DE1473696C

DE1473696C - Device for non-destructive testing of materials

Info

Publication number: DE1473696C
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Columbus; Sisson Edwin Dean Worthington; Ohio McMaster (V.StA.)
Original assignee: F.W. Bell Inc., Columbus, Ohio (V.StA.)
Publication date: 1972-07-20

Description

1 21 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zer- abhängt, sondern lediglich von der Dichte des einstörungsfreien Werkstoffprüfung, bestehend aus einer wirkenden Magnetfeldes, können Hallspannungs-Induktionseinrichtung zum Erzeugen eines pulsför- generatoren mit sehr geringen Abmessungen vorgemig oder periodisch sich zeitlich ändernden Magnet- sehen werden, die den Nachweis von flächenmäßig feldes, das im Prüfling Wirbelströme induziert, die 5 außerordentlich kleinen Magnetfeldanomalien geein mit den Eigenschaften oder Fehlern des Prüflings statten, d. h. ein hohes Auflösungsvermögen ermögin Beziehung stehendes Magnetfeld hervorrufen, und liehen. Bei Verwendung eines Hallspannungsgeneraaus magnetfeldempfindlichen Nachweismitteln für tors treten keinerlei Rückwirkungen auf das Magnetdas durch die Wirbelströme hervorgerufene Magnet- feld auf, und weiterhin ist das Ausgangssignal eines feld. ίο Hallspannungsgenerators unabhängig von der Fre-The invention relates to a device that depends, but only on the density of the interference-free Material testing, consisting of an acting magnetic field, can Hall voltage induction device vorgemig to generate a pulse feed generator with very small dimensions or periodically temporally changing magnetic will see the evidence of area-wise field that induces eddy currents in the test object, which share the 5 extremely small magnetic field anomalies equip with the properties or defects of the device under test, d. H. enable a high resolution Induce related magnetic field, and borrowed. When using a reverb voltage generator Magnetic field-sensitive detection means for tors do not have any repercussions on the magnet magnetic field caused by the eddy currents, and furthermore the output signal is a field. ίο Hall voltage generator independent of the frequency

Es sind bereits Vorrichtungen der vorgenannten quenz des nachzuweisenden Magnetfeldes, so daß mit Art bekannt, bei denen als Nachweismittel für das der Vorrichtung nach der Erfindung einwandfreie durch die induzierten Wirbelströme hervorgerufene genaue Absolutmessungen ohne aufwendige Eichver-Magnetfeld eine Spule vorgesehen ist. Dabei kann fahren durchgeführt werden können,
die zum Induzieren der Wirbelströme im Prüfling 15 Die Erfindung wird nun näher an Hand von Zeichvorgesehene Induktionsspule gleichzeitig als Nach- nungen erläutert.There are already devices of the aforementioned sequence of the magnetic field to be detected, so that kind of known in which a coil is provided as a detection means for the device according to the invention flawless exact absolute measurements caused by the induced eddy currents without complex calibration magnetic field. In doing so, driving can be carried out
the induction coil provided for inducing the eddy currents in the test object 15. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.

weisspule verwendet werden, oder es können aber Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung einer diewhite coil can be used, but Fig. 1 shows a graphical representation of a die

innerhalb der Induktionsspule eine oder mehrere Erfindung verkörpernden Prüfvorrichtung einschließ-one or more test devices embodying the invention within the induction coil

Nachweisspulen angeordnet sein. Bei diesem bekann- Hch der grundsätzlichen Arbeitselemente und einerDetection coils be arranged. With this one known the basic work elements and one

ten, nach dem Wirbelstromverfahren arbeitenden 20 Darstellung der prinzipiellen Arbeitsweise;th, working according to the eddy current process 20 illustration of the basic mode of operation;

Vorrichtungen zur zerstörungsfreien Werkstoffprü- F i g. 2 ist eine Ansicht der Stromwege und desDevices for non-destructive material testing F i g. 2 is a view of the current paths and des

fung bewirken Veränderungen des Prüflings Ände- Felddetektors, wobei die in F i g. 1 gezeigte prinzi-Fung cause changes in the test specimen change field detector, where the in F i g. 1 principle shown

rungen des Scheinwiderstandes der Nachweisspule. pielle Arbeitsweise noch weiter dargestellt wird;ments of the impedance of the detection coil. pial working method is shown further;

Diese Scheinwiderstandsänderungen werden festge- F i g. 3 ist die Ansicht eines durch die Mitte derThese changes in impedance are determined. 3 is a view one through the middle of the

• stellt, und aus ihrer Größe und Richtung lassen sich 25 Meßsonde geführten Schnittes;• represents, and from their size and direction, 25 measuring probe-guided cuts can be made;

Rückschlüsse auf die Veränderungen im Prüfling " F i g. 4 ist das Blockschaltbild einer diese Erfin-Conclusions on the changes in the test object "FIG. 4 is the block diagram of one of these inventions

ziehen. Das von einer Nachweisspule gelieferte Aus- dung verkörpernden Grundschaltung, die dem dy-draw. The basic circuit, which is provided by a detection coil and which allows the dynamic

gangssignal hängt von der Frequenz des nachzuwei- namischen Prüfverfahren angepaßt ist;output signal depends on the frequency of the test method to be verified;

senden Magnetfeldes und von der flächenmäßigen F i g. 5 ist die graphische Darstellung der aus dersend magnetic field and from the two-dimensional F i g. FIG. 5 is the graphical representation of FIG

Ausdehnung der Nachweisspule ab. Der Nachweis 30 Arbeitsweise dieser Vorrichtung hervorgehenden Ma-Expansion of the detection coil. The proof of the operation of this device

von flächenmäßig sehr kleinen Magnetfeldanomalien gnetfeldvektoren;of very small magnetic field anomalies in terms of area gnetfeldvektoren;

ist daher mit einer Nachweisspule nur sehr schwer F i g. 6 ist das Blockschaltbild einer alternativen,is therefore very difficult with a detection coil F i g. 6 is the block diagram of an alternative,

möglich, da das Ausgangssignal einer Nachweisspule diese Erfindung verkörpernden Grundschaltung, diepossible because the output signal of a detection coil embodying this invention, the basic circuit, the

bei abnehmender Spulenfläche geringer wird. Dar- speziell dem statischen, ein Gleichstrommagnetfeldbecomes smaller as the coil area decreases. Especially the static, a direct current magnetic field

über hinaus treten auf Grund von Gegeninduktions- 35 verwendenden Prüfverfahren angepaßt ist;moreover occur on the basis of test methods using mutual induction;

und Selbstinduktionserscheinungen Rückwirkungen Fig. 6a ist die graphische Darstellung der Ma-and self-induction reactions. Fig. 6a is the graphical representation of the

auf das nachzuweisende Magnetfeld auf, die sich un- gnetfeldvektoren, die sich aus der Arbeitsweise miton the magnetic field to be detected, the unfavorable field vectors resulting from the operation with

günstig auf die Meßgenauigkeit auswirken. dem Gleichstrommagnetfeld der Vorrichtung nachhave a favorable effect on the measurement accuracy. according to the DC magnetic field of the device

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fig. 6 ergeben;The invention is based on the object of producing a Fig. 6;

Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung 40 F i g. 7 ist die Darstellung der Wirbelstromwege,Device for non-destructive testing of materials 40 F i g. 7 is the representation of the eddy current paths,

der eingangs genannten Art derart auszugestalten, die sich bei der Arbeitsweise mit der Vorrichtung zurof the type mentioned in such a way that the operation with the device for

daß im Vergleich zu den bekannten, nach dem Wir- Prüfung auf Bruchstellen od. ä. Uneinheitlichkeits-that in comparison to the known, after the we-test for break points or the like.

belstromverfahren arbeitenden Vorrichtungen eine stellen ergeben;Belstromverfahren working devices result in a place;

verbesserte Meßgenauigkeit und ein verbessertes Auf- F i g. 8 ist die graphische Darstellung der örterimproved measurement accuracy and improved perception. 8 is the graphic representation of the locations

lösevermögen erzielt wird. 45 der Magnetfeldvektoren, die sich aus der Arbeits-solvency is achieved. 45 of the magnetic field vectors resulting from the working

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrich- weise der Vorrichtung beim Prüfen magnetischerThis problem is solved by a device in the device when testing magnetic

tung der eingangs genannten Art, die dadurch ge- Materialien ergeben;processing of the type mentioned at the outset, which thereby result in materials;

kennzeichnet ist, daß die Nachweismittel aus minde- F i g. 9 ist die Ansicht eines durch die Mitte einer stens einem magnetfeldempfindlichen Halbleiter be- Null-Typ-Meßsonde geführten Schnittes;
stehen. 50 Fig. 10"ist die graphische Darstellung der Magnet-Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem ma- feldvektoren, die sich aus der Arbeitsweise der die gnetfeldempfindlichen Halbleiter um einen Hallspan- Null-Typ-Sonde verwendenden Vorrichtung ernungsgenerator. geben;indicates that the detection means from at least F i g. 9 is a view of a section taken through the center of at least one magnetic field sensitive semiconductor zero-type measuring probe;
stand. 50 FIG. 10 ″ is the graphical representation of the magnet. Expediently, the field vectors which result from the operation of the device generator using the magnetic field-sensitive semiconductors around a Hallspan zero-type probe are concerned;

Die Verwendung von magnetfeldempfindlichen Fig. 11 ist die graphische Darstellung einer alter-Halbleitern als Nachweismittel auf dem Gebiet der 55 nativen Sondenkonstruktion, die einen Polarisationszerstörungsfreien Werkstoffprüfung war zwar bislang effekt erzielen soll;The use of magnetic field-sensitive Fig. 11 is the graphic representation of an age-semiconductors as a means of detection in the field of native probe construction that is polarization non-destructive Materials testing was so far supposed to achieve an effect;

schon bekannt, aber nur in Verbindung mit den Fig. 12 ist die graphische Darstellung einer anderein magnetischen Prüfverfahren, wo vornehmlich ren alternativen Sondenkonstruktion, die einen ferrounter Einwirkung eines statischen Magnetfeldes der magnetischen Kern benutzt;already known, but only in connection with FIG. 12 is the graphic representation of a different one magnetic test method, where mainly ren alternative probe construction, which is a ferrounter Exposure to a static magnetic field using the magnetic core;

an Fehlerstellen von Prüflingen verursachte Streufluß 60 Fig. 13 ist das Blockschaltbild einer abgewandelerfaßt wird, jedoch nicht in Verbindung mit dem Wir- ten Schaltung für eine Prüfvorrichtung mit Wirbelbelstromverfahren. Die erfindungsgemäße Kombina- strom-Hallelement, das dazu geeignet ist, eine amplition eines magnetfeldempfindlichen Halbleiters, ins- tudenbezogene Ausgabeinformation zu liefern;
besondere eines Hallgenerators, mit dem Wirbel- F i g. 14 ist das Blockschaltbild einer abgewandel-, stromverfahren ergibt überraschende vorteilhafte 65 ten Schaltung für eine Prüfvorrichtung mit Wirbel-Wirkungen. strom-Hallelement, das dazu geeignet ist, eine fre-Leakage flux caused at fault locations of test objects 60 FIG. 13 is the block diagram of a modified, but not in connection with the host circuit for a test device with eddy current method. The combination current Hall element according to the invention, which is suitable for supplying an amplification of a magnetic field-sensitive semiconductor, hour-related output information;
particular of a Hall generator, with the vortex F i g. 14 is the block diagram of a modified, current method results in surprising, advantageous 65th circuit for a test device with eddy effects. current Hall element, which is suitable for a fre-

Da das Ausgangssignal eines Hallspannungsgene- quenzbezogene Ausgabeinformation zu liefern,Since the output signal of a Hall voltage sequence-related output information is to be provided,

rators nicht von seiner flächenmäßigen Ausdehnung Die Prüfvorrichtung und das Prüfverfahren dieserThe test device and the test method of this

