DE3824948A1 - Eddy-current device for non-destructive testing - Google Patents
Eddy-current device for non-destructive testingInfo
- Publication number
- DE3824948A1 DE3824948A1 DE19883824948 DE3824948A DE3824948A1 DE 3824948 A1 DE3824948 A1 DE 3824948A1 DE 19883824948 DE19883824948 DE 19883824948 DE 3824948 A DE3824948 A DE 3824948A DE 3824948 A1 DE3824948 A1 DE 3824948A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- output
- input
- capacitor
- coupled
- eddy current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9046—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Wirbel strom-Defektoskopie und betrifft insbesondere Wirbelstrom- Einrichtungen für eine zerstörungsfreie Prüfung.The invention relates to the vertebrae current defectoscopy and particularly affects eddy current Non-destructive testing facilities.
Die Erfindung kann zur Prüfung von Parametern der Stärke reflektierender und absorbierender dünner Metall überzüge in der Spiegelindustrie, Optik, UHF-, Weltraum technik, zur Prüfung von Kontaktbelägen auf Halbleiter- und Isolierwerkstoffen in der Mikroelektronik, dem Kondensa torenbau verwendet werden.The invention can be used to test parameters of the Thick reflective and absorbent thin metal coatings in the mirror industry, optics, UHF, space technology, for testing contact coatings on semiconductor and Insulating materials in microelectronics, the condenser gate construction can be used.
Es sind Wirbelstrom-Einrichtungen zur Dickenmessung eines Metallüberzugs unter Genauigkeitssteigerung durch Ausschalten des Einflusses des Spaltes zwischen dem Wand ler und Metallüberzug (SU,A, 508 734; SU,A 862 063) bekannt, in denen der positive Effekt durch gegenphasige Schaltung der Wick lungen eines parametrischen Zweiwicklungswandlers und durch Weiterverarbeitung des Signals erzielt wird.They are eddy current devices for thickness measurement a metal coating with increased accuracy through Eliminate the influence of the gap between the wall ler and metal coating (SU, A, 508 734; SU, A 862 063) known, in which the positive effect by switching the Wick lungs of a parametric two-winding converter and through Further processing of the signal is achieved.
Die bekannte Einrichtung ist durch eine niedrige Schnellwirkung (Notwendigkeit einer manuellen Nachstim mung im Meßvorgang), eine niedrige Stabilität, besonders in bezug auf den Nullpegel des Ausgangssignals, gekenn zeichnet, was deren Einsatz im industriellen Maßstab hemmt.The well-known facility is characterized by a low Fast action (need for manual re-tuning mung in the measuring process), a low stability, especially in relation to the zero level of the output signal draws what inhibits their use on an industrial scale.
Am nächsten kommt der vorliegenden Erfindung nach dem technischen Wesen und dem erreichbaren Effekt eine Wirbel strom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung (SU,A, 538 213), die einen Hochfrequenzgenerator (HF-Generator), einen Hochfrequenz-Amplitudendemodulator (HF-Amplituden demodulator), einen Differential-Wirbelstromwandler, des sen Erregerwicklung an den Ausgang des HF-Generators ge legt, dessen erste und zweite Meßwicklung gegensinnig ge schaltet und mit dem HF-Amplitudendemodulator elektrisch verbunden sind, wobei das freie Ende der zweiten Meßwick lung mit der Nullschiene gekoppelt ist, einen Gleichstrom verstärker, dessen Eingang mit dem Ausgang des HF-Amplituden demodulators elektrisch verbunden ist, und einen Anzeiger ent hält, dessen Eingang an den Ausgang des Gleichstromver stärkers angekoppelt ist.The present invention comes closest to the technical nature and the achievable effect a vortex current device for non-destructive testing (SU, A, 538 213), which is a high-frequency generator (HF generator), a high frequency amplitude demodulator (RF amplitudes demodulator), a differential eddy current converter, the excitation winding to the output of the HF generator sets, the first and second measuring windings in opposite directions switches and electrically with the RF amplitude demodulator are connected, the free end of the second Meßwick tion is coupled to the neutral rail, a direct current amplifier whose input matches the output of the RF amplitudes demodulator is electrically connected, and an indicator ent holds, whose input to the output of the direct current ver is more strongly coupled.
