SE453019B - Apparat for undersokning av metalliska arbetsstycken - Google Patents

Description

453 019 2 jas en andra ström eller frekvens för att generera en andra felsignal, vilken har en annan frekvens än den första felsigna- len. De två signalerna behandlas därefter på ett sätt som visas i US-patentskriften 4 061 968 genom elimineringskretsar för att undanröja det oönskade bruset.

Dock är sådan flerfrekvensvirvelströmsprovning genom sin blotta natur svårare, mera tidsödande och dyrare än enkelfrek- vensvirvelströmsprovning. Det är därför ett syfte med uppfin- ningen att åstadkomma en enkelfrekvensvirvelströmsprovnings- apparat vilken kan filtrera vilket som helst uppträdande brus ur felsignalen.

Genom föreliggande uppfinning åstadkommas en förbättrad apparat för att avsyna en rörformig del i vilken i felsignalen uppträdande brus filtreras bort. Förbättringen enligt uppfin- ningen anges i patentkravet 1.

Uppfinningen belyses närmare nedan under hänvisning till den bifogade ritningen.

Fig. l och 2 är blockscheman över utföringsformer av en filter- apparat i enlighet med föreliggande uppfinning, och fig. 3 visar oscilloskopuppteckningar av den mottagna felsigna- len, den synkrona brussignalen och den filtrerade fel- signalen.

Med hänvisning till ritningen och speciellt till fig.l och 2 av densamma, avbildas i blockschemaform alternativa utförings- former av en filterapparat 2 konstruerad i enlighet med före- liggande uppfinning. Den inkommande felsignalen 1, vilken gene- reras genom virvelströmsprobavkänningsorganet, mottages av fil- terapparaten 2 och behandlas i denna för att bortta ett åter- uppträdande, dans. upprepat brus som finns i den inkommande felsignalen l för att därvid alstra en filtrerad felsignal 9 som utsignal från filterapparaten 2.

Filterapparaten 10 innefattar fílterkretsorgan 20 för att mot- "WS 3" 'IT19 3 taga felsignalen l, vilken genereras genom virvelströmsprobav- känningsorganet, och för att vid sin utgång alstra en brus- signal 5 som är en kopia av eventuellt återuppträdande brus i den inkommande felsignalen 1, och en differentialförstärkare 50 för att subtrahera brussignalen 5 som genereras i filterkrets- organet från den inkommande felsignalen 1 och förstärka skill- naden mellan dessa. Brussignalen 5 vilken alstras i filter- kretsorganet 10 har samma frekvens, fas och amplitud som det återuppträdande bruset vilket föreligger i den inkommande fel- signalen 1. Genom att subtrahera brussignalen 5 från den inkom- mande felsignalen l erhålles den filtrerade felsignalen 9.

I utföringsformen av föreliggande uppfinning visad i fig. l in- nefattar filterkretsorganen 10 en faslåst slinga 20, en för- stärkningsstyrd förstärkare 30 och en komparator 40. Den fas- låsta slingan 20 tjänar som ett organ för alstring av en brus- signal vilken är synkroniserad i fas och frekvens med even- tuellt återuppträdande brus i felsignalen. Den faslåsta slin- gan 20 mottager den inkommande felsignalen l vid sin ingångs- anslutning och alstrar vid sin utgångsanslutning en brussignal 3 vilken är synkroniserad i fas och frekvens med eventuellt återuppträdande brus i den inkommande felsignalen 1. Den för- stärkningsstyrda förstärkaren 30 mottager vid sin ingångsport utgångsbrussignalen 3 från den faslåsta slingan 20 och alstrar vid sin utgångsport en förstärkt återgivning 5 av utgångsbrus- signalen 3 hos den faslåsta slingan 20. Förstärkningen hos för- stärkaren 30 varieras som gensvar på en felspänning 7 vilken utvisar amplituddifferentialen mellan utgångsbrussignalen 3 hos den faslåsta slingan 20 och den inkommande felsignalen l.

