DE102011076690A1 - Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren - Google Patents

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Abstract

In einem Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren, in dem eine Standardprobe (6b) und eine Messprobe (6c) innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren (1) angeordnet werden und die Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) durch Messen von Daten der Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren (1) erfasst wird, wird eine charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten und eine charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten durch Verschieben der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) ermittelt; wird eine Entfernung ”L” zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) und der charakteristischen Datendynamikfunktion der Messprobe (6c) berechnet; und wird die Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) auf der Grundlage dieser Entfernung ”L” erfasst. So kann selbst dann eine genaue Materialvergleichsunterscheidung verwirklicht werden, wenn die Einstellung der Standardprobe (6b) oder der Messprobe (6c) in Bezug auf die Messvorrichtung verhältnismäßig grob ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren und insbesondere ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren, in dem eine Standardprobe und eine Messprobe innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren angeordnet werden und durch Messen von Daten von Widerstandswertkomponenten und von Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren eine Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe erfasst wird.
  • Herkömmlich ist ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren für ein zerstörungsfreies Metallstrukturvergleichs-Unterscheidungsverfahren bekannt.
  • Im Folgenden ist ein Beispiel eines herkömmlichen Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahrens erläutert.
  • 1A und 1B sind Darstellungen, die Beispiele von Wirbelstromsensoren zeigen, die in einem Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren verwendet werden. Die Wirbelstromsensoren 1a, 1b enthalten Spulen 3a, 3b, die durch Doppelstrukturen von Erregungsspulen und Erfassungsspulen gebildet sind, die auf kreisförmige (1A) oder rechteckige (1B) zylindrische Abschnitte gewickelt sind, die dadurch bereitgestellt sind, dass Durchführungen durch die Mittelabschnitte der Gehäuse 2a, 2b gebildet sind, wobei die Innenräume der zylindrischen Abschnitte als Messzonen 4a, 4b gebildet sind. Von den Spulen 3a, 3b der Wirbelstromsensoren 1a, 1b sind Spulenzuleitungsdrähte 5a, 5b weggeführt. Es wird angemerkt, dass der Sensor allgemein als Wirbelstromsensor 1 bezeichnet ist, wenn die Wirbelstromsensoren 1a, 1b nicht unterschieden zu werden brauchen, und dass die Zone allgemein als Messzone 4 bezeichnet ist, wenn die Messzonen 4a, 4b nicht unterschieden zu werden brauchen.
  • Bei einer Untersuchung wird in der Messzone 4a, 4b des Wirbelstromsensors 1a, 1b eine Messprobe (nicht gezeigt) angeordnet, wird an die Messprobe innerhalb der Messzone 4a, 4b ein magnetisches Wechselfeld angelegt, indem ein Wechselstrom durch den Spulenzuleitungsdraht 5a, 5b in die Spule 3a, 3b fließen gelassen wird, und wird in Abhängigkeit von der bei der Messprobe auftretenden Wirbelstromdifferenz eine Materialvergleichsunterscheidung der Messprobe ausgeführt.
  • Genauer wird zunächst die Impedanz der Spule des Wirbelstromsensors in Bezug auf die Messprobe in einer X-Y-Ebene als ein Vektorbetrag angezeigt, um die elektrische Leitfähigkeit und die relative magnetische Permeabilität der Messprobe in Abhängigkeit von dem bei der Messprobe auftretenden Wirbelstrom zu messen.
  • Nachfolgend wird die Vektorimpedanz ähnlich auch in Bezug auf eine Standardprobe gemessen und durch Vergleich der Vektorimpedanz der Standardprobe und der Vektorimpedanz der Messprobe eine Materialunterscheidung ausgeführt.
  • Es wird angemerkt, dass zur Erhöhung der Messempfindlichkeit allgemein die Messung ähnlich in Bezug auf eine getrennt vorbereitete Referenzprobe (nicht gezeigt) ausgeführt wird, die Vektorimpedanz der Referenzprobe von der Vektorimpedanz der Standardprobe oder der Messprobe subtrahiert wird und die Differenz in einer X-Y-Ebene angezeigt wird.
  • Im Folgenden ist ein herkömmliches Strukturvergleichs-Unterscheidungsverfahren beispielhaft anhand einer Strukturvergleichsunterscheidung eines Wellenzapfenabschnitts einer Nockenwelle, die für einen Motor oder dergleichen verwendet wird, erläutert.
  • 2 ist eine Darstellung, die eine Form einer Nockenwelle 6 zeigt, die zu einem Messziel wird. Die Nockenwelle 6 ist in der Mitte eines Wellenabschnitts 7 mit einem Nockenabschnitt 8 versehen und bei dem Endabschnitt mit einer Sensorplatte 9 versehen. Es wird angemerkt, dass das Bezugszeichen 15 in 2 und 3 einen Wellenzapfenabschnitt bezeichnet.
  • 3 ist eine Darstellung, die schematisch eine Lagebeziehung zwischen der Nockenwelle 6 und dem Wirbelstromsensor 1 zeigt, wenn die Nockenwelle 6 in der Wirbelstrommessvorrichtung gemessen wird. Bei einer Messung werden drei Arten von Nockenwellen vorbereitet. Genauer wird eine Referenznockenwelle 6a als eine Referenzprobe vorbereitet und werden für Messproben eine Standardnockenwelle 6b, die zu einer Standardprobe wird, und eine Messnockenwelle 6c, die zu einem Untersuchungsziel wird, d. h., für die die Strukturunterscheidung ausgeführt wird, vorbereitet. Es wird angemerkt, dass allgemein von einer Nockenwelle 6 gesprochen wird, wenn die Art der Nockenwelle nicht unterschieden zu werden braucht.
  • Für den Wirbelstromsensor 1 werden ebenfalls ein Referenzwirbelstromsensor 1c und ein Messwirbelstromsensor 1d vorbereitet. Es wird angemerkt, dass diese allgemein als der Wirbelstromsensor 1 bezeichnet werden, wenn zwischen dem Referenzwirbelstromsensor 1c und dem Messwirbelstromsensor 1d nicht unterschieden zu werden braucht.
