KR880000751B1 - 통전되는 회전 부재에서 이상 검출을 위한 방법 및 그 장치 - Google Patents

통전되는 회전 부재에서 이상 검출을 위한 방법 및 그 장치 Download PDF

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찰스 밀러 로버트
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티.엔.험프리빌
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Abstract

내용 없음.

Description

통전되는 회전 부재에서 이상 검출을 위한 방법 및 그 장치
제1a도~제1c 도는 몇몇 회전 부재의 여러틈을 도해.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 회전부에 관련되는 코일의 위치를 도해.
제3a도 및 제b 도는 회전부에서 와류의 발생과 와류에서 틈의 영향을 도해.
제4a도~제4c 도는 제3a도 및 제3b도의 설비에서 나타나는 어떤 신호를 도해한 곡선.
제5도는 터어빈 디스크에 관련된 코일의 위치를 도해.
제6도는 본 발명의 실시예의 블록도.
제7a도~제7c도 또는 어떤 타이밍 관계를 예시한 파형.
제8도는 제6도의 신호 처리 회로를 자세히 보여주는 블록도.
제9도는 제8도의 회로 동작을 예시한 타이밍도.
제10a도~제10e 도는 제8도의 회로 동작을 예증하는 파형.
제11도는회전부에서 틈을 표시하고 제8도의 회로에 의해 유도된 출력신호.
제12도는 제6도의 여기 회로를 자세히 도시한 블록도.
제13도는 동작 회번부 주위의 설비에 코일 위치를 도해.
제14도는 시험 기간을 줄이기 위한 다수의 코일 위치 도해.
제15도는 외부의 자기적 잡음의 효과를 잠소시키기 위한 다수의 코일 위치를 도해.
제16도는 제15도의 픽업코일 열결의 다른 도해.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
70 : 픽업 코일 74 : 회전수 센서
80 : 신호 처리기 82 : 출력
84 : 여기 회로 90 : 타이밍 및 제어 회로
92 : 카운터/디코우더 96, 116 : 게이트 회로
98 : 증폭기 이득 1 100 : 샘플/호울러
104 : 아날로그/디지탈 변환기 106 : 저장회로
110 : 계산평균 154, 112 : 디지탈/아날로그 변환기
118 : 증폭기 이득 2 120 : 복조기
122 : 사인/코사인 조견표 156 : 증폭기
180 : 여기원 200 : 자장 발생장치
192, 193, 241 : 신호처리 회로 216 : 독출장치
일반적으로 본 발명은 틈(crack) 검출 특히 와류원리를 이용한 틈검출에 관한 것이다. 만일 전류 운반 코일을 금속성 부재에 가까이 가져간다면 국부적인화류가 그 부재에 발생하게 된다. 이 원리는 픽업 코일이 어떤 틈이 없는데에서의 제 1 신호와 이틈이 있는 곳에서 제 2 및 다른 신호를 발생하여 금속물질에서 표면의 틈과 얕은 틈을 검출하는 기술에 이용된다.
코일 설비는 기계적으로 부재를 주사하는데 그것은 오프-라인(ofi-line)이고 픽업 코일의 출력신호를 기록함에 의해, 검사하의 부재에 관련된 코일 장치의 위치에 지시는 어떤 틈의 위치나 존재를 얻을 수 있을 것이다.
그런 설치에서 표피 효과 때문에 틈이 검출될 수 있는 곳에서 깊이는 여기 전류의 주파수의 함수이다. 예를들어, 강철 부재에서, 틈을 검출하기 위해 표면으로부터 1 인치(2.54cm)인 것을 약 1 헤르쯔(Hz)의 여기전류 주파수를 요구하게 된다. 이런 낮은 주파수에서 신호의 검출은 상대적으로 어렵고 따라서 60헤르쯔 또는 그 이상의 주파수는 그런 장치를 일반적으로 사용하게 된다. 하옇든 60헤르쯔는 용이하게 검출될 수 있는 것이 약1/8인치(0.317cm)의 최대 검출깊이이고 그 이하의 깊이에서는 이 값으로 검출되지 않는다.
