DE2427647A1

DE2427647A1 - Streuflusspruefgeraet mit mehreren messkoepfen

Info

Publication number: DE2427647A1
Application number: DE19742427647
Authority: DE
Inventors: Sven Ebert Mansson
Original assignee: Magnetic Analysis Corp
Current assignee: Magnetic Analysis Corp
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1974-06-07
Publication date: 1975-01-16
Also published as: DE2427647B2; GB1468893A; US3854085A; DE2427647C3

Description

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PATENTAXW ΑΙ.ΎΙί · ιήοτκοτpatent München

Beschreibung

MAGNETIC ANALYSIS CORPORATION Mount Vernon, IT.Y., USA

betreffend

Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen.

Die Erfindung betrifft ein Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen zum Feststellen von Rissen in einem Gegenstand, der sich relativ zu den Meßköpfen bewegt, und einer Vorrichtung zum Erzeugen eines gleichbleibenden Magnetfeldes im Bereich des Gegenstandes im Prüfbereich. ,

Es ist ein zerstörungsfrei arbeitendes Prüfgerät des Streuflußtyps bekannt, bei dem ein zu prüfender Gegenstand mit einem Magnetfeld beaufschlagt wird und aufgrund von Rissen oder Fehlern im Gegenstand auftretender Stre.ufluß von einem geeigneten Meßkopf aufgenommen wird. Das Ausgangssignal des Meßkopfes wix'd verstärkt, gefiltert und durch geeignete Schaltungen weiterverarbeitet, um das Vorhandensein von Fehlern oder Rissen, die auch kleine Anrisse sein können, anzuzeigen. Im allgemeinen werden der Gegenstand und der Meßkopf relativ zueinander bewegt,

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so daß der Meßkopf aufeinanderfolgend verschiedene Bereiche des Gegenstandes abtästet, um das Vorhandensein oder Fehlen von Streufluß festzustellen.

Um kleine Hisse zu entdecken, sind kleine Meßköpfe erwünscht; dies bedeutet jedoch eine Vergrößerung der zum Abtasten aller Bereiche eines Gegenstandes erforderlichen Zeit. Es wurde eine Mehrzahl von Meßköpfen verwendet, von denen jeder seinen eigenen Verarbeitungskanal hatte. Dies vermindert die Gesamtprüfzeit, wird jedoch ziemlich teuer, weil die Zahl der Meßköpfe und Kanäle erhöht ist. Des weiteren treten dabei Probleme hinsichtlich der Einstellung aller Kanäle in Bezug auf gleiche Verstärkungsfaktoren usw. auf, derart, daß alle Rißsignale unabhängig vom Kanal, in dem sie auftreten, gleichmäßig weiterverarbeitet werden.

Dem Anschluß einer Mehrzahl von Meßköpfen an den Eingang eines einzigen Kanals haftet der schwerwiegende Nachteil an, daß jeder Meßkopf den Kanal lädt und zum Rauschen im Kanal beiträgt, wodurch das Signal/Rauschverhältnis vermindert wird. Dies erniedrigt die Empfindlichkeit des Gerätes hinsichtlich kleiner Risse stark.

Es wurde vorgeschlagen, einen Hochfrequenzelektromagneten mit magnetempfindlichen Dioden und zum Unterdrücken des Rauschens Differentialverstärkung von Paaren von Dioden zu verwenden. Die Differentialausgänge werden demoduliert und demodulierte Signale einer Polarität so miteinander vereinigt, daß das größte Signal der Polarität, die bzw. das in einem gegebenen Augenblick auftritt, ausgewählt wird und für die weitere Verarbeitung und Anzeige verwendet wird. Ganz abgesehen davon, daß ein solches Gerät kompliziert und teuer ist, können Schwierig-

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keiten auftreten, wenn ein Gegenstand relativ zu den Prüfköpfen außermittig ist, und das nachfolgende Filtern, beispielsweise zum Feststellen, ob die Hisse an der Innenseite oder der Außenseite eines Rohrs sind, kann schwierig wenn nicht unmöglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Streuprüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, bei dem infolge einer fehlerhaften Ausrichtung der Meßköpfe zum zu prüfenden Gegenstand auftretende Probleme vermindert sind, das Filtern zum Erlangen der erwünschten Information über die Eisse erleichtert ist lind ständig ein hohes Signal/Rauschverhältnis erhalten wird. Die Erfindung ist weiter auf das Anbringen der Meßköpfe und weiterverarbeitenderSchaltungen an einem sich drehenden Kopf gerichtet, bei dem nur wenige drehbare Verbindungen, wie Kollektor- oder Schleifringe erforderlich sind.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bei einem Streuflußprüfgerät der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Streuflußmeßköpfe zum Erzeugen zugehöriger Signale an ihren Ausgängen, die entsprechend sich am Prüfbereich vorbei bewegender Risse positive und negative Ausschläge haben, Mittel zum getrennt erfolgenden Gleichrichten und Vereinigen der positiven und negativen Teile der Signale aus den Meßköpfen, um positive und negative Signale zu erzeugen, die den größten Signalen jeder Polarität entsprechen, die gleichzeitig in den Meßköpfen auftreten, eine Addierstufe zum Addieren der größten positiven und negativen Signale und eine Anzeigevorrichtung, die auf die addierten Signale anspricht und Risse im Gegenstand anzeigt.

