DE3327571A1

DE3327571A1 - Eddy current microscope

Info

Publication number: DE3327571A1
Application number: DE19833327571
Authority: DE
Inventors: David Charles 45014 Fairfield Ohio Copley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-08-03
Filing date: 1983-07-30
Publication date: 1984-02-09
Also published as: IT8322195A1; IT1170175B; IT8322195A0; IL68155A0; FR2531537A1; SE8303776D0; SE8303776L; GB2124772A; GB8315680D0; JPS5952748A

Description

Λ-Λ-

Wirbelstrom-MikroskopEddy current microscope

Die Erfindung bezieht sich auf Wirbelstrom-Rißdetektoren und insbesondere auf Detektoren, die kleine Risse betreffende Daten liefern.The invention relates to eddy current crack detectors and, more particularly, to detectors that provide data on small cracks deliver.

Es ist bekannt, die Oberfläche eines leitfähigen Materials mit einer Sondenspule, wie beispielsweise einer Wirbelstrom-Sondenspule, die einen Wechselstrom führt, abzutasten, um dadurch in dem Material ein elektromagnetisches Wechselfeld zu induzieren. Eine Messung des Verhaltens dieses Feldes während der Abtastung kann eine Information über die strukturelle Gleichförmigkeit des Materials liefern, üblicherweise verwendete Abtastvorrichtungen lokalisieren lediglich Ungleichförmigkeiten in dem Material. Derartige Vorrichtungen sorgen im allgemeinen nicht für eine detaillierte Information über die Ungleichförmigkeiten. Eine derartige detaillierte Information ist in vielen Anwendungsfällen wünschenswert, da nicht alle Ungleichförmigkeiten nachteilig sind: Gewisse Arten können toleriert werden. Weiterhin identifizieren die üblicherweise verwendeten Vorrichtungen nicht präzise die Position oder Orientierung einer Ungieichförmigkeit, sondern derartige Vorrichtungen identifizieren einen Bereich, der die Ungleichförmigkeit enthält.It is known to test the surface of a conductive material with a probe coil, such as an eddy current probe coil, which conducts an alternating current, in order to induce an alternating electromagnetic field in the material. A measurement of the behavior of this field during the scan can provide information about the structural uniformity of the material provide commonly used scanning devices only localize irregularities in the material. Such devices generally do not worry for detailed information about the irregularities. Such detailed information is in many applications desirable since not all irregularities are detrimental: certain types can be tolerated. Furthermore, the devices commonly used do not precisely identify the position or orientation of an inequality, rather, such devices identify an area containing the non-uniformity.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuen und verbesserten Wirbelstrom-Rißdetektor zu schaffen. Dieser Wirbelstrom-Rißdetektor soll zerstörungsfrei dimensionale Informationen bezüglich der Risse kleinster Größe liefern im Vergleich zur Größe der verwendeten Wirbelstromsonde. Diese Informationen sollen insbesondere die Orientierung kleinster langgestreckter Risse betreffen. Weiterhin sollen die detaillierten Informationen Oberflächenmerkmale betreffen, die so klein wieIt is an object of the invention to provide a new and improved eddy current crack detector. This eddy current crack detector is intended to provide non-destructive dimensional information regarding the cracks of the smallest size in comparison to Size of the eddy current probe used. This information is intended in particular to orientate the smallest elongated Cracks concern. Furthermore, the detailed information should relate to surface features that are as small as

.5..5.

1/50stel des Durchmessers der verwendeten Wirbelstromsonde sind. Ferner soll die Sonde detaillierte Informationen über Risse liefern, die etwa 0,25 mm (0,010 Zoll) lang, 0,125 mm (0,005 Zoll) tief und zehn Millionestel von 2,5 cm O Zoll)breit sind.1 / 50th of the diameter of the eddy current probe used are. The probe is also designed to provide detailed information on cracks that are approximately 0.25 mm (0.010 inches) long, 0.125 mm (0.005 inches) deep and ten millionths of 2.5 cm inches) wide are.

Erfindungsgemäß wird in der allgemeinen Nähe der Oberfläche eines Gegenstandes aus einem leitenden Material eine Unregelmäßigkeit festgestellt. Die allgemeine Nähe wird durch eine Sonde abgetastet, die ein zeitveränderliches Magnetfeld erzeugt, es werden Signale erzeugt, die die Gegeninduktivität zwischen der Sonde und dem Gegenstand an den abgetasteten Punkten angeben, und es werden Informationen, die die Gegeninduktivitätsignale angeben, in einem vergrößerten Maßstab auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet.According to the present invention, an irregularity becomes in the general vicinity of the surface of an object made of a conductive material established. The general proximity is sensed by a probe that creates a time-varying magnetic field, signals are generated that determine the mutual inductance between the probe and the object at the points being scanned and information indicative of the mutual inductance signals is displayed on an enlarged scale recorded on a recording medium.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der feigenden Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be described with further features and advantages on the basis of the figuring description and drawings of exemplary embodiments explained in more detail.

Figur 1 ist eine vergrößerte Ansicht von einer Wirbelstromsonde, die einen Riß in einem Material abtastet.Figure 1 is an enlarged view of an eddy current probe sensing a crack in a material.

