DE2526978A1

DE2526978A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen magnetischer anomalien in ferromagnetischen und nichtferromagnetischen materialien

Info

Publication number: DE2526978A1
Application number: DE19752526978
Authority: DE
Inventors: Jun Louis Kimball Bigelow; Iii Lawrence Maclagan Cathles; Elliott Addison Henry
Original assignee: Kennecott Copper Corp
Current assignee: Kennecott Corp
Priority date: 1974-06-17
Filing date: 1975-06-16
Publication date: 1976-01-02
Also published as: FR2274917B1; FR2274917A1; SE7506881L; BE830330A; SE408732B; GB1498218A; JPS5114091A

Description

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zum Messen magnetischer Anomalien in ferromagnetisohen und nichtferromagnetischen Materialien

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur zerstörungsfreien Prüfung von Materialien, die es nach Bedarf ermöglichen, das Vorhandensein bestimmter Arten von Anomalien, z.B. ferromagnetisehen Einschlüssen in nichtferromagnetischen Materialien, Unstetigkeiten bei ferromagnetischen Materialien und magnetische Einschlüsse bei ferromagnetischen Materialien nachzuweisen.

Auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung, insbesondere in Verbindung mit kontinuierlich ablaufenden Fertigungsprozessen, werden bereits verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zum Nachweisen magnetischer Fehlstellen und Anomalien in dem zu verarbeitenden Material angewendet. Einige dieser Verfahren richten sich auf den Nachweis von Einschlüssen aus magnetischen Materialien in nichtferromagnetischen Materialien, während sich andere Verfahren auf den Nachweis von Unstetigkeiten, z.B. Rissen, bei den ferromagnetischen Materialien selbst richten. Gewöhnlich werden bei diesen Verfahren Wirbelströme gemessen oder magnetische Prüfungen durchgeführt. Im allgemeinen wird bei dem WirbelStromprüfverfahren mit einem variierenden Magnetfeld gearbeitet, durch welches das zu prüfende Material hindurchgeführt wird, und die Fehlstellen werden durch die Änderungen der Wirbelströme in dem Material nachgewiesen,

809881/0883

die auf das Vorhandensein von Fehlstellen zurückzuführen sind. Zwar ermöglicht es dieses Verfahren, bestimmte ferromagnetische Einschlüsse in nichtferromagnetischen Materialien nachzuweisen, doch spricht die hierbei benutzte Apparatur auch auf Anomalien anderer Art an, von denen einige als unschädlich betrachtet werden können, und die sich nicht in jedem Fall mit Hilfe einer Phasenanalyse erkennen lassen. Um eine hinreichende Auflösung beim Nachweis von Einschlüssen zu erreichen, wenn das zu prüfende Material bei hoher Geschwindigkeit geprüft wird, wie es z.B. beim kontinuierlichen Gießen von Vormaterial für Walzdraht geschieht, ist es erforderlich, zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes mit hohen Frequenzen zu arbeiten. Bei Materialien mit hoher Leitfähigkeit und Permeabilität wird der Fluß der Wirbelströme durch die Außenflächen des Werkstoffs unterbrochen, so daß es nicht auf zuverlässige Welse möglich ist, magnetische Teilchen nachzuweisen, die sich bis zu einer erheblichen Tiefe in das Material hinein erstrecken oder von dem Material vollständig umschlossen sind.

Bei den magnetisch arbeitenden Prüfverfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins ferromagnetischer Einschlüsse bei nichtferromagnetischen Materialien wird gewöhnlich ein Gerät benutzt, das ein Magnetfeld erzeugt und mit einer Fühl- oder Abtastspule versehen ist, die es ermöglicht, Änderungen des erzeugten Magnetfeldes nachzuweisen, die auf den Durchlauf ferromagnetischer Materialien durch das Magnetfeld zurückzuführen sind. Bei diesen bekannten Verfahren muß man sich im allgemeinen auf relativ niedrige Durchlaufgeschwindigkeiten des Materials gegenüber dem Prüfgerät beschränken, und es ergeben sich Schwierigkeiten aus in dem Material auftretenden Wirbelströmen, die das Nachweissignal beeinflussen. Diese Wirbelströme sind auf unschädliche Anomalien im zu prüfenden Material zurückzuführen, z.B. auf Unterschiede bezüglicher verschiedener Eigenschaften wie Dichte, Härte, Leitfähigkeit und chemische Zusammensetzung, und daher steht das resultierende Signal nicht in der gewünschten festen Beziehung zu den magnetischen Fehl-