  • Bei der Messung wird ein Zustand hergestellt, in dem die Sensorplatten 9a, 9b, 9c der Nockenwellen 6a, 6b, 6c in die Durchgangsabschnitte der Wirbelstromsensoren 1c, 1d (siehe 1) eingeführt sind und die Sensorplatten 9a, 9b, 9c im Innern der Messzonen 4a, 4b (siehe 1) positioniert sind.
  • Im Folgenden sind die Messmethoden in Übereinstimmung mit einem herkömmlichen Strukturvergleichs-Unterscheidungsverfahren erläutert.
  • Schritt 1: Die Referenznockenwelle 6a, die zu der Referenzprobe wird, wird auf die Seite der Referenzvektorimpedanzmessung, d. h. auf die Seite des Referenzwirbelstromsensors 1c, eingestellt.
  • Schritt 2: Für die Messnockenwelle wird eine Standardprobe (Standardnockenwelle 6b) auf die Seite der Messvektorimpedanzmessung (Seite des Wirbelstrommesssensors 1d) eingestellt.
  • Schritt 3: Der Referenzwirbelstromsensor 1c und der Messwirbelstromsensor 1d werden zu den vorgegebenen Sensorplatten 9a, 9b der Nockenwelle 6a, 6b (3) verschoben.
  • Schritt 4: In diesem Zustand wird die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz ermittelt und in einer X-Y-Ebene aufgezeichnet.
  • Schritt 5: Sowohl der Referenzwirbelstromsensor 1c als auch der Messwirbelstromsensor 1d werden in die Ausgangslagen zurückgestellt.
  • Schritt 6: Die oben erwähnten Schritte 2 bis 5 werden unter Verwendung einer anderen Standardprobe (Standardnockenwelle) wiederholt und die Differenz der Messvektorimpedanzen wird ermittelt und in einer X-Y-Ebene aufgezeichnet. 4 ist ein Graph, der ein Beispiel des Messergebnisses der Vektorimpedanzen zeigt. Die X-Achse ist eine reelle Achse, die Widerstandskomponenten ausdrückt, und die Y-Achse ist eine imaginäre Achse, die Induktivitätskomponenten ausdrückt. Die Messergebnisse mehrerer Standardproben (Standardnockenwellen) sind als Daten R1(Xr1, Yr1), ..., Rn(Xrn, Yrn) gezeigt.
  • Schritt 7: Auf der Grundlage der durch Wiederholen der Schritte 2 bis 5 erhaltenen Vektorimpedanzen wird eine Toleranzzone ”Referenz” (siehe 4) aufgestellt.
  • Schritt 8: Die Nockenwelle (Messnockenwelle 6c), deren Struktur zu unterscheiden ist, wird auf die Seite der Messvektorimpedanzmessung (Seite des Messwirbelstromsensors 1d) eingestellt und der Wirbelstromsensor wird in Richtung der Sensorplatte verschoben.
  • Schritt 9: Die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz wird ermittelt und in einer X-Y-Ebene aufgezeichnet.
  • Schritt 10: Wenn die X-Y-Daten in Schritt 9 innerhalb der Toleranzzone ”Referenz” liegen, wird beurteilt, dass das Produkt ein akzeptables Produkt (nicht defektes Produkt) ist, und wenn die Daten außerhalb der Toleranzzone ”Referenz” liegen, wird beurteilt, dass das Produkt ein inakzeptables Produkt (defektes Produkt) ist.
  • Allerdings weist das oben beschriebene herkömmliche Messverfahren die folgenden Probleme auf.
    • a. Bei einer Gussnockenwelle oder dergleichen ist die Gussoberfläche rau und unterliegt die Nockenwelle Größenschwankungen, sodass es beim Einstellen einer zu messenden Nockenwelle (Standardprobe oder Messnockenwelle) auf die Messseite der Messvektorimpedanz geschieht, dass die Einstelllage jedes Mal in Bezug auf den Messsensor etwas variiert. Durch diese Änderung tritt ein Unterschied der Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz auf, sodass es gelegentlich geschieht, dass keine genaue Materialunterscheidung ausgeführt werden kann.
    • b. Selbst wenn zur Lösung des unter ”a” beschriebenen Problems die Einstelllage der Messnockenwelle unter Verwendung einer Messschraube oder dergleichen eingestellt wird, besitzt die Probe eine grobe Gussoberfläche, sodass es geschieht, dass die Einstellstelllage in Abhängigkeit von dem Ort, an dem der Messanschluss die Messschraube berührt, variiert.
    • c. Selbst wenn die Messnockenwelle bei der Messung des Nockenabschnitts der Nockenwelle richtig eingestellt wird, kann die oben erwähnte Nockenlage infolge Produktschwankung verschieden sein, wobei es geschieht, dass für die Genauigkeit der Strukturunterscheidung ein großer Einfluss ausgeübt werden muss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren zu schaffen, in dem eine Strukturvergleichsunterscheidung selbst dann genau ausgeführt werden kann, wenn die Einstelllage der Messprobe variiert.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 5. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • In Anspruch 1 ist ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren offenbart, in dem eine Standardprobe und eine Messprobe innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren angeordnet werden und ein Strukturunterschied zwischen der Standardprobe und der Messprobe durch Messen von Daten der Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardprobe im Innern des Durchgangswirbelstromsensors verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Standardprobe gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Standardprobe ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; wobei die Messprobe im Innern des Durchgangswirbelstromsensors verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Messprobe ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; eine Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe und der charakteristischen Datendynamikfunktion der Messprobe berechnet wird; und auf der Grundlage der Entfernung eine Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe erfasst wird.
  • Anspruch 2 beschreibt das Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe aus Daten zweier Sätze der Widerstandswertkomponenten und der Induktivitätskomponenten der Sensorspule ermittelt wird, und die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe aus Daten eines Satzes der Widerstandswertkomponente und der Induktivitätskomponente der Sensorspule und aus dem Gradienten der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe ermittelt wird.
