DE102012017028A1

DE102012017028A1 - Eddy current testing device for use with switching element e.g. high-frequency relay, has bypass section and switching element formed such that transmission section is connected with receiving section in electrically conducting manner

Info

Publication number: DE102012017028A1
Application number: DE201210017028
Authority: DE
Inventors: Dieter Joneit
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-05-15

Abstract

The device has a transmission section (1), a receiving section (2) and a controlling and/or tapping unit (7) for supplying an excitation signal to an eddy current sensor (WS). A bypass section (3) and a switching element (4) are formed such that the transmission section is directly connected with the receiving section in an electrically conducting manner or the transmission and receiving sections are connected with a signal input (5) and a signal output (6) of the eddy current sensor, respectively in an electrically conducting manner during switching of the switching element. An independent claim is also included for a method for testing eddy current.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wirbelstromprüfvorrichtung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1, auf ein Schaltelement, auf ein mit dieser Prüfvorrichtung durchgeführtes Wirbestromprüfverfahren sowie auf eine Verwendung derselben.The present invention relates to an eddy current testing apparatus according to the preamble of claim 1, to a switching element, to a Wirestromprüfverfahren performed with this tester and to a use thereof.

Bei Wirbelstromprüfungen wird der Einfluss eines elektrisch leitfähigen Materials (nachfolgend: Probenmaterial P) auf das magnetische Feld einer Spule durch Bestimmung des Real- und des Imaginärteils des veränderten Magnetfeldes ermittelt. Dazu wird das Erregungssignal vom Generator einmal über den Sendeverstärker auf den Wirbelstromsensor gegeben, aber auch gleichzeitig als Referenzsignal zur Demodulation und damit zur Bestimmung der Impedanzwerte aus dem Empfangssignal verwendet.In eddy current tests, the influence of an electrically conductive material (hereinafter sample material P) on the magnetic field of a coil is determined by determining the real and the imaginary part of the changed magnetic field. For this purpose, the excitation signal is given by the generator once via the transmission amplifier to the eddy current sensor, but also used simultaneously as a reference signal for demodulation and thus for determining the impedance values from the received signal.

In den nach dem Stand der Technik bekannten Wirbelstromprüfvorrichtungen entsteht das Problem, dass die Laufzeit des Signals vom Generator über den Sendeverstärker zum Wirbelstromsensor (nachfolgend auch abgekürzt als Sensor bezeichnet) und über den Eingangsverstärker zurück zur Demodulation immer größer ist, als die Laufzeit des Referenzsignales innerhalb der Wirbelstromprüfvorrichtung. Dieser Laufzeitunterschied führt frequenzabhängig zu einer Phasendrehung, die jedoch nichts mit dem zu prüfenden Probenmaterial P zu tun hat, sondern eine störende Eigenschaft der Wirbelstromprüfvorrichtung (nachfolgend alternativ auch als Wirbelstromprüfgerät bezeichnet) ist.In the Wirbelstromprüfvorrichtungen known in the prior art, the problem arises that the duration of the signal from the generator via the transmission amplifier for eddy current sensor (hereinafter abbreviated as sensor) and via the input amplifier back to the demodulation is always greater than the duration of the reference signal within the eddy current testing device. This time difference leads frequency-dependent to a phase rotation, which, however, has nothing to do with the sample material to be tested P, but a disturbing property of Wirbelstromprüfvorrichtung (hereinafter alternatively referred to as Wirbelstromprüfgerät) is.

Diese Problematik wurde im Stand der Technik bisher dadurch gelöst, dass dieser unerwünschte Einfluss indirekt durch ein Kalibrieren für jedes einzelne Wirbelstromprüfgerät, für jeden konkreten Messaufbau und für jede Betriebsfrequenz des Wirbestromprüfgerätes erfasst und eliminiert wird.This problem has been solved in the prior art by the fact that this undesirable influence is detected and eliminated indirectly by calibrating for each eddy current, for each specific measurement setup and for each operating frequency of the Wirbestromprüfgerätes.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ausgehend vom Stand der Technik eine Wirbelstromprüfvorrichtung (sowie ein entsprechendes Wirbelstromprüfverfahren) zur Verfügung zu stellen, mit dem die vorstehend beschriebene Laufzeitproblematik auf einfach Art und Weise, zuverlässig und schneller als mit den aus dem Stand der Technik bekannten Kalibierverfahren beseitigt werden kann.It is therefore an object of the present invention, starting from the prior art, to provide an eddy current testing device (and a corresponding eddy current testing method) with which the runtime problem described above can be achieved in a simple manner, reliably and faster than with the calibration methods known from the prior art can be eliminated.

Diese Aufgabe wird durch eine Wirbelstromprüfvorrichtung gemäß Anspruch 1, durch ein Schaltelement für eine Wirbelstromprüfvorrichtung gemäß Anspruch 10, sowie durch ein Wirbelstromprüfverfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Erfindungsgemäße Verwendungen lassen sich Anspruch 12 entnehmen. Die abhängigen Ansprüche bezeichnen vorteilhafte Wirbelstromprüfvorrichtungen bzw. -verfahren.This object is achieved by an eddy current testing apparatus according to claim 1, by a switching element for an eddy current testing apparatus according to claim 10, and by an eddy current testing method according to claim 11. Uses according to the invention can be found in claim 12. The dependent claims designate advantageous eddy current testing devices and methods.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand eines ausführlichen Ausführungsbeispiels im Detail beschrieben. Die im Rahmen des vorgestellten Ausführungsbeispiels in Kombination miteinander verwirklichten Merkmale einer erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfvorrichtung müssen dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht in der im Ausführungsbeispiel gezeigten Konfiguration verwirklicht sein. Insbesondere können einzelne der gezeigten Bauelemente der Wirbelstromprüfvorrichtung auch weggelassen werden oder mit den anderen Bauteilen der gezeigten Wirbelstromprüfvorrichtung auch auf andere Art und Weise verschaltet werden. Bereits einzelne Elemente der gezeigten Wirbelstromprüfvorrichtung können für sich Verbesserungen des Standes der Technik darstellen.Hereinafter, the present invention will first be described in general, then with reference to a detailed embodiment in detail. In the context of the present invention, the features of an eddy-current testing device realized in combination with one another in the context of the presented exemplary embodiment need not be realized within the scope of the present invention in the configuration shown in the exemplary embodiment. In particular, individual components of the eddy current testing apparatus shown may also be omitted or interconnected with the other components of the eddy current testing apparatus shown in other ways. Even individual elements of the Wirbelstromprüfvorrichtung shown can represent improvements in the art.

Die vorliegende Erfindung setzt am Gedanken an, dass, wenn man den vorbeschriebenen Laufzeitunterscheid (bzw. die entsprechende unerwünschte Phasendrehung) bestimmt, es möglich ist, die Messergebnisse zu korrigieren und damit einen Einfluss des Geräte- und Messaufbaus aus den Messwerten zu entfernen.The present invention is based on the idea that, if one determines the above-mentioned runtime difference (or the corresponding unwanted phase rotation), it is possible to correct the measurement results and thus to remove an influence of the device and measurement setup from the measured values.

Eine erfindungsgemäße Wirbelstromprüfvorrichtung umfasst eine zum elektrischen Verbinden mit dem Signaleingang des verwendeten Wirbelstromsensors ausgebildete Sendestrecke (beispielsweise: elektrische leitfähige Sendeleitung) sowie eine zum elektrischen Verbinden mit dem Signalausgang des Wirbelstromsensors ausgebildete Empfangsstrecke (beispielsweise: elektrisch leitfähige Empfangsleitung). Der grundsätzliche Aufbau eines erfindungsgemäß verwendbaren Wirbelstromsensors (also einer Wirbelstromsonde) ist dem Fachmann dabei bekannt: dieser kann eine einzelne Anregungsspule und eine einzelne Messspule aufweisen; auch sind Wirbelstromsonden bekannt, die statt mit getrennter Anregungsspule und Messspule Anregung (bzw. Erregung) und Messung auf Basis einer einzigen Spule realisieren.An eddy current testing device according to the invention comprises a transmitting path designed for electrical connection to the signal input of the eddy-current sensor used (for example: electrically conductive transmission line) and a receiving path (for example: electrically conductive receiving line) designed for electrical connection to the signal output of the eddy current sensor. The basic design of an eddy-current sensor (that is to say an eddy-current probe) which can be used according to the invention is known to the person skilled in the art: it can have a single excitation coil and a single measuring coil; Eddy current probes are also known which realize excitation (or excitation) and measurement based on a single coil instead of a separate excitation coil and measuring coil.