509881/0883

stellen. Da die Amplitude der Wirbelströme in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit zunimmt, mit der das Material das Magnetfeld durchläuft, führt eine Steigerung der Durchlaufgeschwindigkeit des zu prüfenden Materials, die vom Standpunkt einer wirtschaftlichen Fertigung erwünscht sein würde, dazu, daß sich der Anteil des V/irbelstromsignals an dem resultierenden Signal vergrößert, und daß hierdurch der Nachweis der magnetischen Anomalien erschwert wird.

Durch die Erfindung ist nunmehr ein Verfahren zum Messen magnetischer Anomalien bei ferromagnetischen und nichtferromagnetischen Materialien geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um das zu prüfende Material durch ein Magnetfeld zu führen, jndem mindestens eine Fühlspule angeordnet ist, um ein das Vorhandensein einer Anomalie anzeigendes Ausgangssignal zu erzeugen, um das Material ferner längs einer vorbestimmten Bahn durch das Magnetfeld zu bewegen, wobei längs dieser Bahn eine Zone vorhanden ist, in der eine gleichmäßige Feldstärke herrscht, und die sich im wesentlichen in der Bewegungsrichtung des Materials sowie durch zwei durch einen kleinen Abstand getrennte Induktionsspulen erstreckt, welche sich im Bereich des gleichmäßigen Feldes befinden, so daß die Größe von in dem Material vorhandenen magnetischen Dipolen gefühlt werden kann, um weiterhin gegenphasig die EMK-Signale zu summieren, die in den Spulen induziert werden, damit ein entsprechendes erstes Ausgangssignal erzeugt wird, und um dieses erste Ausgangssignal im umgekehrten Verhältnis zu Änderungen der Durchlaufgeschwindigkeit des Materials gegenüber dem Magnetfeld zu modifizieren, so daß man ein Größe und Lage der Anomalie in dem Material anzeigendes zweites Ausgangssignal erhält.

Ferner ist durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Messen magnetischer Anomalien in ferromagnetischen und nichtferromagnetisehen Materialien geschaffen worden, die eine Einrichtung zum Bewegen eines zu prüfenden Materialabschnitts längs

509881/0883

einer vorbestimmten Bahn aufweist, ferner eine magnetische Einrichtung, um längs dieser Bahn ein Magnetfeld zu erzeugen, zu dem eine Zone gleichmäßiger Feldstärke gehört, die sich im wesentlichen in Richtung der Bahn erstreckt, zwei durch einen kleinen Abstand getrennte, elektrisch miteinander verbundene Induktions- bzw. Fühlspulen, die in der Zone gleichmäßiger Feldstärke und gegenüber der Bahn so angeordnet sind, daß das Material die Spulen axial durchläuft, eine Einrichtung zum gegenphasigen Summieren der EMK-Signale, die in den Spulen dadurch erzeugt werden, daß die Spulen von in dem Material vorhandenen magnetischen Dipolen durchlaufen werden, so daß ein die Dipole repräsentierendes erstes Ausgangssignal erzeugt wird, sowie eine Einrichtung, die dazu dient, das erste Ausgangssignal im umgekehrten Verhältnis zu Änderungen der Durchlaufgeschwindigkeit des Materials durch das Magnetfeld zu modifizieren und auf diese Weise ein Größe und Lage der Anomalien in dem Material anzeigendes zweites Ausgangssignal zu gewinnen.

