DE2637201C2

DE2637201C2 -

Info

Publication number: DE2637201C2
Application number: DE2637201A
Authority: DE
Inventors: Michel Bures Sur Yvette Fr Pigeon
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1975-09-09
Filing date: 1976-08-18
Publication date: 1987-10-08
Also published as: CA1070766A; DE2637201A1; DD126270A5; ES451374A1; IT1074264B; NL7609666A; SE7609913L; FI59302C; GB1521203A; JPS5233791A; NL184387C; FI762581A; JPS602619B2; BR7605858A; ZA764982B; BE845928A; FI59302B; SE418905B; FR2324003B1; FR2324003A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Materialprüfung mittels Wirbelströmen gemäß dem Oberbegriff des einzigen Patentanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 37 06 029 bekannt.

Die Erfindung ist anwendbar bei der Prüfung von Metallgegenständen, insbesondere von Rohrbündeln für Wärmetauscher, Kondensatoren oder Dampferzeuger.

Bekanntlich besteht die Materialprüfung mittels Wirbelströmen in der Untersuchung der Änderungen von Strömen, die in einem Metallgegenstand durch das Magnetfeld einer von einem Erregungs-Wechselstrom durchflossenen Spule induziert sind. Derartige Ströme erzeugen in Rückwirkung ein Feld, das dem induzierenden oder Primärfeld entgegengesetzt ist, und verändern dadurch die Impedanz der Erregungsspule. Die Spule ist in einer Sonde angeordnet, die längs des zu prüfenden Gegenstands verschoben wird. Jeder Fehler des untersuchten Gegenstands, der in Höhe der Sonde auftritt, beispielsweise eine Dimensionsänderung, eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, Risse, usw., verändern den Stromlauf oder die Intensität oder Stärke der Wirbelströme und abhängig davon die Impedanz der Spule.

Im allgemeinen wird eine derartige Sonde durch zwei benachbarte Spulen gebildet, die gegenphasig eingespeist und die in zwei benachbarten Zweigen einer Meßbrücke angeordnet sind. Der Vorbeilauf eines Fehlers im Feld der Sonde bringt die Brücke zweimal aus dem Gleichgewicht, nämlich in die eine und dann in die andere Richtung. Die durch die Sonde abgegebene Spannung wird verstärkt und kann nach Analyse oder Auswertung auf dem Schirm einer Bildröhre (Kathodenstrahlröhre) dargestellt werden. Diese Darstellung erfolgt durch Anzeigen des Real- oder Wirkanteils X der gemessenen Spannung und des Imaginär- oder Blindanteils Y. Die durch die Sonde abgegebene komplexe Spannung wird somit durch einen Punkt mit den Koordinaten X, Y dargestellt. Wenn ein Fehler durch das Feld der Sonde tritt, durchläuft der darstellende Punkt eine Kurve, die im allgemeinen die Form einer Acht besitzt. Jeder Fehler kann daher aufgrund der Phase der Schleife oder Keule der Acht, nämlich der Neigung gegenüber einer Bezugsachse, und aufgrund deren Amplitude bestimmt werden.

Herkömmliche Wirbelstromprüfverfahren und -vorrichtungen, die eine einzige Erregungsfrequenz verwenden, sind an bestimmte Probleme schlecht angepaßt, bei denen ein Gegenstand geprüft werden soll, der einerseits bekannte und annehmbare Verformungen und andererseits Unstetigkeiten besitzt, die sich beispielsweise aus der Anwesenheit eines Metall-Vollkörpers nahe dem Gegenstand ergeben. Das ist beispielsweise der Fall bei Rohren für Wärmetauscher, die in einem Rohrboden, und einem Querträger oder an Schwingungsdämpfungsstäben befestigt sind. Diese Unstetigkeiten zeigen sich im Prüfgerät durch stark hervortretende Signale, die mögliche Signale maskieren oder überdecken können, die zu entdeckenden Fehlern entsprechen.