Erfindungsgemäß sind eine Überbrückungsstrecke (insbesondere: elektrisch leitfähige Überbrückungsleitung) und mindestens ein Schaltelement vorgesehen. Die Überbrückungsstrecke und das Schaltelement sind dabei so ausgebildet und elektrisch miteinander verschaltet, dass durch Schalten des mindestens einen Schaltelements wahlweise entweder die Sendestrecke unmittelbar (also unter Umgehen des Wirbelstromsensors) über die Überbrückungsstrecke elektrisch leitend mit der Empfangsstrecke verbunden werden kann (in diesem Falle ist der Signalweg über die Überbrückungsstrecke geschlossen) oder die Sendestrecke elektrisch leitend mit dem Signaleingang und die Empfangsstrecke elektrisch leitend mit dem Signalausgang des Wirbelstromsensors verbunden werden können (in diesem Fall ist der Signalweg über den Wirbelstromsensor geschlossen). Mit anderen Worten kann mithilfe eines Schaltvorgangs des (oder am) Schaltelement(s) der Signalweg von der Überbrückungsstrecke auf den Wirbelstromsensor (oder im umgekehrter Richtung) geschaltet werden.According to the invention, a bridging path (in particular: electrically conductive bridging line) and at least one switching element are provided. The bridging path and the switching element are designed and electrically interconnected, that by switching the at least one switching element either either the transmission path directly (ie bypassing the eddy current sensor) via the bridging path can be electrically connected to the receiving path (in this case, the Signal path via the bridging path closed) or the transmission path can be electrically conductively connected to the signal input and the receiving path can be electrically conductively connected to the signal output of the eddy current sensor (in In this case, the signal path is closed via the eddy current sensor). In other words, by means of a switching operation of the (or on) switching element (s), the signal path can be switched from the bridging path to the eddy current sensor (or in the reverse direction).

Im Falle des Signalsweges über die Überbrückungsstrecke ist der Wirbelstromsensor somit zur selben Zeit abgeschaltet, der Weg über den Wirbelstromsensor also stromlos. Im Falle eines über den Wirbelstromsensor geschlossenen Signalweges ist der Wirbelstromsensor somit angeschaltet, der Signalweg über den Wirbelstromsensor somit strombehaftet (der Signalweg über die Überbrückungsstrecke ist dann zur selben Zeit stromlos).In the case of the signal path via the bridging path, the eddy current sensor is thus switched off at the same time, ie the path via the eddy current sensor is de-energized. In the case of a closed signal path via the eddy current sensor, the eddy current sensor is thus turned on, the signal path via the eddy current sensor thus current (the signal path via the bridging distance is then de-energized at the same time).

Der z. B. die Sendspule und die Empfangsspule umfassende, eigentliche Wirbelstromsensor muss dabei kein Bestandteil der erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfvorrichtung sein, es ist ausreichend, dass die Wirbelstromprüfvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung (über den Signalein- und den Signalausgang des Wirbelstromsensors) mit dem Wirbestromsensor ausgebildet ist. So ist es ausreichend, wenn die erfindungsgemäße Wirbelstromprüfvorrichtung von den bereits genannten Bauelementen die Sendestrecke, die Empfangsstrecke, die Überbrückungsstrecke und das mindestens eine Schaltelement umfasst. Die Wirbelstromprüfvorrichtung ist dann an einen externen Wirbelstromsensor anschließbar. Beispielsweise kann die Wirbelstromprüfvorrichtung in Form einer Platine, auf der die Sendestrecke, die Empfangsstrecke, die Überbrückungsstrecke und das mindestens eine Schaltelement aufgebracht sind (sowie weitere der nachfolgend noch beschriebenen Elemente der Wirbelstromprüfvorrichtung aufgebracht sein können), ausgebildet sein. Der externe Wirbelstromsensor kann auf diese Platine aufgesteckt werden.The z. B. the transmitting coil and the receiving coil comprehensive, actual eddy current sensor must not be part of the Wirbelstromprüfvorrichtung invention, it is sufficient that the Wirbelstromprüfvorrichtung for establishing an electrical connection (via the signal input and the signal output of the eddy current sensor) is formed with the Wirbestromsensor. Thus, it is sufficient if the eddy current testing device according to the invention comprises the transmitting path, the receiving path, the bridging path and the at least one switching element of the already mentioned components. The eddy current testing device can then be connected to an external eddy current sensor. For example, the Wirbelstromprüfvorrichtung in the form of a board on which the transmission path, the receiving path, the bridging path and the at least one switching element are applied (and further of the elements of the Wirbelstromprüfvorrichtung described below may be applied) may be formed. The external eddy current sensor can be plugged onto this board.

Vorzugsweise umfasst die Wirbelstromvorrichtung jedoch einen mit seinem Signaleingang mit der Sendestrecke und mit seinem Signalausgang mit der Empfangsstrecke elektrische verbundenen Wirbelstromsensor.Preferably, however, the eddy current device comprises an eddy current sensor electrically connected with its signal input to the transmission path and with its signal output to the reception path.

Die Wirbelstromprüfvorrichtung kann darüber hinaus eine zum Erzeugen eines Erregungssignals und zum Zuführen dieses Erregungssignals (zum Wirbelstromsensor über die Sendestrecke) sowie zum Ableiten eines aufgrund dieses Erregungssignals im Wirbelstromsensor erzeugten Empfangssigals (über die Empfangsstrecke) ausgebildete Ansteuer- und Abgriffeinheit aufweisen. Mittels dieser Ansteuer- und Abgriffeinheit kann/können dann auch im Zustand des über die Überbrückungsstrecke geschlossenen Signalswegs ein oder mehrere Empfangssignale(e) abgeleitet werden (und bevorzugt auch in einem Speicher der Ansteuer- und Abgriffeinheit abgespeichert werden). Empfangssignale sind die über die Empfangsstrecke ableitbaren Signale (wobei diese bei über die Überbrückungsstrecke geschlossenem Signalweg oder bei über den Sensor geschlossenem Signalweg resultieren können).The eddy current testing apparatus may further comprise a driving and tapping unit configured to generate an excitation signal and to supply this excitation signal (to the eddy current sensor via the transmitting path) and to derive a receiving signal (via the receiving path) generated by the excitation signal in the eddy current sensor. By means of this drive and tapping unit, one or more received signals (e) can then also be derived in the state of the signal path closed via the bridging path (and preferably also stored in a memory of the drive and tapping unit). Receive signals are the signals derivable via the receiving path (which may result in the signal path closed over the bridging path or in the signal path closed via the sensor).

Diese den Wirbestromsensor steuernde Ansteuer- und Abgriffeinheit kann auch als integraler Teil des Wirbelstromsensors selbst ausgebildet sein. Das vorbeschriebene Empfangssignal ist somit (im Falle des Stromschlusses über den Sensor) das vom eigentlichen Wirbelstromsensor (über dessen Signalausgang) abgegebene bzw. abgreifbare Signal, also das Ausgangssignal des Wirbelstromsensors, bevor es (beispielsweise in der Ansteuer- und Abgriffeinheit) zum endgültigen Messsignal bzw. Messwert weiterverarbeitet wird.This drive and tap unit controlling the effective current sensor can also be designed as an integral part of the eddy current sensor itself. The above-described received signal is thus (in the case of the current connection via the sensor) the output from the actual eddy current sensor (via the signal output) or tapped signal, ie the output signal of the eddy current sensor, before it (for example in the drive and tapping unit) to the final measurement signal or Measured value is further processed.

