DE2530816A1

DE2530816A1 - Flaw detector for testing materials esp. tubes - has magnetic head with alternating field and tracking error compensation

Info

Publication number: DE2530816A1
Application number: DE19752530816
Authority: DE
Inventors: Heinz Boetzel
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE2530816C3; DE2530816B2

Abstract

The flaw detector for testing material surface consists of a ferromagnetic probe head moved over the surface of the material under test. The magnetic core carries three windings. An exciter winding is driven from an AC generator. A control winding provides a signal for maintaing a constant tracking distance between the head and the surface of the material. A receiver winding produces a signal whenever a discontinuity is detected. The detector signal is amplified and passes through a phase-sensitive detector. The demodulated signal is filtered an amplified in an operational amplifier whose output can be displayed on an oscillograph. Indicator lamps show variation of head-to-surface separation.

Description

Wirbelstromprüfgerät zum Abtasten der Oberfläche eines Prüfteils Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromprüfgerät zum Abtasten der Oberfläche eines Prüfteils auf Inhomogenitäten, mit mindestens einer Prüf sonde, die in der zu prüfenden Oberfläche Wirbelströme hervorruft, auf deren Rückwirkungen reagiert und aufgrund dieser Rückwirkungen in Abhängigkeit von den Inhomogenitäten Prüfsignale abgibt, wobei die Höhe der Prüfsignale vom Abstand der Prüfsonde zur zu prüfenden Oberfläche moduliert wird, mit einer Führungseinrichtung, die die Prüfsonde in einer vorgesehenen Bahn entlang der zu prüfenden Oberfläche führt, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Höhe der Prüfsignale, mit Mitteln zum Ableiten einer Steuerspannung, deren Höhe vom Abstand der Prüfsonde zur zu prüfenden Oberfläche abhängt und mit Mitteln zum Anschließen der Steuerspannung an die Steuereinrichtung.Eddy current testing device for scanning the surface of a test part Die The invention relates to an eddy current testing device for scanning the surface of a test part for inhomogeneities, with at least one test probe in the surface to be tested Causes eddy currents, reacts to their repercussions and because of these repercussions emits test signals as a function of the inhomogeneities, the level of the test signals is modulated by the distance of the test probe to the surface to be tested, with a Guide device, which the test probe in a designated path along the to test surface leads, with a control device for controlling the amount of Test signals, with means for deriving a control voltage, the level of which depends on the distance the test probe depends on the surface to be tested and with means for connecting the control voltage to the control device.

Ein solches Wirbelstromprüfgerät ist bekannt z.B. aus der Offenlegungsschrift DT -. OS 1 773 501. Die in Figur 10 der genannten Druckschrift dargestellte Prüfanordnung enthält eine Wirbelstromsonde zum Ableiten von Prüfsignalen in Abhängigkeit von Inhomogenitäten der zu prüfenden Oberfläche und einen steuerbaren Verstärker zum Verstärken dieser Prüfsignale. Die Steuersignale zum Steuern des Verstärkers werden aus der Erregerwicklung der Wirbelstromsonde gewonnen, die einen speziell für diesen Zweck entworfenen besonderen Aufbau aufweist. Die Erregerwicklung besteht nämlich aus zwei Teilwicklungen, von denen die eine mit der Prüfteiloberfläche eng gekoppelt ist, die andere von ihr weitgehend entkoppelt ist, von denen also die eine sehr stark, die andere nur in geringem Maße auf Änderungen des Abstandes zwischen Prüfteiloberfläche und Wirbelstromsonde reagiert. Beide Teilwicklungen sind in Brücke geschaltet, so daß am Brückenausgang eine Steuerspannung ansteht, die eine bestimmte Funktion des Prüfteilabstandes darstellt.Such an eddy current testing device is known, for example, from the laid-open specification DT -. OS 1 773 501. The test arrangement shown in FIG. 10 of the cited publication contains an eddy current probe for deriving test signals as a function of Inhomogeneities of the surface to be tested and a controllable amplifier for Amplify these test signals. The control signals for controlling the amplifier are obtained from the excitation winding of the eddy current probe, the one specially made for this Purpose designed has special structure. Namely, the excitation winding exists the end two partial windings, one of which with the test part surface is closely coupled, the other is largely decoupled from it, so from them one very strongly, the other only slightly to changes in the distance reacts between test part surface and eddy current probe. Both partial windings are connected in a bridge so that a control voltage is present at the bridge output, which represents a certain function of the test part distance.

Ziel der Verstärkungssteuerung ist es, solche Verstärkungswerte einzustellen, die geeignet sind, die Änderungen der Höhe der Prüfsignale in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand zu kompensieren. Soll dieses Ziel erreicht werden, so müssen innerhalb des ganzen Regelbereichs drei Funktionen recht genau aufeinander abgestimmt sein: die Funktion der Steuerspannung vom Prüfteilabstand, die Funktion der Prüfsignalhöhe vom Prüfteilabstand und die Funktion der Verstärkung des steuerbaren Verstärkers von der Steuerspannung.The aim of the gain control is to set such gain values, which are suitable for the changes in the level of the test signals as a function of the distance between the test parts to compensate. If this goal is to be achieved, then within the whole Three functions must be coordinated quite precisely with one another: the function the control voltage from the test part distance, the function of the test signal level from the test part distance and the function of the gain of the controllable amplifier from the control voltage.

