DE3910535C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem die Leerimpedanz oder von ideal Null abweichende Leerlaufspannung einer Prüfsondenanordnung für die Wirbelstromprüfung von Werkstoffen erfaßt und aufgezeichnet wird.

Bei der Wirbelstromprüfung von Werkstoffen wird einem zu prüfenden, elektrisch leitfähigen Prüfkörper mit einer Prüfsondenanordnung ein zeitlich veränderliches Magnetfeld aufgeprägt, durch das Wirbelströme induziert werden. Letztere erzeugen ein magnetisches Gegenfeld, das Signalspannungen in der Prüfsondenanordnung induziert. Diese liefert ein Ausgangssignal, das in Amplitude und Phase durch die Materialeigenschaften und mechanische Struktur des Prüfkörpers beeinflußt ist, so daß z. B. Risse sehr empfindlich detektiert werden können.

Unabhängig von dem Typ der Schaltung, in der die Sensoren einer Wirbelstrom-Prüfsondenanordnung liegen, ergibt sich im Leerbetrieb, d. h. ohne einen der Prüfsondenanordnung gegenüberliegenden Probekörper, theoretisch ein Ausgangssignal Null. In der Praxis sind die Prüfsondenanordnungen aber nur annähernd auf ein Ausgangssignal Null im Leerbetrieb abgeglichen. Inhomogenitäten des Spulenkerns von Meßspulen, Herstellungstoleranzen u. a. haben bei Nichtvorhandensein eines Prüfkörpers eine wenn auch kleine Leerimpedanz oder von ideal Null abweichende Leerlaufspannung der Prüfsondenanordnung zur Folge.

Aus der US-B: R. C. McMaster, P. McIntire, M. L. Mester, Nondestructive Testing Handbook, sec. ed., Vol. 4, American Society For Nondestructive Testing, 1986, Seite 114 geht hervor, die Leerimpedanz und Leerlaufspannung einer Prüfsondenanordnung für die Wirbelstromprüfung zu erfassen und aufzuzeichnen. Die mit der Prüfsondenanordnung an einem Objekt gemessene Impedanz oder Spannung wird durch die Leerimpedanz bzw. Leerlaufspannung dividiert, um das Signal zu eichen. Diesem Stand der Technik wird mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Rechnung getragen.

Die DE-Z: Materialprüfung 24 (1982), Seite 282-287 beschreibt ein rechnergestütztes Prüfsystem, bei dem zusammen mit den Urdaten der Meßsignale für die jeweilige Geräteeinstellung charakteristische Daten in einem Massenspeicher abgelegt werden.

Wirbelstrom-Werkstoffprüfungen müssen häufig mit einem Höchst­ maß an Verläßlichkeit durchgeführt und lückenlos protokolliert werden. Dafür ist eine eindeutige Identifikation der verwendeten Sonde erforderlich, wozu diese nach dem Stand der Technik mit einer geeigneten Kennung versehen ist. Eine Verwechslung von Sonden, das Protokollieren einer falschen Kennung u.s.w. sind damit nicht gänzlich ausgeschlossen. Darüber hinaus besteht die Gefahr von unerlaubten Manipulationen. Die laufende Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion von Sonde und Auswerteschaltung ist bei den bekannten Systemen zur Wirbelstrom-Werkstoffprüfung noch nicht voll befriedigend gelöst.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mit geringem apparativen Auf­ wand zu verwirklichendes, sicheres und leicht automatisierbares Verfahren zur Identifikation und Funktionsüberwachung einer Prüfsondenanordnung für die Wirbelstrom-Werkstoffprüfung zu schaffen, das einen nicht manipulierbaren, einwandfrei zu dokumentierenden Ablauf der Prüfung gewährleistet und eine schnelle, sichere Erkennung von Funktionsstörungen ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung in einer Eichmessung ermittelt und zur Identifikation und Funktionsüberwachung der Prüfsondenanordnung in einem maschinenlesbaren Speicher abgespeichert wird, und daß vor einer Werkstoffprüfung die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung der Prüfsondenanordnung in einer Kontrollmessung ermittelt und zur Verifikation mit dem aus dem Speicher abgerufenen Identifikationssignal verglichen wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung von Prüfsondenanordnung zu Prüfsondenan­ ordnung der genannten Art verschieden ist. Auch verschiebt sich die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung bei der Betriebsdauer der Prüfsondenanordnung in aller Regel nur wenig. Die Leerimpe­ danz oder Leerlaufspannung ist damit ein ausgezeichnetes Mittel zur Identifizierung und Wiedererkennung einer bestimmten Prüf­ sondenanordnung. Die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung kann mit vergleichsweise geringem Aufwand sehr empfindlich erfaßt werden. Entsprechende Kontrollmessungen lassen sich problemlos in den Ablauf von Wirbelstrom-Werkstoffprüfvorgängen eingliedern.

