHz bis 100 kHz, und dabei insbesondere im Frequenzspektrum zwischen 10 kHz bis 40 kHz liefert, die eine Stromversorgung des Induktors auch mittels vergleichsweise langer (5m bis 10m) flexibler Stromkabel ermöglicht. Die Frequenz der von dem Induktionsgenerator erzeugte Wechselspannung ist dabei vorzugsweise stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar.According to another important preferred embodiment of the device according to the invention, it is provided that the induction generator supplies an alternating voltage in the frequency range from 8 kHz to 100 kHz, and in particular in the frequency spectrum between 10 kHz to 40 kHz up to 10m) flexible power cable. The frequency of the alternating voltage generated by the induction generator is preferably continuously adjustable to predetermined values.

Des Weiteren ist auch die Pulsweite der von dem Induktionsgenerator erzeugten Wechselspannung vorzugsweise stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar.Furthermore, the pulse width of the alternating voltage generated by the induction generator can preferably be set continuously to predetermined values.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt jede Inhomogenität im Bereich der Oberfläche und/oder im oberflächennahen Bereich des Prüfobjektes ein charakteristisches Muster in der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion, wobei eine Bewertung eines Zustandes oder einer Qualität des Prüfobjektes aufgrund der Gestalt des charakteristischen Musters erfolgt.In the device according to the invention, any inhomogeneity in the area of the surface and / or in the near-surface area of the test object generates a characteristic pattern in the Fourier-transformed response temperature function, with an assessment of a condition or a quality of the test object based on the shape of the characteristic pattern.

In diesem Zusammenhang ist eine jeweils eine Fehlstelle des Prüfobjektes bedeutende Abweichung der oberflächen- und/ oder inneren Beschaffenheit in einem Prüfobjekt in Relation zu einem fehlstellenfreien Prüfobjekt vorzugsweise durch Subtraktion der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines untersuchten Prüfobjektes und der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines fehlstellenfreien Prüfobjektes verdeutlicht detektierbar.In this context, a significant deviation of the surface and / or internal properties in a test object in relation to a defect-free test object, preferably by subtracting the Fourier-transformed response temperature function of an examined test object and the Fourier-transformed response temperature function of a defect-free test object, is illustrated in this context detectable.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Induktor zum Zweck einer thermischen und elektrischen Isolation in ein Gehäuse aus einem im Wesentlichen festen Kunststoffmaterial eingebettet oder in ein aushärtbares Kunststoffmaterial eingegossen, um neben einem mechanischen Schutz eine Wechselwirkung mit der Oberfläche des Prüfobjektes zu vermeiden.According to a further preferred embodiment of the device according to the invention, the at least one inductor is embedded in a housing made of an essentially solid plastic material for the purpose of thermal and electrical insulation or cast in a hardenable plastic material in order to provide mechanical protection and interaction with the surface of the test object avoid.

Erfindungsgemäß ist der Induktor in seinem inneren Induktorkern so ausgebildet, dass betreffende Schenkel nebeneinander oder sich gegenüberstehend über einen Induktorkörper miteinander verbunden sind, wobei jeder der Schenkel von einem Spulenkörper umschlossen ist und wobei der Stromfluss durch die betreffenden Spulenkörper derart erfolgt, dass eine gleichgerichtete Überlagerung der zentral zwischen den Spulenkörpern vorhandenen Feldlinien gegeben ist.According to the invention, the inductor is designed in its inner inductor core in such a way that the legs in question are connected to one another side by side or opposite one another via an inductor body, each of the legs being enclosed by a coil body and the current flow through the coil body in question in such a way that a rectified superposition of the is given centrally between the coil bobbins existing field lines.

Die betreffenden Schenkel sind in Relation zu der betreffenden Induktorbasis vorzugsweise angeordnet, um in einem zentralen Bereich des Induktors eine für die Kamera einsehbare Aussparung auf die Oberfläche des in diesem Bereich von einem starken und für eine Fehlstellen-Erwärmung optimal ausgerichteten Magnetfluss durchströmten Prüfobjektes zu schaffen.The legs in question are preferably arranged in relation to the inductor base in question in order to create a recess visible for the camera in a central area of the inductor on the surface of the test object through which a strong magnetic flux flows in this area, which is optimally aligned for heating up the defect.