Figur 2 ist eine schematische Darstellung von einem Teil der Erfindung.Figure 2 is a schematic representation of part of the invention.

Figur 3 ist eine schematische Darstellung von einem Ausführungs beispiel der Erfindung.Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of the invention.

Figur 4 ist ein Kurvenbild von der Induktivitätssignalgröße über der Sondenstellung.Figure 4 is a graph of inductance signal magnitude versus probe position.

in Figur 1 in vergrößerter Form gezeigt ist, wird eine Antenne, wie eine Wirbelstromsonde 3, verwendet, um zerstörungsfrei einen Bereich 4 von einem Gegenstand 6 abzutasten, der aus einem leitenden Material aufgebaut ist und eine Ungleichförmigkeit enthält, wie beispielsweise einen Riß 9. DerIn Figure 1 shown in enlarged form, an antenna, such as an eddy current probe 3, is used to non-destructively to scan an area 4 of an object 6 composed of a conductive material and a non-uniformity contains, such as a crack 9. The

Gegenstand 6 ist zwar schematisch als ein Block dargestellt, tatsächlich kann er aber eine Gasturbinen-Triebwerksschaufel 6A sein, wie es in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, oder er kann irgendeine andere Triebwerkskomponente sein, wie beispielsweise die metallische Scheibe (nicht gezeigt), die derartige Schaufeln in dem Triebwerk trägt. Das Vorhandensein und die allgemeine Nähe des Risses 9 wird vorher durch übliche Verfahren festgestellt, die eine Form der Wirbelstromanalyse enthalten können. Die Abtastung durch die Sonde 3 wird dadurch ausgeführt, daß ein Punkt, beispielsweise ein Punkt 12 auf der abtastenden Oberfläche 15 der Sonde 3, entlang einer Bahn bewegt wird, die durch eine gestrichelte Linie 16 angedeutet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Abtastoberfläche 15 der Sonde 3 groß in bezug auf den Riß 9 ist. Die Fläche der Abtastoberfläche 15 wird die Querschnittsfläche genannt, und es wurde eine Sonde 3 mit einer Querschnittsfläche verwendet, die mehr als 9000 mal größer als die Fläche des Risses 9 war. Es gibt keine obere Grenze für die Größe der abzutastenden Risse 9, wobei jedoch angeommen wird, daß Risse in dem Bereich von 0,25 bis 1,25 mm (0,010 bis 0,050 Zoll) Länge am besten mit einer Sonde 3 abgetastet werden, die eine Abtastoberfläche mit einem Durchmesser von etwa 1,75 mm (0,07 Zoll) hat. Die Fläche des Risses 9 bezieht sich hierbei auf die Fläche in einer Ebene im wesentlichen parallel zur Oberfläche 15 der Oberfläche des Gegenstandes 6, die durch das Vorhandensein des Risses verformt ist. Die Oberfläche ist nicht auf die unendlich dünne geometrische Oberfläche begrenzt, sondern die Oberfläche hat eine endliche Dicke, die durch die Eindringtiefe des elektromagnetischen Feldes bestimmt ist, das durch die Sonde 3 erzeugt wird. Somit werden Ungleichförmigkeiten, die unterhalb der Oberfläche, aber innerhalb des elektromagnetischen Feldes angeordnet sind, auf der Oberfläche lokalisiert bzw. geortet. Beispielsweise würde die Fläche, wie sie vorstehend definiert wurde, von einer unter der Oberfläche liegenden kugelförmigen Ungleichförmigkeit die Fläche eines Kreises sein. Die Gegeninduktivität zwischen der Sonde 3While item 6 is shown schematically as a block, it may in fact be a gas turbine engine blade 6A as shown in Figures 2 and 3, or it may be any other engine component such as the metallic disk (not shown) that supports such vanes in the engine. The presence and the general proximity of the crack 9 is previously determined by conventional methods including some form of eddy current analysis can. The scanning by the probe 3 is carried out in that a point, for example a point 12 on the scanning surface 15 of the probe 3, is moved along a path indicated by a dashed line 16 is. It should be noted that the scanning surface 15 of the probe 3 is large with respect to the crack 9. The area of the The scanning surface 15 is called the cross-sectional area, and a probe 3 with a cross-sectional area which was more than 9000 times larger than the area of the crack 9 was used. There is no upper limit to the size of the cracks 9 to be scanned, but it is assumed that cracks are in the area 0.25 to 1.25 mm (0.010 to 0.050 inches) in length are best scanned with a probe 3 having a scanning surface approximately 1.75 mm (0.07 inches) in diameter. The area of the crack 9 refers to the Area in a plane substantially parallel to the surface 15 of the surface of the object 6, which is determined by the presence of the crack is deformed. The surface is not limited to the infinitely thin geometric surface, but rather the surface has a finite thickness, which is determined by the depth of penetration of the electromagnetic field that passes through the probe 3 is generated. Thus, irregularities that are below the surface but within the electromagnetic Field are arranged, localized or located on the surface. For example, the area would like them defined above, the area of a subsurface spherical nonuniformity Be a circle. The mutual inductance between the probe 3

