DE2925924A1

DE2925924A1 - Magnetised surface sensor arrangement - has side-pieces of windings vertically stacked for equalised response to same defects whether close to or far from surface

Info

Publication number: DE2925924A1
Application number: DE19792925924
Authority: DE
Inventors: Heinrich Braun
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1981-01-22
Also published as: DE2925924C2

Abstract

A sensor arrangement is for scanning the surface of a magnetised ferromagnetic workpiece. The sensors are arranged to have similar sensitivity to magnetic dispersion deriving from faults. At least one induction sensor consists of a set of windings. Each winding has one side-piece placed near the surface to be scanned and running in parallel to it, while the side-piece on the opposite side remains at a distance from the surface. The former side-pieces (25), i.e. those nearer the surface under test (23), of the separate windings (41) are at least partially separated from each other vertically w.r.t. the surface (23). The spacing is so measured that the induction sensor.

Description

Sondenanordnung zum Abtasten der Oberfläche eines mag-Probe arrangement for scanning the surface of a mag-

netisierten ferromagnetischen Prüfteils.netized ferromagnetic test part.

Die Erfindung betrifft eine Sondenanordnung zum Abtasten der Oberfläche eines magnetisierten ferromagnetischen Prüfteils auf von Fehlern ausgehenden magnetischen Streufluß, mit mindestens einer Induktionssonde, bestehend aus einer Anzahl von Windungen, deren jede einerseits ein der Oberfläche benachbart gelegenes, im wesentlichen parallel zu ihr verlaufendes Teilstück, anderseits von der Oberfläche weiter entfernt gelegene Teilstücke aufweist.The invention relates to a probe arrangement for scanning the surface of a magnetized ferromagnetic test part on magnetic defects emanating from Stray flux, with at least one induction probe, consisting of a number of Windings, each of which on the one hand is a substantially adjacent to the surface Part running parallel to it, on the other hand further away from the surface having located portions.

Eine derartige Anordung wird u. a. beschrieben in der DE-OS 1 913 821. Es handelt sich dort um zwei Induktionssonden, die in Richtung der Abtastung einen Abstand aufweisen und die zusammen mit zwei Widerständen zu einer Brücke geschaltet sind. Jede der Induktionssonden besitzt eine Vielzahl von Einzelwindungen und spannt mit diesen einen Rahmen auf, von dem ein Teilbereich der Prüfteiloberfläche benachbart und an sie angepaßt ist, dessen übrige Teilbereiche von der Prüfteiloberfläche weiter entfernt sind. überlaufen die Induktionssonden einen Fehler in einem magnetisierten Prüfteil, so wird in ihnen durch den magnetischen Fehlerstreufluß eine elektrische Spannung induziert, deren Höhe ein Maß für die Größe des Fehlers ist.Such an arrangement is inter alia. described in DE-OS 1,913 821. There are two induction probes that point in the direction of the scan have a distance and which are connected to a bridge together with two resistors are. Each of the induction probes has a large number of individual windings and tensions with these on a frame, a portion of which is adjacent to the test part surface and is adapted to it, the remaining parts of which continue from the test part surface are away. If the induction probes run over a fault in a magnetized Test part, then an electrical leakage flux becomes in them due to the magnetic leakage flux Induced voltage, the level of which is a measure of the size of the fault.

Bei Sonden dieser Art bleibt die Fehlersignalform und damit das für die Signalauswertung bedeutsame Fequenzspektrum der Fehlersignale auch dann erhalten, wenn sich während des Abtastens durch ungenaue Führung die Lage der Sonden zum Prüfteil ändert. Andererseits muß bisher in Kauf genommen werden, daß Fehler, die unter der abgetasteten Oberfläche oder an einer dieser gegenüberstehenden Oberfläche liegen, etwa an der Innenseite eines außen abgetasteten Rohres, mit geringerer Empfindlichkeit wiedergegeben werden als gleich große an der abgetasteten Oberfläche gelegene Fehler. Um dennoch zu einer einheitlichen Fehlerbewertung zu kommen, ist es bei der Rohrprüfung häufig nötig, zunächst festzustellen, ob es sich bei den ermittelten Fehlern um Innen-oder Außenfehler handelt. Anschließend können dann den Signalen von Innen- und Außenfehlern unterschiedliche Ausschußschwellwerte zugeordnet werden. Allerdings ist eine solche Signalauswertung, insbesondere die Trennung der Signale von Innen- und Außenfehlern, mit erheblichem Aufwand verbunden.In the case of probes of this type, the error signal shape and thus that for the signal evaluation also receives the significant frequency spectrum of the error signals, if the position of the probes in relation to the test part changes during scanning due to imprecise guidance changes. On the other hand, it has to be accepted that errors that occur under the scanned surface or on one of these opposite surfaces, for example on the inside of a pipe that is scanned on the outside, with lower sensitivity are reproduced as defects of the same size on the scanned surface. In order to arrive at a uniform error assessment, it is with the pipe inspection it is often necessary to first determine whether the errors found are Internal or external defects are involved. Then the signals from inside and external defects are assigned different reject threshold values. However is such a signal evaluation, in particular the separation of signals from indoor and external errors, associated with considerable effort.