Vorzugsweise enthält ein komplex geformter Induktorkörper eine Mehrzahl von Induktorkernen, die formschlüssig miteinander verbunden sind oder einen integral hergestellten Induktorkern. Ferner ist der Kern des Induktors erfindungsgemäß von einem ferrimagnetischen Material mit geringem Hystereseverhalten gebildet.An inductor body of complex shape preferably contains a plurality of inductor cores which are positively connected to one another or an integrally manufactured inductor core. Furthermore, according to the invention, the core of the inductor is formed from a ferrimagnetic material with low hysteresis behavior.

Die Zeitspanne während und/oder im Nachgang zu der definierten Wärmeanregung ist vorzugsweise auf zwischen 0,01 Sekunden und 0,2 Sekunden ab Einsetzen der Wärmeanregung bemessen.The period of time during and / or after the defined thermal stimulation is preferably between 0.01 seconds and 0.2 seconds from the onset of the thermal stimulation.

Erfindungsgemäß ist des Weiteren eine FourierTransformations-Einrichtung vorgesehen, um den gemessenen Verlauf einer eine Infrarotsequenz darstellenden Antwort-Temperatur eines jeden Bildelementes einer FourierTransformation zu unterziehen, um die fouriertransformierte Antwort-Temperatur jedes Bildelementes im Bereich einer vorab definierten Evaluierungsfrequenz auf Intensität (Amplitude) und Zeitversatz (Phase) zu analysieren.According to the invention, a Fourier transformation device is also provided in order to subject the measured course of a response temperature representing an infrared sequence of each picture element to a Fourier transformation in order to determine the Fourier-transformed response temperature of each picture element in the range of a previously defined evaluation frequency for intensity (amplitude) and time offset (Phase) to analyze.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die definierte Wärmeanregung einen pulsförmig genäherten rechteckförmigen Funktionsverlauf auf, wobei die fouriertransformierte der Antworttemperatur-Funktion näherungsweise einer sin2(x)/x-Funktion entspricht, deren Intensität und Phase im Bereich der definierten Evaluierungsfrequenz analysierbar ist.According to a first preferred embodiment of the device according to the invention, the defined heat excitation has a pulse-shaped approximated rectangular function curve, the Fourier-transformed response temperature function approximately corresponding to a sin 2 (x) / x function, the intensity and phase of which can be analyzed in the range of the defined evaluation frequency .

Als Evaluierungsfrequenz kann dabei zum einen diejenige Frequenz aus dem Frequenz-Spektrum der den zeitlichen Verlauf einer Antworttemperatur darstellenden Antworttemperatur-Funktion gewählt sein, bei der die fouriertransformierte Antworttemperatur-Funktion ein Intensitätsmaximum aufweist.On the one hand, that frequency from the frequency spectrum of the response temperature function representing the time profile of a response temperature at which the Fourier-transformed response temperature function has an intensity maximum can be selected as the evaluation frequency.

Zum anderen kann als Evaluierungsfrequenz diejenige Frequenz aus dem Frequenz-Spektrum der den zeitlichen Verlauf einer Antworttemperatur darstellenden Antworttemperatur-Funktion gewählt sein, bei der die Signaldifferenz der Antworttemperatur-Funktionen zwischen Fehlstellen eines Prüfobjektes und fehlerfreien Bereichen des Prüfobjektes maximiert ist.On the other hand, that frequency from the frequency spectrum of the response temperature function representing the temporal course of a response temperature can be selected as the evaluation frequency, at which the signal difference of the response temperature functions between defects of a test object and defect-free areas of the test object is maximized.

Alternativ zur obigen Ausführungsform der Erfindung kann in speziellen Anwendungsfällen eine Ausführungsform vorteilhaft sein, bei der die definierte Wärmeanregung einen sinusförmigen periodischen Funktionsverlauf aufweist, wobei die fouriertransformierte der Antworttemperatur-Funktion näherungsweise einer Delta-Funktion entspricht, und eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels derer eine Analyse der fouriertransformierte der Antworttemperatur-Funktion auf Intensität und Zeitversatz (Phase) durchführbar ist.As an alternative to the above embodiment of the invention, an embodiment can be advantageous in special applications in which the defined heat excitation has a sinusoidal periodic function curve, the Fourier-transformed response temperature function approximately corresponding to a delta function, and a device is provided by means of which an analysis the Fourier-transformed response temperature function for intensity and time offset (phase) can be carried out.

