SE434089B - Forfarande och anordnig for indikering och serskiljning av drag- och tryckpakenningar i en forutbestemd del av ett foremal - Google Patents

Description

8000472-4 10 15 20 30 35 2 Den föreliggande uppfinningen omfattar ett för- farande för påvisande av och skiljande mellan drag- och tryckspänningar i ett föremål udner det att spänningarna i föremålet förändras och uppmätning sker som skiljer temperaturhöjningar och sänkningar åt för en förutbe- stämd del av föremålet i samband med förändring av spänningar.

Vid ett förfarande kan spänningsändringen vara ensriktad och i detta fall förorsakas av en fysisk pålagda chockverkan på föremålet, såsom ett hammarslag.

Vid en alternativ anordning kan spänningsändringen vara slumpartad utan någon speciell riktning och under vissa förhållanden kan spänningsändringen uppstå på naturlig väg. Exempelvis kan spänningsändringen uppstå genom slumpvis belastning av en viss konstruktion, såsom en bro. I Vid ett ytterligare föredraget förfarande är spänningsändringen cyklisk. En pålagd eller naturlig cyk- lisk spänningsanordning medger användning av konventio- nella signalanalyser. I en föredragen anordning uppträder sålunda den cykliska spänningsändringen med en förutbe- stämd frekvens och genom att därefter filtrera den signal, som utgör resultat av temperaturmätning, kan andra effekter, såsom ändringar i omgivningens temperatur, undanröjas.

Spänningsändringen är företrädesvis pålagd mellan två på avstånd från varandra belägna punkter på föremålet och den förutbestämda delen är anordnad att ligga mel- lan dessa båda punkter. I en föredragen anordning kan spänningen alstras hydrauliskt eller pneumatiskt.

I ett specialfall där föremålet är håligt kan spänningen alstras av internt hydrauliskt eller pneumatiskt tryck.

Ett antal olika sätt kan förekomma för mätning av denna temperaturändring, såsom beröringstekniskt genom utnyttjande av termokopplingar eller termistorer, men här föredras speciellt ett känsligt detekteringssystem för mätningen av temperaturändringen, vilket system mäter 10 15 20 25 30 35 8000472-4 3 ändringen i termisk strålning som utsändes av ytområdet inom synfältet. En dylik anordning kan använda en infra- röddetektor, som företrädesvis kan innefatta optiska kompo- nenter och som kan vara rörliga och ha reglerbart fokus, så att den förutbestämda del vars temperatur skall mätas är variabel.

Vid en speciellt föredragen utföringsform blir den förutbestämda del vars temperatur uppmätes avsökt tvärs över föremålet.

Innan förfarandet startar kan en beläggning påläggas föremålet för erhållande av jämn temperaturavgivning. Be- läggningen kan utgöras av ett tunt på kemisk väg påfört skikt och om föremålet är av metall kan det utgöras av ett salt eller någon annan förening av denna metall.

Organen för päförande av spänningen kan omfatta en hydraulisk vibrationskolv och i detta fall kan hydraul- organen för kolvens drivning anordnas och ge en styr- signal synkront med kolvens vibration.

Pöreträdésvis är organen anordnade för montering av föremålet och organen för att pålägga spänningen är fristående från monteringsorganen. Apparaten är därvid inställd på att indikera spänningen i föremålet vid en punkt mellan monteringsorganen för föremålet och organen för spänningens beläggning.

Organen för mätning av temperaturvariationerna kan omfatta en infraröddetektor och det kan föreligga ett infrarödobjektiv för att fokusera strålningen från en punkt på föremålet med infraröddetektiven. Objektivet kan ha reglerbart fokus. Dessutom kan avsökningsorgan anordnas varvid den punkt på föremålet som fokuseras på infra- röddetektorn förflyttas över föremålet. Avsökningsorganet för denna förflyttning kan omfatta tvâ roterande speglar som kan vridas av stegmotorer.

Signalbehandlingsorgan kan anordnas för bearbetning av den signal som alstras av organen för mätning av tempe- raturvariationerna. Signalbehandlingsorganen kan inne- fatta en dubbelriktad toppvärdesdetektor för avkänning av iasooo472-4å 10 15 20 25 30 35 4 varandra motriktade toppvärden för utsignalen från mätorganen för temperaturvariationerna. Återgivningsorgan kan anordnas för att motta ut- signalen från den dubbelriktade toppvärdesdetektorn, var- vid utsignalerna från stegmotorerna utnyttjas för att alstra en rörelse av återgivningssignalen i horisontell och verti- kal riktning och utsignalen från den dubbelriktade toppvär- desdetektorn utnyttjas till att reglera vissa karakteristika hos âtergivningssignalen. Återgivningsorganen kan omfatta ett oscilloskop och en kamera kan inställas mot oscillo- skopet för registrering av bilden.

