DD224946A1 - DEVICE FOR THE MAGNETO-INDUCTION-FREE DEGRAD-FREE MATERIAL TESTING ACCORDING TO THE RESONANCE METHOD - Google Patents
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Abstract
Die erfindungsgemaesse Vorrichtung dient zur Erhaltung der Resonanzbedingungen in einem Reihenschwingkreis, der aus der Pruefspule und einer entsprechenden Kapazitaet gebildet wird. Als Messinformation kann der Resonanzstrom und die Resonanzfrequenz ausgewertet werden. Die Erhaltung der Resonanzbedingungen im Schwingkreis wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass eine automatische Frequenznachsteuerung des Speisegenerators 8 bis zur Resonanzfrequenz des Schwingkeises aus dem Phasenvergleich (5) der Eingangswechselspannung und des Schwingkreisstromes erfolgt. Somit koennen auch Pruefspulen niedrigster Guete bei der magnetinduktiven Werkstoffpruefung nach der Resonanzmethode verwendet werden.The device according to the invention serves to maintain the resonance conditions in a series resonant circuit which is formed from the test coil and a corresponding capacitance. As measurement information, the resonance current and the resonance frequency can be evaluated. The preservation of the resonance conditions in the resonant circuit is achieved according to the invention by an automatic frequency tracking of the feed generator 8 up to the resonant frequency of the oscillating cone from the phase comparison (5) of the input AC voltage and of the oscillatory circuit current. Thus, also test coils of lowest quality can be used in the magnetic inductive material testing according to the resonance method.
Description
1. Titel der Erfindung : Vorrichtung zur magnetinduktiven 1. Title of the Invention: Device for magnetinductive
ζ e r st ö rung sf re i en :.Ve rkst of f ρ ruf ung nach der Resonanzmethodehe ζ st Disorder sf re i s: .Ve rkst of ρ f ung call by the resonance method
2. Anwendungsgebiete der 3rfindun.sr :2. Applications of 3rfindun.sr:
Angewendet in der zerstörungsfreien .Ve rkst off prüfung für Wirbel stromve rf ahren, bei denen die Spule (Me 3v;ert aufnehmer) 121 Resonanzbetrieb arbeitet. Hierzu gehören die Schichtdickenmessungen von Isolationsschichten auf 3isen-Applied in the non-destructive .Varcest off test for vortex generators, where the coil (Me 3) transducer 121 operates resonance mode. These include the layer thickness measurements of insulation layers on 3-layer
und Nichteisenmetallen, das Feststellen von Inhomogenitäten in elektrisch leitenden Stoffen gegenüber einem Sichzustand sowie das Erfassen von geometrischen Abmessungen bei elektrisch leitenden Teilen. Mit einer speziell konstruktiv und elektrisch gestalteten Sonde ist weiterhin aas Feststellen von Unterrostung serscheinungen an beschichteten Stahlteilen möglich (vgl. ^P G 01 N 256 153 ).and non-ferrous metals, the detection of inhomogeneities in electrically conductive materials against a self-state and the detection of geometric dimensions in electrically conductive parts. With a specially designed and electrically designed probe, it is also possible to detect undershootings on coated steel parts (cf., P G 01 N 256 153).
3, 3, Charakteristik der bekannten technischen Losungen:Characteristic of the known technical solutions:
Bei den Resonanzverfahren wird die Spule (Lie 3 wert aufnehmer) mit einem entsprechenden Kondensator als.Schwingkreis geschaltet und der Resonanz strom, die Resonanz spannung oder die Resonanzfrequenz ausgewertet. 3er Resonanzzustand wird durch rückgekoppelte Verstärker (harmonische Oszillatoren und Oszillatoren mit nichtharmonischea Ausgangssignal) erreicht, wobei die Spule ein frecuenzbestimmendes Bauelement ist. Bekannt ist weiterhin die Entdämpfung des Sch'wingkreises mittels negativen /widerstand bis zur stabilen Dauer schwingung. Bringt man in das WirkungsieId der S^uIe den zu prüfendenIn the resonance method, the coil (Lie 3 value transducer) with a corresponding capacitor as.Schwingkreis switched and evaluated the resonance current, the resonance voltage or the resonance frequency. 3 resonance state is achieved by feedback amplifiers (harmonic oscillators and non-harmonic output oscillators), the coil being a frecuency-determining device. Also known is the damping of the Sch'wingkreises by means of negative / resistance vibration until stable duration. If one brings into the action of the soul the one to be tested
Körper (elektrisch leitend), dann kommt es zu einer Änderung des Resonanz strömes auf Grund der Parametervariation der Spule. Die Änderung der Resonanzfrequenz kann ebenfalls als Me3information genutzt werden. Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist die Tatsache, daS auf Grund der niedrigen . Güten der Prüfspulen - bedingt durch die hohen Wirbelstromverluste - stabile Schwingungen mit konstanter Frequenz bei großer Variation der Spulenparameter schwer zu erzeugen sind. Bei starken Änderungen der Spulenparameter führt dieses oft zum Abreißen der selbsterregten Schwingung.Body (electrically conductive), then there is a change in the resonance current due to the parameter variation of the coil. The change of the resonance frequency can also be used as Me3information. A disadvantage of the known devices is the fact that due to the low. Quality of the test coils - due to the high eddy current losses - stable vibrations with constant frequency are difficult to produce with large variation of the coil parameters. With strong changes in the coil parameters, this often leads to the tearing off of the self-excited oscillation.