Die aus der dem Oberbegriff des Patentanspruchs entsprechenden US-PS 37 06 029 bekannte Vorrichtung hebt, um unerwünschte Parameter zu beseitigen und um lediglich in der die Änderungen des von der Sonde abgegebenen Signals wiedergebenden Kurve diejenigen Bestandteile hervor, die zu erkennenden Fehlern entsprechen. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden Mehrfrequenz-Erregungssignale verwendet und wird die entsprechend angezeigte Kurve derart aufeinanderfolgend gedreht, daß die Kurvenanteile, die den unerwünschten Parametern entsprechen, nicht mehr sichtbar sind. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung ist also, daß eine langwierige Drehung der angezeigten Acht-Kurven auf dem Oszillographen so lange nötig ist, bis eine Signalkomponente gegenüber allen anderen nicht interessierenden Parametern entsprechenden Signalkomponenten hervortritt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, bei der die Erregung ebenfalls mit mehreren Frequenzen erfolgt und bei der der Bestandteil mindestens eines Parameters im Meßsignal auf einfache Weise beseitigbar ist.

Die obige Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Verlauf der das Erregungssignal wiedergebenden Kurven von der jeweiligen Prüffrequenz abhängt. Es ist daher möglich, den Bestandteil eines Parameters, durch geeignetes Kombinieren der bei verschiedenen Frequenzen erhaltenen Kurven, zu beseitigen, indem der Bestandteil des unerwünschten Parameters durch den Bestandteil des gleichen Parameters bei einer anderen Frequenz kompensiert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind also die nicht interessierenden Parametern entsprechenden Kurven tatsächlich eliminiert.

Dabei ist mittels der Erfindung nicht nur die Beseitigung eines einzigen Parameters möglich, vielmehr erlaubt sie die Beseitigung von n-1 Parametern mittels eines Erregungssignals, das aus n verschiedenen Frequenzen zusammengesetzt ist.

Gemäß der Erfindung wird also eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Materialprüfung mittels Wirbelströmen mit einer Meßsonde, einer Stromversorgung, mit der der Meßsonde ein Erregungsstrom mit n verschiedenen Frequenzkomponenten zugeführt wird, einer Detektorschaltung, in der den n Frequenzkomponenten des Erregerstroms zugehörige n Meßsignalkomponenten n Auswerteschaltungen zugeführt werden, die die jeweilige Meßsignalkomponente in einen Wirkanteil X in Phase mit der jeweiligen Erregerstromkomponente und einen 90° dazu phasenverschobenen Blindanteil Y aufspalten, und einer den Auswerteschaltungen nachgeschalteten Sichtanzeigevorrichtung zur Anzeige von sich aus den X- und Y-Anteilen ergebenden, in sich geschlossenen Kurven in Form von Achten vorgesehen, gekennzeichnet durch eine zwischen die Auswerteschaltungen und die Sichtanzeigevorrichtung geschaltete Vorrichtung zum Unterdrücken der Anzeige von maximal n-1 Meßsignalkomponenten mit je einer Unterdrückungsschaltung pro zu unterdrückender Meßsignalkomponente, wobei jede Unterdrückungsschaltung aufweist: Anpassungsschaltungen zum Anpassen der Wirk- und der Blindanteile einer ersten zu unterdrückenden Meßsignalkomponente aufgrund einer ersten Frequenzkomponente des Erregerstroms an die Wirk- und Blindanteile einer der ersten Meßsignalkomponente entsprechenden zweiten Meßsignalkomponente aufgrund einer zweiten Frequenzkomponente des Erregerstroms, wobei die Anpassungsschaltungen jeweils aufweisen: Bewertungsglieder, die die von den Auswerteschaltungen abgegebenen Wirk- und Blindanteile jeweils für die maximal n-1 Frequenzen mit Koeffizienten multiplizieren und jeweils transformierte Wirk- und Blindanteile abgeben, daß die Länge der Keulen der den zu beseitigenden Parametern entsprechenden Meßsignale jeweils bei einer ersten Frequenz gleich der Länge der Keule des gleichen Parameters bei einer zweiten Frequenz wird, einen Phasenschieber am Ausgang der Bewertungsglieder zum phasenmäßigen Verschieben der von diesen abgegebenen Wirk- und Blindanteile, so daß die in dieser Weise phasenverschobenen Wirk- und Blindanteile bei den maximal n-1 Frequenzen jeweils in Phase und Größe gleich sind, und einen Subtrahierer, der den Anpassungsschaltungen nachgeschaltet ist und der die jeweils phasen- und größengleichen Wirk- und Blindanteile der Meßsignalkomponenten bei den maximal n-1 Frequenzen subtrahiert und damit die Wirk- und Blindanteile der zu beseitigenden Parameter bei den maximal n-1 Frequenzen zu Null macht.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das herkömmliche Prinzip zur Darstellung einer Komponente der Meßspannung, indem auf einem Bildschirm der Verlauf eines Punktes dargestellt wird, dessen Koordinaten jeweils den Anteilen der Komponente in Phase und mit 90° Phasenverschiebung zur Erregung gleich sind;