Die Wirbelstromprüfvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass mit ihr im Zustand des über den Wirbelstromsensor geschlossenen Signalwegs abgeleitete Empfangssignale auf Basis eines oder mehrerer im Zustand des über die Überbrückungsstrecke geschlossenen Signalwegs abgeleiteten Empfangssignals/e korrigiert werden können. Insbesondere können die abgeleiteten Empfangssignale hierdurch hinsichtlich des vorbeschriebenen Laufzeitunterschiedes und/oder der vorbeschriebenen prüfmaterialunabhängingen Phasendrehung korrigiert werden.The eddy current testing device can be designed such that it can be used to correct received signals derived in the state of the signal path closed via the eddy current sensor on the basis of one or more received signals / e which are in the state of the signal path closed via the bridging path. In particular, the derived received signals can hereby be corrected with regard to the above-described delay difference and / or the above-described test material-independent phase rotation.

Vorzugsweise sind mit der Ansteuer- und Abgriffeinheit aus den an der Empfangsstrecke abgegriffenen Empfangssignalen die Messwerte der Wirbelstromprüfvorrichtung in Form von Realteilen und Imaginärteilen bestimmbar. Dabei kann mindestens ein Korrekturwert (nachfolgend werden die Korrekturwerte auch mit K bezeichnet) für im Zustand des über den Wirbelstromsensor geschlossenen Signalwegs abgeleitete Empfangssignale auf Basis des Winkelwertes arctan(Im/Re) berechnet (und bevorzugt auch abgespeichert werden). Im ist dabei der Imaginärteil eines im Zustand des über die Überbrückungsstrecke geschlossenen Signalwegs mit der Ansteuer- und Abgriffeinheit bestimmten Messwertes der Wirbelstromprüfvorrichtung. Re ist dabei der Realteil dieses im Zustand des über die Überbrückungsstrecke geschlossenen Signalwegs mit der Ansteuer- und Abgriffeinheit bestimmten Messwertes der Wirbelstromprüfvorrichtung.The measured values of the eddy current testing device in the form of real parts and imaginary parts can preferably be determined with the drive and tapping unit from the received signals tapped on the receiving path. In this case, at least one correction value (hereinafter the correction values are also denoted by K) for the received signals derived in the state of the signal path closed via the eddy current sensor can be calculated (and preferably also stored) on the basis of the angle value arctan (Im / Re). In this case, the imaginary part of a signal path, which is closed in the state of the signal path closed by means of the bridging path and the drive and tapping unit, is the measured value of the eddy current testing device. Re is the real part of this in the state of the closed over the bridging path signal path with the drive and Abgriffeinheit specific measured value of the Wirbelstromprüfvorrichtung.

Die vorbeschrieben als Messwerte bezeichneten Signale sind somit diejenigen Signale, die von der Wirbelstromprüfvorrichtung (z. B. nach einer Verstärkung und Filterung der im Wirbelstromsensor selbst erzeugten und aus diesem abgeleiteten Empfangssignale) ausgegeben werden, die also am Ausgang der Wirbelstromprüfvorrichtung bereitgestellt werden und beispielsweise zum Bestimmen der Eigenschaften der untersuchten Materialprobe P verwendet werden. Der Realteil Re und der Imaginärteil Im eines von der Wirbelstromprüfvorrichtung bereitgestellten Messignals bzw. Messwertes entsprechen dabei letztendlich dem Realteil und dem Imaginärteil der durch das Vorhandensein eines elektrisch leitfähigen Materials (oder einer Materialänderung) bewirkten Veränderung des magnetischen Feldes des Wirbelstromsensors.The signals referred to above as measured values are thus those signals which are output by the eddy current testing device (eg after amplification and filtering of the received signals generated in the eddy current sensor and derived therefrom) which are thus provided at the output of the eddy current testing device and for example for Determining the properties of the examined material sample P be used. The real part Re and the imaginary part In a measurement signal or measured value provided by the eddy current testing device, the real part and the imaginary part ultimately correspond to the change in the magnetic field of the eddy current sensor caused by the presence of an electrically conductive material (or a material change).

Der bestimmte bzw. berechnete Korrekturwert kann zur Korrektur der Empfangssignale (bzw. der daraus in der Ansteuer- und Abgriffeinheit bestimmten Messwerte) verwendet werden, indem aus den von der Ansteuer- und Abgriffeinheit abgegebenen, aus den Empfangssignalen resultierenden Messsignalen (also den unkorrigierten Messsignalen) korrigierte Messignale berechnet werden. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.The determined or calculated correction value can be used for the correction of the received signals (or the measured values determined therefrom in the control and tapping unit) by selecting from the measuring signals (ie the uncorrected measuring signals) emitted by the control and tapping unit and resulting from the received signals. corrected measuring signals are calculated. This will be explained in more detail below.

Vorzugsweise können Korrekturwerte K für mehrere im Zustand des über den Wirbelstromsensor geschlossenen Signalwegs bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen des Wirbelstromsensors abgeleitete Empfangssignale berechnet (und bevorzugt auch abgespeichert) werden. Ein Abspeichern der Korrekturwerte kann beispielsweise in einer Look-Up-Tabelle erfolgen, mittels derer dann bei wechselnden Betriebsfrequenzen des Wirbelstromsensors schnell die passenden Korrekturwerte bestimmt werden können.Preferably, correction values K can be calculated (and preferably also stored) for a plurality of received signals derived in the state of the signal path closed via the eddy current sensor at different operating frequencies of the eddy current sensor. The correction values can be stored, for example, in a look-up table, by means of which the appropriate correction values can then be determined quickly at changing operating frequencies of the eddy current sensor.

Vorzugsweise umfasst die Ansteuer- und Abgriffeinheit einen Sendeverstärker, einen Eingangserstärker und eine Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit. Mit dem Sendeverstärker ist das Erregungssignal an die Sendestrecke anlegbar. Mit dem Eingangsverstärker ist das Empfangssignal von der Empfangsstrecke abgreifbar (und verstärkbar). Mit der Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit ist einerseits das Erregungssignal erzeugbar, bevor es an die Sendestrecke angelegt wird, und andererseits das von der Empfangsstrecke abgegriffene Signal auswertbar (insbesondere zur Berechnung mindestens eines Korrekturwertes K auswertbar).Preferably, the drive and tap unit comprises a transmit amplifier, an input amplifier and a signal generation and signal evaluation unit. With the transmission amplifier, the excitation signal can be applied to the transmission path. With the input amplifier, the received signal from the receiving path can be tapped (and amplified). On the one hand, the excitation signal can be generated by the signal generation and signal evaluation unit before it is applied to the transmission path, and, on the other hand, the signal picked up by the reception path can be evaluated (in particular for calculating at least one correction value K).

Mit der Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit kann das erzeugte Erregungssignal nicht nur über den Sendeverstärker an die Sendestrecke angelegt werden, sondern gleichzeitig auch als Referenzsignal für die Demodulation des abgegriffenen Empfangssignal genutzt werden. (Jedoch sind auch andere Konfigurationen der Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit denkbar.) Hierzu können ein Multiplizierer (Multiplikation des Referenzsignals einerseits und Empfangssignals andererseits) eingesetzt werden, um einen (noch unkorrigierten) Messwert der Wirbelstromprüfvorrichtung zu erzeugen. (Der Messwert, nachfolgend auch mit M bezeichnet, ist dann in der Regel wie vorbeschrieben ein komplexer Wert bzw. ein 2-tupel mit Realteil und mit Imaginärteil.)With the signal generation and signal evaluation unit, the generated excitation signal can not only be applied to the transmission path via the transmission amplifier, but at the same time also be used as a reference signal for the demodulation of the tapped reception signal. (However, other configurations of the signal generation and signal evaluation unit are conceivable.) For this purpose, a multiplier (multiplication of the reference signal on the one hand and received signal on the other hand) can be used to generate a (still uncorrected) measured value of the eddy current testing device. (The measured value, also referred to below as M, is then generally as described above a complex value or a 2-tuple with a real part and with an imaginary part.)

