EP1810018A1 - Apparatus for the electromagnetic acoustic material testing and/or thickness measurement on a test object comprising at least electrically conducting and ferromagnetic material portions by means of a test wheel - Google Patents

Apparatus for the electromagnetic acoustic material testing and/or thickness measurement on a test object comprising at least electrically conducting and ferromagnetic material portions by means of a test wheel

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EP1810018A1
EP1810018A1 EP05810918A EP05810918A EP1810018A1 EP 1810018 A1 EP1810018 A1 EP 1810018A1 EP 05810918 A EP05810918 A EP 05810918A EP 05810918 A EP05810918 A EP 05810918A EP 1810018 A1 EP1810018 A1 EP 1810018A1
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EP
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rolling body
peripheral edge
conductor
test object
rolling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05810918A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jorj Nichiforenco
Michael KRÖNING
Andrei Boulavinov
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
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Definitions

  • the invention relates to a device for material testing on a test object having at least electrically conductive and ferromagnetic material portions, which has at least one technical surface, with at least one electromagnetic ultrasonic transducer assembly (EMUS), which provides a permanent or electromagnet assembly and at least one eddy current coil.
  • EUS electromagnetic ultrasonic transducer assembly
  • Electromagnetic ultrasonic transducers are used in a manner known per se for purposes of non-destructive material testing and measurement of test specimens consisting of electrically conductive materials, which preferably also have ferromagnetic properties.
  • two types of electromagnetic ultrasonic transducers can be distinguished, on the one hand those with which the generation of so-called horizontally polarized shear waves is possible, which are able to propagate mainly parallel to the coupling surface within the specimen, and on the other hand US converter for generating so-called freely in the specimen propagating ultrasonic waves, which preferably propagate perpendicular to the coupling surface within the sample body.
  • the Excitation of ultrasound waves within a specimen attributable to the occurrence of magnetostriction and Lorenz adopted within the specimen material, which can be generated by the presence of a temporally largely constant magnetic field in superposition with a caused by an alternating electrical current electromagnetic alternating field.
  • FIG. 5 a, b A typical structure for exciting ultrasonic waves according to the so-called EMUS principle can be taken from FIG. 5 a, b.
  • Common EMUS converters 3 have a permanent magnet 1 and an eddy current coil 2, which are designed for common handling as a unit.
  • the eddy current coil 2 is formed as a rectangular or spiral flat coil and attached to a magnetic pole side of the permanent magnet 1, so that the coil 2 is penetrated vertically by a permanent magnetic field.
  • the permanent magnetic field is superimposed with an eddy current field caused by the eddy current coil within thetician emotionss, which on the one hand due to the superposition of the magnetic field components of the eddy current field with the perpendicular through the surface of the Magnetostrictive effects are generated on the other hand by the eddy currents induced in the test object, whereby pressure waves normally occurring normal to the test object surface as well as radially polarized shear waves are generated which can propagate in the form of ultrasonic waves within the test object. Both types of waves, i.
  • the normal to the test object surface propagating ultrasonic waves as well as the radially polarized shear waves along the Prüêtober Structure propagating ultrasonic waves are suitable according to the prior art for both error checking, such as crack testing within the test object and for Wand37n ⁇ or wall thickness measurement of the test object.
  • DE 35 11 076 A1 discloses a test pig for electromagnetic tests on pipe walls made of steel, with which, for example in the context of a non-destructive test, wall weakenings can be examined and detected by rusting on pipeline walls.
  • a pig member described in greater detail in the document is provided with uniformly distributed on the circumference of electromagnets, each having two axially aligned measuring heads, a yoke connecting the measuring heads and a magnetizing coil on these measuring heads.
  • the field of each electromagnet runs parallel to the pipe center axis.
  • an eddy current coil is arranged directly on at least one of the poles or magnetic heads, which is acted upon by strong and very steeply sloping current pulses.
  • the pipelines formed as pipelines round seams are provided at the seams of two adjacent pipe sections that exert a shock load on the electromagnetic transducer in a continuous inspection of a passing over the seams with the above-mentioned flirtmolch, which also prevail through the existing existing between the electromagnet and the pipe wall magnetic forces is significantly increased.
  • the device has individual permanent magnets which are arranged such that they form a ring with an outer and an inner peripheral edge as ring segments, wherein adjacent permanent magnets on the outer or inner peripheral edge of the ring have different magnetic poles.
  • an electrical conductor track of at least one eddy current coil is arranged in several turns.
  • the document US 4,898,034 describes an apparatus for material testing of hot materials, such as metals and ceramics, by means of ultrasound.
  • An embodiment of the described device is characterized in that a zirconium agent is provided, which is in contact with the hot material to be examined, that there is further provided a liquid coupling medium (borax), which is to be examined with the hot material and Zircon means is in contact, and that an ultrasonic transmitter is provided, which couples ultrasound waves into the hot material to be examined by the means of zirconium and the coupling medium and receives ultrasonic waves from the hot material through the coupling medium and the means of zirconium.
  • a zirconium agent is provided, which is in contact with the hot material to be examined, that there is further provided a liquid coupling medium (borax), which is to be examined with the hot material and Zircon means is in contact
  • an ultrasonic transmitter is provided, which couples ultrasound waves into the hot material to be examined by the means of zirconium and the coupling medium and receives ultra
  • the zirconium agent is designed as a ring with an outer and an inner circumferential edge.
  • the outer peripheral edge of the ring is thereby in operation on the unrolling hot material.
  • a lever attached to the rotation axis of the zirconia ring keeps the ultrasonic transmitter continuously in the illustrated, vertically downwardly directed position.
  • the ultrasonic transmitter together with the eddy current coil attached thereto is pressed against the inner peripheral edge of the ring, which in turn generates frictional wear in the ultrasonic transmitter.
  • the invention has the object of providing a device for material testing on an at least electrically conductive and ferromagnetic material components having test objects based on electromagnetic ultrasonic excitation and using an electromagnetic ultrasonic transducer assembly (EMUS), such that care is taken that the generation of eddy currents required eddy current coil should be subject to little or no frictional wear.
  • EMUS electromagnetic ultrasonic transducer assembly
  • a hitherto known EMUS converter is moved by way of a grinding process over a non-planar surface of a test object, an hitherto known eddy current coil is subject to increased signs of wear due to unevenness on the test object surface, for example due to weld over-elevations.
  • the EMUS converter designed in accordance with the solution such surface irregularities are merely rolled over without permanently impairing the eddy current coil.
  • Another advantage of the inventive EMUS converter is the possibility of carrying out continuous material tests, as will be described in detail below.
  • a device for material testing is characterized by a test object having at least one electrically conductive surface and having at least one technical surface, with at least one electromagnetic ultrasonic transducer arrangement which provides a permanent or electromagnet arrangement and at least one eddy current coil, such that the at least one eddy current coil has at least one electrical conductor arrangement which is arranged on or parallel to a surface region of a rolling body which can be rolled on the technical surface of the test object.
  • the rolling body which is preferably designed as a disc, roller, wheel or ball, combined with the permanent or electromagnet arrangement such that both the rolling body, the permanent or electromagnet assembly as well as attached to the rolling body or with the rolling body connected eddy current coil arrangement as to move a uniform hand-to-have unit with respect to the test object.
  • Another embodiment provides separate handling of permanent or electromagnet arrangement and the combination of rolling body and eddy current coil. Further details of the preferred embodiments are described below with reference to the figures.
  • FIG. 1 Schematintestinine two-sided representation of an EM US converter
  • FIG. 2 SchematInstitute two-sided representation of an EM US converter
  • Permanent magnet and formed on the peripheral edge of a rolling body in the form of conductor turns eddy current coil
  • FIG. 6 + 7 SchematInstitute two-sided representation of an EMUS transducer with electromagnet assembly and separate eddy current coil and Fig. 8 a, b EMUS Wandl ⁇ r according to the prior art.
  • FIG. 1 left image representation, the front view is shown in the right image representation of a side view of an inventive EM US converter assembly, which is due to its design principle also referred to as EMUS wheel.
  • the EMUS converter arrangement has a rolling body 5, which in the exemplary embodiment is ring-shaped or roller-like and thus hollow on the inside and has an outer peripheral edge 51.
  • the rolling body 5 has a central axis of rotation A, around which the rolling body 5 rolls relative to the technical surface 6 of the test object 4.
  • an eddy current coil 2 in the manner indicated in FIG. 1, left image representation, wound.
  • the eddy current coil 2 consists of a continuous electrical conductor, which is formed into elliptical strip conductor loops, which are offset along the peripheral edge 51 of the rolling body 5 to each other, so that the entire peripheral edge 51 of the rolling body 5 is covered by the loop assembly. It is obvious that when this circuit arrangement is energized, two conductor track sections lying directly next to one another are traversed with opposite current directions.
  • an alternative interconnect arrangement 2 ' is shown, which is also to be arranged along the peripheral edge 51 of the rolling body.
  • the alternative interconnect arrangement 2 ' is wound in such a way that two conductor track sections extending directly adjacent to the peripheral edge 51 are flowed through in the same direction by the current.
  • Such a conductor track arrangement is particularly suitable for an effective ultrasonic wave coupling into the test body 4.
  • the illustrated in Figure 1 EM US converter provides for feeding a temporally constant magnetic field in a test specimen before a permanent magnet 7 which is so asymmetrically attached to the rotation axis A rotatably, so that a magnetic pole, preferably the magnetic north pole N at most close to the peripheral edge 51st of the rolling body 5 is arranged.
  • a magnetic pole preferably the magnetic north pole N at most close to the peripheral edge 51st of the rolling body 5 is arranged.
  • the magnetic north pole N of the permanent magnet 7 is attracted to the ferromagnetic test object 4 and remains due to its rotational mobility about the rotation axis A always facing the test object 4, ie the magnetic north pole is always directed downward.
  • the permanent magnet 7 thus generates a magnetic field whose magnetic field lines are always oriented perpendicular to the technical surface 6 of the test object 4.
