MX2015002780A - Sensor diferencial, sistema de inspeccion y metodo para la deteccion de anomalias en materiales conductores de la electricidad. - Google Patents

Abstract

Un sensor diferencial para la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad que tienen un imán permanente (PM), una primera bobina (Si) con uno o mas primeros embobinados, que corren alrededor del imán permanente y definen un primer eje de bobina (Al), y una segunda bobina (S2) con uno o mas segundos embobinados que corren transversalmente en particular, perpendicularmente al primer eje de bobina. De preferencia una tercera (S3), orientada perpendicularmente al mismo, también es proporcionada. Los componentes de los cambios en el flujo magnético se pueden detectar de forma separada para múltiples direcciones espaciales y ser evaluados. El sensor es parte de un sistema de inspección, que comprende al sensor y al dispositivo de evaluación (A), que esta configurado para detector de forma separada para cada uno de las bobinas, los voltajes inducidos en los embobinados de las bobinas (Si, S2, S3) del sensor diferencial o de las señales derivadas del mismo, correlacionarlos al aplicar por lo menos un método de evaluación. (Figura 1).

Description

SENSOR DIFERENCIAL, SISTEMA DE INSPECCIÓN Y MÉTODO PARA LA DETECCIÓN DE ANOMALÍAS EN MATERIALES CONDUCTORES DE LA ELECTRICIDAD.

ANTECEDENTES Y ARTE PREVIO

[0001] El invento se relaciona con un sensor diferencial, un sistema y método de inspección para la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad.

[0002] La detección no destructiva de anomalías en materiales es de gran importancia actualmente. Las anomalías pueden ser por ejemplo un defecto como una grieta, una impureza o algún otro tipo de falta de homogeneidad, por ejemplo una falta de uniformidad de la conductividad eléctrica. Existe una gran necesidad de materiales que cuenten con un promedio o alta relación de carga a masa particularmente en materiales de alta calidad. Para poder ahorrar en costos y determinar la calidad de cada uno de los productos producidos, ha existido cada vez más la necesidad del uso de métodos no destructivos para la detección y localización de defectos y para la determinación de parámetros para materiales. Ya que los materiales metálicos juegan un papel importante en la industria, la investigación no destructiva de materiales conductores de la electricidad es el objeto de la investigación, desarrollo y aplicación del presente. [oqo3] En las pruebas no destructivas de materiales (pruebas no !destructivas, NDT por sus siglas en Ingles), muchos métodos diferentes se emplean hoy en día, dependiendo del tipo de pieza que se vaya a probar y las propiedades que se buscan del material bajo investigación. De acuerdo al articulo de: "From Fifteen to Two Hundred NDT Methods in 50 years" por T. Aastroem en: la 17ava Conferencia Mundial sobre Pruebas no Destructivas, World Conference on Non-destructive Testing, 2008, mas de 200 métodos de pruebas no destructivas para materiales son conocidas en el arte previo.

[0004] Los métodos electromagnéticos han demostrado en particular ser exitosos en la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad. Sin embargo. Algunos de los métodos disponibles se ven limitados en cuanto a resolución, penetración, profundidad y tiempo de ensayo o tiempo de prueba. Pero también la probabilidad de identificar un defecto como tal que debe ser mejorado aun más.

[0005] La configuración de sensores en matrices o redes de sensores de diferentes tamaños hace que sea posible reconstruir los defectos con ayuda de los algoritmos correspondientes. Sin embargo, dichas configuraciones presuponen una construcción compacta de los sensores.

[0006] Las pruebas de corriente EDDY (Foucault) (ECT) han demostrado ser exitosas para la inspección de materiales conductores de electricidad en muchas áreas de aplicación, por ejemplo en la prueba semiautomática no destructive de productos semi terminados para la industria de procesamiento de metales y productora de metales, para realizar pruebas en componentes que son relevantes para la seguridad y funcionalidad critica para vehículos terrestres , aeronaves o en la construcción dentro de una planta.

[0007] Un sensor de corriente Eddy convencional, construido con bobinas, consta de una o mas bobinas inductoras (o bobinas excitadoras), que están conectadas a una fuente de voltaje alternativa para realizar la prueba y pueden generar un campo electromagnético alternativo (campo primario), que durante la prueba penetra dentro del material a prueba y por contra inducción genera Corrientes EDDY, sustancialmente en una capa cerca de la superficie del material a prueba, las corrientes Eddy tienen un efecto retroactivo en uno o mas de las bobinas receptoras ( o bobinas de medición) de la sonda Eddy de prueba. Un defecto en la región probada, por ejemplo una grieta, una impureza o alguna falta de homogeneidad en otro material, perturba la propagación de las Corrientes Eddy en el material a prueba y en consecuencia cambia la intensidad de la corriente Eddy, y de esta manera también la intensidad del segundo campo magnético que actúan de forma retroactiva en las bobinas de medición o bobinas receptores. Los cambios en las propiedades eléctricas causadas por lo tanto en una bobina de medición, por ejemplo, la impedancia, conducen a las señales de medición eléctrica en forma de cambios de tensión eléctrica, que pueden evaluarse por medio de un dispositivo de evaluación con el fin de identificar y caracterizar los defectos. Los sensores de corriente Eddy también se pueden emplear en material libre de detección para propósitos de inspección, por ejemplo en el caso de las mediciones de conductividad eléctrica o de permeabilidad magnética.

[0008] Las pruebas de corriente Eddy (FOUCAULT) permiten la inspección de defectos cerca de la superficie con un alto grado de sensibilidad y resolución especial. Se muestra una alta resolución especial con tasas altas de pruebas en la aplicación de lo que se conoce como "Pruebas remotas de corriente Eddy por movimiento inducido" descritas en el articulo "Application of Motion Induced Remote-Field Eddy Current Effect to Online Inspection and Quality Examination of Rolling Metallic Strips" por Sun, Y., Udpa, S., Lord, W., Udpa, L. y Ouyang, T. en: AIP Conf. Proc.557 (2001) paginas 1541-1548.

[0009] Metodos de imágenes, descritos por ejemplo en el articulo "Electromagnetic Imaging Using Probe Arrays" por: Mook, G., Michel, F. y Simonin, J. en: Strojniski vestnik -Journal of Mechanical Engineering 57 (2011) 3, paginas 227-236, que muestra un alto grado de sensibilidad a las anomalías en el material bajo investigación.

[0010] El uso de campos magnéticos alternantes para generar el campo magnético primario que penetra en el material de la pieza de prueba, tiene la desventaja de una profundidad de penetración de frecuencia limitada en el material que se encuentra bajo investigación. Por consiguiente, Las anomalías que se encuentran a mayor profundidad y las anomalías tipo ranura no pueden generalmente determinarse de forma suficientemente Buena si la profundidad excede tres veces a la profundidad de penetración (ver articulo "Deep Penetrating Eddy Currents and Probes" por Mook, G., Hesse, 0. & Uchanin, V. en: Novena Conferencia Europea sobre pruebas no destructivas-9th European Conference on Non-Destructive Testing, 2006). Se ha observado que aun las anomalías a una profundidad que corresponde a la profundidad de la penetración, puede sin embargo, presentar problemas para los sistemas de sensores de este tipo. Con la penetración dependiente de frecuencia existe una correspondiente resolución espacial del sistema de sensores empleados. Si se desea detectar anomalías a una gran profundidad, se requiere una frecuencia mas baja. De igual forma, es posible tener tasas mas bajas de prueba, dando como resultado que el tiempo de prueba del objeto de investigación en el sistema de sensores aumente.

