NL1044407B1

NL1044407B1 - Eddy current probe with focusing action for non-destructive testing.

Info

Publication number: NL1044407B1
Application number: NL1044407A
Authority: NL
Inventors: Johannes Gruitroij Leonardus; Willem Van Andel Petrus; Dewanand Soerish Schirra Giovanni
Original assignee: Sixpec B V
Priority date: 2022-08-30
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2024-03-12

Abstract

De uitvinding betreft uitvoeringsvormen voor een wervelstroomsonde met focusserende werking met zendspoelen zonder ferromagnetische kern. Elektrisch geleidende materialen kunnen op niet-destructieve wijze geïnspecteerd worden met de wervelstroomtechniek. De opbouw van de wervelstroom-sonde volgens uitvinding is dusdanig, dat er focussering van wervelstromen in een bepaald gebied ontstaat. Dit heeft als voordeel dat kleine defecten gevonden kunnen worden, wanneer deze zich in het focusgebied bevinden. De wervelstroomsonde volgens uitvinding is vooral voordelig indien de sonde een grote afstand heeft tot het te inspecteren materiaal.The invention concerns embodiments for an eddy current probe with focusing effect with transmitting coils without a ferromagnetic core. Electrically conductive materials can be inspected non-destructively using the eddy current technique. The structure of the eddy current probe according to the invention is such that focusing of eddy currents in a specific area occurs. This has the advantage that small defects can be found when they are in the focus area. The eddy current probe according to the invention is especially advantageous if the probe has a large distance to the material to be inspected.

Description

Wervelstroomsonde met focusserende werking voor niet-destructief testen.Eddy current probe with focusing action for non-destructive testing.

De uitvinding betreft uitvoeringsvormen voor een wervelstroomsonde met focusserende werking, Elektrisch geleidende. materialen kunnen op niet-destructieve wijze & geïnspecteerd worden met de wervelstroomtechniek, De opbouw van de wervelstroom- sonde volgens uitvinding is dusdanig, dat er focussering van wervelstromen in sen bepaald gebied ontstaat, In het focusgebied zijn de wervelstromen sterker dan buiten dit gebiezl Dit heeft als voordeel dat kleine defecten gevonden kunnen worden, wanneer deze zich in het focusgebied bevinden. De wervelstroomsande volgens uitvinding is vooral voordelig indien de sonde cen grote afstand heeft tot het te inspecteren materiaal.The invention concerns embodiments for an eddy current probe with focusing effect, electrically conductive. materials can be inspected non-destructively with the eddy current technique. The structure of the eddy current probe according to the invention is such that focusing of eddy currents occurs in a specific area. The eddy currents are stronger in the focus area than outside this area. This has the advantage that small defects can be found when they are in the focus area. The eddy current probe according to the invention is especially advantageous if the probe has a large distance to the material to be inspected.

De wervelstroomtechriek is een bekende methode voor het inspecteren van elektrisch geleidende materialen, Een elektrisch geleidende zendspoel wordt hierbij gebruikt om een magneetveld op te wekken, Komt dit magneetveld in aanraking met een geleidend materiaal, dan gaan er wervelstomen lopen in dit materiaal, Wervelstromen in een elektrisch geleidend voorwerp genereren op hun beurt weer een magneetveld, dat buiten het voorwerp opgemeten kan worden met een sensor voor magneetvelden. Een defect, zoals: corrosie, scheurvorming of inhomogenitei, zal de loop van wervelstromen verstoren, De aanwezigheid van dit defect kan dan ontdekt worden, door het magnestveld van de verstoorde wervelstromen op te meten, Het is ook mogelijk om met wervelsiromen bepaalde eigenschappen op te meten van sen defect, zoals de grootte en de diepte van het defect. Daarnaast kunnen dimensiongle eigenschappen en materiaaleigenschappen van ean elektrisch geleiden voorwerp opgemeten worden.The eddy current technique is a well-known method for inspecting electrically conductive materials. An electrically conductive transmitter coil is used to generate a magnetic field. If this magnetic field comes into contact with a conductive material, eddy currents will flow in this material. Eddy currents in a electrically conductive objects in turn generate a magnetic field, which can be measured outside the object with a magnetic field sensor. A defect, such as: corrosion, crack formation or inhomogeneity, will disrupt the course of eddy currents. The presence of this defect can then be discovered by measuring the magnetic field of the disturbed eddy currents. It is also possible to measure certain properties with eddy currents. measuring a defect, such as the size and depth of the defect. In addition, dimensional properties and material properties of an electrically conductive object can be measured.