Fig. 2 die verschiedenen Formen, die eine am Bildschirm dargestellte Kurve bei einem Gegenstand mit jeweils veränderter Erregungsfrequenz einnehmen kann;

Fig. 3 das vorgeschlagene Prinzip zur Beseitigung eines Parameters durch Kompensation der durch einen unerwünschten Parameter bei zwei verschiedenen Frequenzen erzeugten Kurvenanteile;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltung für zwei Frequenzen, um die Wirkanteile X und Blindanteile Y jeder der beiden Frequenzkomponenten des Meßsignals zu erhalten;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur erfindungsgemäßen Beseitigung eines Parameters aufgrund zweier Komponenten verschiedener Frequenzen;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Beseitigung zweier Parameter in den Signalen, ausgehend von drei verschiedenen Frequenzen.

Fig. 1 zeigt das herkömmliche Prinzip der Darstellung der Meßspannung, die von einer Wirbelstrom-Sonde abgegeben ist. Die Ebene ist durch zwei rechtwinklige X-Y-Achsen festgelegt, an denen einerseits der Wirkanteil X des Meßsignals gleichphasig mit dem Erregungssignal und andererseits der Blindanteil Y mit 90° Phasenverschiebung gegenüber dem Erregungssignal aufgetragen sind. Bei einer solchen komplexen Darstellung gibt ein Punkt M mit Koordinaten X und Y in jedem Moment die Meßspannung bei den gegebenen Erregungsfrequenzen wieder, und die von dem dargestellten Punkt durchlaufene oder beschriebene Kurve gibt die Änderungen der Komponente bei dieser Frequenz wieder, wenn die Sonde und der zu prüfende Gegenstand sich gegeneinander verschieben. Der Punkt M durchläuft die Kurve in Form einer Acht.

Diese Kurve 10 ist in Fig. 1 nur teilweise dargestellt.

Bekanntlich hängen Amplitude und Neigung der erhaltenen Kurve von der Prüffrequenz ab. Diese Abhängigkeit ist in Fig. 2 dargestellt, in einem Fall, bei dem der Gegenstand ein Inconel-Rohr der Durchmesserabmessungen 22,2 mm bzw. 20,7 mm ist, in deren Innerem die Sonde verschoben wird. Zur Erläuterung sei angenommen, daß das Rohr einen Fehler D _i an der Innenfläche, einen Fehler D _e an der Außenfläche sowie eine Metall-Zwischenplatte aufweist, die am Rohr befestigt ist und eine Diskontinuität oder Unstetigkeit P verursacht. Fig. 2 zeigt Kurven, die für diese drei Unregelmäßigkeiten bei drei verschiedenen Frequenzen erhalten werden, nämlich bei 20 kHz (Fig. 2a), 100 kHz (Fig. 2b) bzw. 240 kHz (Fig. 2c).

Bei der Frequenz 20 kHz haben der Innenflächen- Fehler D _i und der Außenflächen-Fehler D _e die gleich Phase und besitzen geringe Amplitude gegenüber der Amplitude der Kurve P, die durch die Zwischenplatte bewirkt wird. Das ergibt sich daraus, daß bei dieser niedrigen Frequenz die Eindringung des magnetischen Feldes erheblich ist, wodurch das Feld die Platte erreicht.

Bei der mittleren Frequenz von 100 kHz sind die Amplituden der Kurven für D _e und D _i größer geworden. Ferner ist eine Phasenverschiebung zwischen dem Innenflächen-Fehler und dem Außenflächen-Fehler erkennbar.

