NO830597L

NO830597L - DEVICE FOR TESTING WITH FOUCAULT STREAMS USING ELECTRONIC BALANCING AGENTS

Info

Publication number: NO830597L
Application number: NO830597A
Authority: NO
Inventors: Hondt Jean Pierre D
Original assignee: Intercontrole Sa
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1983-08-24
Also published as: GR77858B; DK79183A; ES8402950A1; ES519979A0; DK79183D0; KR840003843A; MA19728A1

Description

Apparat' til prøvning med f oucaultstrømmerApparatus' for testing with f oucault currents

ved bruk av elektroniske utbalanseringsmidlerwhen using electronic balancing means

Den foreliggende oppfinnelse går ut på et apparat tilThe present invention is based on another apparatus

prøvning med foucaultstrømmer med elektronisk utbalanserings-testing with foucault currents with electronic balancing

sløyfe. Den finner sin anvendelse ved ikke-destruktiv prøv-loop. It finds its application in non-destructive testing

ning.nothing.

Ikke-destruktiv prøvning med foucaultstrømmer består iNon-destructive testing with Foucault currents consists of

å frembringe et variabelt magnetfelt ved hjelp av en primær-to produce a variable magnetic field by means of a primary

vikling, utsette et stykke som skal prøves, for dette magnet-winding, expose a piece to be tested, for this magnetic

felt, ta ut en målespenning på klemmene til en sekundærvikling anordnet i nærheten av prøvestykket, og analysere denne spen- field, take a measurement voltage on the terminals of a secondary winding arranged near the test piece, and analyze this voltage

ning. Primær- og sekundærviklingene kan være sammenviklet eller danne en bro. Enhver feil i stykket (dimensjonsendring, variasjon i elektrisk ledningsevne, variasjon i magnetisk permeabilitet, riss osv....) endrer fasen og styrken av de foucaultstrømmer som sirkulerer i stykket, og dermed måle- nothing. The primary and secondary windings may be intertwined or form a bridge. Any defect in the piece (dimension change, variation in electrical conductivity, variation in magnetic permeability, cracks, etc...) changes the phase and strength of the Foucault currents circulating in the piece, and thus measure-

spenningen.the tension.

I de fleste tilfeller skjer målingen differensielt.In most cases, the measurement takes place differentially.

Til dette formål blir et referansestykke som er kjent å være iFor this purpose, a reference piece that is known to be in

orden, utsatt for et magnetfelt maken til det som benyttes for prøvestykket, og den analyserte spenning dannes av differansen mellom spenningen for det prøvede stykke og spenningen for referansestykket. De anordninger som gjør det mulig å frem- order, exposed to a magnetic field similar to that used for the test piece, and the analyzed voltage is formed by the difference between the voltage for the tested piece and the voltage for the reference piece. The devices that make it possible to produce

bringe denne referansespenning og danne differansespenningen,bring this reference voltage and form the differential voltage,

utgjør utbalanseringsmidler.constitute balancing funds.

Et apparat til ikke-destruktiv prøvning med foucault-An apparatus for non-destructive testing with Foucault-

strømmer under anvendelse av utbalanseringsmidler fremtrer dermed som anskueliggjort på fig. 1. En generator 10 for sinusformet signal etterfølges av en forsterker 12 som mater en sonde 14 som stykkene 16 som skal prøves, passerer forbi. currents using balancing means therefore appear as shown in fig. 1. A sinusoidal signal generator 10 is followed by an amplifier 12 which feeds a probe 14 which the pieces 16 to be tested pass by.

En annen sonde 14' maken til den første og likeledes energi-Another probe 14' similar to the first and likewise energy-

sert med forsterkeren 12, er anordnet i forhold til et referansestykke 16' på samme måte som sonden 14 er anordnet i forhold til stykkene 16 som skal prøves. Den spenning som tas ut over klemmene på sonden 14, utgjør målespenningen, og den som tas ut over klemmene på sonden 14', utgjør referanse- sert with the amplifier 12, is arranged in relation to a reference piece 16' in the same way as the probe 14 is arranged in relation to the pieces 16 to be tested. The voltage taken across the terminals of the probe 14 constitutes the measuring voltage, and the voltage taken across the terminals of the probe 14' constitutes the reference

spenningen.the tension.