. I- . I-

(auch Induktivität der Sonde 3 genannt) und dem leitenden Material 6 wird durch Faktoren bestimmt, zu denen erstens die Orientierung der Sonde 3 in bezug auf den Gegenstand 6, zweitens der Abstand zwischen der Sonde 3 und dem Gegenstand 6 und drittens die Zusammensetzung und Konfiguration des Gegenstandes 6 gehören. Wenn alle Faktoren, die die Gegeninduktivität bestimmen, im wesentlichen konstant gehalten werden während der Abtastung, außer den zu Punkt 3 genannten Faktoren, dann geben Änderungen in der Gegeninduktivität Änderungen in den Faktoren zu Punkt 3 an.(also called the inductance of the probe 3) and the conductive material 6 is determined by factors, firstly the orientation of the probe 3 with respect to the object 6, secondly the distance between the probe 3 and the object 6 and, thirdly, the composition and configuration of the object 6 belong. If all the factors that determine the mutual inductance are kept essentially constant during of the scanning, in addition to the factors mentioned in point 3, changes in the mutual inductance result in changes in the Factors for point 3.

Die Aufzeichnung von Symbolen auf einem Aufzeichnungsmedium, wie beispielsweise einem Blatt Papier, die ein Maß für die Gegeninduktivitäten an den Stellen entsprechend den tatsächlichen Positionen dieser Induktivitäten in dem abgetasteten Bereich sind,- kann eine Information über das abgetastete Material liefern. Im Falle des Risses 9 in Figur 1 sollte die Aufzeichnung in einem vergrößerten Maßstab vorgenommen werden, da der Riß 9 sehr leicht unsichtbar für das ungeübte Auge sein kann, so daß eine Aufzeichnung in tatsächlicher Größe in ähnlicher Weise unsichtbar sein würde. Es sei bemerkt, daß diese Aufzeichnung der Gegeninduktivität keine Information geben kann, die in einfacher Weise interpretiert werden kann, um eine dimensionale Information über den abgetasteten Riß zu erhalten. Infolgedessen werden die erhaltenen Informationen oder Daten hier als "cryptische Daten" bzw. geheime oder verschlüsselte Daten genannt.The recording of symbols on a recording medium, such as a sheet of paper, which is a measure of the mutual inductance at the points corresponding to the actual Positions of these inductances in the scanned area - can provide information about the scanned area Deliver material. In the case of crack 9 in Figure 1, the recording should be made on an enlarged scale, since the crack 9 can very easily be invisible to the untrained eye, so that a real-size record is similar Way would be invisible. It should be noted that these mutual inductance records give no information which can be interpreted in a simple manner in order to obtain dimensional information about the scanned crack. As a result, the information or data received is here called "cryptic data" or secret or encrypted Called data.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die die cryptischen oder verschlüsselten Daten darstellenden Symbole auf einem Aufzeichnungsgerät in der folgenden Weise aufgezeichnet. In Figur 2 leitet eine Leitung 18 Informationen über die Gegeninduktivität von der Sonde 3 zu einer Verarbei·* tungsschaltung 21. Die Verarbeitungsschaltung 21 ist durch eine Leitung 24 (die durch einen Schalter 24B unterbrochen werden kann} mit einem Verstärker 2 6 verbunden. Die Verarbei-According to an exemplary embodiment of the invention, the symbols representing the cryptic or encrypted data are used recorded on a recorder in the following manner. In Figure 2, a line 18 carries information about the mutual inductance from the probe 3 to a processing unit. processing circuit 21. The processing circuit 21 is connected by a line 24 (which is interrupted by a switch 24B can be} connected to an amplifier 2 6. The processing

tungsschaltung 21 erzeugt ein Induktivitätssignal 24A, das die Änderung in der Induktivität der Sonde 3 anzeigt. Das Induktivitätssignal 24A liegt in dein Bereich von 0 bis 10 Volt Dieses Signal 24A wird durch den Verstärker 26 mit einer ungefähren Spannungsverstärkung von 6 verändert, um einen Strom auf einer Leitung 28 zu liefern, der der Induktivität der Sonde 3 entspricht. Der Strom wird durch die Leitung 28 einem Elektrodenstift 30 bei einer Spannung zwischen etwa 0 und 60 Volt zugeführt. Der Strom, der in der Größenordnung von 0,8 mA liegt, fließt durch den Elektrodenstift 30 zu dessen Berührungspunkt 33 mit einem Aufzeichnungspapier 35 und durch das Aufzeichnungspapier 35 hindurch zu Leitungen (die als elektrische Erde bzw. Masse 38 angegeben sind), die einen Stromkreis mit dem Verstärker 26 schließen. Der Elektrodenstift 30 erzeugt Wärme, grob gesagt im Verhältnis zu dem hindurchfließenden Strom, und somit ungefähr im Verhältnis zur Größe der Gegeninduktivität der Wirbelstromsonde 3. Die erzeugte Wärme bewirkt, daß eine Brennmarkierung auf dem Aufzeichnungspapier 35 auftritt, wobei größere Wärme eine dunklere Markierung erzeugt. Deshalb erzeugt eine kleine Induktivitätsänderung in der Wirbelstromsonde 3 eine helle Markierung in dem Aufzeichnungspapier 35 und eine große Induktivitätsänderung in der Wirbelstromsonde 3 erzeugt eine dunkle Brennmarkierung in dem Aufzeichnungspapier 35.processing circuit 21 generates an inductance signal 24A, the indicates the change in the inductance of the probe 3. The inductance signal 24A is in the range of 0 to 10 volts This signal 24A is varied by amplifier 26 with an approximate voltage gain of 6 to one To deliver current on a line 28, which corresponds to the inductance of the probe 3. The current is through line 28 an electrode pin 30 at a voltage between about 0 and 60 volts. The current that is in the order of magnitude of 0.8 mA flows through the electrode pin 30 to its point of contact 33 with a recording paper 35 and through the recording paper 35 to leads (indicated as electrical ground 38) which complete a circuit with amplifier 26. The electrode pin 30 generates heat roughly in relation to the current flowing through it, and thus approximately in relation to the size of the mutual inductance of the eddy current probe 3. The generated heat causes a burn mark to appear on the recording paper 35, with greater heat being darker marking generated. Therefore, a small change in inductance in the eddy current probe 3 produces a bright mark in the recording paper 35 and a large change in inductance in the eddy current probe 3 creates a dark focal mark in the recording paper 35.