본 발명은 주위 교번 와류가 회전부재내에 있게 동작하는 회전 부재에 인접한 장치와 그에 대응하는 외부 자장이 있고 규정된 비율로 회전부재를 회전시키고 회전부재 주위에 규정된 수의 각 위치에서 이상에 의해 일어나는 자장의 변화를 검출하기 위한 회전부재에 인접해 있는 감지회로 그리고 출력신호를 제공하기 위해 동작하고 회전부내에서 이상의 표시 및 이상의 위치를 제공하기 위한 출력신호에 응답해서 동작하는 신호처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 f는 고류 여기 전류를 있게 하는 와류를 제공하기 위한 장치로 구성된 통전되는 회전 부재에서 이상을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 우선권이 있는 실시예에 따르면 주파수 f는 회전부재의 회전의 주파수보다 훨씬 낮고 픽업코일 출력신호의 샘플수는 회전부내의 규정된 각 위치에서 사이클의 주기동안 얻어진다. 예를들어, 어떤 각 위치i에 대응하는 회전부재 표면에 임의 복소점은 여기 전류가 한 사이클 주기마다 반복해서 픽업 코일을 통과 할 것이다. i번째 각 위치가 픽업코일을 지날때마다, 출력전압의 샘플은 수백의 샘플이 여기 전류의 한 주기에서 특별한 각 위치에 대해 축적될 수 있기 때문에 수행된다. 픽업 코일의 출력 신호는 틈 이상을 표시하는 성분뿐만 아니라 계속적인 모덴트는 잔재하는 자기 성분을 포함하고 그것이 틈이상에 관해 불필요하다는 것에는 부족함이 없다. 신호 처리 회로는 본질적으로 잡음 성분을 감소하는 모형에서, 결합된 신호의 원하는 성분을 추출하게 동작하게 된다.
첨부도면을 참고로 본 발명을 더 상세히 설명하고자 한다.
제1a도는 표면 틈(12)를 포함하는 축(10)의 일부를 보여준다. 일반적으로 축이 연결된 장치가 닫히고 축이 비회전 상태에 있을때 축(10)의 표면은 이미 설명된 종래의 코일에 의해 주사되어 지고 틈(12)의 존재가 그것에 의해 검출될 것이다.
제1b도에서 축(14)는 표면으로부터 거리 d(틈의 중아에서 측정된)에 내부 틈(16)을 갖는 것이 보여준다. 거리 d에 따라 틈(16)이 종래의 주사코일설비에 의해 검출될 수도 안될수도 있다.
유사한 문제가 축(22)에 고정되거나 원주부분에 있게 되는 디스크부재(20)를 보여주는 제1c도의 설비에서 홈(18)의 검출에 있게 된다. 축에 고정됐을 때 디스크 부재(20)은 (24)(25) 및 (26) 에서 보여주는 것같이 축(22)에 고정된다. 축과 디스크 부재가 회전되고 제1c도의 설비가 온란이(on line) 동작인 동안에, 압력 틈은 만일 검출되지 않는것이 원치 않는 결과를 유도할 수 있는 키이(다른 부분도 마찬가지)의 근처에서 일어날 수 있다. 본 발명은 깊은 틈이 검출될 수 있을뿐만 아니라 장치가 온라인이고 회전중인 동안 표면틈을 따라 검출될 수 있다.
본 발명의 실시예는 디스크 부재(20)과 축(22)를 보여주는 제2도에 있고 후자는 베어링(28) 및 (29)에 위치하게 되고 축의 온란인 회전은 호살표(30)에 의해 보여진다. 본 실시예는 그것이 회전함으로써 그 주위에 와류가 있게 하기 위해서 회전 부재 근처에 자화 또는 여기 코일(34)를 포함한다. 고정된 센싱(sensing)또는 픽업 코일(35)는 여기코일(34)에 인접해서 위치하고 와류가 감소되는 회전부재 가까이에 위치된다. 코일의 배치부분과 함께 디스크 및 축부재를 통한 축단면도는 제3a도 및 제3b도에서 더 자세히 보여진다. 제 3 a도에 따르면 예를들어 몇 Hz인 극히 낮은 주파수 여기 신호는 회전부재 주위에 와류를 발생하기 위해 여기코일(34)의 리이드(38), (39)에 인가된다. 와류 분포는 원주의 화살(40)에 의해 표시되고 픽업코일(35)바로 밑에 평균 와류는 굵은 화살(42)에 의해 표시된다. 여기전류의 주파수는 와류가 감소되는 물질과 틈이 검출도는 최대깊이 같은 여러 요소에 따르게 된다. 180rpm으로 회전하는 강철부재(20)에 대한 예에 따르면, 여기 신호 코일(34)에 가해지는 여기 신호 1/20헤르쯔 즉 주기 T=20초이다.
보여지는 와류는 여기 전류의 주기내에 시간의 특별한 순간에 있다. 즉 와류는 크기 뿐만아니라 부재의 회전동안의 방햐에 따라 변화할 것이다. 1/20헤르쯔의 여기 전류 주파수와 180rpm부재에 대한 예에 의해 부재는 여기 전류가 한 사이클 완성하는 시간에서 600번 회전할 것이다.