[0011] Existen numerosos documentos en donde los métodos y sensores para la detección de defectos se describen como un movimiento relativo entre un sensor y el material bajo investigación que se esta realizando.

[0012] El articulo "A new NDT method based on permanent magnetic field perturbation" por Sun, Y., Kang, Y. y Quio, C. en: NDT & E International 44 (2011) paginas 1 - 7 describe un método no destructivo para inspeccionar materiales ferromagnéticos mediante pruebas de fuga de flujo. Un imán permanente que esta alineado perpendicularmente a la superficie del componente a ser probado se enrolla alrededor con una bobina receptora. Esto permite la observación de lo que se conoce como efecto PMFP (efecto de perturbación del campo magnético permanente-- permanent magnetic field perturbation effect) cuando el imán en esta alineación perpendicular se mueve a lo largo de la superficie de la pieza de prueba a una distancia definida de la superficie. El método está destinado a ser capaz de permitir defectos orientados de manera diferente en los materiales ferromagnéticos para ser detectado con suficiente sensibilidad.

[0013] La patente US 7, 023,205 B1 describe un sensor de corriente Eddy que es capaz de detectar los componentes que conducen la electricidad a través de una barrera eléctricamente conductiva. El sensor comprende un imán permanente que se enrolla alrededor de una bobina. El sensor de corriente parásita puede ser montado en el exterior de la carcasa para una turbina o alguna otra máquina con componentes rotatorios, con el fin de medir las propiedades de los componentes conductores de la electricidad movido a lo largo del lado interior de la carcasa, por ejemplo aspas de turbina, a través de la carcasa.

[0014] WO 00/58695 presenta un método para medir los parámetros de objetos metálicos en donde a fuerza que actúa sobre el objeto metálico es determinada. Se entiende como objeto metálico tanto un fluido metálico como un cuerpo metálico sólido con dimensiones finitas.

[0015] La patente US 6, 002,251 presenta una configuración de sensor para medir el "campo remoto" con ayuda de los sensores de corriente Eddy, una separación local de las bobinas inductoras y unas bobinas receptoras y un escudo magnético o protección del sistema de excitación que se esta realizando.

[0016] WO 2007/053519 A2 describe la detección de los defectos con ayuda de una fuerza de arrastre que actúa sobre el imán cuando el último se mueve en relación al objeto de prueba.

[0017] En años recientes, un método novedoso de prueba de materiales de forma no destructiva y sin contacto conocido bajo el termino de "Fuerza de Lorentz Prueba de corriente Eddy "(LET) se ha desarrollado en la Universidad Teenológica de Ilmenau. Los principios básicos se describen por ejemplo en el articulo: "Eddy Current Testing of Metallic Sheets with Defects Using Forcé Measurements" por Brauer, H., Ziolkowski, M. en: Serbian Journal of Electrical Engineering 2008, 5, paginas 11 - 20. Si una de las piezas metálicas de prueba y el imán permanente se ponen en movimiento relativo en relación uno con el otro, se inducen Corrientes Eddy en la pieza de prueba y que a su vez producen una fuerza de Lorentz, que trae consigo una fuerza contraria en el sistema de imanes. Una falta de homogeneidad de la conductividad del material de la pieza de prueba, por ejemplo provocada por una grieta o algún otro defecto, se manifiesta en un cambio en la fuerza de Lorentz, que puede ser con ayuda del sensor de fuerza en el sistema de imán. Las pruebas de La fuerza de Lorentz con corriente Eddy hace posible detectar defectos mas profundos en base a las mediciones de las fuerzas de Lorentz que actúan sobe el sistema de imanes.

[0018] DE 10 2011 056 650 Al describe un método y una configuración para determinar la conductividad eléctrica de un material en base a la fuerza de Lorentz una prueba de corriente Eddy. Esto explota el hecho de que la fuerza de Lorentz consta de efectos múltiples de fuerza en diferentes direcciones. Un primer efecto de fuerza y un segundo efecto de fuerza, actuando en direcciones diferentes, se miden y los valores asociados se calculan al formar un cociente. El método también se puede emplear con el propósito de localizar falta de homogeneidad en el material.

[0019] A pesar de la gran variedad de sistemas de sensores existentes para la prueba de materiales no destructiva, aun existe la necesidad de sensores y sistemas de sensores que permiten una confiable detección de anomalías con un alto grado de sensibilidad. En particular la detección de anomalías que yacen a un nivel mas profundo y que se encuentran en investigación con altas tasas de pruebas que siguen siendo actualmente un problema que aun no se ha resuelto de manera satisfactoria.

PROBLEMA Y SOLUCION

[0020] Un problema abordado por el invento es el proporcionar un sensor diferencial, un sistema de inspección y un método para la detección de anomalías en los materiales conductores de la electricidad que permiten la detección de las anomalías con un alto grado de sensibilidad y una baja tasa de falsa detección aun a tasas de testeo altas, y también es posible para la detección de anomalías que yacen a mayor profundidad en el material que se encuentra en investigación que será realizada.

[0021] Para resolver este y otros problemas. Se proporciona un sensor diferencial con as características de las reivindicación 1. Además, se proporciona un sistema con las características de la reivindicación 6. El problema también se resuelve mediante el método para la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad con las características de la reivindicación 13, que se realice usando el sensor y/o el sistema de inspección.

[0022] Los desarrollos ventajosos se especifican en las reivindicaciones anexas. El vocabulario de todas las reivindicaciones se realiza como una descripción mediante referencia.

[0023] De acuerdo co un aspecto, el invento reivindicado proporciona un sensor diferencial para la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad. Con el propósito de generar las corrientes Eddy en el material a ser probado, el sensor incluye (por lo menos) un imán permanente. Si el imán permanente se emplea en lugar de una bobina de excitación operado con corriente alterna, la profundidad de la penetración del campo magnético (primario) en el material puede ser aumentado. Esto hace posible detectar las anomalías que se encuentran profundamente bajo la superficie del material.

[0024] Para la generación de señales de sensor, el sensor tiene una primera bobina con una o mas primeros embobinados, que se enrollan alrededor del imán permanente y definen un primer eje de bobina, y una segunda bobina con una o mas segundos embobinados, que se enrollan alrededor del imán permanente y definen un Segundo eje de bobina, el segundo eje de bobina corre de manera transversal al eje de la primera bobina. Las bobinas en consecuencia tienen ejes que no yacen paralelos uno con el otro pero que están en un ángulo finito en relación uno con el otro. El termino "eje de bobina" se refiere aquí a la dirección que yace sustancialmente perpendicular al plano de los embobinados definido por el trayecto seguido por el embobinado. Las orientaciones de las bobinas también se puede definir por los planos de las bobinas que son perpendiculares a los respectivos ejes de bobinados y de igual forma yacer transversalmente uno en relación con el otro.

[0025] El campo magnético secundario, provocado por las corrientes Eddy inducidas, interactúa con el campo magnético primario, proporcionado por el imán permanente. Así que, durante el movimiento relativo pasa una anomalía a través de la región que e influenciada por el campo magnético primario, el segundo campo magnético es perturbado por esta anomalía y un voltaje eléctrico se induce en cada (por lo menos) dos de las bobinas por el cambio asociado en el flujo magnético.

