DE2925924C2

DE2925924C2 - Probe arrangement for scanning the surface of a magnetized ferromagnetic test part

Info

Publication number: DE2925924C2
Application number: DE19792925924
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7410 Reutlingen 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: 1983-04-21
Also published as: DE2925924A1

Description

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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, andererseits von der Oberfläche weiter entfernt gelegene Teilstücke aufweist, wobei die jeweils der abzutastenden Oberfläche benachbarten Teilstücke der einzelnen Windungen wenigstens zum Teil voneinander Abstände in Richtung senkrecht zu dieser Oberfläche besitzen.The invention relates to a probe arrangement for scanning the surface of a magnetized ferromagnetic Test part for magnetic leakage flux emanating from defects, with at least one induction probe, consisting of a number of turns, each of which on the one hand is adjacent to the surface located, substantially parallel to it running section, on the other hand from the surface further having remotely located sections, the respective sections adjacent to the surface to be scanned of the individual turns at least partially spaced from one another in the direction perpendicular to this Own surface.

Aus US-PS 26 02 108 ist eine derartige Sondenanordnung bekannt, bei der die Induktionssonde aus einer Anzahl von rechteckigen, in einer Ebene angeordneten, zu einer Spirale zusammengesetzten Windungen besteht. Ein Teilbereich der Windungen, nämlich jeweils eine Seite des von den Windungen gebildeten Rechtecks, ist der Oberfläche des Prüfteils benachbart, die übrigen Teilbereiche sind von der Prüfteiloberfläche weiter entfernt. Oberläuft die Induktionssonde einen Fehler in einem magnetisiertep Prüfteil, so wird in ihr durch den magnetischen Feblerstreufluß eine elektrische Spannung induziert, deren Höhe ein Maß für die Größe des Fehlers sein solLFrom US-PS 26 02 108 such a probe arrangement known, in which the induction probe consists of a number of rectangular, arranged in a plane, turns into a spiral. A portion of the turns, namely each one side of the rectangle formed by the windings is adjacent to the surface of the test piece, the other sub-areas are further away from the test part surface. If the induction probe runs over it Faults in a magnetized test part, then an electrical leakage flux becomes in it due to the magnetic leakage flux Voltage induced, the level of which should be a measure of the size of the error

Bei Sonden dieser Art bleibt die Fehlersignalform und damit das für die Signalauswertung bedeutsame Frequenzspektrum 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, etv/a 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 Außcnfehlern, mit erheblichem Aufwand verbunden.With probes of this type, the form of the error signal and thus that which is important for signal evaluation remains Frequency spectrum of the error signals obtained even if inaccurate during scanning Leadership changes the position of the probes in relation to the test part. that defects that lie under the scanned surface or on a surface opposite it, etv / a on the inside of a tube scanned on the outside, reproduced with lower sensitivity are located as defects of the same size on the scanned surface. In order to still achieve a unified In order to get a fault assessment, it is often necessary to first determine whether the pipe test is the detected errors are internal or external errors. Then the signals from Internal and external defects are assigned different reject threshold values. However, one is such signal evaluation, in particular the separation of the signals from internal and external defects, with associated with considerable effort.

Die Erfindung macht sich demgegenüber zur Aufgabe, eine Sondenanordnung 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 a probe arrangement of the type defined at the outset Art to create whose induction probes have largely the same sensitivity to Defects in the surface to be scanned, under the same and in one of the surfaces to be scanned opposite surface.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine gemäß Anspruch 1 gekennzeichnete Sondenanordnung.The object is achieved by a probe arrangement characterized according to claim 1.

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 tier 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 extremely simple in its structure. To their Production does not require any greater effort than the previously customary embodiment made. In particular if, according to one embodiment of the invention, the technology of the printed Circuit used to make the induction probes, you get good, exactly reproducible Results.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert. Im einzelnen zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of examples and with the aid of figures explained. In detail shows

F i g. 1 eine drahtgewickelte Induktionssonde,F i g. 1 a wire-wound induction probe,

F i g. 2 eine Sondenanordnung mit Induktionssonden in gedruckter Schalttechnik.F i g. 2 shows a probe arrangement with induction probes in printed circuit technology.

F i g. 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 Fig. la in Vorderansicht und von Fig. Ib 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, so daß von Windung zu Windung der Abstand der Teilstücke 5 vonF i g. 1 shows an induction probe 2 wound from a wire-shaped conductor 1, which is used to scan the outer surface 3 of a pipe 4 for magnetic leakage flux. Induction probe 2, shown in a front view of FIG. 1 a and a side section of FIG. Each turn 11 has a lower section 5, which is adjacent to the surface 3 and which runs essentially parallel to it, as well as sections 6, 7, 8 which are further away from the surface. The sections 5 adjacent to the surface 3 are arranged at intervals d in the direction perpendicular to the surface, so that from turn to turn the spacing of the sections 5 from