제3b도는 디스크부재(20)에 틈(44)를 가진 제3a 도의 설비를 보여준다. 와류가 틈을 통과하지 못해서 그 분포는 틈(44)가 그 바로 밑에 있게 될때 픽업코일(35)에 더 가까이 굵은 화살(42)로 표시된것 같이 평균 와류가 그 주위에 있게 될 것이다.
와류는 디스크 부제외부에 자장을 발생하고 틈에 기인되는 와류의 혼란은 자장에서 변화가 일어나고 그래서 픽업 코일은 변화를 표시하는 출력신호를 발생한다. 이 개념은 제4a도~제4c도에서 더 보여준다.
제4a도에서 자속ψ에 의하여 자장은 시간이 수평적 크기로 그려지는 동안 수직크기로 그려진다.
제4a도의 곡선(50)은 완류분포가 회전주기시간의 픽업코일(35)에서 본질적으로 일정한 자속을 발생시키기 위해 불변하게 되는곳에서 제3a도의 상태를 보여준다.
제3b도에서 보여주는 것같이 틈이 있는 것에서 평균와류의 혼란은 일정한 값에서 틈이 픽업코일 바로 밑에 통과하게 됨으로써 최대값으로 증가하게 픽업코일(35)에서 자속을 발생하고 그후에 일정한 값으로 돌아가기위해 감소된다. 이 상태는 틈(44)가 픽업코일 아래를 통과하게 될때의 시간에 대응하는 시간 tc에서 극(53)에 도달하게되는 곡선(52)에 의해 제4b도에서 보여진다.
이 자속변화에 응답하여 픽업코일(35)에 의해 발생하는 전압 E는 제4c도에서 보여진다. 픽업 코일(35)에 발생하는 전압은 시간에 따른 자속의 변화율에 비례하고 이 양
Figure kpo00002
는 수직축에서 그려진다.회전부재의 각위치는θ는 수평축에서 그려진다. 곡선(54)는 제4b도의 자속변화 (53)에 응답하는 픽업코일 출력신호의 결과를 보여준다. 이 자속변화에 응답해서, 곡선(54)는 양의 극(55)에 도달하고 자속이 극값에 도달할때의 시간 tc에 대응하는 각 위치 θc에서 0값을 통과하여 그후에 음의 극갑(56)으로 감소하고 후에 그 곡선이 다시 0값으로 증가하게 된다.
요약하면 제4a도는 어떤틈이 없는 픽업코일(35)에서 정상 자속상태를 보여준다.
제4b도는 제3b도에 표시된것 같이 틈(44)에 기인해서 픽업 코일에서 자속의 변화를 보여주고 이 자속의 변화율은 제4c도에 보여주는 것과 같이 픽업코일로 부터의 출력신호에 따른다.
이 원리가 본 발명에서 사용되어지고 회전부재에서 틈을 검출하기 위한 설비에 관련해서 묘사될 실시예가 제5도에서 보여진다.
제5도는 측 A에 대해 회전하는 터어빈 축(60)의 일부를 보여주고 키이(64)에 의해서와 같이 여러위치에서 축에 고정되게 터어빈 디스크(62)에 부착된다. 하나 또는 여러줄의 터어빈 브레이드(blades, 안보임)는 디스크(62)에 부착될 것이다. 어느틈을 검출하기 위해 그리고 특히 키이(64)의 근처에서 여기 코일(68)은 픽업코일(70)와 함께 디스크의 베이스 근처에서 위치하게 된다.
제6도는 본 발명의 지시에 따른 틈결정을 위한 장치를 갖는 제5도 회전부재를 보여준다. 회전카운터나 센서(74)는 축(60)의 매 회전에 대해 출력신호를 선(75)에 제공하고 회전의 매각마다 출력신호를 제공하는 잘알려진 방법으로 동작해서 360출력신호는 선(76)에 가해지고 1출력신호는 선(75)에 가해진다.
회전표시는 픽업코일(70)으로부터 선(82)에 가해진 출력신호에 따라 틈의 존재, 각 위치 그리고 디스크 부재에서 어떤 틈의 근사적인 크기와 깊이를 결정하기 위해 동작하게 되는 신호처리회로(80)에 제공된다.
신호처리회로(80)은 그때 이 정보를 기록하거나 동작자에게 알리기 위해 출력회로(82)에 제공한다. 신호처리회로(80)은 적당한 여기전류를 갖는 여기코일(68)을 제공하게 동작하는 여기회로(84)에 선(83)을 통해 지배할 수 있게 동작할 수 있다.
