DK169956B1 - Fremgangsmåde og apparat til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøveemne af magnetisk materiale - Google Patents

Description

DK 169956 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøveemne, ved hvilken fremgangsmåde der tilvejebringes et magnetfelt i prøveemnet og anbringes en eller flere magnetfølere i nærheden af prøveemnet 5 for detektion af en eventuel lækagefluks og tilvejebringelse af et elektrisk signal repræsenterende den eventuelle lækage-fluks, hvilke følere føres hen over overfladen af prøveemnet.

Fra US patentskrift nr. 4.814.705 kendes et apparat til detek-10 tion af magnetiske diskontinuiteter i en jernplade. Apparatet består af en vogn, der føres hen over jernpladen. Vognen understøtter en aflang hesteskoformet magnet, hvis polsko vender mod jernpladen. Hvis der ikke er diskontinuiteter i jernpladen, ledes næsten hele magnetfeltet gennem denne. Mellem pol-15 skoene sidder der en række af magnetfeltdetektorer, der i tilfælde af diskontinuiteter i jernpladen vil kunne detektere en eventuel lækagefluks, der som følge af diskontinuiteten ledes uden om jernpladen. Signalet fra den enkelte føler subtraheres fra middelværdien af signalerne fra en foran liggende og en 20 efterfølgende føler. Hvis denne differens overstiger en bestemt tærskelværdi, indikerer dette, at der er tale om en lækagef luks hidrørende fra en diskontinuitet. Dette kræver imidlertid et særligt beregningsudstyr. Dertil kommer, at aftastningen på tværs af apparatets fremføringsretning kun kan ske 25 diskontinuert.

Formålet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte art, hvor signalbehandlingen er enklere og uafhængig af følernes fremføringshastighed. Endvidere skal 30 det være muligt at foretage en finere aftastning på tværs af fremføringsretningen.

Fremgangsmåden er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at den enkelte føler under fremføringen udfører en skanderende bevæ-35 gelse i hovedsagen på tværs af fremføringsretningen. Derved skal man blot holde øje med, om følerens udgangssignal udviser pludselige ændringer under en skandering. Den dertil hørende DK 169956 Bl 2 elektronik bliver derved væsentlig enklere. Dertil kommer, at målingen nu er uafhængig af fremføringshastigheden. Endvidere muliggøres en kontinuerlig aftastning på tværs af fremførings-retningen, dvs. en meget finere aftastning.

5

Ifølge opfindelsen kan man starte med at skandere et fejlfrit område af prøveemnet til tilvejebringelse af en kalibreringskurve for korrektion af efterfølgende målinger. Derved får man ikke kun oplysninger om, hvorvidt der er diskontinuiteter i 10 det underliggende prøveemne, men også oplysninger om diskonti-nuiteternes størrelse.

Endvidere kan ifølge opfindelsen den enkelte føler indrettes til at foretage en differensmåling eller en differentialmå-15 ling. Den del af feltet, der er konstant, vil derved ikke indvirke på målingen, og derigennem opnås en væsentlig højere følsomhed.

Ifølge opfindelsen kan der til udførelse af differensmålingen 20 anvendes en føler bestående af to ved siden af hinanden anbragte magnetfeltdetektorer, idet man tager differensen imellem signalerne fra de to detektorer.

Desuden kan ifølge opfindelsen den skanderende bevægelse af 25 den enkelte føler tilvejebringes ved, at føleren monteres på et legeme anbragt på en roterbar aksel med et skruelinieformet spor, idet der fra legemet er ført en pal ned i sporet. Derved tilvejebringes den skanderende bevægelse på en særlig enkel måde.

30

Endvidere kan ifølge opfindelsen den skanderende bevægelse af den enkelte føler tilvejebringes ved, at den roterbare aksel udstyres med skruelinieformede spor i begge retninger således, at der kan udføres en frem- og tilbagegående bevægelse af le-35 gemet, hvorpå føleren er monteret.

Alternativt kan ifølge opfindelsen den skanderende bevægelse 3 DK 169956 B1 af den enkelte føler tilvejebringes ved, at føleren monteres på en kæde med et i hovedsagen tværgående løb, hvilken kæde drives ved hjælp af et kædehjul.

