DE1773493C3

DE1773493C3 - Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Rohren aus elektrisch leitendem Material

Info

Publication number: DE1773493C3
Application number: DE1773493A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Aix-En-Provence Dufayet (Frankreich)
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1967-05-25
Filing date: 1968-05-24
Publication date: 1975-07-31
Also published as: US3543145A; BE714379A; DE1773493B2; DE1773493A1; CH491384A; LU56053A1; GB1154300A; ES354275A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Rohren aus elektrisch leitendem Material an Hand von darin erzeugten Wirbelströ- »ien mit mindestens einem Hartley-Oszillator, dessen Spule das zu prüfende Rohr koaxial umgibt.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der FR-PS I 470 386 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichlung werden in dem zu prüfenden Rohr mit Hilfe einer Primärspule Wirbelströme erzeug» die sich über die als Sekundärspule wirkende Spule eines Hartley-Oszillalors auf die Gitterspannung an der Triode des Oszillators, also der Spannung zwischen dem Triodengitter finerseits und Masse andererseits, auswirken. Diese Gitterspannung wird dabei über den Blindwiderstand •nd den Wirkwiderstand der Sekundärspule zu einer Funktion der effektiven Permeabilität des zu prüfenden Rohres, so daß die Messung dieser Gitterspannung Rückschlüsse auf die physikalischen Konstanten für das Material des Rohres und damit auf darin etwa vorhandene Materialfehler erlaubt.

Die bekannte Vorrichtung arbeitet im Prinzip zufriedenstellend, jedoch können sich Schwierigkeiten bei der Feststellung und Lokalisierung räumlich eng begrenzter Materialfehler im zu prüfenden Rohr ergeben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie auch die Feststellung sehr kleiner und räumlich eng begrenzter Materialfehler in einem zu prüfenden Rohr gestattet.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß neben der Spule des ersten Hartley-Oszillators die Spule eines zweiten, gleich ausgebildeten Hartley-Oszillators um das zu prüfende Rohr herumgeführt ist und daß an die Gitter der Trioden beider Hartley-Oszillatoren das Gitter je einer weiteren Triode angeschlossen ist, deren Kathoden über ein Potentiometer miteinander verbunden sind, dessen Schleifer mit einem Eingang eines Spannungsschreibers verbunden ist, dessen anderer Eingang an die Kathode der einen der beiden weiteren Trioden angeschlossen ist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung arbeitet also mit einer Differenzspannungsmessung, wie sie für die Prüfung von leitenden Blechen aus der FR-PS 1 184 151 im Prinzip bekannt ist, dort aber in anderer schaltungsmäßiger Realisierung zum Einsatz kommt, indem zwei Sekundärspulen, die Teil eines Differenzverstärkers sind, einer gemeinsamen Primärspule gegenüberstehen, mit der sie über das zu prüfende Blech magnetisch gekoppelt sind, während bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung nur die Spulen der beiden Hartley-Oszillatoren als induktiv^ Bauelemente vorhanden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung im Sinn einei erhöhten Empfindlichkeit sind in Unteransprüchen im einzelnen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Beispiel für die Erfindung veranschaulicht; dabei zeig« in der Zeichnung

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild und

F i g. 2 eine genauere Darstellung des einen der beiden Hartley-Oszillatoren in der Schaltung von F i g. 1.

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung enthält zwei Spulen 1 bzw. 2, die ein zu prüfendes Rohr 3 umgeben und jede einen Teil von zwei schematisch durch je einen Block dargestellten Hartley-Oszillatoren 4 bzw. 5 bilden. Die Gitter der Trioden dieser Oszillatoren sind mit den Gittern 6 bzw. 7 zweier weiterer Trioden 8 bzw. 9 verbunden. Die Kathoden 10 und 11 der Trioden 8 und 9 sind über ein Potentiometer 12 miteinander verbunden; außerdem sind sie über zwei Widerstände 13 und 14 und je einen Teil ein^s gemeinsamen Lastwiderstandes 15 mit Masse verbunden.

Die zwischen dem Schleifer 16 des Potentiometers 12 und der Kathode 10 der Triode 8 auftretende Spannung wird einem Spannungsschreiber 17 zugeführt.

In F i g. 2, die den Oszillator 4 mit mehr Einzelheiten zeigt, ist ein Ende der Spule 1 mit Masse und ihr anderes Ende über einen Kondensator 18 mit dem Gitter 19 der Oszillatortriode 20 verbunden.

Das Gitter 19 der Triode 20 ist außerdem einerseits über einen Widerstand 21 mit Masse und andererseits über einen Widerstand 22 mit dem Gitter 6 der Triode 8 verbunden.