Obwohl diese drei Funktionen durch eine Reihe von Parametern beeinflußt werden können, gelang es in Wirklichkeit immer nur in einem kleinen Prüfteilabstandsbereich, die gewünschte genaue Abstimmung herzustellen. Je weiter man sich von der Mitte dieses Bereiches entfernte, umso größere Abweichungen mußten in Kauf genommen werden. Darüberhinaus war das Herstellen dieser Abstimmung in jedem Fall eine schwierige und unübersichtliche Aufgabe, die überdies für jede abweichende Sondencharakteristik neu durchzuführen war. In der Praxis wurde als steuerbarer Verstärker ein Röhrenverstärker benutzt, dessen Regelkennlinie durch die Wahl des Arbeitspunktes bestimmt wurde, wobei natürlich mit jeder Änderung des Arbeitspunktes auch die mittlere Verstärkung nachgestellt werden mußte. Aus den oben angegebenen Gründen, d.h. wegen der Unmöglichkeit die drei Funktionen über einen größeren Bereich aufeinander abzustimmen, war auch in der Praxis eine statische Steuerung nicht durchführbar. Der Gleichstromanteil der Steuerspannung mußte durch einen Kondensator abgetrennt werden, so daß nur die Änderungen des Prüfteilabstandes, z.B. durch exzentrische Lage eines rundum abgetasteten zylindrischen Prüfteils, nicht aber der Prüfteilabstand an sich, zur Steuerung herangezogen wurde. Erlaubte Dimensionstoleranzen des Prüfteils konnten so nach wie vor die Prüfsignalhöhe beeinflussen und so die Anzeige der Größe von Inhomogenitäten verzerren, z.B. die Durchmessertoleranzen eines rundum abgetasteten zylindrischen Prüfteils.Although these three functions are influenced by a number of parameters in reality, it was only ever possible in a small test part distance range, to produce the exact coordination required. The further you are from the center This area removed, the greater the deviations had to be accepted. Moreover, establishing this coordination was in any case a difficult one and confusing task, moreover for each different probe characteristics was to be carried out again. In practice, a tube amplifier was used as a controllable amplifier used whose control characteristic was determined by the choice of the operating point, with every change in the operating point, of course, the mean gain as well had to be readjusted. For the reasons given above, i.e. because of the impossibility to coordinate the three functions over a larger area, was Static control cannot be carried out in practice either. The direct current component the control voltage had to be separated by a capacitor so that only the Changes in the test part distance, e.g. due to the eccentric position of a scanned all around cylindrical test part, but not the test part distance per se, is used for control became. Allowed dimensional tolerances of the test part could still be the test signal level influence and thus distort the display of the size of inhomogeneities, e.g. the Diameter tolerances of a cylindrical test part scanned all around.

Die Erfindung macht sich ein Wirbelstromprüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung zur Aufgabe, bei dem in einem erheblich größeren Abstandsbereich als bisher durch genaue Kompensation die Höhe des Prüfsignals von Änderungen des Prüfteilabstandes und vom absoluten Betrag des Prüfteilabstandes unabhängig gemacht werden kann. Der dazu erforderliche Abgleichvorgang soll einfach durchzuführen und für jede beliebige Sondencharakteristik anwendbar sein.The invention makes an eddy current test device of the type described at the outset Kind to the task in which in a considerably larger distance range than before the level of the test signal for changes in the test part distance through precise compensation and can be made independent of the absolute amount of the test part distance. Of the the adjustment process required for this should be easy to carry out and for any Probe characteristics be applicable.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Wirbelstromprüfgerät gemäß Patentanspruch 1. In dem so definierten Wirbelstromprüfgerät sind die beiden Funktionen "Prüfsignalhöhe in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand" und "Steuerspannung in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand11 nicht miteinander verknüpft durch ein Regelglied mit relativ starr gegebener Regelkennlinie, sondern durch ein Netzwerk, das den jeweiligen Bedürfnissen durch die Wahl der Teilerelemente leicht angepaßt werden kann. Ein Umrüsten auf Sonden beliebiger Charakteristik wird leicht durchführbar. Der ausnützbare Abstandsbereich ist praktisch unbegrenzt, solange die zur Verfügung stehende Steuer spannung einen ausreichenden Gradienten aufweist. Die Auflösung der Kompensation ist eine Frage des Aufwandes. Je größer bei gegebenem Abstandsbereich die Zahl der Spannungsdiskriminatoren gewählt wird, in umso feineren Stufen kann die Kompensation erfolgen.The inventive solution to the problem consists in an eddy current testing device according to claim 1. In the eddy current test device so defined are the two Functions "test signal level as a function of test part distance" and "control voltage not linked to one another by a control element depending on the test part distance11 with a relatively rigid given control characteristic, but rather through a network that provides the respective needs can be easily adapted by the choice of the divider elements can. It is easy to convert to probes of any characteristic. The usable distance range is practically unlimited as long as it is available standing control voltage has a sufficient gradient. The resolution the compensation is a question of the effort. The larger for a given distance range the number of voltage discriminators is chosen, in all the finer ones The compensation can take place in stages.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer einfachen Möglichkeit zur Anzeige des momentanen Prüfteilabstandes durch Leuchtsignale. Bei der Umfangsabtastung von zylindrischen Prüfteilen ergibt sich damit eine einfache Hilfe für das zentrische Einstellen des Prüfteils bezüglich der rotierenden Abtasteinrichtung, da Exzentrizität des Prüfteils ein Band von Leuchtsignalen verursacht, das beim Herstellen der zentrischen Lage des Prüfteils auf ein einziges Leuchtsignal zusammenschrumpft. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen genannt und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die die Erfindung an Hand von Beispielen mit Hilfe einiger Figuren erläutern soll. Die Figuren zeigen im einzelnen: Fig. 1 eine Wirbelstromsonde Fig. 2 die Kennlinien der Sonde nach Fig. 1 Fig. 3 die schematische Darstellung einer Abtasteinrichtung Fig. 4 das Schaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes mit Abstandskompensation Fig: 5 eine andere Wirbelstromsonde Fig. 6 die Kennlinien der Sonde nach Fig. 5 Fig. 7 das Schaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes mit abgewandelter Abstandskompensation.An advantageous embodiment of the invention consists in a simple one Possibility to display the current test part distance by means of light signals. at the circumferential scanning of cylindrical test parts thus results in a simple one Help for the centric setting of the test part with respect to the rotating scanning device, because the eccentricity of the test part causes a band of light signals that Establishing the central position of the test part shrinks to a single light signal. Further refinements of the invention are mentioned in the subclaims and result from the following description, the invention on the basis of examples should explain with the help of some figures. The figures show in detail: 1 an eddy current probe, FIG. 2 the characteristic curves of the probe according to FIG. 1, FIG. 3 the schematic Representation of a scanning device Fig. 4 shows the circuit diagram of an eddy current testing device with distance compensation Fig: 5 another eddy current probe Fig. 6 the characteristics the probe according to FIG. 5 FIG. 7 shows the circuit diagram of an eddy current test device with a modified one Distance compensation.