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Die Ausgangssignale der Meßköpfe sind somit derart weiterverarbeitet, daß Signale mit positiven und negativen Teilen entstehen, die den größten positiven und negativen Teilen entsprechen, die gleichzeitig in den verschiedenen ließköpfen auftreten. Die entstehenden Signale können anschließend in einem oder mehreren Kanälen weiterverarbeitet werden, wobei ein großes Signal/ Rauschverhältnis aufrechterhalten wird, Schwierigkeiten infolge einer fehlerhaften Ausrichtung zwischen dem zu prüfenden Gegenstand und den ließköpfen verringert sind und das Filtern zum Erzeugen der erwünschten Information über Hisse erleichtert ist.

Im Prüfbereich eines zu prüfenden Gegenstandes wird ein gleichbleibendes Magnetfeld erzeugt und mehrere räumlich voneinander getrennte Streuflußmeßköpfe erzeugen an ihren Ausgängen zugehörige Signale mit positiven und negativen Teilen, die Rissen entsprechen, die sich am Prüfbereich vorbei bewegen. Zum Erzeugen des gleichbleibenden Magnetfeldes kann ein Permanentmagnet verwendet werden; jeder Meßkopf weist vorteilhafterweise einen magnetischen Kern mit zwei Polen auf, den eine Spule umgibt.

Es sind Mittel vorgesehen, die die positiven und negativen Teile der Signale der Meßköpfe getrennt; gleichrichten und miteinander vereinigen, um Signale zu erzeugen, die dem größten Signal jeder Polarität entsprechen, die gleichzeitig in den Prüfköpfen erscheinen. Diese größten positiven und negativen Signale werden dann addiert und die Resultierende wird einem geeigneten Weiterverarbeitungskanal oder Kanälen zugeführt, um eine Anzeige für Risse usw. zu liefern.

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Vorteilhafterweise werden die Ausgangssignale der Meßköpfe getrennt verstärkt und das Ausgangssignal jedes Verstärkers wird einem Paar entgegengesetzt gepolter Gleichrichter,' vorzugsweise Dioden, zugeführt, so daß positive und negative Spitzen der verstärkten Signale -in den Prüfköpfen getrennt abgeschnitten werden. Ein Paar von Verbindungen ist mit den Ausgängen ähnlich gepolter Gleichrichter verbunden und die größten Signale jeder Polarität, die gleichzeitig in/zugehörigen Verbindung erscheinen, spannen die restlichen Gleichrichter vor, so daß diese nicht leitend werden und nicht zum Rauschen in den Verbindungen beitragen oder die leitenden Gleichrichter irgendwie belasten. Die Signale in dem Paar Verbindungen werden dann einer Addierschaltung zugeführt, um resultierende Signale zu erzeugen, die positive und negative Ausschläge haben, entsprechend wie sie auftreten.

Indem sowohl die positiven als auch die negativen Teile der Signale der Meßköpfe zur Erzeugung dex* resultierenden Signale verwendet werden, werden !Fehler weitgehend vermieden, die beim Auftreten von Rissen bei fehlerhafter Ausrichtung des Gegenstandes zu den Meßköpfen auftreten. Eine solche fehlerhafte Ausrichtung kann die positiven Ausschläge vergrößern und die negativen Ausschläge vermindern oder umgekehrt; in Jedem Falle wer-■ den die größeren Ausschläge festgestellt, auch wenn die kleineren Ausschläge nicht"vorhanden sind. Des weiteren ermöglicht die Bipolarität der resultierenden Signale ein herkömmliches Filtern, um, wie im folgenden näher erläutert werden wird, eine vollständige Information bezüglich der Risse zu erhalten.

Beim Prüfen von insgesamt zylindrischen Gegenständen, wie beispielsweise Rohren und Stäben, wird vergezogen, die Gegenstände durch einen sich drehenden Kopf hindurch-

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treten zu lassen, wobei die Meßköpfe am Kopf angebracht sind. Dies erfordert drehbare Vorrichtungen; wie beispielswexse Kollektor- oder Schleifringe, um die Signale der Meßköpfe den Verarbeitungskanälen zuzuführen. Solche Vorrichtungen können ziemlich teuer sein, um zu vermeiden, daß Rauschen entsteht und um zu ermöglichen, daß die Vorrichtung auch bei schwierigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise in Walzwerken usw., über lange Zeitdauern einwandfrei arbeitet. Wenn- einzelne Signale von einer Mehrzahl Meßköpfe herausgeführt werden müssen, entsteht dadurch eine merkliche Erhöhung der Kosten des Gerätes.