Een wervelstroomsonde kan worden gerealiseerd mat één of meerdere zendsposlen, De sensor voor magneetvelden, ook wel ontvangstsensor genoemd, wordt vaak te samen met gen zendspoel in de behuizing van de wervelstroomsonds geplaatst. De ontvangstsensor kan bestaan uit één of meerdere ontvangsispoelen, ofwel uit éen of meerdere andere types magneetveidsensoren zoals bijvoorbeeld halfgeleidersensoren,An eddy current probe can be realized with one or more transmitter coils. The sensor for magnetic fields, also called a reception sensor, is often placed together with a transmitter coil in the housing of the eddy current probe. The reception sensor can consist of one or more reception coils, or of one or more other types of magnetic field sensors such as semiconductor sensors,

Doorgaans worden de zendspoel en de ontvangstsensor zo dicht mogelijk op het te inspecteren voorwerp geplaatst, zodat een 20 sterk mogelijk signaal wordt ontvangen. Ook worden de zendspoelen vaak om sen ferromagnetische kern gewikkeld, hetgeen de signaalsterkte bevordert.Typically, the transmitter coil and the reception sensor are placed as close as possible to the object to be inspected, so that a strong possible signal is received. The transmission coils are also often wound around a ferromagnetic core, which improves the signal strength.

in sommige gevallen is plaatsing dicht op een voorwerp niet mogelijk, door bijvoorbeeld de aanwezigheid van een dikke laag isolatie of een dikke beschermende coating. Er ontstaat dan de behoefte aan een wervelstroomtechniek, waarbij vanaf grotere afstand de wervelstromen opgewekt en gemeten kunnen worden, De hoogte tussen de zendspoel en het te inspecteren voorwerp wordt lift-off afstand genoemd. Bij vergroten van de lift-off afstand, zal het magneetveld van de zendspoel uitwaaleren, waarbij dit veld zich verspreidt over sen groter deel van het te inspecteren voorwerp. Bij grotere lift-off afstand zal het uitwaaler-effect verder toenemen waardoor het waarnemen van kleine defecten mosilijker, of zelfs onmogelijk wordt.In some cases, placement close to an object is not possible, for example due to the presence of a thick layer of insulation or a thick protective coating. The need then arises for an eddy current technique in which the eddy currents can be generated and measured from a greater distance. The height between the transmitter coil and the object to be inspected is called the lift-off distance. When increasing the lift-off distance, the magnetic field of the transmitter coil will fan out, spreading over a larger part of the object to be inspected. With a larger lift-off distance, the drift effect will further increase, making the detection of small defects more difficult, or even impossible.

Het is bekend dat een ferromagnetische ern dusdanig gevormd kan worden, dat er een focussering van magnetische flux ontstaat, resulterend in een verhoogd magneetveld op een specifieke plek. Ook is bekend, dat zendspoelen voor wervelstroomonderzoek gebruik maken van focusserende ferromagnetische kernen voor het vinden van kleine defecten, Dit gaat goed bij een kleine lift-off afstand. Bij een liR-off afstand van ongeveer sen halve diameter van de zendspoel of meer blijkt, dat de ferromagnetische kem het veld naar zich toe trekt. Er worden dan minder sterke wervelstromen gegenereerd en ook het focusseringseffect verdwijnt, Niettegenstaande dit nadeel zijn ferrietkernen bij grote lift-off uigebreid onderzocht. De volgende recente publicatie geeft hiervan sen overzicht, en geeft een diepgaande analyse:It is known that a ferromagnetic core can be formed in such a way that a focusing of magnetic flux occurs, resulting in an increased magnetic field at a specific location. It is also known that transmitting coils for eddy current research use focusing ferromagnetic cores to find small defects. This works well with a small lift-off distance. At a liR-off distance of approximately half the diameter of the transmitting coil or more, it appears that the ferromagnetic core attracts the field towards itself. Less strong eddy currents are then generated and the focusing effect also disappears. Notwithstanding this disadvantage, ferrite cores have been extensively researched with large lift-off. The following recent publication provides an overview of this, and provides an in-depth analysis:

FAN YANG, et al. Comparison of different types of focusing probes in pulsed eddy current testing. AIP Advances 12, 075010 {2022}, {online}, [opgehaald op 2022-07 16]. opgehaald van <htips://aipacitation.org/doi/ 10.1063/5.009031 1> <htips://dol.org/10.1063/5.0090311>FAN YANG, et al. Comparison of different types of focusing probes in pulsed eddy current testing. AIP Advances 12, 075010 {2022}, {online}, [retrieved 2022-07 16]. retrieved from <htips://aipacitation.org/doi/ 10.1063/5.009031 1> <htips://dol.org/10.1063/5.0090311>

Het is ook bekend dat zendspoelen zonder ferromagnetische kern een focusserende werking kunnen hebben, Het volgende octrooi geeft hiervan een voorbeeld:It is also known that transmitter coils without a ferromagnetic core can have a focusing effect. The following patent gives an example of this:

EPO 910 784 BL (SHELL, INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V] 2002-05- 22, paragraaf [0019], figuren 2 en 3,EPO 910 784 BL (SHELL, INTERNATIONALE RESEARCH MAATCHAPPIJ B.V] 2002-05- 22, paragraph [0019], figures 2 and 3,