  • eddy current coil arrangement 2 If the eddy current coil arrangement 2 is supplied with current pulses, eddy currents are induced in the test object which interact with the magnetic flux oriented normal to the technical surface 6. Ultrasonic waves with circular polarization within the test object 4, which propagate substantially perpendicular to the technical surface 6 within the test object 4, are generated by means of Lorenz forces that form themselves.
  • the vortex coil arrangement 2 also serves as a receiver coil for ultrasound waves reflected back inside the test object 4.
  • FIG. 2 a variant of the EMUS converter is shown in FIG. 2, in which the eddy current coil 2 has electrical windings which are respectively arranged around the peripheral edge 51 of the rolling body 5.
  • the exact arrangement and design of the track arrangement of the eddy current coil 2 can be seen from Fig. 2, left image representation. 2, ultrasonic waves with linear polarization are excited within the test object 4, which, however, are due to the same excitation principle occurring in the way of Lorentz forces, as in the exemplary embodiment according to FIG.
  • the rolling body 5 is in the above two variants, preferably made of a non-metallic material.
  • the rolling body 5 made of ferromagnetic and electrically conductive material to manufacture, in this case, however, make sure that the trace arrangement of the eddy current coil 2 is electrically insulated from the roller body 5. It is also expedient, for the further reduction of rolling friction occurring between the rolling body 5 and the technical surface 6, to provide a protective layer (not shown) protecting the eddy current coil arrangement 2.
  • FIG. 3 once again shows the front view in the left-hand image representation, and the side view of such an EMUS converter in the right-hand image representation.
  • the conductor track arrangement of the eddy current coil 2 is wound around the lateral surface of a cylindrical or rod-shaped permanent magnet 7.
  • two disc-like rolling elements 5 are mounted, which consist of ferromagnetic material, preferably of ferro-steel, and project beyond the permanent magnet 7 together with eddy current coil assembly 2 radially to the axis of rotation A.
  • the disk-like rolling elements 5 each serve as a magnetic field guiding the yoke, so that the magnetic circuit on the ferromagnetic rolling body 5 and the test object 4 are closed. Due to the magnetic inference a tangential to the technical surface 6 within the test object 4 extending magnetic field is coupled.
  • the eddy currents excited by the eddy current coil 2 generate a secondary alternating magnetic field within the test object 4, which superimposes itself with the constant magnetic field of the permanent magnet arrangement.
  • the ultrasonic waves are excited by the magnetostrictive effect that develops and, as in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2, have a linear polarization.
  • the disk-like rolling bodies 5, the permanent magnet on both sides. 7 Therefore, they have two functions, on the one hand they serve as magnetic yoke, on the other hand allow the ultrasonic transducer rolling along the technical surface 6 of the test object 4, the eddy current coil assembly 2 always occupies a constant distance from the technical surface 6, whereby the conductor track arrangement no subject to mechanical rolling friction wear.
  • FIGS. 4 and 5 show two further exemplary embodiments of an EMU converter designed in accordance with the invention, each having two permanent magnets 7, T and one eddy current coil 2, which differ only in the embodiment of the eddy current coil 2.
  • the permanent magnets 7, T are fixed with their magnetic north poles of the same name to the ferromagnetic rolling body 5, which is preferably formed in the manner of a ring or wheel.
  • the magnetic north poles lying opposite each other mutual displacement of the magnetic field lines takes place in such a way that they couple in via the ferromagnetic annular body of the rolling body 5 perpendicular to the technical surface 6 of the test object 4.
  • the ferromagnetic rolling body 5 also serves as a concentrator of the magnetic field through which the magnetic flux at the point of contact between the rolling body 5 and the technical surface 6 concentrated in the test object 4 is coupled. Otherwise, the excitation principle for ultrasonic waves is similar to those according to the embodiments in FIGS. 1 and 2.
  • the use of permanent magnets can be dispensed with, as for example in the material testing of metal sheets.
  • electromagnets preferably the use of so-called electromagnets.
  • the yoke-like design electromagnet assembly 7 has two magnetic poles N, S, which are each for feeding a tangential magnetic field on the technical surface 6 of the test object 4 can be placed.
  • N, S the magnetic poles
  • a rolling body 5 is provided, on whose peripheral edge a vortex coil arrangement 2 is attached.
  • both the electromagnet arrangement 7 and the rolling body 5 are located on a common technical surface 6 of the test object 4.
  • the rolling body 5 is located on a top side of the test body 4 facing away from the electromagnet arrangement 7
  • the principle of excitation for ultrasonic waves inside the test object 4 is identical to that according to the embodiment in FIG. 3.
  • the tangentially extending magnetic field which is fed by the electromagnet 7 into the test object 4, cooperates with the eddy currents or with the alternating magnetic field such that due to the occurrence of magnetostrictive effects linearly polarized ultrasonic waves arise.
  • the invention also called EMUS wheel solution is basically suitable for several applications, including a wall thickness measurement and error testing of sheets, rails, pipes and pipelines, and railway wheels, oil tanks or outer walls of ships and other security containers.
  • the proposed EMUS converter with locomotion systems for example so-called pig Combine systems that allow the investigation of long-distance pipelines and the like.

Abstract

Disclosed is an apparatus for testing material on a test object that comprises at least electrically conducting and ferromagnetic material portions and is provided with at least one technical surface. Said apparatus is equipped with at least one electromagnetic ultrasonic transducer array (EMUS) encompassing a permanent magnet array or an electromagnet array as well as at least one eddy current coil. The invention is characterized in that the at least one eddy current coil is provided with at least one strip conductor arrangement that is disposed on or parallel to a surface area of a rolling member which can roll on the technical surface of the test object, the surface area rotating along with the rolling member during rolling.

Description

VORRICHTUNG ZUR ELEKTROMAGNETISCHEM AKUSTISCHEN MATERIALPRÜFUNG UND/ODER DICKENMESSUNG AN EINEM WENIGSTENS ELEKTRISCH LEITENDE UND FERROMAGNETISCHE MATERIALANTEILE AÜFWIESENDEN PRÜFOBJEKT MITTELS EINES PRÜFRADESDEVICE FOR ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC MATERIAL TESTING AND / OR THICKNESS MEASUREMENT ON A LEADING ELECTRICALLY AND FERROMAGNETIC MATERIAL COMPONENTS USING A TEST OBJECT BY TEST OBJECT
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Materialprüfung an einem wenigstens elektrisch leitende und ferromagnetische Materialanteile aufweisenden Prüfobjekt, das über wenigstens eine technische Oberfläche verfügt, mit wenigstens einer elektromagnetischen Ultraschallwandleranordnung (EMUS), die eine Permanent- oder Elektromagnetanordnung sowie wenigstens eine Wirbelstromspule vorsieht.The invention relates to a device for material testing on a test object having at least electrically conductive and ferromagnetic material portions, which has at least one technical surface, with at least one electromagnetic ultrasonic transducer assembly (EMUS), which provides a permanent or electromagnet assembly and at least one eddy current coil.
Stand der TechnikState of the art
Elektromagnetische Ultraschallwandler werden in an sich bekannter Weise zu Zwecken der zerstörungsfreien Materialprüfung und Vermessung von aus elektrisch leitenden Materialien bestehenden Prüfkörpern, die vorzugsweise zudem über ferromagnetische Eigenschaften verfügen, herangezogen.Electromagnetic ultrasonic transducers are used in a manner known per se for purposes of non-destructive material testing and measurement of test specimens consisting of electrically conductive materials, which preferably also have ferromagnetic properties.
Grundsätzlich können zwei Typen von elektromagnetischen Ultraschallwandler unterschieden werden, einerseits jene, mit denen die Erzeugung so genannter horizontal polarisierter Scherwellen möglich ist, die sich vorwiegend parallel zur Einkoppeloberfläche innerhalb des Prüfkörpers auszubreiten vermögen, und andererseits US-Wandler zur Erzeugung so genannter sich frei im Probenkörper ausbreitenden Ultraschallwellen, die sich vorzugsweise senkrecht zur Einkoppelfläche innerhalb des Probenkörpers ausbreiten. In beiden Fällen ist die Anregung von Ultraschallwellen innerhalb eines Prüfkörpers auf das Auftreten von Magnetostriktion sowie von Lorenzkräften innerhalb des Prüfkörpermaterials zurückzuführen, die durch die Präsenz eines zeitlich weitgehend konstanten Magnetfeldes in Überlagerung mit einem durch einen elektrischen Wechselstrom hervorgerufenen elektromagnetischen Wechselfeld erzeugbar sind.Basically, two types of electromagnetic ultrasonic transducers can be distinguished, on the one hand those with which the generation of so-called horizontally polarized shear waves is possible, which are able to propagate mainly parallel to the coupling surface within the specimen, and on the other hand US converter for generating so-called freely in the specimen propagating ultrasonic waves, which preferably propagate perpendicular to the coupling surface within the sample body. In both cases, the Excitation of ultrasound waves within a specimen attributable to the occurrence of magnetostriction and Lorenzkräften within the specimen material, which can be generated by the presence of a temporally largely constant magnetic field in superposition with a caused by an alternating electrical current electromagnetic alternating field.