Die Schaltung von F i g. 1 arbeitet wie folgt: Den wesentlichen Bestandteil bilden die beiden identischen Spulen 1 und 2, in die das zu prüfende Rohr 3 eingeschoben ist und die mit einem Abstand von etwa 1 mm nebeneinander angeordnet sind. Jede dieser Spulen 1 und 2 bildet für sich allein einen Parallelschwingkreis, wobei die Schwingungen durch je eine Triode unterhalten werden. Materialfehler im Rohr 3 verändern den Verlauf der im Rohr 3 induzierten Wirbelströme und bewirken dadurch Veränderungen in der Impedanz für die Spulen 1 und 2, die auf Frequenz und Amplitude der Schwingungen zurückwirken.

Diese Schaltung besitzt als Besonderheit einen hohen Koeffizienten für die wechselseitige Induktanz zwischen den beiden Spulen 1 und 2; die Kopplung erfolgt so, daß die beiden Oszillatoren 4 und S sinusförmig mit der gleichen Frequenz schwingen. Wenn ein Material-

fehler im Bereich der ersten Spule 1 erscheint, stört er nicht nur den ersten Schwingkreis, sondern durch die gegenseitige Kopplung auch den zweiten.

Durch den Vergleich der Gitterspa.mungen Vgt und Vgl an den beiden Trioden 8 und 9 erhält man eine ausgezeichnete Meßempfindlichkeit. Die Gitterspannung Vg verändert sich wie die Amplitude in dem Maß, wie die Schwingungen gut sinusförmig sind Man findet, daß der Durchgang eines Materialfehlers in der ersten Spule 1 die Gitterspannung Vgl herabsetzt und gleichzeitig die Gitterspannung Vgl erhöht Die Differenz Vgl — Vgl erfährt also erhebliche Veränderungen. Dagegen zeigen Frequenzmessungen, daß die Veränderungen der Frequenz der Gesamtheit der beiden gekoppelten Oszillatoren von gleicher Größenordnung wie die eines einzelnen Oszillators sind. Es ist daher von Vorteil, ein den Amplitudenveränd-'rungen der Schwingungen proportionales Signal als Meßsignal zu wählen.

Die Kopplung wird durch Einstellung der Entfernung zwischen den Spulen 1 und 2 eingestellt. Die maximale Empfindlichkeit wird erreicht, wenn der Kopplungskoeffizient gerade für das Einschwingen der Oszillatoren ausreicht. Wenn die Kopplung diesen Wert überschreitet, wird zwar die Stabilität der Gesamtanordnung erhöht, die Empfindlichkeit aber verringert Die Kopplungsbedingungen können nach Belieben auf sehr verschiedene Werte für die wechselseitige Induktanz zwischen den beiden Spulen eingestellt werden.

Zur Verbesserung der Auflösung muß man die beiden Spulen 1 und 2 einander soweit wie möglich annähern, was zu einer Verringerung der Empfindlichkeit führen kann. Um diese beiden Erfordernisse gleichzeitig auszufüllen, wählt bzw. verändert man die anderen

ίο Bestandteile der Oszillatoren (Kondensator 18, Widerstand 21) derart, daß die Grenze für das Einschwingen einer maximalen gegenseitigen Annäherung der beiden Spulen 1 und 2 entspricht
Es zeigt sich, daß diese Schaltung besonders geeignet ist zum Nachweis örtlich eng begrenzter Fehler (Einschlüsse, Risse), da man zwei eng benachbarte Abschnitte des Rohres 3 vergleicht Dagegen werden langsame Veränderungen, die auf Veränderungen der Abmessungen (Durchmesser, Dicke) zurückgehen, absorbiert. Diese Erscheinung kann durch Differentation noch hervorgehoben werden. Die Empfindlichkeit gegenüber kleinen Fehlern wird erhöht, wenn man die Länge der Spulen 1 und 2 verringert und das äußere Feld begrenzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Rohren aus elektrisch leitendem Material an Hand von darin erzeugten Wirbelströmen mit mindestens einem Hartley-Oszillator, dessen Spule das zu prüfende Rohr koaxial umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Spule (1) des ersten Hartley-Oszillators (4) die Spule (2) eines zweiten, gleich ausgebildeten Hartley-Oszillators (5) um das zu prüfende Rohr (3) herumgeführt ist und daß an die Gitter (19) der Trioden (20) beider Hartley-Oszillatoren (4,5) das Gitter (6 bzw. 7) je einer weiteren Triode (8 bzw. 9) angeschlossen ist, deren Kadioden (10 bzw. 11) über ein Potentiometer (12) miteinander verbunden sind, dessen Schleifer (16) mit einem Eingang eines Spannungsschreibers (17) verbunden ist, dessen anderer Eingang an die Kathode (10) der einen (8) der beiden weiteren Trioden (8,9) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das Potentiometer (12) und den Spannungsschreiber (17) eine Differenzierstufe eingefügt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (1, 2) der beiden Hartley-Oszillatoren (4, 5) so nahe nebeneinander um das zu prüfende Rohr (3) herumgelegt sind, daß die zwischen ihnen entstehende induktive Kopplung gerade zum Einschwingen der Hartley-Oszillatoren (4,5) ausreicht.