Figur 3 zeigt eine perspektivische schematische Darstellung von einer Einrichtung 36 zum Abtasten der Wirbelstroinsonde 3 in bezug auf die Schaufel 6A. Die Wirbelstromsonde 3 ist an dem einen Ende von einem Hebelarm 40 befestigt, an dessen anderem Ende der Elektrodenstift 30 befestigt ist. Der Hebelarm 40 wird durch einen Dreh- oder Gelenkpunkt 4 3 gehalten. Mechanische Betätigungsglieder (nicht gezeigt) bewegen den Hebelarm 40, so daß sich die Sonde 3 gleichförmig entlang der Oberfläche der Schaufel 6A in der durch die Pfeile 4 6 und 4 8 angegebenen Richtung bewegt. Zur gleichen Zeit bewegt sich der Elektrodenstift 30 in den Richtungen, die auf entsprechende Weise durch die Pfeile 50 und 52 angegeben sind. Q₃ FIG. 3 shows a perspective schematic representation of a device 36 for scanning the eddy current probe 3 with respect to the blade 6A. The eddy current probe 3 is attached to one end of a lever arm 40, to the other end of which the electrode pin 30 is attached. The lever arm 40 is held by a fulcrum or articulation point 4 3. Mechanical actuators (not shown) move the lever arm 40 so that the probe 3 moves smoothly along the surface of the paddle 6A in the direction indicated by arrows 46 and 48. At the same time, electrode pin 30 is moving in the directions indicated by arrows 50 and 52, respectively. Q ₃

der Hebelarmabschnitt 4OA langer ist als der Hebelarmabschnitt 40B ist die relative Bewegung des Elektrodenstiftes 30 in bezug auf die Wirbelstromsonde 3 größer. Somit bilden die Brennpunkte in dem Aufzeichnungspapier 35 ein vergrößertes Abbild der Induktivitätsänderungen der Sonde 3. Nach einer Abtastung wird die Schaufel 6A in Richtung des Pfeiles 55 bewegt, so daß ein neuer Bereich abgetastet wird. Weiterhin wird das Aufzeichnungspapier in Richtung des Pfeiles 56 und schneller als die Bewegung der Schaufel 6A bewegt, um die Vergrößerung der Aufzeichnung zu erhalten. Der Ablauf von Abtastung und Einbrennen und die anschließende Bewegung der Schaufel 6A und des Aufzeichnungspapiers 35 wird wiederholt, bis ein gewünschter Bereich der Schaufel 6A in dem gewünschten Muster abgetastet worden ist.the lever arm portion 40A is longer than the lever arm portion 40B, the relative movement of the electrode pin 30 with respect to the eddy current probe 3 is greater. Thus form the focal points in the recording paper 35, an enlarged image the inductance changes of the probe 3. After a scan, the blade 6A is moved in the direction of arrow 55, so that a new area is scanned. Furthermore, the recording paper is in the direction of arrow 56 and faster than that Movement of the paddle 6A moves to the magnification of the record to obtain. The process of scanning and baking and the subsequent movement of the paddle 6A and the recording paper 35 is repeated until a desired area of the paddle 6A is scanned in the desired pattern has been.

Figur 3 zeigt sowohl die Sonde 3 als auch den Brennstift 30, die gebogenen Bahnen folgen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Pantograph-Mechanismus verwendet, um den Hebelarm 40 einzustellen, damit die Bahnen, die sowohl von der Sonde 3 als auch dem Brennstift 30 durchlaufen werden^, gerade, parallele, rasterartige Linie sind, wie sie beispielsweise durch die Linie 16 in Figur 1 dargestellt sind. Das Abtastungsmuster muß nicht rasterförmig sein, es kann auch eine spiralförmige Abtastung verwendet werden. Es stehen viele Einrichtungen zur Verfügung, um die Abtastbewegung der Sonde 3 in dem Brennstift 30 zu duplizieren und zu vergrößern. Beispielsweise kann ein Abtaster bzw. Scanner verwendet werden, der von der Firma Automation Industries, Danbury, Connecticut, in der Serie US 450 gefertigt wird.Figure 3 shows both the probe 3 and the firing pin 30 following curved paths. According to one embodiment According to the invention, a pantograph mechanism is used to adjust the lever arm 40 so that the paths that both be traversed by the probe 3 and the firing pin 30 ^, are straight, parallel, grid-like lines, as shown for example by the line 16 in FIG. The scan pattern need not be raster-shaped; a spiral scan can also be used. There are many facilities are available to duplicate the scanning movement of the probe 3 in the firing pin 30 and to enlarge it. For example, a scanner or scanner can be used that is available from Automation Industries, Danbury, Connecticut, manufactured in the US 450 series.