Bei der Frequenz von 240 kHz tritt eine Phasenverschiebung zwischen dem Innenflächen-Fehler und dem Außenflächen-Fehler von 90° auf. Es ist bekannt, daß es im allgemeinen eine Frequenz gibt, für die die Phasenverschiebung zwischen Fehlern an der Innenseite eines Rohrs und Fehlern an der Außenseite eines Rohrs diesen besonderen Wert annimmt (vgl. Michel Pigeon, "Contribution à l'´tude des courants de Foucault et application au contrôle multiparamètre des tubes", Bericht Nr. R4073 des Commissariat à l'Energie Atomique, Oktober 1970). Beim betrachteten Beispiel ist bei der Frequenz 240 kHz die Eindringtiefe der Wirbelströme in der Größenordnung der Wanddicke des Rohrs. Folglich gibt es außerhalb des Rohrs lediglich ein geringes Feld, wodurch die Amplitudenverringerung des dem Vorhandensein der Zwischenplatte entsprechenden Signals erklärbar ist. Das Verhältnis zwischen den Amplituden des Innenflächen-Fehlers D _i und des Außenflächen-Fehlers D _e ist in der Größenordnung von 1 zu 0,4.

Wenn der der Platte entsprechende Fehler, das Unstetigkeitssignal P, vollkommen beseitigt werden soll, muß daher die Frequenz erhöht werden, was jedoch unvermeidbar dazu führt, daß der Fehler D _e an der Außenfläche nicht mehr erfaßt wird. Eine derartige Vorgehensweise ist daher unzweckmäßig. Die Erfindung ermöglicht, diesen Nachteil durch ein Verfahren, dessen Prinzip schematisch in Fig. 3 wiedergegeben ist, zu beseitigen.

In Fig. 3 sind die Zipfel, Schleifen oder Keulen, die die durch den Punkt M während der Rohrprüfung beschriebene Kurve bilden, schematisch und zur Vereinfachung durch Vektoren dargestellt, deren Richtung der mittleren Richtung der Keule und deren Amplitude der größten Amplitude der Keule entspricht. In Fig. 3 sind ebenfalls drei Fehler dargestellt, die den in Fig. 2 dargestellten Fehlern entsprechen, nämlich ein Innenflächen-Fehler D _i, ein Außenflächen-Fehler D _e und ein Unstetigkeits-Fehler P, der durch eine Zwischenplatte verursacht ist.

In Fig. 3a sind diese Fehler, die bei einer ersten Meßfrequenz A gemessen werden, und in Fig. 3b dieselben Fehler bei einer zweiten Meßfrequenz B dargestellt. Beispielsweise beträgt die erste Frequenz A 100 kHz und die zweite Frequenz B 240 kHz. Jeder Darstellung eines Fehlers ist daher ein Index A bzw. B entsprechend der jeweiligen Frequenz beigefügt. D. h., die Bezeichnung

entspricht der Darstellung des Außenflächen- Fehlers bei der Frequenz A.

Die Fig. 3c zeigt die Fehler, die ausgehend von der Fig. 3a erhalten sind durch Transformieren der Fig. 3a durch eine Größenänderung im Verhältnis k, wobei der Faktor k so gewählt ist, daß die Amplitude des Vektors

bei der Frequenz A entsprechend dem Signal P der Zwischenplatte gleich der Amplitude des Vektors

bei der Frequenz B wird. Selbstverständlich unterliegen auch die Amplituden der Vektoren

für die Frequenz A der gleichen Größenänderung und werden zu Vektoren

Selbstverständlich können neben der beispielsweisen Größenveränderung mit dem Faktor k auch Größenveränderungen so erfolgen, daß die Koordinate X mit einem ersten Koeffizienten k _x und die Koordinate Y mit einem zweiten Koeffizienten k _y multipliziert werden.

In Fig. 3d ist die Änderung gezeigt, die mit der Fig. 3c durchgeführt wird, wenn diese so um einen Winkel gedreht wird, daß der Vektor

parallel zum Vektor

wird, der den gleichen Fehler bei der Frequenz B darstellt. Bei der durchgeführten Drehung unterliegen die Vektoren

selbstverständlich der gleichen Drehung und werden zu Vektoren

In Fig. 3d sind die gedrehten Vektoren aus Fig. 3c zusammen mit den Vektoren der Fig. 3b dargestellt.