Föredragna anordningar enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas i form av enbart exempel under hänvisning till bifogade ritningar, där fig. 1 visar en typisk uppställning av apparaten enligt uppfinningen då den användes för analys av spänningar i ett föremål, ¿ fig. 2 visar schematiskt en del av apparaten enligt V fíg.V1, fig. 3 visar i kretsschemeform en del av apparaten inklusive signalbehandlingsapparaten, fig. 4 visar olika utsignaler och - É fig. 5 visar mer detaljerat signalbehandlingsappa- i raten.

Uppfinningsprincipen kan tillämpas på olika testom- ; råden, exempelvis vid trycktest av hålkärl där en cyklisk E eller chockartad ändring av hydrauliskt eller pneumatiskt tryck åstadkommes inuti kärlet och dess yttemperaturändring uppmäts;-eller i en omgivning vari ett föremål kan bli chocktestat genom exempelvis medelst hammarslag eller lik- nande åtgärd; eller vid test av föremål på användnings- platsen såsom av broar vari variationer i yttemperaturen hos en spänningspåverkad del av bron upptecknas, varvid spänningarna uppstår under brons användning på grund av vind- och trafikbelastning; eller för test av beläggnings- atjockleken på ett föremål. För att underlätta förståelsen § kommer emellertid en föredragen utföringsform av uppfinningen 10 15 20 25 30 35 8000472-4 .5 att i första hand beskrivas under hänvisning till labora- torietest av ett föremål vari spänningar pålägges mellan två punkter. Dessa spänningar kan simulera de_påkänningar som skulle uppkomma i praktiken, varvid gränserna för de spänningar, som kan påläggas på föremålet, om så är nödvän- digt kan bestämmas och därigenom ligga till grund för för- slag för ändringar i utförandet för en utsträckning av gränserna.

Det ovan beskrivna förfarandet möjliggör att det spänningsmönster som uppträder på ytan av ett föremål kan kartläggas både snabbt och billigt samtidigt som det identi- fierar läget för och ytfördelningen mellan de största spän- ningspunkterna för en mer detaljerad analys, exempelvis medelst töjningsmätning. Härigenom upptäckes och identi- fieras även diskontinuiteter i föremålet, speciellt sprickor, och förfarandet kan användas för bestämning av tjockleks- variationer hos en ytbeläggning. Pörfarandet uppvisar även den fördelen att det ger en direkt information för de pâkän- ningskraftcr som upptäckes i motsats till huvuddelen av känd teknik med vilken deformationen (dvs. töjningen) upp- mäts och därmed kräver kalibrering mot det vanligen använda spänningsvärdet.

I fig. 1 visas föremålet 10 som håller på att testa och exempelvis omfattar fundamentet för lagring av en mast, flaggstång, radarantenn eller liknande. Det är monterat på ett stabilt underlag 11 och är förspänt medelst en arm 12, som drivs av en lämplig hydraulisk eller pneumatisk kolv (ej visad i fig. 1 men schematiskt återgiven som vibratorn 51 i fig. 3 och 5). På avstånd från föremålet 10 är en in- fraröddetektoranläggning 13 anordnad, vilken kommer att återges mer í detalj i samband med fig. 2 och vars ulsignul matas till ett skåp 14 som innefattar signalbehandlingsappa- raten. Skåpet 14 omfattar ett katodstråleoscilloskop 16 på vars framsida en kamera 17 är monterad.

Kolven drivs att ge armen 12 svängningsrörelser medelst en cykliskt variabel (vibrerande) hydraulisk tryck- källa (ävenledes ingående i vibratorn 51). De pålagda spän- 8000472-4 10 15 20 25 30 35 .6 ningsvariationerna är sinusformade vid denna föredragna utföringsform. En signal som representerar tryckvâgformen avges av vibratorn 51 på en signalledare 15 (fig. 3) även om man för vissa behov endast behöver en styrpuls.

