DE19548177A1 - Fault locator for electrically non-conductive material - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs und des nebengeordneten Vorrichtungsanspruchs.The invention relates to a method and a device according to the genus of the main claim and the subordinate Device claim.
Es ist beispielsweise aus dem Fachbuch A. Schwab, "Hochspannungsmeßtechnik", Springer Verlag, New York, 1981, Kapitel 7 bekannt, daß in der Materialprüfung Entladungs vorgänge in oder an einem zu untersuchenden Prüfling hin sichtlich der durch Fehlstellen hervorgerufenen Teilentla dungen untersucht werden. Das Problem einer Selektion der auf zufindenden Teilentladungen aus der Gesamtmenge der im pulsförmigen Entladungsvorgänge ist jedoch meßtechnisch nur mit erheblichem Aufwand zu lösen.It is, for example, from the specialist book A. Schwab, "High voltage measurement technology", Springer Verlag, New York, 1981, Chapter 7 announced that in materials testing discharge processes in or on a test object to be examined visible of the partial discharge caused by defects be examined. The problem of selecting the on partial discharges to be found from the total amount of the pulse-shaped discharge processes is, however, only in terms of measurement technology to solve with considerable effort.
Das Verfahren und die Vorrichtung der eingangs beschriebe nen Art ist in der erfindungsgemäßen Weiterbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des nebenge ordneten Anspruchs 5 dadurch vorteilhaft, daß durch eine selektive Auswertung der Entladungsvorgänge in vorgegebenen Phasenfenstern der Meßwechselspannung in Kombination mit einer durch Strombegrenzung erzwungenen plasmaförmigen Dau erkorona innerhalb der Phasenfenster eine Erkennung der durch Fehlstellen hervorgerufenen Teilentladungen auf ein fache Weise möglich ist.The method and the device described above NEN type is in the training according to the invention with the characterizing features of claim 1 and the Nebenge ordered claim 5 advantageous in that by a selective evaluation of the discharge processes in predetermined Phase windows of the AC measuring voltage in combination with a plasma-like duration forced by current limitation erkorona within the phase window a detection of the partial discharges caused by imperfections simple way is possible.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist auch weiterhin die mecha nisch berührungsfreie Kontaktierung einer Hochspannungs quelle an einen Prüfling möglich. Somit können Fehlstellen wie Risse, Lunker, Delaminationen oder Inhomogenitäten, z. B. bei der Herstellung von Glasampullen in der Medizintech nik, einfach und sicher erkannt werden. Die mechanisch be rührungsfreie Kontaktierung ist oft auch eine wesentliche Voraussetzung für die Serienprüfung von elektrisch isolie renden Bestandteilen einer Anzahl von Produkten.With the inventive method and the device for Mecha will continue to carry out the procedure nically contact-free contacting of a high voltage source to a test object possible. This can cause imperfections such as cracks, cavities, delaminations or inhomogeneities, e.g. B. in the manufacture of glass ampoules in medical technology nik, easily and safely recognized. The mechanically be contact-free contacting is often also an essential one Prerequisite for the series test of electrical insulation components of a number of products.
Gemäß der in den Unteransprüchen angegebenen Weiterbildun gen der Erfindung wird mit einem konstruktiv einfachen Auf bau in Verbindung mit der phasenselektiven Meßsignalverar beitung der Einsatz der für sich bekannten Teilentladungs meßtechnik in der Serienprüftechnik mit Prüfzyklen von < 1 sec ohne großen Aufwand möglich.According to the training specified in the subclaims gene of the invention with a structurally simple on construction in connection with the phase selective measurement signal processing processing the use of the known partial discharge measurement technology in series test technology with test cycles of <1 sec possible without much effort.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:An embodiment of a device for implementation of the inventive method is based on the drawing explained. Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Untersuchung eines Prüflings auf Fehlstellen und Fig. 1 is a schematic diagram of a device for examining a test specimen for defects and
Fig. 2 den Verlauf der Meßspannung der Vorrichtung und der auftretenden Entladungsvorgänge. Fig. 2 shows the course of the measuring voltage of the device and the discharge processes occurring.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Untersuchung eines Prüflings 1 auf Fehlstellen, wie Einschlüsse, Gasblasen, Lunker, Risse oder Hohlräume bzw. Delaminationen - hier am Beispiel eines Hohlraumes 2 - gezeigt. Der Prüfling muß bei diesem hier beschriebenen Verfahren aus einem elektrisch nichtleitendem Material sein (z. B. Glas) und die zu unter suchende Fehlstelle stellt eine Störung in der Kontinuität der Leitfähigkeit bzw. Nichtleitfähigkeit des Materials dar.In Fig. 1 is a device for investigation of a test piece 1 for defects, such as inclusions, bubbles, voids, cracks or voids or delaminations - the example of a cavity 2 here - is. With this method, the test specimen must be made of an electrically non-conductive material (e.g. glass) and the fault to be examined represents a disturbance in the continuity of the conductivity or non-conductivity of the material.