Des Weiteren kann die definierte Wärmeanregung auch einen multipulsförmigen Funktionsverlauf aufweisen, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, mittels derer eine Analyse der fouriertransformierte der Antworttemperatur-Funktion auf Intensität und Zeitversatz (Phase) durchführbar ist.Furthermore, the defined heat excitation can also have a multi-pulse function profile, with a device being provided by means of which an analysis of the Fourier-transformed response temperature function for intensity and time offset (phase) can be carried out.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnungen dargestellt ist. Darin zeigt:

  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer schematischen Darstellung;
  • 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Induktors als Teil der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht von unten.
The device according to the invention is explained below with reference to a preferred embodiment which is shown in the figures of the drawings. It shows:
  • 1 a preferred embodiment of the device according to the invention in the form of a schematic representation;
  • 2 a preferred embodiment of an inductor as part of the in 1 illustrated device according to the invention in a view from below.

Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 100 zur Rissprüfung eines metallischen Prüfobjektes 110 mit Hilfe einer aufgeprägten oberflächennahen Erwärmung, enthält einen einen wärmeliefernden Induktionsstrom innerhalb des Prüfobjektes 110 erzeugenden Induktionsgenerator 300 als Wärmeanregungs-Einrichtung, mittels dessen eine definierte Wärmeanregung gemäß vorgegebenem Funktionsverlauf in einem zu prüfenden Prüfobjekt 110 ein dreidimensionales Wärmefeld erzeugbar ist, um das Prüfobjekt 110 zu einer prädeterminiert analysierbaren Eigenemission von Wärmestrahlung anzuregen, wobei das Prüfobjekt 110 mittels einer Infrarotkamera 120 bildgebend erfassbar ist, um einen transienten Temperaturverlauf einer Oberfläche des Prüfobjektes 110 aufzuzeichnen.In the 1 illustrated device according to the invention 100 for crack testing of a metallic test object 110 with the help of an imprinted near-surface heating, contains a heat-releasing induction current within the test object 110 generating induction generator 300 as a heat excitation device, by means of which a defined heat excitation according to a predetermined function sequence in a test object to be tested 110 a three-dimensional heat field can be generated around the test object 110 to stimulate a predetermined, analyzable self-emission of thermal radiation, whereby the test object 110 by means of an infrared camera 120 Can be recorded in an imaging manner to a transient temperature profile of a surface of the test object 110 to record.

Dabei ist in Relation zu der ins Prüfobjekt 110 eingebrachten Wärme ein auf der Oberfläche des Prüfobjektes 110 erzeugter Antworttemperaturverlauf sowie ein Zeitversatz der Antworttemperatur gegenüber einer zugeordneten definierten Anregungstemperatur ermittelbar, wobei die Oberfläche des Prüfobjektes 110 in eine Mehrzahl von Bildelementen unterteilt ist und mittels einer Temperaturmesseinrichtung (Infrarotkamera 120) für jedes Bildelement innerhalb einer vorab definierten Zeitspanne während und/oder im Nachgang zu der definierten Wärmeanregung eine durch eine Amplitude wiedergegebene Wärmeintensität sowie ein Zeitversatz gegenüber der Anregung zum Zweck einer nachgängigen Analyse messbar ist.It is in relation to the test object 110 introduced heat on the surface of the test object 110 generated response temperature profile as well as a time offset of the response temperature compared to an assigned defined excitation temperature can be determined, with the surface of the test object 110 is divided into a plurality of picture elements and by means of a temperature measuring device (infrared camera 120 ) a heat intensity represented by an amplitude and a time offset from the excitation can be measured for the purpose of a subsequent analysis for each picture element within a predefined period of time during and / or after the defined heat excitation.

Der Induktor 200 erzeugt im Inneren eines elektrisch leitenden Prüfobjektes 110 einen das Prüfobjekt 110 erwärmenden elektrischen oberflächennahen Wirbelstrom, und der Betrieb der Infrarotkamera 120 und der Betrieb des den mindestens einen Induktor 200 mit Wechselspannung versorgenden Induktionsgenerators 300 sind mittels einer Synchronisationseinrichtung 130 synchronisiert.The inductor 200 generated inside an electrically conductive test object 110 one the test object 110 warming electrical near-surface eddy currents, and the operation of the infrared camera 120 and operating the at least one inductor 200 with alternating voltage supplying induction generator 300 are by means of a synchronization device 130 synchronized.