3 43 4

Erfindung beinhalten ganz allgemein eine elektro- liehen Widerstandselementes sein kann, welches auf magnetische Induktionsspule, um in magnetisch kop- ein mit ihm elektromagnetisch gekoppeltes Magnetpelnder Weise mit einem zu prüfenden Material ein feld anspricht. Das im folgenden als Hallelement beMagnetfeld zu induzieren und in dem zu unter- zeichnete Abfühlgerät 23 ist mit herkömmlichen suchenden Prüfling oder in einem in bestimmter 5 (nicht gezeigten) Steuerstromanschlüssen versehen, Weise zur Spule angeordneten Material eine Magne- die mit einer (nicht gezeigten) geeigneten Energietisierung und einen Wirbelstromfluß hervorzurufen, quelle und Ausgangssignalleitungen verbunden sind, und sie beinhalten ein magnetfeldempfindliches Halb- Die Ausgangssignalleitungen sind mit einer Detekleitergerät, das auf das von der Permeabilität des torvorrichtung 24 verbunden, die ein Gauß-Meter magnetischen Materials oder dem Wirbelstrom oder io sein kann. Somit wird ein mit dem Hallelement 23 beiden gemeinsam herrührende Rückkopplungs- gekoppeltes Magnetfeld ein Ausgangssignal erzeugen, magnetfeld anspricht. Die Arbeitsweise besteht in das mit dem Feld in Beziehung steht und das durch erster Linie darin, ein magnetisierendes Feld be- die Detektorvorrichtung 24 in eine geeignete Ausstimmter Stärke, Frequenz und Gestalt zu erzeugen gabeinformation umgeformt wird. Das magnetische und dann die Wirkung des zu untersuchenden Prüf- 15 Rückwirkungsfeld H_r hängt mit den Eigenschaften lings auf das resultierende Rückkopplungsmagnet- des zu untersuchenden Prüflings 20 zusammen, wofeld auf Grund eines Ausgangssignals aus dem ma- bei der Detektor 24 eine Anzeige dieser Eigenschafgnetfeldempfindlichen Halbleitergerät zu bestimmen. ten liefert.Invention generally include an electro- borrowed resistance element, which on magnetic induction coil to magnetically coupled with it an electromagnetically coupled magnetic field with a material to be tested responds. The magnetic field to be induced in the following as a Hall element and in the sensing device 23 to be signed is provided with conventional searching test specimen or in a certain control current connection (not shown), material arranged in relation to the coil a magnet with a (not shown) Suitable energization and an eddy current flow are connected, source and output signal lines are connected, and they contain a magnetic field-sensitive half- The output signal lines are connected to a detector device, which is connected to the permeability of the gate device 24, which is a Gauss-meter magnetic material or the eddy current or io can be. Thus, a feedback-coupled magnetic field jointly originating with the Hall element 23 will generate an output signal, magnetic field responds. The mode of operation consists in which is related to the field and which primarily consists in converting a magnetizing field into which the detector device 24 generates a suitable strength, frequency and shape output information. The magnetic and then the effect of the test 15 reaction field H _r to be examined is related to the properties of the resulting feedback magnet of the test object 20 to be examined, where an output signal from the detector 24 provides a display of this property field-sensitive semiconductor device to determine. ten delivers.

In der vorliegenden Erfindung besteht das magnet- Die Spule 21 und ein Hallelement 23 werden vorfeldempfindliche Halbleitergerät aus einem oder 20 teilhafterweise in einer einzigen Sondenvorrichtung mehreren Hallelementen oder magnetfeldempfind- 25, so wie es am besten in F i g. 3 dargestellt ist, geliehen Widerstandselementen, die verwertbare Aus- meinsam untergebracht. Diese Sondenvorrichtung· gangssignale liefern, welche in einen Ausgangssignal- umfaßt ein längliches, stabiles, rohrförmiges Gehäuse schaltkreis gegeben werden. Die Auswahl der spe- 26 aus nichtmagnetischem und elektrisch isolierendem ziellen Elemente ist eine Frage des Aufbaues mit 25 Material, das eine elektromagnetische Induktionsdem Ziel der optimalen Arbeitsweise der Vorrich- spule 27 und ein Hallelement 28 trägt. Das Gehäuse tung bei einer bestimmten Stärke des magnetisieren- 26 besitzt zylindrische Form mit einer an einem den Feldes. Eine geeignete Eichung der Vorrichtung Ende ausgearbeiteten passenden Spulenform 29, in liefert notwendige quantitative Daten für eine be- die eine bestimmte Anzahl Windungen eines geeigstimmte Prüfung. 30 neten elektrischen Leiters in Form einer kreisförmi-Die grundsätzliche Arbeitsweise der Prüfvorrich- gen, in einer parallelen Ebene zur Endfläche, des Getung dieser Erfindung ist in bezug auf einen zu un- häuses liegenden Spule 27 gelegt werden. Indem man tersuchenden Prüfling 20 in den F i g. 1 und 2 darge- die Spule 27 so nahe am Ende des Gehäuses 26 anstellt. In diesem Beispiel besteht der zu untersuchende bringt, als dies mechanisch möglich ist, erreicht man Prüfling 20 aus einer flachen, aus elektrisch leitendem 35 eine optimale Kopplung der Magnetisierspule mit Material gefertigten Platte, die magnetisch sein kann dem zu untersuchenden Prüfling. Die spezielle Win- oder nicht und die eine oder mehrere spezielle zu be- dungszahl der Magnetisierspule hängt von der betrachtende Eigenschaften oder Parameter und Zu- sonderen Anwendung ab und hat die erforderliche stände besitzt. Eine, wie gezeigt, aus einer oder meh- Größe zur Erreichung der gewünschten Amperewinreren, in bekannter Weise in planparalleler, kreisför- 4° dungszahl über den Prüffrequenzbereich hinweg, um miger Form angeordneten Windungen eines elektri- entsprechende Magnetfeldstärken zu erzeugen,
sehen Leiters bestehende elektromagnetische Induk- Das Hallelement liegt axial auf der Mittellinie der tionsspule 21 ist in geringem*Abstand zu dem unter- Spule 27. In der abgebildeten Ausführungsform besuchenden Prüfling angeordnet, wobei die Spule in steht das Hallelement aus einer flachen Platte, die einer zur Oberfläche des zu untersuchenden Prüflings 45 vom Gehäuse 26 in axialer Ausrichtung mit der praktisch parallelen Ebene liegt. Mit der Spule .21 ist Achse der Spule 27 festgehalten wird und sich so eine elektrische Energiequelle 22 verbunden, die ge- nahe, als dies durchführbar ist, an der Endfläche des eignet ist, einen brauchbaren Magnetisierstrom I'_m Sondengehäuses befindet. Dadurch gelangt das Hallfür die spezielle Anwendung zu liefern. Für die dar- element 28-in geringem Abstand zur Oberfläche des gestellten Zwecke wird eine Wechselstromenergie- 50 zu untersuchenden Prüflings. Es ist jedoch wünquelle gezeigt und beschrieben, obgleich darauf hin- sehenswert, daß das Hallelement so gehalten oder anzuweisen ist, was sich auch deutlich ergibt, daß der gebracht wird, daß durch eine Berührung der Sonde Magnetisierstrom auch ein anderer als der herkömm- mit dem zu untersuchenden Prüfling keine mechaliche symmetrische, sinusförmige Wechselstrom sein nische Kraft auf diese ausgeübt wird. Eine solche kann, etwa ein Gleichstrom, ein asymmetrischer 55 auf das Hallelement wirkende mechanische Kraft Wechselstrom, eine Impuls-, Rechteck- oder andere würde einen Druckeffekt hervorrufen und eine falsche Wellenform. Die durch den magnetisierenden Wech- Messung bewirken. Falls es notwendig ist, kann eine selstrom erregte Spule 21 erzeugt das als H₀ in der geeignete Abdeckung oder eine (nicht gezeigte) Abbildung angedeutete Magnetfeld, das im zu unter- Schutzplatte mit der Endfläche des Gehäuses 26 versuchenden Prüfling fließende Wirbelströme I_ec her- 60 bunden werden, um Abnutzung oder Druckausübung vorruft. Dieser Wirbelstrom I_ec ist in F i g. 1 symbo- durch Berührung mit dem zu untersuchenden Prüflisch dargestellt und fließt im allgemeinen mit ent- ling zu vermeiden.In the present invention, the magnet coil 21 and a Hall element 23 are pre-field-sensitive semiconductor device from one or 20, sometimes in a single probe device, several Hall elements or magnetic field-sensitive 25, as best shown in FIG. 3 is shown borrowed resistance elements that housed usable togetherness. These probe devices deliver output signals which are given in an output signal circuit comprising an elongated, stable, tubular housing circuit. The selection of special elements from non-magnetic and electrically insulating elements is a question of the structure with material which carries an electromagnetic induction with the aim of optimal operation of the device coil 27 and a Hall element 28. The housing device at a certain strength of the magnetize- 26 has a cylindrical shape with an at one of the field. A suitable calibration of the device at the end of the elaborated suitable coil shape 29 in provides the necessary quantitative data for a certain number of turns of a suitable test. The basic mode of operation of the test devices, in a plane parallel to the end face, of the structure of this invention is to be placed in relation to a coil 27 that is too unhoused. By having examining test specimen 20 shown in FIGS. 1 and 2, the coil 27 is positioned so close to the end of the housing 26. In this example, the object to be examined consists, as is mechanically possible, of specimen 20 from a flat plate made of electrically conductive 35 an optimal coupling of the magnetizing coil with material, which can be magnetic to the specimen to be examined. The special win or not and the one or more special load numbers of the magnetizing coil depends on the properties or parameters and special application under consideration and has the required status. One, as shown, from one or more sizes to achieve the desired amperage, in a known manner in a plane-parallel, circular flow rate across the test frequency range, in order to generate windings of an electrical corresponding magnetic field strengths, arranged in a moderate shape,
see conductor's existing electromagnetic induction The Hall element lies axially on the center line of the tion coil 21 is at a small * distance from the sub-coil 27. In the embodiment shown, the visiting test object is arranged, the coil in the Hall element consists of a flat plate, which is a to the surface of the test specimen 45 to be examined from the housing 26 is in axial alignment with the practically parallel plane. .21 with the coil axis of the coil is held and 27 as an electric power source 22 is connected, the overall near as is practicable, the is is at the end face, a useful magnetizing current I _'m is the probe housing. This will deliver the reverb for the specific application. An alternating current energy 50 to be examined is used for the display element 28 at a small distance from the surface of the intended purpose. It is, however, shown and described as desired, although it is worth noting that the Hall element is to be held or instructed, which also clearly shows that the magnetizing current is brought about by a contact with the probe which is different from the conventional one to be examined no mechanical symmetrical, sinusoidal alternating current be niche force is exerted on this. Such a force can, for example, a direct current, an asymmetrical mechanical force acting on the Hall element, alternating current, a pulse, square or other would produce a pressure effect and a wrong waveform. The effect of the magnetizing exchange measurement. If it is necessary, a self-excited coil 21 can generate the magnetic field indicated as H ₀ in the suitable cover or a figure (not shown), which produces eddy currents I _ec flowing in the test object under the protective plate with the end face of the housing 26. 60 tied to cause wear or pressure. This eddy current I _ec is shown in FIG. 1 symbol is represented by contact with the test specimen to be examined and generally flows with entling to be avoided.

gegengesetzter Umlaufrichtung als der Magnetisier- Die Sondenvorrichtung 25 wird durch die dasopposite direction of rotation than the magnetizing The probe device 25 is through the

strom /,„ in der Spule 21, wobei er ein als H_r ange- Hallelement 20 und die Magnetisierspule 27 verbin-current /, "in the coil 21, where it connects a Hall element 20 and the magnetizing coil 27 connected as H _r

deutetes magnetisches Rückwirkungsfeld erzeugt. 65 denden elektrischen Leitungen vervollständigt. Dieseinterpreted magnetic reaction field generated. 65 the electrical wiring completed. This