Zur Ermittlung des Identifikationssignals wird eine Eichmessung durchgeführt, was noch bei dem Hersteller der Prüf­ sondenanordnung erfolgen kann. Dieser wird dadurch in die Lage versetzt, sein sein Produkt eindeutig zu identifizieren, was im Fall von Reklamationen von Bedeutung sein kann. Selbstverständlich kann die Eichmessung aber auch durch den Anwender der Prüfsondenanordnung durchgeführt werden.

Die als Identifikationssignal ermittelte Leerimpedanz oder Leer­ laufspannung wird in einem maschinenlesbaren Speicher abgelegt. Sie steht damit auf Dauer für automatische Kontrollen zur Verfügung. Als maschinenlesbare Speicher kommen Halbleiterspeicher, Band- und Plattenspeicher verschiedenster Art in Betracht. Bei Verwendung eines reinen Lesespeichers (ROM) bestehen praktisch keine Manipulationsmöglichkeiten. Natürlich kann aber auch ein Schreib-Lesespeicher (RAM) zum Abspeichern des Identifikationssignals verwendet werden.

Vorzugsweise werden die bei der Durchführung der Eichmessung vorliegenden Einstellparameter des Prüfsystems kodiert und eben­ falls in dem maschinenlesbaren Speicher abgespeichert. Sie stehen damit für spätere Kontrollmessungen zur Verifizierung des Iden­ tifikationssignals zur Verfügung. Insbesondere kann ein automa­ tischer Prüfablauf realisiert werden, bei dem eine entsprechende Kontrollmessung mit genau denselben, aus dem Speicher abgerufenen Einstellparametern durchgeführt wird, wie sie bei der Eichmessung vorlagen. Das ermöglicht eine sehr empfindliche und entsprechend signifikante, von Manipulationsmöglichkeiten weitgehend freie Verifizierung des Identifikationssignals.

Um überdies den Speicherinhalt des maschinenlesbaren Speichers gegen unerlaubte Manipulationen zu sichern, sieht die Erfindung vor, aus den abgespeicherten Einstellparametern und gegebenenfalls auch der abgespeicherten Leerimpedanz oder Leerlaufspannung eine Prüfziffer (parity check) zu bilden und diese ebenfalls in den maschinenlesbaren Speicher abzuspeichern. Ein Versuch, einen der Einstellparameter und/oder das Identifikationssignal selbst zu ändern, kann so daran festgestellt werden, daß die aus den manipulierten Daten neu berechnete Prüfziffer mit der abgespeicherten Prüfziffer nicht mehr übereinstimmt.

Im laufenden Meßbetrieb wird vor einer Werkstoffprüfung die Leer­ impedanz oder Leerlaufspannung der Prüfsondenanordnung in einer Kontrollmessung ermittelt und mit dem aus dem Speicher abgeru­ fenen Identifikationssignal verglichen. Bei mangelnder Übereinstimmung kann ein Alarmsignal erzeugt werden, das auf verschie­ dene Ursachen zurückgehen kann. Eventuell wurden Prüfsondenan­ ordnungen verwechselt, was sich nun leicht aufklären läßt. Mög­ licherweise hat sich auch der Arbeitspunkt der Prüfsondenanord­ nung verschoben, und es ist ein Nacheichen erforderlich. Durch die empfindliche Messung der Leerimpedanz oder Leerlaufspannung werden aber auch fehlerhafte Kabelverbindungen und Funktionsstö­ rungen der Prüfsondenanordnung mitsamt der nachgeschalteten Aus­ werteelektronik erkannt. Die als Identifikationssignal aus dem Speicher abgerufene Leerimpedanz bzw. Leerlaufspannung und/oder die von Fall zu Fall tatsächlich gemessene Leerimpedanz bzw. Leerlaufspannung können automatisch in ein Prüfprotokoll aufge­ nommen werden, das so unmanipulierbar festhält, mit welcher Prüf­ sondenanordnung eine bestimmte Werkstoffprüfung erfolgt ist.

Wie schon erwähnt, wird die Kontrollmessung vorzugsweise mit den aus dem maschinenlesbaren Speicher abgerufenen Einstellpara­ metern durchgeführt, die bei der Eichmessung vorgelegen haben. Außerdem wird bei der Kontrollmessung die abgespeicherte Prüfzif­ fer verifiziert.

Bei Auftreten des Alarmsignals kann eine Sperre wirksam werden, die eine weitere Werkstoffprüfung automatisch verhindert. Damit ist der Prüfsicherheit zusätzlich gedient.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.