In Fig. 3e ist das Ergebnis wiedergegeben, das erhalten wird, wenn die Vektoren

von den Vektoren

gemäß Fig. 3b subtrahiert werden. Da die Vektoren, die der Unstetigkeit infolge der Platte entsprechen, die gleiche Amplitude und die gleiche Phasenlage in den Vektordarstellungen gemäß den Fig. 3b und 3d besitzen, verschwinden diese Vektoren beim Subtrahieren und in der Vektordarstellung gemäß Fig. 3e treten lediglich die Vektoren auf, die dem Innenflächen-Fehler und dem Außenflächen-Fehler entsprechen, nämlich ein Vektor

und ein Vektor

Selbstverständlich bedeutet die in der Fig. 3 wiedergegebene vereinfachte Darstellung, die eine Keule durch einen Vektor ersetzt, nicht notwendigerweise, daß diese Keule lediglich einer Größenänderung und einer Drehung unterliegt, denn bei einer Multiplikation mit k _x und k _y kann die Keule deformiert werden, wenn k _x ≠ k _y.

Durch diese Transformationen, die das erfindungsgemäße Verfahren darstellen, ist daher die Kurve, die die Änderungen des Meßsignals wiedergibt, befreit von dem Bestandteil, der durch den unerwünschten Parameter, nämlich die Zwischenplatte, ausgedrückt durch das Signal P, hinzugefügt worden war. Das Verfahren ist vorteilhaft, wenn die dem unerwünschten Bestandteil entsprechende Keule von den anderen Keulen, wie in Fig. 2 dargestellt, deutlich getrennt ist, darüber hinaus aber auch, wenn der zu entdeckende Fehler nahe dem Teil oder Stück angeordnet ist, das dem unerwünschten Parameter entspricht. Das ist beispielsweise der Fall, wenn ein dem zu prüfenden Rohr zuzuordnender Fehler nahe der Platte angeordnet ist. In diesem Fall sind die beiden Keulen, die der Platte (dem zu beseitigenden unerwünschten Parameter) und dem Fehler, der zu erfassen ist, entsprechen, miteinander vermischt und die zweite kann, wenn sie gering ist, in der ersten untergehen. Wenn die Einstellung der Vorrichtung so getroffen ist, daß die der Platte ensprechende Keule gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigt werden soll, so tritt die dem Fehler entsprechende Keule nun deutlich und klar auf, und der Fehler kann analysiert oder ausgewertet und identifiziert werden.

Die das oben beschriebene Verfahren kennzeichnenden Transformationen werden vorzugsweise auf den Wirkanteil X und den Blindanteil Y jeder Komponente des Meßsignals ausgeübt. Wirk- und Blindanteile können dadurch erhalten werden, daß eine Auswertung des durch die Meßsonde erhaltenen Signals mittels üblicher Verfahren durchgeführt wird (vgl. z. B. US-PS 32 29 198).

Als Beispiel ist in Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Schaltung für zwei Frequenzen dargestellt, durch die Wirk- und Blindanteile X und Y für jede der beiden Komponenten des Meßsignals erhalten werden können.

In Fig. 4 weist eine Meßsonde 12 eine erste Wicklung 14 auf, die mit einer zweiten Wicklung 16 gekoppelt ist in einer abgeglichenen Brückenanordnung, die zwei Widerstände 18 und zwei Induktivitäten 20 aufweist. Die Sonde 12 besitzt einen Eingang 22 und einen Ausgang 24.

Eine derartige Sonde wird von einem ersten Oszillator 26, der einen Strom der Frequenz A abgibt, und einem zweiten Oszillator 28 erregt, der einen Strom der Frequenz B abgibt. Die von den beiden Oszillatoren 26, 28 abgegebenen Ströme werden in einem Summierglied 30 überlager, an das sich gegebenenfalls ein Verstärker 32 anschließt. Der Ausgang des Verstärkers 32 ist mit dem Eingang 22 der Sonde 12 verbunden.

Das von der Sonde 12 abgegebene Meßsignal liegt am Ausgang 24 an. Dieses Meßsignal kann von einem Vorverstärker 34 vorverstärkt werden, beispielsweise mit einem Verstärkungsfaktor von 10 dB, damit die Meßsignale einen ausreichend großen Pegel besitzen, um die Abgleichschritte durchführen zu können. Diese Abgleichschritte bestehen in der Kompensation des Ungleichgewichts oder der Fehlanpassung des Sondenaufbaus und erfolgen in einer Kompensationsschaltung 36, die mit den Oszillatoren 26 und 28 über Verbindungen 38 bzw. 40 verbunden ist, um Signale zuzuführen, die mit den von den Oszillatoren abgegebenen Strömen in Phase und um 90° phasenverschoben sind. Das abgeglichene Meßsignal wird in einem Verstärker 42 verstärkt, beispielsweise mit einem Verstärkungsfaktor von 30 dB, wobei diese Verstärkung so ist, daß das Signal noch nicht in den Sättigungsbereich gerät.

