DE102004051949A1 - Method for detecting faults in a test piece moved relative to a probe in a non-destructive and non-contact manner using a filter whose frequency is set depending on the fault frequency - Google Patents

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Abstract

The method of detecting faults in a test piece (13) involves applying a periodic electromagnetic alternating field to the test piece by means of a transmitter (12) and detecting a periodic electric signal by means of the probe (14). The signal detected by the probe has a carrier oscillation whose amplitude and/or phase is modulated by a fault (15) in the test piece when the fault occurs in the operative range of the probe. The probe signal is filtered by means of a frequency selective first filter unit (18). The filtered signal is sampled by means of a triggerable A/D converter stage (35) to provide a demodulated digital measuring signal. This signal is filtered by means of a digital frequency selective adjustable second filter unit (52) to obtain a useful signal. This signal is analysed to identify a fault in the test piece. The A/D converter is triggered at an nth, integer fraction of the frequency of the carrier. The value n is selected depending on the fault frequency which is the ratio between the relative speed between the test piece and the probe and the effective widths of the probe. The frequency selective second filter is adjusted in dependence on the fault frequency. Independent claims also cover apparatus for carrying out the method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, welches sowohl für die Ortung von metallischen Gegenständen z.B. im Erdreich geeignet ist, als auch zur Erkennung von Defekten an Gegenstanden verwendet werden kann. Insbesondere kann die Erfindung zur Erkennung von Defekten an metallischen Gegenständen, und hier insbesondere an ferromagnetischem Halbzeug oder Fertigprodukten verwendet werden.The The present invention relates to an apparatus and a method which both for the location of metallic objects e.g. suitable in the ground is used as well as to detect defects in objects can be. In particular, the invention can be used to detect defects on metallic objects, and here in particular on ferromagnetic semi-finished or finished products be used.

Ähnliche Vorrichtungen und Verfahren dieser Art sind seit längerer Zeit bekannt, es besteht aber weiterhin die Aufgabe, höherwertige tragbare Meßgeräte der gattungsgemäßen Art zu schaffen, insbesondere solche auf Basis einer Wirbelstrom-Meßtechnik, oder auf Basis Ultraschall-Messtechnik oder artverwandter Meßtechniken.Similar Devices and methods of this type have been around for a long time known, but there is still the task of higher quality portable measuring devices of the generic type especially those based on an eddy current measuring technique, or on the basis of ultrasonic measuring technology or related measuring techniques.

Aufgabe ist es somit, ein Gerät der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, für welches der erforderliche Aufwand zu dessen Herstellung signifikant reduziert ist, und welches gleichzeitig – möglichst noch bei verringertem Energiebedarf – präzisere und zuverlässigere Messungen ermöglicht.task So it is a device of the generic type to provide for which significantly reduces the effort required to produce it is, and which at the same time - if possible still with reduced energy requirements - more precise and reliable Measurements possible.

Die vorliegende Erfindung löst das anstehende Problem nach Maßgabe der Merkmale des bzw. der unabhängigen Patentansprüche. Ein wichtiger Aspekt der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es möglich ist, bislang ungenutzte Signalquellen entweder alleine oder im Zusammenspiel mit an sich bekannten und nach dem Stand der Technik verwendeten Signalquellen zu verwenden.The present invention solves the problem at hand the characteristics of the independent or independent Claims. An important aspect of the invention is based on the recognition that it is possible to previously unused signal sources either alone or in interaction with per se known and used in the prior art To use signal sources.

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise sieht dazu ein als innovativ betrachtetes erweitertes Demodulationsverfahren vor, welches sich von einem einfachen Gleichrichtungsverfahren in erheblicher Weise und auch von herkömmlichen Synchrondemodulationsverfahren signifikant unterscheidet. Im übrigen kann das Demodulationsverfahren in diesem Zusammenhang auch für die Auswertung einer stark reduzierten Teilmenge der verfügbaren Informationen verwendet werden. Es kann unabhängig davon mit einem innovativen adaptiven Filterverfahren kombiniert werden.The sees the procedure according to the invention as well as an advanced demodulation method considered innovative which is different from a simple rectification method in considerably and also by conventional synchronous demodulation methods significantly different. Furthermore In this context, the demodulation method can also be used for the evaluation a greatly reduced subset of the information available become. It can be independent of which combined with an innovative adaptive filtering method become.