Ein jeweiliger Aufzeichnungsbeginn der Infrarotkamera 120 und ein zugeordneter Betriebseinsatz des Induktionsgenerators 300 sind dabei mittels der Synchronisationseinrichtung 130 auf einen gemeinsamen Zeitpunkt gesetzt.A respective start of recording by the infrared camera 120 and an associated operational use of the induction generator 300 are by means of the synchronization device 130 set to a common point in time.

Die Leistungsendstufe des Induktionsgenerators 300 ist zum Zweck eines wiederholgenauen steilen Betriebseinsatzes im Zusammenhang mit einem Synchronisationsvorgang mittels mindestens eines Transistor-Wechselrichters gesteuert, der von einem Bipolartransistors (IGBT-Transistors) mit isolierter Gate-Elektrode gebildet ist.The power output stage of the induction generator 300 is for the purpose of a repeatable, steep operational use in connection with a synchronization process by means of at least controlled by a transistor inverter, which is formed by a bipolar transistor (IGBT transistor) with an insulated gate electrode.

Der Induktionsgenerator 300 liefert eine Wechselspannung im Frequenzbereich von 10 bis 40 kHz, die eine Stromversorgung des Induktors 200 mittels eines flexiblen Stromkabels von 10 m Länge ermöglicht.The induction generator 300 supplies an alternating voltage in the frequency range from 10 to 40 kHz, which supplies the inductor with power 200 made possible by means of a flexible power cable of 10 m length.

Die Frequenz der von dem Induktionsgenerator 300 erzeugten Wechselspannung ist stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar, und auch die Pulsweite der von dem Induktionsgenerator 300 erzeugte Wechselspannung ist stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar.The frequency of the induction generator 300 The alternating voltage generated is continuously adjustable to specified values, as is the pulse width of the induction generator 300 The alternating voltage generated is continuously adjustable to specified values.

Jede Inhomogenität im Bereich der Oberfläche und/oder im oberflächennahen Bereich des Prüfobjektes 110 erzeugt ein charakteristisches Muster in der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion, wobei eine Bewertung eines Zustandes oder einer Qualität des Prüfobjektes 110 aufgrund der Gestalt des charakteristischen Musters erfolgt. Eine jeweils eine Fehlstelle des Prüfobjektes 110 bedeutende Abweichung der oberflächen- und/oder inneren Beschaffenheit in einem Prüfobjekt 110 in Relation zu einem fehlstellenfreien Prüfobjekt 110 ist dabei durch Subtraktion der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines untersuchten Prüfobjektes 110 und der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines fehlstellenfreien Prüfobjektes 110 verdeutlicht detektierbar.Any inhomogeneity in the area of the surface and / or in the area of the test object close to the surface 110 generates a characteristic pattern in the Fourier-transformed response temperature function, whereby an evaluation of a condition or a quality of the test object 110 takes place due to the shape of the characteristic pattern. One defect in each case on the test object 110 Significant deviation of the surface and / or internal properties in a test object 110 in relation to a test object free of defects 110 is by subtracting the Fourier-transformed response temperature function of an examined test object 110 and the Fourier-transformed response temperature function of a test object free of defects 110 clearly detectable.

Der Induktor 200 ist zum Zweck einer thermischen und elektrischen Isolation in ein Gehäuse aus einem festen Kunststoffmaterial eingebettet, das neben einem mechanischen Schutz auch eine Wechselwirkung mit der Oberfläche des Prüfobjektes 110 verhindert.The inductor 200 is embedded in a housing made of a solid plastic material for the purpose of thermal and electrical insulation, which, in addition to mechanical protection, also interacts with the surface of the test object 110 prevented.

