CN103842811A - 用于在金属制造过程中金属材料的裂纹检测的装置 - Google Patents

用于在金属制造过程中金属材料的裂纹检测的装置 Download PDF

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Abstract

提出了用于金属制造过程中沿相关装置（1-1）移动的金属材料（M）的带状物（S）检测裂纹（C）的装置（1-1）。装置（1-1）包括在裂纹检查过程中固定布置的线圈装置（3-1），线圈装置（3-1）具有：在第一方向延伸，用于在带状物（S）部分的第一方向上感应第一电流（i1）的第一绕组部分（5a）；在第二方向延伸，用于在带状物（S）部分的第二方向上感应第二电流（i2）的第二绕组部分（5b），第一方向和第二方向彼此相交；被布置为检测由第一电流（i1）生成的磁场的第一接收器线圈（7）；以及被布置为检测由第二电流（i2）生成的磁场的第二接收器线圈（9），由第一电流（i1）生成的磁场和由第二电流（i2）生成的磁场提供了裂纹是否存在于带状物部分的测量。

Description

用于在金属制造过程中金属材料的裂纹检测的装置
技术领域
本公开总体涉及金属材料的质量检查，而且特别涉及金属制造过程中借助于感应在金属材料表面的裂纹检测。
背景技术
例如在钢铁生产中检测的金属材料的裂纹是已知的。感应技术已经被用于此目的。当使用感应技术时，在例如板或金属片的金属材料中借助于由用同样的时变电流供应的发射器线圈生成的时变磁场感应电流。当感应电流遇到金属材料中的裂纹时，裂纹对感应电流构成障碍。因此，相比于无裂纹的金属材料，裂纹改变在裂纹处的感应电流。改变后的电流提供了电流周围的磁场的变化。通过接收器线圈测量磁场中的变化，由此可以确定裂纹存在于金属材料的被检查的表面部分。
当使用感应技术用于金属材料的裂纹检测时，金属材料的表面通常借助于跨待检查的表面部分移动的线圈探查。GB2401947公开了用于飞行器发动机盘上的关键表面的检查的装置。GB2401947中所公开的一个实施例示于图5。该实施例包括直角三角形形式的发射器线圈38。接收器线圈32-1和32-2沿三角形发射器线圈38的直角的相应相邻边38-1和38-2布置。三角形的边38-1和38-2在被检查裂纹的金属材料中感应正交电流。因而具有不同方向的裂纹可以通过接收器线圈32-1和32-2检测。裂纹检查通过沿飞行器发动机盘表面移动装置进行。
在金属制品的生产过程中，已经证明使用上述类型的装备是困难的。首先，这种裂纹检查可能要花很长的时间以适应生产流程。其次，检查所需要的机械设备对于以下条件变得过于昂贵和过于敏感，该条件例如通常在生产期间普遍的连续铸造过程中的高温条件。
发明内容
能够提供用于金属制造过程的裂纹检测装置是有利的，该裂纹检测装置在裂纹检查期间固定布置，特别是用于诸如连续铸造过程的金属铸造中的热金属表面上的裂纹检测。这种装置会比上述类型的金属制造的恶劣环境中的移动装置更坚固。此外，通过合理地设计在裂纹检查期间固定的裂纹检测装置，可以比现有技术方案更快速地执行裂纹检查。在金属制造中，待检查的金属材料和感应裂纹检测器装置的传感器之间的距离将不可避免地在大约10-20mm的范围内。这首先是因为裂纹检测装置的传感器必须借助于诸如盘的保护构件来屏蔽灰尘以及如果金属材料的表面是热的可能屏蔽热。在后者的情况下，例如借助于水来冷却保护构件/传感器可能是必要的，因为在金属制造中的金属材料可能具有高达1000摄氏度或者甚至更高的表面温度。冷却装置被有利地提供在裂纹检测装置的传感器和待检查的金属材料的表面之间。其次，因为金属材料的表面可以是弯曲的和/或不规则的，传感器和保护构件/冷却系统应该进一步从金属材料的测量表面隔开；通过充分地从待检查的表面隔开传感器，减小了传感器、保护构件和冷却系统的机械损害的风险。
诸如在GB2401947中描述的现有的感应传感解决方案不适于在金属制造过程中使用，特别是对热金属表面的检查。原因是，GB2401947中的发射器线圈的尺寸以及发射器线圈和接收器线圈之间的距离防止设备在金属制造过程中的金属材料感应具有足够的幅值的电流，其中线圈装置和待检查的表面的距离应该在10-20mm的范围内。在GB2401947中，被提及的接收器线圈或传感元件有利地具有1×1mm或者更小的尺寸用于增加的分辨率，这指示裂纹测量必须在基本相同的距离进行。将在详细描述中提供关于这些结论的进一步详情。作为待检查的表面和发射器线圈之间的距离的影响的一个示例，如果发射器线圈被布置在20mm的距离处以及发射器线圈的长度/宽度尺寸为10mm，只有大约10-20％的由发射器线圈生成的磁场与金属材料相交。因此，大大降低了用于在金属制造过程中的金属材料的裂纹检测的灵敏度。
有鉴于此，本公开的一个总的目的是提供一种在金属生产流程中金属材料的大面积的上感应裂纹检测。
本公开的另一个目的是减少在裂纹检查期间用于裂纹检测的装置经受的机械磨损。
本公开的又一个目的是提供可用于诸如平板、板块和带的大型工件的无移动部件的感应裂纹检测，从而增加了可靠性并降低了这种检测的成本。
因此，根据本公开的第一个方面，提供了一种用于在金属制造过程中沿相关于装置移动的金属材料中的带检测裂纹的装置，装置包括：在裂纹检查期间固定布置的线圈装置，线圈装置具有在第一方向延伸，用于在带的部分中的第一方向上感应第一电流的第一绕组部分；在第二方向延伸，用于在带的部分中的第二方向上感应第二电流的第二绕组部分，第一方向和第二方向彼此相交；被布置为检测由第一电流生成的磁场的第一接收器线圈；以及被布置为检测由第二电流生成的磁场的第二接收器线圈，由第一电流生成的磁场和由第二电流生成的磁场提供了裂纹是否存在于带的部分和裂纹方向的测量。
借助于本公开，可以在金属材料的大面积上进行裂纹的非接触式检查。此外，由于第一绕组部分和第二绕组部分被布置为使得它们延伸的方向相交，具有不同方向的裂纹可以被检测，并且裂纹主要延伸的方向也可以用裂纹检查期间固定布置的线圈装置确定。从而，该装置将机械地比根据现有技术的解决方案更简单，因此带来了更低的成本，更可靠的操作和更长的寿命。
在一个实施例中，第一方向和第二方向是基本垂直的。从而，可以提供与具有不同方向的裂纹相关的优化的裂纹检测。
在一个实施例中，第二绕组部分被布置在与裂纹检查期间的金属材料的移动方向有关的第一绕组部分的下游。因此，可以通过主要在第一方向检查裂纹的第一绕组部分以及通过被布置为主要在基本正交于第一方向的第二方向检测裂纹的第二绕组部分检查裂纹，由此可以确定裂纹在哪个方向延伸。
在一个实施例中，第一接收器线圈被布置在第一绕组部分的一侧，以及第二接收器线圈被布置在第二绕组部分的一侧，第一接收器线圈和第二接收器线圈均被布置在与第一绕组部分和第二绕组部分相同的平面。借助于这种装置，可以有效地通过接收器线圈检测在金属材料中由感应的第一电流和第二电流所引起的磁场。
在一个实施例中，第一接收器线圈的绕组被布置为平行于第一绕组部分，以及第二接收器线圈的绕组被布置为平行于第二绕组部分。因此，可以得到用于在金属材料中检测磁场的第一接收器线圈和第二接收器线圈的最佳方向。