Das Demodulationsverfahren kann im wesentlichen als ein solches für amplitudenmodulierte Signale aufgefasst werden. Solche treten bekanntermaßen bei herkömmlichen Radio/Rundfunksignalen auf. Wie hier bevorzugt vorgesehen, kann dies z.B. auch bei der Wirbelstrom- oder Ultraschallprüfung an industriell gefertigten Prüflingen der Fall sein. Insofern wird für den erfindungsgemäßen Prozess der Demodulation die Existenz eines Trägers vorausgesetzt, zumindest dessen Rückgewinnbarkeit aus beliebigen Signalquellen. – Herkömmliche Demodulationsverfahren der hier diskutierten Art beschränken sich lediglich darauf, die spektrale Energiedichte und ggf. die Phasenlage im Umfeld der Trägerfrequenz zu ermitteln – insbesondere die der angrenzenden Seitenbänder, welche typischerweise die interessierende und zeitlich variierende Information tragen. Demgegenüber sieht die Erfindung vor, zusätzlich die Energiedichten (sprich Amplituden) im Umfeld zumindest der zweifachen, bei Bedarf auch der dreifachen und ggf. auch der vierfachen Frequenz im Vergleich zur Trägerfrequenz zu ermitteln, allgemein solcher Oberwellen, deren Signal/Rauschverhältnis größer ist als eins. Weiterhin wird gemäß der Erfindung weniger die zeitliche Variation der Phasenlage des Trägers betrachtet, sondern bevorzugt die zeitliche Variation der Phasenlage der genannten Oberwellen, und zwar einzeln oder in Kombination, auch mit der Phasenlage des Trägers. Es werden im Vergleich zu bekannten Verfahren somit eine Mehrzahl an Amplituden- und Phasenwerte erfasst, welche gemäß der Erfindung je nach Anwendungsfall in additiv/subtraktiver Kombinationen) ausgewertet werden können, oder weiterhin auch durch einen oder mehrere Kennwerte, die nach Multiplikation oder Division der ursprünglichen Werte miteinander erhalten werden können. – Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß ein herkömmliches z.B. Synchrondemodulationssignal lediglich Amplituden- und Phaseninformationen bereitstellt im Bereich der auf einen Wert Null verschobenen Trägerfrequenzanteile. Eine gleichzeitige Bereitstellung solcher Werte für höhere Frequenzen (d.h. zum Träger gehörende Oberwellen) ist prinzipiell nicht möglich (vgl. 8 und 9 ). – Das erfindungsgemäße Verfahren basiert also darauf, daß unter passenden Voraussetzungen nicht nur der Informationsgehalt des Trägers abgeschöpft und genutzt werden kann, sondern ebenfalls und zusätzlich auch der Informationsgehalt der Oberwellen des Trägers, und zwar in Bezug auf deren zeitlich variablen Amplituden und/oder Phasenlagen. Sofern einige Oberwellen des Trägers sich als eher zeitlich konstant erweisen, kann dieser Sachverhalt zu Vergleichs- und Referenzzwecken genutzt werden. Vorgreifend wird hier auf die 2 verwiesen, welche das Spektrum eines Wirbelstromtestsignales wiedergibt, welches mit einem kommerziellen Testsystem an einem mehrere Defekte aufweisenden Prüfling generiert wurde. Basierend auf ca. 1,5 Millionen konsekutiv mit 16-bit-Auflösung abgetasteten Samples, welche anteilig auch die defektverursachten Signalanteile beinhalten, wird in halblogarithmischer Darstellung deutlich gezeigt, daß ein solches Signal neben dem intensiven Trägersignal (ca. 92 dB) auch die 1., 2. und 3. Harmonische sowie weitere Spektrallinien aufweist, die einen deutlichem Abstand zum sog. Rauschen (hier ca. 0 dB) besitzen. Zusätzlich kann die Intensität der Gleichspannungskomponente (= Frequenz bei 0 kHz) abgelesen werden. Diese Informationen können gemmäß der Erfindung in innovativer Weise genutzt werden.The demodulation method can be considered essentially as such for amplitude modulated signals. Such are known to occur in conventional radio / broadcast signals. As preferred here, this may also be the case, for example, in the case of eddy current or ultrasound testing on industrially produced test specimens. In this respect, the existence of a carrier is assumed for the inventive process of demodulation, at least its recoverability from arbitrary signal sources. Conventional demodulation methods of the type discussed here are merely limited to determining the spectral energy density and possibly the phase position in the vicinity of the carrier frequency - in particular those of the adjacent sidebands, which typically carry the information of interest and varying over time. In contrast, the invention provides, in addition to determine the energy densities (ie amplitudes) in the environment at least twice, if necessary, the triple and possibly also four times the frequency compared to the carrier frequency, generally such harmonics whose signal / noise ratio is greater than one , Furthermore, according to the invention less the temporal variation of the phase position of the carrier is considered, but preferably the temporal variation of the phase angle of said harmonics, individually or in combination, also with the phase position of the carrier. Thus, in comparison to known methods, a plurality of amplitude and phase values are detected which, according to the invention, can be evaluated in additive / subtractive combinations depending on the application, or also by one or more characteristic values which are obtained after multiplication or division of the original Values can be obtained with each other. It should be noted at this point that a conventional, for example, synchronous demodulation signal only provides amplitude and phase information in the region of the carrier frequency components shifted to a value of zero. A simultaneous provision of such values for higher frequencies (ie harmonics belonging to the carrier) is not possible in principle (cf. 8th and 9 ). The method according to the invention is therefore based on the fact that under suitable conditions not only the information content of the carrier can be skimmed off and used, but also and additionally also the information content of the harmonics of the carrier, in relation to their temporally variable amplitudes and / or phase positions. If some harmonics of the wearer prove to be rather constant over time, this fact can be used for comparison and reference purposes. Vorgreifend is here on the 2 which reproduces the spectrum of an eddy current test signal generated by a commercial test system on a multi-defect sample. Based on approximately 1.5 million consecutively sampled with 16-bit resolution samples, which also proportionately include the defect-caused signal components, it is clearly shown in semilogarithmic representation that such a signal in addition to the intense carrier signal (about 92 dB) and the 1 ., 2nd and 3rd harmonic and other spectral lines, which have a significant distance to the so-called noise (here about 0 dB). In addition, the intensity of the DC component (= frequency at 0 kHz) can be read off. This information can be used according to the invention in an innovative way.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Zeichnung erläutert.The Invention will be explained below with reference to the drawing.

Es zeigt;It shows;

1 das Schema des allgemein verwendeten Meßprinzips 1 the scheme of the commonly used measuring principle

2 gemittelte spektrale Anteile (PSD) eines so erhaltenen Meßsignals 2 averaged spectral components (PSD) of a measurement signal thus obtained

3 Spektrale Anteile bei Abwesenheit von Fehlern 3 Spectral parts in the absence of errors

4 Spektrale Anteile in Gegenwart eines Fehlers 4 Spectral components in the presence of an error

5 Spektrale Anteile bei Abwesenheit von Fehlern, intermittierende Abtastung 5 Spectral components in the absence of errors, intermittent sampling

6 Spektrale Anteile in Gegenwart eines Fehlers, intermittierende Abtastung 6 Spectral components in the presence of an error, intermittent sampling

7 Spektrale Anteile bei Synchrondemodulation, intermitt. Abtastung, bei Abwesenheit von Fehlern 7 Spectral components in synchronous demodulation, intermitt. Sampling, in the absence of errors

8 Spektrale Anteile bei Synchrondemodulation, intermitt. Abtastung, in Gegenwart eines Fehlers 8th Spectral components in synchronous demodulation, intermitt. Sampling, in the presence of an error

9 Phasenverhalten bei Synchrondemodulation, intermitt. Abtastung, bei Abwesenheit von Fehlern 9 Phase behavior in synchronous demodulation, intermitt. Sampling, in the absence of errors

10 Phasenverhalten bei Synchrondemodulation, intermitt. Abtastung, in Gegenwart eines Fehlers 10 Phase behavior in synchronous demodulation, intermitt. Sampling, in the presence of an error

11 Phasenverhalten bei Fourierdemodulation, intermitt. Abtastung, bei Abwesenheit von Fehlern 11 Phase behavior in Fourier demodulation, intermitt. Sampling, in the absence of errors

12 Phasenverhalten bei Fourierdemodulation, intermitt. Abtastung, in Gegenwart eines Fehlers 12 Phase behavior in Fourier demodulation, intermitt. Sampling, in the presence of an error

13 Auswertungsschema für ein amplitudenmoduliertes Zeitsignal 13 Evaluation scheme for an amplitude-modulated time signal

14 das Schema eines erfindungsgemäßen Gesamtsystems 14 the scheme of a total system according to the invention

15 eine Resultatdarstellung, erhalten per fourierdemoduliertem Gesamtsignal bei Abwesenheit von Fehlern 15 a result representation, obtained by Fourier demodulated total signal in the absence of errors

16 eine Resultatdarstellung, erhalten per fourierdemoduliertem Signal basierend auf intermittierender Abtastung, bei Abwesenheit von Fehlern 16 a result representation, obtained by Fourier demodulated signal based on intermittent sampling, in the absence of errors

17 dito für fourierdemoduliertes Gesamtsignal bei beobachtetem Fehler 17 ditto for Fourier demodulated total signal with observed error

18 dito für fourierdemoduliertes Signal ermittelt m. intermitt. Abtastung, bei beobachtetem Fehler 18 identically determined for Fourier demodulated signal m. intermittent. Sampling, with observed error

In 1 ist ein Teil eines Prüflings 13 gezeigt, repräsentiert in Form eines industriellen Halbzeugs (Bramme), samt einem dort vorhandenen und zu delektierenden Defekt 15. Der Prüfling 13 kann sich mit konstanter oder unterschiedlicher Geschwindigkeit (Parameter "v") an einer Teststation vorbei bewegen, welche mindestens eine Sendespule 12 (Symbol: L1) und mindestens eine Empfangsspule 14 (Symbol: L2) enthält. Die mindestens eine Sendespule 12 wird geeignet d.h. nach Maßgabe des Erfindungsgedankens mittels einer im wesentlichen konstanten Wechselspannung (ca. 1 – 1200 kHz, ggf. auch Sonderfrequenzen) bestromt. An der mindestens einen Empfangsspule 14 wird ein Wirbelstromsignal von gleicher Frequenz aber durch Defekte) 15 bedingten Amplitudenschwankungen abgegriffen (vgl. 14 mit einem einzigen Bereich reduzierter Amplitude).In 1 is part of a test piece 13 shown, represented in the form of an industrial semifinished product (slab), including a there existing and delektierenden defect 15 , The examinee 13 can move at a constant or different speed (parameter "v") past a test station, which has at least one transmitter coil 12 (Symbol: L1) and at least one receiver coil 14 (Symbol: L2) contains. The at least one transmission coil 12 is suitably energized ie in accordance with the inventive concept by means of a substantially constant AC voltage (about 1 - 1200 kHz, possibly also special frequencies). At the at least one receiver coil 14 becomes an eddy current signal of the same frequency but through defects) 15 conditional amplitude fluctuations tapped (see. 14 with a single region of reduced amplitude).

