DE4344327A1 - Wirbelstrom-Induktionssonde zur Feststellung von Rissen und Verfahren zur Prüfung von Metallblech auf Risse - Google Patents

Wirbelstrom-Induktionssonde zur Feststellung von Rissen und Verfahren zur Prüfung von Metallblech auf Risse

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Description

Die Erfindung betrifft die zerstörungsfreie Untersuchung von Metallblech auf Risse, wie zum Beispiel Anrisse, die sich von einer Öffnung erstrecken, und ist insbesondere zum schnellen Abtasten von Rissen bei Überlappungsverbindungen von Flugzeugen im Bereich von Befestigungselementen ver­ wendbar.
Korrosion und Rißbildung kann in einer oder mehreren der verschiedenen Schichten der Überlappungsverbindungen auf­ treten. Risse können an einem Befestigungselement beginnen und sich zeitabhängig fortpflanzen. Bis eine sensitive Ein­ richtung zur Rißfeststellung verfügbar ist, welche Befesti­ gungselemente in ihren befestigten Positionen abtasten kann, kann es notwendig sein, jedes Befestigungselement zu ent­ fernen, um die Öffnung mit einer drehenden Sonde abzutasten. Es können mehrere tausend Befestigungselemente auf einem einzigen Flugzeug vorhanden sein und somit ist das Entfernen von Befestigungselementen ein langwieriger und kosteninten­ siver Vorgang.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine schnelle und empfindliche Abtasteinrichtung für Risse, die um jedes Befestigungsele­ ment herum gelagert sein können, vorzusehen, die eine Wech­ selstromprüfung verwendet.
Ein allgemein bekanntes Problem bei der Verwendung von Wech­ selstromprüfung in dem umliegenden Bereich eines Befesti­ gungselementes besteht darin, daß das Befestigungselement selbst elektrische Änderungen bewirkt, die groß im Vergleich zu kleinen Effekten von Rissen sind und in signifikanter Weise die Größen der zu detektierenden Risse begrenzen.
Folglich sieht die Erfindung eine Sonde zum Erfassen von
Rissen in Metallblech im Bereich eines Befestigungselementes vor, welches das Metallblech oder Metallbleche durchdringt, mit Mitteln zum Induzieren eines Wirbelstromes in den zu prüfenden Bereich des Befestigungselementes;
Wirbelstrom-Sensorspulen, die miteinander verbunden sind, so daß ein elektrischer Ausgang vorgesehen wird, der die Wirbelströme anzeigt, die den Sensorspulen zu eigen sind;
und Mitteln zum Führen der Sensorspulen, so daß sie innerhalb einer gemeinsamen Ringspule in einer Ebene, die parallel zum Metallblech oder zu den Metallblechen ist, um die Achse des Befestigungselementes bewegt werden.
Die Erfindung sieht zudem eine Sonde vor, mit einem Gehäuse mit einer flachen Unterfläche, das bei der Verwendung um eine zentrale Achse drehbar ist, welche zur Unterfläche senkrecht ist, mindestens zwei, vorzugsweise vier Wechselstrom-Sensorspulen mit Achsen, die parallel zur zentralen Achse und winkelförmig, benachbart der Unterflächen um die zentrale Achse angeordnet sind, alle mit dem gleichen Radius, und einer Wirbelstrom-Treiberspule, die auf der zentralen Achse angeordnet ist und sich benachbart zu den Sensorspulen erstreckt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum zerstörungsfreien, nicht angreifenden Prüfen von Rissen in Metallblechen, durch die sich Befestigungselemente er­ strecken, vorzusehen, mit den folgenden Arbeitsschritten:
Aufbringen einer Sonde auf den ringförmigen Oberflächenbereich des Bleches um jedes aufeinanderfolgende Befestigungselement herum, welche elektrische Treiber bzw. Sensorspulen zum Induzieren aufweist und anschließend Erfassen von Wirbelströmen, die in dem Blech oder den Blechen fließen, Drehen der Sonde um die zentrale Achse des Befestigungselements, so daß die Spulen auf dem gleichen ringförmigen Weg über die Oberfläche des Metallbleches be­ wegt werden und gleichzeitig die Treiberspule erregen, und
Analysieren der Ausgänge der Sensorspulen, die während der­ artiger Rotation vorgesehen werden, um die Existenz von Rissen im Metallblech oder -blechen festzustellen, welche um das Befestigungselement herum existent sein können.