De wervelstoomsonds beschreven in dit octrooi is bekend geworden onder de naamThe vortex steam probe described in this patent has become known as

Figuur-8 probe, De Fliguur-8 probe bestaat uit twee tegen elkaar geplaatste zendspoelen,Figure-8 probe, The Fliguur-8 probe consists of two transmitter coils placed against each other,

Onder het punt waar de zendspoelen elkaar raken ontstaat een verhoogde wervelstroom- dichtheid, zodat daar een focusgebied Is. Een nadeel van de Figuur-8 probe is dat er ook wervalstromen lopen op plaatsen die vrij ver van de sonde af liggen. Dit kan de meting sterk verstoren, bijvoorbeeld indien de veraf gelegen wervelstromen tegen een rand van het te inspecteren voorwerp botsen.Below the point where the transmitter coils touch each other, an increased eddy current density is created, so that there is a focus area. A disadvantage of the Figure-8 probe is that eddy currents also flow in places that are quite far away from the probe. This can seriously disrupt the measurement, for example if the distant eddy currents collide with an edge of the object to be inspected.

De onderhavige uitvinding betreft het ontwerp van wervelstroomsondes op basis van zendspoelen zonder ferromagnetische kern, waarbij er focussering ontstaat, zonder de verstoring die bij de Figuur-8 probe optreedt. Tevens, door geen ferromagnetische kern te gebruiken ontstaat het voordeel dat de sonde ook bij grote lift-off afstand goed presteert.The present invention concerns the design of eddy current probes based on transmitting coils without a ferromagnetic core, which results in focusing without the disturbance that occurs with the Figure-8 probe. In addition, by not using a ferromagnetic core, the advantage is that the probe also performs well at a large lift-off distance.

De focussering kan nog verder versterkt worden doar kleine magneetveldsensoren op specifiek gunstige posities te plaatsen. De onderhavige uitvinding wordt verduidelijkt met bijgevoegde tekeningen: - Figuur 1 laat een zendspoel in perspectief zien boven een te inspecteren voorwerp. - Figuur 2 geeft een dwarsdoorsnede van de zendspoel en geeft een representatie van de wervelstromen in hel te inspecteren voorwerp. - Figuur 3 geeft een uilvoeringsvoorbeeld van samengestelde zendspoelen met een focusseringsprincipe volgens de uitvindingsgedachte. - Figuur 4 verklaart de focussering van Figuur 3 op grond van de uitvindingsgedachte, - Figuur 5 geeft een verdere uitvoeringsvorm met rechthoekige zendspoelen. - Figuur 6 Verklaart de uitvindingsgedachte in algemenere vorm, - Figuur 7 is een bovenaanzicht van een verdere uitvoeringsvorm zijnde een langwerpige zendspoel met focussering.The focusing can be further enhanced by placing small magnetic field sensors at specifically favorable positions. The present invention is explained in the attached drawings: - Figure 1 shows a transmitter coil in perspective above an object to be inspected. - Figure 2 shows a cross-section of the transmitter coil and represents the eddy currents in the object to be inspected. - Figure 3 shows an implementation example of composite transmission coils with a focusing principle according to the inventive concept. - Figure 4 explains the focusing of Figure 3 on the basis of the inventive idea, - Figure 5 shows a further embodiment with rectangular transmission coils. - Figure 6 explains the inventive idea in a more general form, - Figure 7 is a top view of a further embodiment, being an elongated transmitter coil with focusing.

Figuur 1 laat in perspectief een zendspoel 2 zien geplaatst op lift-off afstand 3 boven een elektrisch geleidend voorwerp 1. Zendspoel 2 heeft aan en afvoerdraden 4 en 5 voor de elektrische stroom. Figuur 1 geeft een bekende manier weer om wervelstromen op tewekken in een te inspecteren voorwerp. Zendspoel 2 bevindt zich in een wervelstroomsonde waarin meestal ook een ontvangstsensor geplaatst wordt,Figure 1 shows a perspective view of a transmitter coil 2 placed at lift-off distance 3 above an electrically conductive object 1. Transmitter coil 2 has on and off wires 4 and 5 for the electrical current. Figure 1 shows a known way to generate eddy currents in an object to be inspected. Transmitter coil 2 is located in an eddy current probe in which a reception sensor is usually placed,