In 2 werden in halblogarithmischer Darstellung die Spektralanteile ("PSD") eines solcherart erhaltenen und mittels Fouriertransformation gewandelten Signals gezeigt. Die schmalbandige Linie maximaler Intensität ist dem sog. Träger zuzuordnen, der in diesem Falle eine Frequenz 5.000 kHz aufweist. Wie man sieht, ist der DC-Anteil bei der Frequenz 0 kHz wesentlich geringer, und auch geringer als die Intensität der sog. 1. und 2. Oberwelle. Neben den letztgenannten Spektralanteilen sind diverse weitere Linien vorhanden, die sich deutlich von einem bei etwa 0 dB anzutreffenden Basispegel abheben. In dieser Figur wird das Frequenzspektrum wiedergegeben, welches auf einer sehr großen Anzahl von Abtastwerten basiert und welches Signalanteile enthält, die im wesentlichen auf defektfreie Bereiche des untersuchten Prüflings zurückgehen, aber auch diejenigen Signalanteile, die auf einige (in diesem Fall 4 Stück) Defektbereiche des Prüflings zurückzuführen sind. – Es sei noch einmal festgehalten, daß das erfindungsgemäße Verfahren im Gegensatz zu anderen normalerweise benutzten Demodulationsverfahren nicht nur die zeitliche Variation des Trägers bestimmen kann, sondern zusätzlich die Größe und zeitliche Variation einer eventuell überlagerten Gleichspannungskomponente, so daß ein zusätzlicher Meßwert ausgewertet und kontrolliert werden kann.In 2 the spectral components ("PSD") of a signal thus obtained and converted by means of Fourier transform are shown in semilogarithmic representation. The narrowband line of maximum intensity is assigned to the so-called carrier, which in this case has a frequency of 5,000 kHz. As you can see, the DC component at the frequency 0 kHz is much lower, and also less than the intensity of the so-called 1st and 2nd harmonic. In addition to the last-mentioned spectral components, there are various other lines which stand out clearly from a base level which is found at about 0 dB. In this figure, the frequency spectrum is reproduced, which is based on a very large number of samples and which contains signal components which are essentially due to defect-free regions of the examined sample, but also those signal components which are limited to a few (in this case 4 Piece) defect areas of the test piece are due. - It should be noted again that the inventive method, in contrast to other normally used demodulation not only the temporal variation of the carrier can determine, but also the size and time variation of a possibly superimposed DC component, so that an additional reading can be evaluated and controlled ,

3 repräsentiert einen ähnlichen Sachverhalt wie 2, jedoch basierend auf einer reduzierten Anzahl von Abtastwerten, welche auf defektfreie Bereiche des untersuchten Prüflings zurückgehen. Die anteiligen Spektrallinien erscheinen daher im Vergleich zu 2 verbreitert. Wie man bereits hier sieht, hat sich das Verhältnis der Intensitäten von 1. Oberwelle zur Trägerlinie und auch dasjenige der 1. Oberwelle zur 2. Oberwelle merklich verändert. 3 represents a similar situation as 2 However, based on a reduced number of samples, which are due to defect-free areas of the examined sample. The proportional spectral lines therefore appear compared to 2 widened. As already seen here, the ratio of the intensities of the 1st harmonic to the carrier line and also that of the 1st harmonic to the 2nd harmonic has changed noticeably.

4 repräsentiert einen ähnlichen Sachverhalt wie 2, ebenfalls basierend auf einer reduzierten Anzahl von Abtastwerten, welche nun aber auf einen einzelnen defektiven Bereich des untersuchten Prüflings zurückgehen. Die anteiligen Spektrallinien erscheinen ebenfalls verbreitert, und es wird deutlich, daß sich das Verhältnis der Intensitäten von Trägerlinie, 1. und 2. Oberwelle erneut verändert hat. 4 represents a similar situation as 2 , also based on a reduced number of samples, which now, however, go back to a single defective area of the examined sample. The proportional spectral lines also appear broadened, and it is clear that the ratio of the intensities of carrier line, 1st and 2nd harmonic has changed again.

5 ist mit 3 zu vergleichen, beruht aber auf einem anderen wichtigen Aspekt der Erfindung, gemäß dem nämlich eine vergleichbare Darstellung mit wesentlich reduziertem Hard- und Softwareaufwand erhalten werden kann, wenn intermittierend Meßwerte erfaßt ("gesampelt") werden. D. h. das gleiche Signal wurde nicht anhand konsekutiv erfaßter Meßwerte ausgewertet, sondern lediglich anhand einer Teilmenge von Abtastwerten. In dem gezeigten Falle wurde beispielsweise nur jeder 97. Abtastwert ("Sample") ausgewertet. Wie man sieht, ergibt sich ein vergleichbarer, wenn auch reduzierter Informationsgehalt. 5 is with 3 but is based on another important aspect of the invention, according to which a comparable representation can be obtained with significantly reduced hardware and software expenditure when intermittently measured values are recorded ("sampled"). Ie. the same signal was not evaluated on the basis of consecutively acquired measured values, but only on the basis of a subset of sampled values. In the case shown, for example, only every 97th sample ("sample") was evaluated. As you can see results in a comparable, albeit reduced information content.

Ähnliches gilt für 6, welche mit 4 zu vergleichen ist, d.h. auf einer weiter reduzierten Anzahl von Abtastwerten beruht, welche hier in direkt vergleichbarer Weise auf einen einzelnen defektiven Bereich des untersuchten Prüflings zurückgehen. Auch in diesem Falle wurde nur jedes 97. Sample zur Signaldarstellung herangezogen. Neben der Trägerlinie sind die Intensitäten der 1. und 2. Oberwelle zu erkennen.The same applies to 6 which with 4 is to be compared, that is based on a further reduced number of samples, which here in a directly comparable manner to a single defective area of the examined specimen go back. Again, only every 97th sample was used to represent the signal. In addition to the carrier line, the intensities of the 1st and 2nd harmonic can be seen.

Im Gegensatz dazu zeigt 7, welche ebenfalls mit 4 bzw. 6 zu vergleichen ist, d.h. ebenfalls auf einer weiter reduzierten Anzahl von Abtastwerten beruht, folgendes: Bei einer Synchrondemodulation, welche in vergleichbarer Weise auf intermittierend ausgewählten Samples basiert (hier aber jedes 96. Sample erfaßt), wird die Trägerlinie lediglich zu einer Gleichspannungskomponente konvertiert, Informationen zu irgendwelchen Oberwellen oder der ursprünglich vorhandenen DC-Komponente des Signals sind aus gegebenen Gründen nicht mehr vorhanden, unabhängig davon, ob ein durch einen Defekt verursachtes Signal vorliegt oder nicht.In contrast, shows 7 , which also with 4 respectively. 6 In a synchronous demodulation similarly based on intermittently selected samples (but here detecting every 96th sample), the carrier line is merely converted to a DC component, information to any harmonics or the originally present DC component of the signal are no longer present for given reasons, regardless of whether there is a signal caused by a defect or not.