Die Erfindung sieht Mittel zum Reduzieren der elektrischen Änderungen in einer Detektorschaltung vor, die mit der Sonde verbunden ist, welche durch das Befestigungselement bewirkt werden, während der Bereich um das Befestigungselement abgetastet wird. Ferner kann der durch benachbarte Befesti­ gungselemente auftretende Effekt reduziert werden, während eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Rissen erhalten wird. Elektrische Änderungen aufgrund eines Abhebens, d. h. Bewegens der Abtastanordnung (der Sensorspulen) von der Oberfläche können verringert werden.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung dar.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen mittels eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen grafischen Axialschnitt durch eine zweiteili­ ge Sonde, die im Betrieb dargestellt ist und über einem Befestigungselement an einer Überlappungsver­ bindung eines Flugzeugflügels zentriert ist;
Fig. 2 ein elektrisches Teilschaltungsdiagramm der Sonde von Fig. 1, die mit einem Phasenebene-Anzeige­ wechselstrominstrument verbunden ist;
Fig. 3 eine Unteransicht in Richtung des Pfeils "A" der Sonde von Fig. 1, aber in einem Maßstab von 2 : 1; und
Fig. 4 eine typische Anzeige des Instruments von Fig. 2, mit verschiedenen überlagerten Abtastungen, welche zueinander versetzt sind.
Mit Bezug auf Fig. 1 besteht eine Sondenanordnung aus zwei Teilen 1 und 2. Der Teil 1 besteht aus einem rotationssymme­ trischen Kunststoffkörper, welcher eine Wechselstrom-Trei­ berspule 3, vier Sensorspulen 4A bis 4D, die in zwei Paaren angeordnet und an jeweiligen Quadranten positioniert sind, sowie zylindrische Ferritabschirmungen 5, 6 enthält. Die Spulenwindungen sind mit einem Verbindungsstecker 7 ver­ bunden. Der Teil 2 besteht aus einem rotationssymmetrischen Kunststoffgehäuse, das ein Lager 8, rutschfeste Füße 9 und eine zentrale Öffnung 10 aufweist, welche zum zentralen Positionieren der Sonde über einem Befestigungselement 11 angeordnet ist. Das metallische Befestigungselement 11 verbindet bzw. befestigt drei überlappende Metallbleche 14, 15, 16 an einer Überlappungsverbindung, wobei jedes eine kreisförmige Öffnung für das Befestigungselement aufweist.
Wie in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, sind die Bauteile der Sonde (ausgenommen die Sensorspulen) koaxial; die vier Sensorspulen 4A bis 4D und die Treiberspule 3 sind über dem gleichen ringförmigen Bereich der Oberfläche des oberen Me­ tallbleches 16 um das Befestigungselement 11 herum angeord­ net, wobei die Sensorspulenachsen parallel zur Achse sind. Die Sensorspulen sind unterhalb der Treiberspule und in der Ebene der Unterseite des Sondenteils 1 angeordnet, so daß sie in Verwendung nahe dem ringförmigen Bereich des Bleches 16 sind. Die Drahtanschlußadern in der Sonde sind flexibel, so daß mechanische Kräfte, welche auf die Spulen wirken könnten, vermieden werden.
Ein Kupferblock 12, der sich auf der Achse an dem unteren Ende des zylindrischen, inneren Ferritschirmes 6 befindet, reduziert die elektrischen Effekte von dem Befestigungsele­ ment 11.