Figur 1 zeigt eine Wirbelstromsonde 1, ähnlich der in den eingangs erwähnten, schon bekannten Wirbelstromprüfgerät verwendeten, die auch in dem Schaltbild von Figur 4 wiedergegeben wird. Sonde 1 besitzt einen Kern 2 aus ferromagnetischem Material, der z.B. aus zwei Rücken an Rücken geklebten E-Kernen bestehen kann und der drei obere, der Oberfläche des Prüfteils zugewandte Arme 3, 4, 5 sowie drei untere derselben abgewandte Arme 6, 7, 8 aufweist. Der mittlere obere Arm 4 ist durch einen Einschnitt in zwei Enden 9 und 10 aufgeteilt. Die drei Wicklungen 11, 13, 17 der Sonde 1 bestehen aus Teilwicklungen, von denen der Einfachheit halber zumeist nur eine einzige Windung dargestellt ist und die in bestimmter Weise um die Arme des Kernes 2 geschlungen sind.Figure 1 shows an eddy current probe 1, similar to that in the opening mentioned, already known eddy current test device used, which is also in the circuit diagram of Figure 4 is reproduced. Probe 1 has a core 2 made of ferromagnetic Material, which e.g. can consist of two E-cores glued back to back and the three upper arms 3, 4, 5 facing the surface of the test piece and three lower arms of the same has remote arms 6, 7, 8. The middle upper arm 4 is through an incision divided into two ends 9 and 10. The three windings 11, 13, 17 of the probe 1 are made from partial windings, of which mostly only a single turn for the sake of simplicity is shown and wrapped around the arms of the core 2 in a certain manner are.

Erregerwicklung 11 besitzt Anschlüsse 12 und ist um die Arme 3, 5, 6 und 8 geschlungen. Gespeist von einer geeigneten Wechselstromquelle erzeugt die Erregerwicklung 11 in den Armen 3, 5, 6 und 8 einen magnetischen Fluß. Der von den Armen 3 und 5 ausgehende Fluß durchdringt die den Armen 3 und 5 gegenüberliegende Oberfläche des hier nicht dargestellten Prüfteils und erzeugt in diesem Wirbelströme.Excitation winding 11 has connections 12 and is around the arms 3, 5, 6 and 8 looped. Powered by a suitable AC power source, the generates Excitation winding 11 in arms 3, 5, 6 and 8 a magnetic flux. The one from the River outgoing arms 3 and 5 penetrates the flow opposite arms 3 and 5 Surface of the test part, not shown here, and generates eddy currents in this.

Empfängerwicklung 13 mit Anschlüssen 14 besteht aus zwei Teilwicklungen 15, 16, die in entgegengesetztem Wickelsinn um die beiden Enden 9, 10 des Armes 4 gewickelt sind. Alternativ dazu kann die Empfängerwicklung 11 sich auch aus einer Anzahl 8-förmig um die beiden Enden 9, 10 geschlungener Einzelwindungen zusammensetzen. Im Normalfall heben sich die vom sekundären Wirbelstromfeld in den Teilwicklungen 15, 16 induzierten Spannungssignale auf, so daß an den Anschlüssen 14 keine Spannung ansteht. überlaufen jedoch beim Abtasten einer Prüfteiloberfläche die beiden Enden 9, 10 des Kernes 2 nacheinander eine Inhomogenität der Oberfläche, z.B. einen Riß, so bewirkt die von diesem hervorgerufene Verzerrung des Wirbelstromfeldes unterschiedliche induzierte Spannungen in den Teilwicklungen 15, 16 und somit eine Prüfsignalspannung an den Anschlüssen 14. Die Höhe der Prüfsignalspannung ist umso größer, je geringer der Abstand zwischen den Oberflächen der Enden 9, 10 und der Oberfläche des Pru:fteils, im folgenden kurz der Prüfteilabstand ist.Receiver winding 13 with connections 14 consists of two partial windings 15, 16, which are wound in opposite directions around the two ends 9, 10 of the arm 4 are wound. Alternatively, the receiver winding 11 can also consist of a Assemble the number of 8-shaped individual turns around the two ends 9, 10. Normally, the secondary eddy current field in the partial windings stand out 15, 16 induced voltage signals, so that at the connections 14 no voltage pending. however, the two ends overflow when a test part surface is scanned 9, 10 of the core 2 successively an inhomogeneity of the surface, e.g. a crack, thus the distortion of the eddy current field caused by this causes different ones induced voltages in the partial windings 15, 16 and thus a test signal voltage at the connections 14. The level of the test signal voltage is greater, the lower the distance between the surfaces of the ends 9, 10 and the surface of the test part, in the following is the test part distance.