4. Ziel der Erfindung :4. Object of the invention:
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung für die zerstörungsfreie.Werkstoffprüfung (Wirbelstromverfahren), die die Prüfspule, welche mit einem Kondensator als Schwingkreis geschaltet ist, auch bei niedrigen Spulengüten und großer Parametervariation, auf Resonanz hält bzw. steuert. Dabei soll der Resonanzstrom über eine entsprechende MeQ-anordnung analog oder digital als Me3information angezeigt werden können.The aim of the invention is to provide a device for non-destructive material testing (eddy current method), which keeps the test coil, which is connected to a capacitor as a resonant circuit, even at low coil qualities and large parameter variation on resonance or controls. In this case, the resonance current should be able to be displayed analogously or digitally as Me3 information via a corresponding MeQ arrangement.
5. Darlegung des Wesens der 5rfindung :5. Presentation of the Essence of the Invention:
Bestimmendes Merkmal der Erfindung ist die automatische Frequenznachsteuerung des Speisegenerators bis zur Resonanzfrequenz des Schwingkreis aus dem Phasenvergleich der Eingang swechselsp annung und des SchwingkreisStromes. Ss gelingt somit auch bei Prüf spulen niedrigster Güte,den. Resonanzzustand stabil aufrecht zu erhalten. Damit unterscheidet sich die Vorrichtung grundsätzlich von Anordnungen, die auf der Basis selbstschwingenden Oszillatoren oder der Entdämpfung mittels negativer Widerstände arbeiten.A key feature of the invention is the automatic frequency tracking of the feed generator up to the resonant frequency of the resonant circuit from the phase comparison of the input swechselsp warning and the resonant circuit current. Ss succeeds thus also at test coils lowest quality, the. To maintain stable resonance state. Thus, the device differs fundamentally from arrangements which operate on the basis of self-oscillating oscillators or the damping by means of negative resistors.
Bei der erfindungsgemäSen Vorrichtung stellt der Resonanzstrom 'und die Frequenz des Generators die Me3information dar. Zu diesem Zweck bildet die Prüfspule zusammen mit einem verlustarmen Kondensator einen Reihenresonanzkreis, der von einem Frequenzgenerator mit konstanter Amplitude gespeist wird. Das ständige Arbeiten im Resonanzpunkt wird erfindungs- gemäQ durch eine automatische Frequenznachsteuerung erreicht. Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung kann anhand des Block-In the device according to the invention, the resonance current 'and the frequency of the generator represent the measurement information. For this purpose, the test coil forms, together with a low-loss capacitor, a series resonant circuit which is fed by a constant-amplitude frequency generator. The constant working at the resonance point is achieved according to the invention by an automatic frequency tracking . The mode of action of this device can be described on the basis
Schaltbildes wie folgt erklärt v/erden (Bild 1) :Wiring diagram explained as follows (Fig. 1):
Die Schaltungsanordnung zur Frequenznachsteuerung "besteht aus den Baugruppen 1 "bis 9. Die Vorverstärker 1 und 2 liefern in Verbindung mit den Begrenzerstufen 3 und 4 die pegelgerechten Signale für den phasenempfindlichen Gleichrichter Die Ausgangsspannung des Diskriminator wird über den Tiefpaß 6 auf' den Verstärker 7 geführt. Das verstärkte Gleichspännungssignal gelangt auf den Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 3. Der Leistungsverstärker 9 dient zur niederohmigen Auskopplung der Erregerspannung. Durch den Taster S1 kann die Schaltung zwangsweise "eingerastet" werden.The preamplifiers 1 and 2 provide in conjunction with the Begrenzerstufen 3 and 4, the level signals for the phase-sensitive rectifier The output voltage of the discriminator is passed through the low-pass filter 6 to 'the amplifier 7 , The amplified Gleichspännungssignal reaches the control input of the voltage controlled oscillator (VCO) 3. The power amplifier 9 is used for low-impedance coupling of the excitation voltage. By pressing the button S 1 , the circuit can be forcibly "locked".