Vorzugsweise ist das mindestens eine Schaltelement (oder sind die Bauteile desselben) unmittelbar am Wirbelstromsensor und/oder am Signaleingang und/oder Signalausgang desselben positioniert. Vorzugsweise erfolgt also ein elektrischer Abgriff des mindestens einen Schaltelements und/oder der Überbrückungsstrecke an der Sendestrecke und/oder an der Empfangsstrecke unmittelbar am und/oder im Bereich des Signaleingangs und/oder Signalausgangs des Wirbelstromsensors.The at least one switching element (or the components thereof) is preferably positioned directly on the eddy current sensor and / or on the signal input and / or signal output thereof. Preferably, therefore, there is an electrical tap of the at least one switching element and / or the bridging path on the transmitting path and / or on the receiving path directly on and / or in the region of the signal input and / or signal output of the eddy current sensor.

Vorzugsweise ist die Überbrückungsstrecke (beispielsweise eine diese ausbildende elektrische Leitung) räumlich gesehen als kürzestmögliche, elektrisch leitende Verbindung zwischen der Sendestrecke einerseits und der Empfangsstrecke andererseits ausgebildet.Preferably, the bridging path (for example, an electrical line forming this) is spatially configured as the shortest possible, electrically conductive connection between the transmitting path on the one hand and the receiving path on the other hand.

Bei dem mindestens einen Schaltelement kann es sich um ein Relais (insbesondere um ein Hochfrequenzrelais mit bevorzugt zwei Umschaltkontakten) handeln. Selbstverständlich können auch mehrere Relais eingesetzt werden (dies gilt auch für die nachfolgend beschriebenen Schaltelemente). Ebenso. sind jedoch auch Multiplex-ICs oder manuell betätigbare Schalter als Schaltelemente im Rahmen der Erfindung einsetzbar.The at least one switching element may be a relay (in particular a high-frequency relay with preferably two changeover contacts). Of course, several relays can be used (this also applies to the switching elements described below). As well. However, multiplex ICs or manually operable switches are used as switching elements in the invention.

Vorzugsweise zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch die Verwendung genau eines Schaltelementes aus. (Dabei können einzelne Bauteile dieses einen Schaltelelementes am Signaleingang des Wirbelstromsensors angeordent sein, andere Bauelemente dieses Schaltelementes am Signalausgang des Wirbelstromsensors.)Preferably, the present invention is characterized by the use of exactly one switching element. (It can be angeordent individual components of this one Schaltelelementes at the signal input of the eddy current sensor, other components of this switching element at the signal output of the eddy current sensor.)

Ebenso ist es jedoch denkbar, genau zwei wechselweise ansteuerbare Schaltelemente im Rahmen der Erfindung einzusetzen. Jedes dieser beiden Schaltelemente hat dann ledglich zwei Schaltstellungen, die Einschaltstellung des jeweiligen Schaltelementes und die Ausschaltstellung des jeweiligen Schaltelementes. Die wahlweise Ansteuerung ist dabei so ausgebildet, dass immer nur eines der beiden Schaltelemente in Einschaltstellung sein kann (somit also die Einschaltstellung des einen Schaltelementes zwangsweise die gleichzeitige Ausschaltstellung des anderen Schaltelementes – und umgekehrt – bedingt).However, it is also conceivable to use exactly two alternately controllable switching elements within the scope of the invention. Each of these two switching elements then has only two switching positions, the closed position of the respective switching element and the open position of the respective switching element. The optional control is designed so that only one of the two switching elements can be in closed position (thus thus the closed position of a switching element forcibly the simultaneous switch-off of the other switching element - and vice versa - conditionally).

Die Erfindung umfasst desweiteren ein zum Verbinden mit einer Wirbelstromprüfvorrichtung, die eine zum elektrischen Verbinden mit dem Signaleingang eines Wirbelstromsensors ausgebildete Sendestrecke und eine zum elektrischen Verbinden mit dem Signalausgang dieses Wirbelstromsensors ausgebildete Empfangsstrecke aufweist, ausgebildetes Schaltelement. Dieses Schaltelement ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Schaltelements an den Anschlussstellen der Wirbelstromprüfvorrichtung für den Wirbelstromsensor eine Überbrückungsstrecke ausbildbar ist, und dass durch Schalten des mindestens einen Schaltelements wahlweise entweder die Sendestrecke der Wirbelstromprüfvorrichtung unmittelbar, also unter Umgehen des Wirbelstromsensors, über die Überbrückungsstrecke elektrisch leitend mit der Empfangsstrecke der Wirbelstromprüfvorrichtung verbindbar ist, oder die Sendestrecke der Wirbelstromprüfvorrichtung elektrisch leitend mit dem Signaleingang des Wirbelstromsensors und die Empfangsstrecke der Wirbelstromprüfvorrichtung elektrisch leitend mit dem Signalausgang des Wirbelstromsensors verbindbar ist.The invention further comprises a switching element configured to be connected to an eddy current testing device, which has a transmitting path designed for electrical connection to the signal input of an eddy current sensor and a receiving path designed for electrical connection to the signal output of this eddy current sensor. This switching element according to the invention is characterized in that by means of the switching element at the connection points of Eddy current testing device for the eddy current sensor a bridging path can be formed, and that by switching the at least one switching element selectively either the transmission path of Wirbelstromprüfvorrichtung directly, ie bypassing the eddy current sensor, via the bridging path is electrically connected to the receiving path of Wirbelstromprüfvorrichtung connectable, or the transmission path of Wirbelstromprüfvorrichtung electrically conductive with the signal input of the eddy current sensor and the receiving path of the eddy current testing device is electrically connected to the signal output of the eddy current sensor connectable.

Ein solches externes, mit einer handelsüblichen Wirbelstromprüfvorrichtung (z. B. einer gemäß DIN EN ISAO 15548-1 ausgebildeten Wirbelstromprüfvorrichtung) zusammenschaltbares Schaltelement kann beispielsweise in einem separaten Gehäuse ausgebildet werden und als Stecker ausgeführt sein. An der Wirbelstromprüfvorrichtung kann dann eine Aufnahme für dieses als Stecker ausgebildete Schaltelement so ausgebildet sein, dass nach dem Einstecken des Steckers in diese Aufnahme mit dem Schaltelement des Steckers eine Überbrückungsstrecke gemäß der vorangehenden Beschreibung ausgebildet wird.Such an external, with a commercially available Wirbelstromprüfvorrichtung (eg DIN EN ISAO 15548-1 trained Wirbelstromprüfvorrichtung) interconnectable switching element can be formed for example in a separate housing and be designed as a plug. At the eddy current testing device, a receptacle for this designed as a plug switching element can then be designed so that after plugging the plug into this receptacle with the switching element of the plug a bridging distance is formed according to the foregoing description.

Ein erfindungemäßes Verfahren zur Wirbelstromprüfung kann – auf Basis einer der vorgenannten Wirbelstromprüfvorrichtungen – so durchgeführt werden, dass mit einer solcher Wirbelstromprüfvorrichtung für mindestens ein im Zustand des über den Wirbelstromsensor geschlossenen Signalwegs abgeleitetes Empfangssignal mindestens ein Korrekturwert K berechnet wird.A method according to the invention for eddy current testing can be carried out on the basis of one of the aforementioned eddy current testing devices so that at least one correction value K is calculated with such an eddy current testing device for at least one received signal in the state of the signal path closed via the eddy current sensor.