Der Teil 2 der Sondenanordnung ist über dem zu überprüfenden Befestigungselement zentriert und wird auf der Oberfläche durch den Reibungseingriff der Füße 9 gehalten. Der visuelle Zentrierungsvorgang wird durch das Fenster 10 auf der Achse vereinfacht, welches eine ähnliche Größe wie der Kopf des Befestigungselementes 11 aufweist. Der Teil 1 wird anschlie­ ßend auf das Lager 8 abgesenkt und gedreht, normalerweise zwischen 90° und 180° für eine vollständige Abtastung.
Ein Wechselstrom (normalerweise mit einer Frequenz von 500 Hz bis 10 kHz) wird an die Treiberspule 3 angelegt. Die vier sekundären Sensorspulen 4A bis 4D sind symmetrisch um den inneren Ferritschirm 6 beabstandet. Gegenüberliegende Spulen werden miteinander verbunden, wie in Fig. 2 dargestellt ist, so daß zwei Spulenpaare gebildet werden. Ein Ferritkern 13 wird in jede Sensorspule eingeführt, um dessen Empfindlich­ keit zu erhöhen.
Fig. 2 stellt die elektrischen Verbindungen dar, welche in dieser Ausgestaltung der Erfindung verwendet werden. Jedes Sensorspulenpaar ist so verbunden, daß der elektrische Effekt jeder Spule aufaddierend wirkt. Die zwei Spulenpaare werden dann gegenläufig zueinander mittels eines Differen­ zialverstärkers 17 angeordnet. Die Sonde wird durch Wechsel­ strom in der Treiberspule 3 erregt. Während des Abtastvor­ ganges bewegen sich die Sensorspulen um ihren ringförmigen Weg über dem Blech 16. Jeder vorhandene Riß erstreckt sich im allgemeinen radial von einem Loch. Wenn eine Sensorspule über einen derartigen Riß gedreht wird, wird ein elektri­ sches Signal erfaßt. Ein weiteres Drehen bewirkt ein gegen­ läufiges Signal, da die nachfolgende Spule, welche zwangs­ läufig dem anderen Spulenpaar entstammt, über den Riß bewegt wird.
Wie in dem Beispiel von Fig. 3 dargestellt ist, sind Drähte 21, die die Sensorspulenwindungen verbinden, quer über die Unterseite des Sondenteiles 1 und durch Bohrungen 20 paral­ lel zu der Achse geführt. Diese Drähte werden anschließend durch weitere Bohrungen zum Verbinden mit Stiften und weiter zu dem Anschlußstück 7 geführt, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Die Sonde wird normalerweise mit einem Phasenebene-Anzeige­ wechselstrominstrument 18 verwendet und der Differenzial­ verstärker 17 ist üblicherweise der Eingangsverstärker des Instruments, wobei dieser in dessen Differenzialmodus ge­ setzt ist. Ein Sondenkabel 19 koppelt den Sondenanschluß­ stecker 7 mit dem Instrument 18.
Ein typisches Phasenebene- (phase-plane) Anzeigewechsel­ strominstrument empfängt das elektrische Signal von dessen Eingangsverstärker und teilt es mittels zweier phasen­ empfindlicher Detektoren in zwei phasenverschobene Kompo­ nenten auf, die phasenverschoben zueinander sind. Diese beiden Komponentensignale werden gefiltert, um Frequenz­ komponenten des Treiberspulen-Wechselstromes zu entfernen und werden anschließend weiter verstärkt und gefiltert.
Abgleichschaltungen werden zum Abzweigen der Gleichstrom­ signale verwendet, die vorliegen, wenn die Sonde ruht.
Ein Drehen der Sonde um ein Befestigungselement bewirkt kleine Veränderungen in der elektrischen Impedanz der Sonde. Normalerweise finden sowohl Widerstands- als auch Blindver­ änderungen (resistive and reactive changes) statt, d. h. In-Phase und Quadratur-Phasenänderungen in der Impedanz.
Die zwei phasenverschobenen Signale des Instrumentes werden in einer Phasenrotationsschaltung kombiniert und anschlie­ ßend als vertikale und horizontale Signale angezeigt. Da­ durch werden, wenn die Sonde rotiert, die kleinen Wider­ stands- und Blindänderungen in der Impedanz als recht­ winklige Signale zueinander auf einer Kathodenstrahlröhren­ fläche (oder einem Flüssigkristalldisplay etc.) dargestellt, so daß eine Phasenebenen-Anzeige geschaffen wird.