Der in 2 ohne Gehäuse dargestellte Induktor 200 ist in seinem inneren Induktorkern 221 so ausgebildet, dass betreffende Schenkel 210, 211 nebeneinander oder sich gegenüberstehend über einen Induktorkörper 220 miteinander verbunden sind, wobei jeder der Schenkel 210, 211 von einem Spulenkörper 230, 231 umschlossen ist und wobei der Stromfluss durch die betreffenden Spulenkörper 230, 231 derart erfolgt, dass eine gleichgerichtete Überlagerung der zentral zwischen den Spulenkörpern 230, 231 vorhandenen Feldlinien gegeben ist.The in 2 Inductor shown without housing 200 is in its inner inductor core 221 designed so that the leg concerned 210 , 211 next to one another or opposite one another via an inductor body 220 are interconnected, each of the legs 210 , 211 from a bobbin 230 , 231 is enclosed and wherein the current flow through the respective coil formers 230 , 231 takes place in such a way that a rectified superimposition of the centrally between the bobbins 230 , 231 existing field lines is given.

Die Schenkel 210, 211 sind in Relation zu einer betreffenden Induktorbasis 221 angeordnet, um in einem zentralen Bereich des Induktors 200 eine für die Kamera einsehbare Aussparung auf die Oberfläche des in diesem Bereich von einem starken und für eine Fehlstellen-Erwärmung optimal ausgerichteten Magnetfluss durchströmten Prüfobjektes 110 zu schaffen.The thigh 210 , 211 are in relation to a respective inductor base 221 arranged to be in a central area of the inductor 200 a recess visible for the camera on the surface of the test object through which a strong magnetic flux flows in this area, which is optimally aligned for heating up the flaws 110 to accomplish.

Der Induktorkörper 220 enthält einen integral hergestellten Induktorkern 221. Der Kern des Induktors 200 ist dabei von einem ferrimagnetischen Material mit geringem Hystereseverhalten gebildet.The inductor body 220 contains an integrally manufactured inductor core 221 . The core of the inductor 200 is formed from a ferrimagnetic material with low hysteresis behavior.

Die Zeitspanne während und im Nachgang zu der definierten Wärmeanregung ist auf 0,05 Sekunden ab Einsetzen der Wärmeanregung bemessen.The period of time during and after the defined thermal stimulation is measured at 0.05 seconds from the onset of thermal stimulation.

Eine in Form einer auf einem PC als Software ausgeführte Fouriertransformations-Einrichtung ist vorgesehen, um den gemessenen Verlauf einer eine Infrarotsequenz darstellenden Antwort-Temperatur eines jeden Bildelementes einer Fouriertransformation zu unterziehen, um die fouriertransformierte Antwort-Temperatur jedes Bildelementes im Bereich einer vorab definierten Evaluierungsfrequenz auf Intensität (Amplitude) und Zeitversatz (Phase) zu analysieren.A Fourier transformation device implemented as software on a PC is provided in order to subject the measured course of a response temperature representing an infrared sequence of each picture element to a Fourier transformation in order to determine the Fourier-transformed response temperature of each picture element in the range of a predefined evaluation frequency Analyze intensity (amplitude) and time offset (phase).

Die definierte Wärmeanregung weist einen pulsförmig genäherten rechteckförmigen Funktionsverlauf auf, wobei die fouriertransformierte der Antworttemperatur-Funktion näherungsweise einer sin2(x)/x-Funktion entspricht, deren Intensität und Phase im Bereich der definierten Evaluierungsfrequenz analysierbar ist.The defined heat excitation has a pulse-shaped approximated rectangular function curve, with the Fourier-transformed response temperature function approximately corresponding to a sin 2 (x) / x function, the intensity and phase of which can be analyzed in the range of the defined evaluation frequency.

Als Evaluierungsfrequenz ist diejenige Frequenz aus dem Frequenz-Spektrum der den zeitlichen Verlauf einer Antworttemperatur darstellenden Antworttemperatur-Funktion gewählt, bei der die fouriertransformierte Antworttemperatur-Funktion ein Intensitätsmaximum aufweist. That frequency from the frequency spectrum of the response temperature function representing the time profile of a response temperature is selected as the evaluation frequency at which the Fourier-transformed response temperature function has an intensity maximum.

Jede Inhomogenität erzeugt im Bereich der Oberfläche und/ oder im oberflächennahen Bereich des Prüfobjektes 110 ein charakteristisches Muster in der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion, wobei eine Bewertung eines Zustandes oder einer Qualität des Prüfobjektes 110 aufgrund der Gestalt des charakteristischen Musters erfolgt.Every inhomogeneity is generated in the area of the surface and / or in the area of the test object close to the surface 110 a characteristic pattern in the Fourier-transformed response temperature function, with an evaluation of a condition or a quality of the test object 110 takes place due to the shape of the characteristic pattern.

