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 RisseInfo
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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.
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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9226981A GB2273782A (en) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | Eddy current flaw detection of sheet metal adjacent fasteners |
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---|---|
DE4344327A1 true DE4344327A1 (de) | 1994-06-30 |
Family
ID=10727234
Family Applications (1)
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