Ein typischer Aufbau zur Anregung von Ultraschallwellen nach dem so genannten EMUS-Prinzip ist aus der Figur 5 a, b zu entnehmen. Gängige EMUS-Wandler 3 weisen einen Permanentmagnet 1 sowie eine Wirbelstromspule 2 auf, die zur gemeinsamen Handhabung als Einheit ausgebildet sind. Typischerweise ist die Wirbelstromspule 2 als Rechteck- oder Spiralflachspule ausgebildet und an einer Magnetpolseite des Permanentmagneten 1 angebracht, so dass die Spule 2 senkrecht von einem Permanentmagnetfeld durchsetzt wird. Wird der vorbezeichnete EMUS-Wandler 3 auf ein elektrisch leitendes, ferromagnetisches Prüfobjekt 4 aufgesetzt, so überlagern sich das Permanentmagnetfeld mit einem durch die Wirbelstromspule hervorgerufenen Wirbelstromfeld innerhalb des Prüferkörpers, wodurch sich einerseits aufgrund der Überlagerung der Magnetfeldkomponenten des Wirbelstromfeldes mit dem senkrecht durch die Oberfläche des Prüfobjektes eintretenden Permanentmagnetfeldes magnetostriktive Effekte hervorgerufen werden, andererseits durch die in das Prüfobjekt induzierten Wirbelströme Lorenzkräfte generiert werden, wodurch letztlich normal zur Prüfobjektoberfläche auftretende Druckwellen als auch radial polarisierte Scherwellen erzeugt werden, die sich in Form von Ultraschallwellen innerhalb des Prüfobjektes auszubreiten vermögen. Beide Wellenarten, d.h. die normal zur Prüfobjektoberfläche sich ausbreitenden Ultraschallwellen sowie auch die durch die radial polarisierten Scherwellen sich längs zur Prüfobjektoberfläche ausbreitenden Ultraschallwellen eignen sich nach dem Stand der Technik sowohl zur Fehlerprüfung, wie beispielsweise Rissprüfung innerhalb des Prüfobjektes als auch zur Wandstärken¬ bzw. Wanddickenmessung des Prüfobjektes.A typical structure for exciting ultrasonic waves according to the so-called EMUS principle can be taken from FIG. 5 a, b. Common EMUS converters 3 have a permanent magnet 1 and an eddy current coil 2, which are designed for common handling as a unit. Typically, the eddy current coil 2 is formed as a rectangular or spiral flat coil and attached to a magnetic pole side of the permanent magnet 1, so that the coil 2 is penetrated vertically by a permanent magnetic field. If the aforementioned EMUS converter 3 is placed on an electrically conductive, ferromagnetic test object 4, the permanent magnetic field is superimposed with an eddy current field caused by the eddy current coil within the Prüferkörpers, which on the one hand due to the superposition of the magnetic field components of the eddy current field with the perpendicular through the surface of the Magnetostrictive effects are generated on the other hand by the eddy currents induced in the test object, whereby pressure waves normally occurring normal to the test object surface as well as radially polarized shear waves are generated which can propagate in the form of ultrasonic waves within the test object. Both types of waves, i. The normal to the test object surface propagating ultrasonic waves as well as the radially polarized shear waves along the Prüobjektoberfläche propagating ultrasonic waves are suitable according to the prior art for both error checking, such as crack testing within the test object and for Wandstärken¬ or wall thickness measurement of the test object.
Da die im Einsatz befindlichen Wirbelstromspulen sehr empfindlich gegenüber äußeren mechanischen Einwirkungen sind, gilt es derartige Spulen prinzipiell vor mechanischem Verschleiß zu schützen. Dies ist vor allem dadurch erschwert, zumal bei ferromagnetischen Prüfobjekten die zwischen dem Permanentmagnet und dem Prüfobjekt befindliche Wirbelstromspule aufgrund der anziehend wirkenden Magnetkräfte auf die Oberfläche des Prüfobjektes regelrecht gepresst wird und daher einen hohen Reibverschleiß erfährt.Since the eddy current coils in use are very sensitive to external mechanical effects, such coils are in principle before to protect against mechanical wear. This is especially difficult because, especially with ferromagnetic test objects located between the permanent magnet and the test object eddy current coil is pressed due to the attractive magnetic forces acting on the surface of the test object downright and therefore experiences a high fretting.
In diesem Zusammenhang geht aus der DE 35 11 076 A1 ein Prüfmolch für elektromagnetische Prüfungen an Rohrleitungswandungen aus Stahl hervor, mit dem beispielsweise im Rahmen einer zerstörungsfreien Prüfung Wandschwächungen durch Rostfraß an Rohrleitungswandungen untersucht und detektiert werden kann. Ein in der Druckschrift näher beschriebenes Molchglied ist mit gleichförmig am Umfang verteilten Elektromagneten versehen, die jeweils zwei in axialer Flucht zueinander liegenden Messköpfe, ein die Messköpfe verbindendes Joch und eine Magnetisierungsspule auf diesen Messköpfen aufweisen. Das Feld eines jeden Elektromagneten verläuft dabei parallel zur Rohrmittelachse. Zur Ultraschallmessung ist direkt an zumindest einem der Pole bzw. Magnetköpfe eine Wirbelstromspule angeordnet, die mit starken und sehr steilflankigen Stromimpulsen beaufschlagt wird. Die als Pipelines ausgebildeten Rohrleitungen sind an den Nahtstellen zweier benachbarter Rohrleitungsstücke Rundnähte vorgesehen, die bei einem Überfahren der Nähte mit dem vorstehend skizzierten Prüfmolch bei einer kontinuierlichen Inspektion eine Schlagbelastung auf den elektromagnetischen Wandler ausüben, die zudem durch die vorhandenen zwischen dem Elektromagneten und der Rohrleitungswand herrschenden magnetischen Kräften deutlich verstärkt wird. Sowohl der vorstehend beschriebene Reibverschleiß als auch die zusätzliche Stossbelastung auf den elektromagnetischen Ultraschallwandler, insbesondere auf die Wirbelstromspule, führen zu geringen Lebensdauern des EMUS-Wandlers, die es zu verbessern gilt.In this context, DE 35 11 076 A1 discloses a test pig for electromagnetic tests on pipe walls made of steel, with which, for example in the context of a non-destructive test, wall weakenings can be examined and detected by rusting on pipeline walls. A pig member described in greater detail in the document is provided with uniformly distributed on the circumference of electromagnets, each having two axially aligned measuring heads, a yoke connecting the measuring heads and a magnetizing coil on these measuring heads. The field of each electromagnet runs parallel to the pipe center axis. For ultrasonic measurement, an eddy current coil is arranged directly on at least one of the poles or magnetic heads, which is acted upon by strong and very steeply sloping current pulses. The pipelines formed as pipelines round seams are provided at the seams of two adjacent pipe sections that exert a shock load on the electromagnetic transducer in a continuous inspection of a passing over the seams with the above-mentioned Prüfmolch, which also prevail through the existing existing between the electromagnet and the pipe wall magnetic forces is significantly increased. Both the frictional wear described above and the additional impact load on the electromagnetic ultrasonic transducer, in particular on the eddy current coil, lead to low lifetimes of the EMUS converter, which is to be improved.
Zwar ist es möglich, den Reibverschleiß durch Verringern der zwischen dem EMUS- Wandler und den zu untersuchenden Prüfobjekt herrschenden magnetischen Anziehungskräften zu reduzieren, beispielsweise durch Verringern der Magnetfeldinduktion, doch würde diese Maßnahme zugleich auch zu einer deutlichen Effizienzminderung des EMUS-Wandlers führen, d.h. die zur Ultraschallgenerierung innerhalb des Prüfobjektes induzierte Kraftdichte reduziert sich im gleichem Maße, wodurch die Nachweisempfindlichkeit beim Empfang gestreuter oder reflektierter Ultraschallwellen gleichsam abnimmt.While it is possible to reduce fretting by reducing the magnetic attractive forces prevailing between the EMF transducer and the test object being inspected, for example, by reducing the magnetic field induction, this measure would also be significant Reduce the efficiency of the EMUS transducer, ie, the force density induced for ultrasonic generation within the test object is reduced to the same extent, so that the detection sensitivity decreases when receiving scattered or reflected ultrasonic waves as it were.
In dem Dokument JP 111 33 003 wird eine Vorrichtung zur Materialuntersuchung mittels Ultraschall beschrieben, die sich insbesondere für Materialuntersuchungen von Rohren eignet. Gemäß Figur 4 dieses Dokumentes, weist die Vorrichtung einzelne Permanentmagnete auf, die derart angeordnet sind, dass sie als Ringsegmente einen Ring mit einem äußeren und einen inneren Umfangsrand bilden, wobei benachbarte Permanentmagnete am äußeren bzw. inneren Umfangsrand des Ringes unterschiedliche magnetische Pole aufweisen. Auf dem äußeren Umfangsrand dieses Ringes ist in mehreren Windungen eine elektrische Leiterbahn zumindest einer Wirbelstromspule angeordnet. Die Vorrichtung wird im Betrieb in ein zu untersuchendes Rohr eingeführt, so dass der äußere Umfangsrand mit den darauf aufgebrachten Leiterbahnen an der Innenwand des zu untersuchenden Rohres entlang gleitet. Dadurch wird ein entsprechender Reibverschleiß an den Leiterbahnen hervorgerufen.In the document JP 111 33 003 a device for material examination by means of ultrasound is described, which is particularly suitable for material investigations of pipes. According to Figure 4 of this document, the device has individual permanent magnets which are arranged such that they form a ring with an outer and an inner peripheral edge as ring segments, wherein adjacent permanent magnets on the outer or inner peripheral edge of the ring have different magnetic poles. On the outer peripheral edge of this ring, an electrical conductor track of at least one eddy current coil is arranged in several turns. During operation, the device is introduced into a tube to be examined, so that the outer peripheral edge with the conductor tracks applied thereto slides along the inner wall of the tube to be examined. As a result, a corresponding Reibverschleiß caused on the interconnects.