Dies wird in 8 gezeigt, welche auch auf intermittierend ausgewählten Samples basiert (ebenfalls nur jedes 96. Sample), die aber auf einen Signalbereich zurückgehen, der für den bereits in 4 und 6 gezeigten Defekt repräsentativ ist. Neben der Gleichspannungskomponente (bei der Frequenz 0 kHz) sind keine auswertbaren weiteren Spektrallinien vorhanden.This will be in 8th which is also based on intermittently selected samples (also only each 96th sample), but which go back to a signal range that is already in 4 and 6 defect is representative. In addition to the DC component (at the frequency 0 kHz) there are no evaluable further spectral lines.

Die zu 7 und 8 gehörige Phaseninformation auf Basis einer Synchrondemodulation wird sodann in 9 resp. 10 gezeigt, welche aber nur wenig nutzbar ist. Es wird lediglich wiedergegeben, daß die Phasendifferenzen der Spektralanteile bei Abwesenheit eines Defektes geringer zu sein scheinen als bei aktueller Beobachtung eines Defektes.The too 7 and 8th associated phase information based on a synchronous demodulation is then in 9 respectively. 10 shown, which is only slightly usable. It is merely stated that the phase differences of the spectral components in the absence of a defect appear to be less than when a defect is currently observed.

Wie aus 11 ersichtlich, bietet das erfindungsgemäße Verfahren hier nutzbare Vorteile, indem neben der Phaseninformation für den Träger zusätzlich speziell diejenigen für die 1. und 2. Oberwelle dargestellt werden können. Dies gilt auch für "gelückte" Datenerfassung, welche hier wiederum auf beispielsweise jedem 97, genutzten Sample eines Signals basiert, und zwar bei Defektfreiheit des Prüflings. (In der Praxis wird man verständlicherweise auf die Erfassung von nicht genutzen Samples verzichten und dann bei stark reduzierter Sample-Frequenz lediglich solche Samples erfassen, die der als Beispiel genannten Teilmenge basierend auf jedem 97. Sample. Diese Vorgehensweise ermöglicht unter anderem die Verwendung langsamer, hochauflösender Analog-Digital-Wandler und reduziert darüberhinaus in vorteilhafter Weise den erforderlichen Rechenaufwand).How out 11 can be seen, the inventive method offers useful advantages here, in addition to the phase information for the carrier additionally specifically those for the 1st and 2nd harmonic wave can be displayed. This also applies to "loosened" data acquisition, which in turn is based on, for example, every 97 samples of a signal used, namely in the absence of defects of the test object. (In practice, you will understandably miss out on the acquisition of unused samples, and then, with a greatly reduced sample rate, only capture those samples of the sample subset based on each 97th sample. high-resolution analog-to-digital converter and moreover advantageously reduces the required computational effort).

Demgegenüber zeigt 12 im Vergleich zu 11 die Verhältnisse, wenn der Prüfling einen Defekt aufweist. Die gezeigte Gesamtphasenverschiebung ist unbeachtlich und ist einem Startphasenwert zuzuordnen. Wichtig ist vor allem, daß neben der Phasenlage des Trägers eine sehr signifikante Phaseninformation der 2. Oberwelle erkennbar ist; in gewisser Weise auch eine solche in der Umgebung der 1. Oberwelle. Es ist eines der Anliegen der Erfindung, eben diese Phaseninformation in neuartiger Weise (also speziell auch für die Alternative "gelückte" Betriebsweise) zur verbesserten Detektion von Defekten an Gegenständen zu verwenden. In gleicher Weise kann diese Phaseninformation zur verbesserten Detektion von Gegenständen durch batteriebetriebene sog. Metallsuchgeräte herangezogen werden. In diesem Falle ermöglicht die "gelückte" Datenerfassung und Betriebsweise eine sehr willkommene Energieeinsparung.In contrast, shows 12 compared to 11 the conditions when the examinee has a defect. The shown total phase shift is irrelevant and is assigned to a start phase value. It is important above all that in addition to the phase position of the carrier, a very significant phase information of the 2nd harmonic can be seen; in a way, also in the environment of the 1st harmonic. It is one of the concerns of the invention to use precisely this phase information in a novel manner (ie especially for the alternative "disconnected" mode of operation) for the improved detection of defects on objects. In the same way, this phase information can be used for improved detection of objects by battery-operated so-called metal detectors. In this case, the "loose" data acquisition and operation allows a very welcome energy saving.

Bei Auswertung konsekutiv (ohne Lücken) erfaßter Daten ist es sinnvoll, standardmäßige Fouriertransformationen (z.B. per FFT oder per DFT) oder ggf. auch Wavelet-Transformationen zu verwenden. Eine erste Filterwirkung ergibt sich in an sich bekannter Weise dadurch, daß die per Fouriertransfarmation dargestellten Spektral-Linien eine Breite aufweisen, die umgekehrt proportional ist zur Anzahl der zugrundegelegten Samples (Unschärferelation). Insofern ist es gemäß der Erfindung nützlich, nicht weniger als jeweils 9 geeignete Samples einer Fourier-Transformation zuzuführen, damit neben der Träger-Linie zumindest auch die 1. und die 2. Oberwelle nach Betrag (Intensität) und Phase dargestellt werden können.When evaluating consecutively (without gaps) acquired data, it makes sense to use standard Fourier transforms (eg by FFT or by DFT) or possibly also wavelet transformations. A first filter effect results in a conventional manner in that the Fourierransfar Spectral lines shown have a width that is inversely proportional to the number of underlying samples (uncertainty). In this respect, it is useful according to the invention to supply not less than 9 respective suitable samples of a Fourier transform, so that in addition to the carrier line at least the 1st and the 2nd harmonic wave can also be represented by magnitude (intensity) and phase.