Av fig. 2 framgår att infraröddetektoranläggningen 13 omfattar en avsökningsanordning i form av tvâ ortogo- nala speglar 18, 19, som vardera är driven av en stegmotor 18', 19', vilka vrider speglarna kring en horisontell respektive vertikal axel för att alstra en linjär-, raster- eller spiralformad avsökning. De optiska komponenterna (här avses optisk även inbegripa infrarödkomponenter) innefattar en infrarödlins 21, som fokuserar strålningen mot en detektor '22, vilken kan omfatta en infraröddetektor eller en linjär eller en tvådimensionell anordning av infraröddetektorer, som hâlles på konstant temperatur med lämpliga medel såsom flytande nitrogen tillfört från en flaska 23 (fig. 1), flyt- ande helium eller en termoelektrisk kylare. I fallet med detektoranordning kan de därav upptagna signalerna behand- las parallellt eller i sekvenser. En spegel 24 är rörligt anordnad framför linsen 21 för att kunna bryta strålen och reflektera den genom ett betraktningsteleskop 26.

Det inses att med denna anordning fokuseras strål- ning från ett litet område eller ytskikt av föremålet med detektorn 22 och den avsynade ytan avsökes tvärs över före- målet genom speglarnas 18, 19 rörelse på konventionellt sätt. Dessutom är apparatens fokus reglerbart genom för- skjutning av linsen 21 för att därmed reglera det föremåls- plan varifrån infrarödstrålning mottas. Linsutförandet är optimerat genom inställning av en stoppöppning. Stoppöpp- ningens styrning ökar fokusdjupet för anläggningen och med- ger att korrekta spänningsmätningar kan utföras över oplana ytor. Linsen har variabel fokallängd så att synfältet kan varieras. Ett vidsträckt synfält erfordras för snabb under- sökning av stora ytor på föremålet medan mer detaljerade mätningar över mindre ytor på föremålet genomförs_genom att fokallängden ökas.

Optiska organ kan vara anordnade för kompensering 10 15 20 25 30 35 8000472-4 7 av rörelsen av den del av föremålet som testas med cykliska spänningar.

Instrumentets utslagsriktning väljes för erhållande av en viss spänningsprofil över den strukturyta som skall upptecknas. Genom reglering av rörelserna för den optiska avsökningsanläggningen uppnås önskad återgivningsupplösning för det valda spänningsomrâdet. ' I stället för speglarna kan alternativa bildavsök- ningsanläggningar innefatta Nipkow-skivor, x-y- eller vinkelförskjutning av detektorn eller linsen samt polygon- rasterspeglar (spegeltrummor).

Vid sveprörelsen för den punkt som undersökes på föremålet alstras därför, såsom framgår av fig. 3, en ut- signal av detektorn 22. Utsignalen förstärkes i en förför- stärkare 27 inom infraröddetektoranläggníngen 13 och för- förstärkarens utsignal matas till en signalbehandlingsappa- rat i skåpet 1U.

Den elektroniska förförstärkaren 27, som arbetar i ;omedelbar närhet av detektorn 22, är utformad att ha litet brus över mätfrekvensområdet. För termisk mätning medelst kylda infraröddetektorer medger ett elektroniskt förför- stärkningssystem att detektorn kan arbeta med nollför- stärkning där brus som genereras av detektorn är minimalt. Ûtsignalerna från de speglarna 18, 19 drivande mo- torerna 18', 19' matas likaledes till signalbehandlings- apparaten för att ge information om läget för det område som undersökes för tillfället.

Signalbehandlingsapparaten omfattar en dubbel- riktad toppdetektor 31, en olinjär försätrkare 32, en visu- ell återgivningsenhet 16 i form av ett oscilloskop, ett övervakningsoscilloskop 33, en reglerbar förstärkare 34, en topptemperaturmätare 35, en x-lägesmätare 36 och en y-lägesmätare 37 med en ytterligare förstärkare 38.

Styrpulsen från vibratorn 51 matas även via leda- ren 15 till den dubbelriktade toppdetektorn 31.

Den hittills beskrivna anordningen fungerar på följande sätt. Infraröddetektoranläggningen 13 inriktas 80100472- 4 10 15 20 25 30 35 'vrider speglarna 18, 8 2 mot föremålet 10 och optiken är anordnad så att ett omrâde ' av föremålet 10 fokuseras på detektorn 21. Detta kan kontrol- leras'genom att spegeln 24 införs i stråbanan framför lin- e sen 21, varvid betraktningsteleskopet kan utnyttjas för att betrakta exakt den punkt som är_inställd.

Anordningen startas därefter så att armen 12 vibre- rar cykliskt för att utsätta föremålet 10 för cykliska på- känningar mellan de två mekaniskt sammankopplade punkterna, dvs. mellan den punkt som står i kontakt med armen 12 och underlaget för föremålet 10. I det föreliggande fallet är den punkt som testas medelst infraröddetektoranläggningen belägen mellan dessa båda punkter.