Figuur 2 laat een dwarsdoorsnede 10 zien van het te inspecteren voorwerp 50, Ook van zendspoel 8 is de dwarsdoorsnede te zien, Dwarsdoorsnede 10 laat de wervelstroomdichtheid In het materiaal zien met behulp van lijnen 6 en 7. Lijnen 6 en 7 verbinden punten met dezelfde stroomdichtheid. Deze methode van weergave is analoog aan isobaren bij grafieken waarin de luchtdruk wordt weergegeven. Vlak onder oppervlak 50, nabij zendspoel 8, is de stroomdichtheid het grootst. De stroomdichtheid wordt zwakker naarmate de wervelstromen dieper in voorwerp 50 binnendringen. In dit cirkel- symmetrische voorbeeld vormen de wervelstromen een cirkelvormig patroon rondom symmetrieas 11. Te zien is dat de diameter van dit patroon groter is dan de diameter van de zendspoel, Naarmate de lift-off hoogte groter wordt, zullen de wervelstromen zich verspreiden over een groter gebied in het te inspecteren voorwerp, Eris in Figuur 2 sprake van een niet-gefoeusseerde zendspoel,Figure 2 shows a cross-section 10 of the object 50 to be inspected. The cross-section of transmitter coil 8 can also be seen. Cross-section 10 shows the eddy current density in the material using lines 6 and 7. Lines 6 and 7 connect points with the same current density . This method of display is analogous to isobars in barometric pressure graphs. Just below surface 50, near transmitter coil 8, the current density is greatest. The current density becomes weaker as the eddy currents penetrate deeper into object 50. In this circularly symmetrical example, the eddy currents form a circular pattern around axis of symmetry 11. It can be seen that the diameter of this pattern is larger than the diameter of the transmitter coil. As the lift-off height increases, the eddy currents will spread over a larger area in the object to be inspected, Figure 2 shows a non-foamed transmitter coil,

Figuur 3 geeft een uitvoeringsvorm volgens onderhavige uitvinding. Boven zendspoel 58 is een extra zendspoel 59 geplaatst, Beide zendspoelen zijn cirkelvormig met lijn 55 als symmetrieas. Door zendspoel 58 en 59 lopen stromen. 12 en 13 waarbij deze stromen even sterk zijn. en in tegengestelde richting lopen, Vergelijken we de wervelstroomdichtheid 25 en 26 in Figuur 3 met wervelstroomdichtheid 6 en 7 in Figuur 2, dan blijkt dat de extra zendspoel 59 de wervelstroom focusseert in een kleiner gebied.Figure 3 shows an embodiment according to the present invention. An additional transmitter coil 59 is placed above transmitter coil 58. Both transmitter coils are circular with line 55 as the axis of symmetry. Currents flow through transmitter coil 58 and 59. 12 and 13 where these currents are equally strong. and run in opposite directions. If we compare the eddy current density 25 and 26 in Figure 3 with eddy current density 6 and 7 in Figure 2, it appears that the additional transmitter coil 59 focuses the eddy current in a smaller area.

Zendspoel 59 zal een zwakkere wervelstroom opwekken dan zendspoel 58 omdat zendspoel 59 een grotere afstand heeft tat oppervlak 51. De twee magneetvelden, die door zendspoelen 58 en 59 worden opgewekt, zullen elkaar tegenwerken door de omgekeerde stroomrichting 12 en 13. Deze tegenwerking resulteert in een focussering, hetgeen verder verduidelijkt wordt in Figuur 4.Transmitter coil 59 will generate a weaker eddy current than transmitter coil 58 because transmitter coil 59 has a greater distance from surface 51. The two magnetic fields generated by transmitter coils 58 and 59 will counteract each other due to the reverse current direction 12 and 13. This counteraction results in a focusing, which is further clarified in Figure 4.

Figuur 4 geeft sen dwarsdoorsnede van Figuur 3 met lijn 56 als symmetrieas. Hoe de focussering plaats vingt, verklaren we door de'sterkte van de wervelstroom te bekijkenFigure 4 shows a cross-section of Figure 3 with line 56 as the axis of symmetry. We explain how the focusing takes place by looking at the strength of the eddy current

In punten 18 en 19, Punt 18 is verder weg verwijderd van zendspoelen 68 en 69 dan punt 13. In punt 18 zullen het magneetveld van zendspoel 68 en het tegengestelde veld van zendspoel 69 ongeveer even groot zijn, omdat afstanden 14 en 15 bijna aan elkaar gelijk zijn. Het resulterende veld, en daarmee de wervelstroom in punt 18 is daarom klein zijn. In punt 19 is het verschil tussen de afstanden 16 en 17 groter dan het verschil tussen afstanden 14 en 15. De stoomsterke van de wervelstroom in punt 19 wordt daardoor vooral bepaald door de dichterbij liggende zendspoel 68 en in mindere mate door de verder weg liggende zendspoe! 69. Het resultaat is een focussering van de wervelstromen in het gebied nabij zendspoel 68.In points 18 and 19, Point 18 is further away from transmitter coils 68 and 69 than point 13. At point 18, the magnetic field of transmitter coil 68 and the opposing field of transmitter coil 69 will be approximately the same size, because distances 14 and 15 are close to each other. to be equal. The resulting field, and thus the eddy current at point 18, is therefore small. In point 19 the difference between distances 16 and 17 is greater than the difference between distances 14 and 15. The steam strength of the eddy current in point 19 is therefore mainly determined by the closer transmitter coil 68 and to a lesser extent by the more distant transmitter coil. ! 69. The result is a focusing of the eddy currents in the area near transmitter coil 68.