Ein Merkmal der Erfindung liegt entsprechend auch darin, daß die Meßköpfe, Verstärker, Gleichrichter und Addierschaltungen alle am drehenden Eopf angebracht sind, so daß nur ein Schleifring oder ein entsprechendes äquivalentes Mittel für die beschriebenen resultierenden Signale erforderlich ist. Ein weiteres Paar Ringe führt den Verstärkern im sich drehenden Kopf 'Energie zu. Zu große Kosten sind dadurch vermieden; gleichzeitig ist es möglich, eine vernünftige Vielzahl an Meßköpfen zu verwenden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Darstellungen beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1a und 1 b Streufluß, der aus Außenrissen und Innenrissen eines Rohrs resultiert;

Fig. 1c eine Verschiebung der Magnetpole für einen massiven Stab;

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Fig. 2 eine Baugruppe mit mehreren ortsfesten Meßköpfen j

Fig. 2a einen einzigen Meßkopf daraus;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines sich drehenden

Streuflußprüfkopfes, gesehen von links in Fig. 4;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Detailansicht längs der Linie 3-3 in Fig. 35

Fig. 6 eine Seitenansicht von rechts in Fig. 4;

Fig. 7 Beispiele der Welligkeit der Signale der

Prüfköpfe bei zentrierten und nicht zentrierten Bedingungen;

Fig._V8 ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Verarbeitungsschaltungen.

Die Fig. 1a stellt ein Rohr 10 aus magnetischem Werkstoff dar, durch das ein gleichbleibendes Magnetfeld verläuft, das von einem Magneten mit einem Nordpol und einem Südpol erzeugt wird. Bei Fehlen von Rissen verläuft der Fltiß größtenteils durch das Rohr. Bei Vorhandensein eines Risses, hier als ein äußerer Einriß 11 (am Außendur chmesser) dargestellt, führt die Unstetigkeit zu einem äußeren Streufluß neben dem Riß, wie er bei 12 dargestellt ist. Es kann auch ein geringfügiger innerer Streufluß, wie bei 13 dargestellt, auftreten. Die Fig. 1b zeigt ein Rohr 10' mit einem Innenriß 14 (am Innendurchmesser). Es tritt ein innerer Streufluß 15 und ein äußerer Streufluß 16 auf. Wie aus 12 und 16 ersichtlich, ruft ein Außenriß einen schmaleren, konzentrierteren äußeren Leckfluß als ein Innenriß hervor. Die tatsächlichen Flußbilder hängen von der Größe und der Tiefe der Risse ab und können

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von den dargestellten verschieden sein. Bei ausreichender Empfindlichkeit des Prüfgerätes ist es jedoch durch Verwendung äußerer Meßköpfe möglich, sowohl Außen-als auch Innenrisse festzustellen, was in vielen Fällen von praktischer Bedeutung ist. In solchen Fällen dauert das Meßsignal bei einem Innenriß länger.

Wenn massive Stäbe geprüft werden sollen, führt die diametrale Anordnung des Nord- und Südpols dazu, daß der größte Teil des Flusses direkt zwischen den Polen durch den Stab tritt und auf halber Strecke zwischen den Polen am Umfang des Stabes, wo normalerweise ein Meßkopf angebracht ist, eine niedere Flußkonzentration vorhanden ist. Die Fig. 1c zeigt um weniger als 180° voneinander entfernte Magnetpole, so daß in dem Bereich des Stabes direkt unter dem Meßkopf 17 mehr Fluß konzentriert ist. Jegliche Risse im Stab rufen somit einen größeren Streufluß am Meßkopf hervor und erhöhen die Empfindlichkeit ihrer Feststellung.

Die Fig. 2 zeigt eine Mehrfach-Meßkopfanordnung, bei der eine Reihe einzelner Meßköpfe 17 linear längs der Bewegungsbahn eines zu prüfenden Gegenstandes 18 angeordnet ist. Die Meßköpfe sind in einem geeigneten Rahmen 19 untergebracht und können eingekapselt sein, so daß sie eine robuste Struktur bilden. Der Gegenstand 18 kann ein Rohr oder ein Stab sein, der von einer geeigneten Vorrichtung (nicht dargestellt) in durch den Pfeil 21 angedeuteter Längsrichtung angetrieben wird und in durch den Pfeil 22 gekennzeichneter Richtung gedreht wird. Entsprechend tasten die Meßköpfe I7 schraubenförmige Bahnen am Gegenstand ab. Ein (nicht dargestellter) Magnet erzeugt ein zur Zeichenebene senkrechtes Magnetfeld durch den von der Meßkopfbaugruppe umschriebenen Bereich der Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

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Je lisch Zahl der Risse im Gegenstand und ihrer Lagen können eine oder mehrere Meßköpfe gleichzeitig Risse entdecken. In einem solchen Fall hat normalerweise der größte der gleichzeitig festgestellten Risse die größte Bedeutung.