Das zu prüfende Material wird durch ein gleichmäßiges Magnetfeld geführt, dessen Stärke ausreicht, um die in die Anomalien eingeschlossenen magnetischen Pole gleichmäßig aufzuladen und diese Dipole auf einem entsprechenden Pegel zu halten, während das Material zwei durch einen kleinen Abstand getrennte Fühlspulen in dem gleichmäßigen Teil des Feldes durchläuft. Die in den Spulen infolge des Hindurchlaufens der magnetischen Dipole erzeugte elektromotorische Kraft ist bezüglich ihrer Amplitude proportional zur Größe der magnetischen Dipole sowie zu der Geschwindigkeit, mit der sie die Felder der FUhlspulen durchlaufen. An die Fühlspulen ist ein Verstärker angeschlossen, mittels dessen die EMK-Signale verstärkt werden, die in den Spulen entstehen, und der Gewinn dieses Verstärkers wird umgekehrt proportional zu der Geschwindigkeit gemacht, mit der die Materialprobe die Fühlspulen durchläuft. Hierbei sind die Spulen an den Verstärker so angeschlossen, daß sich die in den beiden Spulen entstehenden Signale gegenphasig addieren. Zu

509881/0883

diesem Zweck kann man z.B. entgegengesetzt gewickelte Spulen . benutzen, die in Reihe geschaltet sind, oder gleichsinnig gewickelte Spulen in Verbindung mit einem Differentialverstärker oder in einer Anordnung, bei der sie über einen Differentialtransformator gekoppelt sind. Somit ist die Amplitude des Verstärkerausgangssignals direkt proportional zur Größe der magnetischen Dipole und daher auch proportional zur Größe der Anomalie, und zwar unabhängig von der Prüfgeschwindigkeit. Die Benutzung zweier Fühlspulen, deren Ausgangssignale gegenphasig addiert werden, trägt zur Ausschaltung des Beitrags des äußeren Feldes zu den Ausgangssignalen bei, und die Tatsache, daß die Fühlspulen weit innerhalb des im wesentlichen homogenen Teils des Magnetfeldes liegen, ermöglicht die Ausschaltung des Beitrags, der von Wirbelströmen herrührt, welche in dem Material an der Begrenzung des homogenen Teils des Magnetfeldes erzeugt werden, denn diese Ströme können vor dem Zeitpunkt abklingen, in dem das zu prüfende Material zu den Fühlspulen gelangt.

Somit ermöglicht die Erfindung den Nachweis von Anomalien, u.a. auch von Einschlüssen aus ferromagnetischem Material in Walzdraht, Rohren, Stangen und dgl. aus nichtferromagnetischem Material sowie den Nachweis von Anomalien bei ferromagnetischen Drähten, Stangen, Rohren oder dgl.. Die Fühleinrichtung arbeitet mit hoher Selektivität, denn sie spricht nicht auf Wirbelströme oder äußere elektromagnetische oder elektrostatische Felder an. Da die Ergebnisse von der Laufgeschwindigkeit des Materials im wesentlichen unabhängig sind, ist es möglich, bei der Prüfung mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten von bis zu 1500 m/min oder darüber zu arbeiten.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise gebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Prüfvorrichtung; 509881/0883

Pig. 2 eine schematiache Darstellung der Schaltung der Prüfvorrichtung nach Fig. 1;

Pig. J5(a) und 3(t>) jeweils eine graphische Darstellung einer Wellenform zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Pig. 1 und 2; und

Pig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Schaltung für eine Prüfvorrichtung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer Vorrichtung zum Nachweisen ferromagnetischer Anomalien wird z.B. ein zu prüfendes Stabmaterial 6 durch zwei Transportrollen 15 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung durch eine rohrförmige Führung 5 hindurchbewegt. Nahe der Mitte zwischen den Enden der Führung 5 sind zwei Fühlspulen 4 und 14 angeordnet, die in Reihe geschaltet, gegensinnig gewickelt und eng gekoppelt sind. Gemäß Fig. 2 sind die Fühlspulen 4 und 14 an den Eingang eines Signalverstärkers 8 angeschlossen. Das Führungsrohr 5 erstreckt sich längs der Mittelachse eines zylindrischen Magneten 10. Zwischen dem Führungsrohr 5 und dem zylindrischen Magneten 10 ist eine elektrostatische Abschirmung 11 bzw. ein faradayscher Käfig angeordnet, der dazu dient, die Fühlspulen 4 und 14 elektrostatisch abzuschirmen, ohne das Magnetfeld zu beeinflussen. Das Vorhandensein der Abschirmung 11 ist nicht von ausschlaggebender Bedeutung, da die Kopplung zwischen den nahe dem Mittelpunkt des Magneten angeordneten Fühlspulen jedes elektrische Rauschen praktisch auslöscht. Die richtige räumliche Beziehung zwischen dem zylindrischen Magneten 10 und dem Führungsrohr 5 wird durch Tragstücke 16 und 17 aufrechterhalten. Zwar ist der Magnet 10 in Fig. 1 als Dauermagnet dargestellt, doch ist zu bemerken, daß man an seiner Stelle auch einen Elektromagneten benutzen könnte, vorausgesetzt, daß er im mittleren Teil der zylindrischen öffnung des Führungsrohrs 5 ein im wesentlichen gleichmäßiges Magnetfeld erzeugt. Als besonders zweckmäßig hat sich ein zylindrischer Luftkern-Elektromagnet erwiesen, wie er bei sog. Solenoiden

