DE2427647B2 - Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen zum Feststellen von Rissen in einem sich relativ zu den Meßköpfen bewegenden Gegenstand, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Gleichfeldes im Prüfbereich des Gegenstandes, mehreren voneinander entfernten Meßköpfen zum Erzeugen von Ausgangssignalen mit positiven und negativen Ausschlägen, die sich an den Meßköpfen vorbeibewegenden Rissen entsprechen, und einer Schaltung zum Gleichrichter, und Kombinieren der positiven und negativen Signalteile zum Erzeugen positiver und negativer Signale, die jeweils den größten der gleichzeitig von den Meßköpfen abgegebenen Signalen der jeweiligen Polarität entsprechen.

Bei einem bekannten Streuflußprüfgerät der beschriebenen Gattung (US-PS 29 58 818) werden die positiven Signalteile, d. h. genauer der jeweils größte positive Signalteil, einem Gitter eines Koinzidenzthyratrons zugeführt. Die negativen Signalteile, d. h. genauer der jeweils größte negative Signalteil, wird in einem Inverter invertiert und dann einem Gitter eines Koinzidenzthyratrons zugeführt. Das Thyratron gibt nur dann ein Ausgangssignal ab, wenn an seinen beiden Gittern gleichzeitig positive Signale gelangen, d. h. wenn von den Meßköpfen Signale erzeugt werden, von denen wenigstens einige positive Anteile und gleichzeitig damit andere negative Anteile haben. Dies soll eine Unterscheidung zwischen inneren Materialfehlern und Oberflächenmaterialfehlern ermöglichen. Das Ausgangssignal des Koinzidenzthyratrons ist eine Rechteckwelle konstanter Amplitude, in der Amplitudenänderungen der anfänglichen Meßsignale vollständig verloren gegangen sind. Genaue Informationen über die auftretenden Fehler können somit mit der Vorrichtung gemäß der US-PS 29 58 818 nicht gewonnen werden.

Um kleine Risse entdecken zu können, sind generell kleine Meßköpfe erwünscht. Dies bedeutet jedoch eine Vergrößerung der zum Abtasten aller Bereiche eines Gegenstandes erforderlichen Zeit. Daher wurden Geräte mit mehreren Meßköpfen vorgeschlagen, von denen jeder seinen eigenen Verarbeitungskanal hat. Dies vermindert zwar die Gesamtprüfzeit, wird jedoch ziemlich teuer, weil die Zahl der Meßköpfe und Kanäle erhöht ist. Des weiteren treten dabei Probleme hinsichtlich der Einstellung aller Kanäle in bezug auf gleiche Verstärkungsfaktoren usw. auf, derart, daß alle Rißsignale unabhängig von dem Kanal, in dem sie auftreten, gleichmäßig weiter verarbeitet werden. So ist

b5 aus der US-PS 36 12 987 ein Streuflußprüfgerät bekannt, das einen Drehkopf mit vier Aufnahmespulen aufweist, deren Ausgangssignale jeweils über einen eigenen Schleifring Vorverstärkern zugeführt werden.

In der genannten Druckschrift findet sich ein Hinweis darauf, daß zwanzig oder vierzig Kanäle vorhanden sein könnten. Eine so große Anzahl von Schleifringen würde extrem teuer werden. Des weiteren würdt die getrennt erfolgende Signalverarbeitung zu den obengenannten Problemen führen. Bei dem Anschluß einer Mehrzahl von Meßköpfen an den Eingang eines einzigen Kanals ergibt sich die Schwierigkeit, daß jeder Meßkopf den Kanal speist und zum Rauschen im Kanal beiträgt, wodurch das Signal/Rauschverhältnis verschlechtert wird. Dies erniedrigt die Empfindlichkeit eines Streunußprüfgerätes stark. Aus der US-PS 36 70 239 ist ein Streuflußprüfgerät bekannt, bei dem ein Hochfrequenzelektromagnet mit magnetempfindlichen Dioden und zum Unterdrücken des Rauschens Differentialverstärkung von Paaren von Dioden verwendet wird. Die Differentialausgänge werden demoduliert und demodulierte Signale einer Polarität so miteinander verarbeitet, daß das größte Signal der Polarität, d!; in einem gegebenen Augenblick auftritt, ausgewählt wird und für die weitere Verarbeitung und Anzeige verwendet wird. Ganz abgesehen davon, daß ein solches Gerät kompliziert und teuer ist, können Schwierigkeiten auftreten, wenn der zu prüfende Gegenstand relativ zu den Meßköpfen außermittig ist, da dann die Amplitude des Rißsignals falsch angezeigt werden kann. Auch ist die nachfolgende Signalfilterung zur Feststellung der Lage der Risse schwierig, wenn nicht unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Streuflußprüfgerät zum Feststellen von Rissen in einem Gegenstand zu schaffen, mit dem möglichst genaue Informationen über Risse in dem Gegenstand erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Streuflußprüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß gelöst durch eine Addierschaltung, die die größten positiven und negativen Signale addiert und bipolare Signale mit entsprechenden positiven und negativen Ausschlägen erzeugt, und eine auf die bipolaren Signale ansprechende Schaltung zum Anzeigen der Risse in einem Gegenstand.