Die Vorrichtung enthält eine Hochspannungsquelle 3, die zum Beispiel eine sinus- oder sägezahnförmige Wechselspannung in der Größenordnung von < 500 V erzeugt. Die Hochspan nungsquelle 3 ist über ein strombegrenzendes Element 4 an eine erste Elektrode 5 und über eine Meßimpedanz 6 an eine zweite Elektrode 7 angeschlossen. Die erste Elektrode 5 ist in einem Abstand von der Oberfläche 9 des Prüflings 1 ange ordnet und ist so geformt, daß eine Feldstärkenüberhöhung mit einem inhomogenen Feld an der Elektrode 5 entsteht. Beispielsweise weist die Elektrode 5 eine Spitze 8 auf. Die zweite Elektrode 7 wird beim dargestellten Ausführungsbei spiel von einer elektrisch leitenden Fläche gebildet, die direkt an der Unterseite am Prüfling 1 anliegt. Alternativ ist auch bei der zweiten Elektrode 7 eine der ersten Elek trode 5 entsprechende Anordnung möglich.The device contains a high-voltage source 3 , which for example generates a sinusoidal or sawtooth-shaped alternating voltage in the order of magnitude of <500 V. The high-voltage source 3 is connected via a current-limiting element 4 to a first electrode 5 and via a measuring impedance 6 to a second electrode 7 . The first electrode 5 is arranged at a distance from the surface 9 of the test specimen 1 and is shaped such that an increase in field strength with an inhomogeneous field arises at the electrode 5 . For example, the electrode 5 has a tip 8 . The second electrode 7 is formed in the exemplary embodiment shown by an electrically conductive surface which bears directly on the underside of the test object 1 . Alternatively, an arrangement corresponding to the first electrode 5 is also possible for the second electrode 7 .
Die Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle 3 ist in einer derartigen Größenordnung gewählt, daß zwischen den Elektro den 5 und 7 im Bereich zwischen der Spitze 8 und der Ober fläche 9 des Prüflings 1 und innerhalb der Fehlstellen 2 Teilentladungen stattfinden können. Innerhalb des Strom kreises ist mindestens ein strombegrenzendes Element 4 vor handen, das den fließenden Strom auf einer solchen Höhe hält, daß bei den zuvor beschriebenen Entladungsvorgängen eine Dauerkorona zwischen der Elektrode 5 und der Oberflä che 9 erzeugbar ist.The output voltage of the high voltage source 3 is selected in such a range that between the electrical 5 and 7 in the area between the tip 8 and the upper surface 9 of the test specimen 1 and within the defects 2 partial discharges can take place. Within the current circuit is at least one current-limiting element 4 before, which keeps the flowing current at such a level that a permanent corona between the electrode 5 and the surface 9 can be generated in the previously described discharge processes.
Das strombegrenzende Element 4 kann aus einem ohmschen Wi derstand, aus einer Induktivität, aus einer Kapazität, aus einem pulsförmig angesteuerten Schalter oder aus Kombina tionen dieser Elemente bestehen; es kann abweichend von der Darstellung auch beiden Elektroden 5, 7 oder der Elektrode 7 vorgeschaltet werden. Auch eine hier nicht dargestellte Realisierung der Strombegrenzung innerhalb der Hochspan nungsquelle 3 ist möglich. The current-limiting element 4 can consist of an ohmic resistor, an inductance, a capacitance, a pulsed switch or combinations of these elements; deviating from the illustration, it can also be connected upstream of both electrodes 5 , 7 or electrode 7 . A realization of the current limitation within the high-voltage source 3 is also not shown here.