Risse, die in dem Metall nahe dem Befestigungselement auf­ treten, bewirken Muster aus Impedanzänderungen, wenn die Sonde rotiert.
Eine Anzahl von Faktoren tragen zur Sondeneffektivität beim Minimieren unerwünschter elektrischer Effekte bei und er­ möglichen dadurch ein Detektieren kleiner Risse. Nochmals bezugnehmend auf Fig. 1 umfassen die zur Minimierung uner­ wünschter Effekte vom zu überprüfenden Befestigungselement beitragenden Faktoren folgendes:
  • 1. Die zentrale Öffnung 10 ermöglicht, daß die Sonde schnell und genau über jedem nachfolgenden Befestigungs­ element 11 zentriert werden kann. Es können mehrere verschiedene Sonden vorgesehen werden, wobei jede mit einer Öffnungsgröße 10 versehen ist, die einem ent­ sprechenden Befestigungselement-Kopfdurchmesser angepaßt ist.
  • 2. Die zentrale Ferritabschirmung 6, die zusammen mit dem Kupferblock 12 die Induktion von Wechselströmen in den Befestigungselementkopf verringert und somit den Effekt des Befestigungselementes auf die Sensor-(Abgreifer)­ spulen reduziert.
  • 3. Die Treiberspule 3 und die Ferritabschirmungen 5, 6 sind rotationssymmetrisch um das Befestigungselement und bewirken somit minimale elektrische Veränderungen, wenn die Sonde um das Befestigungselement rotiert.
  • 4. Die Wechselströme sind hauptsächlich kreisförmig und zirkulieren um das Befestigungselement in den Metall­ blechen, die auf Risse untersucht werden. Typische Risse sind Anrisse, welche für einen maximalen Effekt radial, folglich genau quer zu dem Tangentialweg des Wechsel­ stromes gelagert sind.
  • 5. Jede Sensorspule eines jeden Paares ist symmetrisch von der zentralen Achse beabstandet. Dies verringert Fehler, welche aus einer unexakten Registrierung der Sonde und des Kopfes eines Befestigungselementes entstehen. Wäh­ rend des Rotierens der Sonde wird ein leichtes Zunehmen des Abstandes zwischen dem Kopf des Befestigungsele­ mentes und einer Spule eines Paares durch den verrin­ gerten Abstand der anderen Spule des Paares kompensiert.
  • 6. Die beiden Sensorspulenpaare sind elektrisch gegenläufig und minimieren den Effekt des Vorhandenseins des Befe­ stigungselementes und der elektrischen Änderungen, wel­ che aus der leichten Asymmetrie resultieren, wenn die Sonde gedreht wird.
  • 7. Die Verwendung von dualem oder Multifrequenz-Wechsel­ strom für die Treiberspule zusammen mit einem dualen oder Multifrequenzphasenebenen-Wirbelstrominstrument sieht weitere Möglichkeiten zum Verringern des elektri­ schen Effektes von Befestigungselementen vor. Zum Bei­ spiel können zwei unterschiedliche Frequenzen ausgewählt werden, so daß die niedrigere Frequenz tief eindringen kann und auf Risse in unteren Schichten 14, 15 an­ spricht, während die höhere Frequenz hauptsächlich durch den Kopf des Befestigungselementes beeinflußt wird. Die Substraktion der zwei Vektorsignale nach einer Verstär­ kungs- und Phasenregelung, die bekannten Wechsel­ stromtechniken entspricht, ermöglicht, daß die von dem Befestigungselement stammenden elektrischen Effekte ver­ ringert werden.
  • 8. Die Treiberspule weist einen größeren Durchmesser rela­ tiv zum Befestigungselement auf, wodurch signifikante Wirbelströme in einer Tiefe von mehreren Schichten eines Metalls erzeugbar sind, wenn Wechselstrom mit niedriger Frequenz verwendet wird.