Die bekannte Einrichtung läßt sich nicht in optimaler Weise im Meßvorgang und der Nullpegel des Ausgangssignals in den Pausen zwischen den Messungen automatisch nach stimmen, die Abstimmung der bekannten Einrichtung im Meß vorgang und in den Pausen zwischen den Messungen (Null pegeleinstellung) erfolgen von Hand vor jeder Messung, was deren Schnellwirkung, Stabilität und Genauigkeit we sentlich herabsetzt.The known device can not be optimal Way in the measurement process and the zero level of the output signal automatically in the pauses between measurements vote, the vote of the known device in the measurement process and in the pauses between measurements (zero level adjustment) are done manually before each measurement, what their quick action, stability and accuracy we considerably reduced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wir belstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung mit einer schaltungstechnischen Lösung zu schaffen, die es gestattet, eine automatische Nachstimmung optimal im Meßvorgang unter gleichzeitiger automatischer Nach stellung des Nullpegels des Ausgangssignals in den Pausen zwischen den Messungen zu realisieren, was es erlaubt, neue Geräte für eine zerstörungsfreie Prüfung mit hoher Schnellwirkung, Stabilität und Genauigkeit unter Ausschluß einer manuellen Nachstimmung im Meßvorgang zu entwickeln.The invention has for its object a we Belstrom device for non-destructive testing to create with a circuit technology solution, which allows optimal automatic retuning in the measuring process with simultaneous automatic follow-up Setting the zero level of the output signal in the pauses between measurements to realize what allows new devices for non-destructive testing with high Fast action, stability and accuracy under exclusion develop a manual retuning in the measuring process.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die Wir belstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung, die einen Hochfrequenzgenerator (HF-Generator), einen Hoch frequenz-Amplitudendemodulator (HF-Amplitudendemodulator), einen Differential-Wirbelstromwandler, dessen Erregerwick lung an den Ausgang des HF-Generators angeschlossen und dessen erste und zweite Meßwicklung gegensinnig gekoppelt und elektrisch mit dem HF-Amplitudendemodulator verbun den sind, wobei das freie Ende der zweiten Meßwicklung mit der Nullschiene gekoppelt ist, einen Gleichstromver stärker, dessen Eingang mit dem Ausgang des HF-Amplituden demodulators elektrisch verbunden ist, und einen Anzeiger ent hält, dessen Eingang an den Ausgang des Gleichstromverstär kers angelegt ist, gemäß der Erfindung einen ohmsch-kapa zitiven Spannungsteiler, der in Form einer Wheatstone- Brücke ausgeführt ist, bei der in ein Paar gegenüber liegender Brückenzweige ein Widerstand und ein Kondensa tor, dessen freier Anschluß mit der Nullschiene verbunden ist, und in deren anderes Paar der gegenüberliegenden Brüc kenzweige ein Widerstand, dessen einer Anschluß an die Nullschiene gelegt ist, und eine Reihenschaltung von einer Varikap mit einem Kondensator geschaltet sind, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände in den gekoppelten ohmschen Brückenzweigen mit dem an den Mittelanschluß der Meßwicklungen des Differential-Wirbelstromwandlers angeschlossenen Verbindungspunkt der Varikap und des Kondensators in den gekoppelten kapazitiven Brücken zweigen, der Verbindungspunkt des ohmschen Brücken zweiges mit dem die Varikap aufweisenden kapazitiven Brückenzweige, die miteinander gekoppelt sind, mit dem Ausgang des Differential-Wirbelstromwandlers und über einen Trennkondensator mit dem Eingang des HF-Ampli tudendemodulators verbunden ist, einen Niederfrequenzge nerator (NF-Generator), dessen Ausgang über einen Trenn kondensator mit dem über einen ohmschen Teiler an eine positive Gleichspannungsquelle angeschlossenen Verbin dungspunkt der Kathode der Varikap und des Kondensators im kapazitiven Brückenzweig des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers verbunden ist, eine Meßschaltung für den Wert der minimalen Amplitude eines NF-Signals, die aus einem Operationsverstärker aufgebaut ist, dessen nicht invertierender Eingang mit dem Ausgang des HF- Amplitudendemodulators gekoppelt und dessen invertieren der Eingang über einen ersten Widerstand an die positive Gleichspannungsquelle und über einen zweiten Widerstand an den Eingang des Gleichstromverstärkers geschaltet ist, der über einen dritten Widerstand mit der positi ven Gleichspannungsquelle, über einen Kondensator mit der Nullschiene sowie mit der Anode einer Diode, deren Kathode an den Ausgang des Operationsverstärkers an geschlossen ist, verbunden ist, eine Wandlereinheit für geringe negative Abweichungen des Ausgangssignals, deren Eingang mit dem Ausgang des Gleichstromverstär kers und dem Eingang des Anzeigers verbunden ist, und eine steuerbare Spannungsquelle aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang der Wandlereinheit für geringe negative Ab weichungen des Ausgangssignals und deren Ausgang über einen Verzögerungskreis mit dem Eingang des HF-Amplitu dendemodulators in Verbindung steht.The essence of the invention is that the we belstrom device for non-destructive testing, which is a high frequency generator (HF generator), a high frequency amplitude demodulator (RF amplitude demodulator), a differential eddy current converter, the exciter winding connected to the output of the HF generator and the first and second measuring winding coupled in opposite directions and electrically connected to the RF amplitude demodulator are, with the free end of the second measuring winding is coupled to the neutral rail, a direct current ver stronger, its input with the output of the RF amplitudes demodulator is electrically connected, and an indicator ent holds whose input to the output of the DC amplifier kers is created, according to the invention an ohmic kapa quotive voltage divider, which is in the form of a Wheatstone Bridge is executed in a pair opposite lying bridge branches a resistor and a condenser gate, whose free connection is connected to the neutral rail and in their other pair the opposite bridge a resistance, one connection to which Zero rail is laid, and a series connection of one Varikap are connected with a capacitor, whereby the connection point of the resistors in the coupled ohmic bridge branches with the one at the center connection the measuring windings of the differential eddy current transformer connected connection point of the Varikap and the Capacitor in the coupled capacitive bridges branches, the connection point of the ohmic bridge branches with the capacitive having the Varikap Bridge branches, which are coupled with each other, with the Output of the differential eddy current converter and over a separation capacitor with the input of the RF amplifier tudendemodulator connected, a low frequency nerator (NF generator), the output of which is separated capacitor with a via an ohmic divider positive DC voltage connected conn the cathode of the Varikap and the capacitor in the capacitive bridge branch of the ohmic-capacitive Voltage divider is connected, a measuring circuit for the value of the minimum amplitude of an LF signal, the is constructed from an operational amplifier, the non-inverting input with the output of the HF Amplitude demodulator coupled and invert the input via a first resistor to the positive DC voltage source and a second resistor connected to the input of the DC amplifier is that through a third resistance with the positi ven direct voltage source, via a capacitor with the zero bar and with the anode of a diode whose Cathode to the output of the operational amplifier is closed, connected, a converter unit for small negative deviations of the output signal, whose input with the output of the DC amplifier kers and the input of the indicator is connected, and a Controllable voltage source, the input with the output of the converter unit for low negative Ab deviations of the output signal and their output over a delay circuit with the input of the RF amplitude connected to the demodulator.