Eine jede eine Fehlstelle des Prüfobjektes 110 bedeutende Abweichung der oberflächen- und/oder inneren Beschaffenheit in einem Prüfobjekt 110 ist in Relation zu einem fehlstellenfreien Prüfobjekt 110 vorzugsweise durch Subtraktion der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines untersuchten Prüfobjektes 110 und der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines fehlstellenfreien Prüfobjektes 110 verdeutlicht detektierbar.Each one a defect in the test object 110 Significant deviation of the surface and / or internal properties in a test object 110 is in relation to a test object free of defects 110 preferably by subtracting the Fourier-transformed response temperature function of an examined test object 110 and the Fourier-transformed response temperature function of a test object free of defects 110 clearly detectable.

Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.The exemplary embodiment of the invention explained above serves only the purpose of a better understanding of the teaching according to the invention given by the claims, which as such is not restricted by the exemplary embodiment.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100
Vorrichtungcontraption
110110
PrüfobjektTest object
120120
InfrarotkameraInfrared camera
130130
SynchronisationseinrichtungSynchronization device
150150
Fouriertransformations-EinrichtungFourier transform device
200200
InduktorInductor
210, 211210, 211
Schenkelleg
220220
InduktorkörperInductor body
221221
Induktorkern = InduktorbasisInductor core = inductor base
230, 231230, 231
SpulenkörperBobbin
300300
InduktionsgeneratorInduction generator

Claims (10)