Das Dokument US 4,898,034 beschreibt eine Vorrichtung zur Materialprüfung von heißen Materialien, wie Metallen und Keramik, mittels Ultraschall. Eine Ausführungsform der beschriebenen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass ein aus Zirkon bestehendes Mittel vorgesehen ist, das mit dem zu untersuchenden heißen Material in Kontakt steht, dass weiterhin ein flüssiges Kopplungsmedium (Borax) vorgesehen ist, das mit dem zu untersuchenden heißen Material und dem Mittel aus Zirkon in Kontakt steht, und dass ein Ultraschalltransmitter vorgesehen ist, der durch das Mittel aus Zirkon und das Kopplungsmedium Ultraschallwellen in das zu untersuchende heiße Material einkoppelt bzw. Ultraschallwellen aus dem heißen Material durch das Kopplungsmedium und das Mittel aus Zirkon empfängt. In der in Figur 1 des Dokuments US 4,898,034 dargestellten Ausführungsform ist das Mittel aus Zirkon als Ring mit einem äußeren und einem inneren Umfangsrand ausgeführt. Der äußere Umfangsrand des Ringes wird dabei im Betrieb auf dem zu untersuchenden heißen Material abgerollt. Ein an der Rotationsachse des Zirkonringes befestigter Hebel hält den Ultraschalltransmitter fortwährend in der dargestellten, senkrecht nach unten gerichteten Position. Dadurch wird der Ultraschalltransmitter samt der daran angebrachten Wirbelstromspule gegen den inneren Umfangsrand des Rings gedrückt, wodurch wiederum ein Reibverschleiß beim Ultraschalltransmitter erzeugt wird.The document US 4,898,034 describes an apparatus for material testing of hot materials, such as metals and ceramics, by means of ultrasound. An embodiment of the described device is characterized in that a zirconium agent is provided, which is in contact with the hot material to be examined, that there is further provided a liquid coupling medium (borax), which is to be examined with the hot material and Zircon means is in contact, and that an ultrasonic transmitter is provided, which couples ultrasound waves into the hot material to be examined by the means of zirconium and the coupling medium and receives ultrasonic waves from the hot material through the coupling medium and the means of zirconium. In the embodiment shown in FIG. 1 of document US 4,898,034, the zirconium agent is designed as a ring with an outer and an inner circumferential edge. The outer peripheral edge of the ring is thereby in operation on the unrolling hot material. A lever attached to the rotation axis of the zirconia ring keeps the ultrasonic transmitter continuously in the illustrated, vertically downwardly directed position. As a result, the ultrasonic transmitter together with the eddy current coil attached thereto is pressed against the inner peripheral edge of the ring, which in turn generates frictional wear in the ultrasonic transmitter.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Materialprüfung an einem wenigstens elektrisch leitende und ferromagnetische Materialanteile aufweisenden Prüfobjekte auf Basis elektromagnetischer Ultraschallanregung und unter Einsatz einer elektromagnetischen Ultraschallwandleranordnung (EMUS), derart weiterzubilden, dass dafür Sorge getragen wird, dass die zur Erzeugung von Wirbelströmen erforderliche Wirbelstromspule keinen oder nur geringfügigen Reibverschleiß unterliegen soll. Darüber hinaus soll es möglich sein Materialprüfungen an Prüfobjekten kontinuierlich vorzunehmen.The invention has the object of providing a device for material testing on an at least electrically conductive and ferromagnetic material components having test objects based on electromagnetic ultrasonic excitation and using an electromagnetic ultrasonic transducer assembly (EMUS), such that care is taken that the generation of eddy currents required eddy current coil should be subject to little or no frictional wear. In addition, it should be possible to continuously carry out material tests on test objects.
Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1. The concept of the invention advantageously further features are the subject of the dependent claims and the description in particular with reference to the exemplary embodiments.
In Abkehr zu bisher üblichen elektromagnetischen Ultraschallwandleranordnungen, die über eine Permanent- oder Elektromagnetanordnung sowie wenigstens eine Wirbelstromspule verfügen und bei denen die Wirbelstromspule zu Zwecken der Materialprüfung an der Oberfläche eines Prüfobjektes gleitend verschoben wird und daher einem Schleifreibungsverschleiß unterliegt, sieht der lösungsgemäße elektromagnetische Ultraschallwandler ein neues Wirbelstromspulendesign vor, das mit einem Rollkörper kombiniert ist, der auf der Oberfläche eines Prüfobjektes abgerollt wird. Der Verschleiß des lösungsgemäßen elektromagnetischen Ultraschallwandlers, kurz EMUS-Wandler, ist im Vergleich zu bisher bekannten Standardausführungen geringer, zumal die beim lösungsgemäßen EMUS-Wandler auftretenden Rollreibungskräfte wesentlich kleiner sind als die vorstehend beschriebenen Schleifreibungskräfte. Hierdurch wird die Lebensdauer des lösungsgemäß ausgebildeten EMUS-Wandlers erheblich verlängert.In contrast to conventional electromagnetic ultrasonic transducer assemblies which have a permanent or electromagnet arrangement and at least one eddy current coil and in which the eddy current coil is slidably moved for the purpose of material testing on the surface of a test object and therefore subject to Schleifreibungsverschleiß, sees the solution according to the electromagnetic ultrasonic transducer a new Eddy current coil design combined with a rolling body which is unrolled on the surface of a test object. The wear of the electromagnetic electromagnetic transducer according to the invention, in short EMU converter, is compared to previously known Standard versions lower, especially since occurring in the solution according to the EMUS transducer rolling friction forces are much smaller than the above-described Schleifreibungskräfte. As a result, the life of the solution according trained EMUS converter is considerably extended.
Wird ein bisher bekannter EMUS-Wandler im Wege eines Schleifvorganges über eine nicht ebene Oberfläche eines Prüfobjektes bewegt, so unterliegt eine bis anhin bekannte Wirbelstromspule erhöhten Verschleißerscheinungen aufgrund von Unebenheiten an der Prüf Objektoberfläche, beispielsweise durch Schweißnaht- Überhöhungen. Mit dem lösungsgemäß ausgebildeten EMUS-Wandler werden derartige Oberflächenunebenheiten lediglich überrollt, ohne dabei die Wirbelstromspule nachhaltig zu beeinträchtigen.If a hitherto known EMUS converter is moved by way of a grinding process over a non-planar surface of a test object, an hitherto known eddy current coil is subject to increased signs of wear due to unevenness on the test object surface, for example due to weld over-elevations. With the EMUS converter designed in accordance with the solution, such surface irregularities are merely rolled over without permanently impairing the eddy current coil.
Ein weiterer Vorteil des lösungsgemäßen EMUS-Wandlers besteht in der Möglichkeit der Durchführung kontinuierlicher Materialprüfungen, wie dies im Weiteren noch im Einzelnen beschrieben wird.Another advantage of the inventive EMUS converter is the possibility of carrying out continuous material tests, as will be described in detail below.
Somit zeichnet sich eine lösungsgemäße Vorrichtung zur Materialprüfung an einem wenigstens elektrisch leitende und ferromagnetische Materialanteile aufweisenden Prüfobjekt, das über wenigstens eine technische Oberfläche verfügt, mit wenigstens einer elektromagnetischen Ultraschallwandleranordnung, die eine Permanent- oder Elektromagnetanordnung sowie wenigstens eine Wirbelstromspule vorsieht, derart aus, dass die wenigstens eine Wirbelstromspule wenigstens eine elektrische Leiterbahnanordnung aufweist, die an oder parallel zu einem Oberflächenbereich eines auf der technischen Oberfläche des Prüfkörpers abrollbaren Rollkörpers angeordnet ist.Thus, a device according to the invention for material testing is characterized by a test object having at least one electrically conductive surface and having at least one technical surface, with at least one electromagnetic ultrasonic transducer arrangement which provides a permanent or electromagnet arrangement and at least one eddy current coil, such that the at least one eddy current coil has at least one electrical conductor arrangement which is arranged on or parallel to a surface region of a rolling body which can be rolled on the technical surface of the test object.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Rollkörper, der vorzugsweise als Scheibe, Rolle, Rad oder Kugel ausgebildet ist, mit der Permanent¬ oder Elektromagnetanordnung derart kombiniert, dass sowohl der Rollkörper, die Permanent- oder Elektromagnetanordnung sowie auch die an dem Rollkörper angebrachte oder mit dem Rollkörper verbundene Wirbelstromspulenanordnung als eine einheitliche hand zu habende Einheit gegenüber dem Prüfobjekt zu bewegen ist.In a particularly preferred embodiment, the rolling body, which is preferably designed as a disc, roller, wheel or ball, combined with the permanent or electromagnet arrangement such that both the rolling body, the permanent or electromagnet assembly as well as attached to the rolling body or with the rolling body connected eddy current coil arrangement as to move a uniform hand-to-have unit with respect to the test object.