Das von dem Verstärker 42 abgegebene Meßsignal enthält Signale bei zwei Frequenzen A und B, die getrennt gefiltert werden, mittels eines ersten Bandpaß-Filters 44 der Mittenfrequenz A und einem zweiten Bandpaß-Filter 46 der Mittenfrequenz B. Die Filter 44, 46 weisen vorteilhaft große Steilheit auf, beispielsweise 24 dB pro Oktave. Die so gefilterten Signale werden durch Verstärker 48 bzw. 50 verstärkt und durch Abtast- und Halteschaltungen 52 bzw. 54 analysiert oder ausgewertet. Die Speicher-Zerhacker 52, 54 empfangen über Verbindungen 56, 58 zwei Bezugssignale der Frequenzen A bzw. B jeweils in Phase und mit 90° Phasenverschiebung zu den von den Oszillatoren 26, 28 abgegebenen Strömen. Die Speicher-Zerhacker 52, 54 geben an ihren Ausgangs-Verbindungen 60, 62 bzw. 64, 66 die Wirkanteile X in Phase und die Blindanteile Y mit 90° Phasenverschiebung zum Erregungsstrom ab. An die Speicher-Zerhacker 52, 54 können sich gegebenenfalls Tiefpaß-Filter 68 bzw. 70 anschließen, durch die ein restliches Grundrauschen durch das Zerhacken beseitigbar ist. Diese gesamte Schaltung gibt daher schließlich den Wirkanteil X _A und den Blindanteil Y _A für die Komponenten der Frequenz A und den Wirkanteil X _B und den Blindanteil Y _B für die Komponenten der Frequenz B ab. Diese Signale X und Y sind Gleichspannungen, die sich mit der Verschiebung der Sonde verändern.

Diese Gesamtschaltung stellt lediglich eine Möglichkeit dar, mit der diese Wirk- und Blindanteile bei jeder Frequenz erhalten werden. Diese Signale, die auch auf andere Weise erhalten werden können, werden an eine Unterdrückungsschaltung angeschlossen, die anhand der Fig. 5 näher erläutert wird.

Die Schaltung der Fig. 5 ist mit dem Ausgang der Auswertschaltung gemäß Fig. 4 verbunden, und empfängt daher an ihren Eingängen die Wirk- und Blindanteile X _A, Y _A, entsprechend der Frequenz A, und X _B, Y _B, entsprechend der Frequenz B. Die Unterdrückungsschaltung enthält ein durch zwei Bewertungsschaltungen 80 x und 80 y gebildetes Bewertungsglied 80 in dem der Frequenz A entsprechenden Zweig. Das Bewertungsglied 80 multipliziert Wirk- und Blindanteil X _A und Y _A mit Koeffizienten k _x bzw. k _y, die möglicherweise gleich sind, und gibt einen Wirkanteil X′ _A und einen Blindanteil Y′ _A ab, die so sind, daß die Amplitude

√

für das dem zu beseitigenden Parameter entsprechenden Signal gleich der Amplitude

√

des dem gleichen Parameter für die Frequenz B zugehörigen Signals ist. D. h., das Bewertungsglied 80 bewirkt den Betriebsschritt, der dem in Fig. 3c dargestellten enspricht, wenn k _x = k _y. Diese Bewertung kann simultan für den Zweig B erfolgen, wenn ein zweites Bewertungsglied 82 an diesem Zweig aus zwei Bewertungsschaltungen 82 x und 82 y verwendet wird. Dem Bewertungsglied 80 schließt sich ein Phasenschieber 84 an, der Wirk- und Blindanteil X′ _A und Y′ _A verändert und einen Wirkanteil X″ _A und einen Blindanteil Y″ _A so abgibt, daß für den Fehler des zu beseitigenden Parameters diese Wirk- und Blindanteile den Wirk- und Blindanteilen X _B und Y _B, die der Frequenz B entsprechen, gleich sind. D. h., der Phasenschieber 84 bewirkt den in Fig. 3d dargestellten Betriebsschritt der Drehung. Subtrahierer 86, 88 bilden anschließend die Differenz zwischen den Wirkanteilen X _B und X″ _A und den Blindanteilen Y _B und Y″ _A. Am Ausgang der Subtrahierer 86, 88 sind ein neuer Wirkanteil X′ und ein neuer Blindanteil Y′ verfügbar, in denen der unerwünschte Parameter beseitigt worden ist. Diese Anteile werden einem Sichtgerät 90 angelegt, gegebenenfalls nach Durchtritt durch einen Phasenschieber 92, der ein Ausrichten oder Orientieren der auf dem Bildschirm der Einrichtung 90 erhaltenen Kurven ermöglicht.

