DE102016200690A1 - Method for non-destructive surface testing of a component with an eddy current probe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Oberflächenprüfung eines Bauteils mit einem Wirbelstromprüfkopf, der ein Spulenarray mit wenigstens zwei sich in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes erstreckenden, in Querrichtung nebeneinanderliegenden Reihen (2) von Spulen umfasst, bei dem ein Messdatensatz bereitgestellt wird, der für jede Spule einen oder mehrere Amplitudenwerte umfasst, der Messdatensatz ausgewertet wird, wobei von den Amplitudenwerten auf Fehler (9), insbesondere Risse in dem Bauteil geschlossen wird, und über einen Vergleich von zu Fehlern (9) gehörenden Amplitudenwerten auf eine relative Fehlertiefe geschlossen wird, wobei für wenigstens ein Paar von Spulen, die in Längsrichtung unmittelbar benachbart und in unterschiedlichen Reihen (2) angeordnet sind, ein Amplitudenwert der einen Spule zu einem zugeordneten Amplitudenwert der anderen Spule addiert wird, und der wenigstens eine erhaltene Amplitudensummenwert bei dem Vergleich der Amplitudenwerte zur Ermittlung der relativen Fehlertiefe, insbesondere anstelle der Amplitudenwerte der beiden Spulen des Paares, berücksichtigt wird.The invention relates to a method for non-destructive surface testing of a component with an eddy current probe comprising a coil array with at least two, in the longitudinal direction of the Wirbelstromprüfkopfes extending transversely juxtaposed rows (2) of coils, in which a measurement data set is provided, the one for each coil or more amplitude values, the measured data record is evaluated, it being concluded from the amplitude values to errors (9), in particular cracks in the component, and by comparing a relative error depth belonging to errors (9), wherein for at least a pair of coils arranged longitudinally adjacent and in different rows (2), an amplitude value of one coil being added to an associated amplitude value of the other coil, and the at least one obtained amplitude sum value in the comparison of the amplitude values for determining the relative error depth, in particular instead of the amplitude values of the two coils of the pair, is taken into account.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zerstörungsfreien Oberflächenprüfung eines Bauteils mit einem Wirbelstromprüfkopf, der ein Spulenarray mit wenigstens zwei sich in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes erstreckenden, in Querrichtung nebeneinanderliegenden Reihen von Spulen umfasst, wobei die Spulen einer Reihe in der Längsrichtung versetzt zu den Spulen einer benachbarten Reihe angeordnet sind, insbesondere derart, dass der Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung jeder Spule zu dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung der in Längsrichtung nächstliegenden Spule bzw. Spulen einer benachbarten Reihe einen Abstand in Längsrichtung aufweist, welcher kleiner ist als die Wirkbreite einer Spule in Längsrichtung, bei dem
- – ein Messdatensatz bereitgestellt wird, der für jede Spule einen oder mehrere Amplitudenwerte umfasst,
- – der Messdatensatz ausgewertet wird, wobei von den Amplitudenwerten auf Fehler, insbesondere Risse in dem Bauteil geschlossen wird, und über einen Vergleich von zu Fehlern gehörenden Amplitudenwerten auf eine relative Fehlertiefe geschlossen wird.
- A measurement data set is provided which comprises one or more amplitude values for each coil,
- - The measurement data set is evaluated, which is closed by the amplitude values for errors, in particular cracks in the component, and is closed by a comparison of error values belonging to amplitude values to a relative error depth.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Verfahren für die zerstörungsfreie Prüfung von Bauteilen bekannt. Neben der Anwendung des Ultraschall- oder des Magnetpulverprüfverfahrens ist es auch möglich, ein Bauteil zerstörungsfrei auf seine Qualität hin zu untersuchen, indem Wirbelströme in dem Bauteil induziert werden. Various methods for the non-destructive testing of components are known from the prior art. In addition to the use of the ultrasonic or the magnetic particle inspection method, it is also possible to examine a component non-destructively for its quality by inducing eddy currents in the component.
Im Rahmen des Wirbelstromprüfverfahrens wird ein Wirbelstromprüfkopf an der Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils positioniert bzw. entlang dieser verfahren, um Fehler, die sich an der Oberfläche sowie insbesondere unmittelbar unterhalb dieser befinden zerstörungsfrei zu detektieren. Bei der dynamischen Messung wird der Wirbelstromprüfkopf in der Regel entlang einer vorgegebenen bevorzugt geradlinigen Prüfstrecke in einem vorgegebenen Abstand zu dem zu prüfenden Bauteil entlang diesem verfahren. As part of the Wirbelstromprüfverfahrens an eddy current probe is positioned on the surface of a component to be tested or along this procedure to detect errors that are located on the surface and especially immediately below it non-destructive. In the case of dynamic measurement, the eddy current test probe is generally moved along a predetermined, preferably rectilinear test track at a predetermined distance from the component to be tested along the latter.
Mit wenigstens einer in dem Wirbelstromprüfkopf vorgesehenen Spule, die als Erregerspule dient, wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in dem zu prüfenden Bereich des Bauteils Wirbelströme in dem Bauteilmaterial hervorruft. Die Wirbelströme verursachen ihrerseits ein sekundäres magnetisches Wechselfeld, welches in wenigstens einer Detektionsspule des Wirbelstromprüfkopfes eine Spannung induziert, deren Amplitude sowie Phase im Zusammenhang mit den elektrischen Eigenschaften des zu prüfenden Bauteils steht. Die wenigstens eine Detektionsspule kann prinzipiell ein zu der wenigstens einen Erregerspule separates Bauteil sein oder die Erregerspule selbst übernimmt die Funktion der Detektionsspule. With at least one coil provided in the eddy-current test head, which serves as an excitation coil, an alternating magnetic field is generated, which causes eddy currents in the component material in the region of the component to be tested. The eddy currents in turn cause a secondary alternating magnetic field, which induces a voltage in at least one detection coil of the eddy current probe, the amplitude and phase of which is related to the electrical properties of the component to be tested. The at least one detection coil can, in principle, be a component that is separate from the at least one excitation coil, or the excitation coil itself takes on the function of the detection coil.
Fehler im Material des Bauteils, wie etwa Risse oder dergleichen, haben einen charakteristischen Einfluss auf das induzierte sekundäre magnetische Wechselfeld und somit auf die in einer Detektionsspule induzierte Spannung, worüber die Fehler messtechnisch erfassbar sind. Kommt jeweils eine einzige Spule für die Felderregung sowie die Felddetektion zum Einsatz, kann insbesondere die Impedanz der Spule gemessen werden, um Informationen über die Bauteilqualität zu erhalten. Im Rahmen eines dynamischen Messvorganges wird zeitlich nacheinander und somit an unterschiedlichen Stellen gemessen, wodurch in Bewegungsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes ortsaufgelöste Messdaten erhalten werden. Defects in the material of the component, such as cracks or the like, have a characteristic influence on the induced secondary alternating magnetic field and thus on the voltage induced in a detection coil, as a result of which the errors can be detected metrologically. If a single coil is used for field excitation as well as field detection, in particular the impedance of the coil can be measured in order to obtain information about the component quality. As part of a dynamic measurement process is measured in chronological succession and thus at different locations, which in the direction of movement of the Wirbelstromprüfkopfes spatially resolved measurement data are obtained.