In Figur 2 gibt Kurve E die relative Höhe der Prüfsignalspannung für einen Riß bestimmter Tiefe in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand wieder. Wie man sieht, fällt die Prüfsignalspannung bei einer Abstands zunahme von nur 1 mm auf einen Bruchteil ihres vorherigen Wertes ab, so daß eine wesentlich geringere Rißtiefe vorgetäuscht wird als die tatsächlich vorliegende.In FIG. 2, curve E shows the relative level of the test signal voltage for a crack of a certain depth depending on the test part distance. As you can see, the test signal voltage drops to a fraction with an increase in distance of only 1 mm their previous value, so that a much smaller crack depth is simulated is considered the actually present.

Wicklung 17, die sogenannte Abstandswicklung, ist ebenfalls auf die Arme 3, 5, 6, 8 gewickelt, jedoch besitzen die auf die unteren, dem Prtifteil abgewandten Arme 6, 8 gewickelten Teilwicklungen bezüglich der Erregerwicklung den umgekehrten Wickelsinn. Sind beispielsweise alle Teilwicklungen der Erregerwicklung 11 und der Abstandswicklung 17 gleich dimensioniert, so ergibt sich an den Anschlüssen 18 die Spannung Null, wenn der Prüfteilabstand sehr groß wird.Winding 17, the so-called spacing winding, is also on the Arms 3, 5, 6, 8 wound, but have those on the lower, facing away from the test part Arms 6, 8 wound partial windings with respect to the excitation winding the reverse Winding sense. If, for example, all partial windings of the field winding 11 and the Spacer winding 17 with the same dimensions, the result at the connections 18 is the Voltage zero if the test part distance is very large.

Verringert man den Prüfteilabstand so steigt die Spannung der Abstandswicklung rasch an. Kurve A in Figur 2 gibt die relative Höhe dieser Spannung, die im folgenden wegen ihrer Verwendung als Steuerspannung bezeichnet wird, in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand wieder.If the distance between the test pieces is reduced, the tension in the spacer winding increases quickly. Curve A in Figure 2 gives the relative magnitude of this stress, which follows is called control voltage because of its use, depending on the distance between the test pieces again.

Figur 3 vermittelt eine stark vereinfachte Darstellung eines Schnittes durch eine Abtasteinrichtung mit einem Rotierkopf 21, der zum spiraligen Abtasten der Oberfläche eines langgestreckten zylindrischen Prüfteils 22 durch zwei Sonden 1 dient. Der Rotierkopf 21 wird angetrieben von einem Motor 23 über einen Treibriemen 25. Das Prüfteil 22 ist bezüglich der Achse des Rotierkopfes 21 exzentrisch angeordnet. Infolgedessen ändert sich der Prüfteilabstand für beide Sonden 1 periodisch mit jedem Umlauf. Das bedeutet jedoch, daß ohne eine entsprechende Kompensation die Höhe der Prüfsignalspannung eines Risses 24 von der zufälligen Lage dieses Risses abhängen würde.FIG. 3 provides a greatly simplified representation of a section by a scanning device with a rotating head 21 which is used for spiral scanning the surface of an elongated cylindrical test part 22 by two probes 1 serves. The rotating head 21 is driven by a motor 23 via a drive belt 25. The test part 22 is arranged eccentrically with respect to the axis of the rotating head 21. As a result, the test part spacing changes periodically for both probes 1 every round. However, this means that without a corresponding compensation Level of the test signal voltage of a crack 24 from the random location of this crack would depend.

Figur 4 stellt das vereinfachte Blockschaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes dar, in dem die Abstandsabhängigkeit voll auskompensiert wird. Die Erregerwicklung 11 der Sonde 1 wird gespeist von einer Wechselstromquelle 31. Die Prüfsignalspannung der Empfängerwicklung 13 gelangt über einen Vorverstärker 32 zum Eingang eines phasenselektiven Gleichrichters 33, der seine Referenzspannung über einen Phasenschieber 29 aus der Wechselstromquelle 31 erhält. Das demodulierte Prüfsignal gelangt vom Ausgang des phasenselektiven Gleichrichters 33 über einen Tiefpaß 34 zur Unterdrückung der Trägerrestspannung, über eine Teilerstufe 35 zur Einstellung der Geräteempfindlichkeit und über einen Hochpaß 36 zur Unterdrükkung von Störsignalen zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 37, dessen Verstärkung praktisch ausschließlich vom Teilungsverhältnis der eingesetzten Gegenkopplungswiderstände bestimmt wird. Im vorliegenden Falle ergibt sich das Teilungsverhältnis der Gegenkopplung und damit die Verstärkung des Operationsverstärkers 37 aus dem Widerstand 47 und der Parallelschaltung des Widerstandes 48 mit einer Reihe weiterer Widerstände, wie weiter unten noch näher erläutert wird. In einem weiteren Tiefpaß 38 kann die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 37 von eventuell auftretenden Umschaltspitzen gereinigt werden. Die an Klemme 30 anstehende Prüfsignalspannung wird in bekannter Weise weiter verarbeitet, etwa durch Anzeige am Bildschirm eines Oszillograph 39, durch einen oder mehrere auf bestimmte Fehlertiefe eingestellte Amplitudendiskriminatoren, die eine Markierung der Fehlerstelle auslösen oder durch Aufzeichnen mittels Registriergerät.FIG. 4 shows the simplified block diagram of an eddy current testing device in which the distance dependency is fully is compensated. the The excitation winding 11 of the probe 1 is fed by an alternating current source 31. The The test signal voltage of the receiver winding 13 passes through a preamplifier 32 to the input of a phase-selective rectifier 33, which its reference voltage is obtained from the alternating current source 31 via a phase shifter 29. That demodulated Test signal comes from the output of the phase-selective rectifier 33 via a Low-pass filter 34 for suppressing the residual carrier voltage, via a divider 35 for Adjustment of the device sensitivity and a high-pass filter 36 for suppression of interference signals to the inverting input of an operational amplifier 37, whose Gain practically exclusively from the division ratio of the negative feedback resistances used is determined. In the present case, the division ratio of the negative feedback results and thus the gain of the operational amplifier 37 from the resistor 47 and the parallel connection of resistor 48 with a number of other resistors, as will be explained in more detail below. In a further low-pass filter 38, the Output voltage of the operational amplifier 37 of any switching peaks that may occur getting cleaned. The test signal voltage applied to terminal 30 is known in Way further processed, for example by display on the screen of an oscilloscope 39, by one or more amplitude discriminators set to a specific defect depth, which trigger a marking of the fault location or by recording with a recording device.