Die Realisierung der Erfindung in den Geräten für eine zerstörungsfreie Prüfung gestattet es, den Meßvorgang unter Erhöhung der Stabilität und Genauigkeit der Prüfung zu automatisieren, was besonders wichtig beim Einsatz die ser Geräte für die Automatisierung von automatischen Taktstra ßen im Fertigungsvorgang ist.The realization of the invention in the devices for one non-destructive testing allows the measurement process under Increase the stability and accuracy of the test to automate what is particularly important when using the devices for the automation of automatic cycle lines is in the manufacturing process.
Die Erfindung soll nachstehend an einem konkreten Aus führungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is based on a specific Aus example with reference to the Drawings are explained in more detail. It shows
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung; Figure 1 is a block diagram of an eddy current device according to the invention for a non-destructive testing.
Fig. 2 den zeitlichen Verlauf eines Signals am Aus gang eines ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers bei dessen symmetrischer Einstellung; Figure 2 shows the time course of a signal at the output of an ohmic capacitive voltage divider with its symmetrical setting.
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf eines Signals am Aus gang des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers bei dessen asymmetrischer Einstellung; Figure 3 shows the time course of a signal at the output of the ohmic capacitive voltage divider with its asymmetrical setting.
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf eines Signals am Ausgang des HF-Amplitudendemodulators bei symmetrischer Einstel lung des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers; Figure 4 shows the temporal course of a signal at the output of the RF amplitude demodulator with symmetrical adjustment of the ohmic capacitive voltage divider.
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf eines Signals am Aus gang des HF-Amplitudendemodulators bei asymmetrischer Ein stellung des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers; Fig. 5 shows the temporal course of a signal at the output of the RF amplitude demodulator with an asymmetrical setting of the ohmic capacitive voltage divider;
Fig. 6 den zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals bei asymmetrischer Einstellung des ohmsch-kapazitiven Span nungsteilers; Fig. 6 shows the time course of an output signal with asymmetrical setting of the ohmic capacitive voltage divider;
Fig. 7 den zeitlichen Verlauf eines Ausgangssignals bei asymmetrischer Einstellung des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers. Fig. 7 shows the time course of an output signal with asymmetrical setting of the ohmic capacitive voltage divider.
Die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung beispielsweise der Stärke eines dünnen Metallüber zuges 1 (Fig. 1) auf einem Dielektrikum 2 enthält einen im Abstand h eines Arbeitsluftspaltes von dem zu messenden dünnen Metallüberzug 1 liegenden Differential-Wirbelstrom wandler 3, einen (HF-)Generator 4, einen (HF-)Amplituden demodulator 5, einen Gleichstromverstärker 6, einen Anzeiger 7. Die Erregerwicklung 8 des Differential-Wirbelstromwand lers 3 ist an den Ausgang des HF-Generators 4 angeschlos sen, die Meßwicklungen 9, 10 sind gegeneinandergeschaltet, und das freie Ende der Wicklung 10 ist mit der Nullschie ne 11 gekoppelt.The eddy current device for a non-destructive test, for example of the thickness of a thin metal coating 1 ( FIG. 1) on a dielectric 2, contains a differential eddy current converter 3 located at a distance h of a working air gap from the thin metal coating 1 to be measured, a (HF ) Generator 4 , an (RF) amplitude demodulator 5 , a direct current amplifier 6 , an indicator 7 . The excitation winding 8 of the differential eddy current wall 3 is ruled out at the output of the HF generator 4 , the measuring windings 9, 10 are connected to one another, and the free end of the winding 10 is coupled to the zero rail 11 .
Die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung enthält auch einen ohmsch-kapazitiven Spannungs teiler, der in Form einer Wheatstone-Brücke ausgeführt ist, bei der in ein Paar gegenüberliegender Brückenzweige ein Widerstand 12 und ein Kondensator 13, dessen freier An schluß mit der Nullschiene 11 verbunden ist, geschaltet sind. In das andere Paar der gegenüberliegenden Brücken zweige des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers sind ein Widerstand 14, dessen einer Anschluß an die Nullschiene 11 angelegt ist, und ein Reihenkreis von einem Varikap 15 und einem Kondensator 16 geschaltet. Der Verbindungspunkt 17 der Widerstände 12, 14 in den gekoppelten ohmschen Brüc kenzweigen ist mit dem Verbindungspunkt 18 der Varikap 15 und des Kondensators 13 in den kapazitiven gekoppelten Brückenzweigen des Spannungsteilers gekoppelt. Dieser Punkt 18 ist an den Mittelanschluß 19 der Meßwicklungen 9, 10 des Differential-Wirbelstromwandlers 3 angeschaltet. Der Verbindungspunkt 20 des ohmschen Brückenzweiges mit dem die Varikap 15 aufweisenden kapazitiven Brückenzweig, die miteinander gekoppelt sind, ist mit dem Ausgang des Diffe rential-Wirbelstromwandlers 3 und über einen Trennkonden sator 21 mit dem Eingang des HF-Amplitudendemodulators 5 zusammengeschaltet.The eddy current device for non-destructive testing also includes an ohmic capacitive voltage divider, which is designed in the form of a Wheatstone bridge, in which in a pair of opposite bridge branches, a resistor 12 and a capacitor 13 , the free connection to the zero rail 11th is connected. In the other pair of opposite bridge branches of the ohmic capacitive voltage divider, a resistor 14 , one connection of which is connected to the zero rail 11 , and a series circuit of a varicap 15 and a capacitor 16 are connected. The connection point 17 of the resistors 12, 14 in the coupled ohmic bridge branches is coupled to the connection point 18 of the varicap 15 and the capacitor 13 in the capacitive coupled bridge branches of the voltage divider. This point 18 is connected to the center connection 19 of the measuring windings 9, 10 of the differential eddy current converter 3 . The connection point 20 of the ohmic bridge branch with the varikap 15 having capacitive bridge branch, which are coupled to one another, is connected to the output of the differential eddy current converter 3 and via a separator capacitor 21 to the input of the RF amplitude demodulator 5 .