Innerhalb der Spule 21 ist ein magnetfeldempfind- Stromzuführungen umfassen im allgemeinen ein PaarInside the coil 21 is a magnetic field sensitive power supplies generally comprise a pair

liches Halbleitergerät 23, das entweder von der Art mit der Spule 27 verbundene Leitungen zum Zufüh-Liches semiconductor device 23, either of the type connected to the coil 27 lines for feeding

eines Hallelements oder eines magnetfeldempfind- ren des Magnetisierstromes für das Hallelement 28a Hall element or a magnetic field sensor of the magnetizing current for the Hall element 28

und zwei Leitungen für die Hallelement-Ausgangs- die die magnetischen Feldstärkevektoren in der komsignalspannung. Diese Leitungen sind alle Vorzugs- plexen Η-Ebene wiedergibt, wobei die resultierende weise in einem einzigen, flexiblen Kabel 26 α zur Ver- magnetische Feldstärke als H_n angedeutet ist. Die bindung mit den Prüfinstrumenten der Vorrichtung Vektorbeziehungen als Funktion der Frequenz gehen zusammengefaßt, um ein internes und externes Über- 5 sehr gut aus diesem Diagramm hervor, das auch die koppeln magnetischer und elektrischer Felder auf ein relativen Vorteile der vorliegenden Vorrichtung über Mindestmaß herabzusetzen. Eine Anschlußplatte 26 b die dem Stand der Technik entsprechenden Unterkann im Gehäuse zur Befestigung der Zuleitungs- suchungs- oder Abtastspuleninstrumente aufzeigt. Die drähte angebracht werden. resultierende magnetische Feldstärke H_n erreicht ein Bei der Verwendung der Meßsonde 25 können die io Maximum, wenn die Frequenz im Minimum ist. Die einzelnen Leitungen bezüglich der Wechselstrom- Empfindlichkeit gegenüber Änderungen von H_n ist energiequelle und der Detektorvorrichtung, wie in jedoch bei tiefen Frequenzen äußerst gering, weil F i g. 1 angedeutet, geschaltet werden. Das Block- die Größe von H_n nahezu konstant bleibt und daher schaltbild dieser Grundschaltung ist in F i g. 4 dar- die Zweckmäßigkeit des Prüfens bei niedrigen Fregestellt, wobei die Sonde 25 mit einem Oszillator 30 15 quenzen hinfällig macht, falls man eine dem Stand variabler Frequenz zum Betrieb der Magnetisierspule der Technik entsprechende Vorrichtung mit Abverbunden ist, eine Gleichstromenergieversorgung 31 tastspule benutzt. Diese Einschränkung im Niederden Steuerstrom I_c für das Hallelement liefert und frequenzarbeitsbereich ist an Hand eines Diagramms eine Detektorschaltung 32 eine Anzeige des Hall- in F i g. 5 durch die Vektoren H_n' und H_n" dargeelement-Ausgangssignals bewerkstelligt. Die Sonde 20 stellt. Es ist einzusehen, daß eine gleiche Änderung 25 wird zu Anfang durch ein geeignetes Verfahren pro Einheit der.magnetischen Rückkopplung im Niegeeicht, um die gewünschte Ausgabeinformation mit derfrequenzbereich eine wesentlich kleinere Ände- · einer bestimmten Art eines in einer besonderen rung in der Größe von H_n bewirkt als bei höheren Prüfanwendung verwendeten Detektors zu erhalten. Frequenzen und daß dabei ein Unterschied zwischen Im Zusammenhang mit dem zu bestimmenden spezi- 25 zwei Prüfungen nur schwer feststellbar sein wird. In fischen Parameter oder kennzeichnenden Zustand einem mittleren Arbeitsbereich jedoch bewirkt eine des zu untersuchenden Prüflings verwendet man zur gleiche Änderung pro Einheit entweder des RückErzeugung eines Magnetisierungsstromes /_m bestimm- Wirkungsfeldes H_r oder der Frequenz eine verhältter Größe und Frequenz zum Betrieb der Magneti- nismäßig größere Änderung im resultierenden Masierspule 27 einen Oszillator 30 variabler Frequenz. 30 gnetfeld H_n. Im Bereich höherer Frequenzen ergeben Dieser Magnetisierstrom /_m erzeugt ein magnetisie- sich für gleiche Änderungen in der Frequenz oder rendes Feld H₀, das eine räumliche, axial zur Sonde im Rückwirkungsfeld ziemlich große Änderungen 25 gerichtete und auf das Hallelement 28, das eine pro Einheit.and two lines for the Hall element output which the magnetic field strength vectors in the Komsignalspannung. These lines are all preferred plexuses Η plane reproduces, the resulting way in a single, flexible cable 26 α for the magnetic field strength is indicated as H _n. The connection with the test instruments of the device vector relationships as a function of the frequency are summarized in order to reduce an internal and external over- 5 very well from this diagram, which also reduce the coupling of magnetic and electric fields to a relative advantage of the present device to a minimum. A connection plate 26 b shows the lower can corresponding to the state of the art in the housing for fastening the supply line search or scanning coil instruments. The wires are attached. The resulting magnetic field strength H _n reaches a maximum when the measuring probe 25 is used when the frequency is at the minimum. The individual lines with regard to the alternating current sensitivity to changes in H _n is the energy source and the detector device, as in FIG. 1 indicated, are switched. The block size of H _n remains almost constant and therefore the circuit diagram of this basic circuit is shown in FIG. Figure 4 shows the usefulness of testing at low levels, with the probe 25 with an oscillator 30 making 15 sequences obsolete if a prior art variable frequency device for operating the magnetizing coil is connected to a DC power supply 31 probe coil. This restriction in the low control current I _c for the Hall element supplies and frequency operating range is a diagram of a detector circuit 32 a display of the Hall in FIG. 5 is accomplished by the vectors H _n ' and H _n " . The probe 20 represents. It will be appreciated that an equal change 25 is initially calibrated by a suitable method per unit of magnetic feedback to the desired output information with the frequency range a significantly smaller change in a particular type of detector in the size of H _{n is obtained} than with higher test applications. Frequencies and that there is a difference between two tests In fish parameters or a characteristic state of a medium working range, however, one of the test specimen to be examined is used for the same change per unit either of the return generation of a magnetizing _{current / m} determining the effective field H _r or the frequency a proportional size and frequency to the Operation of the magnetism-moderately large Larger change in the resulting masking coil 27 includes an oscillator 30 of variable frequency. 30 gnetfeld H _n . In the range of higher frequencies this magnetizing _{current / m} generates a magnetizing field H ₀ for equal changes in the frequency or generating field H 0, which has a spatial change 25 directed axially to the probe in the feedback field and which is directed to the Hall element 28, which is one per unit .

Hallausgangsspannung liefert, wirkende Komponente Es soll anschließend an Hand weiterer Einzelheibesitzt. Wird die Sonde 25 nicht mit dem zu unter- 35 ten aufgezeigt werden, daß es mit der Vorrichtung suchenden Prüfling oder einem anderen Körper, der der vorliegenden Erfindung auch möglich ist, das auf das Magnetfeld wirken könnte, zusammenge- magnetische Rückwirkungsfeld H_r direkt zu messen, bracht, was der Fall ist, wenn die Sonde vom zu un- was eine deutliche Verbesserung gegenüber der dem tersuchenden Prüfling entfernt ist, so wird das so Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung ist. erzeugte Magnetfeld H₀ eine bestimmte, vom Detek- 40 Die Verwendung eines magnetfeldempfindlichen tor 32 festgestellte Hallspannung hervorrufen. Bringt Halbleiterelements erlaubt es vorteilhafterweise, das man anschließend die Meßsonde 25 in geringem Ab- magnetische Rückwirkungsfeld H₁. auch im Niederstand zum zu untersuchenden Prüfling, so wird im frequenzbereich zu messen, weil ein solches Element Prüfling ein rückwirkendes Magnetfeld oder ein auch auf niederfrequente Magnetfelder anspricht. Wirb.elstromfluß mit einer von der Frequenz des ma- 45 Die Möglichkeit des Messens eines magnetischen gnetisierenden Stromes I_n, abhängigen wirksamen Rückwirkungsfeldes H_T in Verbindung mit der Emp-Eindringtiefe und mit einer zum Magnetisierstrom findlichkeit bei tiefen Frequenzen erlaubt Messunentgegengesetzten Umlaufrichtung hervorgerufen. Als gen im Niederfrequenzbereich mit einem relativ hohen Folge dieses Wirbelstromes entsteht ein Rückkopp- Grad an Eindeutigkeit und aus denselben Gründen, lungsmagnetfeld H_n das allgemein dem Magnetisier- 50 aus denen "bei Messungen des ff „-Feldes im Bereich feld H_n entgegengerichtet ist und eine in F i g. 5 dar- mittlerer und hoher Frequenzen ein hoher Genauiggestellte Phasenabweichung aufweist. keitsgrad erzielt wird. Daher ist, wie aus Fig. 5 her-Hall output voltage supplies, active component It should then be owned by other individual heaters. If the probe 25 is not shown with the below, that there is a test object searching for the device or another body which is also possible according to the present invention and which could act on the magnetic field, direct magnetic reaction field H _r measure, brings, which is the case, if the probe is removed from the too un- which is a clear improvement over that of the examining test specimen, then this becomes the state-of-the-art device. generated magnetic field H ₀ cause a certain Hall voltage detected by the detector. Bringing the semiconductor element advantageously allows the measuring probe 25 to then be placed in a low magnetic reaction field H ₁ . Even when the device under test is at a low position, measurements are made in the frequency range, because such an element reacts to a retroactive magnetic field or a magnetic field that is also low-frequency. Eddy current flow with an effective reaction field H _T dependent on the frequency of the magnetizing current I _n , in connection with the Emp penetration depth and with a direction of rotation in the opposite direction to the magnetizing current at low frequencies. As conditions in the low-frequency range with a relatively high consequence of this eddy current, there is a feedback degree of unambiguity and for the same reasons, the magnetic field H _n generally opposes the magnetizing 50 from which "when measuring the ff" field in the field H _n and a medium and high frequencies shown in FIG. 5 has a highly accurate phase deviation.

Dieses magnetische Rückkopplungsfeld H_r wirkt vorgeht, die prozentuale Änderung der Stärke desThis magnetic feedback field H _r acts before the percentage change in the strength of the

auch auf das Hallelement 28 und bewirkt über ein //,.-Feldes auch im Niederfrequenzbereich ziemlichalso on the Hall element 28 and causes quite a bit via a //,. field even in the low frequency range

homogenes, elektrisch leitendes unmagnetisches Ma- 55 groß.homogeneous, electrically conductive non-magnetic material 55 large.

terial eine Verringerung der Hallausgangsspannung. Bei den dem Stand der Technik entsprechenden , Die Verringerung der Hallausgangsspannung als Geräten des Abtastspulentyps wurde festgestellt, daß Folge des Rückwirkungsfeldes H_r steht in Zusam- sie in einem begrenzten Arbeitsbereich eine optimale menhang mit den Parametern oder Kennzeichen des Empfindlichkeit besitzen. Dies ist die Folge der obenzu prüfenden Materials und kann dementsprechend 60 erwähnten Faktoren. Der Bereich ist im Diagramm zur Erzeugung einer qualitativen Anzeige der Para- der Fig. 5 zur Veranschaulichung dargestellt und meter oder Kennzeichen eines bestimmten zu unter- mit A gekennzeichnet. Im Gegensatz zu diesem ziemsuchenden Prüflings benutzt werden. lieh begrenzten Bereich hat die neuartige Prüfvor-material a reduction in the Hall output voltage. The reduction of the Hall output voltage as devices of the scanning coil type, it was found that the consequence of the feedback field H _r is related to the parameters or characteristics of the sensitivity in a limited working range. This is the result of the material to be tested above and may accordingly 60 factors mentioned. The range is shown in the diagram for generating a qualitative indication of the parameters of Fig. 5 for illustrative purposes and meter or indicator to a particular sub marked A. In contrast to this ziems-seeking test item are used. borrowed limited area has the new type of test