Das Induktivitätssignal 24A, das durch die Verarbeitungsschaltung 24 erzeugt wird, ist im allgemeinen ein kontinuierliches Analogsignal veränderlicher Größe, wie es beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist, wo die Größe des Induktivitätssignals als eine Funktion der Stellung der Sonde 3 aufgezeichnet ist, wenn sich die Sonde 3 im Betrieb über eine Oberfläche bewegt.The inductance signal 24A generated by the processing circuit 24 is generally continuous Analog signal of variable magnitude, as shown for example in Figure 4, where the magnitude of the inductance signal is recorded as a function of the position of the probe 3 as the probe 3 moves over a surface in use.

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Es wurde gefunden, daß die Betätigung des Brennstiftes 30 mit einem Strom, der eine Verstärkung dieses Signals darstellt, wie es vorstehend beschrieben wurde, eine kontinuierliche Farb änderung der Brennmarkierungen auf dem Aufzeichnungspapier 35 erzeugt. Dies bedeutet, daß die Farbe in dem Bereich von leich tem Grau bis nahezu schwarz liegt. Aus gewissen Gründen bewirkt dies eine Schwierigkeit beim visuellen Vergleich des Gra des der Einbrennung auf dem Aufzeichnungspapier 35 an zwei Stellen. Demzufolge kann es schwierig sein, zwischen zwei ähnlichen Grauschattierungen zu unterscheiden, die räumlich sehr nahe beieinander auf dem Aufzeichnungspapier 35 liegen. Eine derartige Unterscheidung wird gesucht, wenn man zu bestimmen versucht, ob die eine Schattierung einer größeren Induktivitätsänderung entspricht als die andere Schattierung. Deshalb wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Analog/Digital-Wandlerschaltung verwendet, um dieses Problem zu vermeiden. It has been found that the actuation of the firing pin 30 with a current which represents an amplification of this signal, as described above, produces a continuous change in the color of the burn marks on the recording paper 35. This means that the color is in the range from light gray to almost black. For certain reasons, this causes a difficulty in visually comparing the degree of burn on the recording paper 35 in two places. As a result, it may be difficult to distinguish between two similar shades of gray that are spatially very close to each other on the recording paper 35. Such a distinction is sought when trying to determine whether one shade corresponds to a greater change in inductance than the other shade. Therefore, according to one embodiment, an analog-to-digital converter circuit is used to avoid this problem.

Deshalb ist in Figur 3 der A/D-Wandler 60 gezeigt, der in die Leitung 24 eingefügt werden kann, indem der Schalter 24B geöffnet und die Schalter 62 und 63 geschlossen werden. Der A/D-Wandler 60 empfängt als eine Eingangsgröße das Induktivitätssignal 24A von der Verarbeitungsschaltung 21. Der A/D-Wandler 60 weist mehrere im voraus eingestellte Signalschwellwerte auf und mit diesen vergleicht er das Induktivitätssignal. Der A/D-Wandler 60 erzeugt als eine Ausgangsgröße ein digitalisiertes Signal 6 3A, das dem höchsten Schwellwert entspricht, der von dem Induktivitätssignal 24A durchlaufen wird. Wenn beispielsweise der A/D-Wandler 60 Schwellwerte von 1,2, 3 und 4 Volt aufweist, haben alle Eingangssignale gleich oder größer als 1 Volt aber kleiner als 2 Volt ein digitalisiertes Signal von 1 Volt zur Folge. Induktivitätssignale gleich oder größer als 2 Volt, aber kleiner als 3 Volt, haben ein digitalisiertes Signal von 2 Volt usw. zur Folge. Das digitalisierte Signal wird dann de- Verstärker 26 zugeführt und fließt von da zum Elektrodenstift 30. Eine genaue Beschreibung eines geeigneten A/D-Wandlers findet sich in derTherefore, in Figure 3, the A / D converter 60 is shown, which can be inserted into the line 24 by opening the switch 24B and switches 62 and 63 are closed. The A / D converter 60 receives as an input the inductance signal 24A from the processing circuit 21. The A / D converter 60 has several signal threshold values set in advance and with these it compares the inductance signal. Of the A / D converter 60 generates a digitized signal 6 3A as an output variable, which corresponds to the highest threshold value, which is traversed by the inductance signal 24A. For example, if the A / D converter 60 has threshold values of 1, 2, 3 and 4 volts, all input signals equal to or greater than 1 volt but less than 2 volts have a digitized Signal of 1 volt result. Inductance signals equal to or greater than 2 volts but less than 3 volts have an digitized signal of 2 volts etc. result. The digitized signal is then supplied to de-amplifier 26 and flows from there to the electrode pin 30. A detailed description of a suitable A / D converter can be found in US Pat

deutschen Patentanmeldung P (AnwaltszeichenGerman patent application P (attorney's mark