Eine erfindungsgemäße Verwendung einer Wirbelstromprüfvorrichtung oder eines Wirbelstromprüfverfahrens kann der Korrektur von prüfmaterialunabhängigen Phasendrehungen (also alleine durch den Betrieb der Wirbelstromprüfvorrichtung erzeugten Phasendrehungen, die vom Prüfmaterial P bzw. dem Abstand zu diesem Prüfmaterial P nicht beeinflusst werden) und/oder von Laufzeitunterschieden (insbesondere von Laufzeitunterschieden, die zu den vorbeschriebenen Phasendrehungen führen) dienen.A use according to the invention of an eddy current testing device or an eddy current testing method can be used to correct test material-independent phase rotations (ie phase rotations produced solely by the operation of the eddy current test device, which are not influenced by the test material P or the distance to this test material P) and / or runtime differences (in particular runtime differences) , which lead to the above-described phase rotations) serve.

Erfindungsgemäß kann somit (um die Laufzeit zu bestimmen bzw. um die unerwünschte Phasendrehung zu bestimmen) ein Schaltelement in unmittelbarer Nähe des Wirbelstromsensors angeordnet sein, mit dem der Sensor abgeschaltet werden kann und im abgeschalteten Zustand des Sensors eine direkte, elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Sende- und dem Empfangskanal der Wirbestromprüfvorrichtung geschaffen wird.According to the invention can (in order to determine the running time or to determine the unwanted phase rotation) a switching element in the immediate vicinity of the eddy current sensor can be arranged with the sensor can be turned off and in the off state of the sensor, a direct, electrically conductive connection between the send - And the receiving channel of the Wirbestromprüfvorrichtung is created.

Da im abgeschalteten Zustand des Wirbelstromsensors weder die Spulen des Sensors noch das zu prüfende Probenmaterial P das Signal beeinflussen können, müsste der im Zustand der direkten Verbindung zwischen Sende- und Empfangskanal gemessene Phasenwinkel eigentlich null Grad sein, wenn keine Laufzeitunterschiede vorhanden wären. Abweichungen von null Grad sind somit durch den gesuchten Laufzeitunterschied verursacht. Der mit der direkten Verbindung gemessene Phasenwinkel kann daher als Korrekturwinkel genutzt werden, mit dem die Real- und Imaginärteile der Messwerte der Wirbelstromprüfvorrichtung korrigiert werden können.Since, in the switched-off state of the eddy current sensor, neither the coils of the sensor nor the sample material P to be tested can influence the signal, the phase angle measured in the state of the direct connection between the transmitting and receiving channel would actually have to be zero degrees if no differences in transit time were present. Deviations from zero degrees are thus caused by the sought transit time difference. The phase angle measured with the direct connection can therefore be used as a correction angle with which the real and imaginary parts of the measured values of the eddy current testing device can be corrected.

Durch das/die erfindungsgemäße(n) Schaltelement(e) kann/können zu beliebigen Zeitpunkten und bei jeder Frequenz Korrekturwinkel bzw. Korrekturwerte bestimmt werden. Als Schaltelemente können vorzugsweise Relais oder Mulitplex-ICs eingesetzt werden. Grundsätzlich lassen sich auch handbetriebene Schalter als Schaltelement(e) einsetzen.By means of the switching element (s) according to the invention, correction angles or correction values can be determined at arbitrary times and at each frequency. As switching elements, it is possible to use relays or multiplex ICs. In principle, hand-operated switches can also be used as switching element (s).

Vergleicht man die Korrekturwinkel von verschiedenen Zeitpunkten, so kann man zusätzlich auch Korrekturwerte für die Beseitigung einer Temperaturdrift der Wirbelstromprüfvorrichtung gewinnen.If one compares the correction angles of different points in time, it is also possible to obtain correction values for eliminating a temperature drift of the eddy current testing device.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine einfach und schnelle Bestimmung der geräteseits verursachten Phasendrehung bzw. Laufzeitunterschiede.The present invention thus enables a simple and rapid determination of the device-caused phase rotation or transit time differences.

Erfindungsgemäße Wirbelstromprüfvorrichtungen lassen sich beispielsweise zur Schichtdickenmesssung bei dünnen Schichten einsetzen, zur Inline-Schichtdickenmessung, zur Qualitätssicherung oder Prozessüberwachung beim Vermessen unterschiedlichster elektrisch leitfähiger Materialien oder auch in der Sensorik sowie der Automatisierungstechnik.Eddy current test devices according to the invention can be used, for example, for measuring the thickness of thin layers, for inline layer thickness measurement, for quality assurance or process monitoring when measuring a wide variety of electrically conductive materials or in sensor technology and automation technology.

Nachfolgend wird die Erfindung zunächst anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben (1).The invention will first be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment ( 1 ).

1 zeigt die wesentlichen Bauteile bzw. Komponenten einer erfindungsgemäßen Wirbelstromprüfvorrichtung. 1 shows the essential components or components of a Wirbelstromprüfvorrichtung invention.

2 zeigt das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung. 2 shows the basic principle of the present invention.

Auf einer Platine (nicht gezeigt), die den Sendeverstärker und einen Vorverstärker als Teil des Eingangsverstärkers enthält und die in unmittelbarer Nähe des Sensor angeordnet ist, wird der Wirbelstromsensor (WS) (der hier getrennte Sende- und Empfangsspulen aufweist und dessen grundsätzlicher Aufbau dem Fachmann bekannt ist) angeschlossen. Der Signaleingang des Wirbelstromsensors WS ist mit dem Bezugszeichen 5 versehen und dient der Zufuhr des Erregungssignals E zum Wirbelstromsensor WS. Der Signalausgang des Wirbelstromsensors WS ist mit dem Bezugszeichen 6 versehen. Dieser Signalausgang 6 dient der Ableitung des im Wirbelstromsensor WS aufgrund der Vermessung der Probe P erzeugten Empfangssignals EM.On a board (not shown), which contains the transmitting amplifier and a preamplifier as part of the input amplifier and which is arranged in the immediate vicinity of the sensor, the eddy current sensor (WS) (which here has separate transmitting and receiving coils and whose basic structure is known to the expert) connected. The signal input of the eddy current sensor WS is denoted by the reference numeral 5 provided and serves to supply the excitation signal E to the eddy current sensor WS. The signal output of the eddy current sensor WS is denoted by the reference numeral 6 Mistake. This signal output 6 serves for the derivation of the received signal EM generated in the eddy-current sensor WS due to the measurement of the sample P.

Ebenfalls auf der nicht gezeigten Platine der Wirbelstromprüfvorrichtung angeordnet ist eine Ansteuer- und Abgriffeinheit 7, mit der das Erregungssignal E dem Wirbelstromsensor WS zugeführt wird und mit der das erzeugte Empfangssignal EM am Wirbelstromsensor WS (oder über die Überbrückungsstrecke, s. nachfolgend) abgegriffen und abgeleitet wird. Zur Zuleitung des Erregungssignals E ist ein Signalausgang der Einheit 7 (bzw. deren Sendeverstärker 8) über die als elektrische Leitung ausgebildete Sendestrecke 1 mit dem Signaleingang 5 des Wirbelstromsensors WS verbunden. Zur Signalabfuhr der Empfangssignale EM ist der Signalausgang 6 des Wirbelstromsensors WS über eine als elektrische Leitung ausgebildete Empfangsstrecke 2 mit einem Signaleingang der Einheit 7 (bzw. mit dem Vorverstärker 9) verbunden.Also arranged on the board, not shown, the Wirbelstromprüfvorrichtung is a drive and tapping unit 7 with which the excitation signal E is supplied to the eddy-current sensor WS and with which the generated received signal EM at the eddy-current sensor WS (or via the bridging path, see below) is tapped and derived. To supply the excitation signal E is a signal output of the unit 7 (or their transmission amplifier 8th ) via the trained as electrical transmission line 1 with the signal input 5 the eddy current sensor WS connected. To signal removal of the received signals EM is the signal output 6 the eddy current sensor WS via a trained as an electrical line receiving path 2 with a signal input of the unit 7 (or with the preamplifier 9 ) connected.