509881/0883

verwendet wird. Gemäß Fig. 1 ist ein Rad 12 vorhanden, das in Berührung mit der sich bewegenden Stange β steht und mechanisch mit einem Tachometer 18 gekuppelt ist. Die durch das Tachometer 18 erzeugte Spannung variiert in Abhängigkeit von allen Änderungen der Laufgeschwindigkeit der Stange 6 gegenüber dem Feld der FUhlspulen 4 und 14, und diese Ausgangsspannung des Tachometers wird als Regelsignal dem Signalverstärker 8 zugeführt, um den Verstärker zu veranlassen, umgekehrt proportional zur Laufgeschwindigkeit der Stange 6 zu arbeiten,

Verstärker, bei denen sich die Verstärkung mittels einer angelegten Spannung regeln läßt, sind bekannt. Ein geeigneter Verstärker ist in Fig. 2 dargestellt. Die Fühlspulen 4 und 14 sind gleichsinnig gewickelt und in Reihe geschaltet, und der Verbindungspunkt der Spulen ist an den Mittelpunkt der Primärwicklung eines Transformators 15' angeschlossen, dessen Sekundärwicklung zwischen einem Eingang des Verstärkers 8 und Masse liegt. Bei dem an der Sekundärwicklung des Transformators 15' erscheinenden Signal handelt es sich um die Differenz zwischen den EMK-Signalen, die den beiden Hälften der Primärwicklung des Transformators 15* zugeführt werden, und dieses Signal wird entsprechend dem Windungsverhältnis des Transformators verstärkt. Im wesentlichen die gleiche Wirkung läßt sich erzielen, wenn man die Spulen 4 und 14 gegensinnig wickelt und den Transformator 15' durch einen gewöhnlichen Aufwärtstransformator ersetzt. Hierbei ist es zweckmäßig, zwischen jeder Primärwicklung und der Sekundärwicklung ein Aufwärtstransformationsverhältnis von 1:46 vorzusehen. Bei dem Verstärker 8 kann es sich z.B. um einen Operationsverstärker vom Typ 7²H handeln. Um die Verstärkung des Verstärkers 8 umgekehrt proportional zur Laufgeschwindigkeit des zu prüfenden Materials zu machen, wird das Ausgangssignal des Tachometers 18 als Eingangssignal einem zweiten Operationsverstärker 10' zugeführt, an dessen Ausgang eine photoleitfähige Zelle 12 angeschlossen ist, wie sie z.B. unter der Typenbezeichnung CLM 5H 1OA von der Clairex Corporation hergestellt wird. Die Zelle 12 kommt