9087-13DV-8227, US-Serial Nr. 404 728j.9087-13DV-8227, U.S. Serial No. 404 728j.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde eine Wirbelstromsonde mit einem Durchmesser von etwa 1,75 mm (0,070 Zoll) mit einem Spulendurchmesser von etwa 1,25 mm (0,05 Zoll) verwendet, um vier Ungleichförmigkeiten in metallischen Gegenständen abzutasten. Die verwendete Sonde war eine Nortec 2MHz-Einzelspulensonde, die von der Firma Nortec Corporation, Kennewick, Washington, erhältlich ist. Das Sondensignal wurde durch ein Nortec NDT16-Eddy Current Instrument verarbeitet und es wurde ein Gould Strip chart recorder verwendet, um das Aufzeichnungspapier zu bewegen. Das verwendete Papier war elektroempfindliches Papier (Timefax (NDK), das einen Verbindungspapierrücken aufweist, der drei Materialschichten trägt: Eine innerste Kohlenstoffüllschicht mit kleinem spezifischen Widerstand, einer nächstfolgenden Kohlenstoffüllschicht mit größerem spezifischen und einer äußersten Oberflächenschicht aus Zinkoxid. Dieses Ausführungsbeispiel erzeugte vier unterscheidbare cryptische bzw. verschlüsselte Datenabbildungen bei vier verschiedenen abgetasteten Ungleichförmigkeiten. Die erste üngleichförmigkeit enthielt eine rechtwinklige Kerbe, die etwa 0,25 mm (0,010 Zoll) lang, 0,25 mm (0,010 Zoll) tief und 0,075 mm (0,003 Zoll) breit war. Die zweite Ungleichmäßigkeit beeinhaltete eine zylindrische Vertiefung, die einen Durchmesser von 0,25 mm (0,010 Zoll) hatte und 0,25 mm (0,010 Zoll) tief war. Die dritte Ungleichmäßigkeit war ein unter der Oberfläche liegender Riß^der etwa 1,05 mm (0,04 Zoll) lang, 1,05 mm (0,04 Zoll) tief und 0,00025 mm (10 χ 10~⁶ Zoll) breit war. Die vierte Unregelmäßigkeit war eine unter der Oberfläche liegende Eisenoxidkugel mit einem Durchmesser von etwa 0,25 mm (0,010 Zoll). Weiterhin konnten den Abbildungen der ersten und dritten Ungleichförmigkeiten Orientierungen zugeschrie** ben werden, die den tatsächlichen Orientierungen der Ungleichförmigkeiten entsprachen. Es sei darauf hingewiesen, daß dieIn a practical embodiment, an eddy current probe about 1.75 mm (0.070 inches) in diameter with a coil diameter of about 1.25 mm (0.05 inches) was used to sense four irregularities in metallic objects. The probe used was a Nortec 2MHz single coil probe available from Nortec Corporation, Kennewick, Washington. The probe signal was processed by a Nortec NDT16-Eddy Current instrument and a Gould Strip chart recorder was used to move the recording paper. The paper used was electrosensitive paper (Timefax (NDK), which has a connecting paper backing that carries three layers of material: an innermost carbon filling layer with a low specific resistance, a subsequent carbon filling layer with a larger specific and an outermost surface layer made of zinc oxide Encrypted data maps at four different sampled non-uniformities. The first non-uniformity contained a rectangular notch that was approximately 0.25 mm (0.010 ") long, 0.25 mm (0.010") deep, and 0.075 mm (0.003 ") wide. The second The non-uniformity included a cylindrical indentation that was 0.25 mm (0.010 ") in diameter and 0.25 mm (0.010") deep. The third non-uniformity was a subsurface crack approximately 1.05 mm (0 .04 inches) long, 1.05 mm (0.04 inches) deep, and 0.00025 mm (10 χ 10 ~ ⁶ inches) wide was. The fourth imperfection was a subsurface iron oxide ball about 0.25 mm (0.010 inches) in diameter. Furthermore, orientations could be assigned to the images of the first and third irregularities which corresponded to the actual orientations of the irregularities. It should be noted that the

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Querschnittsfläche der Sonde etwa 2,48 mm (0,0038 Zoll )Cross-sectional area of the probe approximately 2.48 mm (0.0038 inches)

332VbVI332VbVI

beträgt. Die Fläche der dritten Ungleichmäßigkeit beträgt etwa 0,00026 nun (4 χ 10~ Zoll ). Somit ist auf die Genauigkeit der einwertigen Ziffer das Verhältnis der Querschnittsfläche der Sonde zu der Fläche der dritten Unregelmäßigkeit größer als 9000. amounts to. The area of the third irregularity is now about 0.00026 (4 10 ~ inches). Thus, the ratio of the cross-sectional area of the probe to the area of the third irregularity is greater than 9000 to the accuracy of the single digit.

Vorstehend wurde also eine Wirbelstromsonde mit einem relativ großen Durchmesser in bezug auf eine Rißausdehnung beschrieben, die zum zerstörungsfreien Abtasten des Risses in einem Rastermuster verwendet werden kann, um Induktivitätssignale zu erzeugen. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die während der Abtastung erzeugten Signale in einer vergrößerten Auszeichnung als cryptische oder verschlüsselte Daten aufgezeichnet. Die Daten werden so genannt, weil sie nur indirekt eine Information über die Abmessungen des Risses liefern. Die Aufzeichnung erzeugt jedoch ein Abbild mit einem Muster, von dem angenommen wird, daß es durch die Form und die Abmessungen des jeweiligen Risses eindeutig bestimmt ist. Somit gestattet die Abtastung unbekannter Risse und die Erzeugung vergrößerter Abbildungen, woran sich eine Prüfung der Risse durch optische Mikroskopie, elektronische Mikroskopie oder andere Verfahren anschließt, um die genaue Form und Größe der Risse zu bestimmen, daß dem cryptischen bzw. verschlüsselten Muster, wie es aufgezeichnet ist, eine definierte Größen- und Forminformation zugeordnet werden kann. Deshalb kann eine Referenzbibliothek von cryptischen bzw. verschlüsselten Mustern aufgebaut werden, die Rissen und Bruchstellen von bekannten Formen und Größen entsprechen. Dann kann ein cryptisches oder verschlüsseltes Muster durch Abtasten eines unbekannten Risses erzeugt werden, und dieses Muster kann mit den Mustern in der Bibliothek verglichen werden, um daraus auf die Form und Größe des unbekannten Risses zu schließen.An eddy current probe with a relatively large diameter in relation to the extent of the crack has been described above, which can be used for non-destructive scanning of the crack in a raster pattern to generate inductance signals to create. In the exemplary embodiments described, the signals generated during the scanning are enlarged in an Marking recorded as cryptic or encrypted data. The dates are so named because they are only indirectly provide information about the dimensions of the crack. However, the recording creates an image with a Pattern assumed to be uniquely determined by the shape and dimensions of the particular crack. Thus, the scanning of unknown cracks and the generation of enlarged images allows an examination of the Cracks made by optical microscopy, electronic microscopy, or other methods are attached to the exact shape and size of the cracks to determine that the cryptic or encrypted pattern, as it is recorded, has a defined size and shape information can be assigned. Therefore a reference library of cryptic or encrypted patterns which correspond to cracks and fractures of known shapes and sizes. Then a cryptic or encrypted pattern can be generated by scanning an unknown crack, and this pattern can be compared with the patterns in from the library to infer the shape and size of the unknown crack.

Es wurde vorstehend ausgeführt, daß die Sonde 3 gleichförmig über dem Gegenstand 6 abgetastet werden soll. Der Zweck dieser Gleichförmigkeit liegt darin, den Elektrodensti:It has been stated above that the probe 3 is to be scanned uniformly over the object 6. The purpose of this Uniformity lies in the electrode stick:

- /Cb- - / Cb-

einer entsprechend gleichförmigen Geschwindigkeit abzutasten, da der Grad des Brennens des Elektrodenstiftes 30 durch die Bewegungsgeschwindigkeit beeinflußt wird. Wenn andere Aufzeichnungsmethoden verwendet werden, muß eine gleichförmige Abtastung nicht erforderlich sein. Es kann auch eine Aufzeichnung auf eine vergrößerte Fernsehanzeige vorgenommen werden.a correspondingly uniform speed to be scanned, since the degree of burning of the electrode pin 30 by the Movement speed is influenced. If other recording methods are used, a uniform one must be used Sampling may not be required. A recording can also be made on an enlarged television display.

Die Abtastung durch die Sonde 3 wurde in bezug auf ein leitendes Material beschrieben. Der Begriff leitendes Material wurde verwendet, um alle Materialien einzuschließen, die ausreichend leitfähig für elektrischen Strom sind, um der Wirbelstromanalyse zugänglich zu sein. Zu diesen Materialien gehören selbstverständlich die meisten Metalle. Weiterhin wurde das durch die Verarbeitungsschaltung 21 erzeugte Signal ein Gegeninduktivitätssignal 24A genannt. Der Begriff Gegeninduktivitätssignal soll als ein allgemeiner Begriff verstanden werden, der die Signale einschließt, die durch elektromagnetische Abtasttechniken, wie beispielsweise Wirbelstromabtastung, erzeugt werden. Die folgenden Literaturstellen liefern Information bezüglich der Wirbelstromabtastung.The scanning by the probe 3 has been described with reference to a conductive material. The term conductive material was used to include all materials that are sufficiently conductive to electrical current for eddy current analysis to be accessible. Of course, most metals belong to these materials. Furthermore, the signal generated by the processing circuit 21 is a mutual inductance signal 24A called. The term mutual inductance signal should be understood as a general term, which includes the signals generated by electromagnetic scanning techniques such as eddy current scanning will. The following references provide information relating to eddy current scanning.

(1) M.V.K. Chari, "Finite Element Solution of the Eddy Current Problem in Magnetic Structures." IEEE Trans.-Band PAS-93. Nummer 1, 1973.(1) M.V.K. Chari, "Finite Element Solution of the Eddy Current Problem in Magnetic Structures. "IEEE Trans. Volume PAS-93. Number 1, 1973.

(2) R. Palanisamy and W. Lord, "Finite Element Analysis of Eddy Current Phenomena". Materials Evaluation, Oktober 1980(2) R. Palanisamy and W. Lord, "Finite Element Analysis of Eddy Current Phenomena". Materials Evaluation, October 1980

(3) T. G. Kincaid, "A Theory of Eddy Current NDE for Cracks in Non-magnetic Materials." Proceedings of the ARPA/AFML Review of Progress in Quantitative NDE. Boulder, Colorado, 1981,(3) T. G. Kincaid, "A Theory of Eddy Current NDE for Cracks in Non-Magnetic Materials." Proceedings of the ARPA / AFML Review of Progress in Quantitative NDE. Boulder, Colorado, 1981,

(4) B. A. AuId, F Muennemann, and D.K. Winslow,(4) B. A. AuId, F Muennemann, and D.K. Winslow,

"Eddy Current Probe Response to Open and Closed Surface Flaws." Journal of Nondestructive Evaluation, Band 2, Nr. 1, 1981."Eddy Current Probe Response to Open and Closed Surface Flaws." Journal of Nondestructive Evaluation, Volume 2, No. 1, 1981.

(5) C.V. Dodd and W. E. Deeds, "In-service Inspection of(5) C.V. Dodd and W. E. Deeds, "In-service Inspection of

3J2ybV-13J2ybV-1

of Steam Generator Tubing Using Multiple Frequency Eddy Eddy Current Techniques." Eddy Current Characterization of Materials and Structures. ASTM STP 722 1981. Seiten 229 - 239.of Steam Generator Tubing Using Multiple Frequency Eddy Eddy Current Techniques. "Eddy Current Characterization of Materials and Structures. ASTM STP 722 1981. Pages 229-239.

(6) P.G. Doctor, T. P. Harrington, T. J. Davis, CJ. Morris, D. W. Fraley, "Pattern Recognition Methods for Classifyind and Sizing Flaws using Eddy Current Data." Eddy Current Characterization of Materials and Structures. ASTM STP 722, 1981, Seiten 464 - 483.(6) P.G. Doctor, T. P. Harrington, T. J. Davis, CJ. Morris, D. W. Fraley, "Pattern Recognition Methods for Classifyingind and Sizing Flaws using Eddy Current Data." Eddy Current Characterization of Materials and Structures. ASTM STP 722, 1981, pages 464-483.

(7) C. L. Brown, D. C. Defibaugh, E. B. Morgan, A. N. Mucciardi, "Automatic Detection,(7) C. L. Brown, D. C. Defibaugh, E. B. Morgan, A. N. Mucciardi, "Automatic Detection,

Classification and Sizing of Steam Generator Tubing Defects by Digital Signal Processing." Eddy Current Characterization of Materials and Structures. STP 722, 1981, Seiten 4 84-493.Classification and Sizing of Steam Generator Tubing Defects by Digital Signal Processing. "Eddy Current Characterization of Materials and Structures. STP 722, 1981, pp. 4 84-493.

Claims

Expectations

1. Method for obtaining encrypted data via a
~ ^ structural irregularity in an object
conductive material, characterized in that

(a) locates the general location of the irregularity will,

(b) the general situation is scanned with a time-varying magnetic field generated by a probe that has a mutual inductance with the material,

(c) Signals are generated showing the degree of mutual inductance specify between the probe and the conductive material, and

(d) information derived from the signals in one
enlarged scale can be recorded at positions corresponding to at least some of the positiop

2. The method according to claim 1, characterized in that the probe has a cross-sectional area which is relatively larger than the area of the irregularity scanned.

3. The method according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the probe is at least 4000 times larger than the area of the irregularity sensed.

4. The method according to claim 1, characterized that the article is a gas turbine engine component.

5. The method according to claim 1, characterized that the area of nonuniformity

-7 2
is smaller than 25.8 χ 10 cm.

6. Apparatus for obtaining encrypted data via a structural non-uniformity in an object made of conductive material, characterized by:

(a) a probe (3) for generating a time-varying magnetic field in the material,

(b) processing means (21) connected to the probe (3) for sensing information relating to mutual inductance between the sample (3) and the material and for generating signals that are a measure of this, and

(c) a recording device connected to the processing means (21) (30) for recording the sampled information on mutual inductance in an enlarged form on a recording medium .

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that means for scanning the probe (3) are provided in substantially parallel paths across the surface of the article.

8. Recording of encrypted data symbols carried by the following steps are generated:

(a) Scanning an object made of conductive material with a time-varying magnetic field that passes through a probe is generated, and

(b) Recording symbols representing the inductance of the probe on a recording medium at locations that correspond to at least some of the positions scanned, and on a relatively enlarged scale indicate.

-

9. Record according to claim 8, characterized that the probe follows parallel paths when scanning the object.

10. Record according to claim 7 or 8, characterized in that the The subject matter is a gas turbine engine component.

11. Record according to claim 7 or 8, characterized in that the area of the non-uniformity is less than 25.8 χ 10 cm (4 χ 10 "^; inch ² ).