5 Ifølge opfindelsen kan kæden have et over- og et underløb, idet skanderingen foretages ved underløbet.

Opfindelsen angår også et apparat til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøveemne af magnetisk materiale, hvil-10 ket apparat kan føres hen over prøveemnet og kan tilvejebringe et magnetfelt i prøveemnet, i hvilket apparat der er indrettet en række af følere til detektion af en eventuel magnetisk lækagef luks nær overfladen af prøveemnet og til at tilvejebringe elektriske signaler repræsenterende lækagefluksen. Apparatet 15 er ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at den enkelte føler kan forskydes i hovedsagen på tværs af apparatets fremførings-retning. Derved opnås et apparat, der er enklere end hidtil kendt samtidig med, at der muliggøres en kontinuerlig aftast-ning på tværs af apparatets fremføringsretning.

20

Fremdeles kan ifølge opfindelsen den enkelte føler være monteret på et legeme anbragt på en roterbar aksel med et skrueli-nieformet spor, idet der fra legemet er ført en pal ned i sporet. Derved kan den skanderende bevægelse tilvejebringes på en 25 særlig enkel måde.

Alternativt kan ifølge opfindelsen den enkelte føler være monteret på en kæde, der drives ved hjælp af et kædehjul. Kæden har fortrinsvis et over- og et underløb, idet skanderingen fo-30 retages ved underløbet. Derved muliggøres en hurtigere skandering.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor 35 fig. 1 viser et apparat ifølge opfindelsen med en skanderende føler til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøve- 4 DK 169956 B1 emne af magnetisk materiale, fig. 2 et apparat med en skanderende føler i en alternativ udførelse, 5 fig. 3 det i fig. 2 viste apparat set fra siden, fig. 4 apparatet i en alternativ udførelsesform, hvor følerne er fastsiddende og aktiveres en efter en, og 10 fig. 5 en konstruktion bestående af flere sammenkoblede apparater

Det i fig. 1 viste apparat til detektion af magnetiske diskon-15 tinuiteter i et underliggende prøveemne af magnetisk materiale omfatter en aflang hesteskoformet elektromagnet, der genererer et magnetfelt i prøveemnet. I figuren ses polskoene 1, som holdes i en defineret afstand fra prøveemnet ved hjælp af fire hjul 104, som er vist i fig. 3. Imellem den del af polskoene 20 1, som vender væk fra prøveemnet, er anbragt et antal perma nentmagneter 110. Alternativt kan der omkring den del af kernen, som forbinder polskoene 1, være viklet en eller flere spoler, der får tilført enten vekselstrøm eller jævnstrøm. Imellem de aflange polsko 1, der føres frem i pilens retning, 25 er der indrettet en eller flere magnetfeltfølere i form af hallelementer, der under polskoenes 1 fremføring i pilens retning udfører en skanderende bevægelse på tværs af fremføringsretningen. Denne skanderende bevægelse er tilvejebragt ved, at den enkelte føler er monteret på et legeme 2 anbragt 30 på en roterbar aksel 3, der roteres ved hjælp af en elektromotor 4. I den roterbare aksel 3 er der et skruelinieformet spor 5, idet der fra legemet 2 er ført en pal ned i sporet 5. Nogle styreskinner 6, der ligger parallelt med akslen 3 og støder an mod legemet 2, sikrer, at legemet 2 ikke drejer med rundt, når 35 akselen 3 roterer. Legemet 2 bliver derved under akslens 3 ro- * tation forskudt fra den ene ende af akselen 3 til den anden.

Som følge af, at det skruelinief ormede spor 5 for enden af ak- 5 DK 169956 B1 selen 3 løber tilbage i et modsat rettet skruelinieformet spor, og som følge af at den i sporet indførte pal er drejeligt monteret i legemet 2, vil sidstnævnte kunne udføre en frem- og tilbagegående bevægelse under akselens 3 rotation.

5 Den på legemet 2 monterede føler vil under den frem- og tilbagegående bevægelse kunne detektere eventuelle ændringer i det aftastede magnetfelt. Sådanne ændringer kan f.eks. være forårsaget af lækagefluks som følge af diskontinuiteter i det underliggende prøveemne. Skanderingshastigheden er i denne ud-10 formning begrænset til ca. 10 skanderinger per sek. Dette kan imidlertid afhjælpes ved, at der anbringes flere lignende skanderingsindretninger efter hinanden i apparatets fremføringsretning. Også på tværs af apparatets fremføringsretning vil der kun anbringes flere skanderingsindretninger ved siden 15 af hinanden.