13 zeigt als Beispiel zu verstehendes Schema die Vorgehensweise bei Anwendung der "gelückten" also intermittierend (bevorzugt äquidistant intermittierend) arbeitenden Datenerfassung. Es möge wie gezeigt per Spule L2 eine über die Zeit "t" bzw. ein zugehöriger Winkelmaß "phi" sinusförmig verlaufende Trägerspannung "U in" erfaßt werden. Diese wird bei Anwesenheit eines Fehlers kurzfristig modifiziert (vgl. Zeitmaß 4e3) um danach wieder auf den ursprünglichen Wert anzusteigen. Wie dargestellt, ist es möglich, eine Datenerfassung zu den Zeiten A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O durchzuführen, insbesondere unter Verwendung einer Zusammenschaltung eines sog. A/D-Konverters und eines Sample-and-Hold-Gliedes. Wie gezeigt, möge die Erfassung im zeitl. Abstand entsprechend 420° el. stattfinden, also bei 0°, 420°, 840°, 1260° usw. In an sich bekannter Weise entsteht so ein Abbild sowohl der Trägerspannung als auch der Modulationseinwirkung, vgl. Zeitpunkte K und L, die einen geringeren Spannungswert aufweisen als zu den vergleichbaren Zeitpunkten E und F. Wie ebenfalls an sich bekannt, werden nicht nur die Intensitätsverhältnisse abgebildet, sondern auch die zugehörigen Phasenverhältnisse. Insofern gibt eine Fourier-Transformation, die z.B. die bei C D E F G H I J K vorliegenden neun Spannungswerte verarbeitet, nicht nur einen mittleren Amplitudenwert für die Grundwelle wieder, sondern auch deren Phasenlage. Hierzu ist es ggf. in bekannter Weise erforderlich, die Startphasenlage korrekt in Anrechnung zu bringen. Die abschnittsweise Erfassung von Fouriertransformierten kann somit per Blöcken von z.B. je 9 (oder wesentlich mehr) Samples durchgeführt werden, die sich durch/nach Verschiebung um definierte Winkel-Incremente, sprich Samplezahl, ergeben. Dem Fachmann sind dabei Verfahren geläufig, die es gestatten, den Rechenaufwand zur Ermittlung abschnittsweiser Resultate gering zu halten, z.B. per FFT im Falle von 8 oder 16 zugrundegelegten Samples pro Block. Wie bereits erwähnt, kann durch eine intermittierend arbeitende Signalerfassung nicht nur erheblich an Hardwarekosten für die zugehörige Elektronik eingespart, sondern auch der erforderliche Rechenaufwand drastisch reduziert werden. In den bereits gezeigten 5 bis 12 ist dies z.B ein Faktor von ca. 100. 13 shows an example scheme to understand the procedure when using the "loosened" so intermittently (preferably equidistantly intermittent) working data acquisition. It may be detected as shown by coil L2 over the time "t" or an associated angle "phi" sinusoidal carrier voltage "U in". This is briefly modified in the presence of an error (see time measurement 4e3) and then increased again to the original value. As shown, it is possible to perform a data acquisition at the times A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, in particular using an interconnection of a so-called A / D converter and a sample-and-hold member. As shown, the detection may take place at intervals corresponding to 420 ° el., Ie at 0 °, 420 °, 840 °, 1260 °, etc. In a manner known per se, an image of both the carrier voltage and the modulation effect is produced, cf. , Times K and L, which have a lower voltage than at the comparable times E and F. As also known per se, not only the intensity ratios are shown, but also the associated phase relationships. In this respect, a Fourier transformation that, for example, processes the nine voltage values present in CD EFGHIJK, not only reflects a mean amplitude value for the fundamental wave, but also its phase position. For this purpose, it may be necessary in a known manner to correctly calculate the starting phase position. The section-wise detection of Fourier transforms can thus be carried out by blocks of, for example, 9 (or substantially more) samples, which result by / after shifting by defined angle increments, that is to say the number of samples. The person skilled in the art is familiar with methods which make it possible to keep the computation outlay for determining section-wise results low, eg by FFT in the case of 8 or 16 underlying samples per block. As already mentioned, not only can considerable hardware costs for the associated electronics be saved by an intermittent signal acquisition, but also the required computational effort can be drastically reduced. In the already shown 5 to 12 For example, this is a factor of about 100.

Die Bestandteile einer erfindungsgemäßen Gesamt-Systems wird im folgenden anhand der Zeichnung 14 beschrieben.The components of an overall system according to the invention will be described below with reference to the drawing 14 described.

Im oberen Teil der 14 wird in schematischer Weise ein Prüfling 13 in Form eines industriellen Halbzeugs (Bramme) gezeigt samt einem zu detektierenden Defekt 15. Der Prüfling 13 kann sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit (Parameter "v") an einer Teststation vorbei bewegen, welche mindestens eine Sendespule 12 (Symbol: L1) und mindestens eine Empfangsspule 14 (Symbol: L2) enthält. Die Geschwindigkeit des Prüflings wird mit einem elektronisch wirkenden Geschwindigkeitsaufnehmer 17 erfaßt, welcher entsprechende elektronische Signale abzugeben gestattet.In the upper part of the 14 becomes a test specimen in a schematic way 13 in the form of an industrial semi-finished product (slab) shown together with a defect to be detected 15 , The examinee 13 can move at different speeds (parameter "v") past a test station, which has at least one transmitter coil 12 (Symbol: L1) and at least one receiver coil 14 (Symbol: L2) contains. The speed of the test object is measured with an electronically acting speed sensor 17 detected, which allows to issue corresponding electronic signals.

Neben einem hochauflösendem A/D-Wandler 32 nach derzeit neuester Technologie ist eine Elektronik bzw. Computer 40 mit den Eigenschaften eines Signalprozessors wesentlicher Bestandteil der Erfindung. Ein Counter/Timer-Baustein 44 kann außerhalb des Computers 40 vorgesehen oder in diesen integriert sein. Im Subsystem 60 befindet sich die erfindungsgemäß erforderliche Einrichtung zur Erzeugung von Fouriertransformierten (äquivalent: Wavelet-Transformieren) und eine als Digitalfiltereinheit bezeichnete Vorrichtung mit softwaremäßig definierten Filtersätzen 62. Diese sind ebenfalls vorzugsweise im Computer 40 integriert und können in dedizierter Hardware oder kostensparend lediglich in einer im Computer ausführbaren Software implementiert sein. Wie technisch an sich üblich, kann der Computer 40 nach außen hin an eine Tastatur 60, ein Display 50 und/oder an ein lokales Netzwerk (Bezugszeichen "LAN") bzw. WAN angebunden sein.In addition to a high-resolution A / D converter 32 according to the latest technology is an electronics or computer 40 with the properties of a signal processor essential part of the invention. A counter / timer module 44 can be outside the computer 40 be provided or integrated in this. In the subsystem 60 is the inventively required means for generating Fourier transforms (equivalent: wavelet transforming) and a device called a digital filter unit with software-defined filter sets 62 , These are also preferably in the computer 40 integrated and can be implemented in dedicated hardware or cost-saving only in computer-executable software. As is technically customary, the computer can 40 outwards to a keyboard 60 , a display 50 and / or to a local area network ("LAN") or WAN.