Die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungs freie Prüfung weist auch einen Niederfrequenzgenerator (NF-Generator) 22 auf, dessen Ausgang über einen Trenn kondensator 23 mit dem Verbindungspunkt 24 der Kathode der Varikap 15 und des Kondensators 16 gekoppelt ist. Dieser Verbindungspunkt 24 ist auch über einen ohmschen Teiler mit Widerständen 25, 26 an eine positive Gleichspannungs quelle 27 gelegt.The eddy current device for non-destructive testing also has a low-frequency generator (LF generator) 22 , the output of which is coupled via a separating capacitor 23 to the connection point 24 of the cathode of the varicap 15 and the capacitor 16 . This connection point 24 is also placed on an ohmic divider with resistors 25, 26 to a positive DC voltage source 27 .
Die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung enthält außerdem eine Meßschaltung für den Wert der minimalen Amplitude eines NF-Signals, die aus einem Operationsverstärker 28 aufgebaut ist, dessen nicht inver tierender Eingang mit dem Ausgang des HF-Amplitudendemo dulators 5 gekoppelt und dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 29 an die positive Gleichspannungsquelle 27, über einen Widerstand 30 an den Eingang des Gleich stromverstärkers 6 geschaltet ist, der über einen Wider stand 31 mit der positiven Gleichspannungsquelle 27, über einen Kondensator 32 mit der Nullschiene 11 sowie mit der Anode einer Diode 33, deren Kathode an den Ausgang des Ope rationsverstärkers 28 angeschlossen ist, verbunden ist.The eddy current device for non-destructive testing also includes a measuring circuit for the value of the minimum amplitude of an LF signal, which is constructed from an operational amplifier 28 , the non-inverting input coupled to the output of the RF amplitude demodulator 5 and its inverting input Via a resistor 29 to the positive DC voltage source 27 , via a resistor 30 to the input of the DC amplifier 6 , which was via a counter 31 with the positive DC voltage source 27 , via a capacitor 32 with the neutral rail 11 and with the anode of a diode 33 , the cathode of which is connected to the output of the operational amplifier 28 .
Die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung enthält auch eine Wandlereinheit 34 für geringe negative Abweichungen des Ausgangssignals, deren Eingang mit dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 6 und dem Ein gang des Anzeigers 7 verbunden ist, eine steuerbare Span nungsquelle 35, deren Eingang mit dem Ausgang der Wand lereinheit 34 für geringe negative Abweichungen des Aus gangssignals und deren Ausgang über einen Widerstände 36, 37 und einen Kondensator 38 aufweisenden Verzögerungskreis mit dem Eingang des HF-Amplitudendemodulators 5 gekoppelt ist.The eddy current device for non-destructive testing also includes a converter unit 34 for small negative deviations in the output signal, the input of which is connected to the output of the direct current amplifier 6 and the input of the indicator 7 , a controllable voltage source 35 , the input of which is connected to the output of the Wand lereinheit 34 for small negative deviations of the output signal and its output via a resistors 36, 37 and a capacitor 38 having a delay circuit is coupled to the input of the RF amplitude demodulator 5 .
Bei der Arbeit der Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung induziert das elektromagnetische HF-Feld des Differential-Wirbelstromwandlers 3 (Fig. 1) in dem in einem Abstand h des Arbeitsluftspaltes liegenden zu messenden Metallüberzug 1 Wirbelströme, die eine Änderung des Ausgangssignals der Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung hervorrufen, die proportional zur Stärke des Metallüberzuges 1 ist, d. h. es werden Fernmes sungen (Arbeitsluftspalt h) ohne Zerstörung des Metall überzuges 1 vorgenommen.During the work of the eddy current device for non-destructive testing, the electromagnetic RF field of the differential eddy current transformer 3 ( FIG. 1) induces eddy currents in the metal coating 1 to be measured, which is at a distance h of the working air gap, which changes the output signal of the eddy current cause device for non-destructive testing which is proportional to the strength of the metal coating 1, ie there are Fernmes solutions (working air gap h) coating 1 made without destroying the metal.