Eftersom föremålet utsättes för pàkänningar kommer dess yttemperatur att variera i beroende av de spänningar som uppstår i materialet under denna yta och uppenbarligen kommer denna temperatur att variera cykliskt med de cykliska påkänningsvariationerna hos armen 12. Såsom enbart ett exempel kan anges att armen 12 vibrerar med en förutbestämd frekvens på mellanâü och ungefär 70 Hz, vanligen 30 Hz, och kan vara reglerbar. i Såsom angivits ovan ger en vridning av speglarna ' 18, 19 en fram och tillbakagående svepning över föremålet av den punkt som avsökes och utsignalerna från de motorer 19 matas till sígnalbehandlingsanlägg- ningen. Dessutom matas även detektorns 22 utsignal till signalbehandlingsanläggningen. Detektorns 22 utsignal matas till den dubbelríktade toppdetektorn 31, som även mottar I styrpulser från vibratorapparaten. Toppdetektorn 31 matar en toppsignal till den olinjära förstärkaren 32 och däri- från till Z-ingången på katodstråleoscilloskopet 16. Detek- torns 31 utsignal matas även via förstärkaren 34 till topp- temperaturmätaren 35 till förstärkaren 38 och till Y-plat- torna på övervakningsoscilloskopet 33.

Utsignalen från motorn 19', som driver spegeln 19 (vilken roterar kring en vertikal axel) och kommer att benämnas x-spegeln, matas till X-plattorna på katodstråle- oscilloskopet 16, till x-mätaren 37, till oscilloskopets 33 10 15 20 25 30 8000472-4 9 X-plattor och till en x-utgång H1 på signalbehandlingsan- läggningen. Signalen från den motor 18' som driver spegeln 18 (y-spegeln) matas till y-mätaren 36, till en ytterligare ingång på förstärkaren 38 och till katodstråleoscilloskopets 16 Y-plattor. Förstärkarens 38 utsignal matas till en y- utgång H2.

Sålunda kommer katodstrâleoscilloskopet 16 att på grund av signalerna till X- och Y-plattorna ge ett katod- strålesvep över oscilloskopet synkront med avsökningssvepet över den betraktade ytan på föremålet 10 medelst speglarna 18, 19. med signalen från den dubbelriktade toppdetektorn och står därför allmänt i proportion till temperaturändringen för den Ljusvärdet på katodstrålen styrs i överensstämmelse undersökta punkten. Detta arrangeras så att en punkt som har större temperaturändring än en annan punkt kommer att indikeras ljusare.

Följaktligen inses att eftersom katodstråleoscillo- skopet 16 är kopplat till en kamera 17 kommer en tvådímen- sionell bild av föremålet att byggas upp vari områden med större pâkänningar är ljusare än andra områden. På detta sätt uppbygges en bild, som upptecknas av kameran och ger en mycket klar indikation på spänningsfördelningen över före- målet. ' övervakningsoscilloskopet 33 ger en spänningspunkt- profil för ett svep längs en del av föremålet (dvs. i en dimension).

Signalerna på ledarna H1, 42 kan upptecknas, exem- pelvis på magnetband, för efterföljande analys.

Detektorn är speciellt känslig och kan i praktiken mäta ned till och skilja mellan ökningar och minskningar i temperaturer på 0,001°C.

Det inses att omgivningens temperatur kring före- målet mycket väl kan variera med väsentligt större värden än 0.001°C på relativt kort tid. DEn föreliggande anord- ningen medger en undertryckning av denna temperaturvaria- tion genom att påkänningarna har cykliskt förlopp, exempel- vis vid 30 Hz, och genom att den dubbelriktade toppdetek- 18000-472-4 10 15 20 25 30 35 ..1.0 torn endast tar upp maximi- och minimitemperaturerna under loppet av flera fullständiga påkänningscykler.

En ytterligare sak att notera är att eftersom styr- pulser alstras av vibratorn 51, som ligger på känd fasnivå relativt pâkänningsvågformen, så kan dess relativa fas mot de signaler som avkännes av den dubbelriktade toppdetek- torn 31 bestämmas. Det inses att en jämförelse mellan fas- en för signalen från förförstärkaren 27 och för styrpulsen från vibratorn 51 medger att man kan bestämma om en viss del av föremålet står under kompression eller dragpåkänning i relation till en viss pålagd kraft. Om utsignalen från detektorn och därmed från förförstärkaren 27 indikerar en temperaturökning i den under examinering varande punkten medan puls- eller tryckvågformen från vibratoranordningen indikerar att en positiv kraft pålägges föremålet så kan man utläsa att för denna punkt ger en positiv kraft en komp- ression.