Auch im stationären, also unbewegten Zustand des Prüflings 13 erzeugt der Timer 44 ein Zeitsignal hoher Frequenzstabilität. Dieses Zeitsignal kann nach Wunsch bzw. den technischen Erfordernissen in der Frequenz variiert werden und steht typischerweise als Rechtecksignal zur Verfügung, wie dies an sich für einen Timer bekannt ist. Das genannte Rechtecksignal wird auf einen Generator 48' als Vorgabefrequenz geliefert. Der Generator 48' erzeugt daraus entweder ein Rechtecksignal oder ein Sinussignal, bevorzugt mit einstellbarer Amplitude. (Ein Rechtecksignal erzeugt in an sich bekannter Weise ungeradzahlige, hier vorteilhaft verwendbare Oberwellen). Das genannte Signal wird auf einen optional vorgesehenen Kurvenformer KF und einen Leistungsverstärker PA gegeben, welche in einer Einheit 42 zusammengefaßt sein können. Der Leistungsverstärker ist geeignet, die Sendespule 12 zu bestromen. Infolgedessen wird im Prüfling 13 in an sich bekannter Art ein Wirbelstromfeld induziert. Dieses wird von der schematisch gezeigten Empfangsspule 14 – welche nach dem Stand der Technik auch als Differenzspulensatz o.ä. ausgebildet sein kann – registriert und als Wechselspannung ggf. über einen oder mehrere Bandpässe 18' und vorzugsweise über zumindest einen (bevorzugt einstellbaren) Vorverstärker 16 dem bereits erwähnten A/D-Wandler 32 zugeführt. Dieser besitzt eine Auflösung von typischerweise 18 bit oder besser, bevorzugt 22 bit oder besser. Unter speziellen Voraussetzungen (z.B. bei low-cost Geräten) kommt auch eine Auflösung von 12 bit in Frage, insbesondere wenn ca. je 1000 oder mehr Samples einer Fourier-Transformation zugeführt werden. Der A/D-Wandler ist bevorzugt in der Lage, weit mehr als 500 Analog/Digitalkonversionen pro Sekunde durchzuführen. Wie an sich bekannt, resultiert bei Anwesenheit eines Defektes 15 im Prüfling ein modifiziertes Wirbelstromfeld, welches eine in Amplitude und/oder Phase veränderte Wechselspannung in der Empfangsspule 14 induziert.Also in stationary, that is stationary state of the specimen 13 the timer generates 44 a time signal of high frequency stability. This time signal can be varied in frequency as desired or the technical requirements and is typically available as a square wave signal, as is known per se for a timer. The named square wave signal is applied to a generator 48 ' delivered as default frequency. The generator 48 ' generates either a square wave signal or a sine wave signal, preferably with adjustable amplitude. (A square wave signal generates in a conventional manner odd-numbered, advantageously usable harmonics). Said signal is applied to an optional waveform shaper KF and a power amplifier PA, which are in one unit 42 can be summarized. The power amplifier is suitable, the transmitting coil 12 to energize. As a result, in the examinee 13 induces a eddy current field in a conventional manner. This is from the receiving coil shown schematically 14 - Which according to the prior art as a differential coil set o.ä. may be formed - registered and as an AC voltage if necessary via one or more band passes 18 ' and preferably over at least one (preferably adjustable) preamplifier 16 the already mentioned A / D converter 32 fed. This has a resolution of typically 18 bits or better, preferably 22 bits or better. Under special conditions (eg for low-cost devices), a resolution of 12 bits is also an option, especially if approx. 1000 or more samples are fed to a Fourier transformation. The A / D converter is preferably capable of performing far more than 500 analog-to-digital conversions per second. As is known, results in the presence of a defect 15 in the test specimen a modified eddy current field, which has an alternating voltage in amplitude and / or phase in the receiving coil 14 induced.

Dementsprechend hängt die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens in gewisser Weise von der Leistung des bzw. der verwendeten A/D-Konverter ab. Dabei ist neben der Mindest-Konversionszeit auch die Auflösung (in bits) von Bedeutung. Ansonsten existiert eine erhebliche Gestaltungsmöglichkeit in Hinblick auf ein zu verwendendes Abtast-Schema; d. h. zu welchen Zeiten das von der Spule L2 gelieferte Signal ausgewertet (gesampelt) wird bzw. werden soll. Es wird lediglich eine Samplezahl von > 3, besser > 9 mit jeweils unterschiedlicher Phasenlage bezogen auf die Nulldurchgänge des Trägersignals für einen einzelnen Demodulationsvorgang zugrundegelegt. Nach oben hin ist diese Zahl nur durch praktische Gegebenheiten begrenzt. Auch die Art und Weise der Bereitstellung von jeweils satzweise auszuwertenden Samples kann nach sehr unterschiedlichen Schemata erfolgen. Wiewohl eine zeitlich äquidistante Bereitstellung von Samples bevorzugt wird, ist dies nicht unbedingt erforderlich, da im Prinzip auch eine Analyse nach Lomb vorgenommen werden kann.Accordingly depends on that capacity the method according to the invention in a sense, the performance of the A / D converter used from. Besides the minimum conversion time, the resolution (in bits). Otherwise, there is a considerable scope for design in view of a scanning scheme to be used; d. H. to which Times the signal supplied by coil L2 is evaluated (sampled) will or should be. It will only have a sample number of> 3, better> 9, each with different Phase position relative to the zero crossings of the carrier signal for a based on individual demodulation process. At the top is this Number limited only by practical conditions. Also the kind and Way of providing samples to be evaluated sentence by sentence can be done according to very different schemes. Although one temporally equidistant Providing samples is preferred, this is not necessarily required, because in principle also carried out an analysis according to Lomb can be.

Bei Verwendung von Fourier-Methoden ist es sinnvoll, die als komplexe Zahlen verwendeten Faktoren bei der Berechnung eines einzelnen Satzes an Samples (n-te Einheitswurzeln) so zu wählen und zu verwenden, daß die (komplexwertige) Summe dieser Faktoren in an sich bekannter Weise den Wert 0 ergibt. Bei der äquivalenten Anwendung von Wavelet-Verfahren ergeben sich ähnliche Randbedingungen und Betrachtungen.at Using Fourier methods makes sense as complex ones Numbers used factors in the calculation of a single sentence Samples (nth unit roots) to be selected and used so that the (complex-valued) Sum of these factors in a conventional manner gives the value 0. At the equivalent Application of wavelet methods result in similar boundary conditions and Considerations.

Optional kann die Erfindung auch mit einem elektronisch wirkenden Geschwindigkeitsgeber 17 kombiniert werden. Dies hat den Vorteil, dass im Vergleich zu derzeit handelsüblichen Geräten eine erhebliche Einsparung an Filterbaustein-Sätzen auf nachfolgend beschriebene Weise erzielt werden kann:
Werden nur wenige Samples pro auszuwertendem Datensatz verwendet, so werden spektrale Anteile des auzuwertenden bzw. zu demodulierenden Signals aus einem größeren Umfeld der Trägerfrequenz, und auch der zugehörigen Oberwellen, bereitgestellt. Dies beruht auf der sogenannten Unschärferelation. Es ist bekannt, daß das genannte Umfeld bzw. die jeweilige Linienbreite umgekehrt proportional ist zur Anzahl der jeweils aktuell verwendeten Samples.
Optionally, the invention also with an electronically acting speed sensor 17 be combined. This has the advantage that, in comparison to currently commercially available devices, a considerable saving in filter block sets can be achieved in the manner described below:
If only a few samples are used per data set to be evaluated, then spectral components of the signal to be evaluated or demodulated are provided from a larger environment of the carrier frequency, and also of the associated harmonics. This is based on the so-called uncertainty principle. It is known that said environment or the respective line width is inversely proportional to the number of currently used samples.

Wird eine große Selektivität d.h. große Linienschärfe erreichen, ist eine große Anzahl von Samples der jeweils aktuellen Rechnung (Transformation) zuzuführen.Becomes a big selectivity i.e. size line sharpness reach is a big one Number of samples of the current invoice (transformation) supply.

Unter dieser Voraussetzung ist es erfindungsgemäß möglich, mit sehr geringem Hardware-Aufwand die derzeitigen kostenintensiven Filterstufen zu ersetzen, die eine Abhängigkeit des auszuwertenden Signals nach Maßgabe der Prüflingsgeschwindigkeit berücksichtigen.Under this requirement, it is possible according to the invention, with very little hardware effort to replace the current costly filter stages, the one dependence of the signal to be evaluated in accordance with the specimen speed consider.