Felsignalen 7 alstras i ett kretsorgan 40, företrädesvis en komparator. Komparatorn 40 har en första ingångsport för mot- _tagande av den inkommande felsignalen 1, en andra ingångsport för mottagande av utgångsbrussignalen 3 hos den faslåsta slin- gan 20 och en utgångsport vid vilken felsignalen 7 presenteras.

Komparatorn 40 jämför utgångsbrussignalen 3 hos den faslåsta slingan 20 med den inkommande felsignalen 1 och alstrar fel- spänningen 7 som en indikation av amplituddifferentialen mellan 453 019 4 utgångsbrussignalen 3 hos den faslåsta slingan 20 och den in- kommande felsignalen 1.

Differentialförstärkaren 50 mottager den inkommande felsignalen l vid sin första ingångsport och den förstärkta återgivningen 5 av utgångsbrussignalen 3 hos den faslåsta slingan 20 vid sin andra ingångsport. Differentialförstärkaren 50 subtraherar sedan förstärkarrepresentationen 5 från den inkommande felsig- nalen 1 och förstärker skillnaden mellan dessa, därvid alstran- de en filtrerad felsignal 9 vilken utvisar endast den effekt som finns i väggen hos den rörformiga delen.

Utföringsformen visad i fig. l har speciell tillämpning i de fall där det återuppträdande bruset vilket föreligger i felsig- nalen tar formen av en enkel sinusformig våg.I många fall är dock det återuppträdande bruset vilket föreligger i felsignalen en periodisk funktion men tar en form som är skild från en enkel sinusformig våg. I ett sådant fall föredrages den alter- nativa utföringsformen av förliggande uppfinning vilken visas i fig. 2.

I den alternativa utföringsformen av uppfinningen visad i fig. 2 innefattar filterkretsorganet 10 en frekvensdetektor 25, en fasdetektor 35, en första summerande förstärkare 45, en funktionsgenerator 55, en andra summerande förstärkare 65 och en differentialförstärkare 75. Fasdetektorn 35, frekvensdetek- torn 25 och den summerande förstärkaren 45 tjänar som ett organ för alstring av en spänningssignal vilken utvisar fas och frek- vens hos eventuellt brus i felsignalen.

Frekvensdetektorn 25 mottar den inkommande felsignalen l vid sin ingångsanslutning och alstrar vid sin utgångsanslutning en signal ll som en representation av frekvensen, f, av eventuellt återuppträdande brus i den inkommande felsignalen 1. Fasdetek- torn 35 mottar den inkommande felsignalen 1 vid sin första in- gångsport och en återkopplingssignal 18 från funktionsgenera- torn 55 vid sin andra ingångsport, återkopplingssignalen är en periodisk våg vilken har samma frekvens som den inkommande fel- 453 019 5 signalen 1. Fasdetektorn 35 bestämmer sedan vilket fasskikt,|m både till storlek och tecken som råder mellan den inkommande felsignalen 1 och återkopplingssignalen 18 och genererar som sin utgångssignal en signal 12 som en representation av denna fasvridning.

Den summerande förstärkaren 45 mottar både spänningssignalen ll från frekvensdetektorn 25 och spänningssignalen 12 från fasde- tektorn 35 och genererar vid sin utgång en spänningssignal 13 vilken utvisar en periodisk funktion vilken är synkroniserad i fas och frekvens med den inkommande felsignalen 1.

Funktionsgeneratorn 55 mottar vid sin första ingångsanslutning spänningssignalen 13 från den summerande förstärkaren 45 och baserat på signalen 13 genererar den en periodisk sinusformig brussignal 13 vilken är synkroniserad i fas och frekvens med den inkommande felsignalen l. Samtidigt mottar funktionsgenera- torn 55 en återkopplingsfelsignal 16 vid sin utgångsanslutning, varvid denna återkopplingsfelsignal 16 representerar differen- tialen vilken existerar mellan den förstärkta återgivningen 5 av den periodiska brussignalen 3 och eventuellt periodiskt brus i felsignalen l. Funktionsgeneratorn 55 alstrar sedan som ytter- ligare utsígnal utöver den periodiska brussignalen 3 en fyrkantsvåg och en sågtandsfunktionssignal 14 och 15 som en approximation av nämnda differential.