Die Fig. -2a stellt einen einzelnen Meßkopf mit einem Kern 23 aus magnetischem Material, wie beispielsweise Mumetall dar, der U-förmig geformt ist, um ein Paar räum- " lieh getrennter Pole 24, 24' zu bilden. Den Kern umgibt eine Spule 25. Die Pole können trapezartige Form (gemäß Fig. 2) haben, so daß die Meßköpfe sehr nah aneinander angeordnet werden· können \ind für die Spulen Platz bleibt. Die Pole jedes Meßkopfes sind relativ zum Gegenstand 18 in dessen Umfangsrichtung voneinander entfernt. Die Art, in der die Ausgänge der Meßköpfe zusammengeschaltet sind, wird später anhand der Fig. 8 beschrieben. ■

Die Meßkopfbaugruppe kann derart angebracht sein, daß sie senkrecht beweglich ist, um Veränderungen des Durchmessers des Gegenstands 18 auszugleichen. Wünschenswert ist ein kleiner Luftspalt zwischen den Polen der Meßköpfe und dem Gegenstand 18, um die Aufnahme von Rauschen zu vermindern; dies kann durch Schuhe 20 aus langsam verschleißendem Material, wie Carbid, erreicht werden. Die Enden der Baugruppe können ebenfalls mit Heberampen 20' versehen sein, so daß ein Einführen des Gegenstandes die Baugruppe erforderlichenfalls nach oben zwingt, so daß eine Beschädigung vermieden vrird.

Die Fig. 3 bis 6 stellen die Anordnung eines drehbaren Kopfes dar, die normalerweise gegenüber der festen Anordnung der Fig. 2 für das Prüfen von Rohr- oder Stabmaterial vor beilhaft ist, weil der Gegenstand 31 nur

* Warenzeichen für eine Permalloy-Leglerung mit 76 % Mi 17 % Fe 5 % Cu 2 % Cr <0,1 % C

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längs bewegt zu werden braucht, was durch geeignete Fördervorrichtungen, wie Walzen, erreicht werden kann. An einer ortsfesten Grundplatte 32 ist eine Nabe 33 befestigt, die einen Satz Lager 34 trägt, in denen der insgesamt mit 35 bezeichnete Kopf dreht. Der Kopf kann von einem Motor und einem Riemen (nicht dargestellt) angetrieben werden, wobei der Kiemen in eine Nut 36 eingreift. Verschiedene Teile der ortsfesten und drehenden Baugruppen werden von Bolzen usw. aneinander gehalten; diese sind größtenteils nicht dargestellt, um eine Komplizierung der Zeichnungen zu vermeiden.

Im drehenden Kopf ist ein Permanentmagnet angebracht, im dargestellten Beispiel im Form eines Paares von HaIb-zylindern 37? 37* ? zwischen denen Polstücke 38, 38' mittels Klemmgliedern 39, 39' gehalten v/erden, die einen Teil des Magneten bilden. Schv/albenschwansverbinduiigen

41, 41' zwischen den Polstücken und den Klemmgliedcm, der Nuten relativ zur Drehachse geneigt sind, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ermöglichen, eine Einstellung der Poistücke relativ zur Achse, um verschiedene Durchmesser der zu prüfenden Gegenstände auszugleichen. Die Klemmglieder sind geschlitzt, so daß die Polstücke durch Festziehen von Muttern an Bolzen

42, 42' in den erwünschten Lagen gehalten werden können. Die Bolzen treten durch Ansätze am Magneten und durch die Klemmglieder hindurch.

Ein konisches Bauteil 43 ist ebenfalls am Drehkopf befestigt, um Meßkopfträger 44, 44' in geneigten Schwalbenschwanzverbindungen ähnlich wie die Polstücke anzubringen und eine Einstellung bezüglich verschiedener Durchmesser der zu prüfenden Gegenstände zu ermöglichen. Weiter sind geeignete Sperrvorrichtungen vorgesehen,

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wie beispielsweise ein geschlitzter Schwalbenschwanz und eine Spannschraube. In dieser Ausführungsform trägt jeder Meßkopfträger über einen Hebelarm46, 46' eine Meßkopf hülse 45, 45'j die Meßkopfhülsen weisen Ansätze 47, 47' auf, die als Heberampen und Gleitschuhe dienen. Wenn der Abstand zwischen den Meßkopfhülsen kleiner als der Durchmesser des Gegenstandes 31 ist, wenn beispielsweise der Gegenstand eintritt, berührt der Gegenstand die Rampen und bewegt die Meßkopf hülsen nach außen, um eine Beschädigung zu vermeiden. Danach werden die Meßkopfhülsen von Federn 48 in Berührung am Gegenstand 31 gehalten und die Meßköpfe tasten das Material mit einem festen Luftspalt ab.