  • Anspruch 3 beschreibt das Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe gleich f(Xs) gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe gleich f(Xm) gesetzt wird, die Widerstandswertkomponentendaten der Sensorspule gleich (X) gesetzt werden und die Induktivitätskomponentendaten gleich (Y) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (1) bis (3) ermittelt wird, indem die Daten der zwei Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) der Sensorspule gleich S1(X1, Y1) und S2(X2, Y2) gesetzt werden: f(Xs) = m·X + C (1) m = (Y2 – Y1)/(X2 – X1) (2) C = (f(X1) + f(X2) – m·(X1 + X2))/2 (3) und wenn die Daten des einen Satzes der Widerstandswertkomponente gleich (X) und der Induktivitätskomponente (Y) der Sensorspule gleich Ma(Xa, Ya) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten aus dem einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten m der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe ermittelt wird.
  • Anspruch 4 beschreibt das Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe auf der Grundlage der Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten und der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten ausgeführt wird, und wenn die Entfernung gleich L gesetzt wird und die Daten des Orts, an dem eine Gerade D in Richtung der Y-Achse, die durch den einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe schneidet, (Xa, Yb) gesetzt werden, die Entfernung L in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (4) bis (6) ermittelt wird: L = D·cosq (4) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (5)
    Figure 00080001
  • In Anspruch 5 ist ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren offenbart, in dem eine Standardprobe und eine Messprobe innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren angeordnet werden und eine Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe durch Messen von Daten von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe zentriert um eine Längsachse im Innern des Durchgangswirbelstromsensors gedreht wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe gemessen werden, ein geometrischer Ort der Messprobendaten ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; die Messprobe im Innern des Durchgangswirbelstromsensors verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Messprobe ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; die Messprobe zentriert um eine Längsachse im Innern des Durchgangswirbelstromsensors gedreht wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe gemessen werden, der geometrische Ort der Messprobendaten ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; eine Entfernung zwischen dem geometrischen Ort der Standardprobendaten und dem geometrischen Ort der Messprobendaten auf der Grundlage des geometrischen Orts der Standardprobendaten, des geometrischen Orts der Messprobendaten und der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe berechnet wird; und auf der Grundlage der Entfernung die Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe erfasst wird.
  • Anspruch 6 beschreibt das Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe gleich f(Xs) gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe gleich f(Xm) gesetzt wird, die Widerstandswertkomponentendaten der Sensorspule gleich (X) gesetzt werden und die Induktivitätskomponentendaten (Y) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten aus den zwei Sätzen von Daten S1(X1, Y1), S2(X2, Y2) in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (1) bis (3) ermittelt wird, indem die Daten der zwei Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) innerhalb der Daten der mehreren Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) der Sensorspule gleich S1(X1, Y1), S2(X2, Y2) gesetzt werden: f(Xs) = m·X + C (1) m = (Y2 – Y1)/(X2 – X1) (2) C = (f(X1) + f(X2) – m·(X1 + X2))/2, (3) und wenn die Daten des einen Satzes der Widerstandswertkomponente (X) und der Induktivitätskomponente (Y) in einer X-Y-Ebene der Messprobe gleich Ma(Xa, Ya) gesetzt werden und der Gradient der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten gleich m gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten aus dem einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten m ermittelt wird.
  • Anspruch 7 beschreibt das Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe auf der Grundlage der Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten ausgeführt wird, die aus dem geometrischen Ort der Standardprobendaten und aus dem geometrischen Ort der Messprobendaten und aus der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten erhalten wird, und wenn die Entfernung gleich L gesetzt wird und die Daten des Orts, an dem eine Gerade D in Richtung der Y-Achse, die durch den einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe schneidet, (Xa, Yb) gesetzt werden, die Entfernung L in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (7) bis (9) ermittelt wird: L = D·cosq (7) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (8)
    Figure 00100001
  • In der Erfindung wird die charakteristische Datendynamikfunktion durch Verschieben der Standardprobe in Bezug auf den Durchgangswirbelstromsensor und Erfassen der Strukturdifferenz anhand der charakteristischen Datendynamikfunktion dieser Standardprobe ermittelt, sodass die Akzeptanz oder Fehlerhaftigkeit der Probe selbst dann unterschieden werden kann, wenn die Lage der Probe in Bezug auf den Durchgangswirbelstromsensor abweicht.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
  • 1A und 1B Darstellungen von Beispielen von Wirbelstromsensoren, die in einem Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren verwendet werden;
  • 2 eine Darstellung eines Beispiels einer Form einer Nockenwelle, die zu einem Messziel wird;
  • 3 eine Darstellung einer Lagebeziehung zwischen einer Nockenwelle und einem Wirbelstromsensor;
  • 4 ein Diagramm eines Beispiels eines Messergebnisses der Vektorimpedanz;
  • 5 ein Diagramm von Messdaten mehrerer Standardnockenwellen und mehrerer Messnockenwellen;
  • 6 ein Diagramm zur Erläuterung eines Strukturunterscheidungsverfahrens einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
  • 7A und 7B Darstellungen eines Beispiels einer Form einer Nockenwelle, die in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform zu einem Untersuchungsziel wird;
  • 8 eine Darstellung einer Lagebeziehung zwischen einer Nockenwelle und einem Wirbelstromsensor bei der Messung einer Nockenwelle;
  • 9 ein Diagramm zur Erläuterung eines durch eine Abweichung einer Wellenmitte verursachten Unterscheidungsfehlers;
  • 10 ein Diagramm zur Erläuterung einer Erscheinung, dass die Vektorimpedanzdaten zusammen mit der Drehung der Nockenwelle variieren; und
  • 11 ein Diagramm zur Erläuterung von Strukturunterscheidungsmethoden in Übereinstimmung mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Im Folgenden wird anhand einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ein Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren der Erfindung erläutert.