在一个实施例中，第一绕组部分具有沿第一绕组部分平行于第一接收器线圈的绕组的距离延伸的基本恒定的方向，以及第二绕组部分具有沿第二绕组部分平行于第二接收器线圈的绕组的距离延伸的基本恒定的方向。因此，在金属材料中感应的电流将具有在对应于期望被测量裂纹的带的宽度的距离上方传播的基本恒定的方向。
一个实施例包括信号发生器，该信号发生器被布置在供给时变电流至第一绕组部分和第二绕组部分，用于在金属材料中感应第一电流和第二电流。
在一个实施例中，第一绕组部分限定了基本上为直角三角形的发射器线圈的第一引线，以及第二绕组部分限定了基本上为直角三角形的发射器线圈的第二引线，第一引线和第二引线是基本垂直的引线。
在一个实施例中，第一绕组部分和第二绕组部分形成电气分离的线圈的一部分，第一绕组部分和第二绕组部分的每一个被布置为供有单独的时变电流。
在一个实施例中，第一绕组部分和第二绕组部分的每一个形成相应的矩形形状的发射器线圈的部分。
在一个实施例中，时变电流是脉冲串。因而可以有利地通过第一接收器线圈和第二接收器线圈在序列脉冲之间进行测量。
一个实施例包括用于控制信号发生器的控制单元，以交替地提供时变电流至第一绕组部分和第二绕组部分的每一个，从而交替地在金属材料中感应第一电流和第二电流。
一个实施例包括被布置为接收基于由第一接收器线圈检测的磁场以及基于由第二接收器线圈检测的磁场的信号的计算单元，用于确定裂纹是否存在于带中。
在一个实施例中，计算单元被布置为确定基于由第一接收器线圈检测的磁场和由第二接收器线圈检测的磁场确定所检测到的裂纹延伸的方向。
一个实施例包括具有沿与第一接收器线圈相同的轴布置的绕组的第三接收器线圈，第三接收器线圈的绕组被布置为检测由第一电流生成的磁场。
一个实施例具有平行于第二绕组部分的第三绕组部分，用于在金属材料中感应第三电流，以及具有与第二接收器线圈的绕组平行布置的绕组的第四接收器线圈，第四接收器线圈的绕组被布置为检测在金属材料的第三电流生成的磁场。
根据一个实施例，第一绕组部分形成发射器线圈的部分，当表面被检查裂纹时，发射器线圈在平行于待检查裂纹的金属材料表面的平面中具有最小尺寸，其至少为从第一绕组部分到该表面的距离的2倍。
根据一个实施例，第二绕组部分形成发射器线圈的部分，当表面被检查裂纹时，发射器线圈在平行于待检查裂纹的金属材料表面的平面中具有最小尺寸，其至少为从第二绕组部分到该表面的距离的2倍。
根据一个实施例，当表面被检查裂纹时，发射器线圈的最小尺寸至少为从第一绕组部分到金属材料的表面的距离的3倍。
根据一个实施例，当表面被检查裂纹时，发射器线圈的最小尺寸至少为从第二绕组部分到金属材料的表面的距离的3倍。
根据一个实施例，当金属材料在用于裂纹检查的位置时，第一绕组部分被布置在离第一发射器线圈的第一距离处，并且其中第一绕组部分被布置为离待检查裂纹的金属材料的表面的第二距离处，其中第一距离和第二距离的差小于40%。
根据一个实施例，第一距离和第二距离的差小于20%。
根据一个实施例，当金属材料在用于裂纹检查的位置时，第二绕组部分被布置在离第二发射器线圈的第一距离处，并且其中第二绕组部分被布置在离待检查裂纹的金属材料的表面的第二距离处，其中第一距离和第二距离的差小于40%。
根据一个实施例，第一距离和第二距离的差小于20%。
一般而言，权利要求中使用的所有术语根据它们在技术领域中的普通含义加以解释，除非本文中有明确定义。所有引用“一/一个/该元件、装置、部件、方式、步骤等”都被开放地解释为指代该元件、装置、部件、方式、步骤等的至少一个示例，除非明确说明。本文所公开的任何方法的步骤不需要以所公开的确切的顺序执行，除非明确说明。
附图说明
本发明构思将通过举例的方式，参照附图说明，其中：
图1a是用于金属材料中裂纹检测的装置的第一示例的示意性俯视图；
图1b示出了金属材料是如何借助于图1a中的装置被检查裂纹；
图2a是用于金属材料中裂纹检测的装置的第二示例的示意性俯视图；
图2b示出了金属材料是如何借助于图2a中的装置被检查裂纹；
图3是用于裂纹检测的装置的第三示例的示意图；
图4是用于裂纹检测的装置的第四示例的示意图；
图5是根据现有技术的线圈装置的俯视图；
图6a-b分别示出了根据本公开和现有技术的发射器线圈的示意性横截面侧视图；以及
图7a-b分别示出了根据本公开和现有技术的发射器线圈和接收器线圈的示意性横截面侧视图。
具体实施方式
本发明构思将参照附图在下文中更详细地说明，其中示出了本发明构思的某些实施例。然而，本发明构思可以体现为许多不同的形式，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例是通过举例的方式提供的，使得本公开是彻底和完整的，并且将本发明构思的范围完整地传达给所属领域技术人员。
本文所提出的装置适用于检测金属材料中的裂纹。该装置也可能能够确定与检测到的裂纹相关的各种参数，诸如金属材料中的裂纹方向。有利的是，该装置可以在极端条件下使用，例如，在诸如铸造过程或轧制过程的金属制造过程中。
可以借助于本文提出的装置检查具有足够高的电导率以允许在金属材料中感应电流的导电性的任何金属材料。
图1a示出了用于沿移动金属材料中的条检测裂纹的装置的第一示例的示意图。装置1-1包括线圈装置3-1、第一放大电路7-1、第二放大电路9-1、信号发生器13、控制单元15、信号处理单元17和计算单元19。
线圈装置3-1包括基本上成直角三角形形式的发射器线圈11，发射器线圈11具有限定基本上成直角三角形的发射器线圈11的第一引线的第一绕组部分5a，和限定基本上成直角三角形的发射器线圈11的第二引线的第二绕组部分5b。在一个实施例中，第一引线和第二引线之间具有角度α，角度α基本上是90度。因此，第一绕组部分5a和第二绕组部分5b可以是基本垂直的。为此，第一绕组部分5a和第二绕组部分5b限定了基本上成直角三角形的发射器线圈11的相邻引线。因此，第一绕组部分5a和第二绕组部分5b是电气连接的，并且被布置为从信号发生器13接收和输送相同的时变电流i(t)。
在一个实施例中，发射器线圈可以是等腰三角形或基本上为等腰三角形形式的三角形发射器线圈。在这种实施例中，第一绕组部分被提供在限定三角形发射器线圈的第一引线的一个等腰边，以及第二绕组部分被提供在限定三角发射器线圈的第二引线的另一个等腰边。在一个实施例中，两个等腰边之间的角度基本上可以为90度。
在三角形发射器线圈或基本上成直角三角形的发射器线圈的一些实施例中，第一引线和第二引线之间的角度α可以是0<α<180°范围内的任何角度，即该角度可以是大于0度且小于180度。
线圈装置3-1进一步包括具有绕组部分7a的第一接收器线圈7，和具有绕组部分9a的第二接收器线圈9。第一接收器线圈7被布置在第一绕组部分5a的一侧，以及第二接收器线圈9被布置在第二绕组部分5b的一侧。第一接收器线圈7和第二接收器线圈9分别被布置在到第一绕组部分5a和第二绕组部分5b以下距离，使得它们能够分别从通过第一绕组部分5a和第二绕组部分5b在金属材料中建立的感应电流检测磁场。
在一个实施例中，第一接收器线圈7和第二接收器线圈9基本上为矩形线圈，每一个矩形线圈具有内部中心点。绕组部分7a限定了基本上成矩形的接收器线圈7的一侧。绕组部分9a限定基本上为矩形的接收器线圈9的一侧。