[0026] En esta conexión describe la capacidad del sensor para detectar los cambios con el tiempo en el flujo magnético F al detectar los voltajes eléctricos inducidos en los embobinados o en las bobinas. Ya que el cambio con el tiempo t se puede describir con el diferencial d /dt, el sensor se conoce como "sensor diferencial". Una de las formas en que un sensor "diferencial" se distingue de las sondas d corriente Eddy conocidas es que, en el caso de las sodas diferenciales de corriente Eddy, los embobinados axiales paralelos se conectan uno a otro en pares en una conexión diferencial (Por ejemplo por medio de un embobinado en extreme opuesto) para poder entender una señal diferencial, en donde las bobinas del "sensor diferencial" no se conectan una con otra en una conexión diferencial pero generan señales que son independientes una de otra y pueden ser evaluadas de forma independiente una de otra.

[0027] Ya que por lo menos se proporcionan dos bobinas diferentes, (primera bobina y segunda bobina), los ejes de las bobinas que no corren paralelamente una con otra pero están alineadas transversalmente una en relación con la otra, los cambios con el tiempo en el flujo magnético se pueden detectar en forma separada para múltiples direcciones espaciales. La provisión de dos (o más) bobinas con ejes de bobinas no paralelos, en consecuencia permiten la detección mutual de componentes del cambio en el flujo magnético de múltiples direcciones espaciales. Al respecto de esta funcionalidad, el sensor también se conoce como "sensor multi-componente", el termino "componente" se relaciona aquí a los componentes del cambio en el flujo magnético en diferentes direcciones espaciales.

[0028] Se ha descubierto que dicho sensor multi-componente también puede reducir la probabilidad de lecturas falsas en comparación con los sensores correspondientes con una sola bobina, ya que el cambio en el flujo magnético se puede detector de forma simultánea en múltiples direcciones espaciales. En consecuencia, las señales de los sensores se pueden emplear como fundamento o base para distinguir defectos "verdaderos" como por ejemplo grietas o vacíos, de pseudo defectos que por ejemplo solo generan cambios en el flujo magnético en una de la bobinas.

[0029] Aunque dos bobinas pueden ser suficientes pata la detección multidimensional de los cambios en el flujo magnético, en el caso de la realización preferida se proporciona una tercera bobina, con una o mas terceros embobinados, que corren alrededor de un imán permanente y definen un tercer eje de bobina, que corre transversalmente al primer eje de bobina y al Segundo eje de bobina. En consecuencia, es posible contar con una descomposición del cambio con el tiempo en el flujo magnético en diferentes direcciones espaciales o componentes. Un sensor de preferencia tiene precisamente tres bobinas no coaxiales.

[0030] En el caso de las realizaciones preferidas, los ejes de las bobinas se encuentran alternativamente orientados perpendicularmente uno en relación con el otro, en donde es posible una separación de todo el cambio general en el flujo magnético en sus componentes en las tres direcciones del sistema Cartesiano de las coordenadas. Esto tiene el efecto de simplificar en gran medida la evaluación. También seria posible orientar la primer bobina, la segunda bobina y si aplica, la tercer bobina en relación una con otra de tal forma que los ejes de las bobinas tengan diferentes ángulos en reacción una con la otra, por ejemplo ángulos de 60° o ángulos de 30° o similares.

[0031] Generalmente, las realizaciones en donde la primera bobina, la segunda bobina y/o la tercera bobina se fijan al imán permanente es favorable. Una conexión mecánica fija entre el imán permanente y las bobinas tiene el efecto de asegurar que no sea posible el movimiento relativo entre el imán permanente y las bobinas, para que el campo magnético primario del imán permanente no pueda inducir voltajes en las bobinas durante la operación y en consecuencia todos los voltajes inducidos en las bobinas se atribuyen específicamente al campo magnético secundario, que es inducido por las corriente inducidas Eddy en el material. Sin embargo, también seria posible no fijar una o más de las bobinas directamente al imán permanente, pero a otro componente del sensor que de preferencia se acopla al imán permanente de forma mecánica y fija.

[0032] La sujeción de las bobinas al imán permanente también hace posible construir sensores compactos co dimensiones particularmente pequeñas, que solo requieren de igual forma de espacio pequeño de instalación. La construcción también es de bajo costo ya que aparte del imán permanente y las bobinas no se requieren más componentes eléctricos/magnéticos. La construcción compacta también hace que dichos sensores sean particularmente adecuados para su uso en configuraciones de sensores, es decir sistemas de sensores con múltiples sensores que se encuentran relativamente cerca uno del otro en una configuración unidimensional o bidimensional para poder por ejemplo detectar regiones relativamente extensas de un material que se probara de forma simultanea. En el caso de algunas realizaciones, los sensores diferenciales múltiples forman una configuración de sensores unidimensional o bidimensional.

[0033] Si los sensores diferenciales de acuerdo con el invento se comparan los sensores para la prueba descrita anteriormente de corriente Eddy (Foucault) para la fuerza de Lorentz, cabe mencionar que los sensores diferenciales de acuerdo con el invento pueden detector un cambio en el flujo magnético, mientras que en el caso de la prueba de corriente Eddy con fuerza de Lorentz, los valores absolutos de la fuerza actuando en el sistema de imanes se registran y se evalúan por los correspondientes sensores de fuerza. Sin embargo, aunque los sistemas mecánicos de medición de fuerza cuentan con dinámicas limitadas debido a las condiciones de medición, porque los cambios mecánicos en el sistema tienen que ser generados para la medida de la fuerza , no hay dicha restricción en las dinámicas de medición en el caso de sensores inductivos de acuerdo con el invento. En consecuencia, las medidas a tasas más altas de pruebas son posibles en comparación con la prueba de corriente Eddy con fuerza de Lorentz.

[0034] Se puede mostrar en teoría que el cambio en las fuerzas de Lorentz que se emplea para la medición en el caso de la prueba de corriente Eddy con fuerza de Lorentz se correlaciona directamente con los cambios en el flujo magnético , para que los hallazgos que se han obtenido en conexión con la evaluación de las pruebas con las señales de fuerza de Lorentz con corriente Eddy pueden posiblemente emplearse en la prueba o muestreo con sensores diferenciales de acuerdo con el invento que se reivindica.

[0035] En el caso de algunas realizaciones, además del sensor diferencial, un sensor de fuerza es proporcionado y se acopla mecánicamente al sensor diferencial de tal forma que las fuerzas Lorentz que actúan en el sensor diferencial pueden detectarse en múltiples direcciones espaciales por medio del sensor de fuerza. Como resultado, se crea un sensor de combinación o una combinación de sensor. Un acoplamiento de este tipo a una fuerza de recogida hace posible que los dos métodos diferentes se puedan llevar a cabo al mismo tiempo, siendo posible en un método de inspección de defectos que se detecte con la ayuda del sensor diferencial por medio de la variación del flujo magnético (?F/dt) que se esta detectando en múltiples direcciones espaciales, y que es posible al mismo tiempo se detecte la conductividad eléctrica en diferentes direcciones espaciales en el método de medición en el mismo volumen de pruebas por la conveniente correlación de los componentes de a fuerza Lorentz.

[0036] Un sensor diferencial del tipo aquí descrito puede por ejemplo ser empleado en combinación con un método y una configuración para determinar la conductividad eléctrica de un material de acuerdo con la antes mencionada DE 102011056 650 Al, la divulgación de la misma y su contenido en el presente se incluye como referencia.