Dic vektoricllc Summe des magnetisierenden FeI- richtung mittels magnetischer Rückwirkung überThe vectoricllc sum of the magnetizing field direction by means of magnetic reaction over

des H_n und des magnetischen Rückkopplungsfcl- 65 einen wesentlich größeren praktischen Arbeitsbereichof the H _n and the magnetic feedback fcl- 65 have a much larger practical working range

des H_r wird durch den Detektor 32 in dieser Grund- hinweg eine verbesserte Empfindlichkeit, was sichof the H _r is due to the detector 32 in this basic time an improved sensitivity, which

Schaltungsvorrichtung festgestellt. Diese Vektor- mit einer wirtschaftlich ausführbaren Ausrüstung er-Circuit device detected. This vector with an economically feasible equipment

bcziehungcn sind aus der Fig. 5 leicht zu verstehen, reichen läßt und die Folge der über den gesamtenRelationships are easy to understand from Fig. 5, can range and the sequence of over the entire

7 87 8

Frequenzbereich gleichbleibenden Empfindlichkeit tektor notwendigerweise von einer zur Arbeit mit eines Hallelements ist. Der Ausgangssignalpegel des Gleichstromsignalen geeigneten Art sein müßte. Bei Hallelements ist von der Frequenz unabhängig und der ein Gleichstrommagnetfeld verwendenden Arhängt nur von der Stärke des Magnetfeldes ab. Die- beitsweise dieser Schaltung ist im Falle von unser erweiterte Arbeitsbereich ist in F i g. 5 durch den 5 magnetischen Materialien das magnetische RückPfeil B gekennzeichnet, und es wurde festgestellt, kopplungsfeld H_r Null und das resultierende Feld H_n daß sich der Prüfbereich bezüglich niedriger Prüf- gleich dem magnetisierenden Feld H₀, was in Fi g. 6 a frequenzen im wesentlichen bis zur Frequenz Null graphisch dargestellt ist. Bei Verwendung magnetierstreckt. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung die- scher Materialien wird das resultierende Feld durch ser Erfindung gegenüber der dem Stand der Technik io die wirksame Permeabilität des zu prüfenden Mateentsprechenden Vorrichtung ist die ziemlich kleine rials auf den in Fig. 6a gezeigten WertB₀ verstärkt, körperliche Ausdehnung der magnetfeldempfind- Ein spezielles Beispiel für Anwendungen der Priif-Frequency range constant sensitivity tektor is necessarily of one to work with a Hall element. The output signal level of the DC signals should be of the appropriate type. In the case of Hall elements, it is independent of the frequency and the type using a direct current magnetic field depends only on the strength of the magnetic field. The way in which this circuit is used in the case of our extended work area is shown in FIG. 5 characterized by the 5 magnetic materials, the magnetic return arrow B , and it was found that the coupling field H _r zero and the resulting field H _n that the test area with respect to lower test equals the magnetizing field H ₀ , which is shown in FIG. 6 a frequencies essentially down to frequency zero is shown graphically. When used, magnetically stretched. Another advantage of the device of these materials is the resulting field by this invention over the prior art device corresponding to the effective permeability of the material to be tested is the rather small rials to the value B ₀ shown in FIG. 6a, physical expansion the magnetic field sensitivity A special example for applications of the test

lichen Elemente, die sich bei Verwendung von Halb- vorrichtung dieser Erfindung in der Gestalt der leitern, beispielsweise eines Hallelements, erzielen läßt. Fig. 4 ist im Auffinden von Rissen in einem zu un-actual elements which, when using the half-device of this invention, take the form of the conductors, for example a hall element, can be achieved. Fig. 4 is in finding cracks in a too un-

Da es möglich ist, Hallelemente geringer Dicke 15 tersuchenden Prüfling gegeben, wobei sich die Risse herzustellen, wird deren elektromagnetische Kopp- in die Tiefe des Prüflings erstrecken und als Durchlung mit dem Prüfling dadurch begünstigt, und es risse bezeichnet werden. Angenommen, ein Riß C erläßt sich auch eine bessere Oberflächenauflösung zum streckt sich merklich über den Radius der Magneti-Auffinden kleiner, örtlicher Ungleichmäßigkeiten des sierspule mit dem dargestellten Magnetisierspulen-Magnetfeldes erzielen. Mit einem Hallelement er- 2° strom I_m hinaus, so wie es in F i g. 7 abgebildet ist, reicht man im wesentlichen eine hundertprozentige so wird ein zum Prüfling 5 senkrechtes magnetisieelektromagnetische Kopplung mit dem Prüfling. Ein rendes Feld einen Wirbelstrom hervorrufen, der etwa Vorteil bei niedrigen Frequenzen liegt darin, daß die auf dem gleichen Weg wie der Magnetisierstrom J_m Eindringtiefe der Wirbelströme im zu untersuchen- fließt. Dieser Wirbelstromfluß wird in zwei unterden Prüfling wesentlich größer ist. Dies ist notwen- 25 schiedlich kreisende Wirbelstromflüsse I_ec, die durch dig, um eine brauchbare Antwortreaktion bezüglich den Riß getrennt sind und in der Umgebung des Ris-Parametern dicker Prüflinge zu erhalten. Durch die ses mit entgegengesetzter Richtung fließen, aufgeteilt. Vorrichtung dieser Erfindung erhält man daher über Die Wirkung der sich entgegenfließenden Wirbeldie Parameter des zu untersuchenden Prüflings voll- ströme auf jeder Seite des Risses geht dahin, daß ein ständigere Informationen. Beide Vektorgrößen der 3° das Hallelement mit viel kleinerem Radius umkrei-Magnetfelder H_r und H_n können genau bestimmt sender wirksamer Wirbelstrom erzeugt wird, als das werden, und bei Verwendung des in F i g. 5 darge- bei einem normalen Wirbelstromfluß in einem gleistellten Kreisdiagramms können auch die relativen chen, aber rißfreien Prüfling der Fall ist. Die Ver-Phasenbeziehungen festgestellt werden. Die verbes- ringerung des wirksamen Radius der Wirbelströme serte Auflösung und der erweiterte Arbeitsbereich, 35 und ihr geringer Abstand vom Hallelement verstärkt die mit der vorliegenden Erfindung erreicht werden, die vom Hallelement aufgenommene magnetische ergeben sich aus der Verwendung eines Hallelements Rückwirkung, sobald das Hallelement unmittelbar an und des Meßsondenaufbaues und aus der Fähigkeit oder in die Nähe des Risses gebracht wird. Die der vorliegenden Vorrichtung, sowohl den H_n- als Unterscheidung von Rissen od. ä. Ungleichmäßigauch den //,.-Vektor zu messen, so wie es im folgen- 4° keiten wird durch die aus der unterschiedlichen Flußden noch umfassender beschrieben werden soll. richtung der Wirbelströme am Riß herrührende Um-Since it is possible to give Hall elements of small thickness to examining test specimen, whereby the cracks are produced, their electromagnetic coupling extends into the depth of the test specimen and promotes penetration with the test specimen, and cracks are called. Assuming that a crack C also allows a better surface resolution to be achieved noticeably over the radius of the magneti-locating small, local irregularities of the sierspule with the magnetizing coil magnetic field shown. With a Hall element, current I _{m is added} , as shown in FIG. 7 is shown, if one reaches essentially a hundred percent, a magnetism-electromagnetic coupling perpendicular to the test object 5 is achieved with the test object. A generating field can cause an eddy current, which is an advantage at low frequencies in that the penetration depth of the eddy currents in the investigated flows on the same path as the magnetizing current J _m. This eddy current flow is much greater in two of the test specimens. This is necessarily 25 different circulating eddy current flows I _ec , which are separated by dig in order to obtain a useful response reaction with regard to the crack and in the vicinity of the Ris parameter of thick specimens. Flow through this in the opposite direction, divided. The device of this invention is therefore obtained from the effect of the vortices flowing in opposite directions, the parameters of the test specimen to be examined full flow on each side of the crack, so that more constant information. Both vector sizes of the 3 ° surrounding the Hall element with a much smaller radius magnetic fields H _r and H _n can be precisely determined sender effective eddy current is generated than that, and when using the in F i g. 5, with a normal eddy current flow in a sliding circle diagram, the relatively small but crack-free test specimen can also be the case. The ver phase relationships are established. The reduction in the effective radius of the eddy currents sert resolution and the extended working range, 35 and their small distance from the Hall element reinforce the achieved with the present invention, the magnetic recorded by the Hall element result from the use of a Hall element reaction as soon as the Hall element is immediate on and the probe structure and out of the ability or in the vicinity of the crack. That of the present device, both the H _n - as differentiation of cracks or the like. Unevenly also the //, . direction of the eddy currents at the crack

Die Arbeitsweise der ein 'magnetisches Rückwir- kehr in der Anzeige begünstigt. Daher wird eine über kungsfeld verwendenden Prüfvorrichtung dieser Er- die Oberfläche des einen Durchriß od. ä. Ungleichfindungwurde in dem bisher Gesagten im Zusam- mäßigkeiten enthaltenden und zu untersuchenden menhang mit einem von der Sondenspule erzeugten 45 Prüflings bewegte Sonde solche Ungleichmäßigkeiten Wechselmagnetfeld beschrieben. Die Vorrichtung durch eine sich umkehrende Anzeige ziemlicher arbeitet jedoch, wie schon eingangs festgestellt, auch' Stärke im Detektor wiedergeben. Der Riß C wurde mit einem magnetisierenden Feld der Frequenz Null, als sich ganz über den zu untersuchenden Prüfling 5 das keine Wirbelströme hervorruft und bei der Be- erstreckend dargestellt, um die Möglichkeit von um Stimmung statischer Eigenschaften des Prüflings, wie 50 den Riß in dem ziemlich schmalen Prüfling fließenetwa der magnetischen Permeabilität, von Vorteil ist. den Wirbelströmen auszuschließen. Wo der Riß eine Die Arbeitsweise der Vorrichtung mit einem eine genügend große Ausdehnung in bezug auf den Durch-Gleichstromsondenspule magnetisierenden Strom ist messer der Magnetisierspule hat, um jeglichen beim Blockschaltbild der Fig. 6 dargestellt. Diese deutsamen Wirbelstromfluß um den Riß auszuschlie-Schaltung umfaßt in ihrer Grundausführung. eine 55 ßen, ist es klar,, daß man auch da, wo sich der Riß Gleichstromenergieversorgung 35 für eine Sonden- nicht ganz über den zu untersuchenden Prüfling erspule27a, ein Hallelement 28 a mit einer Wechsel- streckt, die gleichen günstigen Ergebnisse erzielt,
stromversorgung 36 und einen Detektor 32a. Diese Der Vorteil der Prüfvorrichtung dieser ErfindungThe mode of operation which favors a magnetic return in the display. Therefore, a test device of this invention using over kungsfeld the surface of a crack or the like. Inequality finding was described in the context of the above in connection with a probe moved 45 test objects generated by the probe coil, such irregularities alternating magnetic field. The device works by a reversing display, however, as already stated at the beginning, also reproduce the strength in the detector. The crack C was shown with a magnetizing field of frequency zero, as it extends all over the test specimen 5 which does not cause eddy currents and extends to the possibility of static properties of the test specimen, such as the crack in the rather narrow test specimen flow around the magnetic permeability, which is advantageous. exclude the eddy currents. Where the crack has the operation of the device with a sufficiently large expansion with respect to the through-direct current probe coil magnetizing current is knife of the magnetizing coil, any shown in the block diagram of FIG. This significant eddy current flow to exclude the crack is included in its basic design. a 55 ßen, it is clear, that where the crack in the DC power supply 35 for a probe coil27a, a Hall element 28a with an alternating stretch, does not run completely over the test object to be examined, the same favorable results are achieved,
power supply 36 and a detector 32a. This The advantage of the testing device of this invention