Disse spenninger blir forsterket ved hjelp av for-sterkere 18 og 18' som avgir spenninger Vm og Vr som blir tilført de to innganger 20/1 og 20/2 til en differensialforsterker 20. Denne etterfølges av en forsterker 22 som har regulerbar forsterkning og er forbundet med en signalbehand-lingskobling 24. Denne kobling egner seg til å bestemme andelene av differansespenningen i henholdsvis fase og fase-kvadratur med energiseringsspenningen som leveres av generatoren 10. Men det kan også dreie seg om en mer kompleks kobling som gjør det mulig å bestemme signalets fourierkompo-nenter. En krets 26 gjør det mulig å tolke resultatene (utvalg, sondring, registrering av resultater, statistikker osv....). These voltages are amplified by means of amplifiers 18 and 18' which emit voltages Vm and Vr which are supplied to the two inputs 20/1 and 20/2 of a differential amplifier 20. This is followed by an amplifier 22 which has adjustable gain and is connected to a signal processing link 24. This link is suitable for determining the proportions of the differential voltage in phase and phase quadrature respectively with the energizing voltage supplied by the generator 10. But it can also be a more complex link which makes it possible to determine the signal's Fourier components. A circuit 26 makes it possible to interpret the results (selection, differentiation, registration of results, statistics etc...).

Avbildningen på fig. 1 gir inntrykk av at hver av sondene utgjøres av en eneste vikling. Imidlertid kan sondene i praksis innbefatte flere (f.eks. anordnet i bro), men den foretatte forenkling har ingen betydning for forståelsen av oppfinnelsen. The image in fig. 1 gives the impression that each of the probes consists of a single winding. However, in practice the probes may include several (e.g. arranged in a bridge), but the simplification made has no significance for the understanding of the invention.

Når det gjelder denne klasse av apparater, kan der henvises til H. L. Libbys US patent nr. 3.229.198 utstedt 11. januar 1966 med tittelen "Eddy current nondestructive testing device for measuring multiple parameter variable of a metal sample". Regarding this class of apparatus, reference may be made to H.L. Libby's US patent No. 3,229,198 issued on January 11, 1966 entitled "Eddy current nondestructive testing device for measuring multiple parameter variable of a metal sample".

I visse apparater av denne type har behandlingskob-lingen 24 numerisk funksjon. I så fall omfatter den som anskueliggjort på fig. 1 en analog-numerisk omformer 30 etterfulgt av et variabelt lager 32 av typen med direkte aksess (på engelsk "Random Access Memory") som adresseres av en teller 36 tilkoblet et ur 38. Lageret etterfølges av en numerisk behandlingskrets 34. Dreier det seg om å beregne de harmoniske komponenter av et signal, utfører denne krets en diskret fouriertransformasjon. In certain devices of this type, the processing link 24 has a numerical function. In that case, it includes as shown in fig. 1 an analog-to-digital converter 30 followed by a variable storage 32 of the direct access type (in English "Random Access Memory") which is addressed by a counter 36 connected to a clock 38. The storage is followed by a numerical processing circuit 34. Is it about to calculate the harmonic components of a signal, this circuit performs a discrete fourier transform.

Den utbalanseringsanordning som er vist på fig. 1, har adskillige ulemper: - den minsker den disponible spenning for stykkene som skal prøves, til det halve, The balancing device shown in fig. 1, has several disadvantages: - it reduces the available tension for the pieces to be tested by half,

- den behøver to sonder,- it needs two probes,

- den krever at referansestykket til stadighet er utsatt for magnetfeltet, noe som i det lange løp fører til en endring av referansesignalet (oppvarming av materialet, variasjon i dets magnetiske egenskaper, osv.). - it requires that the reference piece is constantly exposed to the magnetic field, which in the long run leads to a change in the reference signal (heating of the material, variation in its magnetic properties, etc.).