I en alternativ udførelsesform, der er vist i fig. 2, er den skanderende bevægelse af den enkelte føler tilvejebragt ved at montere en eller flere følere 7 på en kæde 8 af en kædehjuls-20 føring. Kædehjulsføringen tilvejebringes ved hjælp af to tandhjul 9, 10 og har et overløb og et underløb. Når føleren 7 befinder sig i underløbet, er den i direkte kontakt med det prøveemne, der skal undersøges. Signalet fra føleren 7 føres efter en passende forstærkning til et oscilloskop, der viser 25 eventuelle ændringer i det modtagne signal under en skandering. Skanderingen kan i dette tilfælde foretages væsentlig hurtigere. Hvis der, som vist i fig. 2, er monteret to følere 7 på den samme kæde 8, vil de to følere 7 kunne skandere skiftevis. Dette svarer til en fordobling af skanderingshastighe-30 den. Endvidere undgår man at springe områder over under fremføringen af hele apparatet i pilens retning. Fig. 3 viser ap-paratet set fra siden med hjulene 104 og permanentmagneterne 110, der forbinder polskoene 1. Som vist i denne figur kan der være indrettet flere skanderingsindretninger efter hinanden i 35 pilens retning. Derved muliggøres en endnu større skanderings-hastighed. Tandhjulene i den ene ende kan i givet fald have en fælles drivaksel. Der er imidlertid intet til hinder for, at 6 DK 169956 B1 de forskellige følere 7 skanderer med forskellige hastigheder. Ligesom i den i fig. 1 viste konstruktion tilføres signalet .

fra den enkelte føler 7 efter en passende forstærkning til et oscilloskop, der viser eventuelle ændringer i det modtagne 5 signal. Den tilhørende elektronik er derfor forholdsvis enkel.

En yderligere fordel ved denne konstruktion er, at det samlede apparat endog kan være stillestående under en måling. De nævnte kæder kan i givet fald erstattes af trådkabler.

10 I en alternativ udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er den skanderende føler erstattet af en række af stationære følere, der aktiveres en efter en - se fig. 4. Den enkelte føler udgøres af en U-formet elektromagnet 12, hvis polsko er ført ned mod det prøveemne, der skal undersøges. I åget 15 af den U-formede elektromagnet 12 er der en udskæring 13. Udskæringen 13 bevirker, at føleren ikke er aktiv. Udskæringen 13 kan imidlertid fyldes ud med et legeme 14 af magnetisk ledende materiale, hvilket legeme 14 føres fra den ene føler til den næste ved hjælp af et trådkabel 15 af umagnetisk materia-20 le, hvilket trådkabel 15 for enden af løbet er ført rundt om en valse 16 henholdsvis 17, idet det til trådkablet 15 fastgjorte legeme 14 efter at have passeret valsen 16 tilbageføres via et returløb.

25 Det enkelte apparat 100 er fortrinsvis understøttet af fire hjul 104. Flere apparater kan imidlertid være sammenkoblet som vist i fig. 5. Denne konstruktion omfatter en vogn med nogle drivhjul 103 og et støttehjul, der samtidigt driver en indkoder, som afgiver information om positionen. På begge sider af 30 vognen sidder et modulopbygget rammesystem 106, der sikrer, at det enkelte apparat uhindret af den øvrige del af konstruktionen kan holde den afstand til overfladen af det underliggende prøveemne, som er bestemt af hjulenes 104 placering på det enkelte apparat. Ved hjælp af denne sammensatte konstruktion er 35 det muligt at af taste en forholdsvis bred bane af prøveemnet/ * også selv om overfladen af prøveemnet ikke er helt plan.