Betrachten wir die Abstimmung und Arbeit der Wirbel strom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung. Bei der Einschaltung der Wirbelstrom-Einrichtung für eine zer störungsfreie Prüfung wird der Erregerwicklung 8 des Dif ferential-Wirbelstromwandlers 3 eine HF-Spannung vom HF-Gene rator 4 zugeführt. In den mit der Wicklung 8 induktiv ge koppelten Meßwicklungen 9, 10 werden HF-Signale induziert, die proportional der Windungszahl jeder Wicklung 9, 10 und dem Abstand jeder Wicklung 9, 10 von der Erregerwicklung 8 sind. Bei Fehlen des Metallüberzuges 1 strebt man nach der Einstellung eines Nullpegel-Signals im Punkt 20, indem man die Kapazitätswerte der Kondensatoren 16, 13 und die Wider standswerte der Widerstände 12, 14 bei abgeschaltetem NF- Generator 22 unter Konstanthaltung der der Kathode der Varikap 15 über die Widerstände 25, 26 von der positiven Gleichspannungsquelle 27 zugeführten Spannung, die gleich der mittleren Arbeitsspannung der Varikap 15 ist, wählt.Let us consider the tuning and work of the eddy current device for non-destructive testing. When the eddy current device is switched on for a zero-interference test, the excitation winding 8 of the differential eddy current converter 3 is supplied with an HF voltage from the HF generator 4 . In the measurement windings 9, 10 coupled inductively with the winding 8 , RF signals are induced which are proportional to the number of turns of each winding 9, 10 and the distance of each winding 9, 10 from the excitation winding 8 . In the absence of the metal coating 1 , one strives for the setting of a zero level signal at point 20 by changing the capacitance values of the capacitors 16, 13 and the resistance values of the resistors 12, 14 when the AF generator 22 is switched off while keeping the cathode of the varicap 15 constant Via the resistors 25, 26, the voltage supplied by the positive direct voltage source 27 , which is equal to the average working voltage of the Varikap 15, is selected.
Nach der Einschaltung des NF-Generators 22 tritt im Punkt 20 so bei Fehlen des Metallüberzuges 1 wie auch bei dessen Aufbringung im Abstand h des Arbeitsluftspaltes bei einer symmetrischen Einstellung des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers ein hochfrequenzmoduliertes NF-Signal 39 (Fig. 2) auf. Das Nutzsignal richtet sich nach der Größe des minimalen Amplitudenwertes der NF-Signalkomponente, die sich in Abhängigkeit von der Stärke des Metallüberzu ges 1 (Fig. 1) ändert.After switching on the LF generator 22 , a high-frequency-modulated LF signal 39 ( FIG. 2) occurs at point 20 in the absence of the metal coating 1 and also when it is applied at a distance h from the working air gap with a symmetrical setting of the ohmic-capacitive voltage divider. The useful signal depends on the size of the minimum amplitude value of the LF signal component, which changes depending on the strength of the metal coating 1 ( FIG. 1).
Bei Änderung von Blindparametern der Wirbelstrom-Ein richtung für eine zerstörungsfreie Prüfung (Frequenz des HF-Generators, Parameter des Differential-Wirbelstromwand lers 3, Parameter der Blindschaltelemente) erfolgt eine Verschiebung der Lage der Minimalamplitude des NF-Signals 40 (Fig. 3), wobei die Einstellung des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers asymmetrisch ist und sich der Wert die ser Minimalamplitude geringfügig ändert. Auf solche Weise realisiert die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungs freie Prüfung deren automatische Nachstimmung im Meßvor gang optimal.When changing the blind parameters of the eddy current device for non-destructive testing (frequency of the HF generator, parameters of the differential eddy current converter 3 , parameters of the dummy switching elements ) , the position of the minimum amplitude of the LF signal 40 is shifted ( FIG. 3), the setting of the ohmic-capacitive voltage divider is asymmetrical and the value of this minimal amplitude changes slightly. In this way, the eddy current device optimally realizes a non-destructive test whose automatic retuning in the measuring process.
Vom HF-Amplitudendemodulator 5 (Fig. 1) wird ein Sig nal 41 (Fig. 4) oder 42 (Fig. 5) dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 28 (Fig. 1) zugeführt. Bei Ausbleiben des Signals am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 28 läßt sich der Kondensator 32 über den Widerstand 31 mit dem größeren Widerstandswert von der positiven Gleichspannungsquelle (+15 V) 27 auf. Mit Er scheinen der Signale 41 (Fig. 4) oder 42 (Fig. 5) am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 28 gelangen diese Signale zum Ausgang des Operationsverstärkers 28, die Diode 33 wird leitend, und der Kondensator 32 entlädt sich rasch auf einen Wert, der gleich der Höhe der Minimal amplitude der Signale 41 (Fig. 4) oder 42 (Fig. 5) ist. In den Abständen zwischen den Minimalwerten der Amplituden dieser Signale wird der Kondensator 32 von der positiven Gleichspannungsquelle 27 über den Widerstand 31 langsam geladen. Auf solche Weise wird am Eingang des Gleichstrom verstärkers 6 ein Signal 43 (Fig. 6) oder 44 (Fig. 7) ge formt, dessen Wert gleich dem der Minimalamplitude der NF- Signale 41 (Fig. 4) oder 42 (Fig. 5) ist. Dieses Signal wird auf den Anzeiger 7 gegeben, und sein Wert hängt von der Änderung der Blindparameter der Einrichtung (Frequenz des HF-Generators, Parameter des Differential-Wirbelstrom wandlers, Parameter der Blindschaltelemente) nicht ab. Un geachtet dessen, daß sich die Signale 39 (Fig. 2) und 40 (Fig. 3) sowie die Signale 41 (Fig. 4) und 42 (Fig. 5) wegen der Änderung der Blindparameter der Einrichtung von einander unterscheiden, fallen die Ausgangssignale 43 (Fig. 6) und 44 (Fig. 7) betragsmäßig zusammen. In dieser Weise wird die Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstö rungsfreie Prüfung im Meßvorgang auf Optimalbetrieb auto matisch nachgestellt.From the RF amplitude demodulator 5 ( FIG. 1), a signal 41 ( FIG. 4) or 42 ( FIG. 5) is fed to the non-inverting input of the operational amplifier 28 ( FIG. 1). If there is no signal at the non-inverting input of the operational amplifier 28 , the capacitor 32 can be opened via the resistor 31 with the larger resistance value from the positive DC voltage source (+15 V) 27 . With signals 41 ( FIG. 4) or 42 ( FIG. 5) appearing at the non-inverting input of operational amplifier 28 , these signals arrive at the output of operational amplifier 28 , diode 33 becomes conductive, and capacitor 32 quickly discharges to a value , which is equal to the height of the minimum amplitude of the signals 41 ( FIG. 4) or 42 ( FIG. 5). In the intervals between the minimum values of the amplitudes of these signals, the capacitor 32 is slowly charged by the positive DC voltage source 27 via the resistor 31 . In this way, a signal 43 ( FIG. 6) or 44 ( FIG. 7) is formed at the input of the direct current amplifier 6 , the value of which is equal to that of the minimum amplitude of the LF signals 41 ( FIG. 4) or 42 ( FIG. 5 ) is. This signal is given on the indicator 7 , and its value does not depend on the change in the blind parameters of the device (frequency of the HF generator, parameters of the differential eddy current converter, parameters of the dummy switching elements). Notwithstanding that signals 39 ( FIG. 2) and 40 ( FIG. 3) and signals 41 ( FIG. 4) and 42 ( FIG. 5) differ from one another due to the change in the device's blind parameters, those fall Output signals 43 ( FIG. 6) and 44 ( FIG. 7) together in terms of amount. In this way, the eddy current device is automatically re-adjusted for a nondestructive test in the measuring process for optimal operation.
An den invertierenden Eingang des Operationsverstär kers 28 (Fig. 1) wird über den Widerstand 29 mit dem grö ßeren Widerstandswert eine positive Vorspannung von der positiven Gleichspannungsquelle 27 angelegt. Am Ausgang des Gleichstromverstärkers 6 und an den Eingängen des An zeigers 7 und der Wandlereinheit 34 für geringe Abweichun gen des Ausgangssignals tritt bei Fehlen des Metallüberzu ges 1 eine der Vorspannung proportionale negative Gleichspan nung auf, die Einheit 34 wird ausgelöst, an deren Ausgang er scheint ein Signal, das eine Änderung (Erhöhung) der posi tiven Ausgangsspannung am Ausgang der steuerbaren Spannungs quelle 35 bewirkt. Diese positive Ausgangsspannung wird über den Verzögerungskreis auf den Eingang des HF-Amplitudendemodula tors 5 geliefert, wodurch das Signal um den Wert dieser posi tiven Ausgangsspannung so lange verschoben wird, bis diese Verschiebung die durch die Zuführung der positiven Gleich spannung zum invertierenden Eingang des Operationsverstär kers 28 hervorgerufene Verschiebung des Ausgangssignals ausgeglichen hat. Am Ausgang des Gleichstromverstärkers 6 und auf dem Anzeiger 7 wird bei Abwesenheit des zu messen den Metallüberzuges 1 ein Nullwert des Ausgangssignals er reicht. Mit Erscheinen einer geringfügigen negativen Span nung am Eingang des Anzeigers 7 (Nulldrift) wegen der in neren Instabilität der Bauelemente der Einrichtung oder der Änderung der äußeren Bedingungen wird diese geringfü gige negative Spannung auf den Eingang der Einheit 34 ge geben, die ausgelöst wird und eine Erhöhung der positiven Ausgangsspannung der Quelle 35 bewirkt, bis der Nullwert (Null) am Eingang des Anzeigers 7 wiederhergestellt ist. Mit Erscheinen einer positiven Spannung am Eingang des An zeigers 7 werden die Einheit 34 und die steuerbare Quel le 35 nicht ausgelöst, die Vorspannung am Eingang des HF- Amplitudendemodulators 5 wird durch die Spannung am Kon densator 38 definiert, die wegen der Entladung des letz teren langsam abnimmt, das Ausgangssignal fällt langsam ab, wobei es sich dem Nullwert nähert.At the inverting input of the operational amplifier 28 ( FIG. 1), a positive bias voltage from the positive DC voltage source 27 is applied via the resistor 29 with the larger resistance value. At the output of the direct current amplifier 6 and at the inputs of the pointer 7 and the converter unit 34 for slight deviations of the output signal, in the absence of the metal coating 1, a negative direct voltage proportional to the bias voltage occurs, the unit 34 is triggered, at the output of which it appears a signal that causes a change (increase) in the positive output voltage at the output of the controllable voltage source 35 . This positive output voltage is supplied via the delay circuit to the input of the RF amplitude demodulator 5 , whereby the signal is shifted by the value of this positive output voltage until this shift by the supply of the positive DC voltage to the inverting input of the operational amplifier 28 caused shift in the output signal. At the output of the DC amplifier 6 and on the indicator 7 , in the absence of the metal coating 1 to be measured, a zero value of the output signal is sufficient. With the appearance of a slight negative voltage at the input of the indicator 7 (zero drift) due to the internal instability of the components of the device or the change in the external conditions, this slight negative voltage will be applied to the input of the unit 34 , which is triggered and a Increasing the positive output voltage of the source 35 causes until the zero value (zero) at the input of the indicator 7 is restored. With the appearance of a positive voltage at the input of the pointer 7 , the unit 34 and the controllable source 35 are not triggered, the bias voltage at the input of the RF amplitude demodulator 5 is defined by the voltage at the capacitor 38 , due to the discharge of the latter slowly decreases, the output signal slowly drops, approaching zero.