Soll ein größerer Bauteilbereich mit nur einem Messvorgang abgedeckt werden bzw. ist es erwünscht oder erforderlich, dass auch entlang der orthogonal zur Bewegungsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes verlaufenden Achse Messwerte ortsaufgelöst erfasst werden können, kommen Wirbelstromprüfköpfe zum Einsatz, die eine Mehrzahl von in einem Array angeordneter Spulen umfassen. If a larger component area is to be covered with only one measurement process, or if it is desired or necessary that measured values can be detected spatially resolved along the axis orthogonal to the direction of movement of the eddy current test head, eddy current probes comprising a plurality of coils arranged in an array are used ,
Ein solches Spulenarray weist beispielsweise wenigstens zwei sich in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes erstreckende, in Querrichtung nebeneinanderliegende Reihen von Spulen auf, die in Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die Spulen einer Reihe sind insbesondere in Längsrichtung derart versetzt zu den Spulen einer benachbarten Reihe angeordnet, dass der Mittelpunkt der Wirkbreite jeder Spule in Längsrichtung zu dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung der in Längsrichtung nächstliegenden Spule bzw. Spulen einer benachbarten Reihe einen Abstand in Längsrichtung aufweist, welcher kleiner ist als die Wirkbreite einer Spule in Längsrichtung. Such a coil array has, for example, at least two, in the longitudinal direction of the Wirbelstromprüfkopfes extending, in the transverse direction adjacent rows of coils, which are arranged offset in the longitudinal direction to each other. The coils of a row are arranged offset in particular in the longitudinal direction in such a way to the coils of an adjacent row, that the center of the effective width of each coil in the longitudinal direction to the center of the effective width in the longitudinal direction of the longitudinally closest coil or coils of an adjacent row has a distance in the longitudinal direction , which is smaller than the effective width of a coil in the longitudinal direction.
Die Spulen sind dabei insbesondere derart angeordnet, dass sich ihre Prüfbereiche, also diejenigen Bereiche unterhalb einer Spule, in welcher mittels dieser Fehler detektiert werden können, nicht überschneiden, aufgrund des Versatzes jedoch eine teilweise Überdeckung der Wirkbreiten vorliegt. Als Wirkbreite ist die Ausdehnung des Prüfbereiches einer Spule in einer Richtung zu verstehen. Bei der Wirkbreite einer Spule in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes handelt es sich demgemäß um die Ausdehnung des Prüfbereichs in Längsrichtung des Prüfkopfes. Entsprechend ist die Wirkbreite in Querrichtung die Ausdehnung des Prüfbereichs orthogonal zur Längsrichtung des Prüfkopfes. The coils are in particular arranged such that their test areas, ie those areas below a coil in which can be detected by means of these errors, do not overlap, but due to the offset there is a partial overlap of the effective widths. The effective width is the extension of the test area of a coil in one direction. The effective width of a coil in the longitudinal direction of the eddy current test head is accordingly the extent of the test area in the longitudinal direction of the test head. Correspondingly, the effective width in the transverse direction is the extent of the test area orthogonal to the longitudinal direction of the test head.
Es ist bekannt, dass die Wirkbreite u.a. von der Art und Größe der in dem Prüfkopf zum Einsatz kommenden Spulen sowie der für einen gegebenen Wirbelstromprüfkopf vorgesehenen Anregungsfrequenz abhängt. It is known that the effective width, inter alia, on the type and size of the coils used in the test head as well as for a given eddy current probe provided excitation frequency depends.
Wird ein Wirbelstromprüfkopf mit einem Array von Spulen entlang der Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils verfahren und dabei gemessen, wird ein Messdatensatz erhalten, welcher sowohl in Längsrichtung als auch in der in der Regel quer zur Längsrichtung orientierten Bewegungsrichtung ortsaufgelöste Messwerte umfasst. Der erhaltene Messdatensatz umfasst für jede Spule des Arrays eine Vielzahl von Amplitudenwerten, welche zeitlich nacheinander und somit an unterschiedlichen Stellen entlang der Prüfstrecke erfasst wurden. If an eddy-current probe with an array of coils is moved along the surface of a component to be tested and measured, a measurement data set is obtained which comprises spatially resolved measured values both in the longitudinal direction and in the movement direction oriented generally transverse to the longitudinal direction. The measurement data set obtained comprises for each coil of the array a multiplicity of amplitude values which have been recorded chronologically successively and thus at different locations along the test track.
Sind mit Hilfe der Wirbelstromprüfung Fehler in einem Bauteil, insbesondere Oberflächenfehler, wie etwa Risse detektiert worden, ist es teilweise wünschenswert, aus den erhaltenen Messdaten den tiefsten Fehler, insbesondere tiefsten Riss und ggf. dessen Ort zu bestimmen. Dies kann unter anderem vorteilhaft sein, da anhand der maximalen Risstiefe eine Restlebensdauer berechnet und/oder ein Konzept für eine Aufbereitung des untersuchten Bauteils erstellt werden kann. Eine solche Vorgehensweise ist beispielsweise für Wellenklauen für die Schaufeln einer Dampfturbine von Interesse. If defects in a component, in particular surface defects, such as cracks, have been detected with the aid of the eddy current test, it is sometimes desirable to determine from the measurement data obtained the lowest defect, in particular the deepest crack and possibly its location. This can be advantageous, inter alia, since a residual service life can be calculated on the basis of the maximum crack depth and / or a concept for a preparation of the component under examination can be created. Such an approach is for example for wave claws for the blades of a steam turbine of interest.
Das Verfahren der Wirbelstromprüfung ermöglicht es nicht, gesicherte Angaben über die tatsächlichen Tiefen von detektierten Fehlern zu erhalten. Es ist jedoch möglich, über einen Vergleich der Amplitudenwerte der Messsignale, die für eine Mehrzahl von Fehlern an einem oder auch mehreren Bauteil(en) erfasst wurden, z.B. den tiefsten Fehler zu identifizieren, da sich dieser in der Regel durch dasjenige Messsignal mit dem höchsten Amplitudenwert auszeichnet. An einem Fehler, welcher das Messsignal mit dem höchsten Amplitudenwert an einem Bauteil verursacht hat, kann dann beispielsweise durch schrittweises Abtragen mittels Fräswerkzeugen und wiederholte Oberflächenfehler-, insbesondere Oberflächenrissprüfungen, z.B. mittels Magnetpulverprüfung, iterativ die maximale Tiefe des Fehlers, insbesondere Risses, bestimmt werden. The eddy current test method does not provide reliable information about the actual depths of detected errors. However, it is possible to compare the amplitude values of the measurement signals detected for a plurality of errors on one or more component (s), e.g. to identify the deepest error, as this is usually characterized by that measurement signal with the highest amplitude value. An error which has caused the measurement signal having the highest amplitude value on a component can then be determined, for example, by stepwise removal by means of milling tools and repeated surface defects, in particular surface crack tests, e.g. Magnetic particle inspection, iteratively the maximum depth of the error, in particular crack, are determined.