Jede Meßkopfhülse 45, 45' beinhaltet eine erforderliche Zähl an Meßköpfen derart, wie sie in den Fig. 2 und 2a dargestellt ist, die axial zum Drehkopf voneinander entfernt sind. Erforderlichenfalls kann nur eine Heßkopf hülse verwendet werden, in der die erwünschte Zahl von Meßköpfen angeordnet ist, insbesondere, wenn die Magnetanordnung gemäß Fig. 1c verwendet wird. Im dargestellten Beispiel enthält jede Meßkopfhülse zwei Meßköpfe, so daß das Rohr 31 in vier schraubenförmigen Bahnen abgetastet wird.

Ein Ringraum 49 im Drehkopf hält Schaltungskarten 51, 51' , an denen »Schal tungsbaut eile angebracht sind, die in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben werden. Schleifringe 52 bis 54 sind am Drehkopf angebracht und werden von zugehörigen Bürstenbaugruppen 52', 54·' in der ortsfesten Grundplatte 32 kontaktiert. Verbindungsdrähte von den Karten 5I bis 51' zu den Schleifringen 52 bis 54 verlaufen durch einen schmalen, ringförmigen Hohlraum 50, der durch den Drehkopf 35 führt. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß um die Schleifringe vier Sätze von Bürsten-

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"baugruppen angeordnet sind, die Anschlüsse . mit niederem Widerstand sicherstellen.

In Fig. 7 ist ein Meßkopf gemäß Fig. 2a, hier nur durch seinen Kern 25 dargestellt, in sich gegenüberliegenden außermittigen Lagen 1 und 2 und einer mittigen Lage 3 relativ zu einem sich drehenden Gegenstand mit einem Riß 56 gezeigt. In der mittigen Lage 3 sind die beiden Pole 24, 24' in gleichem Abstand vom Gegenstand 55. Der Einfachheit halber sind die Pole hier zwar radial versetzt dargestellt, sind jedoch vorzugsweise so nah am Gegenstand,wie es in einfacher Weise erreicht v/erden kann, damit die Empfindlichkeit hoch wird. Wenn der Riß 56 sich am Pol 24 vorbeibewegt, wird in der zugehörigen Spule 25 gemäß Fig. 2a ein Signalausschlag in einer Richtung hervorgerufen, und wenn der Riß sich am anderen Pol 24' vorbeibewegt, wird ein Signalausschlag in der anderen Richtung hervorgerufen. Die Polaritäten hängen von der Richtung der Spulenwindung und deren Anschlüssen an die Schaltung ab. Hier ist angenommen, daß der anfängliche Ausschlag positiv und der andere negativ ist, wie durch die Wellenform 57 dargestellt. Je nach Größe des Meßkopfes und des Risses kann die Wellenform 57 annähernd ein einziger sinusförmiger Zyklus sein; die Ausschläge können auch näher zusammen oder weiter voneinander entfernt sein. In den letzteren Fällen ist normalerweise eine ziemlich sinusförmige Komponente vorhanden. Je nach axialer Länge des Risses können auch bei den nachfolgenden Umdrehungen des Gegenstandes in den Meßköpfen Signale erzeugt werden. Normalerweise ist die Dauer eines auf einem Riß beruhenden ßignales, verglichen mit der zeitlichen Trennung aufeinanderfolgender, auf Rissen beruhender Signale, klein.

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Wenn der Meßkopf in der Lage 1, außermittig nach links, ist, ist der führende bzw. erste Pol 24 vom Gegenstand weiter entfernt als der nachlaufende bzw. zweite Pol, so daß der anfängliche Ausschlag eine kleinere Amplitude als der andere Ausschlag hat, wie durch die Wellenform 58 dargestellt. Das Entgegengesetzte geschieht bei der nach rechts außermittigen Lage 2, wie durch die Wellenform 59 angezeigt. Wenn lediglich Auslenkungen einer Polarität zum Feststellen von Rissen' benutzt wurden, könnte ein deutlicher Riß nur eine kleine Auslenkung dieser Polarität ergeben und würde somit von der nachfolgenden Schaltung nicht als merklicher Riß angezeigt.

Bezugnehmend auf Fig. 8 stellen Spulen 25-1, 25-2 25-n

der Meßköpfe die Anzahl der Meßköpfe dar, die in einem gegebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das Ausgangssignal des Meßkopfes 25-1 wird von einem bipolaren Verstärker 61 der Klasse A verstärkt, der hier als ein Operationsverstärker dargestellt ist, der relativ zu einem Bezugspotential an der Leitung 62 mit +V und -V versorgt \\d.rd. Das mit 63 dargestellte einem Riß entsprechende Ausgangssignal wird einem Paar entgegengesetzt gepolter Gleißhrüiter zugeführt, die als Dioden 64 und 65 dargestellt sind. Eine nachfolgende RC-Koppelschaltung kann, so bemessen sein, daß sie sehr niedere Frequenzen herausfiltert.