第一接收器线圈7的内部中心点可以优选地被布置在离第一绕组部分5a的以下距离处，该距离对应于第一绕组部分5a位于离待检查裂纹的金属材料M的表面21的距离，如图1b所示。第二接收器线圈9的内部中心点可以优选地被布置在离第二绕组部分5b的以下距离处，该距离对应于第二绕组部分5b位于离待检查裂纹的金属材料M的表面21的距离。这些关系可能应用于本文所公开的任何示例，例如，也用于矩形或基本上为矩形形状的发射器线圈。在一个实施例中，第一接收器线圈7的绕组部分7a被布置为与第一绕组部分5a平行。第二接收器线圈9的绕组部分9a被布置为与第二绕组部分5b平行。至此，第一接收器线圈7的绕组部分7a和第二绕组部分9的绕组部分9a基本上为互相垂直，具有基本上与第一绕组部分5a和第二绕组部分5b之间相同的角α。应该注意到，绕组部分7a和9a可以分别为第一示例的变型，以与第一绕组部分5a和第二绕组部分5b相关的其它方式布置。为此，接收器线圈可以优选地被布置在邻近它们相应的发射器绕组，即第一和第二绕组部分。
在一个实施例中，绕组部分7a和9a具有对应于所期望的待检查裂纹的条的宽度的纵向延伸。
在装置1-1的一个变型中，第一绕组部分5a、第二绕组部分5b、第一接收器线圈7和第二接收器线圈9基本上是扁平的线圈，即当借助于装置1-1检查金属材料裂纹时，它们在与垂直于金属材料表面的平行方向的尺寸上比装置1-1的任何其他尺寸小几倍。在这种变型中，它们具有基本上均匀的高度尺寸，优选地被印在或者以其它方式被布置在基板上或基板中。
在一个实施例中，基本上为直角三角形的发射器线圈具有比长度延伸或宽度小几倍的高度延伸。
第一绕组部分5a和第二绕组部分5b被布置为从信号发生器13接收时变电流i(t)。在装置1-1的一个变型中，时变电流可以是脉冲串。因此，时变电流可以是电流幅值从一个电平到另一个电平的突然变化，例如从恒定电流电平到零电流。信号发生器13被布置为接收关于将生成的信号的类型的指令，以及何时经由控制单元15提供的控制信号C1生成信号。
现转到图1b，现将在操作中描述装置1-1。
线圈装置3-1通常在金属材料的裂纹检查期间保持固定。如果装置1-1工作在例如高温的极端条件下，线圈装置3-1可以例如借助于诸如水的冷却液冷却。这适用于本文所公开的所有示例。
在操作过程中，待检查裂纹的金属材料M在相对线圈装置3-1的方向A上移动，优选地在线圈装置3-1的一侧上具有基本恒定的速度。为此，线圈装置3-1可以以基本恒定的速度线性地移动，或者可替换地，金属材料M可以相对线圈装置3-1移动。例如，金属材料M可以相对线圈装置3-1在线圈装置3-1下方移动。因此，当金属材料M在线圈装置3-1下方移动时，线圈装置3-1可以定位在金属材料M的表面20的上方。从而，线圈装置3-1可以被用来沿金属材料M的表面20检查带S。应当注意的是，线圈装置当然也可以被定位在例如金属材料下方，从而获得与如果定位在金属材料上方一样的效果。
出于裂纹检查的目的，尤其是用于确定诸如裂纹方向的额外的裂纹参数，第二绕组部分5b被布置在与金属材料M的移动方向A有关的第一绕组部分5a的下游。在裂纹检查期间，从第一绕组部分5a和第二绕组部分5b到金属材料M的表面20的距离远小于从基本上成直角三角形的发射器线圈的基部到第一引线和第二引线之间的顶点的距离。总的来说，对于本文提出的发射器线圈的所有示例，当金属材料M在用于检查的位置时，从发射器线圈到待检查裂纹的金属材料的表面的距离远小于在与表面20平行的平面上的发射器线圈的尺寸。
在操作期间的第一个步骤中，基本上成直角三角形的发射器线圈11被供有来自信号发生器13的时变电流i(t)。因此，第一绕组部分5a和第二绕组部分5b都被供有同样的时变电流i(t)。
当时变电流i(t)流过第一绕组部分5a时，在第一绕组部分5a周围生成磁场。当金属材料M被布置在邻近第一绕组部分5a时，在第一绕组部分5a周围生成的磁场在金属材料M的带S的部分感应第一电流i1。第一电流i1基本平行于第一绕组部分5a中的时变电流i(t)的流动方向，第一电流i1在相对第一绕组部分5a中的时变电流i(t)的流动方向的相反方向流动。借助于第一电流i1，在金属材料M中的第一电流i1周围生成磁场。
当时变电流i(t)流过第二绕组部分5b时，在第二绕组部分5b周围生成磁场。当金属材料M被布置在邻近第二绕组部分5b时，在第二绕组部分5b周围生成的磁场在金属材料M的带S的部分感应第二电流i2。
第二电流i2基本平行于第二绕组部分5b中的时变电流i(t)的流动方向，第二电流i2在相对第二绕组部分5b中的时变电流i(t)的流动方向的相反方向流动。借助于第二电流i2，在金属材料M中的第二电流i2周围生成磁场。
由于第一接收器线圈7的位置与第一绕组部分5a有关，可以通过第一接收器线圈7检测磁场。至此，磁场在第一接收器线圈7中感应电压，电压在第一放大电路7-1中被放大。在以下被称为第一信号S1的放大后的电压被发送到信号处理单元17。
由于第二接收器线圈9的位置与第二绕组部分5b有关，可以通过第二接收器线圈9检测磁场。至此，磁场在第二接收器线圈9中感应电压，电压在第二放大电路9-1中被放大。在以下被称为第二信号S2的放大后的电压被发送到信号处理单元17。
由于金属材料M的移动，可以在时间的不同瞬间在金属材料M的相同部分感应第一电流i1和第二电流i2。为此，正如将在下面详细描述的，通过第一接收器线圈7检测的磁场和通过第二接收器线圈9检测的磁场提供了裂纹是否存在于带的被检查的部分的测量，以及关于例如裂纹方向的信息。
由于第一绕组部分5a和第二绕组部分5b具有不同的方向，在这个示例中基本上是垂直的，并且从而分别被布置为在第一方向和第二方向在金属材料M中感应第一电流i1和第二电流i2，第一方向和第二方向彼此相交，可以借助于第一接收器线圈7和第二接收器线圈9检测具有不同方向的裂纹。
与具有平行于绕组部分5a、5b的纵向延伸的纵向延伸的裂纹相比，具有垂直于绕组部分5a、5b的纵向延伸的纵向延伸的裂纹，提供了与绕组部分5a、5b有关联的感应电流的更大变化，以及因此与接收器线圈7、9有关的感应电压的更大变化。换言之，当金属材料在移动方向上移动时，第一电流i1和第二电流i2的基本上垂直的流动方向导致第一电流i1和第二电流i2从不同方向遇到相同的裂纹。从而第一电流i1和第二电流i2被不同地改变，由此相应的磁场也被不同地改变。正如可以从图1b的示例中看出，裂纹C首先在第一接收器线圈7的下方通过，从而改变磁场的强度。由于裂纹在第一绕组部分5a的横向，因此第一电流i1磁场强度被显著地改变。磁场强度的变化通过第一接收器线圈7被检测。
当金属材料M在方向A移动时，金属材料M的裂纹C也在方向A移动。裂纹C将随时间在第二接收器线圈9下方移动。裂纹C具有基本平行于第二绕组部分5b和第二电流i2的延伸的主要方向。因此，磁场强度比通过第一接收器线圈7时改变得更小。
磁场强度中检测到的变化被反映在第一接收器线圈7和第二接收器线圈9中感应的电压上。因此，分别通过第一放大电路7-1和第二放大电路9-1提供的第一信号和第二信号也反映了磁场强度的变化。