Es soll nun auf die Arbeit der Einrichtung bei der Anordnung des Metallüberzuges 1 auf dem Dielektrikum 2 im Abstand h des Luftspaltes vom Differential-Wirbelstrom wandler 3 eingegangen werden. Das elektromagnetische HF- Feld des Differential-Wirbelstromwandlers 3 induziert im Metallüberzug 1 Wirbelströme, deren Wert sich nach der Dicke und der spezifischen Leitfähigkeit des Metallüberzu ges 1 richtet. Diese Wirbelströme bewirken eine proportio nale Änderung der HF-Spannungen in den Meßwicklungen 9, 10 des Differential-Wirbelstromwandlers 3 und demzufolge eine Änderung (Zunahme) des Signals am Eingang des HF-Amplituden demodulators 5, wobei die Höhe des minimalen Amplituden wertes des Signals 39 (Fig. 2) oder 40 (Fig. 3) zunimmt, dementsprechend nimmt auch der Wert des minimalen Ampli tudenwertes des NF-Signals 41 (Fig. 4) oder 42 (Fig. 5) am Ausgang des HF-Amplitudendemodulators 5 zu, und auf dem Anzeiger 7 erscheint eine der Stärke des zu messenden Me tallüberzuges 1 (Fig. 1) proportionale positive Ausgangs spannung. Diese Spannung wird bei einer längeren Anordnung des zu messenden Metallüberzuges 1 am Differential-Wir belstromwandler 3 wegen der Entladung des Kondensators 38 langsam abnehmen. Die Entladezeitkonstante des Kondensa tors 38 wird über 100 s gewählt. Infolge dieser Verringerung der Spannung am Kondensator 38 nach der Entfernung des zu messenden Metallüberzuges 1 vom Differential-Wirbelstrom wandler 3 erscheint am Eingang des Anzeigers 7 eine ge ringe negative Spannung, die Einheiten 34, 35 werden be tätigt, wodurch der Kondensator 38 aufgeladen wird, bis der Nullpegel der Spannung am Ausgang der Wirbelstrom-Einrich tung für eine zerstörungsfreie Prüfung wieder hergestellt ist.It will now go into the work of the device in the arrangement of the metal coating 1 on the dielectric 2 at a distance h of the air gap from the differential eddy current converter 3 . The electromagnetic RF field of the differential eddy current transformer 3 induces eddy currents in the metal coating 1 , the value of which depends on the thickness and the specific conductivity of the metal coating 1 . These eddy currents cause a proportional change in the RF voltages in the measuring windings 9, 10 of the differential eddy current converter 3 and consequently a change (increase) in the signal at the input of the RF amplitude demodulator 5 , the level of the minimum amplitude value of the signal 39th ( Fig. 2) or 40 ( Fig. 3) increases, accordingly, the value of the minimum Ampli tudenwert of the LF signal 41 ( Fig. 4) or 42 ( Fig. 5) at the output of the RF amplitude demodulator 5 , and on the indicator 7 appears one of the strength of the metal coating to be measured 1 ( Fig. 1) proportional positive output voltage. This voltage will slowly decrease with a longer arrangement of the metal coating 1 to be measured on the differential We belstromwandler 3 because of the discharge of the capacitor 38 . The discharge time constant of the capacitor 38 is selected over 100 s. As a result of this reduction in the voltage across the capacitor 38 after removal of the metal coating 1 to be measured from the differential eddy current converter 3 , a low negative voltage appears at the input of the indicator 7 , the units 34, 35 are actuated, whereby the capacitor 38 is charged, until the zero level of the voltage at the output of the eddy current device is restored for a non-destructive test.