509881/0883

dadurch zur Wirkung, daß sie den RUckkopplungswiderstand an dem Verstärker 8 in Abhängigkeit von der dem Verstärker 10' zugeführten Tachometerausgangsspannung modifiziert. Bei einer typischen Anordnung variiert die Ausgangsspannung des Tachometers zwischen 2 und 7 V, was einem Bereich der linearen Laufgeschwindigkeit des Prüfguts zwischen 0 und etwa 1100 m/min entspricht. Eine Änderung der Laufgeschwindigkeit über diesen Bereich führt zu einer Änderung der Verstärkung des Verstärkers 8 um 20 db. Das Ausgangssignal des Verstärkers 8 wird einer Anzeigeeinrichtung 9 zugeführt, bei der es sich z.B. um eine Kathodenstrahlröhre, einen Streifenschreiber oder eine beliebige andere Anzeige- oder Registriereinrichtung handeln kann.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung beruht auf der Magnetisierung von Dipolen in ferromagnetisehen Materialien, welche in die Stange 6 eingeschlossen sind oder sie bilden, sowie auf der Messung der Größe der magnetischen Ladung dieser Dipole während des Durchlaufens der Fühlspulen 4 und 14. Jedesmal dann, wenn ein Magnetverlust das Feld einer Induktivität schneidet, erzeugt er in der Induktivität eine elektromotorische Kraft, deren Größe durch das faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion gegeben und proportional zum Produkt aus der Anzahl der Drahtwindungen der Induktivität und der zeitlichen Knderungsgeschwindigkeit des Magnetflusses ist. Alle ferromagnetisehen Materialien enthalten magnetische Dipole, die entweder von Gefügeanomalien herrühren oder sich aus der inhomogenen Beschaffenheit des Materials ergeben. Die Größe der magnetischen Ladung eines bestimmten Dipols ist nicht nur eine Funktion der Größe des Dipols, sondern sie richtet sich auch nach der Remanenz und der Vorgeschichte des ferromagnetischen Materials. Werden sämtliche in dem zu prüfenden Material 6 vorhandenen Dipole gleichmäßig magnetisch aufgeladen, liefert somit die Ausgangs-EMK der Spulen 4 und 14 ein Maß für die Größe der Dipole. Bei der beschriebenen Vorrichtung wird die gleichmäßige magnetische Aufladung der Dipole in der Stange durch den Magneten 10 bewirkt, der ein stetiges Magnetfeld er-

509 881/088 3

zeugt, zu dem eine Zone gleichmäßiger Feldstärke gehört, welche die magnetischen Dipole durchlaufen, bevor sie in das Feld der Spulen 4 und 14 eintreten. Da sich die beiden Spulen selbst innerhalb des gleichmäßigen Teils des Magnetfeldes befinden, bleibt die magnetische Ladung der Dipole in jedem betrachteten Teil der Stange 6 konstant, während der betreffende Teil der Stange das Feld der Fühlspulen 4 und 14 durchläuft. Benutzt man einen Magneten 10, bei dem die Zone, in der ein homogenes Magnetfeld herrscht, eine ausreichende Länge hat, können sich die Dipole in jedem beliebigen Teil der Stange 6 gleichmäßig magnetisch aufladen, und zwar unabhängig von der magnetischen Konstante des ferromagnetischen Materials und von Wirbelströmen, die in der Stange etwa als Folge davon auftreten, daß magnetische Unstetigkeiten am Eingang des Magneten hinreichend Zeit haben, abzuklingen, bevor der betreffende Teil der Stange die beiden Fühlspulen durchläuft.

Da sich, wie erwähnt, die Größe des in den Fühlspulen erzeugten EMK-Signals nicht nur nach der Größe der magnetischen Dipole richtet, sondern auch nach der Geschwindigkeit, mit der die Stange 6 die Spulen durchläuft, ist der Verstärker 8 so ausgebildet, daß seine Verstärkung umgekehrt proportional zu dieser Durchlaufgeschwindigkeit ist, damit das Ausgangssignal von dieser Geschwindigkeit unabhängig ist und nur durch die Größe der in der Stange vorhandenen magnetischen Dipole bestimmt wird. Dieses Verhalten des Verstärkers 8 wird dadurch erzielt, daß von dem Tachometer 18 Gebrauch gemacht wird, das durch das Reibrad 12 angetrieben wird und zur automatischen Verstärkungsregelung des Verstärkers 8 dient.

Die Verwendung zweier nur durch einen kleinen Abstand getrennter Spulen 4 und 14, die mit dem Verstärker so gekoppelt sind, daß ein Signal verstärkt wird, das die Summe der gegenphasigen Signale der beiden Spulen repräsentiert, bietet mehrere ersichtliche Vorteile. Einer dieser Vorteile besteht darin, daß sich die Signale, die in den beiden Fühlspulen erzeugt werden,

509881 /0883

wenn das Feld der beiden Spulen von einem magnetischen Dipol durchlaufen wird, addieren, so daß sich eine passive Verstärkung von etwa 3 db ergibt.