第一信号S1和第二信号S2在信号处理单元17中被分析和A/D转换。例如，第一信号S1和第二信号S2的分析可以涉及确定在基于时变电流i(t)的时间变化的特定时间点之间的第一信号S1和第二信号S2的每一个的平均值。在一个实施例中，可以通过来自控制单元15的控制信号C2提供基于时变电流i(t)的时间变化的特定时间点。
第一信号S1和第二信号S2的A/D转换信号被提供给计算单元19。在第一个步骤中，A/D转换信号的信号值与对应于无裂纹并具有和金属材料M相同的金属成分的金属材料的参考值比较。例如，比较可以涉及确定每个A/D转换信号的信号值和参考值之间的差。
基于A/D转换信号的信号值和参考值之间的比较，诸如裂纹长度、裂纹方向和裂纹深度的裂纹参数可以在计算单元19中被确定。例如，裂纹方向可以通过确定参考值和每个A/D转换信号之间的差获得的数值之间的关系来确定。
在实施例中，α为90度，裂纹角度β，即相关第一绕组部分5a和第二绕组部分5b中的一个的法线的裂纹方向可以借助于以下关系式确定：
B=57.3*arccot(dS1/dS2),
其中dS1是因为裂纹而由第一接收器线圈7提供的信号的变化，并且dS2是因为裂纹而由第二接收器线圈9提供的信号的变化。应当注意的是，当第一绕组部分和第二绕组部分之间的角度为90度并且第一绕组部分和第二绕组部分被布置为沿相同的带检测裂纹时，上述关系式可以被用于本文所提出的四个示例中的任一个。
由于金属材料M沿方向A移动，整个带S可以借助于上述过程被检查是否有裂纹。
在一个实施例中，线圈装置3-1关于用于检查的金属材料被导向，使得第一绕组部分5a和第二绕组部分5b均与金属材料M的移动方向A相交45度。在本实施例中，同样适用于第一接收器线圈7的绕组7a和第二接收器线圈9的绕组9a。
在一个实施例中，第一绕组部分被布置为基本垂直于金属材料的移动方向，并且第二绕组部分被布置为基本平行于金属材料的移动方向。此外，在本实施例中，第一接收器线圈的绕组被布置为基本平行于第一绕组部分，并且第二接收器线圈的绕组被布置为基本平行于第二绕组部分。
现将参考图2a至图2b描述用于检测裂纹的装置的第二示例。第二实施例特别适用于检测基本垂直于或平行于被检查裂纹的金属材料的移动方向的裂纹。
图2a示出了用于沿移动金属材料中的带的裂纹检测的装置1-2的示意图。装置1-2包括线圈装置3-2、第一放大电路7-1、第二放大电路9-1、在本示例中包括第一晶体管13a和第二晶体管13b的信号发生器13-1、用于控制信号发生器13-1的控制单元15、信号处理单元17-1和17-2、以及计算单元23。
线圈装置3-2包括具有限定第一发射器线圈21-1一侧的第一绕组部分21a的第一发射器线圈21-1、具有限定第二发射器线圈21-2一侧的第二绕组部分21b的第二发射器线圈21-2、具有绕组部分7a的第一接收器线圈7、和具有绕组部分9a的第二接收器线圈9。
第一发射器线圈21-1和第二发射器线圈21-2是分离的线圈。具体地说，第一绕组部分21a和第二绕组部分21b在以下意义上是电气分离的，第一绕组部分21a和第二绕组部分21b的每一个可以被供有单独的时变电流。在图2a所示的示例中，第一发射器线圈21-1和第二发射器线圈21-2的每一个具有基本矩形的形状。
第一绕组部分21a和第二绕组部分21b基本上是互相垂直的。第一绕组部分21a和第二绕组部分21b被布置为经由它们相应的晶体管13a和13b从信号发生器13-1接收时变电流i(t)。正如另外将参考图2b进一步阐述的，由此在线圈装置3-2下方移动的金属材料的带的部分中生成相应的磁场，分别在金属材料中感应第一电流和第二电流。
第一接收器线圈7和第二接收器线圈9的以分别与第一绕组部分21a和第二绕组部分21b有关的方式导向，使得它们可以检测通过第一电流和第二电流生成的相应的磁场。
在一个实施例中，第一接收器线圈7的绕组部分7a可以被限定为第一接收器线圈7基本平行于第一绕组部分21a的绕组，而第二接收器线圈9的绕组部分9a可以被限定为第二接收器线圈9基本平行于第二绕组部分21b的绕组。应当注意的是，在第二示例中的第一接收器线圈7和第二接收器线圈9结构上与第一示例相同。此外，应当注意的是，第一接收器线圈和第二接收器线圈可以被布置在与第一绕组部分和第二绕组部分有关的多个方向，只要它们被布置得使它们能够分别检测在用于检查的金属材料中通过第一绕组部分和第二绕组部分感应的电流。
第一接收器线圈7被布置在第一绕组部分21a的一侧。第二接收器线圈9被布置在第二绕组部分21b的一侧。具体地说，第一接收器线圈7和第二接收器线圈9都被布置在与第一绕组部分和第二绕组部分相同的平面内，即与待检查裂纹的金属材料的表面平行的平面。
第一绕组部分21a和第二绕组部分21b的每一个的延伸是基本恒定的，至少大于距离d，分别对应于第一接收器线圈7的绕组7a和第二接收器线圈9的绕组9a的长度延伸。
现将参考图2b以操作过程来更具体地描述装置1-2。在图2b中，沿带S待检查裂纹的具有第一裂纹C-1和第二裂纹C-2的金属材料M与装置1-2一起被示出。在图2b的示例中，金属材料M具有在图中向下的移动方向A。当金属材料被检查裂纹时，金属材料M最好在线圈装置3-2下方以恒定的速度移动。
控制单元15被布置为提供控制信号给信号发生器13-1，从而控制分别由第一晶体管13a和第二晶体管13b提供至第一绕组部分21a和第二绕组部分21b的时变电流i(t)。控制信号优选地使得信号发生器13-1交替地经由第一晶体管13a和第二晶体管13b提供时变电流i(t)至第一绕组部分21a和第二绕组部分21b的每一个，从而交替地在金属材料M中感应第一电流i1和第二电流i2。
因此，在金属材料M的裂纹检查的第一个步骤中，通过第一发射器线圈21-1从在第一步骤中为导通状态的第一晶体管13a接收电流脉冲形式的时变电流i(t)。电流脉冲可能具有恒定的幅值。在第一个步骤期间的电流优选为恒定的，并且电流脉冲的持续时间至少足够长以允许由此建立的磁场透入金属材料的深度基本比待测量的最深的裂纹的深度更深。
在第二个步骤中，控制单元15控制第一晶体管13a，使得第一晶体管13a闭合，其中第一晶体管13a不提供电流。在一个实施例中，第二个步骤的持续时间大约与应用在第一个步骤中的电流脉冲的持续时间相同。作为对电流幅值的突然下降的响应，借助于第一绕组部分21a在金属材料M中感应第一电流i1。第一电流i1在平行于第一绕组部分21a的延伸的方向流动。由第一电流i1生成的且由第一接收器线圈7检测的磁场被提供给第一放大电路7-1。
在第三个步骤中，通过第二发射器线圈21-2从在第三个步骤中为导通状态的第二晶体管13b接收电流脉冲形式的时变电流i(t)。电流脉冲可以具有恒定的幅值。在一个实施例中，所有电流脉冲具有基本相同的幅值。第三个步骤类似于上述用于第一发射器线圈21-1的第一个步骤。
在第四个步骤中，控制单元15控制第二晶体管13b，使得第二晶体管13b闭合，其中第二晶体管13b不提供电流。第二个步骤的持续时间与第二个步骤的持续时间相同或基本相同。作为对电流幅值的突然下降的响应，借助于第二绕组部分21b在金属材料M中感应第二电流i2。第二电流i2在平行于第二绕组部分21b的延伸的方向流动。由第二电流i2生成的且由第二接收器线圈9检测的磁场被提供给第二放大电路9-1。