Die Erfindung macht sich demgegenüber zur Aufgabe, eine Anordnung der eingangs definierten Art zu schaffen, deren Induktionssonden weitgehend gleiche Empfindlichkeit aufweisen gegenüber Fehlern in der abzutastenden Oberfläche, unter derselben und in einer der abzutastenden Oberfläche gegenüberstehenden Oberfläche.In contrast, the invention has the task of providing an arrangement of the type defined at the outset, whose induction probes are largely the same Have sensitivity to defects in the surface to be scanned, below the same and in a surface opposite to the surface to be scanned.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine gemäß Anspruch 1 gekennzeichnete Anordnung.The object is achieved by one characterized according to claim 1 Arrangement.

Die erfindungsgemäße Anordnung erweist sich in ihrem Aufbau als außerordentlich einfach. Zu ihrer Herstellung bedarf es keinen höheren Aufwandes, als ihn die bisher übliche Ausführungsform erforderlich machte. Insbesondere, wenn man nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Technik der gedruckten Schaltung zum Anfertigen der Induktionssonden verwendet, kommt man zu guten, exakt reproduzierbaren Ergebnissen.The arrangement according to the invention proves to be extraordinary in its structure simple. It does not require any more effort to produce it than it has been up to now customary embodiment made necessary. Especially when looking for a design According to the invention, the technique of the printed circuit for making the induction probes is used, you get good, exactly reproducible results.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert. Im einzelnen zeigen: Figur 1 eine erfindungsgemäße drahtgewickelte Induktionssonde.The invention is illustrated below with the aid of examples explained in more detail by figures. In detail: FIG. 1 shows an inventive wire wound induction probe.

Figur 2 eine Sondenanordnung mit Induktionssonden in gedruckter Schalttechnik. FIG. 2 shows a probe arrangement with induction probes in printed circuit technology.