Ein Kondensator 6? kann als Nebenschluß für kurzzeitig auftretende sehr hohe Frequenzen verwendet werden. Für die anderen Meßköpfe werden gleiche Schaltungen verwendet .

Die positiv gepolten Dioden 64 aller Meßkopfkanäle sind über eine Leitung 68 verbunden, die negativ gepolten

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Dioden 65 sind über eine Leitung 69 verbunden. Jeder Diodensatz wird über einem zugehörigen Widerstand 71, 72 auf die Bezugsleitung 62 rückgeführt. Auf diese Weise wirken die Dioden 64, 65 als negative und positive Signalabschneider, die in die Leitung 68 positive Signalteile, wie mit 73 dargestellt, und in die Leitung 69 negative Signalteile, wie mit 74- dargestellt, liefern.

Die Schaltung wirkt derart, daß in den Leitungen 68, 69 nur die größten positiven und negativen Signale erzeugt werden, mit denen die zugehörigen Diodensätze gleichzeitig beaufschlagt sind ; alle Dioden mit Ausnahme derjenigen, durch die diese größten Signale hindurchlaufen, sind derart vorgespannt, daß sie zu im wesentlichen offenen Schaltungen werden und weder zum Rauschen in den Verbindungsleitungen beitragen, noch irgendeine Belastung der leitenden Dioden darstellen. Es sei zunächst angenommen, daß nur der Meßkopf 25-1 ein Eißsignal erzeugt. Der zugehörige positive Ausschlag 73 aus der Diode 64 is oberen Kanal spannt alle anderen, an die Leitung 68 angeschlossenen Dioden 64-vor. Ganz ähnlich spannt der negative Ausschlag "¹V, der von der Diode 65.im oberen Kanal herrührt, alle anderen mit der Leitung 69 verbundenen Dioden 65 vor. Es sei nun angenommen, daß gleichzeitig in verschiedenen Meßköpfen Rißsignale erzeugt werden. Diejenige Diode 64, die den größten positiven Ausschlag in der Leitung 68 hervorruft, spannt alle anderen Dioden 64 vor; ähnliches gilt für den größten negativen Ausschlag in der Leitung 69- Wenn die Meßköpfe zu verschiedenen Zeitaugenblicken auftretende Rißsignale hervorrufen, wird nur das größte, in einem gegebenen Augenblick auftretende Signal durchgeleitet; ebenso wird nur das größte, in einem Augenblick auftretende negative-Signal weitergeleitet, wobei die Zeitabstände der Signale die gleichen sind wie ihre ursprünglichen Zeitabstände.

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Die Signale, in den Leitungen 68, 69 werden Transistoren 755 76 zugeleitet, die eine Addierschaltung bilden. Die Transistoren sind als Emitterfolger geschaltet, wobei die zugehörigenAusgangswiderstände 77? 78 miteinander verbunden sind. Die Addierschaltung vereinigt die größten positiven und negativen Signale, die in entsprechenden Augenblicken in den Leitungen 68, 69 vorhanden sind und erzeugt somit ein bipolares Signal 79? das am Anschlußpunkt 80 erscheint. Wenn in den Leitungen 68, 69 positive und negative Signale zu verschiedenen Zeiten auftreten, werden diese einer Uullpotentiolbasis aufaddiert und bilden entsprechende bipolare Signale, haben gewöhnlich die Form eines einzigen etwa sinusförmigen Zyklus oder enthalten zumindest stark sinusförmige Anteile, wodurch ein wirksames Filtern, wie im folgenden beschrieben wird, möglich ist.

Wenn das positive Signal, mit dem der Transistor 75 beaufschlagt wird, wesentlich kleiner ist als das negative Signal, das dem Transistor 76 zugeführt wird, hat das resultierende, addierte Signal am Anschlußpunkt 80 eine ähnliche Form wie die Wellenform 58 in Fig. 7, wobei die Kontaktpotentiale der Dioden 64- und 65 vernachlässigt sind. Im umgekehrten Fall ist das Signal am Anschlußpunkt 80 ähnlich der Wellenform 59 in Fig. 7. Nach- ' folgende Schaltungen enthalten gewöhnlich Kondensatorkopplungen, die die Gleichstromkomponenten ausschalten, beispielsweise wie sie mit 90, 90' dargestellt sind, so daß die Wellenformen im wesentlichen sinusförmige Komponenten enthalten und in herkömmlicher Weise gefiltert werden können.

Bei Verwendung mit einem drehenden Kopf gemäß den •Fig. 3 bis 6 können alle Bauteile links der gestrichelten

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Linie 84 vom drehbaren Kopf 35 getragen werden. Das Anbringen der Meßköpfe wurde bereits beschrieben; die Schaltungsbausteine können auf Karten 51·> 51' im Ringraum 49 gemäß Fig. 4- angebracht sein. Die am Anschlußpunkt 80 zusammenaddierten Signale werden über einen mit 81 bezeichneten Schleifring einem Anschluß 82 an ortsfesten Halteteilen für den Kopf zugeführt.