Geeignet, um einen Vergleich der Amplitudenwerte durchzuführen sind beispielsweise Differentialsonden mit einer Wirkbreite von mehr als 10 mm, die über ihren gesamten Prüfbereich die Signalhöhe eines Risses ermitteln. Wirbelstromprüfköpfe dieser Art sind bautechnisch bedingt recht groß und bieten, da die Wirkbreite der Spulen in Bewegungsrichtung die Ortsauflösung der Sonde in dieser Richtung bestimmt, keine hohe Ortsauflösung. Suitable for comparing the amplitude values are, for example, differential probes with an effective width of more than 10 mm, which determine the signal height of a crack over their entire test range. Eddy current probes of this type are structurally quite large and offer, since the effective width of the coils in the direction of movement determines the spatial resolution of the probe in this direction, no high spatial resolution.
Es ist jedoch teilweise wünschenswert, dass Wirbelstromprüfköpfe mit Spulenarrays aus einer Vielzahl von Spulen zum Einsatz kommen, die jeweils eine möglichst geringe Wirkbreite haben. Derartige Anordnungen können ein besseres Gesamtbild der Oberflächenbeschaffenheit mit höherer Ortsauflösung liefern. Dies kann beispielsweise im Rahmen der Oberflächenprüfung von Turbinen-Wellenklauen wünschenswert sein. However, it is sometimes desirable that eddy current probes be used with coil arrays of a variety of coils, each having the smallest possible effective width. Such arrangements can provide a better overall appearance of the surface finish with higher spatial resolution. This may be desirable, for example, in the context of surface testing of turbine shaft claws.
Die Anzahl der maximal pro Array zum Einsatz kommenden Spulen ist jedoch in der Regel nach oben begrenzt. Dies liegt insbesondere daran, dass Arrays mit vielen Spulen und somit vielen Kanälen kostenintensiv sind. However, the number of maximum coils used per array is usually limited to the top. This is due in particular to the fact that arrays with many coils and thus many channels are expensive.
Ausgehend von einer begrenzten Spulenanzahl stellt sich dann die Wahl, die Spulen entweder so anzuordnen, dass sich die Wirkbreiten in Längsrichtung möglichst stark überdecken oder derart, dass das Array insgesamt einen möglichst großen Bereich des Prüfgegenstandes abdeckt, sich also insbesondere durch eine möglichst große Gesamtabdeckung in Längsrichtung auszeichnet, die auch als Spurbreite bezeichnet wird, wobei die Überdeckung der Wirkbreiten dann – bei gleicher Spulengesamtzahl – im Vergleich geringer ausfällt. Starting from a limited number of coils, the choice then arises of either arranging the coils so that the effective widths overlap as much as possible in the longitudinal direction or such that the array as a whole covers the largest possible area of the test object, ie in particular through the greatest possible overall coverage Longitudinal distinguishes, which is also referred to as a track width, the coverage of the effective widths then - with the same total number of coils - compared fails lower.
Insbesondere in letzterem Falle, bei dem die Spurbreite zwar hoch jedoch die Überdeckung der Wirkbreiten vergleichsweise gering ist, stellt sich teilweise das Problem, dass die Messsignale, welche zu Fehlern gehören, die während der Messung nicht mittig unterhalb einer Spule des Arrays sondern zwischen zwei Spulen lagen, unzuverlässig sind. Der Vergleich der Amplitudenwerte zur Bestimmung der relativen Fehlertiefe, insbesondere Identifizierung des tiefsten Fehlers, kann infolge dessen fehlerhafte Ergebnisse liefern. In particular, in the latter case, in which the track width is indeed high, but the coverage of the effective widths is comparatively low, the problem sometimes arises that the measurement signals which belong to errors that are not centered below a coil of the array during the measurement but between two coils lay, are unreliable. The comparison of the amplitude values for determining the relative error depth, in particular identification of the lowest error, can consequently give erroneous results.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, über welches ein zuverlässiger Vergleich der Fehlertiefen möglich ist, insbesondere auch bei Verwendung von Wirbelstromprüfköpfen mit Spulenarrays, die sich durch vergleichsweise hohe Spurbreite bei vergleichsweise geringer Spulenanzahl auszeichnen. Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a method of the type mentioned, over which a reliable comparison of the error depths is possible, especially when using Wirbelstromprüfköpfen with coil arrays, which are characterized by relatively high track width at comparatively low Distinguish spool number.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass für wenigstens ein Paar von Spulen, die in Längsrichtung unmittelbar benachbart und in unterschiedlichen Reihen angeordnet sind, ein Amplitudenwert der einen Spule zu einem zugeordneten Amplitudenwert der anderen Spule addiert wird, und der wenigstens eine erhaltene Amplitudensummenwert bei dem Vergleich der Amplitudenwerte zur Ermittlung der relativen Fehlertiefe, insbesondere anstelle der Amplitudenwerte der beiden Spulen des Paares, berücksichtigt wird. This object is achieved in a method of the type mentioned in that for at least one pair of coils which are arranged in the longitudinal direction immediately adjacent and in different rows, an amplitude value of a coil is added to an associated amplitude value of the other coil, and the at least one amplitude sum value obtained is taken into account in the comparison of the amplitude values for determining the relative error depth, in particular instead of the amplitude values of the two coils of the pair.
Es hat sich gezeigt, dass Fehler gleicher Tiefe in Abhängigkeit ihrer Lage zu den Spulen des Arrays eines Wirbelstromprüfkopfes unterschiedliche hohe Messsignal-Amplituden verursachen können. Liegt ein Fehler während seiner Erfassung nicht zumindest in etwa mittig unterhalb einer der Spulen des Arrays sondern zwischen zwei Spulen, teilen sich die beiden Spulen praktisch das Signal und die Signalhöhe fällt insgesamt geringer aus als die Signalhöhe, die durch einen Fehler gleicher Tiefe verursacht würde, wenn er unterhalb einer Spule erfasst worden wäre. Die Amplitudenwerte von während der Messung mittig zwischen zwei Spulen erfassten Fehlern liefern infolge dessen keine zuverlässige Information über die tatsächliche Fehlertiefe. It has been shown that errors of equal depth depend on their location to the coils of the array an eddy current probe can cause different high measurement signal amplitudes. If an error is not at least approximately midway underneath one of the coils of the array but rather between two coils during its detection, the two coils practically share the signal and the signal level overall is lower than the signal level which would be caused by an error of the same depth. if it had been detected below a coil. As a result, the amplitude values of errors detected midway between two coils during the measurement do not provide reliable information about the actual error depth.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, für Fehler, die während der Signalerfassung zwischen zwei in Längsrichtung unmittelbar benachbarten Spulen des Arrays lagen, und für die somit in einem bereitgestellten Messdatensatz zwei Amplitudenwerte vorliegen, von denen keiner die tatsächliche Fehlertiefe zutreffend repräsentiert, einen korrekten Amplitudenwert für den Fehler rechnerisch zu ermitteln. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Amplitudenwerte beider Spulen des betreffenden Paares, zwischen dem der Fehler bei der Messung lag, aufaddiert werden. The present invention is based on the idea of a correct amplitude value for errors which occurred during signal detection between two longitudinally adjacent coils of the array, and for which there are two amplitude values in a provided measurement data set, none of which correctly represents the actual error depth for the error to be calculated. This is achieved according to the invention by adding up the amplitude values of both coils of the relevant pair between which the error occurred during the measurement.