  • 9. Alle Anrisse, die in entgegengesetzte Richtungen von einem Befestigungselement verlaufen, bewirken zusätz­ liche Effekte in den Abgreiferspulen.
  • 10. Das Abgreifen der sekundären Spulen von dem Kraftfluß der primären Spule wird durch das Positionieren der sekundären Spulen und das Vorhandensein der kraftfluß­ leitenden Ferritschirme verringert. Der Kraftfluß von der Treiberspule wird hauptsächlich in die zwei Ferrit­ schirme umgeleitet und umgeht die Sensorspulen. Ferner ist von dem Kraftfluß, der nicht durch die Sensorspulen verläuft, der Kraftfluß nahe dem inneren Ferrit entge­ gengesetzt zum Kraftfluß nahe dem äußeren Ferrit. Daraus resultiert eine wesentliche Auslöschung der induzierten Spannung in jeder Sensorspule. Dies bewirkt ein niedri­ geres elektrisches Rauschen, da weniger vom wechsel­ stromerzeugten Rauschen abgegriffen wird.
  • 11. Die Variation dem abgehobenen elektrischen Ausganges (d. h. des Trennens der Sonde vom Testbereich) wird durch das Verbinden gegenläufig zu den zwei Spulenpaaren mini­ miert.
  • 12. Ein Drehen in einem gleichmäßigen geeigneten Lager 8 optimiert die Klarheit der kleinen elektrischen Ände­ rungen.
  • 13. Die "Rutschfestigkeit", d. h. der Fuß 9 mit hoher Reibung verringert die Versetzungswahrscheinlichkeit, wenn die Sonde gedreht wird.
  • 14. Der äußere Ferritschirm schützt die Abgreif-Sensorspule vor Einflüssen benachbarter Befestigungselemente.
Typische Größen von Befestigungselementen, gemessen quer über deren Kopf befinden sich zwischen 6 und 18 mm. In Fig. 1 kann der Teil 2 der Sonde typischerweise eine 8 mm-Öffnung aufweisen, um mit Befestigungselementen mit 6 bis 8 mm Durchmesser umzugehen. Befestigungselemente mit 9 bis 12 mm werden mittels einer Sonde mit einer 12 mm-Öffnung über­ prüft. 13 bis 18 mm-Befestigungselemente werden mittels ei­ ner Sonde mit einer 18 mm-Öffnung überprüft. Größere Befe­ stigungselemente benötigen Sonden, welche interne und ex­ terne Ferritschirme mit größeren Durchmessern aufweisen.
In Fig. 1 kann das Sondenteil 2 schnell über jedem Kopf eines Befestigungselementes positioniert werden. Der Teil 1 paßt leicht in den Teil 2 und eine vollständige Überprüfung eines Befestigungselementes kann in wenigen Sekunden durch­ geführt werden. Es kann anschließend sehr einfach für das Prüfen des nächsten Befestigungselementes über die Ober­ fläche des Bleches 16 bewegt werden.
An den Stellen, an denen Befestigungselemente über das all­ gemeine Oberflächenniveau hervorstehen, kann diesen ein teilweises Hineinstehen in die Fläche der Öffnung 10 er­ möglicht werden. Befestigungselemente mit höheren Profilen erfordern, daß die Teil 1-Sondenanordnung weiter von der Oberfläche beabstandet wird.
Fig. 4 stellt typische Ergebnisse dar, welche von einer Multifrequenz-Phasenebenen-Anzeigeeinheit gedruckt wurden, welche die in Fig. 1 beschriebene Sondenform verwendet. Der Nullpunkt wurde für jede Abtastung für eine bessere Über­ sichtlichkeit bewegt. Ein Riß in der zweiten Schicht mit 1,5 mm ist deutlich erkennbar. Die Phasenänderung von ungefähr 180° vom Oberflächenriß durch die zweite Schicht zum dritten Schichtriß ist eindeutig erkennbar.
Die Erfindung wurde mit vier Sensorspulen dargestellt, aber es können auch mit einer abweichenden Anzahl von Sonden brauchbare Ergebnisse erzielt werden, ohne daß exakt vier Sensoren notwendig sind, entsprechend den Merkmalen, welche den elektrischen Effekt des Befestigungselementes isolieren.