  • Ein Aufbau des Messgrundsystems in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung ist näherungsweise derselbe, wie er in 3 gezeigt ist, sodass wiederholte Erläuterungen davon weggelassen sind, wobei es aber einen Unterschied dahingehend gibt, wie die Lage der Sensorplatte 9b der Nockenwelle 6b in Bezug auf den Wirbelstromsensor 1d so eingestellt wird, dass sie in Richtung der Längsachse der Nockenwelle 6b wie durch den Pfeil Z1 gezeigt verschoben werden kann.
  • Im Folgenden ist das Unterscheidungsverfahren in Übereinstimmung mit der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert.
  • Schritt 11: Die Referenznockenwelle 6a, die die Referenzprobe ist, wird auf die Seite der Referenzvektorimpedanzmessung (Seite des Referenzwirbelstromsensors 1c) eingestellt.
  • Schritt 12: Die Standardnockenwelle 6b, die die Standardprobe ist, wird auf die Seite der Messvektorimpedanzmessung (Seite des Messwirbelstromsensors 1d) eingestellt.
  • Schritt 13: Der Referenzwirbelstromsensor 1c und der Messwirbelstromsensor 1d werden in Richtung der Sensorplatten 9a, 9b der Referenznockenwelle 6a und der Standardnockenwelle 6b verschoben.
  • Schritt 14: In diesem Zustand wird die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz ermittelt und in einer X-Y-Ebene (Ebene der reellen Achse über der imaginären Achse) aufgezeichnet.
  • Schritt 15: Die Standardnockenwelle 6b wird etwas in Richtung der Längsachse (in Richtung des Pfeils Z1) im Innern des Messwirbelstromsensors 1d verschoben und die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz erneut ermittelt und die Daten hiervon werden in der X-Y-Ebene aufgezeichnet. Bei Bedarf wird die Standardnockenwelle 6b weiter verschoben und werden mehrere Sätze von Vektorimpedanzdifferenzen in der X-Y-Ebene aufgezeichnet.
  • Schritt 16: Der Referenzwirbelstromsensor 1c und der Messwirbelstromsensor 1d werden in die Ausgangslagen zurückgestellt.
  • Schritt 17: Die zu messende Nockenwelle (Standardnockenwelle 6b) wird gegen eine andere Standardnockenwelle ausgetauscht und die oben beschriebenen Schritte 13 bis 16 werden wiederholt und es wird eine Toleranzbreite W (siehe 6) aufgestellt.
  • Schritt 18: Die Nockenwelle (Messnockenwelle 6c), deren Struktur zu unterscheiden ist, wird auf die Seite der Messvektorimpedanzmessung (Seite des Messwirbelstromsensors 1d) eingestellt und der Wirbelstromsensor wird in Richtung der Sensorplatte verschoben.
  • Schritt 19: Die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz wird gemessen und in der X-Y-Ebene aufgezeichnet. 5 ist ein Diagramm, das Messdaten S1(Xs1, Ys1), ..., Sn(Xsn, Ysn) mehrerer Standardnockenwellen und Messdaten M1(Xm1, Ym1), ..., Mn(Xmn, Ymn) mehrerer Messnockenwellen zeigt.
  • Schritt 20: Wenn die Entfernung L von der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (Standardnockenwelle 6b), die in Schritt 19 aus den Daten in der X-Y-Ebene berechnet wird, innerhalb der Toleranzbreite W liegt, wird beurteilt, dass das Produkt akzeptabel (nicht defekt) ist, und wenn sie außerhalb der Toleranzbreite W liegt, wird beurteilt, dass das Produkt inakzeptabel (defekt) ist.
  • Nachfolgend wird das Strukturunterscheidungsverfahren ausführlich erläutert. 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Strukturunterscheidungsverfahrens der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (Standardnockenwelle 6b) wird wie in den folgenden Formeln gezeigt aus zwei Sätzen von X-Y-Daten S1(X1, Y1), S2(X2, Y2) ermittelt, die durch Messung der Standardprobe erhalten werden: f(Xs) = m·X + C (1) m = (Y2 – Y1)/(X2 – X1) (2) C = (f(X1) + f(X2) – m·(X1 + X2))/2 (3)
  • Außerdem wird die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) im X-Y-Bereich der Messprobe (Messnockenwelle 6c) aus einem Satz von X-Y-Daten Ma(Xa, Ya), die durch Messung der Messprobe erhalten werden, und aus dem Gradienten m der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe ermittelt.
  • Wenn die Metallmaterialstruktur unterschiedlich ist, wird die relative magnetische Permeabilität im Vergleich zur elektrischen Leitfähigkeit für das Metall stark geändert und wird die Induktivität der Sensorspule verhältnismäßig stark geändert, sodass der geometrische Ort der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) zu einer Geraden in konstanter Entfernung von der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) wird, sodass die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) aus einem Satz von X-Y-Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten m der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) ermittelt werden kann.
  • Wie oben erwähnt wurde, wird die Beurteilung auf Akzeptanz oder Mangelhaftigkeit der Messprobe auf der Grundlage der Entfernung L von der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) ausgeführt und die Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) und f(Xm) in Abhängigkeit von den folgenden Formeln ermittelt. Es wird angemerkt, dass die Daten des Orts, an dem eine Gerade in Richtung der Y-Achse, die durch die Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) schneidet, gleich A1(Xa, Yb) gesetzt werden. L = D·cosq (4) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (5)
    Figure 00150001
  • In der oben erwähnten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform gibt es die folgenden Wirkungen:
    • (1) Selbst wenn die Einstellung der Standardprobe oder der Messprobe in Bezug auf die Messvorrichtung verhältnismäßig grob ist, kann eine genaue Materialvergleichsunterscheidung verwirklicht werden und ist die Materialvergleichsunterscheidung innerhalb kurzer Zeitdauer praktikabel.