Die in Fig. 3(a) dargestellte Wellenform veranschaulicht das Signal, das dann erzeugt wird, wenn ein magnetischer Dipol zwei locker gekoppelte, gegensinnig gewickelte Spulen durchläuft. Da die Spulen gegensinnig gewickelt sind, werden die beiden Wellenformen umgepolt, und jede Spule zeigt eine Wellenform mit einem positiven Maximum von etwa +A und einem negativen Maximum von etwa -A. In Fig. 3(t>) ist die entsprechende Wellenform für Spulen dargestellt, die gegensinnig gewickelt, jedoch nur durch einen kleinen Abstand getrennt sind. Aus Fig. 3(b) ist ersichtlich, daß sich die positiven Ausschläge der Wellenform addieren, so daß man eine positive Amplitude der Größe +2A erhält, während die negative Spitze auf dem Wert -A verbleibt. Da die Spulen 4 und 14 unterschiedlich gewickelt sind, sind alle in der einen Spule induzierten zufälligen Felder oder Signale bestrebt, die in der anderen Spule induzierten zufälligen Felder oder Signale auszulöschen. Bei gleichsinnig gewickelten Spulen kann man die gleiche Wirkung erzielen, wenn man das Ausgangssignal einer der Spulen umkehrt, z.B. dadurch, daß man die Spulen gegenphasig schaltet.

Bei einem bestimmten Versuchsaufbau, bei dem die Vorrichtung nach Fig. 1 benutzt wurde, wurde eine Materialprobe in Gestalt eines Kupferdrahtes von etwa 8 mm Durchmesser, in die ein Eisenteilchen von 0,9 mg eingeschlossen war, mit einer Geschwindigkeit von etwa 9OO m/min durch die Spulen hindurchgeführt. Jede der beiden Fühlspulen 4 und 14 hatte eine Induktivität von 6 rriH, und die Stärke des Magnetfeldes betrug 5OOO Gilbert. Das eingebettete Eisenteilchen von 0,9 mg Gewicht erzeugte ein Signal, das bei dem Ausgangssignal des Verstärkers zu einer Amplitude von etwa 2 mV führte, und dessen Wellenform im wesentlichen der Darstellung in Fig. 3(t>) entsprach.

509881/0883

In Pig· 4 ist eine alternativ verwendbare Schaltung dargestellt, die es ermöglicht, Unterschiede bei der Durchlaufgeschwindigkeit des zu prüfenden Materials zu kompensieren. Bei dieser Schaltung hat der Verstärker 30 eine lineare ■Verstärkungskurve, und die dem Verstärker nachgeschalteten Schaltungselemente bilden einen Amplitudendiskriminator, der auch als "Talbeschneidungsstufe" bezeichnet wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 30 erscheint an einem Widerstand 22 und wird einer Anzeigeeinrichtung 27 über eine Diode 21 zugeführt, die in der Gegenrichtung durch eine Spannung vorgespannt ist, welche durch das Tachometer 32 an einen Widerstand 24· angelegt wird. Soll das Ausgangs signal des Verstärkers 30 zu der Anzeigeeinrichtung 27 gelangen, muß es somit die Gegenvorspannung der Diode 21 überwinden. Bei dieser Schaltung wird erreicht, daß die Ausgangswellenform des Verstärkers 30 zunehmend beschnitten wird, wenn sich die Geschwindigkeit erhöht, mit der das zu prüfende Material β die PUhlspulen durchläuft.