Hensikten med oppfinnelsen er å avhjelpe disse ulemper ved å gi anvisning på utbalanseringsmidler av elektronisk art. Hensikten oppnår man ved å tilveiebringe et referansesignal en gang for alle, å lagre dette signal og å reprodusere det ved hver måling for å samordne det med målesignalet. The purpose of the invention is to remedy these disadvantages by providing instructions for balancing means of an electronic nature. The purpose is achieved by providing a reference signal once and for all, storing this signal and reproducing it at each measurement in order to coordinate it with the measurement signal.

Lagringen av det signal som tilsvarer referansestykket, er særlig bekvem i tilfellet av numeriske apparater, siden disse allerede har et lager, betegnet opptakslager (lageret 32 på fig. 1)) hvor der lagres stikkprøver av det målte signal. Det blir da nok å lagre resultatet av den måling som fås med referansestykket, i dette lager og så kopiere dette innhold i et annet lager for til stadighet å ha referansesignalet til rådighet. Det første lager blir så tømt og gjort disponibelt for de målinger som svarer til de forskjellige stikkprøver som skal prøves. Dermed gjør man bare en gang bruk av referansestykket, idet reproduksjonen av referansesignalet oppnås elektronisk. Alle de ovenfor oppregnede ulemper er dermed fullt ut unngått. The storage of the signal corresponding to the reference piece is particularly convenient in the case of numerical devices, since these already have a storage, designated recording storage (storage 32 in Fig. 1)) where random samples of the measured signal are stored. It is then sufficient to store the result of the measurement obtained with the reference piece in this storage and then copy this content in another storage in order to have the reference signal available at all times. The first warehouse is then emptied and made available for the measurements that correspond to the various random samples to be tested. Thus, the reference piece is only used once, as the reproduction of the reference signal is achieved electronically. All the disadvantages listed above are thus fully avoided.

Ennvidere har oppfinnelsen den følgende fordel: i ut-førelsene etter eldre teknikk finnes der to målekjeder (dels sonde 14-forsterker 18 og dels sonde 14'-forsterker 18'). Imidlertid kan slike kjeder ikke være absolutt like. I det Furthermore, the invention has the following advantage: in the versions according to older technology there are two measurement chains (part probe 14-amplifier 18 and part probe 14'-amplifier 18'). However, such chains may not be absolutely identical. In that

differansesignal som leveres av forsterkeren 20, finnes der derfor en andel som skyldes ulikevekt av de to veier. Med oppfinnelsen får koblingen bare en eneste målevei, som ut-nyttes to ganger: først med referansestykket og deretter med de forskjellige stykker som skal prøves. Eventuelle defekter i analyseveien blir dermed fullstendig kompensert, siden de vil ha samme virkninger på måle- og referansesignalene. difference signal delivered by the amplifier 20, there is therefore a proportion due to imbalance of the two paths. With the invention, the coupling only gets a single measuring path, which is used twice: first with the reference piece and then with the different pieces to be tested. Any defects in the analysis path are thus completely compensated, since they will have the same effects on the measurement and reference signals.

Nærmere bestemt går den foreliggende oppfinnelse ut på et apparat til ikke-destruktiv prøvning med foucaultstrømmer, omfattende på kjent måte: More specifically, the present invention concerns an apparatus for non-destructive testing with Foucault currents, comprising in a known manner:

- en energiseringsgenerator,- an energizing generator,

- en sonde forbundet med generatoren,- a probe connected to the generator,

- anordninger til å utta en målespenning i sonden,- devices for extracting a measuring voltage in the probe,

- anordninger til å frembringe en referansespenning,- devices for generating a reference voltage,