    • (2) In dem herkömmlichen Messverfahren geschieht es in einem Beispiel wie in 4, wenn die Messdaten M1(Xm1, Ym1) und M2(Xm2, Ym2) von zwei Messnockenwellen verglichen werden, dass die Seite der Messprobe (Messnockenwelle), die den Messdaten M1 entspricht, als die Metallstruktur in der Nähe der Standardmaterialeigenschaft beurteilt wird, während in dem Beurteilungsverfahren der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform der geometrische Ort der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) zu den Beurteilungsinformationen gemacht wird, sodass richtig beurteilt wird, dass die Messprobe (Messnockenwelle), die den Messdaten M2 entspricht, in der Nähe der Standardmaterialeigenschaft liegt.
  • Es wird angemerkt, dass in der oben beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform die Referenzprobe festgesetzt ist und die Standardprobe und die Messprobe verschoben werden, wobei aber ebenfalls die Standardprobe und die Messprobe im Innern des Wirbelstromsensors festgesetzt sein können und die Referenzprobe verschoben werden kann.
  • Im Folgenden wird einfach ein Änderungsbeispiel dieser ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert.
  • Die Standardprobe (Standardnockenwelle) wird im Innern des Wirbelstromsensors festgesetzt, und durch Verschieben der Referenzprobe (Referenznockenwelle) im Innern des Wirbelstromsensors werden mehrere Sätze von X-Daten (Widerstandswertkomponentendaten), Y-Daten (Induktivitätskomponentendaten) der Sensorspule in Bezug auf die Referenzprobe gemessen und wird die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe ermittelt.
  • Nachfolgend wird ähnlich wie oben beschrieben ebenfalls in Bezug auf die Messprobe (Messnockenwelle) die Referenzprobe verschoben und werden mehrere Sätze von X-Daten (Widerstandswertkomponentendaten), Y-Daten (Induktivitätskomponentendaten) gemessen und wird die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) in dem X-Y-Bereich der Messprobe ermittelt.
  • Daraufhin wird die Entfernung zwischen den oben beschriebenen Funktionen f(Xs) und f(Xm) berechnet und die Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe und der Messprobe durch die Differenz dieser Entfernung erfasst.
  • In Übereinstimmung mit der oben beschriebenen ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird es schwierig, den Einfluss der Einstelllage der Probe zu erhalten, wobei aber in Abhängigkeit von der Richtung der Abweichung der Einstelllage ein Einfluss auftreten kann.
  • Im Folgenden werden die Gründe hierfür erläutert.
    • A. Bei Verwendung der Wirbelstrommessvorrichtung (siehe 8) können die Mitten der Nockenwellenaufspannvorrichtung 14 und des Durchgangsabschnitts des Referenzwirbelstromsensors 1c oder des Messwirbelstromsensors 1d nicht zusammenfallen. Folglich ändert sich je nachdem, wie die Standardnockenwelle 10b und die Messwelle 10c angebracht sind, durch Einstellen der Längsachse der Nockenwelle als der Mittelpunkt der Drehung die Drehphase, sodass eine Differenz zwischen der Standardvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz auftritt und somit gelegentlich keine genaue Strukturunterscheidung ausgeführt werden kann.
    • B. Unter der Annahme einer Wirbelstrommessvorrichtung, in der die Mitten der Nockenwellenaufspannvorrichtung und des Durchgangsabschnitts des Referenzwirbelstromsensors zusammenfallen, können beim Einstellen der Standardnockenwelle und der Messnockenwelle auf die Vorrichtung bei einer Probe mit rauer Gussoberfläche oder bei Proben, in denen es Größenschwankungen gibt, die Mitte der Nockenwellenaufspannvorrichtung und die Achsrichtungsmitte der Messnockenwelle (Standardnockenwelle) selbst dann nicht zusammenfallen, wenn die Drehphasen durch Einstellen der Längsachse als der Mittelpunkt der Drehung gleich werden. Dadurch kann ein Unterschied der Differenz zwischen der Standardvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz auftreten und keine genaue Strukturunterscheidung ausgeführt werden.
  • 9 ist ein Diagramm zur Erläuterung des durch eine Abweichung der Wellenmitte verursachten Unterscheidungsfehlers.
  • Wenn z. B. die Mittellage (Einstelllage) der Nockenwellenaufspannvorrichtung 14 selbst dann abweicht, wenn die Durchgangsabschnitte des Referenzwirbelstromsensors 1c und des Messwirbelstromsensors 1d, die in 8 gezeigt sind, in idealen Kreisen gebildet sind, ändert sich die Entfernung zwischen der Messprobe und der Sensorspule, wenn sich durch Einstellen der Längsachse als der Mittelpunkt der Drehung beim Befestigen der Messprobe (Standardnockenwelle 10b, Messnockenwelle 10c) an der Messvorrichtung bei einer fächerförmigen Sensorplatte 13, wie sie in 7 gezeigt ist, der Drehwinkel (die Phase) ändert, wobei es, wie in 10 gezeigt ist, geschieht, dass die Daten der Vektorimpedanz zusammen mit der Drehung der Nockenwelle variieren. In 10 bezeichnet S11(Xs11, Ys11), ..., S1n(Xs1n, Ys1n) eine Datengruppe, wenn eine erste Standardnockenwelle gedreht wird, und bezeichnet S21(Xs21, Ys21), ..., S2n(Xs2n, Ys2n) eine Datengruppe, wenn eine zweite Standardnockenwelle gedreht wird.
  • Eine im Folgenden erläuterte zweite erfindungsgemäße Ausführungsform ist so eingerichtet, dass die Strukturvergleichsunterscheidung selbst bei einer Messvorrichtung, in der die Mitten einer Nockenwellen-Aufspannvorrichtung und eines Durchgangsabschnitts eines Referenzwirbelstromsensors nicht zusammenfallen, und außerdem selbst dann, wenn die Einstelllage (Drehphase durch Einstellen der Längsachse einer Nockenwelle als der Mittelpunkt der Drehung) einer Messprobe (Standardnockenwelle, Messnockenwelle) variiert, genau ausgeführt werden kann.
  • Im Folgenden ist die zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Erfindung erläutert.