I det enklare fallet med ensriktad påläggning av spänning utan någon cyklisk periodicitet kommer en enkel bestämning av om den testade punkten uppvisar temperatur- ökning eller minskning att klargöra om den står under komp- ression eller dragpåkänning.

Det har befunnits att där det vid punkter eller områden pâ föremål föreligger ett strukturfel eller en mate- rialdefekt, exempelvis en spricka eller hålighet, kan de lokaliserade spänningarna som utgör resultat av pålagd be- lastning eller vibration vara annorlunda än de spänningsänd- ringar som uppträder vid frånvaro av defekter. Temperatur- ändringar som utgör resultat av tillfällig lokala spännings- ändringar vid dessa punkter kan därvid vara annorlunda än temperaturändringar avkända vid ett felfritt föremål. Plat- sen kan finnas genom mätningar av den infraröda strålningen som utsändes när föremålet är belastat.

Organ för bearbetning av utsignalen från infraröd- detektorn för åstadkommande av detta resultat kommer att beskrivas i samband med fig. 5. ' Pig. 5 illustrerar schematiskt och mer i detalj 10 15 2Û 25 30 35 8000472-4 _í1 anordningen enligt fíg. 3 med några tillägg. Vibratorn 51, fasskiftanordningen 52, svepstyrenheten 53, lägesservona SU, 55, horisontalmätarförstärkaren 56, vertikalmätarför- stärkaren 57, x-förstärkaren 58, y-förstärkaren 59, för- stärkaren 60 med variabel förstärkning och bandbredd, band- passfiltret 61 med 1,5 Hz nivån, mörknivåklämman 62, preci- sionslikriktaren 63, den positiva toppdetektorn 6H samt den positiva och negativa toppdetektorn 65 bildar den dub- belriktade toppdetektorn 31 enligt fíg. 3. Den fasavkännande detektorn 66, den variabla tröskelförstärkaren 67 och ampli- tudavsökningsförstärkaren 68 bildar den varíabla förstärka- ren 3U enligt fíg. 3. Den variabla tröskelförstärkaren 69 och Z-modförstärkaren 70 bildar den olinjära förstärkaren 32 enligt fíg. 3 och som tillägg till de i fíg. 3 visade delarna föreligger en nollförspänningsstyrning (automatisk eller manuell) 73, en subtraherare eller övertonsanalysator eller korrelator 81, en felangivare 82 samt en felmätare 83.

Den i fig. 5 återgivna anordningen fungerar på i huvudsak samma sätt som den som visas i fíg. 3. Delarna 81, 82, 83 utgör ett feldetekteringssystem för förverkligande av ett förfarande som kommer att beskrivas i samband med fig. H.

Pig. 4 (la) visar vågformen för det tryck som in- matas på den hydrauliska kolven och följaktligen vågformen för pâlagd spänning. Den är sinusformig. När temperaturen varierar vid någon punkt följer en variation i spänningen.

Pig. 4 (la) utgör även en kurva över vågformen för tempera- turvariationen (dvs. för infrarödutstrålningens utsignal) vid varje normal punkt.

I fíg. H (lb) och H (1c) visas delarna av vågformen över och under temperaturvärdet vid nollpäkänning (i detta fall medelvärdet) åtskilda.

Pig. 4 (2a) återger en typisk utsignalvågform för infrarödutstrålningen vid en felpunkt på föremålet (exempel- vis en spricka eller hålighet). Vâgformens kontur vid fel- punkten är beroende av felets karakteristik, pâlagd be- lastning, belastningsfrekvensen och materialförhållanden, 80 0.0 4 7 2-4 10 15 20 25 30 35 12 men är, såsom visas, osymmetrisk. Detta kan enkelt för- -klaras i extremfallet med en spricka. När området runt sprickan utsättes för kompression kommer denna kompres- sion att vidaresändas av sprickan. När området står under dragpåkänning sker däremot ej någon vidaresändning av spän- och följaktligen alstras en utsignalvågform som mot- 4 (lb). Vid fall med andra diskontinuiteter i ningen svarar fig. föremålet utsändes en viss spänning men dock ej så effek- tivt som kompressionen och följaktligen alstras en vågform enligt fig. 4 (Za). (Det förekommer omständigheter där - motsatsen äger riktighet, dvs. spänningen utsändes men icke kompressionen, exempelvis en hålighet i hartsen i en glas- fiber). Genom att avkänna infrarödstrâlningen medelst den beskrivna anordningen kan typiska felpunkter bestämmas och återges på oscilloskopet 16. V Genom fasmätning på vågformen bestämmes utsignal- vågformens positiva och negativa komponenter med avseende på nollpåkänningsnivån (fig. H (Za) och H (Zb). Genom exempel- vis subtrahering av dessa båda signaler ges en indikation på karakteristiken för och svårigheten av felet. Om det icke föreligger något fel ger subtraktionen ett nollresultat. Om det förekommer ett fel ger subtraktionen ett ändligt resul- tat.