Vorrichtung (100) zur Rissprüfung eines metallischen Prüfobjektes (110) mit Hilfe einer aufgeprägten oberflächennahen Erwärmung, mit - einem einen wärmeliefernden Induktionsstrom innerhalb des Prüfobjektes (110) erzeugenden Induktionsgenerator (300) als Wärmeanregungs-Einrichtung, mittels dessen eine definierte Wärmeanregung gemäß vorgegebenem Funktionsverlauf in einem zu prüfenden Prüfobjekt (110) ein dreidimensionales Wärmefeld erzeugbar ist, um das Prüfobjekt (110) zu einer prädeterminiert analysierbaren Eigenemission von Wärmestrahlung anzuregen, wobei - das Prüfobjekt (110) mittels einer Infrarotkamera (120) bildgebend erfassbar ist, um einen transienten Temperaturverlauf einer Oberfläche des Prüfobjektes (110) aufzuzeichnen, wobei - in Relation zu der ins Prüfobjekt (110) eingebrachten Wärme ein auf der Oberfläche des Prüfobjektes (110) erzeugter Antworttemperaturverlauf sowie ein Zeitversatz der Antworttemperatur gegenüber einer zugeordneten definierten Anregungstemperatur ermittelbar ist, und wobei - die Oberfläche des Prüfobjektes (110) in eine Mehrzahl von Bildelementen unterteilt ist und mittels einer Temperaturmesseinrichtung (Infrarotkamera 120) für jedes Bildelement innerhalb einer vorab definierten Zeitspanne während und/oder im Nachgang zu der definierten Wärmeanregung eine durch eine Amplitude wiedergegebene Wärmeintensität sowie ein Zeitversatz gegenüber der Anregung zum Zweck einer nachgängigen Analyse messbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens ein Induktor (200) im Inneren eines elektrisch leitenden Prüfobjektes (110) einen das Prüfobjekt (110) erwärmenden elektrischen Wirbelstrom erzeugt, und der Betriebseinsatz der Infrarotkamera (120) und der Betriebseinsatz des den mindestens einen Induktor (200) mit Wechselspannung versorgenden Induktionsgenerators (300) mittels einer Synchronisationseinrichtung (130) synchronisierbar sind.Device (100) for crack testing of a metallic test object (110) with the help of an imprinted near-surface heating, with - an induction generator (300) generating a heat-supplying induction current within the test object (110) as a heat excitation device, by means of which a defined heat excitation according to the predetermined function sequence in A three-dimensional heat field can be generated on a test object (110) to be tested in order to stimulate the test object (110) to emit its own heat radiation that can be analyzed in a predetermined manner, wherein Record the surface of the test object (110), whereby - in relation to the heat introduced into the test object (110), a response temperature profile generated on the surface of the test object (110) and a time offset of the response temperature with respect to an associated defined excitation temperature are determined is removable, and wherein - the surface of the test object (110) is divided into a plurality of picture elements and by means of a temperature measuring device (infrared camera 120) for each picture element within a predefined period of time during and / or after the defined thermal excitation one by an amplitude reproduced heat intensity as well as a time offset compared to the excitation can be measured for the purpose of a subsequent analysis, characterized in that - at least one inductor (200) inside an electrically conductive test object (110) generates an electrical eddy current that heats the test object (110), and the operational use the infrared camera (120) and the operational use of the induction generator (300) supplying the at least one inductor (200) with AC voltage can be synchronized by means of a synchronization device (130). Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Aufzeichnungsbeginn der Infrarotkamera (120) und ein zugeordneter Betriebseinsatz des Induktionsgenerators (300) mittels der Synchronisationseinrichtung (130) auf einen gemeinsamen Zeitpunkt gesetzt sind.Device (100) according to Claim 1 , characterized in that a respective start of recording of the infrared camera (120) and an associated operational use of the induction generator (300) are set to a common point in time by means of the synchronization device (130). Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe des Induktionsgenerators (300) zum Zweck eines wiederholgenauen steilen Betriebseinsatzes im Zusammenhang mit einem Synchronisationsvorgang (130) mittels mindestens eines Transistor-Wechselrichters gesteuert ist.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the power output stage of the induction generator (300) is controlled by means of at least one transistor inverter for the purpose of repetitive, steep operation in connection with a synchronization process (130). Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe des Induktionsgenerators (300) von mindestens einem Bipolartransistors (IGBT-Transistors) mit isolierter Gate-Elektrode gebildet ist.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the power output stage of the induction generator (300) is formed by at least one bipolar transistor (IGBT transistor) with an insulated gate electrode. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktionsgenerator (300) eine Wechselspannung im Frequenzbereich von 8 kHz bis 100 kHz liefert, die eine Stromversorgung des Induktors (200) auch mittels eines flexiblen Stromkabels vergleichsweise großer Länge von 5m bis 10m ermöglicht.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the induction generator (300) supplies an alternating voltage in the frequency range from 8 kHz to 100 kHz, which supplies power to the inductor (200) also by means of a flexible power cable of a comparatively great length of 5m to 10m possible. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der von dem Induktionsgenerator (300) erzeugten Wechselspannung stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar ist.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency of the alternating voltage generated by the induction generator (300) is continuously adjustable to predetermined values. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweite die von dem Induktionsgenerator (300) erzeugte Wechselspannung stufenlos auf vorgegebene Werte einstellbar ist.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse width of the alternating voltage generated by the induction generator (300) is continuously adjustable to predetermined values. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Inhomogenität im Bereich der Oberfläche und/oder im oberflächennahen Bereich des Prüfobjektes (110) ein charakteristisches Muster in der mittels einer als Programm einer Datenverarbeitungs-Einrichtung (PC) durchgeführten Fouriertransformations-Einrichtung (150) durchgeführten Antworttemperatur-Funktion erzeugt, wobei eine Bewertung eines Zustandes oder einer Qualität des Prüfobjektes (110) aufgrund der Gestalt des charakteristischen Musters erfolgt.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that each inhomogeneity in the area of the surface and / or in the area of the test object (110) close to the surface has a characteristic pattern in the Fourier transformation carried out as a program of a data processing device (PC). Means (150) performed response temperature function generated, wherein an assessment of a condition or a quality of the test object (110) takes place on the basis of the shape of the characteristic pattern. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede eine Fehlstelle des Prüfobjektes (110) bedeutende Abweichung der oberflächen- und/oder inneren Beschaffenheit in einem Prüfobjekt (110) in Relation zu einem fehlstellenfreien Prüfobjekt (110) durch Subtraktion der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines untersuchten Prüfobjektes (110) und der fouriertransformierten Antworttemperatur-Funktion eines fehlstellenfreien Prüfobjektes (110) verdeutlicht detektierbar ist.Device (100) according to one of the preceding claims, characterized in that each one defect in the test object (110) significant deviation of the surface and / or internal condition in a test object (110) in relation to a defect-free test object (110) by subtraction the Fourier-transformed response temperature function of an examined test object (110) and the Fourier-transformed response temperature function of a defect-free test object (110) can be clearly detected. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Induktor (200) zum Zweck einer thermischen und elektrischen Isolation in ein Gehäuse aus einem im Wesentlichen festen Kunststoffmaterial eingebettet ist, um eine durch Nebeneffekte verursachte störende thermische Wechselwirkung mit der Oberfläche des Prüfobjektes in Form von Eigenstrahlung und/oder Reflexionen zu vermeiden.Device (100) according to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that the at least one inductor (200) is embedded in a housing made of a substantially solid plastic material for the purpose of thermal and electrical insulation in order to prevent a disruptive thermal interaction with the surface of the test object in the form of natural radiation and / or avoid reflections.
DE102020106924.3A 2020-03-13 2020-03-13 Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects Active DE102020106924B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106924.3A DE102020106924B3 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020106924.3A DE102020106924B3 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020106924B3 true DE102020106924B3 (en) 2021-03-18