第一放大电路7-1提供第一信号S1给信号处理单元17-1，第一信号S1为由第一接收器线圈7提供的检测到的磁场的放大信号。第二放大电路9-1提供第二信号S2给信号处理单元17-2，第二信号S2为由第二接收器线圈9提供的检测到的磁场的放大信号。为了确定裂纹是否存在于第一电流i1和第二电流i2在其中被感应的带的部分，第一信号S1和第二信号S2可以在计算单元23中进一步被处理，用于与无裂纹的金属材料的参考值比较以及用于第一信号S1和第二信号S2之间的比较。此外，检测到的裂纹的方向也被确定。
当金属材料M相对装置1-2移动时，重复上述过程，从而检查整个带S。
图3a示出了用于检测金属材料M中的裂纹的装置的第三示例。装置1-3类似于装置1-2。然而，在第三示例中的线圈装置3-3包括一个发射器线圈24、第一接收器线圈7、第二接收器线圈9、第三接收器线圈25和第四接收器线圈27。
发射器线圈24具有邻近第一接收器线圈7和第三接收器线圈25布置的第一绕组部分24a，垂直或基本垂直于第一绕组部分24a布置的第二绕组部分24b，以及垂直或基本垂直于第一绕组部分24a并且邻近第四接收器线圈27布置的第三绕组部分24c。
装置1-3进一步包括例如以晶体管形式的信号发生器13-2、控制单元15、第一放大电路7-1、第二放大电路9-1、第三放大电路10-1、第四放大电路11-1、信号处理单元17和计算单元19。
第三示例的操作过程类似于前面的示例，因此将只在本文中简短地描述。
在操作过程中，为了控制信号发生器13-2的开关，从控制单元15将控制信号供给至信号发生器13-2，从而能够供给时变电流i(t)至发射器线圈24，并且因此供给至第一绕组部分24a、第二绕组部分24b和第三绕组部分24c中的每一个。如上文所描述的，时变电流i(t)可以例如为电流脉冲。
由于时变电流i(t)在发射器线圈24中流动，其在相对线圈装置3-3在方向A中移动的金属材料M的不同方向感应电流并且因此感应磁场。第一绕组部分24a在金属材料的第一方向感应第一电流i1。第二绕组部分24b在金属材料M中感应第二电流i2，第二电流i2基本垂直于第一电流i1。第三绕组部分24c在金属材料M中感应基本平行于第二电流i2的第三电流i3。
第一接收器线圈7被布置为能够检测由第一电流i1创建的磁场。第二接收器线圈9被布置为能够检测由第二电流i2创建的磁场。第三接收器线圈25被布置为能够在与第一接收器线圈7的不同的位置检测由第一电流i1创建的磁场。第四接收器线圈27被布置为能够检测第三电流i3。
第二接收器线圈7用于沿金属材料M的第一带Sa的裂纹检测。第一接收器线圈9用于沿金属材料M的第二带Sb的裂纹检测。第三接收器线圈25用于沿金属材料M的第三带Sc的裂纹检测，以及第四接收器线圈27是用于沿金属材料M的第四带Sd的裂纹检测，带Sa-Sb是平行的带。如上所阐述的，第一绕组部分24a、第二绕组部分24b和第三绕组部分24c的方向确定了可以沿带Sa至Sd有效地被检测的裂纹的方向。
当第一接收器线圈7、第二接收器线圈9、第三接收器线圈25和第四接收器线圈27在接收器线圈7、9、25和27的每一个中通过电流的感应检测到相应的磁场时，这些例如电流的信号在被信号处理单元17接收到之前分别被发送至放大电路7-1至11-1，并且计算单元19用于进一步处理和确定裂纹是否存在于带中。
图4示出了用于检测金属材料M中的裂纹的装置的第四示例的视图。装置1-4包括线圈装置3-4、信号发生器13-2以及计算单元19-1和19-2。
装置1-4可以被用于检测平行于与装置1-4的线圈装置3-4有关的金属材料M的移动方向A的裂纹，裂纹基本垂直于移动方向A，并且裂纹具有这些末端之间的方向。
线圈装置3-4包括布置在第一行R1和第二行R2中的多个发射器线圈24，在第二行R2中的发射器线圈24与在第一行R1中的发射器线圈24部分重叠。第二行R2的发射器线圈24被替换到在以下方向中，该方向垂直于与第一行R1的发射器线圈24有关的与线圈装置3-4相关的金属材料M的移动方向A的方向。第二行R2在相对线圈装置3-4的金属材料M的移动方向A的相对第一行R1的下游。借助于这种线圈装置，可以在金属材料M的整个表面上进行关于裂纹的具有相对高的分辨率的扫描。
第一行R1和第二行R2之间的重叠可以被任意地选择。在第四示例的一个变型中，第二行的发射器线圈不会被与发射器线圈有关的第一行替换。
每个发射器线圈24具有如上所述的与第三示例的公开结合的第一绕组部分24a、第二绕组部分24b和第三绕组部分24c。可替代地，第一示例中所描述类型的等腰三角形形状的发射器线圈可以被用于创建发射器线圈的第一和第二行。此外，参考第三实施例所阐述的，不被布置为扫描金属材料M的外侧部的每个发射器线圈24，与布置在第一绕组部分24a、第二绕组部分24b、和第三绕组部分24c的侧边的四个接收器线圈有关。
第一行R1和第二行R2中的发射器线圈24被供有由信号发生器13-2提供的时变电流i(t)。例如，可以借助于晶体管链实现信号发生器13-2。每个发射器线圈24可以经由相应的晶体管被供有时变电流i(t)。可以借助于控制单元15控制信号发生器13-2的开关。
在一个实施例中，时变电流i(t)是电流脉冲串。信号发生器13-2被优选地开关使得在一个时间仅仅一个发射器线圈24从信号发生器13-2接收电流脉冲。发射器线圈24可以连续地被供给电流脉冲，其中由发射器线圈24生成的磁场可以在另一个发射器线圈24被供给电流脉冲之前由与其相关的接收器线圈检测。在一个实施例中，电流脉冲按照以下顺序被供给至发射器线圈24：a、b、c、d、e，其中a、b、c、d和e指示了发射器线圈24的装置的顺序。该序列在此后被重复。在一个实施例中，每个发射器线圈可以被激活大约20毫秒，其中与发射器线圈相关的测量在发射器线圈失活后被执行大约0.1毫秒。
在一个变型中，每个其它发射器可以在每个测量序列中被激活。例如，在第一个序列中，在位置a、c和e的发射器线圈24可以被激活，其中在下一个序列中，在位置b和d的发射器线圈24可以被激活。当金属材料在相对线圈装置3-4的方向A移动时，重复这些序列。如果运行序列能比可能通过在序列的每一次迭代中依次激活所有发射器线圈更快，这可能是有益的。
如上面已经说明的，通常在电流脉冲之后通过接收器线圈执行测量，例如当电流幅值已经基本被设置为零。通常在下一个电流脉冲被提供给另一个发射器线圈24之前进行借助于与发射器线圈24相关的接收器线圈的测量。这个过程是与以上有关第三示例的描述相同的。
通过被布置为检测相应的第一电流的接收器线圈检测到的所有信号被发送给计算单元19-1用于处理。通过被布置为检测相应的第二电流或第三电流的接收器线圈检测到的所有信号被发送给计算单元19-2用于处理。可以由此估计和检测具有不同方向的裂纹。