Figur 1 zeigt eine aus einem drahtförmigen Leiter 1 gewickelte Induktionssonde 2, die zur Abtastung der Außenoberfläche 3 eines Rohres 4 auf magnetischen Fehlerstreufluß benutzt wird. Induktionssonde 2, von Figur 1 a in Vorderansicht und von Figur 1 b in einem seitlichen Schnitt dargestellt, besteht aus zehn Windungen 11, die im wesentlichen in einer Ebene liegen und miteinander einen festen Rahmen bilden. Jede Windung 11 besitzt ein unteres, der Oberfläche 3 benachbartes und im wesentlichen parallel zu ihr verlaufendes Teilstück 5 sowie Teilstücke 6, 7, 8, die weiter von der Oberfläche entfernt sind. Die der Oberfläche 3 benachbarten Teilstücke 5 sind in Richtung senkrecht zur Oberfläche in Abständen d angeordnet, sodaß von Windung zu Windung der Abstand der Teilstücke 5 von der Oberfläche jeweils um die Strecke d ansteigt. Die Strecke d darf gegebenenfalls dem Durchmesser des Leiters 1 entsprechen. Die Anschlüsse 9, 10 der Induktionssonde 2 sind mit den üblichen, dem Fachmann bekannten Auswerteeinrichtungen verbunden. Das Rohr 4 wird von einer nicht dargestellten, dem Fachmann ebenfalls bekannten Magnetisierungseinrichtung in Umfangsrichtung magnetisiert. Am Ort von Fehlern wie z. B. einem an der Außenoberfläche 3 liegenden Außenfehler 12 oder einem an der Innenoberfläche 13 liegenden Innenfehler 14 treten aus der Außenoberfläche 3 magnetische Streuflußfeldlinien aus. Obwohl beide Fehler 12, 14 von etwa gleicher Größe sind, ist der Betrag des vom Außenfehler 12 verursachten magnetischen Streuflusses erheblich größer als der Betrag des vom Innenfehler 14 verursachten magnetischen Streuflusses. Andererseits nimmt der Betrag des ersteren mit wachsender Entfernung von der Oberfläche 3 schneller ab als der Betrag des letzteren. Die Abtastung der Oberfläche 3 durch die Induktionssonde 2 erfolgt in der Weise, daß einer relativen Drehung des Rohres 3 gegenüber der Induktionssonde eine relative Bewegung in axialer Richtung überlagert ist, sodaß eine schraubenförmige Abtastbewegung entsteht. Die der Oberfläche 3 benachbarten Teilstücke 5 der Windungen 11 schneiden während der Abtastung die magnetischen Streuflußfeldlinien in unterschiedlichen Entfernungen von der Oberfläche 3. Bei den auf diese Weise in der Sonde 2 induzierten Signalen gelingt es, einen Ausgleich zwischen Signalen von Außen-und Innenfehlern zu schaffen und für beide etwa die gleiche Empfindlichkeit zu erzielen, ohne daß dabei die absolute Empfindlichkeit der Sonde wesentlich reduziert wird oder das Nutz/Stör- Verhältnis, insbesondere für kleine Außenfehler, sich merklich verschlechtert.FIG. 1 shows an induction probe wound from a wire-shaped conductor 1 2, which is used to scan the outer surface 3 of a pipe 4 for magnetic leakage flux is used. Induction probe 2, from Figure 1 a in front view and from Figure 1 b shown in a side section, consists of ten turns 11, which in essentially lie in one plane and form a solid frame with one another. Every Winding 11 has a lower, the surface 3 adjacent and substantially section 5 running parallel to it and sections 6, 7, 8, which continue from removed from the surface. The sections 5 adjacent to the surface 3 are arranged in the direction perpendicular to the surface at intervals d so that of turn to turn the distance of the sections 5 from the surface in each case by the distance d increases. The distance d may correspond to the diameter of the conductor 1 if necessary. The connections 9, 10 of the induction probe 2 are conventionally known to those skilled in the art Evaluation devices connected. The pipe 4 is of a not shown, magnetizing device also known to those skilled in the art is magnetized in the circumferential direction. At the location of errors such as B. an external defect lying on the outer surface 3 12 or an internal flaw 14 lying on the inner surface 13 emerges from the Outer surface 3 magnetic stray flux field lines. Although both errors 12, 14 are of approximately the same size, the amount is des from external error 12 caused magnetic leakage flux is considerably larger than the amount of the Internal flaws 14 caused magnetic flux leakage. On the other hand, the amount increases of the former with increasing distance from the surface 3 decreases faster than that Amount of the latter. The scanning of the surface 3 by the induction probe 2 takes place in such a way that a relative rotation of the tube 3 with respect to the induction probe a relative movement in the axial direction is superimposed, so that a helical one Scanning movement arises. The sections 5 of the turns adjacent to the surface 3 11 intersect the magnetic stray flux field lines in different ways during the scan Distances from the surface 3. At those induced in the probe 2 in this way Signals succeed in balancing out signals from external and internal defects and to achieve about the same sensitivity for both without the absolute sensitivity of the probe is significantly reduced or that Useful / interference ratio, especially for small external defects, deteriorates noticeably.

Drahtgewickelte Induktionsonden 2 nach Figur 1 benutzt man insbesondere zum Ermitteln der für eine zweckentsprechende Dimensionierung nötigen Informationen. Man geht dabei etwa so vor, daß man die Anzahl der Windungen mit um die Strecke d steigendem Abstand des Teilstückes 5 von der Oberfläche 3 solange steigert, bis zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden bei jeweils durchgeführten Versuchsmessungen mit bekannten Außen- und Innenfehlern etwa gleicher Größe.Wire-wound induction probes 2 according to FIG. 1 are used in particular to determine the information required for appropriate dimensioning. You proceed in such a way that you add the number of turns to the distance d increases the distance of the section 5 from the surface 3 until Satisfactory results are achieved with the respective test measurements carried out with known external and internal defects of about the same size.