  • 7 sind Darstellungen eines Beispiels einer Form einer Nockenwelle, die zu einem Messziel wird. Eine Nockenwelle 10 ist in der Mitte eines Wellenabschnitts 11 mit einem Nockenabschnitt 12 und an einem Endabschnitt mit einer fächerförmigen Sensorplatte 13 versehen. Es wird angemerkt, dass ein Bezugszeichen 16 in 7 und 8 einen Wellenzapfenabschnitt zeigt.
  • 7A ist eine Ansicht, in der eine Nockenwelle 10 von der Seitenfläche zu sehen ist, und 7B ist eine Ansicht, in der eine Nockenwelle 10 von der Achsenrichtung auf der Seite des Wellenzapfenabschnitts zu sehen ist. Der Wellenabschnitt 11 der Nockenwelle 10 ist mit einer Durchgangsbohrung 11a versehen.
  • Im Folgenden ist ein Unterscheidungsverfahren in Übereinstimmung mit der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert.
  • Grundsätzlich ist das Unterscheidungsverfahren in Übereinstimmung mit der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ähnlich dem Unterscheidungsverfahren in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei der Unterschied in einem Aspekt besteht, dass die Probe dadurch gemessen wird, dass sie zentriert um eine Längsachse gedreht wird.
  • 8 ist eine Darstellung einer Lagebeziehung zwischen einer Nockenwelle 10 und einem Durchgangswirbelstromsensor 1 bei der Messung der Nockenwelle 10.
  • Bei der Messung werden drei Arten von Nockenwellen vorbereitet. Genauer wird für die Referenzprobe eine Referenznockenwelle 10a vorbereitet und werden für die Messproben eine Standardnockenwelle 10b, die zu einer Standardprobe wird, und eine Messnockenwelle 10c, die zu einem Untersuchungsziel wird, d. h., deren Struktur unterschieden werden soll, vorbereitet. Es wird angemerkt, dass die verschiedenen Arten von Nockenwellen allgemein als die Nockenwelle 10 bezeichnet sind, wenn zwischen ihnen nicht unterschieden zu werden braucht.
  • Außerdem werden für den Wirbelstromsensor 1 ein Referenzwirbelstromsensor 1c und ein Messwirbelstromsensor 1d vorbereitet. Es wird angemerkt, dass dann, wenn zwischen dem Referenzwirbelstromsensor 1c und dem Messwirbelstromsensor 1d nicht unterschieden zu werden braucht, dieser allgemein als der Wirbelstromsensor 1 bezeichnet wird.
  • Bei der Messung wird ein Zustand eingestellt, in dem die Sensorplatte 13 der Nockenwelle 10 in dem Durchgangsabschnitt des Wirbelstromsensors 1 (siehe 1) eingestellt wird und die Sensorplatte 13 im Innern der Messzone 4 (siehe 1) positioniert wird.
  • Nachfolgend werden anhand von 8 bis 11 die Messmethoden in Übereinstimmung mit der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert.
  • Schritt 21: Die Referenznockenwelle 10a, die zu der Referenzprobe wird, wird auf die Seite der Referenzvektorimpedanzmessung, d. h. auf die Seite des Referenzwirbelstromsensors 1c, eingestellt.
  • Schritt 22: Für die Messnockenwelle wird die Standardprobe (Standardnockenwelle 10b) auf die Seite der Messvektorimpedanzmessung (Seite des Messwirbelstromsensors 1d) eingestellt.
  • Schritt 23: Der Referenzwirbelstromsensor 1c und der Messwirbelstromsensor 1d werden in Richtung der vorgegebenen Sensorplatten 13a, 13b, 13c der Nockenwellen 10a, 10b, 10c verschoben.
  • Schritt 24: In diesem Zustand wird die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz ermittelt und in einer X-Y-Ebene aufgezeichnet.
  • Schritt 25: Die Standardnockenwelle 10b wird zentriert um die Längsachse in der in 7B durch einen Pfeil Z3 gezeigten Richtung im Innern des Wirbelstromsensors 1d gedreht, und wie in 11 gezeigt ist, werden mehrere Sätze von X-Daten (Widerstandswertkomponentendaten), Y-Daten (Induktivitätskomponentendaten) S11(Xs11, Ys11), ..., S1n(Xs1n, Ys1n) der Sensorspule in Bezug auf die Standardnockenwelle 10b gemessen und wird ein geometrischer Ort der Daten Ts (siehe 11) in dem X-Y-Bereich der Standardnockenwelle 10b ermittelt. Zum Beispiel wird die Standardprobe (Standardnockenwelle 10b) zu jedem Messzeitpunkt um 45° gedreht und werden für eine Drehung acht Sätze von X-Y-Daten erhalten.
  • Schritt 26: Die Standardprobe (Standardnockenwelle 10b) wird in Richtung der Achsrichtung der Probe, wie durch einen Pfeil Z1 in 8 gezeigt ist, im Innern des Messwirbelstromsensors 1d etwas nach vorn verschoben und wieder die Differenz zwischen der Referenzvektorimpedanz und der Messvektorimpedanz ermittelt, wobei die Daten wieder in der X-Y-Ebene aufgezeichnet werden. Bei Bedarf wird die Standardprobe (Standardnockenwelle 10b) weiter verschoben, werden mehrere Sätze von Vektorimpedanzdifferenzen in einer X-Y-Ebene aufgezeichnet und wird die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (siehe 11) ermittelt. Die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) wird z. B. gleich einer Funktion gesetzt, die durch den Mittelabschnitt der geometrischen Orte der Daten Ts[(s11), ..., (Xs1n), ..., (Ys11), ..., (Ys1n), ...] geht.
  • Schritt 27: Die Wirbelstromsensoren (der Referenzwirbelstromsensor 1c, der Messwirbelstromsensor 1d) werden in die Ausgangslagen zurückgestellt.
  • Schritt 28: Die zu messende Nockenwelle (Standardnockenwelle 10b) wird durch eine andere Standardnockenwelle ausgetauscht und die oben beschriebenen Schritte 23 bis 27 werden wiederholt und daraufhin wird die Toleranzbreite W (siehe 11) aufgestellt.