Die Steuerspannung aus der Abstandswicklung 17 gelangt über einen Vorverstärker 2B, einen Tiefpaß 40 zur Unterdrückung eventueller Oberwellen, ein Teilerglied 41 zur Einstellung der Verstärkung im Steuerspannungskanal an den Eingang eines Demodulators 42. Die demodulierte Steuerspannung wird in einem Tiefpaß 43 von Trägerrestspannung befreit, in einem Verstärker 44 weiter verstärkt und kann durch ein Voltmeter 45 angezeigt werden.The control voltage from the spacer winding 17 passes through a Preamplifier 2B, a low-pass filter 40 to suppress possible harmonics Divider 41 for setting the gain in the control voltage channel at the input a demodulator 42. The demodulated control voltage is in a low-pass filter 43 freed from residual carrier voltage, further amplified in an amplifier 44 and can indicated by a voltmeter 45.

Weiter gelangt die demodulierte Steuerspannung an den Eingang eines Spannungsteilers 46 mit den Widerständen 51 - 55, die bis auf Widerstand 51 gleich groß sein können. Die Ausgänge des Spannungsteilers 46 sind jeweils mit dem positiven Eingang eines von fünf Komparatoren 61 - 65 verbunden.The demodulated control voltage is also applied to the input of a Voltage divider 46 with resistors 51-55, which are the same except for resistor 51 can be great. The outputs of the voltage divider 46 are each positive Input of one of five comparators 61-65 connected.

Am negativen Eingang jedes der Komparatoren 61 - 65 liegt eine gemeinsame Referenzspannung Ur, die von der Versorgungsspannung Ub mittels eines Vorwiderstandes 56 und einer Referenzdiode 57 gewonnen wird. Die Komparatoren 61 - 65 sind so ausgelegt, daß an ihrem Ausgang nur zwei stabile Signale möglich sind, nämlich "1" bei überschreiten der Referenzspannung U r durch die Spannung an den positiven Eingängen und "0" beim Unterschreiten derselben. Die Komparatoren 61 - 65 stellen zusammen mit dem Teiler 46 eine Reihe von Spannungsdiskriminatoren dar, deren Ausgangssignale anzeigen, ob die Steuer spannung am Eingang des Teilers 46 eine bestimmte Schwellenspannung überschritten hat. Mit wachsender Steuerspannung, d.h. mit abnehmendem Prüfteilabstand, wird erst am Ausgang des Komparators 65 danach sukzessive auch an den übrigen Ausgängen 64 - 61 das Signal 1 erscheinen.A common input is present at the negative input of each of the comparators 61-65 Reference voltage Ur obtained from the supply voltage Ub by means of a series resistor 56 and a reference diode 57 is obtained. The comparators 61 - 65 are designed so that only two stable signals are possible at their output, namely "1" when exceeded the reference voltage U r by the voltage at the positive inputs and "0" at Falling below the same. The comparators 61-65 together with the divider 46 represents a series of voltage discriminators, the output signals of which indicate whether the control voltage at the input of the divider 46 has a certain threshold voltage has exceeded. With increasing control voltage, i.e. with decreasing test part distance, is only then successively at the output of the comparator 65 also at the other outputs 64 - 61 the signal 1 appears.

Eine Alternative zur vorliegenden Spannungsdiskr;minatorschaltung besteht darin, an die positiven Eingänge der Komparatoren 61 - 65 gemeinsam die Steuerspannung zu führen und an die negativen Eingänge eine Reihe unterschiedlicher Referenzspannungen zu legen, die man durch TeiTen einer Referenzspannung oder durch eine Serie von Referenzdioden gewonnen hat. Für beide Alternativen gilt, daß eine umso feinere Auflösung der Steuerspannung erfolgt, je größer die Anzahl der verwendeten Komparatoren ist.An alternative to the present voltage discriminator circuit is to share the positive inputs of the comparators 61 - 65 with the To lead control voltage and to the negative inputs a number of different To put reference voltages, which can be achieved by dividing a reference voltage or by won a series of reference diodes. For both alternatives it is true that one The greater the number of controls, the finer the resolution of the control voltage Comparators is.

Die Ausgänge der Komparatoren 61 - 65 sind mit den Eingängen elektronischer Schalter 71 - 75 verbunden, deren Ausgänge bei vorliegendem Eingangssignal die Widerstände 81 - 85 parallel zu Gegenkopplungswiderstand 48 schalten. Liegt bei keinem der elektronischen Schalter 71 - 75 ein Eingangssignal vor, also bei großem PrüSteilabstand, ist keiner der Widerstände 81 - 85 eingeschaltet. Aus den Widerständen 47 und 48 ergibt sich die maximal mögliche Verstärkung. Mit abnehmenden Prüfteilabstand werden der Reihe nach die Widerstände 85 - 81 parallel zu Widerstand 48 gelegt und damit die Verstärkung schrittweise reduziert, bis im Extremfall alle Widerstände 85 - 81 parallel zu Widerstand 48 geschaltet sind, wenn die Steuerspannung die Schwellenspannung des letzten Komparators 61 überschritten hat.The outputs of the comparators 61-65 are more electronic with the inputs Switches 71-75 connected, the outputs of which, when the input signal is present, the resistors Connect 81 - 85 in parallel to negative feedback resistor 48. Is not in any of the electronic Switch 71 - 75 an input signal, So with a large test part distance, none of the resistors 81-85 is switched on. From resistors 47 and 48 the maximum possible gain results. As the test part distance decreases, one after the other, the resistors 85-81 are placed in parallel with resistor 48 and thus the gain is gradually reduced until, in extreme cases, all resistors 85 - 81 are connected in parallel with resistor 48 when the control voltage exceeds the threshold voltage of the last comparator 61 has exceeded.