Eine weitere Ausführungsform sieht eine getrennte Handhabung von Permanent¬ oder Elektromagnetanordnung und der Kombination aus Rollkörper und Wirbelstromspule vor. Weitere Einzelheiten zu den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Another embodiment provides separate handling of permanent or electromagnet arrangement and the combination of rolling body and eddy current coil. Further details of the preferred embodiments are described below with reference to the figures.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 Schematisierte Zweiseitendarstellung eines EM US-Wandlers mitFig. 1 Schematisierte two-sided representation of an EM US converter with
Permanentmagnet und einer am Umfangsrand eines Rollkörpers angebrachten Wirbelstromspule in Form elliptisch geformter Leiterbahnschlaufen,Permanent magnet and a mounted on the peripheral edge of a rolling body eddy current coil in the form of elliptically shaped interconnect loops,
Fig. 2 Schematisierte Zweiseitendarstellung eines EM US-Wandlers mitFig. 2 Schematisierte two-sided representation of an EM US converter with
Permanentmagnet und einer am Umfangsrand eines Rollkörpers in Form von Leiterbahnwindungen ausgebildeten Wirbelstromspule,Permanent magnet and formed on the peripheral edge of a rolling body in the form of conductor turns eddy current coil,
Fig. 3 Schematisierte Zweiseitendarstellung eines EMUS-Wandlers mitFig. 3 Schematisierte two-sided representation of an EMUS converter with
Permanentmagnet und zwei ferromagnetischen Rückschlüssen,Permanent magnet and two ferromagnetic tracings,
Fig. 4+5 Zweiseitenansicht eines EMUS-Wandlers mit zwei Permanentmagneten und einer Wirbelstromspulenanordnung,4 + 5 two-sided view of an EMUS converter with two permanent magnets and an eddy current coil arrangement,
Fig. 6+7 Schematisierte Zweiseitendarstellung eines EMUS-Wandlers mit Elektromagnetanordnung und getrennter Wirbelstromspule sowie Fig. 8 a, b EMUS-Wandlθr gemäß Stand der Technik.Fig. 6 + 7 Schematisierte two-sided representation of an EMUS transducer with electromagnet assembly and separate eddy current coil and Fig. 8 a, b EMUS Wandlθr according to the prior art.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability
In Fig. 1 , linke Bilddarstellung, ist die Vorderansicht, in der rechten Bilddarstellung eine Seitenansicht einer lösungsgemäßen EM US-Wandleranordnung dargestellt, die aufgrund ihres Konstruktionsprinzips auch als EMUS-Rad zu bezeichnen ist. Die EMUS-Wandleranordnung weist einen Rollkörper 5 auf, der in dem Ausführungsbeispiel ring- oder rollenartig und somit innen hohl ausgebildet ist und einen äußeren Umfangsrand 51 aufweist. Der Rollkörper 5 weist eine mittige Drehachse A auf, um die der Rollkörper 5 relativ zur technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 abrollt. Längs des Umfangsrandes 51 des Rollkörpers 5 ist eine Wirbelstromspule 2 in der angegebenen Weise gemäß Fig. 1 , linke Bilddarstellung, aufgewickelt. Die Wirbelstromspule 2 besteht aus einem durchgehenden elektrischen Leiter, der zu elliptischen Leiterbahnschlaufen geformt ist, die längs des Umfangsrandes 51 des Rollkörpers 5 versetzt zueinander angeordnet sind, so dass der gesamte Umfangsrand 51 des Rollkörpers 5 von der Schlaufenanordnung abgedeckt ist. Es liegt auf der Hand, dass bei Bestromung dieser Leitebahnanordnung zwei unmittelbar nebeneinander liegende Leiterbahnabschnitte mit entgegengesetzten Stromrichtungen durchflössen werden. In der Detaildarstellung unterhalb der Vorderansicht des Rollkörpers in Figur 1 ist eine alternative Leiterbahnanordnung 2' abgebildet, die ebenfalls längs des Umfangsrandes 51 des Rollkörpers anzuordnen ist. Die alternative Leiterbahnanordnung 2' ist derart gewickelt, dass zwei längs des Umfangsrandes 51 unmittelbar benachbart verlaufende Leiterbahnabschnitte in gleicher Richtung vom Strom durchflössen werden. Eine derartige Leiterbahnanordnung eignet sich besonders für eine effektive Ultraschallwelleneinkopplung in den Prüfkörper 4.In Fig. 1, left image representation, the front view is shown in the right image representation of a side view of an inventive EM US converter assembly, which is due to its design principle also referred to as EMUS wheel. The EMUS converter arrangement has a rolling body 5, which in the exemplary embodiment is ring-shaped or roller-like and thus hollow on the inside and has an outer peripheral edge 51. The rolling body 5 has a central axis of rotation A, around which the rolling body 5 rolls relative to the technical surface 6 of the test object 4. Along the peripheral edge 51 of the rolling body 5, an eddy current coil 2 in the manner indicated in FIG. 1, left image representation, wound. The eddy current coil 2 consists of a continuous electrical conductor, which is formed into elliptical strip conductor loops, which are offset along the peripheral edge 51 of the rolling body 5 to each other, so that the entire peripheral edge 51 of the rolling body 5 is covered by the loop assembly. It is obvious that when this circuit arrangement is energized, two conductor track sections lying directly next to one another are traversed with opposite current directions. In the detailed representation below the front view of the rolling body in Figure 1, an alternative interconnect arrangement 2 'is shown, which is also to be arranged along the peripheral edge 51 of the rolling body. The alternative interconnect arrangement 2 'is wound in such a way that two conductor track sections extending directly adjacent to the peripheral edge 51 are flowed through in the same direction by the current. Such a conductor track arrangement is particularly suitable for an effective ultrasonic wave coupling into the test body 4.
Der in Figur 1 dargestellte EM US-Wandler sieht zur Einspeisung eines zeitlich konstanten Magnetfeldes in einen Prüfkörper einen Permanentmagnet 7 vor, der derart asymmetrisch an der Drehachse A drehbeweglich befestigt ist, so dass ein Magnetpol, vorzugsweise der Magnetnordpol N maximal nahe zum Umfangsrand 51 des Rollkörpers 5 angeordnet ist. Beim Abrollen des Rollkörpers 7 längs der technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 wird der Magnetnordpol N des Permanentmagneten 7 zum ferromagnetischen Prüfobjekt 4 angezogen und bleibt aufgrund seiner Drehbeweglichkeit um die Drehachse A stets dem Prüfobjekt 4 zugewandt, d.h. der Magnetnordpol ist stets nach unten gerichtet. Der Permanentmagnet 7 erzeugt somit ein Magnetfeld, dessen Magnetfeldlinien stets senkrecht zur technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 orientiert sind.The illustrated in Figure 1 EM US converter provides for feeding a temporally constant magnetic field in a test specimen before a permanent magnet 7 which is so asymmetrically attached to the rotation axis A rotatably, so that a magnetic pole, preferably the magnetic north pole N at most close to the peripheral edge 51st of the rolling body 5 is arranged. When rolling the roller 7 along the technical surface 6 of the test object 4, the magnetic north pole N of the permanent magnet 7 is attracted to the ferromagnetic test object 4 and remains due to its rotational mobility about the rotation axis A always facing the test object 4, ie the magnetic north pole is always directed downward. The permanent magnet 7 thus generates a magnetic field whose magnetic field lines are always oriented perpendicular to the technical surface 6 of the test object 4.
Wird die Wirbelstromspulenanordnung 2 mit Stromimpulsen gespeist, so werden Wirbelströme in das Prüfobjekt induziert, die mit dem normal zur technischen Oberfläche 6 orientierten Magnetfluss zusammenwirken. Im Wege von sich ausbildenden Lorenzkräften werden Ultraschallwellen mit zirkularer Polarisation innerhalb des Prüfobjektes 4 erzeugt, die sich im Wesentlichen senkrecht zur technischen Oberfläche 6 innerhalb des Prüfobjektes 4 ausbreiten.If the eddy current coil arrangement 2 is supplied with current pulses, eddy currents are induced in the test object which interact with the magnetic flux oriented normal to the technical surface 6. Ultrasonic waves with circular polarization within the test object 4, which propagate substantially perpendicular to the technical surface 6 within the test object 4, are generated by means of Lorenz forces that form themselves.
In an sich bekannter Weise dient die Wirbelspulenanordnung 2 auch als Empfängerspule für innerhalb des Prüfobjektes 4 zurückreflektierte Ultraschallwellen.In a manner known per se, the vortex coil arrangement 2 also serves as a receiver coil for ultrasound waves reflected back inside the test object 4.
Alternativ zu der Leiterbahnanordnung der in Fig. 1 dargestellten Wirbelstromspulenanordnung 2 ist in Fig. 2 eine Variante des EMUS-Wandlers dargestellt, bei der die Wirbelstromspule 2 elektrische Windungen aufweist, die jeweils um den Umfangsrand 51 des Rollkörpers 5 angeordnet sind. Die genaue Anordnung und Ausbildung der Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule 2 ist aus Fig. 2, linke Bilddarstellung, zu entnehmen. Durch die alternative Leiterbahnanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 werden innerhalb des Prüfobjektes 4 Ultraschallwellen mit linearer Polarisation angeregt, die jedoch auf das gleiche Anregungsprinzip im Wege auftretender Lorenzkräften, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1, zurückzuführen sind.As an alternative to the conductor track arrangement of the eddy current coil arrangement 2 shown in FIG. 1, a variant of the EMUS converter is shown in FIG. 2, in which the eddy current coil 2 has electrical windings which are respectively arranged around the peripheral edge 51 of the rolling body 5. The exact arrangement and design of the track arrangement of the eddy current coil 2 can be seen from Fig. 2, left image representation. 2, ultrasonic waves with linear polarization are excited within the test object 4, which, however, are due to the same excitation principle occurring in the way of Lorentz forces, as in the exemplary embodiment according to FIG.
Der Rollkörper 5 ist in den vorstehend beiden Ausführungsvarianten, vorzugsweise aus einem nicht metallischen Material gefertigt. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, den Rollkörper 5 aus ferromagnetischem und elektrisch leitfähigem Material zu fertigen, in diesem Fall ist jedoch darauf zu achten, dass die Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule 2 gegenüber dem Rollkörper 5 elektrisch isoliert ist. Auch ist es zweckdienlich, zur weiteren Reduzierung von zwischen dem Rollkörper 5 und der technischen Oberfläche 6 auftretenden Rollreibung eine die Wirbelstromspulenanordnung 2 schützende Schutzschicht (nicht dargestellt) vorzusehen.The rolling body 5 is in the above two variants, preferably made of a non-metallic material. Of course, it is also possible, the rolling body 5 made of ferromagnetic and electrically conductive material to manufacture, in this case, however, make sure that the trace arrangement of the eddy current coil 2 is electrically insulated from the roller body 5. It is also expedient, for the further reduction of rolling friction occurring between the rolling body 5 and the technical surface 6, to provide a protective layer (not shown) protecting the eddy current coil arrangement 2.
Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen, bei denen ein senkrecht zur technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 orientiertes zeitlich konstantes Magnetfeld in das Prüfobjekt 4 eingekoppelt wird, sieht das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eines lösungsgemäß ausgebildeten EMUS-Wandlers die Einkopplung eines tangential zur technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 orientierten Magnetfeldes vor. In Fig. 3 ist wiederum in der linken Bilddarstellung die Vorderansicht, in der rechten Bilddarstellung die Seitenansicht eines derartigen EMUS-Wandlers dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule 2 um die Mantelfläche eines zylinder- oder stabförmigen Permanentmagneten 7 gewickelt. An den sich gegenüberliegenden Magnetpolen N, S des Permanentmagneten 7 sind zwei scheibenartig ausgebildete Rollkörper 5 angebracht, die aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Ferrostahl, bestehen und die den Permanentmagnet 7 samt Wirbelstromspulenanordnung 2 radialwärts zur Drehachse A überragen. Die scheibenartig ausgebildeten Rollkörper 5 dienen jeweils als ein die Magnetfeldlinien weiterleitendes Joch, so dass der Magnetkreis über die ferromagnetischen Rollkörper 5 und das Prüfobjekt 4 geschlossen sind. Durch den magnetischen Rückschluss wird ein tangential zur technischen Oberfläche 6 innerhalb des Prüfobjektes 4 verlaufendes Magnetfeld eingekoppelt. Die von der Wirbelstromspule 2 angeregten Wirbelströme erzeugen innerhalb des Prüfobjektes 4 ein sekundäres Wechselmagnetfeld, das sich mit dem konstanten Magnetfeld der Permanentmagnetanordnung überlagert. Die Ultraschallwellen werden durch den sich ausbildenden magnetostriktiven Effekt angeregt und verfügen gleichsam wie im Fall des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 über eine lineare Polarisation. Den scheibenartig ausgebildeten Rollkörpern 5, die beidseitig den Permanentmagneten 7 einschließen, kommen demzufolge zwei Funktionen zu, zum einen dienen sie als Magnetjoch, zum anderen ermöglichen sie dem Ultraschallwandler ein Abrollen längs der technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4, wobei die Wirbelstromspulenanordnung 2 stets einen konstanten Abstand zur technischen Oberfläche 6 einnimmt, wodurch die Leiterbahnanordnung keinerlei mechanischem Rollreibungsverschleiß unterliegt.In contrast to the above exemplary embodiments, in which a time-constant magnetic field oriented perpendicular to the technical surface 6 of the test object 4 is coupled into the test object 4, the exemplary embodiment of an EMUS converter designed in accordance with FIG. 3 sees the coupling of a tangential to the technical surface 6 of the test object 4 oriented magnetic field. FIG. 3 once again shows the front view in the left-hand image representation, and the side view of such an EMUS converter in the right-hand image representation. In the embodiment shown, the conductor track arrangement of the eddy current coil 2 is wound around the lateral surface of a cylindrical or rod-shaped permanent magnet 7. At the opposite magnetic poles N, S of the permanent magnet 7, two disc-like rolling elements 5 are mounted, which consist of ferromagnetic material, preferably of ferro-steel, and project beyond the permanent magnet 7 together with eddy current coil assembly 2 radially to the axis of rotation A. The disk-like rolling elements 5 each serve as a magnetic field guiding the yoke, so that the magnetic circuit on the ferromagnetic rolling body 5 and the test object 4 are closed. Due to the magnetic inference a tangential to the technical surface 6 within the test object 4 extending magnetic field is coupled. The eddy currents excited by the eddy current coil 2 generate a secondary alternating magnetic field within the test object 4, which superimposes itself with the constant magnetic field of the permanent magnet arrangement. The ultrasonic waves are excited by the magnetostrictive effect that develops and, as in the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2, have a linear polarization. The disk-like rolling bodies 5, the permanent magnet on both sides. 7 Therefore, they have two functions, on the one hand they serve as magnetic yoke, on the other hand allow the ultrasonic transducer rolling along the technical surface 6 of the test object 4, the eddy current coil assembly 2 always occupies a constant distance from the technical surface 6, whereby the conductor track arrangement no subject to mechanical rolling friction wear.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele für einen lösungsgemäß ausgebildeten EMUS-Wandler dargestellt, die jeweils zwei Permanentmagnete 7, T und eine Wirbelstromspule 2 aufweisen und die sich lediglich in der Ausgestaltung der Wirbelstromspule 2 unterscheiden. Die Permanentmagnete 7, T sind mit ihren gleichnamigen Magnetnordpolen an dem ferromagnetischen Rollkörper 5 befestigt, der vorzugsweise in Art eines Ringes oder Rades ausgebildet ist. Durch die in Opposition gegenüber liegenden Magnetnordpole findet eine gegenseitige Verdrängung der Magnetfeldlinien derart statt, so dass sie über den ferromagnetischen Ringkörper des Rollkörpers 5 senkrecht zur technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 einkoppeln. Der ferromagnetische Rollkörper 5 dient zugleich als Konzentrator des Magnetfeldes, durch den der Magnetfluss an der Kontaktstelle zwischen dem Rollkörper 5 und der technischen Oberfläche 6 konzentriert in das Prüfobjekt 4 eingekoppelt wird. Ansonsten gleicht das Anregungsprinzip für Ultraschallwellen jenen gemäß den Ausführungsbeispielen in Fig. 1 und 2.FIGS. 4 and 5 show two further exemplary embodiments of an EMU converter designed in accordance with the invention, each having two permanent magnets 7, T and one eddy current coil 2, which differ only in the embodiment of the eddy current coil 2. The permanent magnets 7, T are fixed with their magnetic north poles of the same name to the ferromagnetic rolling body 5, which is preferably formed in the manner of a ring or wheel. As a result of the magnetic north poles lying opposite each other, mutual displacement of the magnetic field lines takes place in such a way that they couple in via the ferromagnetic annular body of the rolling body 5 perpendicular to the technical surface 6 of the test object 4. The ferromagnetic rolling body 5 also serves as a concentrator of the magnetic field through which the magnetic flux at the point of contact between the rolling body 5 and the technical surface 6 concentrated in the test object 4 is coupled. Otherwise, the excitation principle for ultrasonic waves is similar to those according to the embodiments in FIGS. 1 and 2.
Um den Magnetringschluss bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen zu verbessern, könnte erwogen werden, jeweils an den stirnseitigen Magnetsüdpolen ein entsprechend scheibenartig ausgebildetes, ferromagnetisches Abschlussstück vorzusehen, die ebenso wie der Rollkörper 5 in Kontakt mit der technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 gelangen.In order to improve the magnetic ring connection in the embodiments shown in FIGS. 4 and 5, it could be considered to provide a respective disk-like ferromagnetic end piece at the front magnetic south poles, which, like the rolling body 5, makes contact with the technical surface 6 of the test object 4 arrive.
In einigen Materialprüfanwendungen kann auf den Einsatz von Permanentmagneten verzichtet werden, wie beispielsweise bei der Materialprüfung an Blechen. Hierfür eignet sich vorzugsweise der Einsatz so genannter Elektromagnete. In den Figuren 6 und 7 sind Ausführungsbeispiele dargestellt, mit jeweils getrennter Anordnung zwischen Elektromagnetanordnung 7 und Wirbelstromspulenanordnung 2. Die jochartig ausgebildete Elektromagnetanordnung 7 weist zwei Magnetpole N, S auf, die jeweils zur Einspeisung eines tangentialen Magnetfeldes auf der technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 auflegbar sind. Im Bereich des tangentialen Magnetfeldes ist ein Rollkörper 5 vorgesehen, an dessen Umfangsrand eine Wirbelspulenanordnung 2 angebracht ist. Im Fallbeispiel der Fig. 6 befindet sich der Rollkörper 5 auf einer der Elektromägnetanordnung 7 abgewandten Oberseite des Prüfkörpers 4. Im Fallbeispiel gemäß Fig. 6 befinden sich sowohl die Elektromagnetanordnung 7 als auch der Rollkörper 5 auf einer gemeinsamen technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4. Das Anregungsprinzip für Ultraschallwellen im inneren des Prüfobjektes 4 ist identisch zu jenem gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3. Das tangential verlaufende Magnetfeld, das vom Elektromagnet 7 in das Prüfobjekt 4 eingespeist wird, wirkt mit den Wirbelströmen bzw. mit dem Wechselmagnetfeld derart zusammen, dass aufgrund des Auftretens magnetostriktiver Effekte linear polarisierte Ultraschallwellen entstehen. Selbstverständlich ist es möglich, mehrere als Rollkörper 5 ausgebildete Wirbelstromspulen 2 im Bereich des tangentialen Magnetfeldes vorzusehen. Da bei den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen keine magnetischen Anziehungskräfte zwischen dem Rollkörper 5 und der technischen Oberfläche 6 des Prüfobjektes 4 wirken, ist der Verschleiß des EMUS-Wandlers hier minimal.In some material testing applications, the use of permanent magnets can be dispensed with, as for example in the material testing of metal sheets. For this purpose, preferably the use of so-called electromagnets. In the figures 6 and 7 embodiments are shown, each with a separate arrangement between the electromagnet assembly 7 and eddy current coil assembly 2. The yoke-like design electromagnet assembly 7 has two magnetic poles N, S, which are each for feeding a tangential magnetic field on the technical surface 6 of the test object 4 can be placed. In the area of the tangential magnetic field, a rolling body 5 is provided, on whose peripheral edge a vortex coil arrangement 2 is attached. In the case of example of FIG. 6, both the electromagnet arrangement 7 and the rolling body 5 are located on a common technical surface 6 of the test object 4. In the case of FIG. 6, the rolling body 5 is located on a top side of the test body 4 facing away from the electromagnet arrangement 7 The principle of excitation for ultrasonic waves inside the test object 4 is identical to that according to the embodiment in FIG. 3. The tangentially extending magnetic field, which is fed by the electromagnet 7 into the test object 4, cooperates with the eddy currents or with the alternating magnetic field such that due to the occurrence of magnetostrictive effects linearly polarized ultrasonic waves arise. Of course, it is possible to provide a plurality of eddy current coils 2 designed as rolling elements 5 in the region of the tangential magnetic field. Since no magnetic attraction forces act between the rolling body 5 and the technical surface 6 of the test object 4 in the embodiments illustrated in FIGS. 6 and 7, the wear of the EMUS converter is minimal here.