Der vorgeschlagene Anschluß des NF-Generators 22 an die Varikap 15 des ohmsch-kapazitiven Spannungsteilers sowie der Einsatz der Meßschaltung für den Wert der minimalen Amplitude des NF-Signals in Verbindung mit der Wandler einheit für geringe Abweichungen des Ausgangssignals und der steuerbaren Spannungsquelle gab also die Möglichkeit, die automatische Nachstimmung der Wirbelstrom-Einrichtung für eine zerstörungsfreie Prüfung im Meßvorgang unter gleichzeitiger automatischer Nachstellung des Nullpegels des Ausgangssignals in den Pausen zwischen den Messungen optimal zu realisieren, was es gestattete, neue Geräte für eine zerstörungsfreie Prüfung mit hoher Schnellwirkung, Stabilität und Genauigkeit unter Ausschluß einer manuel len Nachstimmung im Meßvorgang zu schaffen.The proposed connection of the low-frequency generator 22 to the Varikap 15 of the ohmic capacitive voltage divider and the use of the measuring circuit for the value of the minimum amplitude of the low-frequency signal in conjunction with the converter unit for small deviations in the output signal and the controllable voltage source gave the Possibility of optimally realizing the automatic re-tuning of the eddy current device for a non-destructive test in the measurement process while simultaneously automatically adjusting the zero level of the output signal in the pauses between the measurements, which allowed new devices for a non-destructive test with high speed, stability and accuracy to create a manual re-tuning in the measurement process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883824948 DE3824948A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Eddy-current device for non-destructive testing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883824948 DE3824948A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Eddy-current device for non-destructive testing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3824948A1 true DE3824948A1 (en) | 1990-01-25 |
| DE3824948C2 DE3824948C2 (en) | 1991-01-31 |
Family
ID=6359330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19883824948 Granted DE3824948A1 (en) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | Eddy-current device for non-destructive testing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3824948A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0459441A2 (en) * | 1990-05-30 | 1991-12-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method and system for inspection of electroconductive film using eddy current and process and system for production of optical fibers using method and system |
| WO2001022075A2 (en) * | 1999-09-23 | 2001-03-29 | Apv Ltd | Apparatus and method for detecting cracks in metal articles |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19908360A1 (en) * | 1998-12-18 | 2000-06-29 | Micro Epsilon Messtechnik | Method for operating an eddy current sensor and eddy current sensor |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU508734A1 (en) * | 1973-12-04 | 1976-03-30 | Предприятие П/Я А-1857 | Eddy current transmitter |
| SU538213A1 (en) * | 1975-06-03 | 1976-12-05 | Предприятие П/Я Р-6303 | Electromagnetic Thickness Gauge |
| DE3005915A1 (en) * | 1980-02-16 | 1981-08-27 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | Eddy current tester for surface defects |
| SU862063A1 (en) * | 1978-04-11 | 1981-09-07 | Физико-Энергетический Институт Ан Латвийской Сср | Method and device for measuring resistance of thin conductive coatings |
-
1988
- 1988-07-22 DE DE19883824948 patent/DE3824948A1/en active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU508734A1 (en) * | 1973-12-04 | 1976-03-30 | Предприятие П/Я А-1857 | Eddy current transmitter |
| SU538213A1 (en) * | 1975-06-03 | 1976-12-05 | Предприятие П/Я Р-6303 | Electromagnetic Thickness Gauge |
| SU862063A1 (en) * | 1978-04-11 | 1981-09-07 | Физико-Энергетический Институт Ан Латвийской Сср | Method and device for measuring resistance of thin conductive coatings |
| DE3005915A1 (en) * | 1980-02-16 | 1981-08-27 | Skf Kugellagerfabriken Gmbh, 8720 Schweinfurt | Eddy current tester for surface defects |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Juni 1977, S. 39-44 * |
| US-Buch: Materials Evaluation * |
| US-Buch: Non destructive Testing Handbook, IV. Volume, 1987, S. 164-171, 287, 288 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0459441A2 (en) * | 1990-05-30 | 1991-12-04 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method and system for inspection of electroconductive film using eddy current and process and system for production of optical fibers using method and system |
| EP0459441A3 (en) * | 1990-05-30 | 1993-02-10 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method and system for inspection of electroconductive film using eddy current and process and system for production of optical fibers using method and system |
| WO2001022075A2 (en) * | 1999-09-23 | 2001-03-29 | Apv Ltd | Apparatus and method for detecting cracks in metal articles |
| WO2001022075A3 (en) * | 1999-09-23 | 2001-11-15 | Apv Ltd | Apparatus and method for detecting cracks in metal articles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3824948C2 (en) | 1991-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3231995C2 (en) | Method and arrangement for measuring the contamination of a capacitive dew point sensor | |
| DE2454469C3 (en) | Inductive flow meter | |
| DE3413849C2 (en) | Capacitance measuring device | |
| DE2007964B2 (en) | Method and apparatus for determining the loss of freshness in a food sample | |
| DE19610844A1 (en) | Method and system for measuring physical parameters of a workpiece | |
| DE2814064A1 (en) | PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR INSPECTING SEALED CONTAINERS | |
| DE3901997A1 (en) | ELECTRIC INCLINATION SENSOR AND MONITORING CIRCUIT FOR THE SENSOR | |
| DE2311184C2 (en) | Metrological detector | |
| DE19937387C1 (en) | Device for monitoring an application of a liquid to pasty medium on a substrate | |
| DE2413927B2 (en) | ARRANGEMENT WITH A HIGH VOLTAGE MEASURING CAPACITOR | |
| DE2903688C3 (en) | Capacity difference meter | |
| DE3832568A1 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR TEMPERATURE COMPENSATION OF CAPACITIVE PRESSURE AND DIFFERENTIAL PRESSURE SENSORS | |
| DE3616390C2 (en) | ||
| DE3822076C1 (en) | ||
| DE3824948A1 (en) | Eddy-current device for non-destructive testing | |
| EP0185255B1 (en) | Method to determine the polarity of electronic components, and arrangement for carrying out this method | |
| DE2944364C2 (en) | Arrangement for measuring a quantity which affects a field effect transistor | |
| DE524510C (en) | Method for the rapid determination of the water content of material that can be shoveled, in particular of grain and flour | |
| DE2002168C3 (en) | Dielectric humidity measuring device | |
| DE3825111C2 (en) | ||
| DE1616084B2 (en) | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GUETE FACTOR MEASUREMENT | |
| DE3143669C2 (en) | Circuit for measuring the rms value of an alternating voltage | |
| DE879268C (en) | Device for carrying out loss angle measurements | |
| DE3519390C2 (en) | ||
| DE3823267C2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |