DE3533011C2

DE3533011C2 -

Info

Publication number: DE3533011C2
Application number: DE19853533011
Authority: DE
Inventors: Martin 8520 Erlangen De Dohlus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1990-12-06
Also published as: DE3533011A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Wirbelstromprüfung von Metalloberflächen, wobei in einer Sonde ein induktiver Sensor über ein Auswerteglied, das außerdem mit einem Vergleichsteil in Verbindung steht, mit einem Anzeigegerät verbunden ist.

Derartige Schaltungsanordnungen zur Messung von Abständen zwischen Sensor und Objektoberfläche sind bekannt (DE-AS 25 49 627). Dabei ist eine Meßspule, die gegenüber einem zu vermessenden Metallkörper angeordnet ist, mit dem ersten Eingang einer Auswerteeinheit verbunden. Mit dem zweiten Eingang der Auswerteeinheit steht ein Bezugsoszillator in Verbindung. Dieser ist weit von der Sonde entfernt angeordnet, so daß er keinen Einfluß auf den Sensor ausübt. Diese räumliche Trennung von Sonde und Bezugsoszillator erfordert relativ lange Zuleitungen. Am Ausgang der Auswerteeinheit wird ein Signal an ein Anzeigegerät abgegeben, falls eine Impedanzänderung auf die Meßspule beschränkt bleibt.

Bei der Prüfung von Metalloberflächen, die in der Regel fehlerfrei sind, werden dem Anzeigegerät nur selten Signale zugeführt. Einem Ausbleiben der Signale kann also eine fehlerfreie Oberfläche, aber auch ein Defekt der Einrichtung zugrunde liegen.

Falls die Anzeige nicht nur die Existenz, sondern auch die Tiefe der in der Metalloberfläche erkannten Risse anzeigen soll, ist eine Kalibrierung der Einrichtung nötig. Dazu werden bisher in der Oberfläche eines Metallkörpers Eichrillen mit bekannter Tiefe angebracht und so eine Relation zwischen Anzeigegröße und Rißtiefe mit Kalibriermessungen bestimmt.

Auch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Einrichtung muß bisher die Sonde über eine Eichrille gefahren werden.

Aus der US-PS 38 23 368 ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Wirbelstromprüfeinrichtung bekannt. Dabei wird ein Kalibriersignal über ein Spulenpaar induktiv in einen Meßkreis eingekoppelt, in dem sich der induktive Sensor befindet. Durch die Induktivität des Sensors wird die Einkopplung des Kalibriersignales gestört. Daher ist es notwendig, den induktiven Sensor während des Kalibriervorganges mit einem kleinen Widerstand zu überbrücken.

Die induktive Einkopplung eines Kalibriersignales ist also störanfällig und macht den Einsatz eines zusätzlichen Widerstandes erforderlich. Eine kurzfristige Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Wirbelstromprüfeinrichtung ist nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stets zuverlässig arbeitende Einrichtung zur Wirbelstromprüfung von Metalloberflächen zu entwickeln, deren Funktionsfähigkeit jederzeit auf einfache Weise zu überprüfen ist. Darüber hinaus soll das Anzeigegerät ohne eigens dafür erstellte Eichrillen und ohne Störeinflüsse durch den induktiven Sensor kalibrierbar sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem induktiven Sensor über einen Schalter ein Widerstand in Serien schaltung zuschaltbar ist, durch den die Impedanz um einen festen Wert verändert wird.

Der Widerstand ist während einer laufenden Messung jederzeit für eine kurze Zeitspanne zuschaltbar. Das hat dann eine kurzzeitige Änderung der Anzeige am Anzeigegerät zur Folge. Bleibt diese Änderung aus, dann ist die Einrichtung nicht funktions fähig.

Der zuschaltbare Widerstand ermöglicht, daß mit geringem Zeitaufwand jederzeit eine Funktionsüberprüfung durchführbar ist.

Mit dem zuschaltbaren Widerstand mit bekannter Impedanz ist außerdem eine einfache und schnelle Kalibrierung des Anzeigegerätes durchführbar. Aus Theorie und Erfahrung sind Zusammenhänge zwischen der Impedanzänderung im Sensor, beispielsweise in einer Spule, und der Tiefe eines Risses oder einer Rille in der zu untersuchenden Metalloberfläche bekannt. Daher genügt es, das Anzeigegerät mit der Impedanzänderung in der Einrichtung zu kalibrieren.

Die dazu notwendige feste Impedanzänderung im System wird gemäß der Einrichtung nach der Erfindung dadurch bewirkt, daß der vorgegebene Widerstand in Serienschaltung zum induktiven Sensor zugeschaltet wird. Daraus folgt, falls die Sonde inzwischen nicht bewegt wird, eine Änderung der Anzeige, die der Impedanzänderung durch den bekannten Widerstand zuzuordnen ist. Mit der Einrichtung nach der Erfindung werden also zur Kalibrierung keine aufwendigen Eichrillen benötigt, noch ist eine induktive Einkopplung eines Kalibriersignales erforderlich, die durch die Meßsonde, die einen induktiven Sensor enthält, gestört werden könnte.

Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß sich der induktive Sensor in der Meßsonde auf den Kalibriervorgang nicht störend auswirkt, so daß zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein Widerstand, zur Unterdrückung des Einflusses des Sensors auf die Kalibrierung nicht erforderlich sind.