Family

ID=74686489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020106924.3A Active DE102020106924B3 (en) 2020-03-13 2020-03-13 Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020106924B3 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114216403A (en) * 2021-12-17 2022-03-22 河北工业大学 Discontinuous deformation measurement method based on infrared and visible light double-light camera

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130136151A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-30 National Central University Highly adaptive thermal properties measurement system and measuring method thereof
DE102012222933A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 F-Tech Inc. Non-destructive testing system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130136151A1 (en) * 2011-11-24 2013-05-30 National Central University Highly adaptive thermal properties measurement system and measuring method thereof
DE102012222933A1 (en) * 2011-12-12 2013-06-13 F-Tech Inc. Non-destructive testing system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114216403A (en) * 2021-12-17 2022-03-22 河北工业大学 Discontinuous deformation measurement method based on infrared and visible light double-light camera
CN114216403B (en) * 2021-12-17 2022-07-01 河北工业大学 Discontinuous deformation measurement method based on infrared and visible light double-light camera

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69814601T2 (en) MAGNETOMETRIC DETECTION OF FATIGUE DAMAGE IN AIRCRAFT
DE3820862A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTACTLESS EXAMINATION OF SURFACES AND INTERNAL STRUCTURES OF A FIXED TEST BODY
DE112014003881T5 (en) Lockin thermography method and system for hotspot localization
EP2124044A1 (en) Method for calculating and evaluating eddy current displays, in particular disruptions, in a test object made from a conductive material
DE19933446C1 (en) Method and device for detecting defects in metallic components
DE102020106924B3 (en) Device for detecting cracks in the area of the surface of metallic test objects
DE102019124344B4 (en) Method and device for checking the internal condition of a test object by means of an impressed heat flow
DE10331070B4 (en) Method for characterizing workpieces made of electrically conductive materials
DE3222331A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE PROPERTIES OF QUARKING AGENTS
EP1659396A2 (en) Method for detecting faults in metallic parts
EP3906419A1 (en) Method for the non-destructive detecting of ageing symptoms of a component having regularly recurring structures
EP2706351B1 (en) Method, device and use of the device for non-destructive quantitative determination of layer thicknesses of a body with layers
DE102008030691B4 (en) Method and device for material testing by means of periodic thermal radiation
DE102020106482B3 (en) Inductor device for the thermal detection of cracks in the area of the surface of metallic components
EP2343525B1 (en) Method and device for estimating the temperature sensed upon contact with a surface
DE102006040869B4 (en) Method and device for detecting a fault in a layered non-metallic specimen
WO2019129499A1 (en) Method and apparatus for contactless nondestructive testing of a workpiece
DE102018222369B3 (en) Method and device for non-destructive testing of an object
EP2023131B1 (en) Method and device for interference-free testing of an object containing material fractions which are magnetic and conductive
EP4080232B1 (en) Measuring device and method for determining magnetic properties of a magnetizable test body
EP3117452A1 (en) Method for determining a bonding connection in a component arrangement and test apparatus
WO2015176913A1 (en) Test method and test apparatus for non-destructive materials testing using a probe array
WO2017071812A1 (en) Method and devices for observing a magnetic field of a material volume, and use of the device
DE102008052983A1 (en) Eddy current sensor and method for determining due to thermal influences modified material properties in a component to be examined by means of the same
DE102020205857A1 (en) Test system, test facility and method for surface layer analysis of a coated component

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: EDEVIS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: EDEVIS GMBH, 70565 STUTTGART, DE