De in figuur 3 en 4 aangegeven focussering geld ook bij andere spoelvormen. Het is voldoende om twee boven elkaar geplaatste gelijkvormige zendspoelen te hebben met tegengestelde en gelijke stroom, Een kleine afwijking in de gelijkvormigheid van de twee zendspoelen zal een geringe vermindering van de focussering tot gevolg hebhen. Een kleine afwijking in de gelijkmatigheid van de zendstroom zal eveneens een geringe vermindering van de focussering tot gevolg hebben, Ook bij een iets mindere focussering blijft het focusseringseffect nuttig.The focusing shown in Figures 3 and 4 also applies to other coil shapes. It is sufficient to have two identical transmitting coils placed one above the other with opposite and equal currents. A small deviation in the uniformity of the two transmitting coils will result in a slight reduction in focusing. A small deviation in the uniformity of the transmitting current will also result in a slight reduction in the focusing. Even with slightly less focusing, the focusing effect remains useful.

Figuur 5 jaat een gunstige uitvoeringsvorm zien met twee rechthoekige 5 zendspoelen 20 en 21 geplaatst boven het te inspecteren voorwerp 54. De stroom door zendspoelen 20 en 21 is even groot doch tegengesteld van richting, De zendspoelen zijn opgebouwd uit meerdere secties, Zo is sectie 22 een korte zijde, sectie 23 een lange zijde en sectie 24 een afgeronde hoek, De rechthoekige zendspoelen in Figuur § hebben eenzelfde focusserende werking zoals aangegeven in figuren 3 en 4, Een gunstige positie 30 voor het opmeten van het door de wervelstroom gegenereerde magneetveld is in omgeving 27 nabij het midden van de lange zijde. De korte zijden zijn op grotere afstand van de magnestveldsensor dan het midden van lange zijde grenzend aan omgeving 27. De bijdrage aan de wervelstroom opgewekt door korte zijden zal in omgeving 27 kleiner zijn dan de bijdrage van de bij omgeving 27 aangrenzende lange zijde. Ook tegenover liggende lange zijde 23 geeft slechts een kleine bijdrage aan de wervelstroom onder gebied 27. Het resultaat is, dat er een focusgebied ontstaat in voorwerp 54 onder en nabij gebied 27. Het door de wervelstroom veroorzaakte magneetveld meet je dan ook door één of meerdere magneetveldsensoren in gebied 27 te plaatsen. Zo kan men bijvoorbeeld de differentiële ontvangstspoelen, die bekend zijn van de figuur-8 probe, in of nabij omgeving 27 plaatsen.Figure 5 shows a favorable embodiment with two rectangular transmitting coils 20 and 21 placed above the object 54 to be inspected. The current through transmitting coils 20 and 21 is equal but opposite in direction. The transmitting coils are composed of several sections, for example section 22. a short side, section 23 a long side and section 24 a rounded corner, The rectangular transmission coils in Figure § have the same focusing effect as shown in figures 3 and 4, A favorable position 30 for measuring the magnetic field generated by the eddy current is in area 27 near the center of the long side. The short sides are at a greater distance from the magnetic field sensor than the center of the long side adjacent to area 27. The contribution to the eddy current generated by short sides in area 27 will be smaller than the contribution from the long side adjacent to area 27. The opposite long side 23 also makes only a small contribution to the eddy current below area 27. The result is that a focus area is created in object 54 below and near area 27. The magnetic field caused by the eddy current is then measured by one or more to place magnetic field sensors in area 27. For example, the differential receiving coils, which are known from the figure-8 probe, can be placed in or near area 27.

Figuur 6 verduidelijkt de uitvindingsgedachte in een niet-symmetrische uitvoeringsvorm. Figuur 6 geeft een dwarsdoorsnede van een samenstel van 3 zendspoelen behorende bij gén sectie, In Figuur & is ook de dwarsdoorsnede 34 van een gedeelte van een te inspecteren voorwerp te zien, De sectie bestaat uit de drie stroomgeleidende delen 28, 29 en 30 van drie zendspoelen. Het voorwerp 34 heeft een willekeurige vorm en het oppervlak van voorwerp 34 is niet noodzakelijk parallel aan stroomgeleiders 28, 29 en 30,Figure 6 illustrates the inventive idea in a non-symmetrical embodiment. Figure 6 shows a cross-section of an assembly of 3 transmission coils belonging to one section. Figure & also shows the cross-section 34 of a part of an object to be inspected. The section consists of the three current-conducting parts 28, 29 and 30 of three headpieces. The object 34 has an arbitrary shape and the surface of the object 34 is not necessarily parallel to current conductors 28, 29 and 30,