Die Messung der Änderung des Resonanz stromes erfolgt durch die Baugruppen 10 bis 15. Die dem Resonanz strom proportionale Spannung am 7/iderstand R wird verstärkt (10) , gleichgerichtet (11.). und .auf .den Summi arver stärker 12 geführt. Die variable Spannungsquelle 13 dient zur Kompensation der Spannung TJR im Sichzustand der Prüf sonde. Die Ausgangsspannung (Änderung gegenüber dem Sichzustand) wird analog (14) oder digital (1.5.) .angezeigt. Die Resonanzfrequenz kann, direkt am spannungsgesteuerten Oszillator 8 gemessen werden, "Mit der variabel '"ausgeführten Kapazität kann für die jeweilige Prüfspule die optimale Arbeitsfrequenz, d.h. das Gütemaximum auf die Mittenfrequenz des Generators S und damit auf die Mitte des "Fangbereiches" (ähnlich wie bei einer Phasenregelschleife) der Schaltungsanordnung eingestellt werden.The measurement of the change in the resonance current is carried out by the assemblies 10 to 15. The voltage proportional to the resonance current at the R / R is amplified (10), rectified (11). and .auf the Summi arver more 12 out. The variable voltage source 13 serves to compensate the voltage TJ R in the self-test probe. The output voltage (change from the self-state) is displayed analog (14) or digital (1.5.). The resonant frequency can be measured directly at the voltage-controlled oscillator 8. With the variably designed capacitance, the optimum operating frequency for the respective test coil, ie the maximum quality at the center frequency of the generator S and thus at the middle of the "catching range" (similar to at a phase locked loop) of the circuit arrangement.
An die erfindungsgemä3e Vorrichtung zur magnetinduktiveη zerstörungsfreien Werkstoffprüfung nach der Resonanzmethode sind alle bekannten Prüf spule nf ο rrner. von: Parametertyp (gekennzeichnet durch nur eine tficklun=·) abschließbar, Kernmaterial, Windungszahl der Spule und die geometrische Form müssen so gewählt werden, daß für das Prüfproblem die Spule und die Kapazität im entsprechenden Frequenzbereich ein Gütemaximum aufweisen.To the device according to the invention for magnetic-inductive nondestructive material testing according to the resonance method, all known test coils are known. of: Parameter type (characterized by only one tficklun = ·) lockable, core material, number of turns of the coil and the geometric shape must be chosen so that for the test problem, the coil and the capacitance have a maximum in the corresponding frequency range.
6. Ausführungsbeispiel6th embodiment
Die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung zur magnetinduktiveη zerstörungsfreien Werkstoffprüfung nach der Resonanzmethode ist mit integrierten Schaltkreisen der Standardserien aufgebaut, ausschließlich der Vorverstärker 1 und 2. Der Phasengang der Vorverstärker und Begrenzerstufen 1 bis 4 beeinflußt die Funktionsweise der Schaltung nicht, solange er in beiden Kanälen identisch ist.The entire device according to the invention for magnetinductive nondestructive material testing according to the resonance method is constructed with integrated circuits of the standard series, excluding the preamplifiers 1 and 2. The phase response of the preamplifier and Begrenzerstufen 1 to 4 does not affect the operation of the circuit, as long as it is identical in both channels.
Die Prüfspule ist im Anwendungsfall der zerstörungsfreien Korrosionszustandsprüfung beschichteter Stahlteile ( vgl. Wirtschaft spatent G 01 N / 25β 153 0 ) über ein abgeschirmtes Kabel an die Vorrichtung ansteckbar. Mit der variabel aus-, geführten Kapazität wird die für die Sonde optimale Prüffrequenz eingestellt (Gütemaximum). Über die variable Spannungsquelle 13 wird beim Aufsetzen der Prüf sonde auf die blanke Metalloberfläche die Vorrichtung geeicht. Auf Grund der speziell gestalteten Prüfsonde (vgl. W? G 01 N / 256 153 0) und bei der Arbeit in einem bestimmten Frequenzbereich zwischen 300 kHz und 700 kHz wird erreicht, daß die Abhebung der Prüfsonde von den Wirkungen der Oberflächenkorrosion unterschieden werden kann.The test coil is in the application of the non-destructive corrosion state test coated steel parts (see Economy late G 01 N / 25β 153 0) connected via a shielded cable to the device. With the variable off, guided capacity, the optimal test frequency for the probe is set (maximum quality). About the variable voltage source 13, the device is calibrated when placing the test probe on the bare metal surface. Due to the specially designed test probe (see W? G 01 N / 256 153 0) and when working in a certain frequency range between 300 kHz and 700 kHz it is achieved that the separation of the test probe can be distinguished from the effects of surface corrosion.
Claims (3)
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Cited By (3)
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| DE3815010A1 (en) * | 1988-04-30 | 1989-11-09 | Leybold Ag | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE COMBINED USE OF AN INDUCTIVE AND A CAPACITIVE DEVICE FOR THE DESTRUCTION-FREE MEASUREMENT OF THE RESISTANT THIN LAYERS |
| DE3815009A1 (en) * | 1988-04-30 | 1989-11-09 | Leybold Ag | DEVICE AND METHOD FOR NON-DESTRUCTION-FREE MEASUREMENT OF THE Ohmic RESISTANCE OF THIN LAYERS IN ACCORDANCE WITH THE Eddy Current Principle |
| EP1612568A1 (en) * | 2004-07-02 | 2006-01-04 | Hella KGaA Hueck & Co. | Apparatus for measuing the resonant frequency and quality of a resonating circuit in a sensor |
-
1983
- 1983-11-01 DD DD26258283A patent/DD224946B1/en not_active IP Right Cessation
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| DD224946B1 (en) | 1989-04-12 |
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