Figur 2 gibt eine Sondenanordnung 21 mit Induktionssonden 22 in gedruckter Schalttechnik wieder. Für die Dimensionierung der Induktionssonden 22 sind die notwendigen Informationen gemäß dem vorigen Abschnitt gewonnen worden. Als Träger dient eine doppelseitig be- druckte Leiterplatto 36, von der hier nur die Vorderseite sichtbar ist. Auf der letzten sind zwei Indukionssonden 22 angebracht, die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Sonde 2 von Figur 1 entsprechen. Der Oberfläche 23 des Prüfteils 24 benachbarte Teilstücke 25 der Windungen 41 weisen gleichmäßige Abstände d1 auf, die übrigen Teilstücke 26, 27, 28, der Windungen sind so eng wie möglich parallel geführt. Die Windungen 41 bilden miteinander eine Art Spirale mit zwei Endpunkten 29, 30, deren erster direkt als Anschlußpunkt der Sonde 22 dient, deren zweiter über eine Bohrung 31 zu einem entsprechenden Punkt auf der anderen Seite der Leiterplatte 36 durchkontaktiert ist und dort durch einen Leiterzug 32 mit dem zweiten Anschlußpunkt 33 der Sonde 22 verbunden ist. Auf der Rückseite der Leiterplatte 36 ist symmetrisch zu den beiden vorderseitigen Induktionssonden 22 und im gleichen Abstand zur Oberfäche 23 eine weitere Induktionssonde vorgesehen, die den zuvor genannten gleich geformt ist und in Analogie zum vorher Gesagten mit Anschlußpunkten 34, 35 verbunden ist. Die vorder- und rückseitigen Sonden überlappen sich seitlich, so daß auf der vollen Breite der Sondenanordnung 21 alle Fehler erfaßt werden können.FIG. 2 shows a probe arrangement 21 with induction probes 22 in printed form Switching technology again. For the dimensioning of the induction probes 22, the necessary Information obtained in accordance with the previous section. One serves as a carrier double-sided loading printed circuit board 36, of which only the front side is visible. On the last two induction probes 22 are attached, which are in their basic structure of the probe 2 of Figure 1 correspond. The surface 23 of the Parts 25 of the windings 41 adjacent to the test part 24 are evenly spaced d1, the remaining sections 26, 27, 28 of the turns are as tight as possible guided in parallel. The turns 41 together form a kind of spiral with two End points 29, 30, the first of which is used directly as a connection point of the probe 22, whose second via a hole 31 to a corresponding point on the other side the circuit board 36 is plated through and there by a conductor 32 with the second connection point 33 of the probe 22 is connected. On the back of the circuit board 36 is symmetrical to the two front induction probes 22 and in the same Distance to the surface 23 provided a further induction probe that the previously named is shaped identically and in analogy to what was said above with connection points 34, 35 is connected. The front and rear probes overlap laterally, so that all errors can be detected over the full width of the probe arrangement 21.

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Claims

Probe assembly for scanning the surface of a magnetized ferromagnetic test part.

Claims: 0 probe arrangement for scanning the surface of a ¼) magnetized ferromagnetic test part on magnetic ones emanating from defects Stray flux, with at least one induction probe, consisting of a number of Windings, each of which on the one hand is a substantially adjacent to the surface part running parallel to it, on the other hand further away from the surface having located portion, characterized in that each of the to be scanned Surface (3; 23) adjacent sections (5; 25) of the individual turns (11; 41) are at least partially spaced from one another in the direction perpendicular to this surface (3; 23) and that these distances are dimensioned so that the induction probe (2; 22) of equally large defects near and far from the surface (12, 14) or of the same size in the surface to be scanned (3) and one opposite it Surface (13) located defects (12, 14) achieved approximately the same level of leakage flux signals.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that each the surface to be scanned (3; 23) adjacent sections (5; 25) of the individual Windings (11; 41) have essentially the same spacing (d, d1) from one another.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the Induction probe (22) is made in the form of a printed circuit and its Windings (41) run in a spiral.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the turns (41) essentially have the shape of rectangles, the three upper Pages (26, 27, 28) are closely nested, while those of the scanned Surface (23) adjacent sides (25) from each other the o. G. Have distance (d1).

5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that several Incuction probes (22) on the front and back of a double-sided printed Printed circuit board (36) are mounted side by side in such a way that the induction probes (22) are set with a gap from the front and back and overlap each other laterally.