[0037] El invento se relaciona con un sistema de inspección para la detección de anomalías en materiales eléctricamente conductivos, el sistema de inspección cuenta con por lo menos un sensor diferencial del tipo descrito arriba. E la operación de prueba, el sensor se conecta a un dispositivo de evaluación, que esta configurado para detectar de forma separada cada uno de los voltajes eléctricos inducidos en los embobinados de por lo menos dos bobinas, o señales derivadas de las mismas, y correlacionarlas al aplicar por lo menos un método de evaluación.

[0038] Por ejemplo, el sistema de evaluación puede estar diseñado solamente para generar una señal de defecto, indicando un defecto, o indicando un defecto con base en el cambio de voltaje que es típico de un defecto que es inducido tanto en la primera bobina y la segunda bobina. Esto permite que se reduzca la tasa de falsas detecciones.

[0039] Si también se proporciona un sensor de fuerza que actúa de forma multidimensional, del tipo mencionado, mecánicamente acoplado al sensor diferencial, un dispositivo de evaluación es proporcionado para la evaluación de señales del sensor de fuerza para múltiples direcciones espaciales.

[0040] El invento también se relaciona con un método para la detección de anomalías en materiales conductores de electricidad, en donde un sensor diferencial o un sistema de inspección con dicho sensor es empleado. En este caso, por lo menos (uno) de los sensores diferenciales se configura en la cercanía de la superficie del objeto de prueba de un material eléctricamente conductivo de tal forma que el campo magnético generado por el imán permanente pueda penetrar dentro del objeto de prueba a una profundidad de penetración. Un movimiento relativo entre el sensor diferencial y el objeto de prueba paralelo a la dirección del movimiento es generado. Esto es posible al mover el objeto de prueba con el sensor en reposo o mediante una combinación de movimientos del objeto de prueba y del sensor. La distancia entre el sensor y la superficie de la pieza de prueba debe ser en este caso lo mas constante posible. El movimiento relativo tiene el efecto de generar corrientes Eddy en el material, en la región en donde el campo magnético actúa, el campo magnético secundario de las Corrientes Eddy este actuando en las bobinas del sensor diferencial. Los voltajes eléctricos inducidos en los embobinados de las bobinas del sensor diferencial, o señales derivadas del mismo, se detectan de forma separada para cada bobina y se evalúan al aplicar a por lo menos un método de evaluación, en donde las anomalías en los materiales eléctricamente conductivos se puede detectar.

[0041] Estas y otras características surgen no solamente de las reivindicaciones sino también de la descripción de las ilustraciones, en donde las características individuales se pueden lograr en cada caso por si solas o como una pluralidad en forma de sub-combinaciones en una realización del invento y otros campos y constituyen realizaciones ventajosos y protegidas dentro de la envergadura de las realizaciones. Las realizaciones ejemplares del invento se representan en las ilustraciones y se explican con mayor detalle a continuación.

BREVE DESCRIPCION DE LAS ILUSTRACIONES Figura 1 muestra una realización del sistema de inspección con un sensor diferencial de acuerdo con una realización del invento en la operación de prueba; Figura 2 muestra esquemáticamente una realización de un sensor diferencial funcionando de forma tridimensional; Figura 3 muestra esquemáticamente de un sensor diferencial funcionando en dos dimensiones; Figura 4 esquemáticamente muestra las señales de medición de un prueba convencional de corriente Eddy fuerza Lorentz sin un defecto (-) y con un defecto (- ), en donde 4A muestra la fuerza de la señal en la dirección de movimiento del material y 4B muestra a fuerza de la señal e la dirección de elevación; Figura 5 Muestra las señales de voltaje inducido en el caso de un sensor diferencial de acuerdo con una realización del invento, en donde 5A muestra la señal de una bobina con un eje de bobina en la dirección X (dirección de movimiento) y la Figura 5B muestra una señal de la bobina con un eje de bobina en la dirección z (dirección de elevación); Figura 6 esquemáticamente ilustra un sistema de inspección que esta configurado para una combinación de prueba Eddy de fuerza de Lorentz y prueba de corriente Eddy diferencial; Figura 7 Muestra y una configuración de sensor bidimensional con una multiplicidad de sensores diferenciales idénticos; y Figura 8 muestra un sistema de inspección que tiene dos sensores diferenciales, que para propósitos de compensación de distancia se disponen en diferentes distancias de inspección del objeto de prueba.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS

[0042] La figura esquemática 1 muestra una realización de un sistema de inspección con un sensor diferencial de acuerdo con una realización del invento en la operación de prueba cuando se realiza el método para la detección de anomalías en un objeto de prueba OBJ, que consiste de un material conductor de la electricidad, en por lo menos la región de la superficie OB, posiblemente también completamente.

[0043] En el caso de esta configuración de medición o inspección, el sistema de inspección se encuentra en reposo con respecto al sistema Cartesiano espacialmente fijo de las coordenadas KS, mientras que el objeto de prueba se mueve en relación al mismo a una velocidad de v en una dirección del movimiento R en la dirección x. El objeto de prueba por ejemplo una placa o tira de acero, aluminio o de algún otro metal ferromagnético o no ferromagnético, contiene en el caso del ejemplo un defecto oculto DI, que no llega hasta la superficie OB del objeto de prueba y yace a cierta profundidad, y también un defecto D2 cerca de la superficie en forma de un espacio, que llega a la superficie OB.

[0044] El sistema de inspección SYS tiene un sensor diferencial SENS1, que esta conectado a un dispositivo de evaluación A. El sensor SENS1 tiene un imán permanente PM, que en caso del ejemplo es una pieza cúbica de un imán de tierras raras. Para realizar el invento, el imán permanente se coloca en la cercanía del objeto de prueba y se orienta de tal forma que el eje magnético, es decir la línea de unión entre el polo norte magnético N y el polo sur magnético S, es tan perpendicular como sea posible a la superficie OB del objeto de prueba.

[0045] El sensor tiene una primera bobina SI con uno o mas primeros bobinados, que corren alrededor del imán permanente y definen un primer eje de bobina (orientado perpendicularmente a los bobinados)), que en este caso del ejemplo corre en paralelo al eje magnético del imán permanente o paralelo a la dirección z. También se proporciona una segunda bobina S2 con uno o mas segundos bobinados, que corren alrededor del imán permanente y definen un segundo eje de bobina, que corre perpendicularmente a la primera bobina, para ser precisos en la dirección x, que durante la inspección esta orientada en paralelo tanto como sea posible del movimiento R. Además, se proporciona una tercera bobina S3, que de igual forma tiene uno o mas bobinados, que corren alrededor del imán permanente y definen un tercer eje de bobina, que corre perpendicularmente al primer y Segundo eje de bobinas, posiblemente paralelo a la dirección y.

[0046] Los tres ejes de las bobinas o los planos de las bobinas yacen perpendicularmente a los respectivos ejes de bobina, en consecuencia yace alternativamente perpendicular uno del otro. En este caso del ejemplo, las bobinas se enrollan del cable aislado y que se encuentra aisladas de la electricidad una de la otra. Las bobinas se fijan al imán permanente, por ejemplo por medio de un adhesivo, para que el movimiento relativo con respecto del imán no sea posible. La configuración consta de un imán permanente y las bobinas que se pueden moldear en un compuesto de polímero eléctricamente no conductor, no magnetizable, que por razones de simplicidad no se muestran. Las bobinas se conectan cada una de forma separada una de la otra al dispositivo de evaluación A, y a cada una de las bobinas se le asigna un canal de entrada como propio.