Hierbei wird davon ausgegangen, daß bei langsamen Prüflingsgeschwindigkeiten nur relativ kleine, d.h. schmalbandige Frequenzbereiche im Umfeld des Trägers auszuwerten sind. Bei herkömmlicher Synchrondemodulaton wird dies mittels eines passend eingestellten Tiefpasses von geringer Bandbreite vorgenommen. Bei größeren Prüflingsgeschwindigkeiten sind breitere und vergrößerte Frequenzbereiche im Umfeld des Trägers auszuwerten. Die Situation ist entfernt ähnlich wie bei der Wiedergabe von Tonband-Informationen, wo eine langsame Wiedergabegeschwindigkeit des Tonbandes lediglich mit einer geringen Bandbreite, eine große Wiedergabegeschwindigkeit jedoch mit einer großen Bandbreite einhergeht.in this connection is assumed to be slow Prüflingsgeschwindigkeiten only relatively small, i. narrowband frequency ranges in the environment of the carrier be evaluated. In conventional Synchronous demodulaton this is done by means of an appropriately set Lowpass made of low bandwidth. For larger test specimen speeds are wider and enlarged frequency ranges in the environment of the carrier evaluate. The situation is similar to playback from tape information, where a slow playback speed the tape only with a low bandwidth, a high playback speed but with a big one Bandwidth goes along.

Die oben genannte Unschärfebedingung bedeutet ebenfalls, daß die erzielbare Bandbreite umgekehrt proportional ist zur Verfügung stehenden Meßzeit, sofern man die normalerweise gegebene Proportionalität von Sampleanzahl und zugehöriger Meßzeit annimmt.The above blur condition also means that the achievable bandwidth is inversely proportional to the available measurement time, if one assumes the normally given proportionality of sample number and associated measurement time.

Wird dementsprechend bei großer Prüflingsgeschwindigkeit eine große Filterbandbreite für das auszuwertende Signal gewünscht, so ist eine kleine Anzahl von Samples, also eine kleine (effektive) Meßzeit zu wählen. (Die effektive Meßzeit kann aber wie oben erläutert durch geeigneten lückenden Betrieb passend gestreckt werden, um den Gegebenheiten eines A/D-Wandlers gerecht zu werden).Becomes accordingly at large test specimen a big Filter bandwidth for the signal to be evaluated is desired, so is a small number of samples, so a small (effective) measuring time too choose. (The effective measuring time but can be explained as above through suitable gaps Operation to be stretched to the conditions of an A / D converter to be fair).

Bei geringer Prüflingsgeschwindigkeit ist es dementsprechend erforderlich, für die angestrebte kleine gewünschte Filterbandbreite eine größere Anzahl Samples zugrundezulegen.at low specimen speed Accordingly, it is necessary for the desired small desired filter bandwidth A larger number Basing on samples.

Gemäß der Erfindung kann dies mit einem überraschenden Minimum an Aufwand dadurcherzielt werden, daß die Anzahl der pro Transformation zugrundegelegten Samples direkt porportional der von dem Geschwindigkeitsgeber abgegebenen Impulslängen gewählt wird.According to the invention, this can be achieved with a surprising minimum of effort by the fact that the number of samples taken per transformation is directly proportional to the Im output from the speed sensor pulse lengths is selected.

Dieser Geber kann in einfacher, an sich bekannter Weise z.B. mittels Lichtschranken so konstruiert werden, daß eine langsame Geschwindigkeit des Püflings ein niederfrequentes Geschwindigkeitssignal liefert, welches mit wachsende Geschwindgkeit proportional höherfrequent wird. Ein Beispiel könnte sein: Geschwindigkeit 0,1 m/sec bewirkt Impulslängen von 15000 Mikrosekunden, eine Geschwindigkeit von 10 m/sec erzeugt Impulslängen von lediglich 150 Mikrosekunden usw.This Encoder can in a simple manner known per se, e.g. by means of photoelectric barriers be constructed so that a slow speed of the Püflings provides a low frequency velocity signal, which with growing speed becomes proportionally higher frequency. An example could be: Speed 0.1 m / sec causes pulse lengths of 15000 microseconds, a speed of 10 m / sec produces pulse lengths of only 150 microseconds, etc.

Dementsprechend kann gemäß der Erfindung die gewünschte Filterwirkung am bereits demodulierten Signal jetzt dadurch gewonnen werden, daß die ermittelte Impulslänge des Geschwindigkeitsgebers als ein im wesentlichen direktes Maß für die Anzahl der jeweils satzweise auszuwertenden Samples genommen wird, so daß im letztgenannten Falle z.B. ca. 75 Samples einer DFT oder FFT zugeführt werden und im ersteren Falle z.B. ca. 7500 Samples. Wie dem Fachmann geläufig ist, steigt der Rechenaufwand bei der Berechnung einer Fouriertransformierten für eine zunehmende Anzahl von Samples lediglich sub-proportional, so daß im erfindungsgemäßen Zusammenhang eine geschickte Nutzung der Rechenkapazität der vorgesehenen Elektronik stattfinden kann. Es ist nützlich, die Zahl der jeweils einer Transformation zuzuführenden Meßwerte zu limitieren, zumindest sollte bei Stillstand des Prüflings eine entsprechende Status-Information vom Geschwindigkeitsgeber geliefert werden.Accordingly can according to the invention the desired Filter effect on already demodulated signal now gained by it be that the determined pulse length of the speed sensor as a substantially direct measure of the number the sentence to be evaluated in each case is taken samples, so that in the latter Trap e.g. Approximately 75 samples of a DFT or FFT are supplied and in the former case e.g. about 7500 samples. As the person skilled in the art knows, increases the computational effort in the calculation of a Fourier transform for one increasing number of samples only sub-proportionally, so that in the context of the invention a skillful use of the computing capacity of the proposed electronics can take place. It is useful, To limit the number of each to be supplied to a transformation measured values, at least should be at standstill of the specimen a corresponding status information from the speed sensor to be delivered.

Weitere Gestaltungsmöglichkeiten ergeben sich erfindungsgemäß dadurch, daß auch die Sendefrequenz in gewissem Umfange modifiziert werden kann, indem diese durch ganzzahlige Teilung von einer wesentlich höherfrequenten Zeitbasis abgeleitet wird. Insbesondere ist es von Nutzen, eine sinusförmige Sendespannung für Spule L1 in an sich bekannter Weise mittels eines softwaregesteuerten Zählers und einer zugeordneten digitalen Sinus-Tabelle zu erzeugen, sei es per D/A-Wandler oder per Pulscode-Modulation. Selbstverständlich ist es kostengünstiger, eine frequenzvariable Rechteckspannung bereitzustellen, welche wie erwähnt den zusätzlichen Vorteil besitzt, die interessierenden Oberwellen in signifikanter Intensität ohne Mehrkosten zu liefern.Further design options result according to the invention by that too the transmission frequency can to a certain extent be modified by this by integer division of a much higher frequency Timebase is derived. In particular, it is useful sinusoidal Transmission voltage for Coil L1 in a conventional manner by means of a software-controlled Counter and generate an associated digital sine table, be it per D / A converter or via pulse code modulation. Of course it is it cheaper, to provide a frequency variable square wave voltage, such as mentioned the added benefit possesses the harmonics of interest in significant intensity at no extra cost to deliver.

Um Energie einzusparen, kann gemäß der Erfindung so verfahren werden, daß die Sendespule lediglich einige wenige Vollwellen vor Erfassung des Abtastwertes bestromt wird (um einen Einschwingvorgang zu realisieren) und sogleich nach Erfassung des Abtastwertes zu einem passend gewählten Zeitpunkt stromlos geschaltet wird, wobei ein technisch vorteilhaftes Ausschwingverhalten der Sendespule angestrebt wird. Dies ist insbesondere für batteriebetriebene, portable Geräte von Vorteil.Around Saving energy can, according to the invention be done so that the Transmit coil only a few full waves before detection of the sample energized (to realize a transient process) and immediately after acquisition of the sample at a suitably chosen time is switched off, with a technically advantageous decay behavior the transmitting coil is sought. This is especially for battery powered, portable devices advantageous.