제7a도-제7c도는 여기전류의 주기와 축부재의 회전과의 시간관계를 보여준다. 여기전류 주파수는
Figure kpo00003
헤르쯔로 주어지고 축 회전주파수는 1800rpm이다. 제7a도는 선(75)에 나타나는 출력신호를 보여주고 주어진 회전속도에 대해 600회전이 될것이고 따라서 여기전류의 20초주기 동안 600출력펄스가 보여진다. 제7b도에서 인접펄스사이의 시간은 시간주기동안 33.33ms와 같고 출력선(76)은 제7c도에서 보여주는 바와같이 360펄스를 제공할 것이며 각 펄스는 회전의 각각을 나타내고 펄스사이의 시간은 92.59μs와 같게된다.
한 실시예에서 예를들어 0℃ 위치에 시작하는 픽업코일의 각각위치의 효과는 다음 각 위치의 효과를 검사하는 과정 이전에 여기전류의 완전한 주기에 대해 조사될 것이다. 주어진 예에서 그러므로 0℃위치의 효과는 1°위치의 효과가 600번 조사되기전에 600번 조사되고 픽업코일에서 모든 360°위치의 효과가 결정될때까지 그 과정은 계속된다.
실셰계의 상태에서 강철로 만들어진 회전축과 디스크는 전구조에 분포된 영구적인 자기모멘트를 갖을 것이고 그래서 픽업코일은 이 자기모멘트에 기인되는 대응출력을 제공하게 된다. 디스크의 회전동안 픽업코일의 출력신호는 원치않는 잡음성분, 틈에 기인하는 성분만큼 자기 모멘트에 기인한 원치않는 성분을 포함하게될 것이다. 신호처리회로(80)은 원치않는 성분의 효과를 본질적으로 감소하고,(만일 존재 존재한다면)틈이나 다른 이상을 표시하는 출력신호의 고신호대 잡음비를 제공해주는 픽업코일출력신호와 회전신호에 응답해서 동작하다.
제8도는 신호처리회로(80)의 좀더 자세한 실시예를 보여준다. 기본적으로, 신호처리회로는 픽업코일의 출력(신호는 틈표시 성분과 마찬가지로 영구모멘트를 포함한다)각각의 각 위치에 대해 조사하는 것과 600샘플된 신호에 대한 평균을 계산하는 기능이 있다. 픽업 코일 출력신호는 그후 제2의 시간에 같은 각 위치에 대해 조사하게되며 어떻든 출력신호는 앞서 계산된 평균으로부터 빼지고 결국은 실질적으로 영구자기모멘트 신호를 감소시키는 특별한 각 위치에 대한 출력신호가 된다. 앞으로 설명될 이 출력신호는 잡음을 감소시켜 주고 각각의 각위치에 대한 도전율과 도자율을 표시하는 제1 및 제2출력신호를 제공해준다.
기능상, 신호처리회로(80)은 선(75)및 (76)의 입력신호에 응답해서 지시하는 카운터/디코우더(92)의 출력에 의해 명시되어 축과 디스크의 각 위치에 응답하여 타이밍 및 제어회로(90)에 의해 조절된다.
픽업코일(70)의 출력신호가 먼저 샘플링될때 타이밍 및 제어회로(90)은 선(94)로 케이트(96)을 구동하기 위해 구동신호를 제공해준다. 이 순간에, 가산회로(97)은 픽업코일(70)으로 부터 선(82)를 통해 신호만을 수신한다. 게이트회로(96)이 구동되면 상대적으로 낮은 이득을 갖는 증폭기(98)은 픽업코일을 통과할때 0°위치인 각 시간에 샘플된신호를 증폭하게 동작하고 샘플링은 타이밍 및 제어회로(90)에서 나온 선(102)의 샘플신호에 응답하여 샘플 및 호울드 회로(100)에 의해 수행된다. 신호처리를 용이하게 하기위해서 정보는 아날로그대 디지탈 변환기(104)에 의해 디지탈형태로 변환되고 저장(106)에 위치하게 된다. 샘플링 신호는 0°위치에대한 600샘플이 샘플되고 저장되기 위해서 매 완전한 회전이나 여기주파수(20초)의 완전한 주기인 33.3ms에서 픽업출력이 샘플링을 위해 선(102)에 제공된다.
계산회로(110)은 그 이후에 모든 저장샘풀들의 평균을 계산하기 위해 동작된다. 만일 E'i,j가 임의의 특정 순시에서 픽업코일의 출력신호로 표현된다면, 평균출력신호
Figure kpo00004
는 다음과 같을 것이다.
Figure kpo00005
여기서 n은 샘플수 본 예시에서는 600이고 i는 임의의 각 위치 그리고 j는 각 위치에 대한 600샘플중의 하나를 표현한다. 타이밍 및 제어회로(90)의 제어하에서, 계산회로(110)으로 계산된 평균은 가산회로(97)에서 제공되고 그후에 디지탈대 아날로그 변환기(112)에 의해 다시 아날로그 형태로 변환된다.