Eine Auswertung des durch die Koronaerscheinungen hervorge rufenen Stromflusses erfolgt durch die Abnahme einer ent sprechenden Meßspannung an der Meßimpedanz 6, die ein ohm scher Widerstand oder gegebenenfalls ein Bandfilter mit ei ner entsprechenden Frequenzcharakteristik sein kann. Die Meßspannung wird zunächst über einen Filter 10 (Hoch-, Tief- oder Bandpaß, bzw. Bandsperre) geleitet, mit dem störende Frequenzanteile gesperrt werden können. Dann ge langt das Meßsignal über einen phasenselektiv gesteuerten Schalter 11, dessen Funktion anhand der Fig. 2 beschrieben wird, auf einen Komparator 12. Der Komparator 12 gibt ab hängig von dem Auftreten einer Teilentladung in einer Fehl stelle ein Gut- oder Schlechtsignal zur Klassifizierung des Prüflings 1 ab.An evaluation of the current flow caused by the corona phenomena takes place by the decrease in a corresponding measurement voltage at the measurement impedance 6 , which can be an ohmic resistance or, if appropriate, a bandpass filter with a corresponding frequency characteristic. The measuring voltage is first passed through a filter 10 (high, low or bandpass, or bandstop) with which disruptive frequency components can be blocked. Then ge reaches the measurement signal via a phase-selectively controlled switch 11 , the function of which is described with reference to FIG. 2, on a comparator 12 . The comparator 12 is dependent on the occurrence of a partial discharge in a faulty place a good or bad signal for classifying the device under test 1 .
Alternativ zur Verarbeitung einer Meßspannung an einer Meßimpedanz 6 ist auch eine Verarbeitung eines mit einer Antenne 13 erfaßten Signals möglich, das beispielsweise über einen Schalter 14 auf den Filter 10 geleitet werden kann.As an alternative to processing a measuring voltage at a measuring impedance 6, it is also possible to process a signal detected by an antenna 13 , which signal can be passed to the filter 10 , for example, via a switch 14 .
Eine Erläuterung der Funktion der bisher beschriebenen Vor richtung und die Durchführung des erfindungsgemäßen Prüf verfahrens wird mit einem Verweis auf Fig. 2 der Zeichnung vorgenommen. Zur Steuerung des phasenselektiven Zeitfen sters ist der Schalteingang 15 des Schalters 11 mit dem Ausgang eines Phasenkomparators 16 verbunden, der abhängig von vorgegebenen Phasenbereichen der Ausgangswechselspan nung 20 der Hochspannungsquelle 3 eine Öffnung des Schal ters 11 zur Aktivierung der Auswertung bewirkt. In der Fig. 2 Teil a) ist der Verlauf der Wechselspannung 20 ge zeigt und es sind vorgegebene Phasenfenster 21, 22 und 23 angegeben.An explanation of the function of the previously described device and the implementation of the test method according to the invention is made with a reference to Fig. 2 of the drawing. For controlling the phase-selective Zeitfen sters the switching input 15 of the switch 11 connected to the output of a phase comparator 16, the voltage depending on predetermined phase ranges of the output alternating Span 20 ters 11 causes the high voltage source 3, an opening of the switch to activate the evaluation. In Fig. 2 part a) the course of the AC voltage 20 ge is shown and there are specified phase windows 21 , 22 and 23 .
Die Koronaentladungen im Bereich der Elektroden 5 und 7 bzw. der Oberfläche 9 bestehen in der Regel aus impulsför migen Entladungsvorgängen 24 sowohl in der positiven als auch in der negativen Halbwelle der Wechselspannung 20. Au ßerhalb der Phasenfenster 21, 22 und 23 ist zu erkennen, daß eine Selektierung eventuell noch vorhandener Teilentla dungsvorgänge aufgrund von Fehlstellen 2 mit vertretbaren Mitteln nicht durchführbar ist, da diese (kleineren) Impul se von den größeren Entladungsvorgängen an den Elektroden 5 und 7 überlagert werden.The corona discharges in the region of the electrodes 5 and 7 or the surface 9 generally consist of impulsive discharge processes 24 in both the positive and the negative half-wave of the AC voltage 20 . Outside the phase windows 21 , 22 and 23 it can be seen that a selection of any existing partial discharge processes due to defects 2 is not feasible with reasonable means, since these (smaller) impulses are superimposed on the larger discharge processes at the electrodes 5 and 7 will.