Beim Abgleich kann man wie folgt vorgehen. Man legt zunächst die Grenzen des auszuregelnden Prüfbereichs fest. Dazu stellt man erst die Sonde auf den größten noch zu kompensierenden Prüfteilabstand ein und stellt den Teiler 41 so ein, daß Komparator 65 speben anspricht. Danach stellt man die Sonde auf den kleinsten noch auszuregelnden Prüfteilabstand ein und stellt Widerstand 51 auf einen solchen Wert, daß Komparator 61 soeben noch anspricht. Damit sind die Grenzen des gewünschten Regelbereiches bestimmt. Sodann gleicht man die Steuerwiderstände 81 - 85 ab. Dazu läßb man die Sonde über einen mittleren Fehler laufen und variiert den Prüfteilabstand so, daß nacheinander die Komparatoren 65 - 61 ansprechen. Dabei werden jeweils die Widerstände 85- 81 so eingestellt, daß die Höhe der am Oszillographen 39 angezeigten Prüfsignalspannung für alle Prüfteilabstände gleich bleibt.The adjustment can be done as follows. First you set the limits of the test area to be regulated. To do this, you first set the probe on the largest test part distance still to be compensated and adjusts the divider 41 so that Comparator 65 responds. Then you put the probe on the smallest one to be regulated test part distance and sets resistor 51 to such a value, that comparator 61 is still responding. That is the limits of what is desired Control range determined. The control resistors 81 - 85 are then adjusted. In addition Let the probe run over a mean error and vary the distance between the test pieces so that the comparators 65-61 respond one after the other. The Resistors 85-81 adjusted so that the height of the displayed on the oscilloscope 39 Test signal voltage remains the same for all test part distances.

Mit einfachen Mitteln kann der Signalzustand der Komparatoren 61 - 65 und damit der Prüfteilabstand der Sonde durch Signallampen zur Anzeige gebracht werden. In der im folgenden beschriebenen Schaltung wird darüber hinaus durch das Aufleuchten der beiden äußeren Signallampen angezeigt, daß der gewünschte Prüfbereich unter- bzw. überschritten wurde. Die Ausgänge der Komparatoren 61 - 65 sind einerseits mit den Eingängen invertierender Gatter 91 - 95 und andererseits mit je einem Eingang von Und-Gattern 101 - 105 verbunden. Die Ausgänge der invertierenden Gatter 91 - 95 sind mit den zweiten Eingängen der Und-Gatter 102 - 105 und mit einem Eingang eines Und-Gatters 106 verbunden. An je einem Eingang der beiden Und-Gatter 101 und 106 liegt dauernd ein dem Signal 1 entsprechendes Potential. An die Ausgänge der Und-Gatter 101 -106 sind Signallampen 111 - 116, z.B. Leuchtdioden, angeschlossen, von denen die beiden äußeren (111 und 116) rot, die übrigen gelb und eine in der Mitte des Bereichs gelegene grün eingefärbt sein können. Führt der Ausgang des Komparators 65 das Signal "0", ist also der Prüfteilabstand der Sonde so groß, daß er außerhalb des gewünschten Meßbereichs liegt, so erhalten beide Eingänge des Und-Gatters 106 das Signal n "1" und die rote Signallampe 116 leuchtet. Sobald Komparator 65 Signal "1" an seinem Ausgang führt, verliert ein Eingang des Und-Gatters 106 über Invertiergatter 95 seine Signalbasis und Signallampe 116 erlischt. Beide Eingänge des Und-Gatters 105 erhalten jetzt Signal 1 und Signallampe 115 leuchtet auf. So geht es fort, bis nach Ansprechen des Komparators 61, also nach Unterschreiten des kleinsten gewünschten Prüfteilabstandes der Sonde, die beiden Eingänge des Und-Gatters 101 Signal "1" führen und die rote Signallampe 111 aufleuchtet.The signal state of the comparators 61 - 65 and thus the test part distance of the probe is displayed by signal lamps will. In the circuit described below, the Illumination of the two outer signal lamps indicates that the desired test area was fallen below or exceeded. The outputs of the comparators 61-65 are on the one hand with the inputs of inverting gates 91-95 and on the other hand with one input each connected by AND gates 101-105. The outputs of the inverting gates 91 - 95 are with the second Inputs of the AND gates 102-105 and connected to an input of an AND gate 106. At each entrance of the two AND gates 101 and 106 have a potential corresponding to signal 1 at all times. Signal lamps 111 - 116, e.g. light emitting diodes, are connected to the outputs of the AND gates 101-106. connected, of which the two outer ones (111 and 116) are red, the rest are yellow and one located in the middle of the area can be colored green. Does the The output of the comparator 65 is the signal "0", that is to say the test part distance of the probe so large that it lies outside the desired measuring range, both inputs receive of the AND gate 106, the signal n "1" and the red signal lamp 116 lights up. As soon Comparator 65 carries signal "1" at its output, one input of the AND gate loses 106 via inverting gate 95 its signal base and signal lamp 116 goes out. Both Inputs of the AND gate 105 now receive signal 1 and the signal lamp 115 lights up on. It continues like this until after the comparator 61 has responded, that is to say after the value has fallen below the smallest desired test part distance of the probe, the two inputs of the AND gate 101 Lead signal "1" and the red signal lamp 111 lights up.