  • Schritt 29: Die Nockenwelle (Messnockenwelle 10c), deren Struktur zu unterscheiden ist, wird auf die Seite des Messwirbelstromsensors 1d eingestellt und der Wirbelstromsensor wird zu der Sensorplatte verschoben.
  • Schritt 30: Die Messprobe (Messnockenwelle 10c) wird zentriert um die Längsachse im Innern des Wirbelstromsensors 1d gedreht und es weden mehrere Sätze von X-Daten (Widerstandswertkomponentendaten), Y-Daten (Induktivitätskomponentendaten) der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (Messnockenwelle 10c) gemessen und die geometrischen Orte der Daten Tm und die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) in dem X-Y-Bereich der Messprobe (Messnockenwelle 10c) (siehe 11) ermittelt. Der Gradient der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) der Messnockenwelle 10c ist näherungsweise gleich dem der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardnockenwelle 10b. Es wird angemerkt, dass außerdem die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) gleich einer Funktion gesetzt wird, die durch den Mittelabschnitt der geometrischen Orte der Daten Tm[(Xm11), ..., (Xm1n), ..., (Ym11), ..., (Ym1n), ...] geht.
  • Daraufhin wird aus dem geometrischen Ort der Daten Tm und aus der charakterstischen Datendynamikfunktion f(Xm) in dem X-Y-Bereich der Messprobe, die aus den X-Y-Daten in Schritt 30 berechnet wurde, und aus den geometrischen Orten der Daten Ts in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (Standardnockenwelle 10b) und aus der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (Standardnockenwelle 10b), die in den Schritten 24 bis 26 erhalten wurden, beurteilt, dass das Produkt ein akzeptables Produkt (nicht defektes Produkt) ist, wenn die Mittelpunktentfernung L zwischen dem geometrischen Ort der Daten Tm der Messprobe und dem geometrischen Ort der Daten Ts der Standardprobe innerhalb der Toleranzbreite W liegt, während beurteilt wird, dass das Produkt ein inakzeptables Produkt (defektes Produkt) ist, wenn die Mittelpunktsentfernung L außerhalb der Toleranzbreite W liegt.
  • 11 ist ein Diagramm, das die Strukturunterscheidungsmethoden in Übereinstimmung mit der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform erläutert.
  • Die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) in dem X-Y-Bereich der Standardprobe (Standardnockenwelle 10b), die oben erwähnt wurde, wird aus den Koordinaten zweier Punkte ermittelt. Genauer wird sie aus zwei Sätzen von X-Y-Daten S11(Xs11, Ys11), S1Z(Xs1Z, Ys1Z) ermittelt. Außerdem wird die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) in dem X-Y-Bereich der Messnockenwelle 10c aus den Koordinaten und aus dem Gradienten eines Punkts ermittelt. Genauer wird sie aus einem Satz der X-Y-Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) ermittelt.
  • Wenn die Metallmaterialstruktur unterschiedlich ist, wird die relative magnetische Permeabilität im Vergleich zur elektrischen Leitfähigkeit für das Metall stark geändert und ändert sich die Induktivität der Sensorspule verhältnismäßig stark, sodass der geometrische Ort der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) zu einer Geraden wird, die eine konstante Entfernung von der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) behält, sodass die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) aus einem Satz von X-Y-Daten (Xa, Ya) und aus dem Gradienten m der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) ermittelt werden kann.
  • Wie oben erwähnt wurde, wird die Beurteilung auf Akzeptanz oder Mangelhaftigkeit der Messprobe auf der Grundlage der Entfernung L von der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) ausgeführt und wird die Entfernung zwischen den charakteristischen Datendynamikfunktionen f(Xs) und f(Xm) in Abhängigkeit von den folgenden Formeln ermittelt. Es wird angemerkt, dass die Daten des Orts, an dem eine Gerade in Richtung der Y-Achse, die durch die Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) schneidet, gleich A1(Xa, Yb) gesetzt werden: L = D·cosq (7) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (8)
    Figure 00230001
  • In Übereinstimmung mit der oben erwähnten zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform können die folgenden Wirkungen erhalten werden.
  • In der Wirbelstrommessvorrichtung (siehe 8) gilt selbst dann, wenn die Mitten der Nockenwellenaufspannvorrichtung und des Durchgangsabschnitts des Referenzwirbelstromsensors nicht zusammenfallen, Folgendes:
    • (1) Bei der Einstellung der Standardprobe oder der Messprobe an der Messvorrichtung kann selbst dann eine genaue Materialvergleichsunterscheidung verwirklicht werden und ist die Materialvergleichsunterscheidung in kurzer Zeitdauer praktikabel, wenn die Lage in Bezug zur Richtung senkrecht zur Achse der Messprobe, d. h. die Lage in Bezug zur radialen Richtung, verschieden ist.
    • (2) Bei der Einstellung der Standardprobe oder der Messprobe an der Messvorrichtung kann selbst dann eine genaue Materialvergleichsunterscheidung in kurzer Zeitdauer verwirklicht werden, wenn die Zentrierung des Drehwinkels (der Phase) um die Achse der Messprobe verschieden ist.
    • (3) Bei einem Beispiel wie dem aus 9 kann beim Vergleich der Messdaten M1(Xm1, Ym1) und M2(Xm2, Ym2) in dem herkömmlichen Messverfahren die Seite der Messdaten M1 der Messnockenwelle, die ein defektes Produkt ist, im Vergleich zu den Messdaten M2 der Messnockenwelle, die kein defektes Produkt ist, als eine Metallstruktur beurteilt werden, die nahe der Standardmaterialeigenschaft ist, während in dem Beurteilungsverfahren der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) (siehe 11) gleich den Beurteilungsinformationen gesetzt wird, sodass richtig beurteilt wird, dass die Messdaten M2 nahe jenen der Standardmaterialeigenschaft liegen.