Summeringsförstärkaren 65 mottar den periodiska brussignalen 3 och fyrkantvâg- och sågtandsvågsignalerna 14 och 15 från funk- tionsgeneratorn, summerar dem och alstrar en förstärkt perio- disk brussignal 5 svarande mot eventuellt återinträffande brus föreliggande i felsignalen 1. Återkopplingsfelsignalen 16, vilken är insignal till funktions- generatorn 55, alstras genom differntialförstärkaren 75. Diffe- rentialförstärkaren 75 mottar den inkommande felsignalen 1 vid sin första port och den förstärkta periodiska brussignalen 5 vid sin andra ingångsport. Differentialförstärkaren 75 subtra- herar sedan den förstärkta periodiska brussignalen 5 från den 453 019' 6 inkommande signalen och matar differentialen tillbaka till funktionsgeneratorn 55. Differentialförstärkaren 75 alstras med ett förutbestämt belopp av faseftersläpning för att tillförsäk~ ra att brussignalen 5 jämföres med samma inkommande felsignal l ur vilken den genererades.

Differentialförstärkaren 50 mottar även den inkommande felsig- nalen l vid sin första ingångsport och den förstärkta periodis- ka brussignalen från den summerande förstärkaren 65 vid sin andra ingångsport. Differentialförstärkaren 50 subtraherar sedan den förstärkta periodiska brussignalen 5 från den inkom- mande felsignalen 1 och förstärker skillnaden mellan dessa, för att därvid alstra en filtrerad felsignal 9 vilken utvisar endast felet som föreligger i ett metalliskt arbetsstycke, såsom väggen hos en rörformig del.

Funktionen hos filterapparaten 10 kan bäst beskrivas med hänvis- ning till fig.3 i vilken typiska oscilloskopuppteckningar av de skilda signalerna visas. Den inkommande felsignalen l mottas genom filterapparaten 2. En kopia 5 av eventuellt uppträdande brus inom den inkommande felsignalen 1 alstras genom generering av en signal vilken är synkroníserad i fas och frekvens med eventuellt repetitivt brus i den mottagna felsignalen l och justerar amplituden hos den synkrona signalen för att matcha amplituden hos den inkommande felsignalen. Den förstärkta syn- krona signalen 5 subtraheras därefter från den inkommande fel- signalen 1 för att därvid filtrera ut ett återuppträdande brus som föreligger i den inkommande felsignalen l och alstra en filtrerad felsignal 9 svarande mot endast defekter i rörväggen och fri från återuppträdande oregelbundenheter, såsom dorn- märken, valsspår eller vidsittande anordningar såsom flänsar. Även om uppfinningen har beskrivits i samband med en virvel- strömsprob, kan filterapparaten 10 ha många andra tillämpningar vid spríckdetekteringar vilka inses av fackmannen med hänsyn till vad som har framkommit i beskrivningen ovan. Följaktligen är de bifogade kraven avsedda att omfatta alla sådana tillämp- ningar, variationer och modifieringar som faller inom ramen för dessa.

Claims (2)