Dem Sichtgerät 90 ist vorteilhaft eine elektronische Schalteinrichtung 94 zugeordnet, durch die auf dem Bildschirm die Kurve einstellbar ist, die die Komponente bei der Frequenz A nach der Bewertung oder Gewichtung und der Drehung entspricht, was durch Anlegen des vom Phasenschieber 84 erhaltenen Wirkanteils X″ _A und Blindanteils Y″ _A an die Darstellungseinrichtung 90 erhalten wird. Durch die elektronische Schalteinrichtung 94 kann auch die Darstellung der der Frequenz B entsprechenden Kurve auf dem Bildschirm ermöglicht werden. Wenn die Schalteinrichtung 94 elektronisch umschaltbar ist, können abwechselnd die beiden Kurven dargestellt werden, und können daher das Bewertungsglied 80 und der Phasenschieber 84 so eingestellt werden, daß nach dem Subtrahieren der unerwünschte Parameter ausreichend unterdrückt oder beseitigt ist. Die Schalteinrichtung 94 ermöglicht auch eine Verbindung der Darstellungseinrichtung 90 mit dem Ausgang des Phasenschiebers 92 zur Darstellung der nach Beseitigung des unerwünschten Parameters erhaltenen Kurve. Eine Schaltung für den Phasenschieber 84, die eine Phasenschiebung des Wirkanteils X und des Blindanteils Y gegeneinander so ermöglicht, daß die darzustellende Kurve einer Drehung um den Ursprung unterliegt, ist an sich bekannt (vgl. z. B. US-PS 37 06 029).

Selbstverständlich ist die elektronsiche Schalteinrichtung 94 lediglich schematisch in Fig. 5 dargestellt. Sie kann beispielsweise zum Teil in der Darstellungseinrichtung 90 enthalen sein, insbesondere dann, wenn diese von einer Zweistrahl-Kathodenstrahlröhre gebildet ist. Die Schalteinrichtung 94 kann außerdem mit einer Einrichtung zum Löschen oder Rückstellen des Lichtflecks auf dem Bildschirm verbunden sein, wenn von einer Kurve zu einer anderen übergegangen wird. Eine derartige Schaltung ist ebenfalls an sich bekannt, daher nicht dargestellt und kann außerdem in der Darstellungseinrichtung 90 enthalten sein.

Die Beseitigung oder Unterdrückung mehrerer Parameter kann aufeinanderfolgend bewirkt werden, wie das schematisch in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt eine Schaltungsanordnung, durch die zwei Parameter aus drei Signalen bei drei verschiedenen Frequenzen beseitigbar sind. Eine Auswertschaltung 100 gibt Wirk- und Blindanteil X _A, Y _A einer Komponente der Frequenz A, Wirk- und Blindanteil X _B, Y _B einer Komponente der Frequenz B und Wirk- und Blindanteil X _C, Y _C einer Komponente der Frequenz C ab. Diese Komponenten hängen von drei Parametern α, β, γ ab. Eine erste Unterdrückungsschaltung 102 entsprechend der in Fig. 5 dargestellten beseitigt den Parameter γ, unter Verwendung der Komponenten der Frequenzen A und B, und gibt Wirk- und Blindanteil X′, Y′ ab, die nur mehr von den beiden Parametern α und β abhängen. Eine zweite Unterdrückungsschaltung 104 identisch zur Unterdrückungsschaltung 102 ermöglicht die Beseitigung des gleichen Parameters γ aus den Signalen der Frequenzen B und C. Die zweite Unterdrückungsschaltung 104 gibt Wirk- und Blindanteil X″, Y″ ab, die ebenfalls nur mehr von den Parametern α und β abhängen. Eine dritte Unterdrückungsschaltung 106 beseitigt den Parameter β unter Verwendung einerseits von Wirk- und Blindanteil X′, Y′ und andererseits von Wirk- und Blindanteil X″, Y″. Diese Unterdrückungsschaltung 106 gibt einen Wirkanteil X″′ und einen Blindanteil Y″′ ab, die nur mehr von dem Parameter α abhängen. Die Parameter β und γ sind daher beseitigt worden.