In der dargestellten bipolaren Anordnung sind für die Verstärker einander gleiche positive und negative Spannungen erforderlich, die den Verstärkern über· Schleifringe 851 86 zugeführt werden. Ein weiterer Schleifring könnte für eine gemeinsame Erdverbindung des drehbaren Kopfes verwendet werden. Ein weiterer Schleifring ist im Ausführungsbeispiel dadurch vermieden, daß eine virtuelle Erde verwendet wird. Zu diesem Zweck ist von +V nach -V eine Serienschaltung mit gleichen Widerständen 87, 87' und ähnlichen Zenerdioden 88, 88' geschaltet, durch die für die Leitung 62 eine virtuelle Erde geschaffen wird. Auf diese Weise werden unabhängig von der Zahl der verwendeten Meßköpfe nur drei Schleifringe benötigt.

Rißsignale am Anschlußpunkt 82 können einem oder mehreren Verarbeitungskanälen für die Anzeige zugeführt werden,in daien das Registrieren und das Sortieren in herkömmlicher Weise enthalten ist. Im dargestellten Beispiel werden alle Signale zwei unabhängigen Eingängen von Verarbeitungskanälen zugeführt, deren jeder einen in Reihe geschalteten Widerstand 83, 83' und einen Nebenschlußwiderstand 84-, 84' enthält, die zusammen verwendet werden, um eine anfängliche relative Signalhöheneinstellung für jeden PZanal zu ermöglichen. Die Verwendung zweier Kanäle ermöglicht die Trennung von Außen-und Innenrissen.

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Jeder Kanal enthält einen Abschwächer 91, 91' zum Einstellen der Empfindlichkeit. Der obere. Kanal enthält ein Frequenzbereichfilter 92, das den Bereich von

übe?

x^!requenzen\deckt, deren Erzeugung durch Innenrisse erwartet wird. Die Frequenzen, die von Innenrissen hervorgerufen werden, sind normalerweise wesentlich niederer als diejenigen von Außenrissen, weil, wie in den Fig. 1a und 1b dargestellt, die Streufelder von Innenrissen gewöhnlich breiter sind als die von Außenrissen. Jedes Frequenzbereichfilter kann so dimensioniert sein, daß es verschiedene, auswählbare Frequenzbereiche aufweist, um den Erfordernissen verschiedener Verwendungen zu entsprechen.

Solche Frequenzbereichfilter haben normal erii ei se RC-Niederfrequenz- und Hochfrequenzabschneidkreise, der Einfachheit halber· und weil L-C-Filter nach Beaufschlagung mit einer einzigen Erregung zum Schwingen neigen. Mit R~G-Filtern geschieht das Ab&chneiden der niederen Frequenz differenzierend und das Abschneiden der hohen Frequenz integrierend. Als Folge davon hat sich herausgestellt, daß in dem Falle, in dem die Filter mit Pulsen einer Polarität beaufschlagt werden, Differenzier- und Integrierprobleme auftreten, die einer bedeutenden Information über Risse ernsthaft im Uege stehen. Insbesondere kann ein Differenzieren die Amplituden der Rißsignale erheblich verändern, so daß die Beziehung zwischen den resultierenden Signalen und der Größe der Risse erheblich beeinträchtigt, wenn nicht zerstört wird.

Dadurch, daß sowohl positive als auch negative Ausschläge zum Erzeugen des resultierenden Signals 79 am Anschlußpunkt 80 verwendet werden, ist ein normales

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Filtern möglich, wobei sowohl die Frequenz als auch die Amplitudeniniormation in Bezug auf die Hisse erhalten wird. ·

Niederfrequenzfilter 94, 94' können zum Ausschalten von vorübergehenden hohen Frequenzen vorgesehen sein, die ohne Beziehung zum Feststellen von Rissen oder dafür nicht notwendig sind. Die resultierenden Rißsignale werden in Verstärkern 95, 95* verstärkt und den senkrechten Ablenkschaltungen von Oszilloskopen 96, 96' zugeführt. Aus 97 wird den Oszilloskopen die horizontale Ablenkspannung zugeführt. Auf diese Art können Außen- und Innenrisse getrennt beobachtet werden.

Die Ausgänge der Verstärker 95, 95' können mit herkömmlichen Registrier- und Arizeigeschaltungen 98₁ 98' verbunden sein; diese Schaltungen können Schwellenschaltungen enthalten, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes durch die positiven oder negativen Anteile ein Alarmgerät, ein Markierungsgerät oder ein Ausseheidungsgerät betätigen.

Die dargestellten Ausführungsformen zeigen die Prüfung von insgesamt zylindrischen Gegenständen. Das Prüfen von flachen Platten usw. ist ebenfalls möglich, auch wenn die mechanischen Anordnungen kompliziert werden. In solchen Fällen kann die Möglichkeit, gleichzeitig eine erhebliche Anzahl von Wegen abzutasten, die Prüfung erleichtern.