Schaltungsanordnung liefert einen magnetisierenden gegenüber der dem Stand der Technik entsprechen-Gleichstrom /„„ der ein statisches Magnetfeld er- 60 den Vorrichtung bezüglich der stark verbesserten zeugt. Zur Erzeugung des Steuerstromes I_c für das Empfindlichkeit beim Aufsuchen von Rissen ist ohne Hallelement 28a wird eine Wechselstromversorgung weiteres einzusehen. Tn der dem Stand der Technik 36 benutzt, so daß man Wechselstromvcrstärker ver- entsprechenden und eine mit der Magnetisierspule wenden kann und somit die Nachteile von Gleich- identische oder im wesentlichen gleiche Abtastspule Stromverstärkern, wie etwa wandernde Kennlinien, 60 verwendenden Vorrichtung spricht die Abtastspule ausschaltet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß auf den gesamten vom Prüfling aus durch die Fläche der Steuerstrom, wenn es gewünscht wird, auch ein der Abtastspule tretenden magnetischen Kraftfluß Gleichstrom sein kann, wobei in diesem Fall der De- an, und es zeigt sich im Bereich des Risses nur eineThe circuit arrangement supplies a magnetizing direct current, which corresponds to the state of the art, which generates a static magnetic field in the device with regard to the greatly improved device. To generate the control current I _c for the sensitivity when looking for cracks, an alternating current supply can be seen without a Hall element 28a. The prior art 36 is used so that one can use AC amplifiers and turn one with the magnetizing coil, thus eliminating the disadvantages of a device using identical or essentially identical scanning coil current amplifiers, such as moving characteristics, 60 with the scanning coil . It should be noted, however, that for the entire area of the test object through the surface of the control current, if so desired, a magnetic flux passing through the sensing coil can also be direct current, in which case the de- and it shows up in the area only one of the crack

Verringerung. Die dem Stand der Technik entsprechende und mit der Abtastspule verbundene Vorrichtung zeigt dementsprechend nur eine Verringerung beim normalen oder normgerechten Abtasten von H_n dann an, wenn die Spule den Riß überstreicht, wobei sich eine viel geringere Änderung ergibt, als dies bei der Vorrichtung dieser Erfindung der Fall ist, die ein ein Hallelement beinhaltendes Abtastgerät verwendet, das eine sehr viel kleinere Abfühlfläche im Vergleich zur Fläche der Magnetisierspule besitzt. Während nun die verbesserte Ansprechempfindlichkeit beim Aufsuchen von Rissen dargestellt und beschrieben wurde, bezogen auf innere Risse, ist es einzusehen, daß ein gleich günstiges Ergebnis sowohl bei der Bestimmung des Rand- oder Endverlaufs eines Prüflings als auch bei der Bestimmung anderer scharfer Ungleichmäßigkeiten erzielbar ist. Somit kann die Vorrichtung auch in Geräten, welche den Verlauf einer Kante feststellen und danach entsprechend gesteuert werden, verwendet werden, wie etwa in Kopiermaschinen.Reduction. The prior art device associated with the sensing coil accordingly shows only a decrease in normal or normal scanning of H _n as the coil sweeps the crack, with a much smaller change than the device of this invention is the case using a scanning device including a Hall element which has a much smaller sensing area compared to the area of the magnetizing coil. While the improved responsiveness when looking for cracks has now been illustrated and described, based on internal cracks, it can be seen that an equally favorable result can be achieved both in determining the edge or end profile of a test piece and in determining other sharp irregularities. Thus, the device can also be used in devices which determine the course of an edge and are then controlled accordingly, such as in copying machines.

Ein anderes, die Zweckmäßigkeit der Anwendung der Prüfvorrichtung dieser Erfindung aufzeigendes Beispiel ergibt sich im Zusammenhang mit dem Prüfen magnetischen Materials. In der vorausgegangenen Beschreibung der Arbeitsweise einer grundsätzlichen, diese Erfindung verkörpernden Vorrichtung wurde angenommen — mit Ausnahme der vorhergehenden Seite —, daß der Prüfling einen etwa der Luft oder eins gleichen Permeabilitätsfaktor besitzt. Da das Wirbelstrommagnetfeld dem Feld der Magnetisierspule entgegengerichtet ist, zeigt der in der Grundanordnung benutzte Detektor einen geringeren Wert an, sobald die Sonde auf oder in geringem Abstand zu einem leitenden, unmagnetischen und zu untersuchenden Prüfling gebracht wird, verglichen mit der Anzeige, die man erhält, wenn die Sonde hiervon entfernt ist. Im Falle magnetischer Materialien, ferromagnetischer beispielsweise, die eine Permeabilität größer als Eins haben, wird das Feld'der Magnetisierspule der Sonde eher verstärkt, was sich in einen größeren angezeigten Wert des Detektors äußert, sobald die bei niedrigen Frequenzen arbeitende Sonde auf oder in geringen Abstand zu dem zu untersuchenden Prüfling gebracht wird.Another demonstrating the usefulness of using the testing apparatus of this invention Example arises in connection with the testing of magnetic material. In the previous one Description of the operation of basic apparatus embodying this invention assumed - with the exception of the previous page - that the test specimen is about the air or has the same permeability factor. Because the eddy current magnetic field matches the field of the magnetizing coil is opposite, the detector used in the basic arrangement shows a lower value on as soon as the probe is on or at a short distance from a conductive, non-magnetic and to be examined DUT is brought, compared to the display that is obtained when the probe is removed therefrom is. In the case of magnetic materials, ferromagnetic for example, which have a permeability greater than one, the field of the magnetizing coil of the probe is more likely to be strengthened, which results in a The greater indicated value of the detector expresses itself as soon as the probe is working at low frequencies is brought on or at a short distance from the test object to be examined.

Diese eigenartige Eigenschaft erlaubt es, daß die Vorrichtung eine von den betrachteten Parametern abhängige digitale Anzeige liefert. Der Detektor in der vorhergehend beschriebenen Grundanordnung liefert nur eine Anzeige der Vektorgrößen der Magnetfelder und bezieht den speziellen untersuchten Prüfling auf einen normgerechten, so wie dies mit der Anzeige im Falle der vom Prüfling entfernten Sonde ist. Eine Erhöhung oder Verringerung der Frequenz des magnetisierenden Stromes bewirkt eine entsprechende, durch den Detektor festgestellte Änderung im resultierenden Magnetfeld H_n. Es ist möglich, zwischen den Messungen mit der Sonde sowohl auf als auch entfernt von einem leitenden, magnetischen Prüfling durch geeignete Wahl der Frequenz des Magnetisierstromes der Sondenspule keine Änderung in der Größe der Detektoranzeige zu erhalten. Diese Technik ist in F i g. 8 graphisch dargestellt, wobei der Vektor »A« die Detektormessung mit der vom Prüfling entfernten Sonde darstellt, wo der Permeabilitätsfaktor Eins ist. Das durch -»A«. wiedergegebene Magnetfeld H_n wurde entsprechend durch die diesbezügliche Kurve der Permeabilität Eins dargestellt. Bringt man anschließend die Sonde auf ein Material, dessen Permeabilitätsfaktor größer als Eins ist, so zeigt der Detektor einen relativ größeren Wert an. Es ist jedoch möglich, die Frequenz des Magnetisierstromes so abzugleichen, daß die von den magnetischen und den Leitungseigenschaften herrührenden Wirkungen ausgeglichen werden und man somit eine gleich große Anzeige erhält, gleich, ob die Sonde vom Prüfling entfernt ist oder sich in geringemThis peculiar property allows the device to provide a digital display dependent on the parameters considered. The detector in the basic arrangement described above only provides a display of the vector sizes of the magnetic fields and relates the special examined test object to a standard-compliant one, as is the case with the display in the case of the probe removed from the test object. An increase or decrease in the frequency of the magnetizing current causes a corresponding change in the resulting magnetic field H _n detected by the detector. It is possible, between measurements with the probe both on and away from a conductive, magnetic test object, by suitable selection of the frequency of the magnetizing current of the probe coil, not to obtain any change in the size of the detector display. This technique is shown in FIG. 8, where the vector "A" represents the detector measurement with the probe removed from the test object, where the permeability factor is one. That through - "A". The reproduced magnetic field H _n was correspondingly represented by the relevant curve of the permeability one. If the probe is then brought to a material whose permeability factor is greater than one, the detector shows a relatively larger value. However, it is possible to adjust the frequency of the magnetizing current in such a way that the effects resulting from the magnetic and the conduction properties are balanced out and one thus obtains a display of the same size, regardless of whether the probe is removed from the test object or a little

ίο Abstand hierzu befindet. Dieser Abgleich ist für einen bestimmten zu untersuchenden Prüfling nur auf einer kennzeichnenden Frequenz möglich und kann dementsprechend auf eine besondere Gruppe von Parametern bezogen werden. Die Abgleichfrequenz kann mit hoher Trennschärfe digital abgelesen werden, wobei dieser Ablesewert speziell für automatische Steuerungssysteme verwertbar ist. Eine Automation wird ferner noch dadurch begünstigt, daß das Differenzsignal gerichtet ist und gut dazu benutzt werden kann, ein passendes korrigierendes Signal zu liefern, um Null oder Abgleichstellung zu erreichen.ίο there is a distance to this. This match is for one certain test item to be examined is only possible on a characteristic frequency and can accordingly related to a special group of parameters. The adjustment frequency can can be read digitally with a high degree of selectivity, this reading being specially designed for automatic Control systems is usable. Automation is also further promoted by the fact that the difference signal is directional and can be used well to provide an appropriate corrective signal, to achieve zero or balance adjustment.

Die grundsätzliche Vorrichtung und der Prüfvorgang, die vorstehend beschrieben wurden, sprechen auf den resultierenden Magnetfeldvektor H_n an und arbeiten bei höheren Frequenzen am besten.'Bei einer als Null-Typ bezeichneten in F i g. 9 dargestellten Abwandlung der Meßsonde hebt sich das Signal, das die alleinstehende Sonde liefert, und man kann daher ein Signal messen, das in Beziehung steht zu denThe basic apparatus and testing process described above respond to the resulting magnetic field vector H _n and work best at higher frequencies. In the case of a null type in FIG. The modification of the measuring probe shown in FIG. 9 cancels the signal that the single probe delivers, and one can therefore measure a signal that is related to the

Parametern des Prüflings, wobei im Niederfrequenzbereich ein hoher Genauigkeitsgrad erreicht wird. Der Aufbau der Null-Typ-Sonde ist allgemein der gleiche, wie er vorher schon beschrieben wurde, und umfaßt ein Gehäuse 40, eine elektromagnetische Induktionsspule 41 und ein Hallelement 42. Die Spule 41 befindet sich in der Nähe des Endes des Gehäuses 40 mit dem ebenfalls axial hierzu ausgerichteten und zentral zur Spule angeordneten Hallelement 42. In dieser abgewandelten Form ist eine zusätzliche elektromagnetische Spule 43 von geringerem Umfang als die Spule 41 in der gleichen Ebene und in axialer Ausrichtung mit dem Hallelement 42 angeordnet. Die zweite Spule 43 enthält eine geringere Anzahl Windungen als die erste und ist in der vorliegenden Ausführungsform mit der ersten Spule in Reihe geschaltet. Der Wicklungssinn 43 ist umgekehrt, um ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld zu erzeugen. Bei dieser Sondenkonstruktion sind die Windungszahlen so abgestimmt, daß ein gleich großes, dem der ersten Spule 41 durch die Fläche der zweiten Spule 43 erzeugten Magnetfeld entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugt wird, wobei jegliche durch ein Magnetfeld hervorgerufene Wirkung auf das Hallelement 42 ausgeschaltet wird, wenn die Sonde vom Prüfling entfernt ist.Parameters of the test object, with a high degree of accuracy being achieved in the low frequency range. the The construction of the null-type probe is generally the same as previously described and includes a housing 40, an electromagnetic induction coil 41 and a Hall element 42. The coil 41 is located in the vicinity of the end of the housing 40 with the also axially aligned and central Hall element 42 arranged to the coil. In this modified form there is an additional electromagnetic Coil 43 of smaller circumference than coil 41 in the same plane and in axial alignment arranged with the Hall element 42. The second coil 43 contains a smaller number of turns than the first and is connected in series with the first coil in the present embodiment. the The direction of winding 43 is reversed in order to generate an oppositely directed magnetic field. At this In the construction of the probe, the number of turns is matched so that one is the same as that of the first Coil 41 generated by the surface of the second coil 43 magnetic field opposing magnetic field is generated, wherein any effect caused by a magnetic field on the Hall element 42 is switched off when the probe is removed from the device under test.