Durch den Abrollvorgang des Rollkörpers 5, längs dessen Umfangsrand die Wirbelstromspule gleichmäßig verteilt angeordnet ist, ist es möglich, eine kontinuierliche Prüfung im Gegensatz zu bisher eingesetzten lokal diskreten EMUS- Prüfanordnungen durchzuführen. Die erfindungsgemäße, auch als EMUS-Rad zu bezeichnende Lösung eignet sich grundsätzlich für mehrere Einsatzgebiete, u.a. für eine Wanddickenmessung und Fehlerprüfung an Blechen, Schienen, Rohren und Rohrleitungen, sowie Eisenbahnräder, Ölbehälter oder Außenwänden von Schiffen sowie sonstigen Sicherheitsbehältern. Ebenso lässt sich der vorgeschlagene EMUS- Wandler mit Fortbewegungssystemen, beispielsweise so genannten Molch- Systemen, kombinieren, mit denen eine Untersuchung von Fern roh rleitungen und ähnliches möglich ist. By the rolling process of the rolling body 5, along the peripheral edge of the eddy current coil is arranged evenly distributed, it is possible to carry out a continuous test in contrast to previously used locally discrete EMUS test arrangements. The invention, also called EMUS wheel solution is basically suitable for several applications, including a wall thickness measurement and error testing of sheets, rails, pipes and pipelines, and railway wheels, oil tanks or outer walls of ships and other security containers. Likewise, the proposed EMUS converter with locomotion systems, for example so-called pig Combine systems that allow the investigation of long-distance pipelines and the like.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Permanentmagnetpermanent magnet
WirbelstromspuleEddy current coil
EMUS-WandlerEMAT
PrüfobjektUUT
Rollkörperroll body
Technische OberflächeTechnical surface
Permanentmagnet permanent magnet

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Materialprüfung an einem wenigstens elektrisch leitende und ferromagnetische Materialanteile aufweisenden Prüfobjekt, das über wenigstens eine technische Oberfläche verfügt, mit wenigstens einer elektromagnetischen Ultraschallwandleranordnung (EMUS), die eine Permanent- oder Elektromagnetanordnung sowie wenigstens eine Wirbelstromspule (2) vorsieht, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wirbelstromspule (2) wenigstens eine elektrische Leiterbahnanordnung aufweist, die an oder parallel zu einem Oberflächenbereich eines auf der technischen Oberfläche (6) des Prüfkörpers (4) abrollbaren Rollkörpers (5) angeordnet ist, wobei der Oberflächenbereich mit dem Rollkörper (5) beim Abrollen mitrotiert.1. Device for material testing on an at least electrically conductive and ferromagnetic material components having test object, which has at least one technical surface, with at least one electromagnetic ultrasonic transducer assembly (EMUS), which provides a permanent or electromagnet assembly and at least one eddy current coil (2), characterized in that the at least one eddy current coil (2) has at least one electrical track arrangement which is arranged on or parallel to a surface region of a rolling body (5) which can be unrolled on the technical surface (6) of the test body (4). 5) when unrolling.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanent- oder Elektromagnetanordnung in dem Rollkörper (5) integriert, an oder relativ zu dem Rollkörper (5) angebracht und gemeinsam mit dem Rollkörper (5) relativ zur technischen Oberfläche (6) derart bewegbar ist, dass ein von der Permanent- oder Elektromagnetanordnung ausgehendes Magnetfeld Bt wenigstens in einen Bereich des Prüfkörpers (5) eindringt, der beim Abrollen des Rollkörpers (5) auf der technischen Oberfläche (6) mit dem Rollkörper (5) in Kontakt steht.2. Device according to claim 1, characterized in that the permanent or electromagnet arrangement integrated in the rolling body (5), attached to or relative to the rolling body (5) and together with the rolling body (5) relative to the technical surface (6) is movable, that one of the permanent or electromagnetic arrangement outgoing magnetic field Bt at least in a region of the test body (5) penetrates, which is when rolling the rolling body (5) on the technical surface (6) with the rolling body (5) in contact.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollkörper (5) in Art einer Scheibe oder Rolle ausgebildet ist, mit einem Umfangsrand, um den oder relativ zu dem die Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule (2) angeordnet ist.3. A device according to claim 2, characterized in that the rolling body (5) is designed in the manner of a disc or roller, with a peripheral edge around which or relative to which the conductor track arrangement of the eddy current coil (2) is arranged.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form wenigstens einer um den Umfangsrand gewickelten Windung, vorzugsweise in Form einer Vielzahl von um den Umfangsrand gewickelten Windungen eines mit Wechselstrom beaufschlagbaren elektrischen Leiters ausgebildet ist.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the conductor track arrangement in the form of at least one wound around the peripheral edge turn, preferably in the form of a plurality is formed by wound around the peripheral edge turns of an acted upon with alternating current electrical conductor.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form einer Vielzahl längs des Umfangsrandes des Rollkörpers (5) aus einem durchgehenden elektrischen Leiter geformte, nebeneinander angeordneter Leiterbahnschlaufen ausgebildet ist.5. The device according to claim 3, characterized in that the conductor track arrangement in the form of a plurality along the peripheral edge of the rolling body (5) formed from a continuous electrical conductor formed, juxtaposed conductor track loops is formed.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs des Umfangsrandes der Rollkörpers (5) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in gleicher Richtung vom Strom durchflössen werden.6. The device according to claim 5, characterized in that the interconnect loops are shaped and arranged along the peripheral edge of the rolling body (5), that two immediately adjacent conductor sections are traversed in the same direction from the stream.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs des Umfangsrandes der Rollkörpers (5) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflössen werden.7. The device according to claim 5, characterized in that the strip conductor loops are shaped and arranged along the peripheral edge of the rolling body (5), that two immediately adjacent conductor sections are traversed in the opposite direction from the stream.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in Art einer Scheibe oder Rolle ausgebildete Rollkörper (5) eine Drehachse aufweist, um die sich der Rollkörper (5) beim Abrollen auf der technischen Oberfläche des Prüfkörpers dreht, und dass die Permanent- oder Elektromagnetanordnung als Permanentmagnet (1 , 7), vorzugsweise als Stabmagnet ausgebildet ist, der um die Drehachse des Rollkörpers (5) derart drehbar und asymmetrisch gelagert ist, dass sein Masseschwerpunkt außerhalb der Drehachse liegt. 8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that in the form of a disc or roller roller body (5) has an axis of rotation about which the rolling body (5) rotates when rolling on the technical surface of the specimen, and in that the permanent magnet or electromagnet arrangement is designed as a permanent magnet (1, 7), preferably as a bar magnet, which is mounted rotatably and asymmetrically about the axis of rotation of the rolling body (5) such that its center of gravity lies outside the axis of rotation.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (1 , 7) eine Länge aufweist und innerhalb des Rollkörpers (5), der innen hohl ausgebildet ist, drehbar angeordnet ist, so dass sich ein Magnetpol des Permanentmagnets (1, 7) in unmittelbare Nähe des Umfangsrandes innerhalb des Rollkörpers (5) erstreckt.9. The device according to claim 8, characterized in that the permanent magnet (1, 7) has a length and within the rolling body (5), which is hollow inside, is rotatably arranged, so that a magnetic pole of the permanent magnet (1, 7 ) extends in the immediate vicinity of the peripheral edge within the rolling body (5).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in Art einer Scheibe oder Rolle ausgebildete Rollkörper (5) eine Drehachse aufweist, um die sich der Rollkörper (5) beim Abrollen auf der technischen Oberfläche (6) des Prüfkörpers (4) dreht, und dass die Permanent- oder Elektromagnetanordnung zwei Permanent- oder Elektromagnete aufweist, von denen sich jeweils ein gleichnamiger Magnetpol stirnseitig im Bereich des Rollkörpers (5) gegenüber liegen.10. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that in the form of a disc or roller roller body (5) has an axis of rotation about which the rolling body (5) when rolling on the technical surface (6) of the test specimen (4) rotates, and that the permanent or electromagnet assembly comprises two permanent magnets or electromagnets, of which in each case a like magnetic pole frontally in the region of the rolling body (5) are opposite.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Permanentmagnete (1 , 7) vorgesehen sind, deren Nordmagnetpole unmittelbar oder mittelbar gegenüberliegend angeordnet sind, dass der Rollkörper (5) zwischen beiden Nordmagnetpolen angeordnet ist oder wenigstens teilweise beide Nordmagnetpole radial umfasst, und dass der Rollkörper (5) eine größere um die Drehachse orientierte radiale11. The device according to claim 10, characterized in that two permanent magnets (1, 7) are provided, the north magnetic poles are arranged directly or indirectly opposite, that the rolling body (5) between the two north magnetic poles is arranged or at least partially radially both north magnetic poles, and in that the rolling body (5) has a larger radial axis oriented about the axis of rotation
Erstreckung aufweist als die Permanentmagnete (1 , 7).Has extension as the permanent magnets (1, 7).