Innerhalb der Phasenfenster 21, 22 und 23 wird jedoch ins besondere durch die Strombegrenzung 4 erreicht, daß impuls förmige Entladungsvorgänge an der Elektrodenspitze 8 unter drückt werden und die Entladung in eine Dauerkorona 25 überführt wird. Diese Dauerkorona 25 weist keine impulsför migen Gasentladungen auf sondern es entsteht ein impulslo ses Gasplasma zwischen der Elektrodenspitze 8 und der Ober fläche 9 des Prüflings.Within the phase window 21 , 22 and 23 , however, is achieved in particular by the current limit 4 that pulse-shaped discharge processes at the electrode tip 8 are suppressed and the discharge is transferred to a permanent corona 25 . This permanent corona 25 has no impulsför shaped gas discharges, but rather an impulslo ses gas plasma is formed between the electrode tip 8 and the upper surface 9 of the test specimen.
Aus der Fig. 2 insbesondere aus den Teilen a) und c) ist zu entnehmen, daß sich impulsförmige Teilentladungen auf grund von Fehlstellen 2 im Prüfling 1 im Zeitbereich der Phasenfenster 21, 22, 23 leicht herausfiltern lassen und somit im Komparator 12 gemäß Fig. 1 zu einem Schlechtsi gnal führen.From FIG. 2, in particular from parts a) and c), it can be seen that pulse-shaped partial discharges can easily be filtered out in the time range of the phase windows 21 , 22 , 23 due to defects 2 in the test specimen 1 and thus in the comparator 12 according to FIG. 1 lead to a bad signal.
Claims (9)
- - eine Hochspannungsquelle (3) Entladungsvorgänge in oder an einem Prüfling (1), der das elektrisch nichtleitende Material enthält, hervorruft und bei dem
- - ein den Entladungsvorgängen entsprechendes Meßsignal aus wertbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
- - in vorgegebenen Phasenfenstern (21, 22, 23) des wechselspan nungsförmigen Ausgangssignals der Hochspannungsquelle (3) ei ne plasmaförmige Dauerkorona (25) an der Oberfläche (9) des Prüflings (1) erzeugt wird und daß
- - das durch Teilentladungen in den Fehlstellen (2) beeinfluß te Meßsignal nur innerhalb der vorgegebenen Phasenfenster (21, 22, 23) ausgewertet wird.
- - A high voltage source ( 3 ) discharges in or on a test specimen ( 1 ), which contains the electrically non-conductive material, and in which
- - A measurement signal corresponding to the discharge processes can be evaluated, characterized in that
- - In predetermined phase windows ( 21 , 22 , 23 ) of the AC voltage-shaped output signal of the high-voltage source ( 3 ) ei ne plasma-shaped permanent corona ( 25 ) on the surface ( 9 ) of the test specimen ( 1 ) is generated and that
- - The te measured signal influenced by partial discharges in the defects ( 2 ) only within the predetermined phase window ( 21 , 22 , 23 ) is evaluated.
- - die plasmaförmige Dauerkorona (25) aufgrund einer Strombe grenzung des Ausgangssignals der Hochspannungsquelle (3) er zeugt wird.
- - The plasma-shaped permanent corona ( 25 ) due to a current limitation of the output signal of the high-voltage source ( 3 ) he is producing.
- - das Ausgangssignal der Hochspannungsquelle (3) sinusförmig ist.
- - The output signal of the high voltage source ( 3 ) is sinusoidal.
- - das Ausgangssignal der Hochspannungsquelle (3) sägezahnför mig ist.
- - The output signal of the high voltage source ( 3 ) is sawtooth.
- - jeweils einer Elektrode (5, 7) an zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Prüflings (1), die mit der Hochspannungsquel le verbunden sind und mit
- - Auswerteeinrichtungen für das durch die Entladungsvorgänge beeinflußte Meßsignal, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die erste Elektrode (5) der Oberfläche (9) des Prüflings (1) gegenüberliegt und derart geformt ist, daß eine Feldstär keüberhöhung mit einem inhomogenen Feld zwischen der Elektrode (5) und der Oberfläche (9) entsteht und die zweite Elektrode an der Oberfläche auf der anderen Seite des Prüflings (1) an gebracht ist und daß
- - an mindestens einer der Verbindungen zwischen der Hochspan nungsquelle (3) und den Elektroden (5, 7) eine Strombegren zungsschaltung (4) eingefügt ist.