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 verbanden. 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 diese beiden Fehler 12, 14 von etwa gleicher Größe sind, ist der Betrag des vom Außenfehler 12 verursachten magnetischen Streuflusses erheblich größer als der Betrag 6es 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, so daß 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.the surface increases by the distance d . The distance d may correspond to the diameter of the conductor 1 if necessary. The connections 9, 10 of the induction probe 2 are connected to the usual evaluation devices known to those skilled in the art. The tube 4 is magnetized in the circumferential direction by a magnetization device, not shown, also known to the person skilled in the art. B. an external flaw 12 lying on the outer surface 3 or an inner flaw 14 lying on the inner surface 13 emerge from the outer surface 3 magnetic stray flux field lines. Although these two defects 12, 14 are of approximately the same size, the magnitude of the magnetic leakage flux caused by the external defect 12 is considerably greater than the amount 6es caused by the internal defect 14. On the other hand, the amount of the former decreases faster with increasing distance from the surface 3 than the amount of the latter. The surface 3 is scanned by the induction probe 2 in such a way that a relative rotation of the tube 3 with respect to the induction probe is superimposed on a relative movement in the axial direction, so that a helical scanning movement is produced. The sections 5 of the windings 11 adjacent to the surface 3 intersect the stray magnetic flux field lines at different distances from the surface 3 during scanning and to achieve approximately the same sensitivity for both without the absolute sensitivity of the probe being significantly reduced or the useful / disturbance ratio, especially for small external defects, noticeably deteriorating.

Drahtgewickelte Induktionssonden 2 nach F i g. 1 benutzt man insbesondere zum Ermitteln der für eine zweckentsprechende Dimensionieaing nötigen Informationen. Man geht dabei etwa so vor, daß man die Anzahl der Windungen mit um die Strecke dsteigendem 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 is used in particular to determine the information required for appropriate dimensioning. The procedure is roughly as follows: the number of turns with the distance d increasing the distance of the section 5 from the surface 3 until satisfactory results are achieved in each test measurements carried out with known external and internal defects of approximately the same size.

F i g. 2 gibt eine Sondenanordnung 21 mit Induktions-F i g. 2 is a probe assembly 21 with induction

Ki sonden 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 bedruckte Leiterplatte 36, von der hier nurKi probes 22 in printed circuit technology again. For the Dimensioning the induction probes 22 are the necessary information according to the previous section been won. A double-sided printed circuit board 36 serves as a carrier, of which only here

is die Vorderseite sichtbar ist. Auf der letzten sind zwei Induktionssonden 22 angebracht die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Sonde 2 von F i g. 1 entsprechen. Der Oberfläche 23 des Prüfteils 24 benachbarte Teilstücke 25 der Windungen 41 weisen gleichmäßigethe front is visible. There are two on the last one Induction probes 22 attached to the basic structure of the probe 2 from FIG. 1 correspond. The surface 23 of the test part 24 adjacent sections 25 of the windings 41 have uniform

2(i Abstände d\ 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 über2 (i distances d \ on, the remaining portions 26, 27, 28 of the windings are guided closely as possible in parallel. The turns 41 together form a kind of spiral with two endpoints 29, 30, the first of which is used directly as a terminal point of the probe 22 , whose second is about

2-> 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 den2-> a hole 31 to a corresponding point on the the other side of 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

in beiden vorderseitigen Induktionssonden 22 und im gleichen Abstand zur Oberfläche 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-in both front induction probes 22 and im the same distance from the surface 23, another induction probe is provided, which is the aforementioned is shaped identically and is connected to connection points 34, 35 in analogy to what has been said above. The front

Vi und rückseitigen Sonden überlappen sich seitlich, so daß auf der vollen Breite der Sondenanordnung 21 alle Fehler erfaßt werden können. Vi and the rear probes overlap laterally so that all errors can be detected over the full width of the probe arrangement 21.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Probe arrangement for scanning the surface of a magnetized ferromagnetic test part on magnetic flux, leakage flux emanating from faults, with at least one induction probe, consisting of a number of turns, each of which on the one hand is adjacent to the surface located, substantially parallel to it extending section, on the other hand from the surface ι ο having portions located further away, each of which is adjacent to the surface to be scanned Sections of the individual turns at least partially spaced from one another in the direction perpendicular to this surface, thereby π characterized in 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 equally large in the surface to be scanned (3) and a surface (13) opposite this Errors (12, 14) achieved about the same level of leakage flux signals

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the respective portions (5; 25) of the individual turns (11; 41) adjacent to the surface to be scanned (3; 23) have substantially the same spacing (d, d \) from one another.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the induction probe (22) is made of a printed circuit _{in! N} shape and extend their coils (41) spiral-shaped.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the turns (41) have substantially the shape of rectangles, which are nested with their π three upper sides (26, 27, 28) tightly one inside the other, while those of the surface to be scanned (23 ) adjacent sides (25) have the above spacing (d \) from one another.

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