453 Û19 PATENTKRAV

1. Apparat för undersökning av metalliska arbetsstycken, in- nefattande avkänningsorgan (4) för detektering av en defekt i det metalliska arbetsstycket och för alstring av en signal (1) representerande defekten, filterkretsorgan (10) för mottagande av signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4) och för alstring av en brussignal (5) såsom utsignal, vilken brussignal duplicerar eventuellt repetitivt förekommande brus i den mot- tagna signalen (1), varvid brussignalen har samma frekvens, fas och amplitud såsom det repetitivt förekommande bruset, och en differentialförstärkare (50) för subtrahering av brussignalen (5) som alstrats i filtrerkretsorganet (10) från signalen (l) som alstrats av avkänningsorganet (4) och förstärkning av skillnaden däremellan, i och för alstring av en filtrerad fel- signal (9), varvid differentialförstärkaren (50) uppvisar en första ingång för mottagning av signalen (1) från avkännings- “ organet (4), en andra ingång för mottagning av brussignalen (5) från filterkretsorganet (10) och en utgång på vilken den filt- rerade felsignalen (9) föreligger, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda filterkretsorgan (10) innefattar: a) en funktionsgenerator (55) för alstring av en primär funk- tionssignal (3) synkroniserad i fas och frekvens med det repe- titivt uppträdande bruset som förekommer i signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4), varvid den primära funktio- nen utgöres av en periodisk, sinusformad våg, en första sekun- där funktionssignal (14), vilken första sekundära funktionssig- nal utgöres av en fyrkantvågfunktion, och en andra sekundär funktionssignal (15), varvid den andra sekundära funktionssig- nalen utgöres av en sågtandsvågfunktion, vilken funktionsgene- rator (55) uppvisar en första ingång för mottagande av en spän- ningssignal (13) indikerande frekvensen och fasen av det repe- ' titivt förekommande bruset och en andra ingång för mottagande av en återkopplingsfelsignal (16) representerande skillnaden som existerar mellan brussignalen (5) som alstrats av filter- kretsen (10) och signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet: 453 019 8 b) kretsorgan (25, 35, 45) för alstring av spänningssignalen (13) som indikerar frekvensen och fasen av det repetitivt före- kommande bruset; c) en summeringsförstärkare (65) med en första ingång för mottagande av den primära funktionssignalen (3) som alstrats av funktionsgeneratorn (55), en andra ingång för mottagande av den första sekundära funktionssignalen (14) som alstrats av funk- tionsgeneratorn;(55), en tredje ingång för mottagande av den andra sekundära funktionssignalen (15) som alstrats av funk- tionsgeneratorn (55), och en utgång, varvid summeringsförstär- karen (65) såsom utsignal alstrar en brussignal (5) som är en kopia av eventuellt förekommande repetitivt brus i signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4), varvid brussignalen (5) utgör en förstärkt summa av den primära funktionssignalen (3L den första sekundära funktionssignalen (14) och den andra sekundära funktionssignalen (15) som alstrats av funktionsgene- ratorn (55)} och d) en differentialförstärkare (75) för subtrahering av brus- signalen (5) som alstrats i summeringsförstärkaren (65) från signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4) och för alstring av en förstärkt reproduktion av skillnaden däremellan såsom utsignal (16), vilken utsignal (16) utgör återkopplings- felsignalen som mottages av funktionsgeneratorn (55).

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kretsorganet för alstring av spänningssignalen (13) indikerande frekvensen och fasen av det repetitivt förekommande bruset in- nefattar: a) en frekvensdetektor (25) för mottagande av signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4) och för alstring av en spänning indikerande frekvensen av det repetitivt förekommande bruset i den mottagna signalen såsom utsignal (11): 453 019 9 b) en fasdetektor (35) för bestämning av fasskiftet mellan signalen (1) som alstrats av avkänningsorganet (4) och den pri- mära funktionssignalen (3) som alstrats av funktionsgeneratorn (55) och för alstring av en spänning representerande fasskiftet som utsignal (12), vilken fasdetektor (35) uppvisar en första ingång för mottagande av signalen (l) som alstrats av avkän- ningsorganet (4), en andra ingång för mottagande av den primära funktionssignalen (3) som alstrats av funktionsgeneratorn (55) och en utgång på vilken spänningssignalen (12) som represente- rar fasskiftet föreligger; och c) en summeringsförstärkare (45) för mottagande av både ut- signalen (ll) från frekvensdetektorn (25) och utsignalen (12) från fasdetektorn (35) och för alstring av en förstärkt summa därav som utsignal, vilken utsignal utgör spänningssignalen (13) som indikerar frekvensen och fasen av det repetitivt förekommande bruset i signalen (1) som alstrats av avkännings- organet(4).