Claims

Vorrichtung zur zerstörungsfreien Materialprüfung mittels Wirbelströmen mit
einer Meßsonde,
einer Stromversorgung, mit der der Meßsonde ein Erregungsstrom mit n verschiedenen Frequenzkomponenten (A, B, C) zugeführt wird,
einer Detektorschaltung, in der den n Frequenzkomponenten des Erregerstroms zugehörige n Meßsignalkomponenten n Auswerteschaltungen zugeführt werden, die die jeweilige Meßsignalkomponente in einen Wirkanteil X in Phase mit der jeweiligen Erregerstromkomponente und einen 90° dazu phasenverschobenen Blindanteil Y aufspalten, und
einer den Auswerteschaltungen nachgeschalteten Sichtanzeigevorrichtung zur Anzeige von sich aus den X- und Y- Anteilen ergebenden, in sich geschlossenen Kurven in Form von Achten,
gekennzeichnet durch
eine zwischen die Auswerteschaltungen (34-70; 100) und die Sichtanzeigevorrichtung (90) geschaltete Vorrichtung (80-94) zum Unterdrücken der Anzeige von maximal n-1 Meßsignalkomponenten mit je einer Unterdrückungsschaltung (86, 88; 102, 104, 106) pro zu unterdrückender Meßsignalkomponente, wobei jede Unterdrückungsschaltung aufweist:
Anpassungsschaltungen (80, 182, 84; 102, 104) zum Anpassen der Wirk- und der Blindanteile (X _A, Y _A ) einer ersten zu unterdrückenden Meßsignalkomponente aufgrund einer ersten Frequenzkomponente des Erregerstroms an die Wirk- und Blindanteile (X _B, Y _B ) einer der ersten Meßsignalkomponente entsprechenden zweiten Meßsignalkomponente aufgrund einer zweiten Frequenzkomponente des Erregerstroms,
wobei die Anpassungsschaltung (80, 82, 84; 102, 104) jeweils aufweisen:
Bewertungsglieder (80 x, 80 y, 82 x, 82 y; 102, 104), die die von den Auswerteschaltungen (34-70; 100) abgegebenen Wirk- und Blindanteile (X _A, Y _A, X _B, Y _B ) jeweils für die maximal n-1 Frequenzen mit Koeffizienten (Kx, Ky) multiplizieren und jeweils transformierte Wirk- und Blindanteile (X _A′, Y _A′, X _B′, Y _B′) abgeben, daß die Länge der Keulen der den zu beseitigenden Parametern entsprechenden Meßsignale jeweils bei einer ersten Frequenz gleich der Länge der Keule des gleichen Parameters bei einer zweiten Frequenz wird,
einen Phasenschieber (84) am Ausgang der Bewertungsglieder (80 x, 80 y, 82 x, 82 y; 102, 104) zum phasenmäßigen Verschieben der von diesen abgegebenen Wirk- und Blindanteile (X′ _A′, Y′ _A′, X′ _B′, Y′ _B′ ), so daß die in dieser Weise phasenverschobenen Wirk- und Blindanteile (X _A″, Y _A″, X _B″, Y _B″) bei den maximal n-1 Frequenzen jeweils in Phase und Größe gleich sind,
und
- - einen Subtrahierer (86, 88), der den Anpassungsschaltungen nachgeschaltet ist und der die jeweils phasen- und größengleichen Wirk- und Blindanteile (X _A″, Y _A″, X _B″, Y _B″) der Meßsignalkomponenten bei den maximal n-1 Frequenzen subtrahiert, und damit die Wirk- und Blindanteile der zu beseitigenden Parameter bei den maximal n-1 Frequenzen zu Null macht.