600샘플은 평균
Figure kpo00006
를 계산하기 위해서 여기 회로의 한주기동안에 얻어진다. 필업코일의 영구자기모멘트신호 성분은 틈표시 성분과 마찬가지로 여기신호의 변화에 따라 변화하지 않는다. 이틈 표시성분은, 특히 어떤 특별한 각 위치에서, 여기파형의 정 또는 부의 반사이클에 대한 평균이므로 항상 평균은 0이 된다. 디지탈대 아날로그 변환기(112)에 의해 제공되어 지는 평균신호 Ei에 따라 가산회로(97)은 다음과 같은 출력 신호를 제공할 것이다.
Figure kpo00007
가산회로(97)의 출력은 픽업코일 출력시호의 틈(또는 다른이상)표시 성분 E'i,j를 보여준다. 작은 틈에 대한 틈표시성분의 크기는 결합신호에 비교해서 극히 작고 따라서 첫 600샘플이 수행될때 결합신호보다 더 큰 이득을 갖게 증폭해야 한다. 따라서, 선(94)의 구동신호는 제거되고 게이트(116)은 선(114)에서 신호를 제공 받아 구동되고 연이어 고이득 증폭기(118)로 신호가 가해진다. 만일 G1이 증폭기(98)이 이득이고 G2가 증폭기(118)의 이득이고 특별한 시스템의 종속된다면 G2는 G1보다 크기의 차수가 하나 또는 그 이상으로 높다.
증폭기(118)에 의해 제공되는 틈표시신호는 샘플 및 호울드회로(100)에 의해 여기신호의 한주기에대해 샘플되고 그후 그 샘플값은 디지탈 형태로 변환되어 저장기(106)에 위치하게 된다.
본 발명에서 사용된 신호처리로서 처리된신호 E'i,j에서의 잡음은 수행된 샘플수의 자승근 루프에 반비례한다. 그러므로 각각의 각 위치에서 600개의 샘플의 수행은 처리된 신호의 잡음성분을 감소한다. 잡음에서 또 다른 감소는 저장된 E'i,j샘플을 동기복조의 형태로 수행함에 의해 얻어진다. 이 복조과정은 잡음성분을 감소할뿐만 아니라 도전율을 표시하게 되는 구직성분 또는 검사하에 부재에 틈 그리고 강철에서 도자율변화를 표시하는 위상 성분을 갖는 처리된 신호에 대한 위상과 구적성분에 종속된다. 동기복조는 저장기(106)으로부터 저장된 샘플을 수신하는 복조회로(120)의 제공으로 수행되고 다음합과 곱을 수행한다.
Figure kpo00008
여기서 : Eli는 i번째 각 위치에 대한 위상신호 성분
EQi는 i번째 각 위치에 대한 구적성분
w=2Tf여기서 f는 여기전류 I(I=Io sin wt)의 주파수 tj는 j번째 샘플이 얻어지는 시점.
사인 및 코사인값은 사인 및 코사인 조건표(122)로 부터 복조회로(120)에 가해진다. 주어진 예에 대해 600개의 샘플이 여기전류의 주기 동안 수행되는 곳에서 사인 및 코사인 값은 매 0.6°(여기전류의 주기인 360°를 600개의 샘플로 나눈다). 에 대해 주어질 것이다. 앞으로설명될 것이지만 조견표(122)는 여기전류의 발생에서 유용하게 될 것이다.
제8도의 동작의 간단한 요약은 여기전류가
Figure kpo00009
헤르쯔의 주파수와 20초의 주기를 갖는 파형(130)으로 표현되는 제9도에 나타나있다. T0부터 T2까지의 시간은 검사하의 회전부재의 0°(또는 360°)의 위치에 관련된 값을 얻는데 유용하고 T2에서 T4는 1°위치에 관련된 값을 얻는데 유용하고……그리고 T718에서 T720까지의 시간은 359°위치에 관련된 값을 얻는데 이용된다. T0에서 T1인 첫시간주기에서 픽업 코일출력신호의 600샘플은 상대적으로 낮은 이득값의 G1으로세트 된 증폭기에서 얻어진다. 600샘플은 저정하고 평균
Figure kpo00010
이 계산된다. T1에서 T2까지 픽업코일 출력신호의 600이상의 샘플이 얻어지고 앞에 계산된 평균으로부터 감산되고 각각의 600개의 샙플점에 대해 원하는 틈표시신호 EOO,j를 얻기위해서 상대적으로 높은 값으로 세트된 증폭기 이득을 갖는다. 빠른 신호 처리 능력을 가지고 0°위치에 대한 위상과 구적성분 EID O및 EQD 0는 다음 사이클이 시작하기전 T2에서 계산될 수 있거나 0°위치에 대한 E1및 EQ의 이 계산은 시간샘플이 수행되고 1°위치에 대한 평균신호를 저장하는 동안인 다음 사이클 T2에서 T3에서 수행된다. 이 평균신호는 각 600샘플점에 대한 원하는 틈표시신호를 계산하기 위해 시간 T3에서 T4까지 이용된다. 이 과정은 359°위치에 대한 값을 계산하기 위해 시간 T718에서 T720의 마지막까지 계속된다.