[0047] El sistema de inspección es capaz de detector cambios con el tiempo en el flujo magnético F en la región detectada por las bobinas, en la que los voltajes eléctricos inducidos en los bobinados de cada una de las bobinas individuales sean detectadas y evaluadas por medio del dispositivo de evaluación. Los cambios con el tiempo en el flujo magnético se pueden detectar de forma separada para las tres direcciones espaciales del sistema Cartesiano de coordenadas. Los componentes del cambio en el flujo magnético en la dirección z son detectados por la primera bobina SI y en consecuencia inducen en esta un voltaje eléctrico Uz. Los componentes del cambio en el flujo magnético en la dirección x, es decir mas o menos paralela a la dirección del movimiento R del objeto de prueba, genera un voltaje eléctrico correspondiente Ux en la segunda bobina S2. Los componentes que perpendicularmente a dichos componentes se dirigen paralelamente a la dirección y, es decir en dirección de movimiento transversal, generan un correspondiente voltaje Uy en la tercera bobina S3. Los voltajes individuales se detectan de forma separada en el dispositivo de evaluación y pueden ser correlacionados uno con el otro con la ayuda de diferentes métodos de evaluación.

[0048] Ya que el sensor SENS1 es capaz de detector los cambios con el tiempo en el flujo magnético, es decir un diferencial ?F/dt, de forma separada en múltiples direcciones espaciales, también se conoce como "sensor multi-componente diferencial".

[0049] La Figura 2 esquemáticamente muestra una posible configuración del sensor SENSI tridimensional activado en la Figura 1. Los bobinados de la primer bobina SI y de la segunda bobina S2 se enrollan cada un directamente en la circunferencia externa del imán permanente, en direcciones que son perpendiculares una en relación a la otra, mientras que el bobinado de la tercer bobina S3 se enrolla perpendicularmente a los bobinados de las otras dos bobinas alrededor de ellos. También es posible una configuración inversa.

[0050] La Figura 3 muestra una variante simplificada del sensor SENS2, que únicamente tiene una primera bobina SI y una segunda bobina S2, para que solo dos componentes del cambio en el flujo magnético se puedan detector en dos direcciones espaciales que son perpendiculares una en relación a otra. Esto puede ser suficiente para propósitos de medición y pruebas para muchos.

[0051] El principio funcional del sensor o del sistema de inspección se puede describir de la siguiente manera. Por movimiento relativo entre el imán permanente PM que esta rodeado de bobinas y el objeto de prueba del material conductor de electricidad, corrientes Eddy que se inducen en el objeto de prueba mediante un campo magnético del imán permanente. Estas corrientes de Foucault a su vez generan un campo magnético secundario, que interactúa con el campo magnético primario del imán permanente y superpuesta en el. Las bobinas "ven" el campo superpuesto como un todo (campo primario y campo secundario), pero con solo cambios en el campo secundario que se registran en las bobinas como voltaje inducido. Las anomalías en el objeto de prueba provocan un cambio en el flujo magnético en la región de las bobinas y que posteriormente puede ser detectado por el sensor diferencial.

[0052] En comparación con las pruebas convencionales de corriente Eddy actuales (excitación del campo primario por medio de bobinas de excitación a través de las cuales fluye la corriente), el método de inspección, el sistema de inspección y el sensor ofrecen varias ventajas, que también se pueden lograr mediante pruebas de corriente Eddy con fuerza de Lorentz descritas al inicio, incluyendo un aumento en la profundidad de la penetración. Sin embargo, se logran ventajas adicionales en comparación con la prueba de corriente Eddy y fuerza de Lorentz, especialmente con respecto a las posibles dinámicas superiores de las pruebas (mayor promedio de pruebas y se evitan las falsas detecciones. Para una mejor comprensión, algunas de las características comunes y diferencias esenciales de los dos métodos y sistemas de sensores se explican a continuación.

[0053] Como ya se menciono, en el caso de las pruebas de corriente de Foucault con fuerza Lorentz, un campo magnético constante, que se genera por ejemplo mediante un imán permanente o bobina operada con corriente directa, se emplea para generar Corrientes Eddy en el material a ser probado o testeado. El cambio con el tiempo en el campo magnético durante la interacción con el material se produce al generar una velocidad relativa entre el objeto de prueba y la fuente constante del campo de fuerza.

[0054] De acuerdo a las lcy de Ohm para portadores de carga movidos con una densidad de corriente j, con una densidad de flujo magnético B y una velocidad v del movimiento relativo, se inducen en el objeto de prueba:

[0055] Las Corrientes de Foucault por su parte interactúan nuevamente con el campo constante primario. Esta interacción en un volumen V del material conlleva a un efecto de fuerza en el material a ser probado, que se conoce como Fuerza de Lorentz FLF:

[0056] De acuerdo con la tercera ley de Newton "acción=reacción", debe existir una segunda fuerza, que actúa de forma retroactiva sobre la causa de la Fuerza de Lorentz, es decir sobre la fuente del campo magnético primario, en especifico un imán permanente PM. La fuerza es un valor vectorial y tiene tres direcciones espaciales. En la figura 1, los componentes correspondientes de fuerza Fx, Fy y Fz se ilustran en las direcciones de x, y, (y) z. Si el material a ser probado no contiene un defecto, los caminos de las corrientes Eddy (Foucault) no se mueven y la Fuerza de Lorentz permanece constante. Si un defecto perturba el camino de as Corrientes Eddy, los cambios en la fuerza se inducen y se miden.

[0057] La figura 4 muestra para propósitos de ilustración las señales típicas de medición de la fuerza de Lorentz y la corriente Eddy de prueba sin un defecto (línea sólida) y con defecto (linea punteada), en donde 4? muestra la fuerza de la señal en la dirección de movimiento del material (eje x) y 4 B muestra la fuerza de la señal en la dirección de levantamiento (eje z).

[0058] Ya que el campo primario es un campo constante, la profundidad de la penetración de las Corrientes Eddy en el material se determina por la velocidad relativa y no, como en el caso clásico de prueba de corriente de Foucault principalmente por la frecuencia de excitación. Como resultado, los defectos pueden ser potencialmente detectados a mayores profundidades bajo las mismas condiciones de medición.

[0059] Las fuerzas se pueden medir meramente con base en su efecto. Se acostumbra utilizar cuerpos de deformación mecánica, en donde las fuerzas se pueden medir meramente con base en su efecto. Se acostumbra emplear cuerpos de deformación mecánica, en donde la presión y la compresión se toman como base para calcular las fuerzas que están actuando. En términos de mecánica estructural, estos cuerpos de deformación tienden a tener un bajo indice de rigidez. Por esta razón, la frecuencia natural en términos de con frecuencia se encuentra en el rango mas bajo de Hz. Ya que los promedios de medición requieren de dinámicas altas del sistema de medición, los sistemas con bajas frecuencias ya no son adecuadas. La perturbación simplemente no es detectada por el sistema si ocurre durante n periodo breve (asilamiento de vibración).

[0060] La fuerza de Lorentz de actuación permanente puede probablemente tener efectos inconvenientes en el sistema de inspección. El equipo del sensor debe cubrir una mayor capacidad de medición. La perturbación indica un defecto es pequeño en comparación con la fuerza de Lorentz que actúa. Las dos demandas (rango de medición, resolución) son contrarias y representan un conflicto de objetivos que normalmente solo se pueden resolver mediante un compromiso téenico.

[0061] En contraste con la prueba clásica de corriente Eddy, la prueba de corriente Eddy con fuerza de Lorentz es solo condicionalmente adecuada para la prueba de materiales ferromagnéticos. Las altas fuerzas de atracción entre el imán y el material de prueba deben compensarse. De otra manera, la Fuerza de Lorentz y en particular para perturbaciones debido a fuerzas de atracción, se superponen y no pueden ser detectadas de forma satisfactoria.