In 15 bis 18 werden einige Ergebnisse für visuelle Auswertung gezeigt, wie sie gemäß der Erfindung anhand der bereits den 3 bis 6 sowie 11 und 12 zugrundegelegten Informationen gewonnen wurden. Es werden in mehrfacher Relation und Verkettung die Daten des Trägers, der 1. und der 2. Oberwelle verwendet.In 15 to 18 Some results are shown for visual evaluation, as according to the invention with reference to the already 3 to 6 such as 11 and 12 underlying information. The data of the carrier, the 1st and the 2nd harmonic are used in multiple relation and concatenation.

15 beruht dabei auf der fortlaufenden Auswertung von Fouriertransformationen, die anhand all jener Samples durchgeführt wurden, die auch für 3 herangezogen wurden, d.h. ohne Defekt eines Prüflings, und während eines kürzeren Zeitintervalls. 15 It is based on the continuous evaluation of Fourier transforms, which were carried out on the basis of all those samples, which also for 3 were used, ie without a defect of a test specimen, and during a shorter time interval.

16 zeigt eine vergleichbare Darstellung, basierend auf den auch zu 5 und 11 gehörigen Daten ("gelückte" Datenerfassung). Man erkennt die zu 15 vergleichbare Signalform von etwa mondsichelartiger Kontur, wenn auch mit reduziertem Informationsgehalt. 16 shows a comparable representation based on the too 5 and 11 associated data ("loose" data acquisition). You recognize that too 15 comparable signal shape of approximately crescent-shaped contour, albeit with a reduced information content.

Zum Vergleich zeigen 17 und 18 den Fall bei defektiver Prüflings-Oberfläche, ohne bzw. mit "lückender" Datenerfassung (gewählte Distanzzahl = 97 Samples). Die Einhüllende der dargestellten Linien ist nunmehr von deutlich gestreckter Gestalt und wesentlich anders als im Falle der 15 und 16. – Es versteht sich, daß die 15 bis 18 lediglich als Beispiel zu verstehen sind, wie erfindungsgemäß errechnete Gut- bzw. Schadens-Resultate visualisiert werden können. Die Anzahl der Visualisierungsmöglichkeiten im Vergleich zu bislang bekannten Darstellungsweisen für Prüfverfahren der hier betrachteten Art ist vergleichsweise umfangreich und kann aufgrund des fast vollständig digitalen Charakters der vorgeschlagenen Fehlererkennung in annähernd beliebiger Weise modifiziert werden. – Es versteht sich, daß für ein automatisiertes Fehlerbehandlungsverfahren die erfindungsgemäß gewonnenen Datensätze und Informationen einer zweckmäßig geeigneten Mustererkennungseinrichtung zugeführt werden müssen, um externe Hilfsmittel wie Fehler-Markierungseinrichtungen, Sägen usw. automatisch ansteuern zu können. – Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen und Verfahren können mit diversen Sensor-Systemen verwendet werden, insbesondere solchen auf Ultraschall- und Wirbelstrom-Basis, aber auch mit sog. EMAT-Systemen.For comparison show 17 and 18 the case with defective UUT surface, without or with "gaping" data acquisition (selected distance = 97 samples). The envelope of the illustrated lines is now of significantly elongated shape and substantially different than in the case of 15 and 16 , - It is understood that the 15 to 18 are to be understood merely as an example, as calculated according to the invention calculated good or damage results can be visualized. The number of visualization options in comparison to previously known methods of representation of test methods of the type considered here is comparatively extensive and can be modified in almost any desired way due to the almost completely digital character of the proposed error detection. - It is understood that for an automated error handling method according to the invention obtained records and information must be supplied to a suitably suitable pattern recognition device to automatically control external aids such as error markers, saws, etc. can. The devices and methods according to the invention can be used with various sensor systems, in particular those based on ultrasound and eddy current, but also with so-called EMAT systems.

Claims (8)

Verfahren zur Erkennung von Defekten an Gegenständen, bei welchem unter Rechneransteuerung gleichzeitig die wechselspannungsmäßige Bestromung mindestens einer Sendespule durch ein Trägersignal bewirkt wird, mittels mindestens einer Empfangsspule ein im wesentlichen amplitudenmoduliertes Empfangssignal empfangen wird, und wobei weiterhin eine Demodulation nicht nur des im Empfangssignal enthaltenen Trägersignals mittels Betrags- und Phasenbildung durchgeführt wird, sondern auch eine Demodulation der im Empfangssignal enthaltenen Oberwellen des Trägers, ebenfalls mittels jeweils zugehöriger Betrags- und Phasenbildung, und zwar unter Verwendung eines Fourier- oder Wavelet-Transformationsverfahrens.Method for detecting defects in objects, in which under computer control simultaneously the alternating current energization of at least one transmitting coil is effected by a carrier signal is received by means of at least one receiving coil, a substantially amplitude-modulated received signal, and white terhin a demodulation of not only the carrier signal contained in the received signal by means of magnitude and phase is performed, but also a demodulation of the received signals in the carrier harmonic waves, also by means of respective associated magnitude and phase formation, using a Fourier or wavelet transformation method , Verfahren nach Anspruch 1, wobei zeitlich aufeinanderfolgende Fourier- oder Wavelet-Transformationen durchgeführt werden, welche auf Mengen von jeweils mindestens 5 Samples aus unterschiedlichen Zeitabschnitten beruhen.The method of claim 1, wherein temporally successive Fourier or wavelet transformations are performed on sets each of at least 5 samples from different time periods based. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Folgen von zeitlich einander überlappenden Sample-Mengen verwendet werden.The method of claim 2, wherein sequences of time overlapping each other Sample amounts are used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem pro Vollwelle des Trägersignals mindestens 2 Samples erfaßt und verarbeitet werden.Method according to one of the preceding claims, in at least one per full wave of the carrier signal 2 samples recorded and processed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem eine lückende Datenerfassung im Sinne eines Undersamplings erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3, in which a lapping data acquisition in the sense of undersampling. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ein zusätzliches digital wirkendes Filterverfahren für das zu demodulierende Signal und/oder dessen Oberwellen aufweist.Method according to one of the preceding claims, which an additional digitally acting filtering method for the signal to be demodulated and / or has its harmonics. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem eine Tiefpasswirkung erzeugt wird und die Breite des zugehörigen Tiefpassfilters dadurch variierbar gemacht wird, daß eine unterschiedlich große Anzahl von Samples einer jeweiligen Fourier- oder Wavelet-Transformation zugeführt wird, so daß eine kleine Anzahl von Samples eine größere Filterbreite und eine größere Anzahl von Samples eine kleinere Filterbreite bewirkt.The method of claim 6, wherein a low-pass effect is generated and the width of the associated low-pass filter thereby is made variable that a different sizes Number of samples of a respective Fourier or wavelet transformation supplied so that one small number of samples a larger filter width and one larger number causes a smaller filter width of samples. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Anzahl von Samples umgekehrt proportional ist zu einem von einem Geschwindigkeitsgeber abgegebenen Frequenzsignal, oder direkt proportional zu den von diesem abgegebenen Pulslängen.Method according to claim 7, wherein the number of Samples is inversely proportional to one of a speed sensor emitted frequency signal, or directly proportional to that of this delivered pulse lengths.
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