借助于第四示例，可以沿待检测裂纹的金属材料的整个宽度执行测量。具有移动金属材料的金属制造过程中，采用固定线圈装置3-4进行裂纹检测，是非常有利的。有利的是，可以不仅仅沿金属材料的整个宽度进行裂纹检测，还获得了检测任何裂纹方向的裂纹的可能性。现有技术的解决方案，诸如图5所示的装置，其不旨在用于金属制造中金属材料的裂纹检测，可以使用一个非常大发射器线圈用于扫描金属材料的整个宽度，以及被布置为沿大发射器线圈的垂直侧的接收器线圈。然而，这不适用于表现高电阻率的对象的测量，诸如金属制造过程中的金属材料。对于测量来说，这种大发射器线圈太慢。为了能够在待检查的金属材料中感应足够大的电流，例如在20mm的距离处，在为这种测量问题充分设计的发射器线圈上给出的电感大约为0.5至1.0mH。这将导致时间常数大于10-20μs，该时间常数对于高电阻率对象的测量是太慢的。相反，根据本文提供的第四示例的装置，可以在大约0.04mH的电感上提供相同的感应电流，具有大约1μs的时间常数用于高电阻率的测量。
此外，在金属制造过程中采用上面所讨论的大发射线圈是困难的，因为大线圈具有太大的内部电阻。例如，如果金属材料具有1.5m的宽度，并且大发射线圈具有10匝绕组，线圈的总长度为60m。为了能够进行具有高电阻率的对象的测量，电路线必须是细的，使得在电路线中不感应干扰电流/干涉电流。合适的导线直径是0.05mm，导致1Ω/m的电阻率。对于60m的绕组，电阻率是60Ω。例如，如果供给发射器线圈的电流是1A，其对于金属制造中的金属材料的测量是合适的电流，供电电压必须是60V，其不能在这些应用中被认为是低电压会是一个明显的缺点。
根据可以应用于本文所公开的任何示例的一个变型，当表面被检查裂纹时，每个发射器线圈在平行于待检查裂纹的金属材料的表面的平面上具有最小尺寸，其可以远大于当表面被检查裂纹时，从第一绕组部分和第二绕组部分的每一个到表面的距离。尺寸远大于通常意味着，其至少为从第一绕组部分和第二绕组部分的每一个到表面的距离的2倍。根据一个变型，距离可以至少为3倍大或至少为4倍大，或甚至更大。例如，在裂纹检查期间，第一绕组部分和第二绕组部分的每一个与表面之间的距离可以是大约10-20mm，其中从长度和宽度来说，发射器线圈的最小尺寸可以在大约30-120mm、40-120mm、50-120mm、60-120mm或者甚至比这更大的范围内。本段落中所讨论的尺寸适用于于本文所公开的任何示例的任何绕组部分。
图6a描绘了根据本文所提出的任何示例的第一绕组部分5a、21a、24a的横截面侧视图。应当注意的是，以下描述同样适用于本文所描述的任何绕组部分，例如第二绕组部分。在金属制造过程中的金属材料M的裂纹检查期间，第一绕组部分5a、21a、24a，以及形成其部分的整个发射器线圈，被布置离金属材料M的表面34的距离D处。在图6a中，第一电流i1(t)流过第一绕组部分5a、21a、24a。第一电流i1(t)在金属材料M中感应电流，该电流在相对第一绕组部分5a、21a、24a中的第一电流i1(t)的流动方向的相反方向中流动。电流在其中流回到信号发生器的发射器线圈的回路36和第一绕组部分5a、21a、24a之间的距离Do不是按比例示出的。发送器线圈的平面尺寸，即长度和宽度尺寸，远大于从第一绕组部分5a、21a、24a到表面34的距离D。
图6b示出了具有发射器部分40和回路部分42的现有技术的发射器线圈38的相应示例。发射器线圈38和发射器部分40被布置在离待检查裂纹的金属材料M的表面34的距离D1处。发射器部分40和回路部分42被布置在彼此之间的距离D2处。正如可以在图6b中所见的，距离D1和D2基本是相同的。由于发射器部分40和回路部分42是相对接近的，与从发射器部分40到表面34的距离D1有关，通过回路部分42创建的相反方向的电磁场对发射器部分40下方的总的电磁场提供了干扰因素。
现将简短描述图6a中所示设计的相对尺寸相比于图6b所示的在金属制造过程中设计的优点。假定图6a的第一绕组部分5a、21a、24a和图6b的发射器部分40被供给相同幅值的电流，并且它们具有相同数量的绕组，图6a中金属材料上方的磁场将更大。因此，金属材料M中感应的电流也变得更大。因此，在相关联的接收器线圈中感应的电流也将变得更大，并且裂纹的检测因而变得更加敏感。在图6a中，与第一绕组部分5a、21a、24a下方的金属材料M平行的磁场By由关系式By=常数/D确定，而图6b中发射器线圈38的发射器部分40下方的相同磁场由关系式By=常数/D1-常数*D1/(D2 2+D1 2)确定。在两种情况下的金属材料M中感应的电流与磁场By成比例。从这些关系式中可以进一步得出结论，图6b中的设计对金属材料M的表面34和发射器线圈38之间的距离变化更敏感。相反，借助于图6a所示的设计，基本上更容易断定接收器线圈的电流变化是否是因为发射器线圈和表面34之间的距离变化，或者电流变化是否是因为表面34中的裂纹。特别有关的是，在裂纹检测期间，当线圈装置被固定布置时，其中从表面34到发射器线圈的距离可能变化很大。最后，因为将在y方向上的更宽的面积上感应电流，根据本公开的发射器线圈的更大的尺寸导致了可以通过发射器线圈扫描的更宽的面积，如图6a所示。
进一步地，根据本文所公开的任何示例，第一绕组部分和第二绕组部分的每一个可能具有在裂纹检查期间与待检查裂纹的表面平行的平面上的直线的延伸，或者至少以下形状的延伸以使它们感应在待检查裂纹的金属材料中的直线方向流动的电流。当表面被检查裂纹时，从第一绕组部分到第一接收器线圈的距离基本与从第一绕组部分到待检查裂纹的金属材料的表面的距离相同。当表面被检查是否有裂纹时，从第二绕组部分到第二接收器线圈的距离基本与从第二绕组部分到待检查是否有裂纹的金属材料的表面的距离相同。因此，在检查期间，从第一绕组部分和第二绕组部分的每一个的表面到金属材料的表面的距离与绕组部分和其相关联的接收器线圈之间的距离具有相同的数量级。作为示例，当金属材料在用于裂纹检查的位置时，从第一绕组部分到第一接收器线圈的第一距离与从第一绕组部分到待检查、裂纹的金属材料的表面的第二距离的差小于40%，根据一个实施例甚至小于20%。根据一个实施例，第一距离和第二距离之间的长度差可以小于10%。相对应的距离之间的这些关系式比照适用于第二绕组部分和第二接收器线圈，以及本文所提出的任何示例的任何绕组部分和相关联的接收器线圈。优选地，本文所提出的所有示例的所有绕组部分和接收器线圈具有布置在裂纹检查期间基本平行于金属材料表面的相同平面上的长度和宽度延伸。
图7a和图7b分别示出了根据本公开的一个示例的发射器线圈和接收器线圈的横截面侧视图，以及在金属制造过程中使用的具有GB2401947所建议的尺寸的发射器线圈38和相关联的接收器线圈44。应当注意的是，以下描述同样适用于本文所描述的任何绕组部分，例如第一绕组部分和第二绕组部分。在金属制造过程中的金属材料M的裂纹检查过程中，第一绕组部分5a、21a、24a，以及其形成一部分的整个发射器线圈，被布置离其在用于裂纹检查的位置的金属材料M的表面34的距离D处。