- en differensialforsterker som har en første og en annen inngang og en utgang, hvorav den første inngang mottar målespenningen og den annen referansespenningen, - numeriske signalbehandlingsanordninger som har en inngang forbundet med differensialforsterkerens utgang via en forsterker, og som omfatter i rekkefølge en analog-numerisk omformer, et første variabelt lager med direkte aksess og en numerisk behandlingskrets, - a differential amplifier having a first and a second input and an output, of which the first input receives the measurement voltage and the second the reference voltage, - digital signal processing devices having an input connected to the output of the differential amplifier via an amplifier, and comprising in sequence an analog-digital converter, a first variable storage with direct access and a numerical processing circuit,

karakterisert vedcharacterized by

at anordningene til å frembringe en referansespenning omfatter et annet variabelt lager som har direkte aksess og har en inngang og en utgang, hvorav inngangen er forbundet med det første variable lagers utgang via en avbrytekrets og en numerisk-analog omformer som har en inngang forbundet med lagerets utgang og har en utgang forbundet med annen inngang til differensialforsterkeren. that the devices for generating a reference voltage comprise another variable storage which has direct access and has an input and an output, the input of which is connected to the first variable storage's output via an interrupt circuit and a digital-to-analogue converter which has an input connected to the storage's output output and has an output connected to another input to the differential amplifier.

Særtrekkene og fordelene ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå bedre av den følgende beskrivelse av en utførelsesform som anføres som ikke begrensende eksempel. I beskrivelsen blir der henvist til de tegningsfigurer som følger etter den allerede omtalte fig. 1, og hvorav The features and advantages of the present invention will be better understood from the following description of an embodiment which is given as a non-limiting example. In the description, reference is made to the drawings that follow the already mentioned fig. 1, and of which

fig. 2 er et oversiktsskjema over de utbalanseringsmidler som benyttes ifølge oppfinnelsen, fig. 2 is an overview of the balancing means used according to the invention,

fig. 3 anskueliggjør et utførelseseksempel på et ut-balanseringslager, og fig. 3 illustrates an embodiment of an out-balancing bearing, and

fig. 4 anskueliggjør et utførelseseksempel på den numerisk-analoge omformer. fig. 4 illustrates an embodiment of the digital-to-analogue converter.

I skjemaet på fig. 2 gjenfinner man elementer som allerede er vist på fig. 1, og som av den grunn har samme henvisningsbetegnelser, nemlig: den analog-numeriske omformer 30, opptakslageret 32 som adresseres av en teller 36 som selv styres av et ur 38, og beregningskretsen 34. I tillegg viser fig. 2 utbalanseringsmidler som utgjøres av et annet lager 40 som er av lignende utførelse som opptakslageret 32 og har en datainngang 39 forbundet med utgangen fra opptakslageret 32 via en avbryterkrets 37 og videre har en adresseringsinngang 41 og en utgang 42, samt av en numerisk-analog omformer 44 som har en inngang 4 3 forbundet med lagerets utgang 42, og en utgang 45 forbundet med annen inngang 20/2 til differensialforsterkeren 20. De viste midler innbefatter ytterligere en teller 4 6 som er forbundet med adresseringsinngangen 41 og mottar pulsene fra uret 38. En krets 48 tillater forhånds-ladning av telleren med et startinnhold. In the form in fig. 2, one finds elements that have already been shown in fig. 1, and which therefore have the same reference designations, namely: the analog-to-digital converter 30, the recording storage 32 which is addressed by a counter 36 which is itself controlled by a clock 38, and the calculation circuit 34. In addition, fig. 2 balancing means which are constituted by another storage 40 which is of similar design to the recording storage 32 and has a data input 39 connected to the output from the recording storage 32 via an interrupt circuit 37 and further has an addressing input 41 and an output 42, as well as a digital-analog converter 44 which has an input 4 3 connected to the output 42 of the bearing, and an output 45 connected to another input 20/2 of the differential amplifier 20. The means shown further include a counter 4 6 which is connected to the addressing input 41 and receives the pulses from the clock 38. A circuit 48 allows pre-charging the counter with an initial content.

Den samlede viste koblingsanordning kan omfatte en mikroprosessor 50 som styrer alle eller noen av de ovennevnte komponenter i samsvar med informasjonsbehandlingsteknikker som er velkjente innen faget og ikke inngår i oppfinnelsen som sådan. Denne mikroprosessor er forøvrig bare av betydning i apparater med meget store ytelser. The overall connection device shown may comprise a microprocessor 50 which controls all or some of the above components in accordance with information processing techniques which are well known in the art and are not part of the invention as such. Incidentally, this microprocessor is only of importance in devices with very high performance.