Claims (15)

1. Fremgangsmåde til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøveemne, ved hvilken fremgangsmåde der tilvejebringes 20 et magnetfelt i prøveemnet og anbringes en eller flere magnet-feltfølere (7) i nærheden af prøveemnet for detektion af en eventuelt magnetisk lækagefluks og tilvejebringelse af et elektrisk signal repræsenterende den eventuelle lækagefluks, hvilke følere (7) føres hen over overfladen af prøveemnet, 25 kendetegnet ved, at den enkelte føler (7) under fremføringen udfører en skanderende bevægelse i hovedsagen på tværs af fremføringsretningen.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 30 den enkelte føler (7) først skanderer et fejlfrit område af prøveemnet og tilvejebringer en kalibreringskurve for korrektion af efterfølgende målinger.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 35 den enkelte føler (7) indrettes til at kunne foretage en differensmåling eller en differentialmåling. DK 169956 B1 s c

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at der til udførelse af differensmålingen anvendes en føler bestående af to ved siden af hinanden anbragte magnetfeltdetektorer, idet man tager differensen imellem signalerne fra de to 5 detektorer.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den skanderende bevægelse af den enkelte føler (7) tilvejebringes ved, at føleren monteres på et legeme (2) anbragt på 10 en roterbar aksel (3) med et skrueliniefornet spor (5) , idet der fra legemet (2) er ført en pal ned i sporet (5).

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den skanderende bevægelse af den enkelte føler (7) tilveje- 15 bringes ved, at den roterbare aksel (3) udstyres med skrueli-nieformede spor (5) i begge retninger således, at der kan udføres en frem- og tilbagegående bevægelse af legemet (2), hvorpå føleren (7) er monteret.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den skanderende bevægelse af den enkelte føler (7) tilvejebringes ved, at føleren (7) monteres på en kæde (8) med et i hovedsagen tværgående løb, hvilken kæde (8) drives ved hjælp af et eller flere kædehjul (9, 10). 25

7 DK 169956 B1 Til den bageste del af denne konstruktion kan der være fastgjort en bom 107, hvorpå der er anbragt et antal farvesprøjte-enheder 108, der ved hjælp af en indbygget computer afgiver farvestof proportionalt med og tidsforsinket i forhold til de 5 konstaterede maximale eller minimale overskridelser af en i forvejen indkodet materialetykkelse for prøveemnet. Apparatet ifølge opfindelsen vil eventuelt kunne nedsænkes i en væskefyldt tank. Apparatet skal i så fald være fuldstændigt 10 indkapslet. Apparatets position angives da i forhold til nedsænkningsstedet. Fremføringsretningen opretholdes ved hjælp af et indbygget gyroskop. Derved behøver man ikke at tømme tanken inden en måling.

15 Patentkrav.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 7, kendetegnet ved, at kæden (8) har et over- og et underløb, og at skanderingen foretages ved underløbet.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 7 eller 8, kendetegnet ved, at flere følere er monteret på samme kæde (8) således, at en af følerne (7) hele tiden befinder sig ved underløbet.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 35 at den enkelte skanderende føler erstattes af en række af stationære følere (12), der aktiveres en efter en (fig. 4). 9 DK 169956 B1

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den enkelte føler (12) i rækken af stationære følere udgøres af et åg af magnetisk ledende materiale med en indskæring (13), der kan fyldes ud ved hjælp af et legeme (14) af magne- 5 tisk ledende materiale, hvilket legeme (14) kan forskydes fra føler til føler (12).

12. Apparat til detektion af magnetiske diskontinuiteter i et prøveemne af magnetisk materiale, hvilket apparat kan føres 10 hen over prøveemnet og kan tilvejebringe et magnetfelt i prøveemnet, i hvilket apparat der er indrettet et antal følere (7) til detektion af magnetisk lækagefluks nær overfladen af prøveemnet og til at tilvejebringe elektriske signaler repræsenterende lækage fluks en, kendetegnet ved, at den 15 enkelte føler (7) kan forskydes i hovedsagen på tværs af appa-ratets fremføringsretning.

13. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den enkelte føler (7) er monteret på et legeme (2) anbragt på en 20 roterbar aksel (3) med et skruelinieformet spor (5) , idet der er indrettet midler til at sikre, at legemet ikke roterer omkring akselen, og fra legemet (2) er ført en pal ned i sporet (5).

14. Apparat ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den enkelte føler (7) er monteret på en kæde (8), der drives ved hjælp af et eller flere kædehjul (9, 10).

15. Apparat ifølge krav 14, kendetegnet ved, at 30 kæden (8) har et over- og et underløb, idet skanderingen vil kunne foretages ved underløbet.