Die Auslöschung des Magnetfeldes in bezug auf das Hallelement 42 liefert ein vorteilhaftes Arbeitsverfahren, wobei das magnetische Wirbelstrom-Rückwirkungsfeld, das im Niederfrequenzbereich einenThe cancellation of the magnetic field with respect to the Hall element 42 provides an advantageous working method, wherein the magnetic eddy current reaction field, which in the low frequency range a

Go hohen Auflösungsgrad besitzt, leicht gemessen werden kann. Wird eine Null-Typ-Sonde mit der Oberfläche eines zu untersuchenden Prüflings zu Betriebs-Go has high resolution, can be easily measured can. If a zero-type probe with the surface of a test object to be examined becomes operational

. zwecken in Verbindung gebracht, wobei angenommen wird, daß die Sonde Teil einer der in F i g. 4 gezeigten ähnlichen Grundschaltung ist, so wird in ähnlicher Weise im zu untersuchenden Prüfling ein Wirbelstromfluß hervorgerufen. Dieser Wirbelstrom bewirkt dann ein direkt mit den betrachteten Para-. purposes, it being assumed that the probe is part of one of the functions shown in FIG. 4 shown If the basic circuit is similar, an eddy current flow is created in a similar way in the test object to be examined evoked. This eddy current then causes a direct correlation with the para-

11 1211 12

meiern oder Zuständen zusammenhängendes magne- abweichung zwischen Prüfling und Sondenfläche zu tisches Rückkopplungsfeld, wobei nur dieses Magnet- bestimmen, da jede Winkeländerung des magnetifeld wirksam mit dem Hallelement 42 elektromagne- sehen Rückwirkungsfeldes auch eine Verringerung tisch gekoppelt ist. F i g. 10 ist ein der F i g. 5 ahn- der Hallelement-Ausgangsspannung bewirkt,
liches Vektordiagramm der Magnetfeder, die den 5 Im vorhergehenden wurde die magnetisierende Vorteil in den Beziehungen dieser Magnetfelder deut- Spule der Sonde in kreisförmiger Ausführung und in lieh aufzeigt. Die Vorrichtung kann nun im Bereich einer flachen Ebene geformt dargestellt und beschrieerheblich niedrigerer Frequenzen arbeiten, als dies ben, wobei das Hallelement zentral und axial ausmit einer in F i g. 3 dargestellten und aufgebauten gerichtet in der Spulenebene angeordnet ist. Dieser Sonde praktisch durchführbar ist. Als Beispiel sind io spezielle Sondenaufbau läßt sich für besondere Anzwei mit A und B gekennzeichnete magnetische Wendungen, die auf Grund der physikalischen Struk-Rückwirkungsfelder abgebildet, die sich auf einen tür des zu untersuchenden Prüflings oder durch normgerechten Prüfling und einen zu untersuchen- eigenartige elektrische und magnetische Kennzeichen den Prüfling mit einer entsprechenden Parameter- bedingt sind, .leicht umändern. Als Beispiel für eine abweichung beziehen. An Hand dieses Diagramms ist 15 anzutreffende Einschränkung infolge der körperlichen es leicht einzusehen, daß der Unterschied zwischen Struktur sei angeführt, daß die Oberfläche des zu den zwei Rückwirkungsfeldern und die Feldstärken untersuchenden Prüflings gekrümmt sein kann, wie klein sein können, wobei sich aber trotzdem ziem- dies beim Prüfen langgestreckter röhrenförmiger Erlich große prozentuale Änderungen ergeben. Zeugnisse der Fall ist. In einem solchen Anwendungs-Der »Abhebe«-Effekt kann dazu benutzt werden, 20 fall kann die Endfläche der Sonde ähnlich gekrümmt die Eigenschaften des zu untersuchenden Prüflings sein, wobei die magnetisierende Spule zum Zweck zu bestimmen. Das »Abheben« besteht in der Ent- der günstigsten Kopplung ebenfalls diese Gestalt anfernung der Sonde von der Oberfläche eines elektri- nimmt. Das Sondengehäuse kann auch als flache sehen leitenden Körpers und bewirkt durch die zu- Platte ausgeführt werden, deren minimale Dicke nehmende Entfernung eine Abnahme der auf das 25 durch den notwendigen Aufbau der Sondenspule be-Hallelement wirkenden Magnetfeldrückwirkung. An- grenzt ist. Eine solche flache, plattenförmige Sonde genommen, der elektrisch leitende Körper hat be- kann zur Untersuchung solcher Prüflinge vorteilhaft kannte, normgerechte Eigenschaften, so kann der angewendet werden, die ähnlich wie Kesselrohre, »Abhebe«-Effekt vorteilhafterweise dazu benutzt Wärmetauscher oder Brennelementbelegungen in werden, geometrische Eigenschaften der Oberfläche 30 Atomreaktoren beschränkt zugänglich sind,
oder der Oberflächenschicht festzustellen. So kann Ein weiteres Beispiel einer Sondenausführung ist beispielsweise die Dicke eines nichtleitenden, un- in F i g. 11 abgebildet. In dieser Ausführungsform ist magnetischen Belags auf einem elektrisch leitenden die Spule 45 rechteckförmig, besitzt eine relativ kleine und/oder magnetischen Körper, etwa einem Metall- Breite im Vergleich zur Länge und ist auf einem gestreifen, leicht durch diese Vorrichtung festgestellt 35 eignet geformten Sondengehäuse 46 angebracht. Das werden, da Dickeunterschiede des Belags dazu be- Hallelement 47 ist zentral und in axialer Ausrichtung nutzt werden können, den relativen Abstand der zur Spule 45 angeordnet. Eine so aufgebaute Sonde Sonde von der Oberfläche des Metallstreifens zu ver- wird im allgemeinen in dem zu untersuchenden Prüfändern und dabei eine Veränderung des Ausgangs- üng rechteckförmige, effektiv polarisierte Wirbelsignals der Vorrichtung zu bewirken. Die Dicke von 40 stromflußwege hervorrufen. Ein zu untersuchender Materialien oder Belägen, die weder leitend noch Prüfling, dessen Widerstand gegen in ihm fließende magnetisch sind, kann mit dieser Technik leicht be- Wirbelströme sich in einer Richtung von dem in der stimmt werden, da eine Entfernungsänderung der anderen Richtung unterscheidet, sowie in einem aus Sonde von der Oberfläche des Metallstreifens eine Metallstreifen bestehenden Lamellengefüge, dessen merkbare Änderung des Ausgangssignals bewirkt, 45 Streifendicke wesentlich geringer ist als die Längswenn die Entfernungsänderung relativ klein ist. Bei ausdehnung der Sondenspule, wird daher durch die Dickemessungen von nichtleitenden und unmajgneti- eine solche Sonde benutzende Vorrichtung dieser Ersehen Materialien kann das Material durch ein Ger- findung eine leicht feststellbare Streifenausrichtung genstück hinterlegt werden, das ein die notwendige aufweisen. Eine Drehung der Sonde um ihre Achse magnetische Rückwirkung liefernder, elektrisch lei- 50 liefert eine "auf den maximalen und minimalen Widertender Körper sein kann. Als Anwendungsbeispiel stand der Wirbelströme bezogene Anzeige. Der Effekt, für diese Technik kann ein langes oder endloses Band das Wirbelstromfeld zu formen, um eine Polarisation eines zu prüfenden Materials über eine hinterlegte zu erzielen, kann hinsichtlich der in Fig. 9 darge-Walze oder Platte gezogen werden, die die erforder- stellten Sondenkonstruktion verwendet werden. Die liehen, elektrisch leitenden und/oder magnetischen 55 Kompensationsspule 43 dieser Sonde kann mit einem Kennzeichen aufweist. Die Anbringung der Sonde in größeren Durchmesser als abgebildet ausgeführt wer-Berührung mit der Oberfläche des Materials liefert den, um so die Wirbelströme auf den unmittelbar eine spezielle Anzeige für eine bestimmte Dicke. unter der Magnetisierspule liegenden Bereich zu be-Jede Dickeänderung des Materials ändert entspre- schränken.Mieren or states related magnetic deviation between test object and probe surface to table feedback field, only this magnetic field determine, since every angular change of the magnetic field is effectively coupled with the Hall element 42 electromagnetic feedback field also a reduction table. F i g. 10 is one of the F i g. 5 ahn- the Hall element output voltage causes
Liches vector diagram of the magnetic spring, the 5 In the foregoing, the magnetizing advantage in the relationships of these magnetic fields has been shown. The device can now be shown shaped in the area of a flat plane and operate at significantly lower frequencies as described below, the Hall element being centered and axially spaced out with one shown in FIG. 3 shown and constructed is arranged directed in the coil plane. This probe is practical. As an example, io special probe structures can be used for special two magnetic turns marked with A and B , which are mapped on the basis of the physical structure reaction fields, which are on a door of the test object to be examined or through a standard-compliant test object and a peculiar electrical and Magnetic labels are the test object with a corresponding parameter-related, easily change. Refer to as an example of a discrepancy. With the help of this diagram it is easy to see the restriction to be found due to the physical nature of the structure, that the surface of the test object examining the two reaction fields and the field strengths can be curved, how small it can be, but nevertheless it is quite - this gives large percentage changes when testing elongated tubular Erlich. Testimonials is the case. In such an application the "lift-off" effect can be used, if the end face of the probe can be curved similar to the properties of the test specimen, with the magnetizing coil for the purpose of determining. The "lift-off" consists in the most favorable coupling, likewise this distance between the probe and the surface of an electrical device. The probe housing can also be designed as a flat, conductive body and is effected by the plate, the minimum thickness of which increases, a decrease in the magnetic field reaction acting on the Hall element due to the necessary structure of the probe coil. Is adjacent. Taking such a flat, plate-shaped probe, the electrically conductive body has properties that are known to be advantageous for the examination of such test objects and conforming to standards, so the one that, like boiler tubes, can be used with the "lift-off" effect, which is advantageously used for heat exchangers or fuel assemblies , geometrical properties of the surface of 30 nuclear reactors are only accessible to a limited extent,
or the surface layer. Another example of a probe design is, for example, the thickness of a non-conductive, un- shown in FIG. 11 pictured. In this embodiment, magnetic coating on an electrically conductive coil 45 is rectangular, has a relatively small and / or magnetic body, roughly a metal width compared to its length, and is on a striped, easily detected 35 suitably shaped probe housing 46 appropriate. Since differences in thickness of the covering can be used for this Hall element 47 is central and can be used in an axial alignment, the relative distance from the coil 45 is arranged. A probe constructed in this way will generally remove the probe from the surface of the metal strip in the test edges to be examined and thereby cause a change in the output of the device, rectangular, effectively polarized vortex signal. The thickness of 40 create current flow paths. A material or coating to be examined, which is neither conductive nor a test object whose resistance to flowing in it is magnetic, can be easily determined with this technique, since a change in distance differs in the other direction, as well as eddy currents in a lamellar structure consisting of a probe from the surface of the metal strip, the noticeable change of which in the output signal causes the strip thickness to be considerably less than the length if the change in distance is relatively small. When the probe coil expands, the thickness measurements of non-conductive and non-magnetic- such a probe using a device of these materials, the material can be deposited by an easily ascertainable stripe alignment counterpart that have the necessary. A rotation of the probe around its axis provides magnetic feedback, electrically conductive, provides an "on the maximum and minimum resistance of the body. The eddy current-related display was an example of application. The effect for this technique can be a long or endless band of the eddy current field In order to achieve a polarization of a material to be tested over a deposited one, the required probe construction can be drawn with regard to the roller or plate shown in FIG Compensation coil 43 of this probe can be marked with the following: The attachment of the probe with a larger diameter than shown in the drawing provides the contact with the surface of the material, so that the eddy currents on the directly a special display for a certain thickness Area to be modified Every change in thickness of the material changes ent locker.