주어진 예로써는 가능한 틈에 대한 회전부재의 완전한 해석은 총 4 시간이 걸릴 것이다. 이 시간은 어떻든 사용된 계산회로에 따라 변화할 것이다. 예를들어, 특별한 각 위치에 관련된 값의 계산은 완전한 해석이 4 시간이상이 걸리는 경우에 여기전류의 2 완전한 사이클보다 더 오래 걸릴것이다. 역으로 검사하의 부재의 회전동안에, 값은 여기 전류의 2주기(평균을 얻기위한 제 1 주기와 원하는 틈표시신호를 얻기 위한 제 2 주기)에 대해 각각의 각 위치는 매 92.59μs마다 수행되고 결과적으로 1분만에 완전한 해석이 된다.
제10a도-10e도는 제 8 도의 회로의 신호처리를 보여준다. 제10a도-10e도에서 회전부재의 각 위치는 θ는 X축에, 시간은 Y축, 그리고 신호 크기는 Z축에 구성된다. 시간축 Y는 여기 전류의한 주기인 20초에 대해 구성되고 이측(본예에서는 600이 될 것임)에 따라 있는 샘플점 X축을 따라 샘플의 각 위치가 i값에 대응하는 j값에 대응된다.
검사하의 회전부재가 150°위치에서 틈과 마찬가지로 다수의 영구 모멘트를 폼하는 예를 가정하자. 파형(140)은 여기전류의 한주기에서 16다른 시간 위치에서 수행되는 결합신호의 다수의 샘플을 보여준다. 비록 파형(140)이 단지 16개만이 구분하기 위해 보여졌지만 본 예의 실제로는 600개가 될 것이다. 영구모멘트 신호에 중첩된 틈표 시신호는 제10a도에서는 거의 미세하고 단지 그것의 암시가 거의 125°에서 피이크가 되는 곡(142)에서 보여질 수 있다. 여기서 묘사된 신호처리는 합성신호로부터 감산하므로써 틈표시신호를 추출하게 동작하고 평균신호는 특별한 각 위치에 대해 계산된다. 이 과정으로 생긴 신호는 파형(144)으로 표현되어 틈 표시신호를 시간스케일에서 16점에 대해만 보여주는 제10도에 나타난다. 비록 X 및 Y 축이 제10a도에 보여지는 것과 같지만 신호크기인 Z축은 더큰 이득 G2에 기인되어 다른 스케일이 된다.
틈 근처의 각각의 각 위치에서, 파형(144)의크기는 여기전류에따라서 정현적으로 변할것이다. 예에따라, 제10c도 또는 파형이 140°위치에서 수행되는 슬라이스(slice)를 보여주고 만일 모든 샘플점에서의 크기가 연결된다면(146)과 같은 곡선이 나타날 것이다. 신호값은 2차원 즉 여기전류(Y축)변화에 관련된 시간차원과 회전부재(X축)의 각 위치차원으로 변한다는 것이 기억될 것이다. 150°의 츰 위치에서 파형의 단면은 직선(148)로 나타나고 틈위치에서 10°지난 또는 160°인 파형의 슬라이스는 제10e도에 표시된 곡선(150)이 나타난다. 파형(140)의 과정은 틈이 픽업코일에 접근하므로써 양의 최대값으로 올라가고 제4c도(여기서 여기전류는 양의 사이클에 있다)의 파형(54)에 대응하는 부의 최대로 감소한다.
앞서 설명한 것같이, 각각의 각 위치에 대한 개개의 값은 각각의 각 위치에 대한 위상과 구적값을 얻기위해 등기복조에 의해 처리된다. 제11도는 이 후자의 신호처리동작의 결과로서 얻어지는 구적성분 EQ의 구성을 보여준다. 회전각 θ는 수평축에 대해 360°되게 구성되고 EQ의 크기는 수직축에 구성된다. 그런출력신호는 제 6 도의 출력회로(82)에 의해 기록되고 디스플레이되고 해석된다. 기본적으로, 양에서 음의 피이크 사이의 거리d는 픽업코일의 중간으로부터 검출된 틈의 중간까지 거리를 나타낸다. 곡선(152)는 각각의 각 위치에 대한 계산된 다수의 개개의 값으로 조합된 것을 주목하게 되는 연속곡선으로 보여진다. 다소 유사한 곡선(안보임)이 도자율이나 자기경도의 변화의 표시를 제공해주는 신호의 위상성분으로 구성될 수 있다.