Stroomgeleider 28 heeft de kleinste afstand 31 tot het oppervlak, Stroomgeleiders 29 en 30 voeren te samen sen stroom die gelijk in grootte is en tegengesteld van richting vergeleken met de stroom door 28. Anders gezegd: de som van de stromen door 28, 29 en 30 is nul, De afstand tussen geleiders 29 en 30 is dermate klein dat deze geleiders een vergelijkbare focusserende werking hebben als geleider 59 in Figuur 3. Da wervelstromen zullen dus in voorwerp 34 gefocusseerd worden in het gebied nabij stroomgsleider 28. Op deze wijze kan een focusserende zendspoel opgesplitst worden in meerdere zendspoelen, Kleine afwijkingen in de waarde van de stroomsterkte en posities van de stroomgeleiders kunnen optreden zonder dat de focusserende werking noemenswaardig verloren gaat.Current conductor 28 has the smallest distance 31 from the surface. Current conductors 29 and 30 together carry current that is equal in magnitude and opposite in direction compared to the current through 28. In other words: the sum of the currents through 28, 29 and 30 is zero. The distance between conductors 29 and 30 is so small that these conductors have a comparable focusing effect as conductor 59 in Figure 3. The eddy currents will therefore be focused in object 34 in the area near current conductor 28. In this way, a focusing transmitter coil can be split into several transmitter coils. Small deviations in the value of the current intensity and positions of the current conductors can occur without the focusing effect being significantly lost.

Figuur 7 laat zien dat de uitvindinggedachte ook van toepassing is op sen enkele, langgerekte zendspoel, De uitvoeringsvorm in Figuur 7 is een bovenaanzicht van één enkele zendspoel 38, Het te inspecteren voorwerp bevind zich onder zendspoel 38 en is niet getekend. De stroom door rechte zijde 38 is even groot en tegengesteld aan de stroom door rechte zijde 37. Een nabij gelegen punt 35 in het te inspecteren voorwerp is veel dichter bij rechte zijde 37 dan bij rechte zijde 33. Rechte zijde 37 zal dus een dominante invloed hebben op de wervelstroom door punt 38. In het verder weg gelegen punt 36 zijn de bijdrage van de rechte zijde 37 en 38 ongeveer aan elkaar gelijk maar tegengesteld zodat de wervelstroom door punt 36 veel kleiner is dan die door punt 35, Met andere woorden: de wervelsiroom wordt gefocusseerd nabij rechte zijde 37. Eenzelfde redenatie geldt voor de overliggende zijde, zodat er ook focussering langs zijde 38 is. Bij kleins magneetvekdsensoren, die klein zijn ten opzichte van zijden 37 en 38, ontstaat er een verdere focussering door de lokale gevoeligheid van deze sensoren, In zen gunstige 5 uitvoeringsvorm wordt een magneetveldsensor die klein is ten opzichte van lange zijde 37 geplaatst nabij het midden van lange zijde 37, zodat de invloed van de korte zijden gering is. De reductie van de invloed van de kone zijden treedt vooral op als de korte zijde kleiner is dan de helft van de lange zijde en het meetoppervlak van de magnestveldsensor kleiner is dan 50% van de oppervlakte van de zendspoel. Opgemerkt wordt dat de korte zijde niet recht hoeft te zijn, maar bijvoorbeeld ook gebogen kan zijn, omdat het effect van de korte zijde klein is,Figure 7 shows that the inventive idea also applies to a single, elongated transmitter coil. The embodiment in Figure 7 is a top view of a single transmitter coil 38. The object to be inspected is located under the transmitter coil 38 and is not shown. The current through straight side 38 is equal and opposite to the current through straight side 37. A nearby point 35 in the object to be inspected is much closer to straight side 37 than to straight side 33. Straight side 37 will therefore have a dominant influence have on the eddy current through point 38. At the more distant point 36, the contributions of the straight sides 37 and 38 are approximately equal but opposite, so that the eddy current through point 36 is much smaller than that through point 35. In other words: the spinal cord is focused near straight side 37. The same reasoning applies to the opposite side, so that there is also focusing along side 38. With small magnetic field sensors, which are small compared to sides 37 and 38, further focusing occurs due to the local sensitivity of these sensors. In a favorable embodiment, a magnetic field sensor that is small compared to long side 37 is placed near the center of long side 37, so that the influence of the short sides is small. The reduction of the influence of the cone sides mainly occurs if the short side is smaller than half the long side and the measuring surface of the magnetic field sensor is smaller than 50% of the surface of the transmitter coil. It is noted that the short side does not have to be straight, but can also be curved, for example, because the effect of the short side is small,