Aus Gründen der Anschaulichkeit hat man sich im vorliegenden Beispiel auf die Darstellung von fünf Spannungsdiskriminatoren und fünf Schaltern beschränkt. In einem praktischen Anwendungsfall sind jeweils 24 Sätze eingesetzt worden, womit eine genügend feine Unterteilung des Abstandsbereichs gewährleistet war.For the sake of clarity, in the present example limited to the representation of five voltage discriminators and five switches. In a practical application, 24 sentences were used in each case, with which a sufficiently fine subdivision of the spacing area was guaranteed.

Wie schon weiter oben mitgeteilt, kann die mittlere Signallampe eine andere Farbe haben und durch ihr Aufleuchten anzeigen, daß die Sonde sich in der Mitte des vorgesehenen Abstandsbereiches befindet. Bei rotierender Abtastung zylindrischer Prüfteile wird man in der Regel die Einstellung so wählen, daß bei zentrischer Lage des prüfteils, also bei gleichbleibendem Prüfteilabstand, der letztere mit der Mitte des gewählten Abstandsbereichs übereinstimmt. Dann brennt, wenn nacheinander Prüfteile gleichen Durchmessers geprüft werden, solange nur die mittlere grüne Lampe, wie die Prüfteile zentrisch den Rotierkopf durchlaufen. Ist die Einstellung des Prüfteils exzentrisch, so leuchten während eines Umlaufs mehrere Signallampen auf, die wegen der Trägheit des menschlichen Auges von diesem als ein Band leuchtender Signallampen wahrgenommen werden. Eine Einstellung der genauen Zentrizität ist im allgemeinen nicht erforderlich, solange sich dieses Band leuchtender Signal lampen innerhalb des von den rotenSignallampen eingegrenzten Bereichs befindet. Soll jedoch aus irgendwelchen Gründen die genaue zentrische Lage des Prüfteils eingestellt werden, so kann dies geschehen, indem man das Band leuchtender Signal lampen auf eine einzige leuchtende Signallampe zurückführt.As already mentioned above, the middle signal lamp can have a have a different color and when they light up, they indicate that the probe is in the In the middle of the intended distance range. Cylindrical with rotating scanning As a rule, test parts will be set so that they are in a central position of the test part, i.e. with constant test part distance, the latter with the center of the selected distance range. Then burns when one after the other Test parts same diameter can be checked as long as only the middle green lamp, such as the test parts run centrically through the rotating head. Is the setting of the test part eccentric, several signal lamps light up during one cycle, which are due to the indolence of the human eye from this as a band of luminous signal lamps be perceived. An adjustment of the exact centricity is generally not required as long as this band of luminous signal lamps is within of the area delimited by the red signal lamps. However, it should be made of any Reasons the exact centric position of the test part are set, so this can done by placing the band of luminous signal lamps on a single luminous one Signal lamp returns.

Figur 5 zeigt eine Sonde 121 von gegenüber Figur 1 abweichender Bauart, die keine besondere Abstandswicklung hat. Vielmehr wird hier die Steuer spannung aus dem Strom durch die Erregerwicklung 122 abgeleitet. Die Empfängerwicklung 123 ist mit zwei gegeneinander geschalteten Teilwicklungen um die Enden 124 des stiftförmigen Kernes 125 geschlungen. Entsprechend der anderen Bauart sind auch die in Figur 6 dargestellten Kennlinien der Sonde 121 von denen der Sonde 3 1 verschieden. So geht z.B. auch bei sehr großem Prüfteilabstand s die Steuerspannung A nicht auf 0, sondern läuft schon bei relativ niederem Abstand in einen Endwert ein. Trotz der völlig anderen Sondencharakteristik kann ohne weiteres mit der zuvor beschriebenen Regelanordnung eine vollständige Kompensation der Abhängigkeit der Prüfsignalspannung E von Prüfteilabstand s erfolgen. Um jedoch die Möglichkeit von Alternativen aufzuzeigen, wird die Anwendung der Sonde 121 mit einer abgewandelten, einfachen Regelanordnung nach Figur 7 beschrieben.FIG. 5 shows a probe 121 of a design different from that of FIG. 1, which has no special spacing winding. Rather, the control voltage is here derived from the current through the field winding 122. The receiver winding 123 is with two counter-connected partial windings around the ends 124 of the pin-shaped Kernes 125 looped. In accordance with the other design, those in FIG. 6 The characteristic curves shown for the probe 121 are different from those of the probe 3 1. This is how it works E.g. even with a very large test part distance s, the control voltage A is not set to 0, but runs into a final value even at a relatively small distance. Despite the totally other probe characteristics can easily be achieved with the control arrangement described above a complete compensation of the dependence of the test signal voltage E on the test part distance s done. However, in order to show the possibility of alternatives, the application of the probe 121 with a modified, simple control arrangement according to FIG. 7.

Eine Wechselstromquelle 127 speist die Erregerwicklung 122 der Sonde 131 und einen in Serie geschalteten kleinen Widerstand 128. Die Prüfsignalspannung aus der Empfängerwicklung 123 wird verstärkt in Vorverstärker 129, demoduliert in Demodulator 130, der seine Referenzspannung aus der Wechselstromquelle 127 ableitet, und schließlich in Tiefpaß 131 von Trägerrestspannung befreit. Die demodulierte Prüfsignalspannung gelangt dann zu einem Spannungsteiler 135, der aus dem Widerstand 132 und einer weiter unten näher erläuterten Kette von Widerständen besteht. Der Ausgang des Spannungsteilers ist mit einem Schaltblock 133 verbunden, der die weitere Verarbeitung der Prüfsignalspannung darstellen soll.An AC power source 127 feeds the excitation winding 122 of the probe 131 and a small resistor 128 connected in series. The test signal voltage from the receiver winding 123 is amplified in preamplifier 129, demodulates in demodulator 130, which takes its reference voltage from the AC power source 127 derives, and finally freed in low-pass filter 131 of residual carrier voltage. the demodulated test signal voltage then passes to a voltage divider 135, which consists of the resistor 132 and a chain of resistors explained in more detail below consists. The output of the voltage divider is connected to a switching block 133, which should represent the further processing of the test signal voltage.