- - Each one electrode ( 5 , 7 ) on two opposite surfaces of the test specimen ( 1 ), which are connected to the high-voltage source and with
- - Evaluation devices for the measurement signal influenced by the discharge processes, characterized in that
- - The first electrode ( 5 ) of the surface ( 9 ) of the test specimen ( 1 ) is opposite and is shaped such that a field strength increase with an inhomogeneous field between the electrode ( 5 ) and the surface ( 9 ) and the second electrode on the Surface on the other side of the test specimen ( 1 ) is brought on and that
- - At least one of the connections between the high voltage source ( 3 ) and the electrodes ( 5, 7 ) a current limiting circuit ( 4 ) is inserted.
- - die Strombegrenzungsschaltung (4) entweder aus einem ohm schen Widerstand, aus einer Kapazität, einer Induktivität, einem Schalter oder aus Kombinationen bzw. Unterkombination dieser Elemente besteht.
- - The current limiting circuit ( 4 ) either consists of an ohmic resistance, a capacitance, an inductance, a switch or combinations or sub-combination of these elements.
- - eine Meßimpedanz (6) im Stromkreis der Hochspannungsquelle (3) angeordnet ist, an der das Meßsignal abnehmbar ist, daß
- - das Meßsignal über einen Filter (10) und einen phasenselek tiv gesteuerten Schalter (11) auf einen Komparator (12) führ bar ist, der eine qualitative Auswertung des Meßsignals hin sichtlich des Vorhandenseins von Fehlstellen (2) im Prüfling (1) durchführt.
- - A measuring impedance ( 6 ) is arranged in the circuit of the high voltage source ( 3 ), on which the measuring signal is removable that
- - The measurement signal via a filter ( 10 ) and a phasenselek controlled switch ( 11 ) on a comparator ( 12 ) is executable, the qualitative evaluation of the measurement signal with respect to the presence of defects ( 2 ) in the test object ( 1 ).
- - an einem Schalteingang (15) des Schalters (11) das Aus gangssignal eines Phasenkomparators (16) liegt, der in Abhän gigkeit von der Phasenlage des Wechselspannungsausgangs signals der Hochspannungsquelle (3) den Schalter (11) derart steuert, das eine Auswertung innerhalb der vorgegebenen Pha senfenster (21, 22, 23) erfolgt.
- - At a switching input ( 15 ) of the switch ( 11 ) is the output signal from a phase comparator ( 16 ), which in dependence on the phase position of the AC output signal of the high voltage source ( 3 ) controls the switch ( 11 ) in such a way that an evaluation within predetermined Pha sen window ( 21 , 22 , 23 ) takes place.
- - als Meßsignal das Ausgangssignal einer Antenne (13) heran ziehbar ist, die im Bereich der Teilentladungsvorgänge an den Fehlstellen (2) abgeordnet ist und daß
- - über einen Schalter (14) dieses Signal auf die Auswerte schaltung führbar ist.
- - As a measurement signal, the output signal of an antenna ( 13 ) can be pulled up, which is arranged in the area of the partial discharge processes at the defects ( 2 ) and that
- - This signal on the evaluation circuit can be carried out via a switch ( 14 ).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1995148177 DE19548177A1 (en) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Fault locator for electrically non-conductive material |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1995148177 DE19548177A1 (en) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Fault locator for electrically non-conductive material |
Publications (1)
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|---|---|
| DE19548177A1 true DE19548177A1 (en) | 1997-06-26 |
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ID=7781039
Family Applications (1)
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| DE1995148177 Withdrawn DE19548177A1 (en) | 1995-12-22 | 1995-12-22 | Fault locator for electrically non-conductive material |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE19548177A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1098191A1 (en) * | 1998-07-10 | 2001-05-09 | Joven Denki Kabushiki Kaisha | Inspection method for sealed package |
| DE102021133158A1 (en) | 2021-12-15 | 2023-06-15 | Körber Pharma Inspection Gmbh | Apparatus and system for leak testing a container and method therefor |
-
1995
- 1995-12-22 DE DE1995148177 patent/DE19548177A1/en not_active Withdrawn
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| EP1098191A4 (en) * | 1998-07-10 | 2003-01-22 | Joven Denki Kabushiki Kaisha | Inspection method for sealed package |
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Legal Events
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