제12도는 좀더 자세히 제6도의 여기회호(84)를 보여준다. 사인조건표(122)에 저장된 값은 타이밍 및 제어회호(90 ; 제8도)로 조정되어 선(83)에서 여기회로(84)에 제공되고 각 증가에 대한 값(600개의 증가가 있음)은 디지탈대 아날로그 변환기(154)에 의해 아날로그 형태로 변환되고 그후에 증폭기(156)에 의해 증폭된다. 증폭기(156)으로부터 방출된 다소경사진 신호는 필터(158)의 제공으로 완만해지고 그후 여기 코일(68)에 제공된다.
앞서 주어진 예는 회전부재주위에 여기코일 보여준다. 그와같은 결과가 회전부재 주위에 부분적으로 있는 개개부분의 많은 부분을 갈라진 코일로써 얻을 수 있다. 이것이 제13도에 보여진다. 에너자이제이선(energization)코일(168)은 회전부재(170)의 주위에 옳게되어 있는(168a) 및 (168b)의 두부분으로 보여진다.
윗부분(168a)는 (172a)-(174a)의 세구분된 부분을 포함하고 반면에 아랫부분(168b)는 유사하게(172b)-(174b)를 포함한다. 만일 부분(172a)와 (172b)가 여기원(180)에 연결되고 부분(174a)(174b)가 점퍼(182)에 의해 전기적으로 연결된다면 방향이 교번된는 주의와류는 부분(173a)와(173b)에서 여기전류에 의해 회전부재(170)에 있게될 것이다. 시간의 어느순간에 부분(172a) 및 (172b)에서 전류는 반대로 같고 그러므로 서로 상쇄되며 부분(174a) 및 (174b)에 전류도 그럴것이다. 비록 단지 한 권선이 보여진다. 해도 증가된 권선은 증가된 점퍼수의 적당한 양의 제공이된다. 제13도에서 보여지는 배열은 경제적 또는 구조적 환경이 회전부재주위에 원형의 여기코일에 대해 지시하는 어떤 회전기기에 거꾸로 고정된 것이 잘 선택되어진다.
본 발명의 실시예는 여기코일에 일치하는 하나의 픽업코일을 사용한 것이 묘사되었다. 더 빠른 해석은 제14도에서 보여주는 것같이 다수의 픽업코일을 사용해서 얻을 수 있다. 2 픽업 코일(186) 및 (187)운 검사하게 되는 부재의 주위에 위치한 여기코일(190)에 일치하게 보여진다. 픽업 코일(186) 및 (187)의 각각은 그들의 출력신호를 각가 신호처리회로(192) 및 (193)에 제공하고 각각은 앞서 설명된 각 El및 EQ신호를 계산하고 그것을 독출장치(194)에 제공해주기 위한 제 8 도에 따라 동작한다.
비록 2 픽업 코일(186)및 (187)이 보여진다해도 추가된 코일은 해석 시간을 더 감소하기 위해 신호처리회로와 함께 공급되어질 수 있다. 제14도의 실시예에서 픽업코일은, 픽업코일(186)과 그와 연결된 신호 처리회로(192)는 제 1 의 180°회전에 관련된 처리신호이고 반면에 신호 처리회로(193)와 함께 픽업코일(187)은 제 2 의 180°회전이 되는 것과 같이 정반대로 마주하고 있다.
다수의 픽업코일의 배열은 또한 외부잡음의 효과를 감소시키는 데 또한 유용하다. 예를들어, 제15도에서 숫자(200)은 원치않은 잡음원이 검출장치(204)에 표현되게 외부 자장(202)를 발생시키는 장치를 나타낸다. 즉, 자장(202)는 픽업코일의 출력신호를 변화시키고 그런변화는 검사하의, 부재에서 어떤 이상에 완전히 독립이 된다.
만일 제거되지 않는다면 외부 자장의 원치않는 효과를 감소하기 위해서 제15도의 배열을 서로 반대로 연결된 제 1 및 2 픽업 코일(208)과 (209)를 포함하고 선(211)과(212)상의 결과출력신호를 신호처리회로(214)에 제공하기 위해 제16도에서와 같이 출력신호를 독출장치(216)에 발생하기 위해 앞서 언급된것 같이 동작한다.