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylinder- oder stabförmiger Permanentmagnet (1 , 7) vorgesehen ist, um dessen Mantelfläche wenigstens bereichsweise die wenigstens eine Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule (2) vorgesehen ist, dass an beiden Magnetpolen des Permanentmagneten (1, 7) jeweils ein scheiben- oder rollenartiges Element angebracht ist, die gemeinsam den Rollkörper (5) entsprechen, von einer gemeinsamen Drehachse durchsetzt sind und eine größere radiale Erstreckung relativ zur Drehachse aufweisen, als der zwischen beiden rollenartigen Elementen angeordnete Permanentmagnet (1 , 7) samt Leiterbahnanordnung.12. The device according to claim 1 or 2, characterized in that a cylindrical or rod-shaped permanent magnet (1, 7) is provided to the lateral surface at least partially, the at least one track arrangement of the eddy current coil (2) is provided that at both magnetic poles of the permanent magnet (1, 7) each having a disc-like or roller-like element is mounted, which together correspond to the rolling body (5), are penetrated by a common axis of rotation and have a greater radial extent relative to the axis of rotation, as between the two roller-like elements arranged permanent magnet (1, 7) including interconnect arrangement.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form wenigstens einer um die Mantelfläche gewickelten Windung, vorzugsweise in Form einer Vielzahl von um die Mantelfläche gewickelten Windungen eines mit Wechselstrom beaufschlagbaren elektrischen Leiters ausgebildet ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the conductor track arrangement is formed in the form of at least one wound around the lateral surface turn, preferably in the form of a plurality of wound around the lateral surface turns of an alternating current acted upon electrical conductor.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form einer Vielzahl in Umfangsrichtung zur Mantelfläche des Permanentmagneten (1 , 7) aus einem durchgehenden elektrischen Leiter geformte, nebeneinander angeordneter Leiterbahnschlaufen ausgebildet ist.14. The apparatus according to claim 12, characterized in that the conductor track arrangement in the form of a plurality in the circumferential direction to the lateral surface of the permanent magnet (1, 7) of a continuous electrical conductor shaped, juxtaposed conductor track loops is formed.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs der Mantelfläche des Permanentmagneten (1 , 7) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in gleicher Richtung vom Strom durchflössen werden.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the strip conductor loops are shaped and arranged along the lateral surface of the permanent magnet (1, 7), that two immediately adjacent conductor sections are traversed in the same direction from the stream.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs der Mantelfläche des Permanentmagneten (1 , 7) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflössen werden.16. The apparatus according to claim 14, characterized in that the strip conductor loops are shaped and arranged along the lateral surface of the permanent magnet (1, 7), that two immediately adjacent conductor sections are traversed in the opposite direction from the stream.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollkörper (5) aus ferromagnetischem Material besteht. 17. Device according to one of claims 1 to 16, characterized in that the rolling body (5) consists of ferromagnetic material.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanent- oder Elektromagnetanordnung in Form eines U-Förmig geformten Joches mit zwei der technischen Oberfläche (6) zuwendbaren Magnetpolen ausgebildet ist, zur Einkopplung eines innerhalb des Prüfobjektes (4) parallel zur technischen Oberfläche orientierten Magnetfeldes Bt.18. The device according to claim 1, characterized in that the permanent or electromagnet arrangement in the form of a U-shaped yoke with two of the technical surface (6) zuwendbaren magnetic poles, for coupling a within the test object (4) parallel to the technical surface oriented magnetic field B t .
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollkörper (5) in Art einer Scheibe oder Rolle ausgebildet ist, mit einem Umfangsrand, um den oder relativ zu dem die Leiterbahnanordnung der Wirbelstromspule (2) angeordnet ist.19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the rolling body (5) is designed in the manner of a disc or roller, with a peripheral edge to which or relative to which the conductor track arrangement of the eddy current coil (2) is arranged.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form wenigstens einer um den Umfangsrand gewickelten Windung, vorzugsweise in Form einer Vielzahl von um den Umfangsrand gewickelten Windungen eines mit Wechselstrom beaufschlagbaren elektrischen Leiters ausgebildet ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the conductor track arrangement in the form of at least one wound around the peripheral edge of the turn, preferably in the form of a plurality of wound around the peripheral edge turns of an AC-loadable electrical conductor is formed.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnanordnung in Form einer Vielzahl längs des Umfangsrandes des Rollkörpers (5) aus einem durchgehenden elektrischen Leiter geformte, nebeneinander angeordneter Leiterbahnschlaufen ausgebildet ist.21. The apparatus according to claim 19, characterized in that the conductor track arrangement in the form of a plurality along the peripheral edge of the rolling body (5) is formed from a continuous electrical conductor formed, juxtaposed conductor track loops.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs des Umfangsrandes der Rollkörpers (5) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in gleicher Richtung vom Strom durchflössen werden.22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the strip conductor loops are shaped and arranged along the peripheral edge of the rolling body (5) that two immediately adjacent conductor sections are traversed in the same direction from the stream.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschlaufen derart geformt und längs des Umfangsrandes der Rollkörpers (5) angeordnet sind, dass zwei unmittelbar benachbart liegende Leiterabschnitte in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflössen werden.23. The device according to claim 21, characterized in that the strip conductor loops are shaped and arranged along the peripheral edge of the rolling body (5), that two directly adjacent lying conductor sections are traversed in the opposite direction from the stream.
24. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur kontinuierlichen Materialprüfung sowie Wanddickenmessung an einem Prüfobjekt (4) durch Abrollen des Rollkörpers (5) längs der technischen Oberfläche (6) des Prüfobjekts (4).24. Use of the device according to one of claims 1 to 23 for continuous material testing and wall thickness measurement on a test object (4) by rolling the rolling body (5) along the technical surface (6) of the test object (4).
25. Verwendung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dickenmessung im Wege eines Puls-Echo- Verfahrens durchgeführt wird, indem Ultraschallwellen senkrecht zur technischen Oberfläche (6) in Pulsform in das Prüfobjekt (4) eingeschallt werden und die an einer gegenüberliegenden Oberfläche reflektiert werden, wobei eine Laufzeitmessung durchgeführt wird, bei der der Aussende- und Empfangszeitpunkt der Ultraschallwellen erfasst werden.25. Use according to claim 24, characterized in that the thickness measurement by means of a pulse-echo method is performed by ultrasonic waves perpendicular to the technical surface (6) in pulse form in the test object (4) are sounded and reflected on an opposite surface be carried out, wherein a transit time measurement is performed, in which the emission and reception time of the ultrasonic waves are detected.
26. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Materialprüfung, Fehlerprüfung und/oder Dickenmessung an Blechen, Schienen, Rohren wie Fernrohrleitungen, Eisenbahnräder, Ölbehältern, Außenhaut von Objekten wie Schiffen oder Sicherheitsbehältnissen. 26. Use of the device according to one of claims 1 to 23 for material testing, defect testing and / or thickness measurement on sheets, rails, pipes such as telescopic pipes, railway wheels, oil containers, outer skin of objects such as ships or security containers.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2406998C2 (en) * 2005-08-10 2010-12-20 Де Ла Рю Интернешнл Лимитед System for ultrasonic inspection of documents
WO2008003972A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 University Of Warwick An eddy current generation device, apparatus and method
US9030195B2 (en) 2006-12-21 2015-05-12 Athena Industrial Technologies, Inc. Linear structure inspection apparatus and method
DE102008054250A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Institut Dr. Foerster Gmbh & Co. Kg Electromagnetic-acoustic transducer and ultrasonic test system with it
FR2950434B1 (en) * 2009-09-24 2011-11-25 Electricite De France IMPROVEMENTS IN DETECTION OF DEPOSITS COMPRISING AT LEAST ONE FERROMAGNETIC MATERIAL ON OR NEAR THE OUTER WALL OF A TUBE
JP4686648B1 (en) * 2010-09-02 2011-05-25 株式会社日立製作所 Ultrasonic inspection method
JP5293719B2 (en) * 2010-10-01 2013-09-18 東京エレクトロン株式会社 Data acquisition method for substrate processing apparatus and sensor substrate
DE102011015677A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 Rosen Swiss Ag Acoustic flow meter
RU2465574C1 (en) * 2011-06-17 2012-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") Method for electromagnetic inspection of mechanical strength of union joints in wells
DE102012019217B4 (en) 2012-10-01 2014-08-07 Rosen Swiss Ag Acoustic flowmeter and method for determining the flow in an object
BR112018003658B1 (en) * 2015-08-31 2022-03-15 Jrb Engineering Pty Ltd Method and system for detecting a material discontinuity in a magnetizable article
US10466206B2 (en) * 2016-12-12 2019-11-05 Southwest Research Institute Non destructive magnetostrictive testing with unidirectional guided waves generated by ferromagnetic strip sensor
CN112212900A (en) * 2020-09-29 2021-01-12 刘翡琼 Low-cost high-sensitivity ultrasonic detector
CN115235390B (en) * 2022-05-26 2023-07-25 国网安徽省电力有限公司亳州供电公司 Method and system for detecting thickness of weathering resistant steel rust layer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11133003A (en) * 1997-10-28 1999-05-21 Osaka Gas Co Ltd Ppm electromagnetic ultrasonic transducer and device and method for detecting flaw using ppm electromagnetic ultrasonic transducer

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3697867A (en) * 1969-06-19 1972-10-10 Cavitron Corp Vibration sensor utilizing eddy currents induced in member vibrating in the field of a magnet
US3668517A (en) * 1970-07-30 1972-06-06 United States Steel Corp Magnetic particle inspection apparatus wherein the accumulated particles close the indicator circuit
US3771354A (en) * 1971-12-06 1973-11-13 Rockwell International Corp Rapid ultrasonic inspection apparatus
NO148123C (en) * 1975-10-08 1983-08-10 Lamb William Carroll PROCEDURE FOR INSPECTING A PIPE FORM USED IN DRILL OPERATIONS FROM A PLATFORM AND APPARATUS FOR EXECUTING THE PROCEDURE.
DE2643601C3 (en) * 1976-09-28 1979-03-08 Hoesch Werke Ag, 4600 Dortmund Method for non-destructive material testing with ultrasound using an electrodynamic sound transducer
DE3511076A1 (en) * 1985-03-27 1986-10-09 Kopp AG International Pipeline Services, 4450 Lingen MOLCH FOR ELECTROMAGNETIC TESTS ON PIPELINE WALLS OF STEEL AND METHOD THEREFOR
US4898034A (en) * 1988-08-23 1990-02-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy High temperature ultrasonic testing of materials for internal flaws
EP0722085A1 (en) * 1995-01-14 1996-07-17 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Förderung Der Angewandten Forschung E.V. Ultrasonic testing apparatus
GB2385229B (en) * 2002-02-05 2005-04-20 Pii Ltd Electromagnetic acoustic transducers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11133003A (en) * 1997-10-28 1999-05-21 Osaka Gas Co Ltd Ppm electromagnetic ultrasonic transducer and device and method for detecting flaw using ppm electromagnetic ultrasonic transducer

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2006050914A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20080276711A1 (en) 2008-11-13
US8079266B2 (en) 2011-12-20
CA2584471C (en) 2014-07-08
CA2584471A1 (en) 2006-05-18
DE102004054423B3 (en) 2006-05-04
NO20071885L (en) 2007-06-01
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