  • Nachdem anhand der beigefügten Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese genauen Ausführungsformen beschränkt und können daran vom Fachmann auf dem Gebiet verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von dem wie in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken oder Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Die Erfindung kann für eine zerstörungsfreie Untersuchung, z. B. einer Motornockenwelle, genutzt werden.

Claims (7)

  1. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren, in dem eine Standardprobe (6b) und eine Messprobe (6c) innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren (1) angeordnet werden und ein Strukturunterschied zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) durch Messen von Daten der Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardprobe (6b) im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Standardprobe (6b) gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Standardprobe (6b) ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe (6c) in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; wobei die Messprobe (6c) im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Messprobe (6c) ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe (6c) in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; eine Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) und der charakteristischen Datendynamikfunktion der Messprobe (6c) berechnet wird; und auf der Grundlage der Entfernung eine Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) erfasst wird.
  2. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) aus Daten zweier Sätze der Widerstandswertkomponenten und der Induktivitätskomponenten der Sensorspule ermittelt wird, und die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe (6c) aus Daten eines Satzes der Widerstandswertkomponente und der Induktivitätskomponente der Sensorspule und aus dem Gradienten der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) ermittelt wird.
  3. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) gleich f(Xs) gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe (6c) gleich f(Xm) gesetzt wird, die Widerstandswertkomponentendaten der Sensorspule gleich (X) gesetzt werden und die Induktivitätskomponentendaten gleich (Y) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (1) bis (3) ermittelt wird, indem die Daten der zwei Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) der Sensorspule gleich S1(X1, Y1) und S2(X2, Y2) gesetzt werden: f(Xs) = m·X + C (1) m = (Y2 – Y1)/(X2 – X1) (2) C = (f(X1) + f(X2) – m·(X1 + X2))/2 (3) und wenn die Daten des einen Satzes der Widerstandswertkomponente gleich (X) und der Induktivitätskomponente (Y) der Sensorspule gleich Ma(Xa, Ya) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten aus dem einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten m der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe (6b) ermittelt wird.
  4. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) auf der Grundlage der Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten und der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten ausgeführt wird, und wenn die Entfernung gleich L gesetzt wird und die Daten des Orts, an dem eine Gerade D in Richtung der Y-Achse, die durch den einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe (6b) schneidet, (Xa, Yb) gesetzt werden, die Entfernung L in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (4) bis (6) ermittelt wird: L = D·cosq (4) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (5)
    Figure 00270001
  5. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren, in dem eine Standardprobe (6b) und eine Messprobe (6c) innerhalb von Durchgangswirbelstromsensoren (1) angeordnet werden und eine Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) durch Messen von Daten von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspulen der Durchgangswirbelstromsensoren (1) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Messprobe (6c) zentriert um eine Längsachse im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) gedreht wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) gemessen werden, ein geometrischer Ort der Messprobendaten ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; die Messprobe (6c) im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) verschoben wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) gemessen werden, eine charakteristische Datendynamikfunktion einer Messprobe (6c) ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule der Messprobe (6c) in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; die Messprobe (6c) zentriert um eine Längsachse im Innern des Durchgangswirbelstromsensors (1) gedreht wird, die Daten mehrerer Sätze von Widerstandswertkomponenten und Induktivitätskomponenten der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) gemessen werden, der geometrische Ort der Messprobendaten ermittelt wird, wenn die Widerstandswertkomponente und die Induktivitätskomponente der Sensorspule in Bezug auf die Messprobe (6c) in einer X-Y-Ebene ausgedrückt werden; eine Entfernung zwischen dem geometrischen Ort der Standardprobendaten und dem geometrischen Ort der Messprobendaten auf der Grundlage des geometrischen Orts der Standardprobendaten, des geometrischen Orts der Messprobendaten und der charakteristischen Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) berechnet wird; und auf der Grundlage der Entfernung die Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) erfasst wird.
  6. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die charakteristische Datendynamikfunktion der Standardprobe (6b) gleich f(Xs) gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion der Messprobe (6c) gleich f(Xm) gesetzt wird, die Widerstandswertkomponentendaten der Sensorspule gleich (X) gesetzt werden und die Induktivitätskomponentendaten (Y) gesetzt werden, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten aus den zwei Sätzen von Daten S1(X1, Y1), S2(X2, Y2) in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (1) bis (3) ermittelt wird, indem die Daten der zwei Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) innerhalb der Daten der mehreren Sätze der Widerstandswertkomponenten (X) und der Induktivitätskomponenten (Y) der Sensorspule gleich S1(X1, Y1), S2(X2, Y2) gesetzt werden: f(Xs) = m·X + C (1) m = (Y2 – Y1)/(X2 – X1) (2) C = (f(X1) + f(X2) – m·(X1 + X2))/2, (3) und wenn die Daten des einen Satzes der Widerstandswertkomponente (X) und der Induktivitätskomponente (Y) in einer X-Y-Ebene der Messprobe (6c) gleich Ma(Xa, Ya) gesetzt werden und der Gradient der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten gleich m gesetzt wird, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten aus dem einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) und aus dem Gradienten m ermittelt wird.
  7. Wirbelstrom-Strukturunterscheidungsverfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Strukturdifferenz zwischen der Standardprobe (6b) und der Messprobe (6c) auf der Grundlage der Entfernung zwischen der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobendaten ausgeführt wird, die aus dem geometrischen Ort der Standardprobendaten und aus dem geometrischen Ort der Messprobendaten und aus der charakteristischen Datendynamikfunktion f(Xm) der Messprobendaten erhalten wird, und wenn die Entfernung gleich L gesetzt wird und die Daten des Orts, an dem eine Gerade D in Richtung der Y-Achse, die durch den einen Satz von Daten Ma(Xa, Ya) geht, die charakteristische Datendynamikfunktion f(Xs) der Standardprobe (6b) schneidet, (Xa, Yb) gesetzt werden, die Entfernung L in Abhängigkeit von den folgenden Formeln (7) bis (9) ermittelt wird: L = D·cosq (7) D = Yb – Ya = m·Xa + C – Ya (8)
    Figure 00290001
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