Es ist auch eine Anordnung mit acht Sensoren denkbar, von denen vier in einer Gruppe verbunden sind und vier in einer anderen Gruppe elektrisch gegenläufig zur ersten Gruppe verbunden sind, ist denkbar, wobei die Elemente der Gruppen sequenziell alternierend um die Sonde angeordnet sind; so sind beispielsweise Anordnungen mit 6, 10 oder 12 Sensoren mit ähnlichen elektrischen Verbindungen möglich. Abwechselnde Sensoren sollten idealerweise elektrisch gegenläufig beitragen.
Mit den vier Sensoren tragen Anrisse, welche sich in beide entgegengesetzte Richtungen von dem Befestigungselement er­ strecken, zur Stärke des Signales bei, das auf der Anzeige­ einheit angezeigt wird. Mit acht Sensoren, welche gleich­ winklig angeordnet sind, geben Anrisse mit 90° zueinander eine Erhöhung zu gegenseitig verstärkten Signalen.
Die dargestellte Sonde wird ein viertel bis eine halbe Um­ drehung manuell rotiert, es sind aber auch andere Rotations­ anordnungen möglich, von denen zum Beispiel einige Energie­ antriebe oder getriebene manuelle Antriebe mit einer Rück­ holfeder einsetzen.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß eine Sonde zum Erfas­ sen von Rissen in Metallblech im Bereich eines Befestigungs­ elementes, welches das Metallblech oder die Metallbleche durchdringt, vorgesehen ist, mit Mitteln zum Induzieren eines Wirbelstromes in dem zu prüfenden Bereich des Befesti­ gungselementes, Wirbelstrom-Sensorspulen, die miteinander verbunden sind, um einen elektrischen Ausgang vorzusehen, der das Wirbelstromniveau anzeigt, das den Sensorspulen zueigen ist und Mitteln zum Führen der Sensorspulen, so daß sie innerhalb einer gemeinsamen Ringspule in einer Ebene, die parallel zum Metallblech oder Metallblechen ist, um die Achse des Befestigungselementes bewegt werden.

Claims (12)

1. Sonde (1, 2) zum Erfassen von Rissen im Metallblech (14, 15, 16) im Bereich eines Befestigungselementes (11), welches das Metallblech oder die Metallbleche (14 bis 16) durchdringt, mit:
Mitteln (3) zum Induzieren eines Wirbelstromes in dem zu prüfenden Bereich des Befestigungselementes;
Wirbelstrom-Senorspulen (4A bis 4D), die miteinander verbunden sind, um einen elektrischen Ausgang vorzu­ sehen, der das Wirbelstromniveau benachbart zu den Sen­ sorspulen anzeigt; und
Mitteln (2) zum Führen der Sensorspulen, zur Bewegung um die Achse des Befestigungselementes, innerhalb einer gemeinsamen Ringspule in einer Ebene, die parallel zum Metallblech oder den Metallblechen (14 bis 16) ist.
2. Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorspulen in dem gleichen drehbaren Gehäuse (1) aufgenommen sind und daß die Führungsmittel (2) aus einer rotierbaren Plattform bestehen, zum Aufnehmen und Führen des drehbaren Gehäuses, wobei die Führungsmittel (2) eine Unterfläche mit Mitteln zum Halten der um das Befestigungselement liegenden Oberfläche des Metall­ bleches (16) aufweisen, so daß eine Relativbewegung ver­ mieden wird.
3. Sonde nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform (2), ein Fenster (10) aufweist, das auf der Rotationsachse des Gehäuses zentriert ist, um das Positionieren der Plattform bezüglich des in Verwendung befindlichen Kopfes des Befestigungselementes zu vereinfachen.
4. Sonde nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Abschirmung (6) zwischen den Sensorspulen und der Rotationsachse, zur Isolierung der elektrischen Effekte des Befestigungselementes von den Sensorspulen.
5. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine elektromagnetische Abschirmung (5) außerhalb der Sensorspulen, zur Isolierung der Sensor-Spulen vor den Effekten externer Einflüsse, einschließlich anderer Befestigungselemente.
6. Sonde (1) mit einem Gehäuse mit flacher Unterfläche, das bei der Verwendung um eine zentrale Achse drehbar ist, welche senkrecht zur Unterfläche ist, mit mindestens zwei Wirbelstromsensorspulen (4A, 4B), deren Achsen parallel zur zentralen Achse und winkelförmig, benach­ bart der Unterfläche um die zentrale Achse angeordnet sind, alle mit dem gleichen Radius, und mit einer Wir­ belstrom-Treiberspule (3), die auf der zentralen Achse angeordnet ist und sich benachbart den Sensorspulen (4A, 4B) erstreckt.
7. Sonde nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zylin­ drische, elektromagnetische Abschirmung (6) auf der zen­ tralen Achse, die innerhalb der Sensorspulen angeordnet ist und sich zur Unterfläche erstreckt, zur Isolierung der Spulen bei der Anwendung vor einem metallischen Objekt auf der Achse.
8. Sonde nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine zylindrische elektromagnetische Abschirmung (5) auf der zentralen Achse, welche außerhalb der Sensorspulen angeordnet ist und sich zur Unterfläche erstreckt, zur Isolierung der Spulen bei der Anwendung vor externen metallischen Objekten.
9. Sonde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Einrichtung (18), welche auf Varia­ tionen des Signalausganges von den Sensorspulen mit zeitverändernder Winkelstellung der Sonde (1) um ihre Achse anspricht, um eine Anzeige für Risse in einem Metallblech (16) benachbart oder unterlagert dem ring­ förmigen Bewegungsweg der Sensorspulen (4A, 4B) abzu­ geben.
10. Sonde nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest vier Sensorspulen (4A bis 4D) vorgesehen sind, die elektrisch in zwei zueinander gegenphasigen Gruppen verbunden sind, wobei die Sensorspulen von Gruppe zu Gruppe alternierend mit winkliger Stellung um die Sonde angeordnet sind.
11. Sonde nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch zwei Grup­ pen (4A, 4B; 4C, 4D) von zwei Sensorspulen, die zueinan­ der winklige Abstände von 90° aufweisen, wobei die ge­ spulten Windungen miteinander verbunden sind, so daß die elektrischen Ausgänge der Sensorspulen bei Relativ­ stellungen von 0° und 180° addiert werden, die Ausgänge der Sensorspulen mit Relativstellungen von 90° und 270° addiert werden und diese Ausgänge voneinander subtra­ hiert (17) werden, um die Gegenphasigkeit vorzusehen.
12. Verfahren zum zerstörungsfreien, nicht angreifenden Prüfen von Rissen in Metallblechen (16 bis 18), durch die sich Befestigungselemente (11) erstrecken, mit den folgenden Arbeitsschritten: Aufbringen einer Sonde (1) auf die ringförmige Oberfläche des Bleches um jedes aufeinanderfolgende Befestigungselement, wobei die Sonde (1) elektrische Treiberspulen (3) bzw. Sensorspulen (4A bis 4D) zum Induzieren und anschließendem Erfassen von Wirbelströmen aufweist, die in dem Blech oder den Blechen fließen; Drehen der Sonde (1) um die zentrale Achse des Befestigungselementes, so daß die Sensorspulen auf dem gleichen ringförmigen Weg über die Oberfläche des Metallbleches (16) bewegt werden und gleichzeitiges Erregen der Treiberspule (3); und Analysieren der Aus­ gangswerte der Sensorspulen (4A bis 4D), die während derartiger Rotation erzeugt werden, um die Existenz von Rissen (Fig. 4) im Metallblech oder -blechen (16 bis 18) festzustellen, welche um das Befestigungselement herum existent sein können.
DE4344327A 1992-12-24 1993-12-23 Wirbelstrom-Induktionssonde zur Feststellung von Rissen und Verfahren zur Prüfung von Metallblech auf Risse Withdrawn DE4344327A1 (de)

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