Die Ansteuer- und Abgriffeinheit 7 umfasst eine Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit 10, mit der das Erregungssignal E erzeugt werden kann und mit der das von der Empfangsstrecke 2 abgegriffene Empfangssignal EM ausgewerten werden kann, um die vorbeschriebenen Korrekturwerte K zu bestimmen. Die Einheit 10 umfasst den Generator, einen regelbaren Verstärker als Teil des Eingangsverstärkers, die Demodulation und die Auswertung und Anzeige. Das in dieser Einheit 10 erzeugte Erregungssignal E wird der Sendestrecke 1 über den Sendeverstärker 8 der Ansteuer- und Abgriffeinheit 7 zugeführt. Das über die Empfangsstrecke 2 abgeleitete Empfangssignal EM wird über den Vorverstärker 9 verstärkt und der Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit 10 zugeführt.The drive and tap unit 7 includes a signal generation and signal evaluation unit 10 with which the excitation signal E can be generated and with that of the receiving path 2 tapped received signal EM can be evaluated to determine the above-described correction values K. The unit 10 includes the generator, a controllable amplifier as part of the input amplifier, the demodulation and the evaluation and display. That in this unit 10 generated excitation signal E becomes the transmission route 1 via the transmission amplifier 8th the drive and tapping unit 7 fed. That over the receiving route 2 derived receive signal EM is via the preamplifier 9 amplified and the signal generation and signal evaluation unit 10 fed.

Die Einheit 10 umfasst einen numerisch steuerbaren Oszillator (NCO 14 von engl. numerical controlled oscillator), mit dem ein geeignetes Erregungssignal E definierter Frequenz erzeugt wird (nicht phasenverschobenes Erregungssignal, hier mit 0° gekennzeichnet). Zusätzlich erzeugt der NCO 14 ein Erregungssignal derselben Frequenz, jedoch um 90° phasenverschoben (hier gekennzeichnet durch 90°). Das nicht phasenverschobene 0° Erregungssignal wird nicht nur dem Sendeverstärker 8 zugeführt, sondern über die elektrische Verbindungsleitung 13a als Referenzsignal R einem ersten Multiplizierer 15a der Singalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit 10 zugeführt. Das um 90° phasenverschobene 90°-Erregungssignal wird als 90°-Referenzsignal über die elektrische Signalleitung 13b dem zweiten Multiplizierer 15b der Signalerzeugungs und Signalauswerteeinheit 10 zugeführt.The unit 10 comprises a numerically controllable oscillator (NCO 14 from engl. numerical controlled oscillator), with which a suitable excitation signal E of a defined frequency is generated (non-phase-shifted excitation signal, here indicated by 0 °). In addition, the NCO generates 14 an excitation signal of the same frequency, but phase-shifted by 90 ° (indicated here by 90 °). The non-phase-shifted 0 ° excitation signal does not become just the transmission amplifier 8th supplied but via the electrical connection line 13a as a reference signal R a first multiplier 15a the sound generation and signal evaluation unit 10 fed. The 90 ° phase-shifted 90 ° excitation signal becomes a 90 ° reference signal via the electrical signal line 13b the second multiplier 15b the signal generation and signal evaluation unit 10 fed.

Das vorverstärkte Empfangssignal EM wird (vom Eingangsverstärker 9) sowohl dem ersten Multiplizizerer 15a, als auch dem zweiten Multiplizierer 15b zugeführt. Somit multipliziert der erste Multiplizierer 15a das verstärkte Empfangssignal EM mit dem 0°-Referenzsignal R und der zweite Multiplizierer 15b multipliziert das verstärkte Empfangssignal EM mit dem 90°-Referenzsignal R.The pre-amplified received signal EM is (from the input amplifier 9 ) both the first multiplier 15a , as well as the second multiplier 15b fed. Thus, the first multiplier multiplies 15a the amplified received signal EM with the 0 ° reference signal R and the second multiplier 15b multiplies the amplified received signal EM by the 90 ° reference signal R.

Das aus der Multiplikation im ersten Multiplizierer 15a resultierende Signal wird im ersten Filter 16a der Einheit 10 gefiltert, im ersten Analog-Digital-Wandler ADC 17a der Einheit 10 in ein digitales Signal umgesetzt und als Realteil Re des Messsignals M der Wirbelstromvorrichtung ausgegeben. Das im zweiten Multiplizierer 15b erzeugte Signal wird in dem zweiten Filter 16b der Einheit 10 gefiltert, im zweiten Analog-Digital-Konverter ADC 17b der Einheit 10 in ein Digitalsignal umgesetzt und als Imaginärteil Im des Messsignals M der Wirbelstromvorrichtung ausgegeben.That from the multiplication in the first multiplier 15a resulting signal is in the first filter 16a the unit 10 filtered, in the first analog-to-digital converter ADC 17a the unit 10 converted into a digital signal and output as a real part Re of the measurement signal M of the eddy current device. The second multiplier 15b signal generated is in the second filter 16b the unit 10 filtered, in the second analog-to-digital converter ADC 17b the unit 10 converted into a digital signal and output as an imaginary part Im of the measurement signal M of the eddy current device.

Erfindungsgemäß ist in die Sendestrecke 1 und in die Empfangsstrecke 2 ein Schaltelement 4 in Form eines HF-Relais mit zwei Umschaltkontakten geschaltet.According to the invention in the transmission line 1 and in the reception area 2 a switching element 4 switched in the form of an HF relay with two changeover contacts.

Mit dem Relais 4 ist eine elektrische Überbrückungsstrecke 3 verbunden, die eine Überbrückung des Wirbelstromsensors WS ermöglicht, also eine elektrische Direktverbindung zwischen der Sendestrecke 1 und der Empfangsstrecke 2 unter Umgehung des Wirbelstromsensors WS.With the relay 4 is an electrical bridging route three connected, which allows a bridging of the eddy current sensor WS, so an electrical direct connection between the transmission path 1 and the receiving line 2 bypassing the eddy current sensor WS.

Das durch die Signalerzeugungs- und Signalauswerteeinheit 10 (hier nicht gezeigt) ansteuerbare Relais 4 hat zwei Schaltstellungen: eine erste Schaltstellung, in der die elektrische Verbindung der Sendestrecke 1 und der Empfangsstrecke 2 über den Wirbelstromsensor WS bzw. den Signaleingang 5 und den Signalausgang 6 desselben ermöglicht ist (Signalweg über den Wirbelstromsensor geschlossen; in diesem Fall ist die Überbrückungsstrecke 3 offen und nicht stromführend) und eine zweite Schaltstellung, in der eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Sendestrecke 1 und der Empfangsstrecke 2 über die Überbrückungsstrecke 3 realisiert ist (Signalweg über die Überbrückungsstrecke 3 geschlossen; in diesem Falle ist der Wirbelstromsensor WS nicht stromführend, also abgeschaltet).This through the signal generation and signal evaluation unit 10 (not shown here) controllable relay 4 has two switch positions: a first switch position, in which the electrical connection of the transmission path 1 and the receiving line 2 via the eddy current sensor WS or the signal input 5 and the signal output 6 the signal path is closed via the eddy current sensor, in this case the bypass distance three open and not live) and a second switching position, in which an electrically conductive connection between the transmission line 1 and the receiving line 2 over the bridging route three is realized (signal path over the bridging distance three closed; In this case, the eddy current sensor WS is not energized, so turned off).

Die Positionierung des Relais 4 und der Überbrückungsstrecke 3 erfolgt so, dass der elektrische Abgriff 11 der Überbrückungsstrecke 3 an der Sendestrecke 1 in unmittelbarer Nähe des Signaleingangs 5 des Wirbelstromsensors WS erfolgt und dass der elektrische Abgriff 12 der Überbrückungsstrecke 3 an der Empfangsstrecke 2 in unmittelbarer Nähe des Signalausgangs 6 des Wirbelstromsensors WS erfolgt. Die Überbrückungsstrecke 3 realisiert somit eine kürzestmögliche elektrische Verbindungsleitung zwischen der Sendestrecke 1 und der Empfangsstrecke 2 unter Umgehung des Wirbelstromsensors WS.The positioning of the relay 4 and the bridging route three done so that the electrical tap 11 the bridging route three on the transmission line 1 in the immediate vicinity of the signal input 5 the eddy current sensor WS takes place and that the electric tap 12 the bridging route three at the reception line 2 in the immediate vicinity of the signal output 6 the eddy current sensor WS takes place. The bridging route three thus realizes a shortest possible electrical connection line between the transmission line 1 and the receiving line 2 bypassing the eddy current sensor WS.