在图7a中，第一电流i1(t)流过第一绕组部分5a、21a、24a。第一电流i1(t)在金属材料M中感应电流，该电流在相对第一绕组部分5a、21a、24a中的第一电流i1(t)的流动方向的相反方向中流动。相关联的接收器线圈，即在该情况下的第一接收器线圈7，被布置在离第一绕组部分5a、21a、24a的距离D3处，距离D3与从第一绕组部分5a、21a、24a到在用于检查裂纹C的位置的金属材料M的表面34的距离具有相同的数量级。
图7b示出了具有发射器部分40和接收器线圈44的现有技术的发射器线圈38的相应示例。发射器线圈38和发射器部分40被布置在离待检查裂纹的金属材料M的表面34的距离D1处。接收器线圈44被布置在离发射器线圈38的距离D4处。可以看出，发射器线圈38和接收器线圈44之间的距离D4远小于发射器线圈38和在用于裂纹检查的位置的金属材料M的表面34之间的距离D1。
假定图7a的第一绕组部分5a、21a、24a和图7b的发射器部分40被供给相同幅值的电流，并且它们具有相同数量的绕组，图7a中金属材料上方的磁场将更大。因此，金属材料M中感应的电流也变得更大。因此，在相关的接收器线圈中感应的电流也将变得更大，并且裂纹的检测因而变得更加敏感。在图7a中，通过在金属材料M中感应的电流is建立的磁场Bi的x分量Bix通过以下关系式确定
Bix=常数*is*D3/(D3 2+D2)。
图7b中的相应的磁场Bix通过以下关系式确定
Bix=常数*is*D4/(D4 2+D1 2)。
出现在图7a中的第一接收器线圈5a、21a、24a的下方的或图7b中的发射器线圈40下方的在表面34的裂纹C改变在遇到裂纹C的金属材料M中的感应电流is。因此，磁场Bi也改变。对于图7a中的装置，磁场的x分量Bix中的变化dBix可以通过以下关系式估计
dBix=常数*is*(D3+dy)/(D3+dy)2+D2)
而对于图7b中的现有技术的装置，磁场的x分量Bix中的变化dBix可以通过以下关系式估计
dBix=常数*is*(D4+dy)/(D4+dy)2+D1 2)。
通过比较这些关系式，例如，可以得出结论，如果在图7a中的距离D等于D3，以及如果在图7b中的现有技术的装置中，距离D1是D4的四倍，dBix的变化将大约是图7a中的装置的2倍。此外，也可以得出结论，表面34和第一绕组部分5a、21a、24a之间的距离变化对裂纹测量的影响小于图7b中用于发射器线圈38的情况。因此，在图7a的装置中，确定磁场强度的变化是否是因为裂纹或者因为第一绕组部分5a、21a、24a和表面34之间的距离变化是非常容易的。
此外，也可以得出结论，图7a中的装置对dy幅值的变化的敏感度比图7b中的装置小。因此，相比于图7b中的装置，沿x轴的来自第一接收器线圈5a、21a、24a的中心线的裂纹的偏差的变化，在能够通过接收器线圈7检测的磁场Bi中建立了相对小的变化。从而，可以用更少的接收器线圈维持沿y轴的有效的裂纹检测。
本文提到了绕组部分和其相关联的接收器线圈之间的任何距离，该距离通常是指从发射器线圈的中心点到接收器线圈的中心点的距离。
如前所述，本文所提出的任何实施例，例如上面的第四示例，可以具有如上所述尺寸的发射器线圈。此外，每个发射器线圈和与其相关联的接收器线圈之间的距离可以如上所述。
为了维持线圈装置和待检查的金属材料的表面之间的期望距离，根据本文的任何示例的装置可以包括例如平盘形式的保护构件，该保护构件被布置在面对待检查的金属材料的线圈装置的表面。因此，当装置被使用时，保护构件被夹在线圈装置和金属材料之间。保护构件被优选地用允许通过发射器线圈生成的磁场穿透保护机构的材料制造，使得可以在待检查裂纹的金属材料中感应电流。当在热表面上执行裂纹检查时，保护机构可以包括用于冷却线圈装置的水冷却系统。例如，保护机构的厚度可以大约是5-10mm。
在任何上述的四个示例中，线圈装置可以被布置在基座中或基座上，从而限定具有基本上比高度尺寸更大的长度尺寸和宽度尺寸的基本平坦的线圈装置，当金属材料被布置在线圈装置的下方，高度尺寸在与垂直于待检查的金属材料的表面平行的方向上。然而，需要注意的是，其它设计也应该在本公开的范围内。
以上描述的本发明的构思主要参照几个实施例。然而，正如本领域的技术人员可以理解的是，除了上面所公开的这些，其它实施例也可能同样地在由所附权利要求所限定的本发明的范围内。例如，它们之间的接收器线圈的纵向延伸可以是不同的。此外，发射器线圈的装置可以是任何一种形状，例如圆形或椭圆形，只要第一绕组部分和第二绕组部分的延伸在与相对应的接收器线圈的长度相对应的距离上是基本恒定的。接收器线圈也可以具有不同的形状。

Claims (24)

1.一种用于金属制造过程的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其用于沿有关所述装置移动的金属材料（M）的带（S）检测裂纹，所述装置（1-1；1-2；1-3；1-4）包括：
在裂纹检查期间被固定地布置的线圈装置（3-1；3-2；3-3），其中所述线圈装置（3-1；3-2；3-3）具有：
-第一绕组部分（5a；21a；24a），所述第一绕组部分（5a；21a；24a）在第一方向延伸以用于在所述带（S）的一部分中在所述第一方向感应第一电流（i1），
-第二绕组部分（5b；21b；24b），所述第二绕组部分（5b；21b；24b）在第二方向延伸以用于在所述带（S）的所述部分中在所述第二方向感应第二电流（i2），所述第一方向和所述第二方向彼此相交，
-被布置为检测通过所述第一电流（i1）生成的磁场的第一接收器线圈（7），以及被布置为检测通过所述第二电流（i2）生成的磁场的第二接收器线圈（9），通过所述第一电流（i1）生成的所述磁场和通过所述第二电流（i2）生成的所述磁场提供了裂纹是否存在于所述带（S）的所述部分中和所述裂纹的方向的测量。
2.根据权利要求1所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一方向和所述第二方向是基本垂直的。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中在其裂纹检查期间，所述第二绕组部分（5b；21b；24b）被布置在相对金属材料（M）的移动方向（A）的所述第一绕组部分（5a；21a；24a）的下游。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一接收器线圈（7）被布置在所述第一绕组部分（5a；21a；24a）的一侧处，并且所述第二接收器线圈（9）被布置在所述第二绕组部分（5b；21b；24b）的一侧处，所述第一接收器线圈（7）和所述第二接收器线圈（9）两者均被布置在与所述第一绕组部分（5a；21a；24a）以及所述第二绕组部分（5b；21b；24b）相同的平面上。
5.根据权利要求4所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一接收器线圈（7）的绕组（7a）被布置为与所述第一绕组部分（5a；21a；24a）平行，并且所述第二接收器线圈（9）的绕组（9a）被布置为与所述第二绕组部分（5b；21b；24b）平行。