67XXV . Ansprüche

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Claims

Ansprüche

■ ' 1 J ' Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen zum Feststellen von Hissen in einem Gegenstand, der sich relativ zu den Meßköpfen bewegt, und einer Vorrichtung "zum Erzeu- · gen eines gleichbleibenden Magnetfeldes im Bereich des Gegenstandes im Prüfbereich, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl räumlich voneinander getrennter Streuflußmeßköpfe (17; 25-1, 25_r2.. 25-n) zum Erzeugen zugehöriger Signale an ihren Ausgängen, die entsprechend sich am Prüfbereich vorbeibewegender Risse positive und negative Ausschläge aufweisen, Mittel (64·, 65, 68, 69) zum getrennt erfolgenden Gleichrichten und Vereinigen der positiven und negativen Teile der Signale aus den Meßköpfen, um positive und negative Signale zu erzeugen, die den größten Signalen jeder Polarität entsprechen, die gleichzeitig in den Meßköpfen auftreten, eine Addierstufe (75, 76, 77j 78) zum Addieren der größten positiven und negativen Signale und eine Anzeigevorrichtung, die auf die addierten Signale anspricht und Risse im Gegenstand anzeigt.

2. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Meßkopf (17) einen magnetischen Kern (23) mit räumlich voneinander getrennten Polen (24-, 24') und eine Spule (25) aufweist, die .den Kern (24) umgibt und die Ausgangssignale hervorruft.

3- Streuflußprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigevorrichtung

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ein Paar Kanäle (90 bis 95; 90' "bis 95') aufweist, denen die addierten Signale zugeführt werden und die Frequenzbereichfilter (92, 93, 94, 94') zum Auswählen verschiedener Frequenzbereiche der addierten Signale enthalten.

4. Streuflußprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum getrennt erfolgenden Gleichrichten und Vereinigen eine Mehrzahl Verstärker (61) zum Verstärken der Ausgangssignale der zugehörigen Meßköpfe aufweist, die Paare dex· entgegengesetzt gepolten Gleichrichter (64, 65) mit den Ausgängen der Verstärker (61) verbunden sind, und daß die Ausgänge von ähnlich gepolten Gleichrichtern der Paare von Gleichrichtern (64, 65) durch ein Paar Verbindungen (68, 69) verbunden sind, wobei das Paar Verbindungen (68, 69) positive und negative Ausschläge der verstärkten, den Kissen entsprechenden Signale der Addierstufe (75, 76, 77, 78) zuführt.

5. Streuflußprüfgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4- mit einer Montagevorrichtung, die einen sich drehenden Kopf trägt, durch den hindurch der zu prüfende Gegenstand zugeführt wird, dadurch gekenn ζ eichnet, daß an dem sich drehenden Kopf (35) ein Magnet (37, 37', 38, 38') angebracht ist, der ein gleichbleibendes Magnetfeld erzeugt, das quer durch den sich durch den Magneten hindurch bewegenden Gegenstand (31) verläuft, daß die Meßköpfe derart voneinander entfernt sind, daß gleichzeitig verschiedene Bereiche des sich durch den Kopf (35) hindurchbewegenden Gegenstandes (31) abgetastet werden, und daß an dem sich drehenden Kopf (35) die Mittel zum getrennt erfolgenden Gleichrichten und Vereinigen und die Addierstufe angebracht sind, und daß eine umlaufende Vorrichtung (52 bis 54, 52', 54-') vorgesehen ist, die

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den Ausgang der Addierstufe mit einem .Anschluß an der Montagevorrichtung (Grundplatte 32) verbindet.

6, Strouflußprüfgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der magnetische Kern der Meßköpfe (2) in Umfangsrichtung voneinander entfernte Pole aufweist. . ·

7. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 5 .oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß Kollektorringe (Schleifringe 85, 86) zur Zufuhr positiver und negativer Gleichen

spannung/zum drehbaren Kopf (35) vorgesehen sind, daß am drehbaren Kopf (35) Mittel (87, 88, 87', 88') zum Erzeugen einer virtuellen Erde aus den Spannungen vorgesehen sind, daß ein Ende der Spulen der Meßköpfe an die virtuelle Erde angeschlossen ist, daß an. die anderen Enden der Spulen der Meßköpfe die Mehrzahl Verstärker (61) angeschlossen ist und mit den Gleichspannungen versorgt wird, um den den Rissen entsprechenden Signalen aus den Meßköpfen entsprechende Ausgangssignale zu erzeugen, und daß ein Ausgangskollektorring (Schleifring 81) vorgesehen ist, der den Ausgang (80) der Addierstufe (75, 77, 76, 78) mit einem Anschluß (82) an der Montagevorrichtung verbindet.

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