Das Schaltelement 4 erlaubt eine Umschaltfunktion zwischen einer stromführenden Verbindung durch den Sensor WS einerseits und einer stromführenden Verbindung über die Überbrückungsstrecke 3 andererseits, also ein wechselweises Ein- und Ausschalten des Sensors WS. Die Umschaltung kann (nicht gezeigt) statt mit einem einzigen Relais 4 auch mit zwei Schaltelementen erfolgen, die nur ein-/ausschalten können und in diesem Fall wechselweise angesteuert werden müssen.The switching element 4 allows a switching function between a current-carrying connection by the sensor WS on the one hand and a current-carrying connection via the bridging path three on the other hand, ie an alternating switching on and off of the sensor WS. Switching can take place (not shown) instead of with a single relay 4 Also done with two switching elements that can only on / off and in this case must be controlled alternately.

Als Relais 4 können übliche Relais, die bei höheren Frequenzen hochfrequenztauglich sind, eingesetzt werden (beispielsweise ein Hochfrequenzrelais mit zwei Umschaltkontakten). Ebenso können als Schaltelement 4 jedoch auch sogenannte Multiplexer-ICs eingesetzt werden, um die Umschaltfunktion zu ermöglichen.As a relay 4 conventional relays that are suitable for high frequency at high frequencies can be used (for example a high frequency relay with two changeover contacts). Likewise, as a switching element 4 However, so-called multiplexer ICs are used to enable the switching function.

Da die Laufzeit von Signalleitungen 1, 2, 3 gemessen werden soll, müssen diese zu messenden Signalleitungen während der Messung möglichst vollständig im Messpfad liegen. Das letzte Stück (vom Abgriff 11 bis zum Sensor WS bzw. dessen Signaleingang 5 und vom Abgriff 12 bis zum Sensor WS bzw. bis zu dessen Signalausgang 6), das nicht im Messpfad liegen kann, sollte so kurz wie möglich sein, möglichst nur wenige cm betragen. Je größer der nichterfasste Teil ist, desto ungenauer ist das Messergebnis. Die Überbrückungsstrecke 3 muss gleichzeitig möglichst kurz sein, denn sie wird mitgemessen, ist aber im normalen Betriebsmodus nicht Teil des Signalweges. Der durch sie verursachte Fehler muss möglichst vernachlässigbar sein. Bei diesem Beispiel beträgt er ca. 2 cm.As the life of signal lines 1 . 2 . three to be measured, these signal lines to be measured must be as completely as possible in the measuring path during the measurement. The last piece (from the tap 11 to the sensor WS or its signal input 5 and from the tap 12 to the sensor WS or to its signal output 6 ), which can not be in the measuring path, should be as short as possible, if possible only a few cm. The larger the unrecorded part, the less accurate the measurement result. The bridging route three must be as short as possible, because it is mitgemessen, but in normal operating mode is not part of the signal path. The error caused by it must be as negligible as possible. In this example, it is about 2 cm.

Das Schaltelement 4 sollte somit in unmittelbarer Nähe zum Wirbelstromsensor WS bzw. zu den Anschlüssen 5, 6 desselben angeordnet sein.The switching element 4 should therefore be in close proximity to the eddy current sensor WS or to the terminals 5 . 6 be arranged.

Das gezeigte Wirbelstromprüfgerät (bzw. dessen Einheit 10) gibt die Messwerte M als Real- und Imaginärwert (also also 2-tupel aus). Mit diesen Werten wird gearbeitet. Für die Messung der Signallaufzeit (zum Bestimmen der unerwünschten Phasendrehung, siehe vorangehend) wird das Schaltelement 4 aktiviert, der Sensor WS also abgeschaltet und der Signalweg über die Überbrückungsstrecke 3 geschlossen. Im Idealfall (d. h. ohne Signallaufzeitverlängerung bzw. ohne Signallaufzeitdifferenzen) sollte nun der Realteil Re die Sendespannung anzeigen, der Imaginärteil Im sollte null sein, d. h. der Phasenwinkel sollte 0° betragen.The shown Wirbelstromprüfgerät (or its unit 10 ) outputs the measured values M as real and imaginary values (ie 2-tuples). These values are being worked on. For the measurement of the signal propagation time (for determining the unwanted phase rotation, see above), the switching element 4 activated, the sensor WS so switched off and the signal path over the bridging distance three closed. In the ideal case (ie without signal propagation time extension or without signal propagation time differences), the real part Re should now display the transmission voltage, the imaginary part Im should be zero, ie the phase angle should be 0 °.

Der stattdessen angezeigte bzw. aus dem Real- und dem Imaginärteil berechenbare Winkel arctan(Im/Re) ist der gesuchte Korrekturwinkel. Nach dem Deaktivieren des Schaltelementes 4 (Eröffnen des Signalweges über den Wirbelstromsensor WS) kann weiter wie üblich gemessen werden.The angle arctan (Im / Re) which is displayed instead or can be calculated from the real and the imaginary part is the correction angle sought. After deactivating the switching element 4 (Opening the signal path via the eddy current sensor WS) can be further measured as usual.

Die Korrektur der Messwerte M kann beispielsweise softwarebasiert erfolgen. Aus den Messwerten M kann man den Betrag (über

und dem Phasenwinkel, also den arctan(Im/Re) berechnen. Aus dem unkorrigierten Phasenwinkel (also demjenigen Phasenwinkel, der mit vorstehender Formel bei Signalschluss über den Wirbelstromsensor WS berechnet wird) und dem Korrekturwinkel kann ein neuer Phasenwinkel wie folgt berechnet werden: Neuer Phasenwinkel = unkorrigierter Phasenwinkel – Korrekturwinkel. Danach können ein neuer Realteil = Betrag·cos(neuer Phasenwinkel) und ein neuer Imaginärteil = Betrag·sin(neuer Phasenwinkel) berechnet werden. Es ist jedoch auch möglich die Wirbelstromprüfvorrichtung so auszubilden, dass eine Einstellmöglichkeit für einen Phasenwinkel gegeben ist. An dieser kann man dann auch den Korrekturwinkel einstellen.The correction of the measured values M can, for example, be software-based. From the measured values M you can see the amount (over

and the phase angle, so calculate the arctan (Im / Re). From the uncorrected phase angle (ie the phase angle which is calculated with the above formula at signal closure via the eddy current sensor WS) and the correction angle, a new phase angle can be calculated as follows: New phase angle = uncorrected phase angle - correction angle. Then a new real part = amount · cos (new phase angle) and a new imaginary part = amount · sin (new phase angle) can be calculated. However, it is also possible to design the Wirbelstromprüfvorrichtung so that an adjustment for a phase angle is given. At this one can then adjust the correction angle.

Für jede Betriebsfrequenz ist eine Laufzeitmessung notwendig. Man kann mit allen vorgesehen Frequenzen messen und daraus (in einem hier nicht gezeigten Speicher der Einheit 7) eine Tabelle (Look-Up-Tabelle) mit den entsprechenden Werten erstellen. Es ist jedoch auch möglich, die Wirbelstromprüfvorrichtung so auszubilden, dass automatisch beim Einstellen einer neuen Frequenz eine neue Laufzeitmessung wie vorbeschrieben durchgeführt wird. Durch den Einsatz eines geeigneten Schaltelements 4 ist der Ablauf automatisierbar und jederzeit möglich (vorausgesetzt, dass die Prüfaufgabe eine kurzfristige Unterbrechung der Wirbelstrommessung zulässt).For each operating frequency, a transit time measurement is necessary. It is possible to measure with all the frequencies provided and from them (in a unit memory not shown here) 7 ) create a table (look-up table) with the appropriate values. However, it is also possible to design the Wirbelstromprüfvorrichtung so that automatically when setting a new frequency, a new transit time measurement is performed as described above. Through the use of a suitable switching element 4 the process can be automated and is possible at any time (provided that the test task permits a brief interruption of the eddy current measurement).