Die an Widerstand 128 abfallende Spannung, die Steuerspannung, wird verstärkt in Verstärker 134. Die Spannungsdiskriminatoren bestehen auch hier wieder in einer Reihe von Komparatoren 151 - 155, an deren einem Eingang eine feste aus Referenzdiode 146 und Vorwiderstand 147 abgeleitete Referenzspannung Ur liegt und deren andere Eingänge mit den Ausgängen eines aus den Widerständen 141 - 145 bestehenden Spannungsteilers 148 verbunden sind. Die Ausgänge der Komparatoren 151 - 155 sind an die Eingänge von elektronischen Schaltern 161 - 165 angeschlossen. Die Ausgänge der Schalter 161 - 165 lieqen jeweils parallel zu einem Widerstand einer Kette in Serie geschalteten Widerstände 171 - 175, die zusammen mit dem an Masse liegenden Widerstand 176 ren unteren Arm des Spannungsteilers 135 bilden.The voltage dropped across resistor 128, the control voltage, is amplified in amplifier 134. The voltage discriminators also exist here again in a number of comparators 151-155, one input of which has a fixed output Reference diode 146 and series resistor 147 derived reference voltage Ur is and their other inputs with the outputs of one of the resistors 141-145 Voltage divider 148 are connected. The outputs of the comparators 151-155 are connected to the inputs of electronic switches 161-165. The exits the switches 161-165 are each parallel to a resistor in a chain in Series connected resistors 171 - 175, which together with the connected to ground Resistor 176 ren lower arm of voltage divider 135 form.

Bei wachsender Steuerspannung, also kleiner werdenden Prüfteilabstand, wird zunächst Komparator 151 ansprechen, danach sukzessive die Komparatoren 152 - 155, bis schließlich alle Komparatoren das Signal "1" am Ausgang führen. Dementsprechend werden von den Schaltern 161 - 165 nacheinander eine wachsende Zahl der Widerstände 171 - 175 kurzgeschlossen. Die Widerstände 171 - 176 sind so gewählt, daß die Prüfsignalspannung am Ausgang des Spannungsteilers 135 für alle vorgesehenen Abstandsstufen konstant bleibt.With increasing control voltage, i.e. with decreasing test part distance, will first respond to comparator 151, then successively to comparators 152 - 155, until finally all comparators have the signal "1" at the output. Accordingly Switches 161-165 successively increase the number of resistors 171 - 175 shorted. The resistors 171-176 are chosen so that the test signal voltage constant at the output of the voltage divider 135 for all provided distance steps remain.

Claims

PATENT CLAIMS:

X Eddy current testing device for scanning the surface of a test part for inhomogeneities, with at least one test probe in the surface to be tested Causes eddy currents, reacts to their repercussions and because of these repercussions emits test signals depending on the inhomogeneities of the surface, wherein the level of the test signals from the distance between the test probe and the surface to be tested is modulated, with a guide device, which the test probe in a provided Path along the surface to be tested leads, with a control device for Controlling the level of the test signals, with means for deriving a control voltage, the height of which depends on the distance between the test probe and the surface to be tested and with Means for connecting the control voltage to the control device, characterized in that that the control voltage having different threshold values voltage discriminators (61 - 65; 151 -155), the outputs of which emit a logical signal when the associated threshold values are exceeded and that the control device in a network of divider elements (81-85; 171-175) and switches (71-75; 161 - 165), the latter of which comes from the outputs of the voltage discriminators (61 - 65; 151 - 155) can be controlled and by short-circuiting and / or switching on of divider elements influence the level of the output voltage of the control device.

2) eddy current testing device according to claim 1, characterized in that comparators (61 - 65; 151 - 155) are used as voltage discriminators, at their first input a reference voltage (Ur) common to all comparators liegr, while its second input is connected to one of the outputs of a voltage divider (46; 148) is connected, at the input of which the test signal voltage is present and its Divider stages preferably have the same distances from one another.

3) eddy current testing device according to claim 1, characterized in that comparators are used as voltage discriminators at their first inputs each reference voltages of different levels, preferably in uniform Step distances are, while the test signal voltage is at the second inputs pending.

4) Eddy current testing device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the control device is a connected chain of resistors (171-175), which together with further resistors (132, 176) form a voltage divider (135) and that a row of switches (161 - 165), each of which, when actuated, one of the resistors (171 - 175) of the short-circuited chain.

5) eddy current testing device according to one of claims 1 - 3, characterized in that that the control device has an arithmetic amplifier (37) with a connected negative feedback network of resistors (47, 48, 81-85) and that for the control device further a series of switches (71-75) is part of which one of the resistors is used (81 - 85) can be switched on or off.

6) Eddy current testing device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the logic signals from the outputs of the voltage discriminators (61 - 65; 151 - 155) are indicated by optical signal generators (111 - 116).

7) eddy current testing device according to claim 6, characterized in that optical signal generators (111-116) are used, which are required for the task at hand can be viewed as practically inertia, such as light-emitting diodes.

8) eddy current testing device according to claim 6 or 7, characterized in that that the outputs of the voltage discriminators (61 - 65) with each other and with the optical signal generators (111-116) are linked so that when one responds The previous one goes out.

L e r s e i t e