Voor dewerking van het focusseringsprincipe volgens uitvinding, maakt het niet uit wat voor soort van elektrisch signaal op de zendspoel gezet wordt, zolang het maar geen gelijkstroom is. Gewoonlijk maakt de wervelstroomtechniek gebruik van een sinusvormig signaal, Bij grote lift-off wordt ook vaak gebruik gemaakt van pulsvormige signalen. Ook pulstreinen kunnen gebruikt worden. Voor de werking van het focusseringsprincipe volgens onderhavigs uitvinding, maakt het tevens niet uit of de zendspoel bestaat uit één winding, meerdere windingen of zeer veel windingen.For the operation of the focusing principle according to the invention, it does not matter what kind of electrical signal is applied to the transmitting coil, as long as it is not direct current. Usually, the eddy current technique uses a sinusoidal signal. With large lift-off, pulse-shaped signals are also often used. Pulse trains can also be used. For the operation of the focusing principle according to the present invention, it does not matter whether the transmitter coil consists of one turn, several turns or very many turns.

De stromen 12 en 13 in Figuur 3 zijn even groot en tegengesteld van richting. Eén van de manieren om dit te realiseren is, door de zendspoelen in serie aan te sluiten, waarbij de zendsporlen tegengesteki gewikkeld zijn, De stroomaansluiting kan ook via andere voor de hand liggende methoden bereikt worden, Zo kan er ook gebruikgemaakt worden van twee stroombronnen die een even grootte stroom leveren, Het verschil tussen één, twee of meer dan twee zendspoelen is niet altijd evident, Zo kunnen de twee zendspoelen 58 en 59, weergegeven in Figuur 3, met één stroom-geleldende draad gewikkeld worden, waarbij de wikkelrichting tussen zendspoel 58 en 59 omgekeerd wordt. Hierdoor kan men ook zeggen dat het geheel van de zendspoelen 58 en 59 één zendspoel is.Currents 12 and 13 in Figure 3 are equal in size and opposite in direction. One of the ways to realize this is to connect the transmitter coils in series, with the transmitter tracks being wound against each other. The power connection can also be achieved via other obvious methods. This means that two power sources can also be used. supply an equal current. The difference between one, two or more than two transmitter coils is not always obvious. For example, the two transmitter coils 58 and 59, shown in Figure 3, can be wound with one current-carrying wire, with the winding direction between transmitter coil 58 and 59 are reversed. As a result, one can also say that the whole of the transmitter coils 58 and 59 is one transmitter coil.

Indien de twee zendsposlen 58 en 59, in Figuur 3, zeer dicht op elkaar staan dan zuilen de twee zendspoelen elkaar bijna geheel compenseren en wordt de wervelstroomsterkte te zwak. De zendspoelen dienen dus voldoende afstand van elkaar te hebben zodat er een voldoend sterke wervelstroom ontstaat voor de inspectie, Als, inIf the two transmitter coils 58 and 59, in Figure 3, are very close together, the two transmitter coils will almost completely compensate each other and the eddy current becomes too weak. The transmitter coils must therefore have sufficient distance from each other so that a sufficiently strong eddy current is created for the inspection. If, in

Figuur 4, zendspoel 69 te ver boven zendspoel 68 staat, dan zijn in punt 18 afstanden 14 en niet langer vrijwel gelijk. De focussering gaat verloren naarmate zendspoelen 68 en 69 verder uit elkaar staan. De optimale posities van zendspoel 68 en 69 zijn afhankelijk van de lift-off afstand, de diameter van zendspoelen 68 en 69, de gewenste sterkte van de resulterende wervelstroom, en de grootte van het focusgebied, In de uitvoeringsvorm, 15 zoals weergegeven in Figuur 3, is de lift-off van de onderste zendspoel 58 éen spoeldiameter groot, en de verticale afstand tussen zendspoelen 58 en 59 is drie tiende spoeldiameter groot, Opgemerkt wordt dat de wervelstroom in het midden, nabij symmetrielijn 55 in Figuur 3, klein is, omdat ook het magneetveld van zendspoel 58 en van zendspoel 59 daar klein is,Figure 4, transmitter coil 69 is too far above transmitter coil 68, then distances 14 and 18 are no longer virtually equal in point 18. The focusing is lost the further apart the transmitter coils 68 and 69 are. The optimal positions of transmitter coil 68 and 69 depend on the lift-off distance, the diameter of transmitter coils 68 and 69, the desired strength of the resulting eddy current, and the size of the focus area, In the embodiment, 15 as shown in Figure 3 , the lift-off of the lower transmitter coil 58 is one coil diameter large, and the vertical distance between transmitter coils 58 and 59 is three-tenths of a coil diameter. It is noted that the eddy current in the center, near line of symmetry 55 in Figure 3, is small, because the magnetic field of transmitter coil 58 and transmitter coil 59 is also small there,

Bij gebruik van één of meerdere kleine magneetveldsensoren ontstaat er een extra focussering, indien de magneetveldsensoren nabij het focusgebied worden gepositioneerd.When using one or more small magnetic field sensors, additional focusing is created if the magnetic field sensors are positioned near the focus area.