Das erfindungsgemäße Streuflußprüfgerät unterscheidet sich von dem eingangs gewürdigten Streuflußprüfgerät gemäß der US-PS 29 58 818 somit vor allem dadurch, daß die maximalen positiven und negativen Signalteile einer Addierschaltung zugeführt werden, die ein bipolares resultierendes Signal erzeugt. Fin wesentlicher Vorteil dieser Addierschaltung liegt oarin, daß die nachfolgende Signalverarbeitung wesentliche Information hinsichtlich der Natur und Größe des Effektes des Gegenstandes vermittelt. Beispielsweise liefert die Amplitude des bipolaren Signals Information hinsichtlich der Größe des Risses. Des weiteren können die bipolaren Signale mit herkömmlichen Bandpaßfiltern gefiltert werden, um Außenrisse (Risse an der Außenfläche eines Rohres) von Innenrissen (Risse an der Innenfläche eines Rohres) zu unterscheiden. Die Gefahr, daß Risse unentdeckt bleiben, wie sie beispielsweise bei der Verwendung lediglich unipolarer Signale zur Auswertung auftritt, ist bei dem erfindungsgemäßen Streuflußprüfgerät weitgehend ausgeschaltet. Solche nur unipolaren Signale können von den Meßköpfen erzeugt werden, wenn die Ausrichtung der Meßköpfe zum :eu prüfenden Gegenstand nicht mehr stimmt. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung werden solche e>5 unipolaren Signale in ein bipolares Signal umgewandelt, mit dem die weitere Verarbeitung erfolgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Streuflußprüfgerätes sind in den IJnteransprüchen gekennzeichnet.

Der Anspruch 2 ist auf den grundsätzlichen Aufbau der Schaltung zur Weiterverarbeitung der bipolaren Signale gerichtet, die eine Aussage über die Lage der Risse ermöglicht.

Der Anspruch 3 kennzeichnet den Anschluß der Addierschaltung an die Meßköpfe.

Die Ansprüche 4 bis 7 sind auf eine Ausführungsform des Streuflußprüfgerätes gerichtet, bei der nur eine drehbare Ausgangsverbindung erforderlich ist. Dies bedeutet in der Praxis einen erheblichen Vorteil, weil Drehanschlüsse, beispielsweise Schleifringe, relativ teuer herzustellen sind. Außerdem wird die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Prüfgerätes dadurch erhöht, da Schleifringe häufig Rauschen verursachen oder infolge ihrer Eimpfindlichkeit zu Fehlern Anlaß geben können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es stellen dar

Fig. la und Ib magnetischen Streufluß, wie er aus Außenrissen und Innenrissen eines Rohrs resultiert,

F i g. Ic eine Verschiebung der Magnetpole bei einem massiven Stab,

F i g. 2 eine Baugruppe mit mehreren ortsfesten Meßköpfen,

F i g. 2a einen einzigen Meßkopf gemäß F i g. 2,

Fig.3 eine Saitenansicht eines sich drehenden Streuflußmeßkopfes, gesehen von links in F i g. 4,

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 3, F i g. 5 eine Detailansicht längs der Linie 5-5 in F i g. 3, F i g. 6 eine Seitenansicht von rechts in F i g. 4,

F i g. 7 Beispiele der Welligkeit der Signale der Meßköpfe bei zentrierten und nichtzentrierten Bedingungen und

Fig.8 ein Schaltbild von Signalverarbeitungsschaltungen.