Virkemåten av denne kobling fremgår klart av det fore-gående. Når referansestykket er plassert i målesonden, utgjør det numeriske signal som registreres i lageret 32, i virkeligheten referansesignalet. Dette signal dannes av N numeriske stikkprøver, noe som krever N lagerposisjoner. Hver posisjon er definert ved en adresse, og hver adresse svarer til et kjent innhold av telleren 36. I skrivefasen tiltar tellerens innhold suksessivt fra 0 til N-l under styring fra uret 38, og de N stikkprøver innskriver seg sekvensielt på de N tilsvarende adresser. The way this connection works is clear from the above. When the reference piece is placed in the measuring probe, the numerical signal recorded in the storage 32 constitutes, in reality, the reference signal. This signal is formed by N numerical random samples, which requires N storage positions. Each position is defined by an address, and each address corresponds to a known content of the counter 36. In the writing phase, the content of the counter increases successively from 0 to N-1 under control from the clock 38, and the N samples are sequentially written to the N corresponding addresses.

Innholdet i opptakslageret 32 blir så kopiert i utbalanseringslageret 40. Denne operasjon blir meget enkel på grunn av den fordoblede anordning av teller- og lagrings-elementer: telleren 46 er likedan som telleren 36 styrt av uret 38 slik at adresseringen av en stikkprøve som skal utleses i opptakslageret, samtidig blir ledsaget av adresseringen av denne stikkprøve for innskriving i utbalanseringslageret 40. The contents of the recording storage 32 are then copied into the balancing storage 40. This operation becomes very simple due to the doubled arrangement of counter and storage elements: the counter 46 is, like the counter 36, controlled by the clock 38 so that the addressing of a random sample to be read out in the recording warehouse, at the same time being accompanied by the addressing of this random sample for entry into the balancing warehouse 40.

Selvsagt kan lese- og skriveadressene være forskutt dersom kretsen 48 meddeler telleren 46 et startinnhold for-skjellig fra null. Of course, the read and write addresses can be shifted if the circuit 48 informs the counter 46 of a starting content other than zero.

Under hver kopieringsoperasjon blir avbryterkretsen 37 sluttet. Når referansesignalet deretter innskrives i lageret 40, åpnes avbryteren 37, og lageret 32 blir disponibelt for skrivning og lesning av data svarende til stykkene som skal prøves. During each copy operation, interrupt circuit 37 is closed. When the reference signal is then written into the storage 40, the interrupter 37 is opened, and the storage 32 becomes available for writing and reading data corresponding to the pieces to be tested.

Det vil lett forstås at de forbindelser som er antydet på fig. 2, er skjematiske og det i virkeligheten dreier seg om busser av flere forbindelser. Likeledes er avbryteren 37, som er vist rent skjematisk, i virkeligheten en elektronisk krets egnet til å formidle flere binære elementer. Hensikten med fig. 3 og 4 er nettopp å gi en mer realistisk forestilling om disse anordninger. Figurene gjelder et spesielt utførelses-tilfelle som tilsvarer et apparat som arbeider i området 3-3.000 Hz med 512 stikkprøver som hver kodes på 12 binære elementer eller bits. It will be readily understood that the connections indicated in fig. 2, are schematic and in reality it concerns buses of several connections. Likewise, the interrupter 37, which is shown purely schematically, is in reality an electronic circuit suitable for conveying several binary elements. The purpose of fig. 3 and 4 is precisely to give a more realistic idea of these devices. The figures relate to a special embodiment which corresponds to an apparatus operating in the range 3-3,000 Hz with 512 random samples which are each coded on 12 binary elements or bits.