Meestal hebben de magneetveldsensoren dan een zelfde lift-off afstand als de onderste zendspoel, en zijn ze ook in de behuizing van de sonde gemonteerd. De extra focussering ontstaat door de lokale gevoeligheid van een kleins magneetveldsensor. Deze extra focussering kan nogmaals worden versterkt door differentiële magneetveldsensoren te gebruiken, Zowel de differentiële — en de niet-differentiéle magneetveldsensoren moeten een gunstige oriëntatie hebben ten opzichte van de richting van de wervelstroom die in een bepaald gedeelte van het focus gebied loopt. De focussering wordt dan verder versterkt doordat het signaal uit dit bepaalde gedeelte van het focusgebied sterker is dan signalen uit andere gebieden. De Figuur-8 probe geeft een goed voorbeeld van het gebruik van een differentiële magneetveldsensor. Een magneetveldsensor is klein ten opzichte van een zendspoel, als zijn meet-oppervlak kleiner is dan 50% van het oppervlak van de zendspoel.The magnetic field sensors usually have the same lift-off distance as the lower transmitter coil, and they are also mounted in the housing of the probe. The extra focusing is caused by the local sensitivity of a small magnetic field sensor. This additional focusing can be further enhanced by using differential magnetic field sensors. Both the differential and non-differential magnetic field sensors must have a favorable orientation with respect to the direction of the eddy current flowing in a certain part of the focus area. The focusing is then further enhanced because the signal from this particular part of the focus area is stronger than signals from other areas. The Figure-8 probe provides a good example of the use of a differential magnetic field sensor. A magnetic field sensor is small compared to a transmitter coil if its measuring surface is smaller than 50% of the surface of the transmitter coil.

Claims

CONCLUSIONS

1. An eddy current probe with one or more transmitting coils without a ferromagnetic core, for inserting electrically conductive materials onto defects, or for measuring the properties of an electrically conductive object, characterized in that there are one or more sections in the probe in which one or more parts of a transmitter coil are closer to the material compared to one or more parts of a transmitter coil that are further away, and where the sum of the current through closer and more distant parts is zero, so that a cussing effect is created on the eddy currents near the parts that have the smallest distance to the electrically conductive material.

2. An eddy current probe according to claim 1 containing two transmitting coils, characterized in that the two transmitting coils are identical and of the same size and are placed above each other, so that both transmitting coils are everywhere at a certain distance from each other, this distance being in relation to the size of the transmitter coil and the lift-off distance has a focusing effect on the eddy current, so that this eddy current concentrates near the transmitter coil that has the smallest distance to the electrically conductive material, 3. An eddy current probe according to claim 1 containing two transmitter coils, characterized in that the two transmitter coils are rectangular and of the same size and are placed above each other so that both transmitter coils are located at a certain distance from each other everywhere, this distance in relation to the size of the transmitter coil and the lift-off distance having a focusing effect has an effect on the eddy current so that this eddy current is concentrated near the transmitter coil that has the smallest distance to the electrically conductive material.

4. An eddy current probe according to claim 2, characterized in that the eddy current is measured with a magnetic field sensor, the surface area of which is smaller than 50% of the surface of the transmitter coil, and wherein the magnetic field sensor is placed in the vicinity of the transmitter coil has the shortest distance to the conductive material, and where the magnetic field sensor has such an orientation,

so that a strong signal is received from part of the focus area.

5. An eddy current probe according to claim 3, characterized in that the eddy current is measured with a magnetic field sensor, the measuring surface of which is smaller than 50% of the surface of the transmitter coil, and wherein the magnetic field sensor is placed in the vicinity of the center of one of the four sides of the transmitter coil that have the shortest distance to the conductive material, and where the magnetic field sensor is oriented in such a way that a strong signal is received from one part of the focal area,

An eddy current probe according to claim 3 characterized. that the rectangular transmitting coil has a long side that is at least 50% longer than the short side, and where the eddy current is measured with a magnetic field sensor whose measuring surface is smaller than 50% of the surface of the transmitting coil, and where the magnetic field sensor is placed in the vicinity of the center of one of the long sides of the transmitter coil, which has the shortest distance to the conductive material, and where the magnetic field sensor is oriented in such a way that a strong signal is received from a portion of the focus area.

7. An eddy current probe with one rectangular transmitter coil without a ferromagnetic core, for inspecting electrically conductive materials for defects, or for measuring the properties of an electrically conductive object, characterized in that the transmitter coil has a long side that is at least twice as large is like the short side, so that the eddy current focuses In an area along the two long sides,

8. An eddy current probe according to claim 7, characterized in that the eddy current is measured with a magnetic field sensor whose measuring surface is smaller than 50% of the surface of the transmitter coil, and wherein the magnetic field sensor is placed in the vicinity of the center of one of the long sides of the transmitter coil, and where the magnetic field sensor is oriented in such a way that a strong signal is received from a part of the focus area,