Alternativt kan vågformens osymmetri bestämmas genom Fourier-analys. Såsom inses kommer Fourier-analysen att ge en enkelfrekvenskomponent om vågformen är symmetriskt sinusformig medan om det föreligger en osymmetri så erhål- les fler än en frekvenskomponent.

För det tredje kan vågformens osymmetri avkännas genom korrelation av vågformen och övertonerna för pàlagd spänningsvâgform, varvid en symmetrisk vågform ger en noll- osymmetrisk vågform ger en ändlig utsignal. den elektroniska behandlingsanordningen för exempelvis subtraktion, Fourier-analys eller utsignal men en Utsignalen från feldetektering, anordnad som en mätangivelse (83) vid be- traktande av en enstaka punkt. Alternativt kan läge, form och karakteristika för felet återges som ett intensitets- korrelation, är 8000472-4 13 område på oscilloskopet 16 när en ytsektion av föremålet undersökes.

Med avseende på återgivningsanordningen kan en visuell kanal (ej visad i fig. 5) förse operatören med en 5 förstoring för att identifiera egenskaper hos testföremâlet som hänför sig till spänningsutsignalerna, varvid de två kanalerna, den infraröda och den visuella, görs optiskt koincidenta. Alternativa organ för att åstadkomma en visuell återgivning utöver oscilloskopet 16 innefattar en TV-detek- 10 tor, projiceringsskärm osv. De av infraröddetektorn gene- rerade signalerna skulle kunna användas för att modulera fotoemitterande dioder inom operatörens synfält och därmed ge en indikering på riktning och utsträckning för spänning- ens svep och storlek så att en omedelbar observation eller 15 fotografisk upptagning möjliggörs. En laserprojicerings- anordning skulle också kunna användas för att utmärka det bestämda området som är under undersökning.

Utsignalerna användes för att återge en kontur- karta över spänningarna genom att ge linjer vid lika spän- 20 ningsnivåer eller färgade områden mellan valda nivåer på TV-monitorn eller med talvärden som anger spänningsnivâer som överlagras på en bild av föremålet.

En tröskelstyrning (16) är anordnad för att av- skilja områden med höga spänningar och för att öka åter- 25 givningskänsligheten mellan valda spänningsnivåer.

För att förfarandet och anordningen skall fungera korrekt har det befunnits bäst att ge föremålet en belägg- ning med uniform termisk strålningsförmåga. Denna belägg- ning är företrädesvis i form av ett tunt kemiskt bildat 30 skikt och i det fall då föremålet är av metall kan belägg- ningen vara ett salt eller annan förening med metallen ifråga. I en föredragen anordning då föremålet är av alu- monium kan beläggningen alstras genom eloxidering.

Kalibreringsmöjligheter kan anordnas vid mätan- 35 ordningen. För att exempelvis korrelera utsignalerna med yttemperaturen kan en styrd termisk källa komma till använd- ning. 82100472-“4 10 15 20 25 30 35 1H För att direkt kalibrera utsignalen i spännings- niväer kan standardtestanordningar användas med exempelvis töjningsgivare.

Kalibrering för föremål med olika ytemissivitet kan åstadkommas genom användning av standardtestföremål.

'Organ kan anordnas i anläggningen för mätning av spänningsfördelningen, för automatisk mätning och kompensa- tion av emissionsvärden och variationer hos den yta som skall undersökas. Kompensationen kan göras antingen samtidigt med infrarödstrålningsmätningen, exempelvis genom mätning av ytemissiviteten med hjälp av en styrd infrarödkälla, eller medelst preliminära mätningar varvid undersökt före- mål testas utan att någon belastning pålägges.

Toppdetektorn 31 kan återställas av den styrsignal som alstras av omvandlare i föremålsvibratorn 51. En viktig egenskap hos instrumentet är organen för reglering av fasen mellan den pålagda spänningens vågform och temperatur- signalernas vågform för att kompensera för termisk fasför- dröjning hos beläggningarna och fel hos omvandlarna.