[0062] Las pruebas de corriente Eddy con fuerza de Lorentz no se limita por una profundidad de penetración dependiente en frecuencia sino en una profundidad de penetración que depende de la velocidad. La limitación de velocidad es notable a partir de velocidades de 1 m/s mediante el cual el efecto de fuerza se comporta de forma no lineal. El método es potencialmente aceptable para la detección de defectos en materiales no ferromagnéticos que penetran la superficie o que se localizan cerca de la superficie. La conductividad especifica eléctrica del material de prueba se puede determinar con la ayuda de dos componentes de fuerza medida, (cf. DE 102011 056 650 Al).

[0063] Para poder superar el conflicto descrito de los objetivos de inspección y prueba con corriente Eddy y fuerza de Lorentz, seria posible detector solo el cambio con el tiempo en la señal de fuerza. El cambio en la señal se puede determinar por una parte por la configuración diferencial que requiere de dos sistemas de medición idénticos, uno de los cuales examina una parte libre de defectos del material a ser probado, mientras que la otra pasa sobre el defecto; por otra parte se puede determinar un cambio, por el tiempo derivado (diferencial) de una señal.

[0064] Se ha reconocido que es problemático determinar el tiempo derivado de la señal de fuerza, ya que en este caso aumenta el ruido. Es mejor medir un valor físico que se vincula a la fuerza de Lorentz por cambio con el tiempo.

[0065] La fuerza de la señal se genera por el campo magnético como un todo, lo que se produce por la interacción del campo magnético primario y el campo magnético secundario. El cambio con el tiempo en el campo magnético secundario también genera cambio co e tiempo en el campo magnético como un todo. El componente o constante primario no tiene influencia en la derivada de tiempo. El campo magnético secundario cambia cuando la reacción se ve perturbada por el paso de las corrientes Eddy. Esto cambia con el tiempo y el campo magnético se puede medir por varios sensores, por ejemplo bobinas de inducción. En una bobina con varios bobinados N y un área de bobina A, el cambio con el tiempo en el flujo magnético genera un voltaje eléctrico U:

[0066] Se puede observar que este voltaje es proporcional al componente correspondiente que es la fuerza de Lorentz.

[0067] Entonces, el voltaje generado contiene los cambios e el campo magnético que son provocados por los bordes de un cuerpo o anomalías de las propiedades de los materiales. Las anomalías de las propiedades de los materiales pueden ser, Inter alia, desviaciones en la conductividad permeabilidad, inclusiones de aire y grietas. A causa del uso de la derivada de tiempo, el método, el método se conoce como método "diferencial". En particular, el método se puede conocer como MISFECT "Prueba con corriente Eddy secundaria inducida por movimiento/motion-induced secondary field eddy current testing".

[0068] Ya que, con una señal que es invariable con el tiempo (ningún material experimenta o atraviesa pruebas, el material si atraviesa pruebas pero no tiene defectos), el voltaje es cero y el voltaje solo se mide si hay cambios, es suficiente para cubrir un rango pequeño de medición para detector defectos. La alta resolución del sistema de medición que existe hace posible que se proporcione un aumento en la probabilidad en la defección de defectos. Dicho sensor es pasivo, ya que no es necesaria la corriente eléctrica, y es inmune a las sobrecargas, ya que solo se pueden inducir pequeños voltajes eléctricos y no pueden destruir al sensor.

[0069] Para propósitos de ilustración, la Figura 5 muestra las señales de voltaje inducido en las bobinas con una orientación diferente, en donde 5 A muestra la señal de la segunda bobina con un eje de bobina en la dirección x (dirección del movimiento) y la figura 5 B muestra la señal de la primer bobina con un eje de bobina en la dirección z. (dirección de elevación).

[0070] La correlación de tiempo de dos o mas señales de voltaje se pueden emplear para reducir el seudo rechazo (partes que se han inspeccionado mal y que están bien). Ya que el cambio en el campo magnético deben ocurrir de forma simultánea en múltiples bobinas, si las señales de defectos solo ocurren en un componente del sensor, entonces se pueden ignorar.

[0071] En contraste con la prueba de corriente eddy con fuerza de Lorentz, las fuerzas magnéticas de atracción ya no perturban al sistema de medición. De igual forma, con la prueba de corriente eddy en el campo secundario inducida por movimiento que se presenta en el presente, también es posible investigar a los materiales ferromagnéticos con un alto grado de sensibilidad y alto promedio de prueba.

[0072] Los sensores de corriente diferencial de Foucault del tipo descrito hasta el momento, se puede emplear de forma ventajosa en combinación con un multicomponente de sensor de corriente eddy de fuerza de Lorentz, que esta diseñado para detectar componentes del valor absoluto de la fuerza de Lorentz inducida en las respectivas direcciones espaciales. Al respecto de la relación de los dos métodos, como resultado, es posible, ínter alia, realizar al mismo tiempo las pruebas no destructivas para defectos, también por ejemplo una medición de la conductividad especifica eléctrica del material que se está probando.

[0073] Para propósitos ilustrativos, la Figura 6 esquemáticamente muestra los components esenciales de un sistema de inspección SYS1 configurado para dicho muestreo combinado. El sensor de combinación SS de este sistema de inspección tiene un sensor diferencial SENS3 para detector el cambio en el flujo magnético en tres dimensiones, la estructura y la función de la cual puede corresponder para aquellos correspondientes al sensor SENS1 de la Figura 1 o 2. Los componentes correspondientes tienen las mismas designaciones que en las Figuras 1 y 2. se hace referencia en la descripción a este respecto. Las tres bobinas SI, S2, S3, enrolladas ortogonal una con otra alrededor del imán permanente PM, que se conectan de forma separada una de otra al primer dispositivo de evaluación Al.

[0074] El sensor SENS3 se sujeta con ayuda de un dispositivo de sujeción H de un material no magnetizable y no conductor de la electricidad a la cara inferior del sensor de fuerza F-SENS y de esta manea queda acopado al mismo de manera fija mecánica. El dispositivo de sujeción también por ejemplo puede formarse mediante encapsulación plástica del sensor SENS3 que se conecta mediante adhesivos a un área adecuada de conexión del sensor de fuerza o se atornilla al mismo. El sensor de fuerza F-SENS se acopla de forma rígida y mecánica a un componente K del sistema de inspección SYS1 que se instala de forma fija espacialmente, cuya posición espacial y orientación se puede describir por el sistema fijo espacial de las coordenadas KS.

[0075] El sensor de fuerza es esquemáticamente representado por un cuerpo de deformación de baja rigidez mecánica, la extensión o compresión o torsión que puede detectarse en base a las fuerza externa mediante calibradores de tensión y otros transductores electromecánicos, que hace posible que las señales del transductor eléctrico se tomen como fundamento para calcular las fuerzas que provocan la deformación. El sensor se conecta a un segundo dispositivo de evaluación A2, al que los valores asociados, se pueden determinar, para el efecto de fuerza en tres direcciones espaciales.

[0076] En el caso de este ejemplo, el sensor de combinación SS se dispone a una distancia de inspección pequeña PA arriba de la superficie OB del objeto de prueba conductor de metales OBJ, que en relación con la combinación de sensor SS en reposo se mueve a una velocidad v paralela a la dirección x.