6.根据权利要求5所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）具有沿距离（w；d）的延伸的基本恒定方向，其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）与所述第一接收器线圈（7）的所述绕组（7a）平行，并且所述第二绕组部分（5b；21b；24b）具有沿距离（d）的延伸的基本恒定的方向，其中所述第二绕组部分（5b；21b；24b）与所述第二接收器线圈（9）的所述绕组（9a）平行。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），包括信号发生器（13；13-1；13-2），所述信号发生器（13；13-1；13-2）被布置为将时变电流供给所述第一绕组部分（5a；21a；24a）和所述第二绕组部分（5b；21b；24b）以用于在所述金属材料（M）中感应所述第一电流（i1）和所述第二电流（i2）。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置（1-1），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）限定了基本上为直角三角形的发射器线圈（11）的第一引线，并且所述第二绕组部分（5b；21b；24b）限定了基本上为三角形的发射器线圈（11）的第二引线，所述第一引线和所述第二引线是基本垂直的引线。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置（1-2），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）和所述第二绕组部分（5b；21b；24b）形成电分离的线圈的部分，所述第一绕组部分（5a；21a；24a）和所述第二绕组部分（5b；21b；24b）中的每一个被布置为被供给单独的时变电流。
10.根据权利要求9所述的装置（1-2），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）和所述第二绕组部分（5b；21b；24b）的每一个形成相应的矩形形状的发射器线圈（21-1，21-2）的部分。
11.根据权利要求7至10中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述时变电流是脉冲串。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的装置（1-2；1-4），包括控制单元（15），所述控制单元（15）用于控制所述信号发生器（13；13-1；13-2）以交替地提供所述时变电流至所述第一绕组部分（5a；21a；24a）和所述第二绕组部分（5b；21b；24b）的每一个，从而交替地在所述金属材料（M）中感应所述第一电流（i1）和所述第二电流（i2）。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），包括计算单元（19；19-1；19-2），所述计算单元（19；19-1；19-2）被布置为接收基于由所述第一接收器线圈（7）检测到的所述磁场和由所述第二接收器线圈（9）检测的所述磁场的信号，以用于确定裂纹（C）是否存在于所述带（S）中。
14.根据权利要求13所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述计算单元（19；19-1；19-2）被布置为确定基于由所述第一接收器线圈（7）检测到的所述磁场和基于由所述第二接收器线圈（9）检测到的所述磁场而检测到的裂纹（C）的延伸的方向。
15.根据权利要求9至14中的任一项所述的装置（1-3；1-4），包括：
-第三接收器线圈（25），所述第三接收器线圈（25）具有沿与所述第一接收器线圈（7）相同的轴布置的绕组（25a），所述第三接收器线圈（25）的所述绕组（25a）被布置为检测由所述第一电流（i1）生成的所述磁场。
16.根据权利要求15所述的装置（1-3；1-4），具有第三绕组部分（24c），所述第三绕组部分（24c）与所述第二绕组部分（24b）平行以用于在所述金属材料（M）中感应第三电流（i3），以及具有被布置为与所述第二接收器线圈（9）的所述绕组（9a）平行的绕组（27a）的第四接收器线圈（27），所述第四接收器线圈（27）的所述绕组（27a）被布置为检测在所述金属材料（M)中由所述第三电流（i3）生成的磁场。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）形成发射器线圈的部分，所述发射器线圈具有当针对裂纹对金属材料的表面进行检查时在与针对裂纹待检测的所述表面平行的平面中的最小尺寸，其至少为从所述第一绕组部分到所述表面的距离的两倍。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第二绕组部分（5b；21b；24b）形成发射器线圈的部分，所述发射器线圈具有当针对裂纹对金属材料的表面进行检查时在与针对裂纹待检测的所述表面平行的平面中的最小尺寸，其至少为从所述第二绕组部分到所述表面的距离的两倍。
19.根据权利要求17或18所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述发射器线圈的所述最小尺寸至少为在针对裂纹检查所述表面时，从所述第一绕组部分到所述金属材料的所述表面的距离的三倍。
20.根据权利要求18或19所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述发射器线圈的所述最小尺寸至少为在针对裂纹检查所述表面时，从所述第二绕组部分到所述金属材料的所述表面的距离的三倍。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一绕组部分（5a；21a；24a）被布置在离所述第一接收器线圈（7）的第一距离处，并且所述第一绕组部分（5a；21a；24a）被布置在当所述金属材料在用于裂纹检查的位置中时离针对裂纹待检查的金属材料的表面的第二距离处，其中所述第一距离和所述第二距离的差小于40%。
22.根据权利要求21所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一距离和所述第二距离的差小于20%。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第二绕组部分（5a；21a；24a）被布置在离所述第二接收器线圈（7）的第一距离处，并且其中所述第二绕组部分（5a；21a；24a）被布置在当所述金属材料在用于裂纹检查的位置中时离针对裂纹待检查的所述金属材料的表面的第二距离处，其中所述第一距离和所述第二距离的差小于40%。
24.根据权利要求23所述的装置（1-1；1-2；1-3；1-4），其中所述第一距离和所述第二距离的差小于20%。
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