chend die Entfernung der Sonde von der hinterleg- 60 Eine andere abgewandelte Sondenausführung ist ten Rolle oder Platte und bewirkt dabei eine An- in Fig. 12 dargestellt. Diese Sonde umfaßt einen Zeigeänderung der Vorrichtung. Dickeänderungen topfförmigen ferromagiietischen Kern 50 mit einem des Streifenmaterials erzeugen eine entsprechende in der Mitte des Kernes sitzenden Ansatz 51. Eine Anzeige durch die Vorrichtung, die, wenn es ge- ringförmige Magnetisierspule 52 ist innerhalb des wünscht wird, in automatisch gesteuerten, mit der 65 ringförmigen Kernhohlraumes angeordnet, wobei der Produktion des Streifenmaterials verbundenen Sy- magnetische Widerstand des magnetischen Kreises stemen benutzt werden kann. Ein »Schrägstell«-Effekt entsprechend abnimmt, wenn der magnetische Kraftkann auch dazu benutzt werden, die relative Winkel- fluß durch den Kern geht. Das Hallelement 53 sitztThe removal of the probe from the stored 60 is another modified probe design th roller or plate and thereby causes an appearance shown in FIG. This probe includes one Change the pointing device. Changes in thickness pot-shaped ferromagnetic core 50 with a of the strip material produce a corresponding projection 51 seated in the middle of the core Indication by the device that if there is toroidal magnetizing coil 52 within the is placed in automatically controlled, with the 65 annular core cavity, the Production of the strip material connected symagnetic resistance of the magnetic circuit stemen can be used. A "skew" effect decreases accordingly when the magnetic force can can also be used to determine the relative angular flux going through the nucleus. The Hall element 53 is seated

13 1413 14

auf der Endfläche des Kernansatzes 51, wo es dem hieraus fließt.dann zu einem Wechselstromverstärker gebündelten. Kraftfluß ausgesetzt ist. Von den Vor- und dann in eine Detektorschaltung. Die Detektorteilen der einen ferromagnetischen Kern verwenden- schaltung in der abgebildeten Ausführungsform wird den Sondenausführung ist die mittels eines bestimm- dazu benutzt, einen Meßinstrumentenschaltkreis und ten Spulenmagnetisierstromes erreichbare Erhöhung 5 ein damit zusammenhängendes optisch anzeigendes der Ausgangssignalpegel hervorzuheben. Ein anderer Meßinstrument zu steuern. Ein Oszillator mit verVorteil ist die durch den Kern für das Hallelement änderbarer Frequenz ist mit dem Eingang des die erzielte magnetische Abschirmung. Da der magne- Spule betreibenden Verstärkers verbunden, um den tische Kraftfluß in den Polschuhen konzentriert ist, gewünschten Magnetisierstrom für die spezielle Unist es auch möglich, den vorher beschriebenen Polari- io tersuchung zu liefern. Vorzugsweise ist der Oszillator sationseffekt durch eine geeignete Ausführung des von der Art, die ein Signal der Frequenz Null zu lie-Kernes zu erhalten. fern imstande ist, um eine Permeabilitätsunter-on the end face of the core extension 51, where it flows out of it. Then to an AC amplifier bundled. Force flow is exposed. From the pre and then into a detector circuit. The detector parts which will use a ferromagnetic core circuit in the embodiment shown The probe design is used by means of a measuring instrument circuit and th coil magnetizing current achievable increase 5 a related optically indicating highlight the output signal level. Control another meter. An oscillator with advantages is the frequency that can be changed by the core for the Hall element is with the input of the achieved magnetic shielding. Since the magnet coil operating amplifier is connected to the table power flow is concentrated in the pole pieces, desired magnetizing current for the special Unist it is also possible to carry out the previously described polarity examination. Preferably the oscillator is sationseffekt by a suitable implementation of the of the kind that a signal of frequency zero to lie-kernel to obtain. is far from being able to achieve a lower permeability

Obwohl nur symmetrische Sondenausführungen suchung bequem bewerkstelligen zu können. Ähnlich gezeigt wurden, ist darauf hinzuweisen, daß die Son- ist auch die Hallelement-Steuerstromversorgnng vorden, so wie es für spezielle Anwendungen erforder- 15 zugsweise so, daß sie einen Steuerwechselstrom I_c lieh ist, ausgebildet werden können. Es wurde vorher liefern kann, wobei das Ausgangssjgnal wechselgesagt, daß das Hallelement axial und zentral zur stromartig bleibt.Although only symmetrical probe designs can be easily carried out. Similarly, it should be pointed out that the Son is also provided with the Hall element control power supply, as required for special applications, preferably in such a way that it is able to borrow an alternating control current I _c . It was previously able to deliver, with the output signal alternately saying that the Hall element remains axial and central to the current-like.

Magnetisierspule liegt. Es ist leicht einzusehen, daß Mit der Detektorschaltung ist ein Aüsgangsverstärdas Hallelement hierzu verschoben sein kann, voraus- ker verbunden, der bei dieser amplitudenbezogenen gesetzt, die Wirkung einer solchen Verschiebung wird 20 Arbeitsweise ein auf das resultierende magnetische bei der Arbeit mit dieser Sonde beachtet. So kann Rückwirkungsfeld H_n bezogenes Ausgangssignal anabeispielsweise das Hallelement in der Nachbarschaft loger Amplitude liefert. Das resultierende magnetische der Magnetisierspule angeordnet oder mit deren Rückwirkungsfeld H_n ist die Vektorsumme aus der magnetischer Achse nicht ausgerichtet sein, wobei von der Sonde allein erzeugten magnetischen FeIddie magnetische Achse der Spule so weit von der dar- 25 siärke H₀ und dem Wirbelstromrückwirkungsfeld H_r. gestellten Hallelementrichtung abweichen kann, daß Dieses Ausgangssignal mit analoger Amplitude kann sie sich im rechten Winkel oder senkrecht hierzu be- leicht dazu benutzt werden, ein Steuerungssystem für findet. Zwei oder mehr Hallelemente können in plan- automatisierte Fertigungsvorgänge zu lenken, um die paralleler, paralleler oder senkrechter Ausrichtung zur Aufrechterhaltung der Produktqualität notwendizueinander in der Sondenanordnung eingeschlossen 30 gen Änderungen zu bewirken. Diese Schaltung liesein, um eine Differeritialsonde zum Auffinden ort- fert ein zusätzliches Ausgangssignal oder eine zulicher Änderungen einer Eigenschaft zu liefern. Es sätzliche Anzeige, die in einer von dem Oszillator mit ist leicht einzusehen, daß viele andere Spulenkon- veränderbarer Frequenz gesteuerten Frequenzanzeige struktionen zur Abwandlung der Wirbelstromwege besteht. Diese Frequenzanzeige kann bequem mit der und viele andere Anbringstellen und Ausrichtungen 35 im Zusammenhang mit Fig. 8 beschriebenen Komder Hallelement-Detektoren zum Auffinden beson- pensationsprüfungsvorrichtung benutzt werden,
derer gerichteter Komponenten des Magnetfeldes In der Schaltung nach Fig. 13 ist ein durch den durchführbar sind. Als weiteres Beispiel sei ange- Schalter S wahlweise zuschaltbares Netzwerk dargeführt, daß das Hallelement auf der der Magnetisier- stellt, das eine Eingangsbezugsspannung liefert. Diespule entgegengesetzten Seite des zu untersuchenden 40 ses Netzwerk kann zwischen den die Spule betreiben-Prüflings angebracht werden kann. den Verstärker und das summierende Netzwerk ge-Magnetizing coil lies. It is easy to see that with the detector circuit an output amplifier can be shifted, provided that the Hall element is connected to this amplitude-related setting, the effect of such a shift is taken into account on the resulting magnetic when working with this probe. For example, the output signal related to the feedback field H _n can be supplied by the Hall element in the vicinity of log amplitude. The resulting magnetic of the magnetizing coil is arranged or with its reaction field H _n , the vector sum from the magnetic axis is not aligned, whereby the magnetic field generated by the probe alone, the magnetic axis of the coil so far from the dar- 25 siärke H ₀ and the eddy current reaction field H _r . This output signal with analog amplitude can easily be used at right angles or perpendicular to it to find a control system for. Two or more Hall elements can be steered into plan-automated manufacturing processes in order to bring about changes in the parallel, parallel or perpendicular alignment necessary for maintaining the product quality, including changes in the probe arrangement. This circuit was read in to provide a differential probe for locating an additional output signal or a permissible change in a property. There is an additional display, which is easy to see in one of the oscillator, that there are many other coil-convertible frequency-controlled frequency display instructions for modifying the eddy current paths. This frequency display can conveniently be used with the and many other mounting locations and alignments 35 described in connection with FIG.
whose directional components of the magnetic field In the circuit according to FIG. 13, one can be carried out through the. As a further example, a switch S optionally connectable network is shown that the Hall element is on the magnetizer, which supplies an input reference voltage. The coil on the opposite side of the 40 ses network to be examined can be placed between the DUT can operate the coil. the amplifier and the summing network

Das Blockschaltbild der Fig. 13 stellt eine voll- schaltet werden und arbeitet in der Weise, daß es dieThe block diagram of FIG. 13 represents a fully switched and works in such a way that it the

ständigere Schaltung für die diese Erfindung verkör- vorteilhafteste direkte Bestimmung'des magnetischenmore continuous circuit for the most advantageous direct determination of this invention embodies the magnetic

pernde Prüfvorrichtung dar. Diese Schaltung schließt Rückwirkungsfeldes H_r erlaubt. Bei geöffnetem Schal-pending test device. This circuit includes feedback field H _r allowed. With the switch open

die Xjrundvorrichtung nach der elementaren Schal- 45 ter 5 liefert das Hallelement ein auf das resultierendethe Xjrundvorrichtung after the elementary switch 5 supplies the Hall element on the resulting

tung der Fig. 4 ein, wobei die Untereinheiten der Magnetfeld H_n bezogenes Ausgangssignal. Das Schlie-device of Fig. 4, the subunits of the magnetic field H _n related output signal. The closing

verschiedenen Komponenten angedeutet sind. Der ßen des Schalters S leitet ein Signal zum summieren-various components are indicated. The ßen of the switch S sends a signal to the summing

Oszillator mit variabler Frequenz ist über einen den Netzwerk, das auf den Magnetisierstrom /„, oderVariable frequency oscillator is connected to the network based on the magnetizing current / ", or

Steuerverstärker, der die Aufgabe hat, einen von der das magnetisierende Feld H₀ bezogen ist. Dieses Si-Control amplifier, which has the task of one of which the magnetizing field H _{0 is} related. This Si

gewählten Prüffrequenz oder den Aufladewirkungen 5° gnal oder diese Bezugsspannung ist mit dem Signal,selected test frequency or the charging effects 5 ° gnal or this reference voltage is with the signal,

der Wirbelströme unabhängigen, konstanten, magne- das von dem allein durch die Spule erzeugten Ma-the eddy currents independent, constant, magnet from the mass generated solely by the coil

tisierenden Sondenspulenwechselstrom I_n, zu liefern, gnetfeld H₀ herrührt, in Phase, obgleich es die ent-supplying the probe coil alternating current I _n , comes from the magnetic field H ₀ , in phase, although it is the

mit der Magnetisierspule der Sonde verbunden. Hohe gegengesetzte Polarität aufweist, und es hat infolgeconnected to the magnetizing coil of the probe. Has high opposite polarity, and it has as a result