[0077] El objeto de prueba puede ser, por ejemplo, una placa metálica con un borde de entrada y un borde de salida (visto en dirección del movimiento) y un defecto D3 cerca de la superficie. Las Figuras 4 y 5 muestran sin defecto (líneas sólidas) un esquema de posibles señales de sensores si defectos y con defectos (lineas punteadas) que dos por una parte paralelo a la dirección de movimiento (dirección x) en la figuras 4A y 5A and en la dirección z, es decir en la dirección de levantamiento perpendicular a la superficie de la pieza de prueba, en las Figuras 4 B y 5B.

[0078] La señal de fuerza Fx en la dirección del movimiento aumenta al valor finito cuando llega al borde de ataque y después permanece dentro de un nivel constante hasta que el borde terminal pasa el sensor y la señal cae de nueva cuenta a cero. Esta señal correspondiente a la fuerza de arrastre, cae ligeramente en la región de meseta en la presencia de un defecto, ya que el defecto altera la propagación de la corriente de Foucault en el material y en consecuencia el campo secundario. Cuando hay una fuerza de levantamiento (figura 4 B) los bordes se manifiestan como deflexiones o desviaciones en orientaciones opuestas de gran tamaño, mientras que un defecto que ocurre en medio trae consigo una perturbación sinusoidal de la señal que es pequeña en comparación.

[0079] Las señales de voltaje generadas en el sensor diferencial SENS3 tienen un perfil diferente. De acuerdo con la Figura 5A, los bordes del cuerpo se manifiestan mediante una señal de voltaje de la segunda bobina S2, el eje de bobina que corre en dirección x, por grandes deflexiones en direcciones opuestas, mientras que la señal de voltaje desaparece cuando el material inalterado de la pieza de prueba en medio pasa a través de los mismos. Si defecto corre a través del rango del sensor, se produce la señal de defecto aproximadamente sinusoidal. Ese componente de los cambios en el flujo magnético que actúa perpendicularmente a la superficie de la pieza de prueba, es decir en la dirección de levantamiento, es detectada por la primera bobina SI, el plano de la bobina que corre paralelo a la superficie de la pieza de prueba. El borde de delantero y trasero de esta forma producen deflexiones sinusoidales en orientación opuesta de gran tamaño. En la región libre de efecto entre ellas, el voltaje cae a cero. Si ocurre un defecto, se manifiesta como una deflexión distorsionada sinusoidal de la señal de voltaje.

[0080] Ambos tipos de señales, es decir la señal del sensor de fuerza F-SENS, atribuible a los efectos de fuerza y a los voltajes eléctricos inducidos del sensor diferencial SENS3, se evalúan en el sistema de inspección SYS1 para poder obtener los hallazgos relativos al material que esta sometiéndose a prueba. La presencia o ausencia de defectos se determina con un alto grado de sensibilidad y dinámicas con ayuda de una primera unidad de evaluación Al, de las señales del sensor diferencial SENS3. Al mismo tiempo, la conductividad eléctrica especifica del material de la pieza de prueba se determina para el mismo volumen de prueba de las señales del sensor de fuerza. Esto implica la creación de un cociente Fz/Fx, dividendo del cual es una medida del efecto de fuerza en la dirección de levantamiento (Fz) y el divisor del cual la medida de efecto de fuerza es paralelo a la dirección de movimiento es decir la medida de la fuerza de arrastre (Fx). bajo el fundamento de estos valores medidos, la conductividad eléctrica del material de la pieza de prueba se puede determinar de acuerdo con el método descrito en DE 10 2011 056 650 Al. Cuando se hace, las influencias de la densidad del flujo magnético del imán y de la distancia entre el imán permanente y el material en el resultado de la medición se puede minimizar por la formación creación de un cociente, para que una determinación sin contacto de la conductividad eléctrica es posible con un alto grado de precisión. La divulgación de el contenido de este documento con respecto de DE 102011 056650 Al se hace en referencia a la descripción.

[0081] La combinación de sistema de inspección SYS1 o la combinación de sensor SS cuenta con una estructura mecánica y eléctricamente robusta y simple y materiales eléctricamente conductores y que por ejemplo puede ser empleada para la certificación de materiales conductores de la electricidad directamente en o en conexión con la producción, para la inspección y detección altamente sensible y dinámicas de defectos y realizar pronunciamientos cualitativos sobre la conductividad eléctrica. Dicha combinación de sensores se puede emplear por ejemplo con grandes ventajas en la producción de aluminio, y reemplazar los métodos anteriores de inspección que eran métodos separados.

[0082] En el caso de las realizaciones, un sistema de inspección cuenta con un sistema de sensor con dos o más sensores diferenciales, la estructura que puede ser similar o idéntica en relación una con la otra.

[0083] La Figura 7 muestra un sistema de sensor en forma de una configuración de sensores AR con múltiples por ejemplo nueve, sensores diferenciales idénticos uno al otro, que relativamente están cerca uno del otro, que se encuentran relativamente cerca uno del otro en una configuración plana bidimensional en una rejilla rectangular, para poder por ejemplo detectar regiones relativamente extensas de material que debe ser probado de forma simultanea. También es posible que un menor número de sensores o más de estos, por ejemplo 4 sensores a 20 sensores o más, se proporcionen en la configuración de sensores.

[0084] Un sensor diferencial individual tiene para cada componente (del cambio en el flujo magnético) una característica que es una función de imagen (función de dispersión en punto). Así que si se operan múltiples sensores en una configuración de sensores se correlaciona con la posición del sensor mediante por lo menos un algoritmo de evaluación, y por lo menos se puede crear una prueba de imagenología bidimensional 2D o tridimensional 3D del material que se esta investigando. El uso de otros algoritmos de evaluación puede conducir a una reconstrucción de los defectos en 3D. Debido a su construcción compacta, los sensores diferenciales pueden consecuentemente también utilizarse bien para los métodos de imagen de inspección o métodos de medición.

[0085] Por lo menos se pueden emplear dos sensores diferenciales separados para compensar las influencias de perturbación, por ejemplo componentes de los cambios en la distancia de inspección. Para este propósito, el comportamiento de distancia (dependencia de la señal de amplitud en la distancia de la inspección) de un solo sensor debe ser conocida tanto como sea posible. Entonces si dos sensores únicos se operan a dos distancias diferentes de inspección, se puede determinar por los cambios en las cantidades en las distancias de inspección y medir la señal que se puede corregir, (compensación de distancia).

[0086] Dicha posibilidad para el uso de sensores diferenciales múltiples en un sistema de inspección SYS3 se explica en base a la Figura 8. El sistema de sensor SABS tiene un primer sensor diferencial SENS4-1 y un segundo sensor diferencial SENS4-2 de una construcción idéntica. También se pueden proporcionar otros sensores diferenciales que no se representan en el presente. Los dos sensores pueden por ejemplo integrarse en una configuración de sensores. Las señales de las tres bobinas respectivamente de cada uno de los sensores se detectan de forma separada en unidades de evaluación asignadas Aij, con i=l, 2, 3 y j=l, 2, 3, y después se correlacionan. Los dos sensores se encuentran desviados con respecto uno del otro en la dirección z, para que no estén a la misma altura con respecto al objeto de prueba OBJ cuando el sistema de sensores se posiciona en la cercanía de la superficie OB de la pieza de prueba. Una primera distancia PA1 es mayor que la segunda distancia de inspección PA2. Por evaluación de las señales, se puede crear un sistema con compensación de distancia.