Der Hersteller einer Sonde bzw. eines Sensors für die Wirbel­ stromprüfung von Werkstoffen mißt bei der Endkontrolle einer neu produzierten Sonde deren Schaltung entsprechend die Leerlauf­ spannung oder Leerimpedanz der Sonde. Die Leerlaufspannung wird digital kodiert, und von der Leerimpedanz werden Realteil und Imaginärteil digital kodiert und in einen maschinenlesbaren Spei­ cher eingeschrieben. Es kann sich dabei um einen Halbleiter-Fest­ speicher handeln, der Teil eines Anschlußgeräts mit einer Versor­ gungs- und Signalauswerteschaltung für die Sonde ist. Die bei der Messung der Leerlaufspannung oder Leerimpedanz vorliegenden Parameter des Prüfsystems werden ebenfalls digital kodiert und in den maschinenlesbaren Speicher eingeschrieben. Solche Ein­ stellparameter sind die Meßfrequenz, Bandbreite, Verstärkung, Phaseneinstellung, Filterstufe u.a. Aus den gespeicherten Daten wird rechnerisch eine Prüfziffer gebildet und ebenfalls in dem maschinenlesbaren Speicher gespeichert.

Die Sonde wird bei einem Anwender zur Werkstoffprüfung nach dem Wirbelstromverfahren eingesetzt. Es bewegen sich dabei Prüfkörper an der Sonde vorbei, die im Zuge ihres Herstellungsprozesses mit einem gewissen Abstand aufeinander folgen. Wenn ein Prüf­ körper die Sonde passiert hat und diese in Erwartung des nächsten Prüfkörpers frei ist, wird automatisch eine Messung der Leer­ laufspannung oder Leerimpedanz durchgeführt, und zwar mit den Einstellparametern der beim Hersteller durchgeführten Eichmes­ sung. Die Einstellparameter werden dazu aus dem maschinenlesbaren Speicher ausgelesen. Die Konsistenz der Einstellparameter wird durch eine Neuberechnung der Prüfziffer und Vergleich mit der abgespeicherten Prüfziffer sichergestellt, und das Prüfsystem automatisch entsprechend eingestellt. Die gemessene Leerlauf­ spannung oder Leerimpedanz wird automatisch in einem Prüfproto­ koll aufgezeichnet. Es erfolgt ein Aufruf des in dem maschinen­ lesbaren Speicher abgelegten Identifikationssignals, d.h. des zu erwartenden Werts für die Leerlaufspannung oder Leerimpedanz. Der tatsächliche Wert und der zu erwartende Wert werden miteinan­ der verglichen. Bei Übereinstimmung bzw. tolerierbarer Abweichung erfolgt eine Freigabe der Prüfstation für den nächsten Prüfkör­ per. Bei Abweichung der gemessenen Leerlaufspannung oder Leerim­ pedanz von dem Identifikationssignal erfolgt eine automatische Unterbrechung des Prüfvorgangs mit anschließender Einleitung der Fehlersuche.

Durch die beschriebene Verifikation einer abgespeicherten Leer­ laufspannung oder Leerimpedanz wird nicht nur die Identität einer bestimmten Sonde, sondern auch die ordnungsgemäße Funktion des ganzen Prüfsystems überwacht. Das kann in kurzer Aufeinander­ folge geschehen. Es mag aber auch genügen, jeweils bei Inbetrieb­ nahme einer Sonde die Leerlaufspannung oder Leerimpedanz zu veri­ fizieren. Hier ist insbesondere an tragbare, nicht fest in einen Produktionsablauf integrierte Sonden zu denken.

Statt einer Eichmessung und Verifikation der Leerlaufspannung oder Leerimpedanz kommen auch entsprechende Messungen an einem geeichten Prüfkörper in Betracht.

Claims (7)

1. Verfahren, bei dem die Leerimpedanz oder von ideal Null abweichende Leerlaufspannung einer Prüfsondenanordnung für die Wirbelstromprüfung von Werkstoffen erfaßt und aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung in einer Eichmessung ermittelt und zur Identifikation und Funktionsüberwachung der Prüfsondenanordnung in einem maschinenlesbaren Speicher abgespeichert wird, und daß vor einer Werkstoffprüfung die Leerimpedanz oder Leerlaufspannung der Prüfsondenanordnung in einer Kontrollmessung ermittelt und zur Verifikation mit dem aus dem Speicher abgerufenen Identifikationssignal verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Durchführung der Eichmessung vorliegenden Einstellparameter des Prüfsystems kodiert und ebenfalls in dem maschinenlesbaren Speicher abgespeichert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den abgespeicherten Parametern und gegebenenfalls auch der abgespeicherten Leerimpedanz oder Leerlaufspannung eine Prüfziffer gebildet und in dem maschinenlesbaren Speicher abgespeichert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kontrollmessung mit den aus dem maschinen­ lesbaren Speicher abgerufenen Einstellparametern durchge­ führt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Kontrollmessung die Prüfziffer verifiziert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei mangelnder Übereinstimmung des Ergebnisses der Kontrollmessung mit dem aus dem Speicher abgerufenen Identifikationssignal ein Alarmsignal erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Auftreten des Alarmsignals eine Werkstoff­ prüfung automatisch verhindert wird.