Liegt ein Fehler während der Messung beispielsweise unterhalb des Mittelpunktes der Wirkbreite einer Spule, erzeugt diese Spule ein Signal welches – zumindest in Näherung – 100% der bei der gegebenen Fehlertiefe zu erreichenden Signalhöhe entspricht. Die unmittelbar benachbarte(n) Spule(n) der nächsten Reihe zeigt (zeigen) hingegen jeweils 0% Signal an. In Summe würde man 100% + 0% = 100% erhalten. Befände sich derselbe Fehler grade zwischen zwei Spulen, würden sich die Spulen das Signal teilen und beispielsweise jeweils nur 50% der Signalhöhe zeigen, welche zu der tatsächlichen Tiefe des Fehlers korrespondiert. Die beiden Signale, also Amplitudenwerte können dann aufaddiert werden, so dass sich 50% + 50% = 100% ergibt. Läge der Fehler beispielsweise etwas näher an dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung einer der beiden Spulen des Paares, würde sich für die eine Spule beispielsweise ein Amplitudenwert ergeben, welcher 30% des zu der Fehlertiefe korrespondierenden Signals entspricht und für die andere Spule, an welcher der Fehler näher liegt, beispielsweise ein Amplitudenwert von 70% der die Fehlertiefe zutreffend wiedergebenden Amplitudenhöhe ergeben. Auch hier kann über die Summenbildung 30% + 70% = 100%, also der richtige Amplitudenwert, erhalten werden. If an error during the measurement, for example, below the center of the effective width of a coil, this coil generates a signal which corresponds - at least approximately - 100% of the signal depth to be reached at the given error depth. The immediately adjacent coil (s) of the next row, on the other hand, each show (show) 0% signal. In total one would receive 100% + 0% = 100%. If the same error were just between two coils, the coils would split the signal and, for example, show only 50% of the signal height corresponding to the actual depth of the error. The two signals, ie amplitude values, can then be added up so that 50% + 50% = 100% results. For example, if the error were slightly closer to the center of the effective width in the longitudinal direction of one of the two coils of the pair, for example, an amplitude value would result for one coil which corresponds to 30% of the signal corresponding to the error depth and for the other coil to which the Error is closer, for example, an amplitude value of 70% of the error depth accurately reproducing amplitude level result. Here, too, 30% + 70% = 100%, ie the correct amplitude value, can be obtained via the summation.
Der erfindungsgemäßen Vorgehensweise liegt dabei die Annahme zugrunde, dass nicht zwei direkt nebeneinanderliegende Fehler vorlagen, welche jeweils von einer der beiden Spulen des Paares zutreffend erfasst wurden. Ferner liegt insbesondere die Annahme zugrunde, dass die Ausdehnung der Fehler in Längsrichtung die Ausdehnung der Wirkbreite einer Spule in Längsrichtung nicht überschreitet. The procedure according to the invention is based on the assumption that there were not two errors directly adjacent to one another, which in each case were detected correctly by one of the two coils of the pair. Furthermore, it is particularly the assumption that the extension of the errors in the longitudinal direction does not exceed the extension of the effective width of a coil in the longitudinal direction.
Wird erfindungsgemäß anstelle der einzelnen Amplitudenwerte des Spulenpaares der erhaltene Summenwert bei einem Vergleich von Amplituden zu Bestimmung relativer Fehlertiefe berücksichtigt, können falsche Schlüsse zuverlässig vermieden werden. Es kann insbesondere verhindert werden, dass beispielsweise der tiefste Fehler in einem geprüften Bauteil nicht als solcher erkannt wird, weil er in Bezug zu dem Spulenarray ungünstig lag, nämlich zwischen zwei benachbarten Spulen, wodurch die erhaltenen Amplitudenwerte des Spulenpaares zu niedrig ausgefallen sind. If according to the invention, instead of the individual amplitude values of the coil pair, the sum value obtained is taken into account in a comparison of amplitudes for determining relative error depth, false conclusions can be reliably avoided. In particular, it can be prevented that, for example, the lowest error in a tested component is not recognized as such because it was unfavorable in relation to the coil array, namely between two adjacent coils, as a result of which the amplitude values of the coil pair obtained have been too low.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht es erstmals möglich, über einen Vergleich der Amplitudenwerte ein Ranking von Fehler-, insbesondere Risstiefen an einem zu prüfenden Bauteil durchzuführen, ohne auf eine hohe örtliche Auflösung der Messanordnung und/oder eine vergleichsweise große Spurbreite des Spulenarrays des Wirbelstromprüfkopfes verzichten zu müssen. The method according to the invention makes it possible for the first time to carry out a ranking of defect values, in particular crack depths on a component to be tested, without having to dispense with a high local resolution of the measuring arrangement and / or a comparatively large track width of the coil array of the eddy current test head ,
Man erhält eine Prüftechnik mit hoher örtlicher Auflösung, guter Bauteilabdeckung und guter Vergleichbarkeit von Signalhöhen mit nur einem bezahlbaren Spulenarray. Dabei ist keine aufwendige Anpassung der zu verwenden Hardware erforderlich. Bereits vorhandene Wirbelstromprüfköpfe mit Spulenarrays, die sich insbesondere durch eine vergleichsweise hohe Spurbreite und vergleichsweise geringe Überdeckung der Wirkbreiten auszeichnen, können zum Einsatz kommen. This gives a test technique with high local resolution, good component coverage and good comparability of signal levels with only one affordable coil array. In this case, no complicated adaptation of the hardware to be used is required. Existing eddy current probes with coil arrays, which are characterized in particular by a comparatively high track width and comparatively low coverage of the effective widths, can be used.
Zweckmäßiger Weise wird bei der erfindungsgemäßen Addition von Amplitudenwerten benachbarter Spulen beachtet, dass für den Fall einer dynamische Messung für jede Spule des Arrays eine Vielzahl von Amplitudenwerten vorliegt, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten und somit an unterschiedlichen Stellen entlang der Prüfstrecke erfasst wurden. Wird ein Messdatensatz einer dynamischen Messung bereitgestellt, sind zweckmäßigerweise jeweils nur Amplitudenwerte zu addieren, die – mit gewisser Toleranz – an der gleichen Bauteilstelle erfasst wurden. Diese Amplitudenwerte werden als einander zugeordnete Amplitudenwerte aufgefasst. Appropriately, in the case of the addition according to the invention of amplitude values of adjacent coils, it is noted that, in the case of a dynamic measurement, a multiplicity of amplitude values exist for each coil of the array, which were recorded at different times and thus at different points along the test track. If a measurement data record of a dynamic measurement is provided, it is expedient to add only amplitude values which, with a certain tolerance, were recorded at the same component location. These amplitude values are understood as amplitude values assigned to each other.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die beiden Amplitudenwerte des Paares von Spulen vor der Addition jeweils mit einem Faktor multipliziert werden. According to one embodiment of the method according to the invention, it is provided that the two amplitude values of the pair of coils are each multiplied by one factor before addition.
Die vorhergehende Multiplikation der Amplitudenwerte jeweils mit einem geeigneten Faktor ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn das durch einen Fehler verursachte Amplitudensignal nicht linear mit dem Abstand des Fehlers vom Mittelpunkt der Wirkbreite einer Spule abnimmt. Ein Fehler, insbesondere Riss vorgegebener Tiefe, der beispielsweise in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes genau mittig zwischen einem Paar in Längsrichtung unmittelbar benachbarter Spulen liegt, verursacht nicht unbedingt bei beiden Spulen einen Amplitudenwert des Messsignales, welcher genau der Hälfte desjenigen Signales entspricht, das von einem Fehler gleicher Tiefe hervorgerufen würde, der sich unmittelbar unter dem Mittelpunkt der Wirkbreite einer der Spulen befände. Wie sich das Signal mit Entfernung des Fehlers vom Mittelpunkt der Wirkbreite der Spule ändert, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Die für einen gegebenen Wirbelstromprüfkopf mit gegebener Spulenarrayanordnung zu verwendenden Faktoren zum Addieren der Signalhöhen, also Amplitudenwerte, hängen insbesondere von den wicklungs-, material- und frequenzabhängigen Wirkbreiten der Spulen sowie den Abständen der einzelnen Spulen des Arrays untereinander ab. Die Faktoren können insbesondere – für einen gegebenen Wirbelstromprüfkopf – experimentell oder auch anhand von Simulationen ermittelt werden. Es ist insbesondere möglich, dass die Faktoren unter Heranziehung eines Referenzbauteiles mit Fehlern definierter Tiefe und definierten Ortes ermittelt werden, indem beispielsweise die Fehler unterschiedlich zu dem Spulenarray ausgerichtet und jeweils Referenzmessungen durchgeführt werden. The preceding multiplication of the amplitude values in each case with a suitable factor is particularly expedient if the amplitude signal caused by an error is not decreases linearly with the distance of the error from the center of the effective width of a coil. An error, in particular crack predetermined depth, which is located for example in the longitudinal direction of the Wirbelstromprüfkopfes exactly between a pair in the longitudinal direction of immediately adjacent coils, not necessarily causes an amplitude value of the measuring signal, which corresponds exactly to half of that signal, the same of an error in both coils Depth would be created, which would be immediately below the center of the effective width of one of the coils. How the signal changes with the distance of the error from the midpoint of the effective width of the coil depends on a variety of factors. The factors to be used for a given eddy current probe with given coil array arrangement for adding the signal levels, ie amplitude values, depend in particular on the winding, material and frequency dependent effective widths of the coils and the distances of the individual coils of the array. In particular, the factors can be determined experimentally or simulations for a given eddy current probe. In particular, it is possible for the factors to be determined by using a reference component with errors of defined depth and defined location, for example by aligning the errors differently from the coil array and carrying out reference measurements in each case.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein Messdatensatz bereitgestellt wird, der mit einem Wirbelstromprüfkopf erfasst wurde, welcher genau zwei Reihen von Spulen umfasst, was sich als besonders geeignet erwiesen hat. A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that a measurement data set is provided which has been detected with an eddy-current probe which comprises exactly two rows of coils, which has proven to be particularly suitable.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Messdatensatz bereitgestellt wird, der mit einem Wirbelstromprüfkopf erfasst wurden, bei dem die Spulen einer Reihe in Längsrichtung derart versetzt zu den Spulen einer benachbarten Reihe angeordnet sind, dass der Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung jeder Spule zu dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Längsrichtung der in Längsrichtung nächstliegenden Spule bzw. Spulen einer benachbarten Reihe einen Abstand in Längsrichtung aufweist, welcher um bis zu 10 %, insbesondere um bis zu 15 %, bevorzugt um bis zu 20 %, besonders bevorzugt um bis zu 25 % kleiner ist als die Wirkbreite einer Spule in Längsrichtung. Furthermore, it can be provided that a measurement data set is provided, which were detected with an eddy current probe, in which the coils of one row are arranged offset in the longitudinal direction of the coils of an adjacent row such that the center of the effective width in the longitudinal direction of each coil to the center of the Actual width in the longitudinal direction of the next closest coil or coils of an adjacent row has a distance in the longitudinal direction, which is smaller by up to 10%, in particular by up to 15%, preferably by up to 20%, particularly preferably by up to 25% as the effective width of a coil in the longitudinal direction.
Die Spulen des Arrays eines Wirbelstromprüfkopfes können sich beispielsweise durch einen Prüfbereich mit einem zumindest im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auszeichnen, wobei die Wirkbreite in Längs- und Querrichtung dann dem Durchmesser des kreisrunden Querschnitts des Prüfbereichs entspricht. The coils of the array of an eddy current test head may be characterized, for example, by a test region having an at least substantially circular cross section, the effective width in the longitudinal and transverse direction then corresponding to the diameter of the circular cross section of the test region.
In Weiterbildung wird ein Messdatensatz bereitgestellt, der mit einem Wirbelstromprüfkopf erfasst wurde, bei dem die Spulen einer Reihe in Querrichtung derart versetzt zu den Spulen einer benachbarten Reihe angeordnet sind, dass der Mittelpunkt der Wirkbereite in Querrichtung jeder Spule zu dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Querrichtung der in Querrichtung nächstliegenden Spule bzw. Spulen einer benachbarten Reihe einen Abstand in Querrichtung aufweist, welcher kleiner ist als die Wirkbreite einer Spule in Querrichtung. Dann weist insbesondere der Mittelpunkt der Wirkbreite in Querrichtung jeder Spule zu dem Mittelpunkt der Wirkbreite in Querrichtung der in Querrichtung nächstliegenden Spule bzw. Spulen einer benachbarten Reihe einen Abstand in Querrichtung auf, welcher um bis zu 10 %, insbesondere um bis zu 15 %, bevorzugt um bis zu 20 %, besonders bevorzugt um bis zu 25 % kleiner ist als die Wirkbreite einer Spule in Querrichtung. In further development, a measurement data set is provided, which was detected with an eddy current probe, in which the coils of one row are arranged transversely offset to the coils of an adjacent row, that the center of the Wirkbereite in the transverse direction of each coil to the center of the effective width in the transverse direction In the transverse direction closest coil or coils of an adjacent row has a distance in the transverse direction, which is smaller than the effective width of a coil in the transverse direction. Then, in particular the center of the effective width in the transverse direction of each coil to the center of the effective width in the transverse direction of the next closest coil or coils of an adjacent row in the transverse direction, which by up to 10%, in particular by up to 15%, preferred by up to 20%, more preferably by up to 25% smaller than the effective width of a coil in the transverse direction.
Auch kann ein Messdatensatz bereitgestellt werden, der mit einem Wirbelstromprüfkopf erfasst wurde, bei dem die Abstände der Spulen innerhalb einer Reihe für alle Reihen gleich sind und die Spulen einer Reihe in Längsrichtung derart versetzt zu den Spulen einer benachbarten Reihe angeordnet sind, dass die Mittelpunkte der Wirkbreiten in Längsrichtung der Spulen einer Reihe in Längsrichtung zumindest in etwa mittig zwischen den Mittelpunkten der Wirkbreiten in Längsrichtung der in Längsrichtung nächstliegenden Spulen einer benachbarten Reihe liegen. Diese regelmäßige Anordnung eines Spulenarrays, bei der eine Spule in Längsrichtung jeweils mittig zwischen zwei Spulen der benachbarten Reihe(n) liegt, hat sich als besonders geeignet erwiesen. Also, a measurement data set may be provided which has been detected with an eddy current probe in which the spacings of the coils within a row are the same for all rows and the coils of one row are longitudinally offset from the coils of an adjacent row such that the centers of the rows In the longitudinal direction of the coils of a row, effective widths lie in the longitudinal direction at least approximately midway between the centers of the effective widths in the longitudinal direction of the coils of an adjacent row lying closest to the longitudinal direction. This regular arrangement of a coil array, in which a coil in the longitudinal direction in each case lies centrally between two coils of the adjacent row (s), has proven to be particularly suitable.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf unterschiedliche Weise vorgegangen werden, um aus einem Messdatensatz für Fehler, die bei der Messung gerade zwischen einem Paar unmittelbar benachbarter Spulen lagen, einen die tatsächliche Fehlertiefe repräsentierenden Amplitudensummenwertwert durch Addition zu erhalten. In the context of the method according to the invention, it is possible to proceed in different ways in order to obtain from addition of a measurement data record for errors which were just between a pair of immediately adjacent coils during the measurement, an amplitude sum value value representing the actual error depth.
Eine Möglichkeit für das Vorgehen hinsichtlich der Addition besteht beispielsweise darin, einen bereitgestellten Messdatensatz dahingehend zu analysieren, ob dieser Fälle umfasst, in denen ein Paar oder mehrere Paare in Längsrichtung unmittelbar benachbarter Spulen jeweils beide von dem ein Nullsignal repräsentierenden Amplitudenwert verschiedene Amplitudenwerte gezeigt haben. Dann können beispielswiese nur die Amplitudenwerte dieser Paare, zwischen denen Fehler bei der Messung lagen, erfindungsgemäß aufaddiert werden. One way to proceed in terms of addition, for example, is to analyze a provided measurement dataset to include cases in which one or more pairs of longitudinally adjacent coils have both shown different amplitude values from the amplitude value representing a zero signal. Then, for example, only the amplitude values of these pairs, between which errors in the measurement were located, can be added according to the invention.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass für mehrere, insbesondere alle Spulen wenigstens ein Amplitudenwert mit einem zugeordneten Amplitudenwert wenigstens einer weiteren in Längsrichtung den geringsten Abstand zu der Spule aufweisenden Spule einer benachbarten Reihe addiert wird. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass keine Analyse des Messdatensatzes erforderlich ist, sondern einfach für eine Vielzahl bzw. jede Spule eine Addition eines Amplitudenwertes mit einem zugeordneten Amplitudenwert einer benachbarten Spule aus einer anderen Reihe erfolgt. Hat in einem Messdatensatz eine Spule beispielsweise nur Nachbarn "ohne Signal", erfolgt eine Addition mit Null und es wird somit der ursprüngliche, korrekte Amplitudenwert nicht verändert. Alternatively or additionally, it is possible for at least one amplitude value to be assigned to a plurality of, in particular all coils Amplitude value of at least one further in the longitudinal direction the smallest distance to the coil having coil of an adjacent row is added. This approach has the advantage that no analysis of the measurement data set is required, but simply for a plurality or each coil, an addition of an amplitude value with an associated amplitude value of an adjacent coil from another series. If, for example, a coil has only neighbors "without signal" in a measurement data set, an addition takes place with zero and thus the original, correct amplitude value is not changed.
Wird für jede Spule wenigstens ein Amplitudenwert mit wenigstens einem zugeordneten Amplitudenwert einer benachbarten Spule addiert, kann beispielsweise an einem Ende des Wirbelstromprüfkopfes begonnen werden und dann auf jede in Längsrichtung folgende Spule abgestellt werden, bis die letzte Spule erreicht ist. So zeichnet sich eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch aus, dass ausgehend von einem der beiden längsseitigen Enden des Wirbelstromprüfkopfes für mehrere, insbesondere alle der in Längsrichtung nacheinander kommenden Spulen jeweils wenigstens ein Amplitudenwert der Spule mit einem zugeordneten Amplitudenwert der von dem betrachteten Ende aus gesehen in Längsrichtung nächstliegenden Spule addiert wird. Wenn von allen Spulen die Rede ist, muss berücksichtigt werden, dass nach der letzten Spule keine weitere Spule kommt, also für diese keine Addition mit dem Amplitudenwert einer nachfolgenden Spule erfolgen kann. If at least one amplitude value for each coil is added to at least one associated amplitude value of an adjacent coil, it is possible, for example, to start at one end of the eddy current probe and then place it on each coil in the longitudinal direction until the last coil has been reached. Thus, a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that starting from one of the two longitudinal ends of the Wirbelstromprüfkopfes for several, in particular all of the longitudinally successive coils each seen at least one amplitude value of the coil with an associated amplitude value of the viewed from the end in the longitudinal direction closest coil is added. If all coils are mentioned, it must be taken into account that after the last coil no further coil comes, so for this no addition can take place with the amplitude value of a following coil.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Messdatensatz bereitgestellt wird, der für jede Spule eine Mehrzahl von Amplitudenwerten umfasst, die während eines Prüfvorganges, bei dem der Wirbelstromprüfkopf entlang einer vorgegebenen Prüfstrecke insbesondere parallel zu dem zu prüfenden Bauteil verfahren wurde, zu unterschiedlichen Prüfzeitpunkten erfasst wurden. In diesem Falle werden dann Amplitudenwerte von Paaren von Spulen addiert, die an gleichen Prüfzeitpunkten erfasst wurden und/oder Amplitudenwerte von Paaren von Spulen, die an um eine vorgegebene Zeitspanne beabstandeten Prüfzeitpunkten erfasst wurden. Dabei entspricht die vorgegebene Zeitspanne insbesondere dem Abstand der Spulen des jeweiligen Paares in Querrichtung dividiert durch die Geschwindigkeit, mit welcher der Wirbelstromprüfkopf entlang der vorgegebenen Prüfstrecke, zweckmäßiger Weise in Querrichtung verfahren wurde. Werden Amplitudenwerte addiert, die nicht zu gleichen sondern zu zeitlich beabstandeten Prüfzeitpunkten erfasst wurden, kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die Spulen eines Paares in Längsrichtung unmittelbar benachbarter Spulen in Querrichtung einen Versatz zueinander aufweisen und somit die gleiche Stelle an dem Bauteil mit zeitlichem Versatz erreichen. In a further development of the method according to the invention, it is provided that a measurement data record is provided which includes a plurality of amplitude values for each coil which are moved at different test times during a test procedure in which the eddy current test head was moved along a predetermined test section, in particular parallel to the component to be tested were recorded. In this case, amplitude values are then added by pairs of coils which were detected at the same test times and / or amplitude values of pairs of coils which were detected at test times spaced apart by a predetermined period of time. In this case, the predetermined period of time in particular corresponds to the spacing of the coils of the respective pair in the transverse direction divided by the speed with which the eddy current probe was appropriately moved in the transverse direction along the predetermined test track. If amplitude values are added which were not recorded at the same time but at temporally spaced test times, the fact can be taken into account that the coils of a pair in the longitudinal direction of directly adjacent coils have an offset to one another in the transverse direction and thus the same location on the component with a time offset to reach.
Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die addierten Amplitudenwerte wenigstens eines Paares von Spulen miteinander verglichen und es wird aus dem Vergleich der Amplitudenwerte auf die Position eines Fehlers, insbesondere Risses zwischen den beiden Spulen des Paares in Längsrichtung geschlossen. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis der addierten Amplitudenwerte wenigstens eines Paares von Spulen gebildet und aus dem Verhältnis auf die Position eines Fehlers, insbesondere Risses zwischen den beiden Spulen des Paares in Längsrichtung geschlossen werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird erfindungsgemäß nicht nur eine infolge einer ungünstigen Lage des Fehlers in Bezug auf das Spulenarray niedriges Amplitudensignal für den Vergleich der Fehlertiefen rechnerisch durch Addition korrigiert, sondern es wird die Lage des Risses zwischen den beiden Spulen des jeweiligen Paares genauer bestimmt. Dies erfolgt, indem die Beträge zweier Amplitudenwerte eines Paares benachbarter Spulen, die zur Bildung eines Amplitudensummenwertes addiert wurden, miteinander verglichen werden. Sind die Amplitudenwerte beispielsweise in etwa gleich hoch, kann darauf geschlossen werden, dass der Fehler in Längsrichtung in etwa mittig zwischen den Mittelpunkten der Wirkbreiten der beiden Spulen lag. Ist der Amplitudenwert einer Spule des Paares höher und der der anderen niedriger, lag der Fehler in Längsrichtung näher an dem Mittelpunkt der Wirkbreite derjenigen Spule mit dem höheren Signal. Auch kann das Verhältnis der Amplitudenwerte zur genaueren Ortsbestimmung eines Fehlers in Längsrichtung gebildet werden. Für einen gegebenen Wirbelstromprüfkopf kann beispielsweise über eine einmalige Referenzmessung bestimmt werden, welche Amplitudenwerte bzw. welches Verhältnis der Amplitudenwerte zu welcher Ortsposition eines Fehlers in Längsrichtung korrespondiert und dann auf das Ergebnis der Referenzmessung zurückgegriffen werden. Auf diese Weise kann die durch die Messanordnung begrenzte Auflösung in Längsrichtung, welche insbesondere von den Wirkbreiten der Spulen in dieser Richtung und deren Abstand innerhalb des Arrays abhängt, rechnerisch erhöht werden. Dabei wird ausgenutzt, dass sich aus einer bestimmten Lage des Fehlers zwischen den Spulen eine bestimmte Amplitudenverteilung ergibt. In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner vorgesehen, dass der Messdatensatz zusammen mit dem wenigstens einen berechneten Amplitudensummenwert, insbesondere zusammen mit allen berechneten Amplitudensummenwerten in einem Diagramm dargestellt wird. Das Diagramm kann dann in zweckmäßiger Ausführungsform auf einem Anzeigegerät dargestellt werden. In dem Diagramm kann beispielsweise eine Achse die Position der Spulen in Längsrichtung des Wirbelstromprüfkopfes repräsentieren und eine weitere Achse eine vorgegebene Prüfstrecke, entlang derer der Wirbelstromprüfkopf bei einem Prüfvorgang insbesondere parallel zu der Oberfläche eines zu prüfenden Bauteils verfahren wird. According to a further particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the added amplitude values of at least one pair of coils are compared with one another and it is concluded from the comparison of the amplitude values to the position of an error, in particular a crack between the two coils of the pair in the longitudinal direction. Alternatively or additionally, the ratio of the added amplitude values of at least one pair of coils can be formed and closed from the ratio to the position of an error, in particular a crack between the two coils of the pair in the longitudinal direction. According to this embodiment, not only a low amplitude signal due to an unfavorable position of the error with respect to the coil array is mathematically corrected by addition for the comparison of the error depths, but the position of the crack between the two coils of the respective pair is more accurately determined. This is done by comparing the magnitudes of two amplitude values of a pair of adjacent coils that have been added together to form an amplitude sum value. If the amplitude values are approximately the same, for example, it can be concluded that the error in the longitudinal direction was approximately midway between the centers of the effective widths of the two coils. If the amplitude value of one coil of the pair is higher and that of the other lower, the error in the longitudinal direction was closer to the center of the effective width of that coil with the higher signal. Also, the ratio of the amplitude values can be formed for more accurate location determination of a longitudinal error. For a given eddy current test head it is possible, for example, to determine via a single reference measurement which amplitude values or which ratio of the amplitude values corresponds to which spatial position of a fault in the longitudinal direction and then resort to the result of the reference measurement. In this way, the resolution limited by the measuring arrangement in the longitudinal direction, which depends in particular on the effective widths of the coils in this direction and their spacing within the array, can be increased mathematically. It is exploited that results from a certain position of the error between the coils, a certain amplitude distribution. In a development of the method according to the invention, it is further provided that the measured data record is displayed in a diagram together with the at least one calculated amplitude sum value, in particular together with all the calculated amplitude sum values. The diagram can then be displayed in an expedient embodiment on a display device. In the diagram can For example, an axis representing the position of the coils in the longitudinal direction of the Wirbelstromprüfkopfes and another axis a predetermined test track, along which the Wirbelstromprüfkopf is moved in a test process, in particular parallel to the surface of a component to be tested.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in dem Diagramm die zu unterschiedlichen Prüfzeitpunkten erfassten Amplitudenwerte jeder Spule in einer Zeile dargestellt werden, wobei die Position der Zeile in dem Diagramm der Position der zugehörigen Spule in Längsrichtung entspricht. Furthermore, it can be provided that in the diagram the amplitude values of each coil detected at different test times are displayed in one line, the position of the line in the diagram corresponding to the position of the associated coil in the longitudinal direction.
In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung können ferner die für jeweils ein Paar von Spulen berechneten Amplitudensummenwerte in zusätzlichen Zeilen in dem Diagramm dargestellt werden, die jeweils zwischen den beiden Zeilen der Spulen des zugehörigen Paares liegen. Werden die erfindungsgemäß addierten Amplitudenwerte benachbarter Spulen in einem Diagramm zusätzlich zwischen den „echten“ Signalzeilen der beiden Spulen angezeigt, kann die sichtbare Auflösung des Arrays entsprechend erhöht werden. Wird ein Fehler, insbesondere Riss beispielsweise grade mittig zwischen den Mittelpunkten der Wirkbreiten in Längsrichtung zweier in Längsrichtung unmittelbar benachbarter Spulen erfasst, zeigt also jede der Spulen einen Amplitudenwert von 50% an, würde beispielsweise in dem Diagramm in einer „echten“ Zeile der echte Amplitudenwert von 50% angezeigt, in der darunterliegenden zusätzlich dargestellten Zeile der rechnerisch durch Aufaddieren erhaltene Amplitudenwert von 100% des Signals und in der wiederrum darunterliegenden „echten“ Zeile der echte 50%ige Amplitudenwert angezeigt. In a particularly expedient embodiment, the amplitude sum values calculated for a respective pair of coils can also be represented in additional lines in the diagram, which lie in each case between the two lines of the coils of the associated pair. If the amplitude values of adjacent coils added according to the invention are additionally displayed in a diagram between the "real" signal lines of the two coils, the visible resolution of the array can be correspondingly increased. If an error, in particular crack, for example, is detected centrally between the center points of the effective widths in the longitudinal direction of two immediately adjacent coils, each of the coils indicates an amplitude value of 50%, for example, the real amplitude value would appear in the diagram in a "true" line of 50% indicated in the additional line below, the amplitude value of 100% of the signal computationally obtained by adding and the real 50% amplitude value in the lower "real" line.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zweckmäßigerweise unter Zuhilfenahme einer geeigneten Datenverarbeitungseinrichtung, wie etwa einem Computer durchgeführt werden, welcher die für das Verfahren erforderlichen Rechenschritte, insbesondere mittels einer geeigneten Software durchführt. Die Auswerteeinrichtung kann ferner insbesondere ausgebildet und eingerichtet sein, um ein Diagramm, welches die Amplitudenwerte insbesondere zusammen mit den berechneten Amplitudensummenwerten in zusätzlichen Zeilen darstellt, an eine Anzeigeeinrichtung auszugeben. The method according to the invention can expediently be carried out with the aid of a suitable data processing device, such as a computer, which performs the computation steps required for the method, in particular by means of suitable software. The evaluation device can furthermore be designed and set up in particular to output a diagram which represents the amplitude values, in particular together with the calculated amplitude sum values in additional lines, to a display device.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung deutlich. Darin zeigt Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of an embodiment of the method according to the invention with reference to the accompanying drawings. It shows
Die
Wie aus der Verteilung der Querschnitte
Da sich die Spulen durch einen Prüfbereich mit kreisrundem Querschnitt
Die Spulen einer Reihe
Die Wirkbreite hängt dabei bekannter Maßen von der Art und Größe, insbesondere dem Durchmesser der Spulen des Wirbelstromprüfkopfes sowie der für den Wirbelstromprüfkopf vorgesehenen Anregungsfrequenz ab. Es wird demgemäß auf die Wirkbreite bei der vorgesehenen Anregungsfrequenz abgestellt. Ist ein Bereich von Anregungsfrequenzen und eine Variation der Frequenz im Betrieb möglich bzw. vorgesehen, kann insbesondere auf die Wirkbreite bei der maximalen Anregungsfrequenz abgestellt werden. The effective width depends on known dimensions of the type and size, in particular the diameter of the coils of the Wirbelstromprüfkopfes and provided for the Wirbelstromprüfkopf excitation frequency. It is therefore turned off on the effective width at the intended excitation frequency. If a range of excitation frequencies and a variation of the frequency during operation are possible or provided, it is possible in particular to focus on the effective width at the maximum excitation frequency.
Wie ebenfalls der
Auf der anderen Seite resultiert, da der Abstand der Mittelpunkte
Die
Wie aus der
Die Abstände der Spulen innerhalb einer Reihe
Wie ebenfalls erkennbar ist, liegen die Spulen des zweiten Wirbelstromprüfkopfes in Längsrichtung weiter auseinander als bei dem ersten Wirbelstromprüfkopf. Konkret sind die Spulen derart angeordnet, dass der Mittelpunkt
Bei dem zweiten Wirbelstromprüfkopf sind ferner die Spulen einer Reihe
Für die zerstörungsfreie Überprüfung der Oberfläche eines Bauteils wird der zweite Wirbelstromprüfkopf entlang einer insbesondere geradlinigen Prüfstrecke in Richtung des in
Ein beispielhafter, für die zerstörungsfreie Überprüfung eines Referenzbauteils mittels Wirbelstromprüfkopf erhaltener Messdatensatz ist in dem Diagramm in
Das untersuchte Referenzbauteil wies – wie aus der
Bei der Verwendung einer Wirbelstromprüfkopfes mit Spulenanordnung gemäß
Für die Fehler
Wird in einer solchen Situation ein Vergleich der Amplitudenwerte durchgeführt, um Aussagen über die relative Fehlertiefe treffen zu können, kommen verfälschte Ergebnisse heraus. Sind die Fehlertiefen nicht – wie im vorliegenden Falle der Messung an einem Referenzbauteil – bekannt, würde aus dem Vergleich der Amplitudenwerte der Fehler
Über das erfindungsgemäße Verfahren zur zerstörungsfreien Oberflächenprüfung kann dieses Problem zuverlässig vermieden werden. Hierzu wird der Messdatensatz gemäß
Bei der Addition wird beachtet, dass der Messdatensatz für den vorliegenden Fall der dynamischen Messung für jede Spule des Arrays eine Vielzahl von Amplitudenwerten umfasst, die zu unterschiedlichen Prüfzeitpunkten entlang der Prüfstrecke erfasst wurden und somit zu unterschiedlichen Stellen des zu prüfenden Bauteils korrespondieren. Es werden jeweils einander zugeordnete Amplitudenwerte addiert, die – mit gewisser Toleranz – an der gleichen Bauteilstelle erfasst wurden. Konkret werden Amplitudenwerte von Paaren von Spulen, die an um eine vorgegebene Zeitspanne beabstandeten Prüfzeitpunkten erfasst wurden addiert, wobei die vorgegebene Zeitspanne dem Abstand der Spulen des jeweiligen Paares in Querrichtung dividiert durch die Geschwindigkeit, mit welcher der Wirbelstromprüfkopf entlang der vorgegebenen Prüfstrecke in Querrichtung verfahren wurde, entspricht. Der Abstand zweier Spulen eines Paares in Querrichtung entspricht dabei dem Abstand
In dem Diagramm in
Die erfindungsgemäße Addition von Amplitudenwerten erfolgt bei dem vorliegenden Beispiel konkret derart, dass ausgehend von dem in Figur nach oben weisenden längsseitigen Enden des Wirbelstromprüfkopfes für jede der in Längsrichtung nacheinander kommenden Spulen jeder der für die Spule während der dynamischen Messung erfassten Vielzahl von Amplitudenwerten mit einem Faktor multipliziert und jeweils mit dem ebenfalls mit einem Faktor multiplizierten zugeordneten Amplitudenwert der in Längsrichtung nächstkommenden Spule addiert wird. The addition of amplitude values according to the invention in the present example concretely takes place in such a way that, starting from the longitudinal ends of the eddy current probe pointing upwards in FIG. 1, for each of the longitudinally successive coils, each of the plurality of amplitude values detected for the coil during the dynamic measurement has a factor multiplied and in each case with the also multiplied by a factor associated amplitude value of the next longitudinally coming coil is added.
Die Fehler
Für die Fehler
Die erfindungsgemäß berechneten Amplitudensummenwerte werden anschließend anstelle der Amplitudenwerte für den Amplitudenvergleich zur Bestimmung der relativen Fehlertiefe herangezogen. Durch die Berücksichtigung der Amplitudensummenwerte können zuverlässige Ergebnisse erhalten werden. Die in dem Messdatensatz in
Alternativ zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Messdatensatz aus
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ferner die addierten Amplitudenwerte miteinander verglichen und aus dem Vergleich der Amplitudenwerte wird auf die Position der Fehler
In der
Die Durchführung sämtlicher vorgenannter Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel unter Zuhilfenahme einer geeigneten Datenverarbeitungseinrichtung, konkret einem Computer, welcher die erforderlichen Schritte einschließlich der Berechnungen mittels einer geeigneten Software durchführt. The implementation of all the aforementioned steps of the method according to the invention is carried out in the illustrated embodiment with the aid of a suitable data processing device, specifically a computer, which performs the necessary steps including the calculations by means of a suitable software.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
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