Eine Kalibrierung des Anzeigegerätes ist mit der Einrichtung nach der Erfindung schnell und störunempfindlich durchführbar. Darüber hinaus kann kurzfristig eine Funktionsüberprüfung erfolgen. Dazu wird die Messung nur kurz unterbrochen.

Das Vergleichsteil, das äußere Störeinflüsse ausschaltet, ist nach der Erfindung beispielsweise ein Netzwerk, das ohne Spule auskommt und breitbandig betrieben wird. Dieses Netzwerk ist in der Sonde angeordnet. Durch den Einsatz eines Netzwerkes anstelle einer Spule erzielt man den Vorteil, daß das Vergleichsteil durch magnetische Felder nicht beeinflußt wird. Es wird selbst in der Sonde durch das Magnetfeld des Sensors nicht gestört. In der Einrichtung nach der Erfindung ist der Einfluß äußerer Störungen minimal, selbst wenn auf ein von der Sonde entfernt angeordnetes Vergleichsteil mit langen Zuleitungen verzichtet wird.

Nach einem anderen Beispiel ist in der Sonde, beispielsweise im Auswerteglied, ein Verstärker angeordnet, so daß die Sonde rückwirkungsfrei und an die Leitungen angepaßt betrieben wird.

Mit der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß eine Einrichtung zur Wirbelstromprüfung von Metallflächen mit einfachen Mitteln sowohl zu überwachen als auch zu kalibrieren ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert:

Die Zeichnung zeigt ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Wirbelstromprüfung von Metalloberflächen.

Eine Einrichtung zur Wirbelstromprüfung nach der Zeichnung weist einen induktiven Sensor 1 auf, der Rillen und Risse in einem Metallteil 2 in elektrische Signale umsetzt. Ein Generator ist über einen entkoppelnden Verstärker 9 mit dem Sensor 1 verbunden. Der Sensor 1 steht mit einem ersten Eingang eines Auswertegliedes 3 in Verbindung, das einen Verstärker enthalten kann. Mit dem zweiten Eingang des Auswertegliedes 3 ist als Vergleichsteil ein Netzwerk 4 verbunden, das ohne Spule auskommt. Daher ist das Netzwerk 4 in unmittelbarer Nähe des Sensors 1 und des Metallkörpers 2 angeordnet, ohne daß es in seiner Funktion beeinträchtigt wird. Das vom Netzwerk 4 abgegebene Signal ist eine Bezugsgröße für das Meßsignal des induktiven Sensors 1. Die beiden Signale werden im Auswerteglied 3 so verknüpft, daß äußere Einflüsse auf die Einrichtung weitgehend eliminiert werden. Der Ausgang des Auswertegliedes 3 ist mit einem Anzeigegerät 5 verbunden, das Impedanzänderungen im induktiven Sensor 1, die durch Rillen oder Risse im Metallteil 2 verursacht werden, anzeigt.

Zwischen dem induktiven Sensor 1 und dem Auswerteglied 3 ist ein Widerstand 6 angeordnet, der durch einen Schalter 7 überbrückt ist. Falls der Widerstand 6 für kurze Zeit zugeschaltet wird, ändert sich die Anzeigegröße am Anzeigegerät 5. Durch Betätigen des Schalters 7 wird also schnell und zuverlässig überprüft, ob die Einrichtung funktionsbereit ist. Der Schalter 7 wird manuell oder automatisch betätigt.

Darüber hinaus dient der Widerstand 6 zum Kalibrieren der Einrichtung. Der funktionelle Zusammenhang zwischen der Tiefe eines Risses im Metallteil 2 und der Impedanzänderung ist aus Theorie und Erfahrung bekannt. Daher sind nur noch die Anzeigegröße des Anzeigegerätes 5 und die Impedanz zu kalibrieren. Das geschieht mit dem Widerstand 6, der eine bekannte Impedanz hat. Schaltet man diese Impedanz durch Öffnen des Schalters 7 zu, so erhält man eine veränderte Anzeige am Anzeigegerät 5. Auf diese Weise wird eine Kalibrierung der Einrichtung ohne aufwendige Eichrillen durchgeführt.

Mindestens der induktive Sensor 1, das Netzwerk 4 und der Widerstand 6 mit Schalter 7 sind als Sonde 8 in einem Gehäuse auf kleinem Raum untergebracht, wodurch man mit relativ geringen Leitungslängen auskommt und die Einrichtung leicht zu bedienen ist.

Liste der Bezugszeichen

1 Induktiver Sensor
2 Metallteil
3 Auswerteglied
4 Netzwerk
5 Anzeigegerät
6 Widerstand
7 Schalter
8 Sonde
9 Verstärker

Claims

1. Einrichtung zur Wirbelstromprüfung von Metalloberflächen, wobei in einer Sonde (8) ein induktiver Sensor (1) über ein Auswerteglied (3), das außerdem mit einem Vergleichsteil in Verbindung steht, mit einem Anzeigegerät (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem induktiven Sensor (1) über einen Schalter (7) ein Widerstand (6) in Serienschaltung zuschaltbar ist, durch den die Impedanz um einen festen Wert verändert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichsteil ein Netzwerk (4) ohne Spule ist und daß das Netzwerk (4) in der Sonde (8) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sonde (8) ein Verstärker für das Ausgangssignal angeordnet ist.