Fig. 3 viser for det første utbalanseringslageret 40 dannet av tre lagerkretser, f.eks. av type 2148 H, som arbeider på 4 bits. Inngang og utgang av data skjer til høyre. Skrivning og lesning styres ved hjelp av en forbindelse WR. Ved skrivning passerer vedkommende data kretsen 37, som setter seg sammen av to toveisvirkende bufferkretser, f.eks. av type 8304. Disse kretser har åtte innganger forbundet med opptakslageret 32, og åtte utganger hvorav bare fire benyttes for en av dem. Adresseringen av lageret skjer fra venstre under anvendelse av telleren 46, som dannes av tre tellekretser, f.eks. av type 74LS191. Hver av disse enkelttellere arbeider på 4 bits,, noe som gjør det mulig ved bare å ta 2 bits for en av tellerne å sammenstille adresser på 10 bits. Av disse tjener 9 bits til å adressere en av de 512 stikkprøver (2 9=512) og den tiende til å stille telleren tilbake på null. Telleren har en forbindelse CK til uret og en forbindelse LD for styring av ladning. De 12 databits som leses i lageret 40, formidles via 12 forbindelser E0-E11 som fører til den numerisk-analoge omformer 44. Fig. 3 shows, firstly, the balancing bearing 40 formed by three bearing circuits, e.g. of type 2148 H, which works on 4 bits. Input and output of data takes place on the right. Writing and reading are controlled using a connection WR. When writing, the relevant data passes the circuit 37, which consists of two bi-directional buffer circuits, e.g. of type 8304. These circuits have eight inputs connected to the recording storage 32, and eight outputs of which only four are used for one of them. The addressing of the storage takes place from the left using the counter 46, which is formed by three counter circuits, e.g. of type 74LS191. Each of these single counters works on 4 bits, which makes it possible by just taking 2 bits for one of the counters to compile addresses of 10 bits. Of these, 9 bits serve to address one of the 512 random samples (2 9=512) and the tenth to reset the counter to zero. The counter has a connection CK to the clock and a connection LD for charge control. The 12 data bits read in the storage 40 are communicated via 12 connections E0-E11 which lead to the digital-to-analogue converter 44.

Foran telleren sitter en grensesnittkrets 52, f.eks. av type 8255, som tillater mikroprosessoren å forhåndslade telleren med et startinnhold. In front of the counter is an interface circuit 52, e.g. of type 8255, which allows the microprocessor to preload the counter with an initial content.

Fig. 4 viser den numerisk-analoge omformer 44, som mottar de 12 bits fra utbalanseringslageret 40. Denne omformer kan være av type AD 565. Den leverer ved sin utgang 45 en strøm som transformeres med hensyn til spenning ved hjelp av en strøm-spenningsomformer 54. Det er den leverte spenning fra denne sistnevnte krets som utgjør den referansespenning Vr som påtrykkes inngangen 20/2 til differensialforsterkeren 20. Fig. 4 shows the digital-to-analogue converter 44, which receives the 12 bits from the balancing storage 40. This converter can be of type AD 565. It delivers at its output 45 a current which is transformed with respect to voltage by means of a current-voltage converter 54. It is the supplied voltage from this latter circuit which constitutes the reference voltage Vr which is applied to the input 20/2 of the differential amplifier 20.

Claims

1. Apparatus for non-destructive testing using foucault currents, comprehensive

- an energizing generator (10), - a probe (12) connected to the generator, - devices for extracting a measuring voltage (Vm) in the probe, - devices to•produce a reference voltage (Vr), - a differential amplifier (18) which has a first and a second input (20/1, 20/2) and an output, of which the first input receives the measurement voltage and the second receives the reference voltage, - digital signal processing devices (24) which have an input connected to the output of the differential amplifier through an amplifier (22), and which comprise, in sequence, an analog-to-digital converter (30), a first variable storage (32) with direct access and a digital processing circuit (34) , characterized by that the devices for generating a reference voltage comprise another variable bearing (40) which has direct access, and which has an input and an output, the input of which is connected to the output of the first variable bearing (32) via an interrupter circuit (37) and a digital-to-analog converter (44) having an input connected to the output of the bearing, and an output connected to another input of the differential amplifier.

2. Apparatus as stated in claim 1, characterized in that each layer is addressed by a counter.