Enligt en ytterligare aspekt på uppfinningen kan den termiska fasfördröjningen hos beläggningarna på före- målet undersökas genom att deras effekt på fasskillnaden mellan vågformerna för pålagda spänningar för temperatur- 5 detekteras temperaturvariationerna på 3 och 5 medelst signalerna. I fig. sätt som beskrivits ovan i samband med fig. komponenterna 18, 19, 22, 27 och utsignalen från förför- stärkaren 27 matas till den faskänsliga detektorn 66 via komponenter 60, 61, 62. Utsignalvågformen för pålagda spänningar matas från vibratorn 51 via fasskiftaren 52 till den fasavkännande detektorn Sö. Den fasavkännande detektorn 66 alstrar en utsignal i beroende av skillnaden mellan fasen för den pålagda spänningens (från vibratorn 51) vågform och för temperatursignalens (från förförstärkaren 27) våg- form. Denna utsignal matas till oscilloskopet 16 för att alstra en bild som representerar föremålet. I detta fall skall den emellertid i stället för bildrepresentation av föremålets spänningsvariationer över detsamma i form av 10 15 20 25 30 35 8000472-4 .15 ljushetsvariationer illustrera variationer i fasfördröj- ningen mellan de båda signalerna över föremålet och därmed tjockleken för den på föremålet befintliga beläggningen, Genom enkel omkoppling kan man därefter på oscilloskopet 16 visa antingen en bild som representerar påkänningarna över föremålet eller en bild som representerar den på före- målet föreliggande beläggningens tjocklek.

Ett dylikt förfarande och en anordning härför kan användas vid olika föremålsformer och kan exempelvis ut- nyttjas för plant arkmaterial, men har speciell användning för undersökning av beläggningstjockleken på föremål med komplicerad form som hittills varit svår att kontrollera.

Liksom tidigare återges beläggningstjockleken över föremålet i form av en bild antingen såsom variationer i ljusstyrkan hos katodstråleoscilloskopets punkt eller som färgvariationer, konturlinjer som förenar punkter med lika beläggningstjocklek eller medelst talvärden som represen- terar beläggningens tjocklek.

Förfarandet kan ytterligare förbättras genom vari- ering av frekvensen för pålagda spänningar.

Det beskrivna förfarandet och den beskrivna anord- ningen ger en teknik för att utan beröring erhålla informa- tion beträffande spänningskarakteristiken hos ett system samtidigt med att det belastas. Detta förfarande och denna anordning kan utnyttjas icke enbart på modellföremål för att utröna formkarakteristika utan även på verkliga föremål.

Anordningen kan användas icke enbart för mätning av spän- ningsfördelningen i ett system utan även för tjockleken på en ytbeläggning och för avkänning och bestämning av stor- leken på och karakteristiken hos defekter i material och föremål. Avkända materialfel omfattar utmattningssprickor, svetsfel, inre håligheter osv. Erhâllna utsignaler användes vid denna teknik för att utvärdera elasticitetsegenskaperna hos materialet i det föremål som testas.

I motsats till de flesta spänningsanalyssystemen medger denna teknik en enkel mätning av spänningsförhållan- dena i det föremål som genomgår en variationsrik dynamisk 8000472-14 =16 belastning och därför ger informationer om systemeïs vibra- tionskarakteristika.

Claims (22)

10 15 20 25 30 35 8000472-4 PA ENT RA __T__1<__1 17

1. Förfarande för indikering och särskiljning av drag- och tryckpåkänningar i en förutbestämd del av ett föremål (10) med komplicerad form, k ä n n e t e c k n a t av att en föränderlig belastning på föremålet (10) bestämmes och att mätning och särskiljning sker av temperaturökningar och tempe- raturminskningar hos den förutbestämda delen av föremålet (10) i beroende av belastningsändringar, varvid temperaturänd- ringarna korreleras med avseende på det momentana värdet för den kontinuerligt föränderliga belastningen.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k- n a t av att belastningen påföres som en variabel belastning mellan två mekaniskt kopplade, på avstånd från varandra be- *lägna punkter på föremålet (10).

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a t cyklisk.

4. H. aförfarande enligt patentkraven 2 och 3, k ä n n e- t e c k n a t avattden relativa fasen för temperatur- ändringar hos den förutbestämda delen av föremålet (10) i för- hållande till ändringen i den pålagda belastningen bestämmes för att därmed bestämma om en viss pålagd belastning alstrar drag- eller tryckpåkänning i den förutbestämda delen av föremålet (10).

5. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - R, k ä n n e t e c k n a t avatt före test av föremålet (10) förses detta med en beläggning som har uniform termisk ut- strålning. l

6. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e t e o k- n a t av att den cykliskt föränderliga belastningen är sym- metriskt föränderlig, varvid varje osymmetri i temperatur- variationernas vågform bestämmes.

7. Förfarande enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k- n a t av att vågformerna för den pålagda cykliska be- lastningen och temperaturvariationen jämförs i en analysa- tor (ih), som mottar vågformssignaler från ett organ (12, 512 för belastningens påläggning och från en temperaturdetektor (13). av att den föränderliga belastningens ändring är 80 00-4172- 4 10 15 20 25 30 35 18

8. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k- n a t av att en bildåtergivning av temperaturvariationen över föremälets yta sker i beroende av belastningsändringen.

9. Förfarande enligt patentkrav 3 då föremâlets komplicerade form innefattar en beläggning, k ä n n e t e c k n a t av att bestämning sker av fasskillnaden mellan den cykliskt pà- lagda belastningen och temperaturvariationen för att indi- kera beläggningens tjocklek.

10. n a t Förfarande enligt patentkravet 9, k ä_n n e t e c k- av att en förutbestämd del av föremålet vars tempe- ratur mäts, avsökes.

11. n a t Förfarande enligt patentkravet 10, k ä n.n e t e c k- av att en signal som representerar temperaturen svepes över=ett signalâtergívningsorgan synkront med avsökningen för att alstra en bild.

12. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att den förutbestämda delens temperatur uppmäts genom bestämning av den från denna förut- bestämda del avgivna termiska utstrålningen.

13. och tryckpåkänningar i en förutbestämd del av ett föremål (10) Anordning för att indikera och särskilja drag- med komplicerad form, k ä n n e t e c k n a d av organ för bestämning av en föränderlig belastning på föremålet (10) samt av organ (18, 18', 19, 19', 22, 272 för mätning och sär- skiljning av temperaturökningar och temperaturminskningar i den förutbestämda delen av föremålet (102 i beroende av belast- ningsändringar, varvid signalbehandlingsorgan (16, 31- 38) är anordnade för mottagande av ensignal från mätnings- och sär- skiljningsorganen och från belastningsbestämningsorganen för att alstra en utsignal som indikerar och särskiljer drag- och tryckpåkänningarna i nämnda del.

14. Anordning enligt patentkravet 13, k ä n n e t e c k- n a d av ett organ (12, 51) för pâläggning av en variabel belastning på föremålet (10).

15. I Anordning enligt patentkravet 14, k ä n n e t e c k- n a d av att organ för påläggning av den variabla belast- ningen är anordnade att tillföra denna mellan två mekaniskt 10 15 20 25 30 8000472- 4 19 kopplade, på avstånd från varandra belägna punkter på föremålet.

16. t e c k n a d av att organen för att pålägga den variabla Anordning enligt patentkravet 14 eller 15, k ä n n e- belastningen på föremålet är anordnade att variera denna cyk- liskt med en förutbestämd frekvens.

17. Anordning enligt patentkravet 16, k ä n n e t e c k- n a d av att organen för att pålägga den cykliskt varierande belastningen är anordnad att ge en belastning som är symmetrisk, varvid signalbehandlingsorganen är anordnade för bestämning av varje osymmetri i vågformen för temperaturvariationerna.

18. n a d Anordning enligt patentkravet 17, k ä n n e t e c k- av att signalbehandlingsorganen innefattar organ som är anslutna för att motta signaler från belastningspåläggnings- organen och från de temperaturvariationerna mätande organen.

19. V n a d av àtergivningsorgan (16) för att presentera en bild över temperaturvariationer över föremàlets yta i sam- Anordning enligt patentkrav 13,.k ä n n e t e c k- band med belastningsvariationen.

20. Anordning enligt patentkrav 16 då föremålets kom- plicerade form omfattar en beläggning på föremålet, k ä n n e - t e c k n a d att bestämma fasskillnaden mellan den cykliskt pålagda belast- av att signalbehandlingsorganen är anordnade ningen och temperaturvariationen föI*att'indikera beläggningens tjocklek.

21. Anordning enligt patentkrav,20,. k ä n n e t e c k- n a d av sveporgan varmed en del av föremålet, vars tempe- raturvariation uppmäts, är anordnad att avsökas.

22.' k ä n n e t e c k n a d raturvaríationerna omfattar organ för bestämning av den från Anordning enligt något av patentkraven 13 - 21, av att organen för mätning av tempe- den förutbestämda delen av föremålet avgivna termiska ut- strålningen.