Speichert man den Betrag und die Phase der Laufzeitmessung und führt die Messung zu späteren Zeitpunkten erneut durch, so lässt sich aus den Differenzen der ermittelten Werte eine Messwertdrift erkennen. Da der Signalweg bei aktiviertem Schaltelement 4 einen Vorrichtungszustand einstellt, der immer konstant sein sollte, weisen Änderungen auf Veränderungen in der Wirbelstromprüfvorrichtung hin (wie beispielsweise eine Temperaturdrift). Aus den Differenzen der Laufzeitwerte können somit Korrekturfaktoren sowohl für die Amplitude als auch für die Phase abgeleitet werden.If one stores the magnitude and the phase of the transit time measurement and carries out the measurement again at later times, a measured value drift can be detected from the differences of the determined values. Because the signal path with activated switching element 4 Sets a device state, which should always be constant, indicate changes to changes in the Wirbelstromprüfvorrichtung (such as a temperature drift). Thus, correction factors for both the amplitude and the phase can be derived from the differences in the transit time values.

2 zeigt schließlich zusammenfassend und unabhängig von den konkreten konstruktiven Gegebenheiten des in 1 gezeigten Konstruktionsbeispiels das Prinzip der vorliegenden Erfindung anhand des Signalflusses. 2 finally shows in summary and independent of the concrete constructive conditions of the in 1 shown Construction example, the principle of the present invention based on the signal flow.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN ISAO 15548-1 [0029]

Claims

Eddy current testing device with one for electrical connection to the signal input ( 5 ) of an eddy current sensor (WS) trained transmission line ( 1 ), and one for electrical connection to the signal output ( 6 ) of the eddy current sensor (WS) formed receiving line ( 2 ), characterized in that a bridging path ( three ) and at least one switching element ( 4 ) are provided so that by switching the at least one switching element ( 4 ) either the transmission route ( 1 ) directly, so bypassing the eddy current sensor (WS), over the bridging distance ( three ) electrically conductive with the receiving path ( 2 ) (signal path can be closed via bridging path) or the transmission path ( 1 ) electrically conductive with the signal input ( 5 ) and the receiving path ( 2 ) electrically conductive with the signal output ( 6 ) of the eddy current sensor (WS) is connectable (signal path via eddy current sensor closable).

Eddy current testing device according to the preceding claim, characterized by a signal input ( 5 ) with the transmission route ( 1 ) and with its signal output ( 6 ) with the receiving path ( 2 ) and one for generating an excitation signal (E) and for supplying this excitation signal (E) to the eddy current sensor (WS) via the transmission path (FIG. 1 ) as well as for deriving a received signal (EM) generated on the basis of this excitation signal (E) in the eddy current sensor (WS) via the receiving path (FIG. 2 ) trained drive and tap unit ( 7 ), whereby by means of the drive and tapping unit ( 7 ) also in the state of the over the bridging route ( three ) one or more received signal (s) (EM) is / are derivable and preferably also in the control and tapping unit ( 7 ) is / are storable.

Eddy current testing device according to the preceding claim, characterized in that (a) received signal (s) derived in the state of the signal path closed via the eddy current sensor (WS) is based on the condition of the signal via the bridging path ( three ) closed signal path derived receive signal / e (EM) is correctable / are correctable, in particular with regard to a transit time difference and / or a test material independent phase rotation is / are.

Eddy current testing device according to the preceding claim, characterized in that with the drive and tapping unit ( 7 ) the measured values (M) of the eddy current testing device in the form of real parts and imaginary parts can be determined from the received signals (EM), wherein at least one correction value K for the signal path derived from the eddy current sensor (WS) is based on arctan (Im / Re ) is calculable and preferably also storable, with Im as the imaginary part of one in the state of the bridging path ( three ) closed signal path with the drive and tapping unit ( 7 ) measured value (M) of the eddy current testing device and with Re as the real part of this in the state of over the bridging path ( three ) closed signal path with the drive and tapping unit ( 7 ) measured value (M) of the eddy current testing device.

Eddy current testing device according to one of the three preceding claims, characterized in that correction values K for several, in the state of the signal path closed via the eddy current sensor (WS) at different operating frequencies of the eddy current sensor (WS) derived receive signals (EM) are calculable and preferably also stored, preferably in one Look-up table are storable.

Eddy current testing device according to one of the four preceding claims, characterized in that the drive and tapping unit ( 7 ) a transmission amplifier ( 8th ), via which the excitation signal (E) to the transmission line ( 1 ) can be applied, an input amplifier ( 9 ), over which the received signal (EM) from the receiving line ( 2 ), and a signal generation and signal evaluation unit ( 10 ), with which the excitation signal (E) can be generated and with which of the receiving line ( 2 ) is evaluable, in particular for calculating at least one correction value K can be evaluated comprises, wherein with the signal generation and signal evaluation unit ( 10 ) the generated excitation signal (E) not only via the transmission amplifier ( 8th ) to the transmission line ( 1 ) can be applied, but at the same time as a reference signal (R) with the tapped received signal (EM) can be used, in particular by multiplication of these two signals (E, EM) is used to determine a measured value (M) of the Wirbelstromprüfvorrichtung.

Eddy current testing device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one switching element ( 4 ) or components thereof directly at the eddy current sensor (WS) and / or at the signal input ( 5 ) and / or signal output ( 6 ) of the same is / are positioned and / or that electrical taps ( 11 . 12 ) of the bridging route ( three ) on the transmission line ( 1 ) and / or at the receiving link ( 2 ) directly on and / or in the area of the signal input (s) ( 5 ) and / or signal output ( 6 ) of the eddy current sensor (WS) are formed and / or that the bridging path ( three ), in particular an electrical line forming this, spatially seen as the shortest possible electrically conductive connection between the transmission line ( 1 ) on the one hand and the receiving link ( 2 ) is realized on the other hand.

Eddy current testing device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one switching element ( 4 ) is a relay, in particular a high frequency relay with preferably two changeover contacts, a multiplex IC or a manually operable switch.

Eddy current testing device according to one of the preceding claims, characterized by exactly one switching element ( 4 ) or by exactly two alternately controlled switching elements, wherein each of these two switching elements only two switching positions, the on position of the switching element and the open position of the switching element, can accept.

For connection to an eddy current testing device which has a transmitting path designed for electrical connection to the signal input of an eddy current sensor and a receiving path designed for electrical connection to the signal output of this eddy current sensor, characterized in that by means of the switching element at connection points of the eddy current testing device for the eddy current sensor, a bridging path can be formed, and that by switching the at least one switching element either either the transmission path of the Wirbelstromprüfvorrichtung directly, so bypassing the eddy current sensor, via the bridging path is electrically connected to the receiving path of Wirbelstromprüfvorrichtung connectable or the transmission path of Wirbelstromprüfvorrichtung electrically conductive to the signal input of the eddy current sensor and the receiving path of the Wirbelstromprüfvorrichtung electrically conductive with the Signal output of the eddy current sensor is connectable.

Method for eddy current testing, characterized in that at least one correction value K is calculated with an eddy current testing device according to one of the preceding claims 1 to 9 for at least one received signal (EM) derived in the state of the signal path closed via the eddy current sensor (WS).

Use of a Wirbelstromprüfvorrichtung or a method according to any one of the preceding claims for the correction of Prüfmaterialunabhängigen phase rotations, ie alone by the operation of the Wirbelstromprüfvorrichtung generated phase rotations, and / or runtime differences.