검사하의 부재에 있는 틈은 두군데에서 발생할것이고 하나는 픽업코일(208)을 통과한 틈에 기인하고 다른 하나는 ψ°만큼 픽업코일(208)로 부터 떨어져 있는 픽업코일(209)를 통과한 틈에 기인한다. 따라서 마지막 독출은 어떤 각 위치에서 이상을 표시할 깃이고 제 1 표시로부터 만큼 떨어진 각 위치에서 제 2의 이상을 나타낼 것이다. 어떻든 자장(202)는 픽업코일(208)및 (209)에 영향을 동시에 미치고 따라서 제16도에서 보여주는 것같이 혼란에 기인되는 양 픽업코일에서 발생하는 신호가 없어지게 되는 연결에 기인된다.
비록 본 발명이 어느정도 특수성이 묘사되었을지라도 그것은 많은 변화가 가능하다는 것이 명백하다. 예를들어 제 8 도는 디지탈 신호가 사용되는 신호 처리의 장치를 보여준다. 신호처리는 순수한 아날로그 회로로 수행될 수 있고 그렇지 않으면 제8도의 전체의 신호처리기능은 단지 디지탈 컴퓨터로 수행될 수 있다는 것이 명백하다.
그러므로 회로동작은 여기회로의 산주기에서 600개의 샘플에 대해 설명되었다. 샘플링 과정은 여기전류의 N주기에 대해 수행되고 그 샘플링은 매 각 위치에서 보다 다른곳에서 수행된다.

Claims (11)

  1. 주위에 교류와류를 설정하도록 작동하는 회전부재(60)에 인접한 수단(68)과, 회전부재에 대응하는 외부자장(40)과, 주파수 f인 AC여자전류에 와류전류 설정수단(68)을 제공하기 위한 수단(84)을 구비하는 통전되는 회전 부재에서 이상검출을 위한 장치에 있어서, 상기 장치논 소정의 비율로서 회전부재를 회전하기 위한 수단과, 회전부재(60)주위에 소정의 각 위치에서 이상에 의해 발생된 자장의 변화를 검출하고,이것을 표시하는 출력신호를 제공하도록 작동하는 상기 회전부재(60)에 인접한 감지수단(70)과, 회전부재 내의 이상과 이상 위치의 표시를 제공하기 위해 출력신호에 응답하여 작동하는 신호처리 수단(80)을 포함하는 것을 특징으로하는 통전되는 회전부재에서 이상을 검출하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주기 f는 1헤르쯔 이하인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 와류 설정 수단은 상기 회전부재(60)를 연속적으로 둘러싼 코일(68)인것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 와류설정수단은 다중부분코일(168)인데, 그 각 부분이 상기 회전부재(170)를 둘러싸고 있지는 않지만 그 모든 부분은 집중적으로 회전부재(170)을 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 신호처리수단(80)은 상기 회전부재(60)의 잔류 자기가 출력신호상에 나타날수도 있지만 바람직하지 않는 효과를 제고하도록 작동하는 것을 특징으로하는 장치.
  6. 제 5 에 있어서, 상기 신호처리수단(80)은 회전부재(60)주위에 소정의 각 위치에 대한 소정의 횟수를 감지하는 수단(70)의 출력 신호를 샘플링하고, 각기 상기 각 위치에 대한 제 1 주기에서 상기 출력신호(Ei의 평균값을 산정하며, 연속되는 주기에서 이상신호를 얻기 위해 출력신호로부터 평균값을 공제하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 출력신호는 회전부재(60)주위의 360°각 위치에 대해 소정의 횟수로 샘플되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 신호처리수단(80)은 위상 및 구적구성소자를 얻기 위해 이상신호를 추가로 처리하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 감지수단은 회전부재(170)에 대해 각을 이루어 배치된 다수의 픽업코일(186, 187)을 포함하고, 신호처리수단 (192, 193)은 각각의 픽어코일(186, 187)중 1개에 접속되며 회전부재(170)내의 이상과 이상위치를 지시하기 위해 각각의 픽업코일에 의해 제공되어진 출력신호에 응답해서 작동하며, 픽업코일(186, 187)은 외부자장이 동시에 상기 픽업코일(186, 187)상에 작용케하는 신호를 제거하기 위해 역신호를 전기적으로 연결하는 것을 특징으로하는 장치.
  10. 부재(60)내의 주위에 교류와류를 설정하는 단계와, 상기 와류로 인하여 자장을 검출하는 단계와, 상기 와류를 지시하는 신호를 제공하는 단계를 구비하는 통전되는 회전부재에서 이상을 검출하기 위한방법에 있어서, 소정의 비율에서 상기 회전부재(60)를 회전하는 단계와, 상기 회전부재에서 이상과 이상위치의 표시를 얻기 위해 상기 신호를 처리하는 단계를 특징으로하는 통전되는 회전부재에서 이상을 검출하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 신호가 회전부재(60)에서 도자율을 표시하는 제 1 구성소자와 도전율 또는 틈을 표시하는 제 2 구성소자를 얻기 위해 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
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