[0087] En el caso de realizaciones gráficamente representadas, el imán permanente es un imán que consta de por lo menos una pieza de material magnetizable material que obtiene su campo magnético estático sin el que se requiera de un flujo de corriente para generar dicho campo magnético, como en el caso de los electroimanes. El imán permanente se encuentra en operación constante sin corriente de la fuente del campo magnético. Algunas de las ventajas del invento reivindicado también se pueden logar con una fuente de campo magnético constante que tenga por lo menos una bobina a través de la cual fluye corriente directa, en donde la bobina debe estar lo más lejos posible conectada a la fuente de corriente para lograr un campo magnético constante. Al termino "imán permanente" se refiere en el sentido amplio de la palabra a una fuente constante de campo magnético.

[0088] Por otra parte, no es imperativo que el eje magnético del imán permanente o de o que la fuente de campo magnético sea tan perpendicular como sea posible a la superficie del objeto de prueba. Una orientación inclinada o una orientación paralela a la superficie de del objeto de prueba también es posible. Sin embargo, algunas de las razones por las que la orientación perpendicular puede ser particularmente favorable son las intensidades de campo más altas.

[0089] En el caso de realizaciones representadas en gráficas, las bobinas con orientación diferente actúan como sensores de campo magnético que generan una señal de sensor en forma de un voltaje inducido en donde hay un cambio en el campo magnético que actúa sobre las bobinas como sensores de campo magnéticos que generan una señal de sensor en forma de un voltaje inducido cuando hay un cambio en el campo magnético que actúa en las bobinas. A este respecto, el termino "bobina" se emplea en el sentido amplio de la palabra para un sensor que es sensible a cambios en el campo magnético, es decir un sensor que, cuando hay un cambio en el campo magnético que actúa sobre el sensor, genera una señal defensor proporcional a este cambio, por ejemplo en la forma de una señal eléctrica de voltaje. Una. Algunas y todas las bobinas se pueden reemplazar posiblemente por otro sensor que sea sensible a los cambios en el campo magnético, por ejemplo un sensor Hall o una unidad de interferencia quántica superconductora (SQUID).

[0090] De acuerdo con otra formulación, un sensor diferencial para la detección de anomalías en materiales eléctricamente conductivos proporcionado consta de: Una fuente constante de campo magnético; Un primer sensor, que sea sensible a los cambios en el campo magnético y define un primer eje de sensor; Y por lo menos un segundo sensor, que es sensible a los cambios en el campo magnético y define un segundo eje de sensor, que corre transversalmente, en particular, perpendicularmente al primer eje de sensor, Un eje de sensor respectivamente en la dirección de máxima sensibilidad del sensor a los cambios en el campo magnético.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un sensor diferencial para la detección de las anomalías en materiales eléctricamente conductivos: Un imán permanente (PM); Una primera bobina (SI) con uno o mas embobinados, que corren alrededor del imán permanente y definen un primer eje de bobina (Al), y Una segunda bobina (S2) con una primera o Segundo embobinado, que corre alrededor del imán permanente y define un Segundo eje de bobina (A2), que corre transversalmente al primer eje de bobina.

2. El sensor diferencial como se reivindica en la reivindicación 1, caracterizado por una tercera bobina (S3) con uno o mas terceras embobinados, que corren transversalmente al imán permanente y definen un tercer eje (A3), que corre transversalmente al primer eje de bobina (Al) y al eje de la segunda bobina (A2).

3. El sensor diferencial como se reivindica en la reivindicación 1 0 2, caracterizado en que los ejes de las bobinas (Al, A2, A3) se orientan alternativamente perpendicular uno del otro.

4. El sensor diferencial como se reivindica en una de las reivindicaciones previas, se caracteriza en que la primera bobina (SI), la segunda bobina (S2) y la tercera bobina {S3) se fijan a un imán permanente.

5. El sensor diferencial como se reivindica en una de las reivindicaciones previas, se caracteriza en que e sensor diferencial (SENS3) se acopla mecánicamente mediante las fuerzas Lorentz que actúan sobe el sensor diferencial (F-SENS) de tal forma que las fuerzas Lorentz que actúan en el sensor diferencial se pueden detectar en múltiples direcciones espaciales mediante el sensor de fuerza.

6. Un sistema de inspección para la detección de anomalías en materiales eléctricamente conductivos con: Por lo menos un sensor diferencial (SENSl, SENS2, SENS3), como se reivindica en una de las reivindicaciones previas; y Un dispositivo de evaluación (A, Al), que esta configurada para detectar de forma separada para cada uno de los voltajes de bobina inducidos en los embobinados (SI, S2, S3) del sensor diferencial, o señales derivadas del mismo, y correlacionarlos al aplicar por lo menos un método de evaluación.

7. El sistema de inspección como se reivindica en la reivindicación 6, se caracteriza en que el dispositivo de evaluación (A, Al) se configure solo para generar una señal de defecto, indicando un defecto, cuando ocurre un cambio en el voltaje que es típico de un defecto que se induce en la primera bobina y en la segunda bobina.

8. El sistema de inspección como se reivindica en las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por un sensor de fuerza (F-SENS), que se acopla mecánicamente al sensor diferencial (SENS3) de tal forma que las fuerzas de Lorentz que actúan en el sensor diferencial pueden ser detectadas en múltiples direcciones espaciales por medio del sensor de fuerza, y Un dispositivo de evaluación (A2) para la evaluación de señales del sensor de fuerza para múltiples direcciones espaciales.

9. El sistema de inspección como se reivindica en las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado en que la evaluación de las señales del sensor de fuerza implica la formación de un cociente, el dividendo que es una medida del efecto de fuerza perpendicular a la superficie de la pieza de prueba y el divisor que es una medida del efecto de fuerza paralelo a la dirección de movimiento.

10. El sistema de inspección como se reivindica en una de las reivindicaciones de la 6 a la 9, caracterizado en que el sistema de inspección (SYS3) tiene un sistema de sensor (SABS) con por lo menos dos sensores diferenciales (SENS4-1, SENS4-2), que se disponen desviados con respecto uno del otro de tal forma que se encuentran a diferentes distancias de inspección (PAl, PA2) del objeto de prueba, cuando el sistema de sensor se posiciona en la cercanía a la superficie (OB) de la pieza de prueba.

11. El sistema de inspección como se reivindica en una de las reivindicaciones de 6 a 10, caracterizado en que el dispositivo de evaluación se configura para realizar una compensación por distancia.

12 El sistema de inspección como se reivindica en una de las reivindicaciones 6 a 11 caracterizado en que múltiples sensores diferenciados forman una configuración de sensores unidimensional y bidimensional (AR).

13. Un método para la detección de anomalías en materiales conductores de la electricidad, usando un sensor diferencial como se reivindica en una de las reivindicaciones 1 a 5 y/o usando un sistema de inspección como se reivindica en una de las reivindicaciones 6 a 12 en los siguientes pasos: Configurar el sensor diferencial en la cercanía de la superficie de un objeto de prueba del material conductor de la electricidad de tal forma, que se genere un campo magnético por el imán permanente dentro del objeto de prueba a la profundidad de penetración; Generar un movimiento relativo entre el sensor diferencial y el objeto de prueba del material conductor de electricidad paralelo a la dirección del movimiento; Detectar de forma separada para cada bobina, los voltajes eléctricos inducidos por los embobinados de las bobinas (SI, S2, S3) del sensor diferencial o señales derivadas del mismo; y Evaluar los voltajes eléctricos inducidos en las bobinas, o señales derivadas del mismo, al aplicar por lo menos un método de evaluación.