Genauigkeit und eine ausgezeichnete Reproduzier- eines geeigneten Schaltungsaufbaus die gleiche Größe,Accuracy and excellent reproducibility of a suitable circuit construction the same size,

barkeit der Messungen erhält man dann, wenn Norm- 55 Das Bezugsspannungssignal löscht folglich die Ma-The readiness of the measurements is obtained when standard 55 The reference voltage signal consequently deletes the measurements

prüfbedingungen, wie etwa ein Normmagnetfeld, ein- gnetfeldkomponente H₀ des Hallausgangssignals H_n test conditions, such as a standard magnetic field, magnetic field component H _{0 of} the Hall output signal H _n

. gehalten werden, wobei man reproduzierbare Infor- effektiv aus und liefert eine direkte Anzeige des ma-. be held, whereby one can reproducible information effectively and provides a direct display of the ma

mationen erhält. Die Energiequelle, ein mit der Son- gnetischen Rückwirkungsfeldes H_r. Der wesentlichemations received. The energy source, one with the magnetic feedback field H _r . The essential one

denmagnetisierspule verbundener Spulen-Steuer- Vorteil einer direkten Bestimmung des magnetischenthe magnetizing coil connected coil control advantage of a direct determination of the magnetic

Verstärker, muß imstande sein, unabhängig von ir- 60 Rückwirkungsfeldes H_r besteht darin, daß, zusammenAmplifier, must be able to work independently of ir- 60 reaction field H _r is that, together

gendwelchen Aufladewirkungen der Wirbelströme mit H_n, der genaue Arbeitspunkt in der komplexenwhatever charging effects of the eddy currents with H _n , the exact working point in the complex

oder durch ferromagnetische Rückwirkung, einen Η-Ebene (vergleiche Fi g. 5) festgestellt werdenor by ferromagnetic reaction, a Η-plane (see Fi g. 5) can be determined

magnctisicrenden Wechselstrom /,„ konstanter Größe kann, wobei es möglich ist, am Prüfling eine Phasen-magnifying alternating current /, "of constant magnitude, whereby it is possible to have a phase

aufrechtzuerhaltcn. In ähnlicher Weise muß die analyse durchzuführen, wobei bestimmte Parameterto be maintained. Similarly, the analysis must be carried out, taking certain parameters

Gleichstromversorgung einen praktisch konstanten 65 festgestellt werden können. Ein weiterer Vorteil istDC power supply a practically constant 65 can be determined. Another benefit is

Hallelemcntsteuerstrom /, liefern können. Zunächst der, daß sich Messungen bei niedrigen FrequenzenHallelemcntsteuerstrom /, can deliver. First of all, that measurements are made at low frequencies

wird das Hallspaiinungsausgangssignal in ein sum- ohne Einbußen an Empfindlichkeit und Genauigkeitthe reverberation output signal is converted into a sum with no loss of sensitivity or accuracy

miercndes Netzwerk gegeben, das resultierende Signal durchführen lassen. Diese Magnetfeld-Aiislöschtech-Given a miercndes network, let the resulting signal go through. This magnetic field extinguishing technology

nik hat gegenüber der Nullsonde einige weitere Vorteile, die die Arbeitsweise begünstigen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das magnetisierende Feld an der Sonde oder am zu untersuchenden Prüfling nicht geschwächt wird, so wie es mit einer Kompensationsspule der Fall ist. Die Magnetisierspule kann wie gewünscht aufgebaut werden, und da keine Kompensationsspule erforderlich ist, ist eine weitere Verkleinerung der Sonde möglich. Die Kompensation kann auch leicht allen speziellen Arbeitsbedingungen durch ziemlich einfache Schaltüngseinstellungen angepaßt werden.Compared to the zero probe, nik has a few other advantages that favor the way it works. Another The advantage is that the magnetizing field on the probe or on the test item to be examined is not weakened, as is the case with a compensation coil. The magnetizing coil can be constructed as desired, and since no compensation coil is required, further downsizing is possible the probe possible. Compensation can also easily be given to all special working conditions adapted by fairly simple circuit settings will.

Eine der Fig. 13 ähnliche Schaltung für eine frequenzbezogene Arbeitsweise ist in Fig. 14 abgebildet. Diese Schaltung unterscheidet sich bezüglich der Ausgangssignale der Detektorschaltung, die jetzt dazu verwendet werden, die Betriebsfrequenz des Oszillators mit veränderbarer Frequenz automatisch zu steuern. Ein Eingangsbezugsspannungsnetzwerk läßt sich wahlweise mit der Schaltung verbinden, um, wie im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. 13 beschrieben, entweder die resultierende Magnetisierung H_n oder die magnetische Rückwirkung H_r zu bestimmen. Das Signal aus der Detektorschaltung wird in einen Spannungsvergleicher gegeben, der auch von einer regelbaren Ausgangsbezugsspannungsschaltung ein Bezugsspannungssignal erhält. Das Bezugsspannungsausgangssignal aus dieser letztgenannten Schaltung ist so abgeglichen, daß es das Signal aus der Detektorschaltung auslöscht, vorausgesetzt, die Sonde befindet sich im betriebsfähigen Abstand zu einem normgerechten und zu untersuchenden Prüfling, wobei der Vergleicher ein bestimmtes Signal für eine bestimmte Frequenz liefert, um einen Arbeitspunkt zu liefern. Sollte das Signal aus der Detektorschaltung von diesem normgerechten Zustand abweichen, liefert die Vergleicherschaltung ein geeignetes Signal, um ein spannungsbetätigtes Frequenzsteuergerät zu steuern. Das spannungsbetätigte Frequenzsteuergerät spricht auf das Signal an und gleicht die Betriebsfrequenz des Oszillators entsprechend ab. Der Oszillator wird automatisch so lange abgestimmt, bis das AusgaHgssignal aus der Detektorschaltung wieder zum Ausgangsbezugsspannungssignal. symmetrisch ist und das Ausgangssignal aus dem Vergleicher die erforderliche Größe hat, um diesen Ausgleichszustand aufrechtzuerhalten. Mit der spannungsbetätigten Frequenzsteuerung ist eine Ausgangskoppelschaltung verbunden, die ein Ausgangssignal analoger Frequenz abgibt, das, wie zuvor angedeutet, in einem automatischen Steuerungssystem Verwendung finden kann.A circuit similar to FIG. 13 for a frequency-related mode of operation is shown in FIG. This circuit differs in the output signals of the detector circuit, which are now used to automatically control the operating frequency of the variable frequency oscillator. An input reference voltage network can optionally be connected to the circuit in order, as described in connection with the circuit according to FIG. 13, to determine either the resulting magnetization H _n or the magnetic reaction H _r . The signal from the detector circuit is fed into a voltage comparator, which also receives a reference voltage signal from a controllable output reference voltage circuit. The reference voltage output signal from this last-mentioned circuit is adjusted so that it cancels the signal from the detector circuit, provided the probe is at an operational distance from a standard-compliant test object to be examined, the comparator providing a specific signal for a specific frequency to a To deliver operating point. If the signal from the detector circuit deviates from this standard-compliant state, the comparator circuit supplies a suitable signal to control a voltage-operated frequency control device. The voltage-operated frequency control device responds to the signal and adjusts the operating frequency of the oscillator accordingly. The oscillator is automatically tuned until the output signal from the detector circuit becomes the output reference voltage signal again. is symmetrical and the output signal from the comparator has the required magnitude to maintain this equilibrium state. An output coupling circuit is connected to the voltage-actuated frequency control and emits an output signal of analog frequency which, as indicated above, can be used in an automatic control system.

Diese Prüfvorrichtung und ihre Arbeitsweise, so wie sie diese Erfindung vorsieht, bringt gegenüber der dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung mit Abtastspule eine erheblich größere Genauigkeit und umfassendere Möglichkeiten in der Technik der zerstörungsfreien Materialprüfung. Das ein magnetfeldempfindliches Halbleitergerät benutzende und die magnetische Rückwirkung ausnutzende Meßsondengerät erlaubt sowohl Messungen bei niedrigen Frequenzen und mit verbesserter Ansprechempfindlichkeit auf die Eigenschaften des zu untersuchenden Materials als auch statische und dynamische Prüfung. Die Empfindlichkeit des Halbleitergerätes ist von der Betriebsfrequenz unabhängig und spricht augenblicklich auf die magnetischen Feldstärken an. Die Vorrichtung ermöglicht zum Zweck der Bestimmung der Phasenverhältnisse der H_n- und //,.-Felder eine getrennte Messung des resultierenden Magnetfeldes H_n und des magnetischen Rückwirkungsfeldes H_T im Zusammenhang mit dem magnetisierenden Feld H₀. wobei hieraus die genaue Bestimmung des Arbeitspunktes in der komplexen //-Ebene möglich ist. Die Vorrichtung liefert auch eine genaue Frequenzbestimmung in jedem Arbeitspunkt. Die Parameter H_n, H_n, H₁. und / (Frequenz) beschreiben den Betriebszustand des zu erprobenden Materials vollkommen und können unter Verwendung grundsätzlicher theoretischer und empirischer Beziehungen leicht mit bestimmten Eigenschaften korreliert werden.This test device and its mode of operation, as provided for by this invention, provide considerably greater accuracy and more comprehensive possibilities in the technology of non-destructive material testing compared with the device with a scanning coil corresponding to the prior art. The measuring probe device using a magnetic field-sensitive semiconductor device and utilizing the magnetic reaction allows measurements at low frequencies and with improved sensitivity to the properties of the material to be examined as well as static and dynamic testing. The sensitivity of the semiconductor device is independent of the operating frequency and responds instantly to the magnetic field strengths. For the purpose of determining the phase relationships of the H _n and //,. Fields, the device enables a separate measurement of the resulting magnetic field H _n and the magnetic reaction field H _T in connection with the magnetizing field H ₀ . from this the exact determination of the working point in the complex // plane is possible. The device also provides an accurate frequency determination at each operating point. The parameters H _n , H _n , H ₁ . and / (frequency) fully describe the operating condition of the material to be tested and can easily be correlated with certain properties using fundamental theoretical and empirical relationships.

Claims

Patent claims:

1. Device for non-destructive testing of materials, consisting of an induction device for generating a pulse-shaped or periodic Magnetic field changing over time, which induces eddy currents in the test object, which are connected to the Cause properties or defects of the device under test related magnetic field, and from magnetic field-sensitive detection means for the magnetic field caused by the eddy currents, characterized in that the detection means consist of at least one magnetic field sensitive Semiconductors (23; 28; 28a; 42; 47; 53) exist.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the magnetic field sensitive Semiconductor is a Hall voltage generator (23; 28; 28a; 42; 47; 53).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that in which by the eddy currents induced magnetic field two semiconductors are arranged at a distance from each other, whose Output signals for generating a differential signal are connected to one another.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the induction device has two interconnected current conduction paths (41, 43), in which opposing magnetization currents flow and which are arranged relative to one another in such a way that their magnetization field is limited to a specified area of the test object.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the two current conduction paths from the conductor loops of coils (41, 43) are formed, which are concentric to one another in such a way are arranged that in the interior of the inner coil (43) the magnetizing magnetic fields cancel each other, and the magnetic field sensitive semiconductor (42) in the magnetization field free Interior of the inner coil is arranged.

6. The device according to claim I for measuring the thickness of a non-conductive and non-magnetic Test specimen, characterized in that at a distance from the induction device an electrical conductive body is provided on which the test object can be placed.

7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output signal of the semiconductor is applied to the input of a summing device, which is a further input signal Spunnmigssignal is supplied that is proportional

209 630/47

to the excitation current supplied to the induction device by an excitation current source.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the output signal of the SuTnmieinrichtung to the receipt of a comparison

circuit is set to which an adjustable reference signal is also applied and the output signal the comparison circuit as an error signal of a device for setting the frequency of the excitation current is supplied.

For this purpose 2 sheets of drawings