Ansprüche: 509881 /0883

Claims

ANSPRÜCHE

Λ Λ Verfahren zum Messen magnetischer Anomalien in ferromagnetischen und nichtferromagnetischen Materialien mit Maßnahmen zum Hindurchführen des Materials durch ein Magnetfeld, in dem mindestens eine Fühlspule so angeordnet ist, daß sie ein das Vorhandensein einer Anomalie anzeigendes Ausgangssignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß das Material längs einer vorbestimmten Bahn durch ein Magnetfeld geführt wird, das eine Zone gleichmäßiger Feldstärke aufweist, die sich im wesentlichen in der Richtung der Bewegungsbahn des Materials erstreckt, wobei das Material zwei durch einen kleinen Abstand getrennte Induktionsspulen durchläuft, die in der Zone gleichmäßiger Feldstärke angeordnet sind, um die Größe von in dem Material vorhandenen magnetischen Dipolen zu fühlen, um die in den Spulen induzierten EMK-Signale gegenphasig zu summieren und hierdurch ein diese Signale repräsentierendes erstes Ausgangssignal zu erzeugen, und um dieses erste Ausgangssignal umgekehrt proportional zu Änderungen der Geschwindigkeit zu modifizieren, mit der das Material das Magnetfeld durchläuft, so daß ein zweites Ausgangssignal erzeugt wird, das Größe und Lage der Anomalie in dem Material anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch ,1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen in der Zone gleichmäßiger Feldstärke an einer Stelle angeordnet sind, die genügend weit von der Begrenzung dieser Zone entfernt ist, um es in dem Material in der Nähe der Anomalien entstehenden Wirbelströmen zu ermöglichen, abzuklingen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ausgangssignal mittels eines Verstärkers verstärkt und die Verstärkung des Verstärkers so geregelt wird, daß sie umgekehrt proportional zu Änderungen der Geschwindigkeit variiert, mit der das Material das Magnetfeld durchläuft.

509881 /0883

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen gegensinnig gewickelt und in Reihe geschaltet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daS das Magnetfeld durch einen zylindrischen Magneten erzeugt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» gekennzeichnet durch Einrichtungen (15* 15) zum Bewegen eines Materialabschnitts (6) längs einer vorbestimmten Bahn (5)* eine magnetische Einrichtung (1O), die längs der vorbestimmten Bahn ein Magnetfeld erzeugt, zu dem eine Zone gleichmäßiger Feldstärke gehört, die sich im wesentlichen in Richtung der Bahn erstreckt, zwei durch einen kleinen Abstand getrennte, elektrisch miteinander verbundene Induktionsfühlspulen (4, 14), die in der Zone gleichmäßiger Feldstärke und gegenüber der Bahn so angeordnet sind, daß sie von dem Material längs ihrer gemeinsamen Achse durchlaufen werden, eine Einrichtung (15') zum gegenphasigen Summieren der EMK-Signale, die in den Spulen induziert werden, wenn die Spulen von in dem Material vorhandenen magnetischen Dipolen durchlaufen werden, um ein die Dipole repräsentierendes erstes Ausgangssignal zu erzeugen, sowie durch Einrichtungen (18, j52) zum Modifizieren des ersten Ausgangssignals im umgekehrten Verhältnis zu Änderungen der Geschwindigkeit, mit der das Material das Magnetfeld durchläuft, so daß ein Größe und Lage dor Anomalien in dem Material anzeigendes zweites Ausgarif-:ssignal erzeugt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeiohnot, daß die Induktionsspulen (4, 14) in der Zone gleichmäßiger Feldstärke an einer Stelle angeordnet sind, die genügen'] weit von der Begrenzung dieser Zone entfernt ist, um es in dom Material an der Begrenzung erzeugten Wirbelströmen

509881 /0883

zu ermöglichen, abzuklingen, bevor das Material die Spulen durchläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspulen (4, 14) gegensinnig gewickelt und in Reihe geschaltet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis· 8, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Summierungseinrichtung ein mit den aneinander angeschlossenen Spulen (4, 14) gekoppelter Differentialtransformator (15^T) gehört.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Modifizieren des ersten Ausgangssignals ein eine Spannung erzeugendes Tachometer (18; 32) gehört, daS die Summierungseinrichtung einen an die beiden Fühlspulen (4, 14) angeschlossenen Verstärker (8) zum Verstärken der Summe der EMK-Signale aufweist, daß die Ausgangsspannung des Tachometers diesem Verstärker zugeführt wird, um seine Verstärkung zu regeln, und daß daher das zweite Ausgangssignal das Ausgangssignal des Verstärkers ist, das in Abhängigkeit von Änderungen der Geschwindigkeit modifiziert wird, mit der das Material das Magnetfeld durchläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zu der magnetischen Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes ein langgestreckter zylindrischer Elektromagnet (1O) mit Luftkern gehört.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zu der magnetischen Einrichtung zum Erzeugen des Magnetfeldes ein langgestreckter zylindrischer Dauermagnet (10) gehört.

509881 /0883

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromagneten (10) und den PUhlspulen (4, 14) eine elektrostatische Abschirmung (11) angeordnet ist.

Der Patentanwalt!

509881 /0883

1$

L e e r s e i t e