Die Fig. la stellt ein Rohr 10 aus magnetischem Werkstoff dar, durch das ein gleichbleibendes Magnetfeld verläuft, das von einem Magneten mit einem Nordpol und einem Südpol erzeugt wird. Bei Fehlen von Rissen verläuft der Fluß größtenteils durch das Rohr. Bei Vorhandensein eines Risses, hier als ein äußerer Einriß 11 (am Außendurchmesser) dargestellt, führt die Unstetigkeit zu einem äußeren Streufluß neben dem Riß, wie er bei 12 dargestellt ist. Es kann auch ein geringfügiger innerer Streufluß, wie bei 13 dargestellt, auftreten. Die Fig. Ib zeigt ein Rohr 10' mit einem Innenriß 14 (am Innendurchmesser). Es tritt ein innerer Streufluß 15 und ein äußerer Streufluß 16 auf. Wie aus 12 und 16 ersichtlich, ruft ein Außenriß einen schmaleren, konzentrierteren äußeren Streufluß als ein Innenriß hervor. Die tatsächlichen Flußbilder hängen von der Größe und der Tiefe der Risse ab und können von den dargestellten abweichen. Bei ausreichender Empfindlichkeit des Prüfgerätes ist es jedoch durch Verwendung äußerer Meßköpfe möglich, sowohl Außen- als auch Innenrisse festzustellen, was in vielen Fällen von praktischer Bedeutung ist. In solchen Fällen dauert das Meßsignal bei einem Innenriß langer.

Wenn massive Stäbe geprüft werden sollen, führt die diametrale Anordnung des Nord- und Südpols dazu, daß der größte Teil des Flusses direkt zwischen den Polen durch den Stab tritt und auf halber Strecke zwischen den Polen am Umfang des Stabes, wo normalerweise ein Meßkopf angebracht ist, eine niedere Flußkonzentration vorhanden ist. Die Fig. Ic zeigt um weniger als

180° voneinander entfernte Magnetpole, so daU in dem Bereich des Stabes direkt unter dem Meßkopf 17 mehr Fluß konzentriert ist. Jegliche Risse im Stab rufen somit einen größeren Streufluß am Meßkopf hervor und erhöhen die Empfindlichkeit ihrer Feststellung.

Die Fig. 2 zeigt eine Mehrfach-Meßkopfanordnung, bei der eine Reihe einzelner Meßköpfe 17 linear längs der Bewegungsbahn eines zu prüfenden Gegenstandes 18 angeordnet ist. Die Meßköpfe sind in einem geeigneten Rahmen 19 untergebracht und können eingekapselt sein, so daß sie eine robuste Struktur bilden. Der Gegenstand 18 kann ein Rohr oder ein Stab sein, der von einer geeigneten Vorrichtung (nicht dargestellt) in durch den Pfeil 21 angedeuteter Längsrichtung angetrieben wird und in durch den Pfeil 22 gekennzeichneter Richtung gedreht wird. Entsprechend tasten die Meßköpfe 17 schraubenförmige Bahnen am Gegenstand ab. Ein (nicht dargestellter) Magnet erzeugt ein zur Zeichenebene senkrechtes Magnetfeld durch den von der Meßkopfbaugruppe umschriebenen Bereich der Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.

Je nach Zahl der Risse im Gegenstand und ihrer Lagen können eine oder mehrere Meßköpfe gleichzeitig Risse entdecken. In einem solchen Fall hat normalerweise der größte der gleichzeitig festgestellten Risse die größte Bedeutung.

Die F i g. 2a stellt einen einzelnen Meßkopf mit einem Kern 23 aus magnetischem Material, beispielsweise einer Permalloy-Legierung mit 76% Ni, 17% Fe, 5% Cu, 2% Cr, <0,l% C dar, der U-förmig geformt ist, um ein Paar räumlich getrennter Pole 24, 24' zu bilden. Den Kern umgibt eine Spule 25. Die Pole können trapezartige Form (gemäß Fig. 2) haben, so daß die Meßköpfe sehr nah aneinander angeordnet werden können und für die Spulen Platz bleibt. Die Pole jedes Meßkopfes sind relativ zum Gegenstand 18 in dessen Umfangsrichtung voneinander entfernt. Die Art, in der die Ausgänge der Meßköpfe zusammengeschaltet sind, wird später anhand der F i g. 8 beschrieben.

Die Meßkopfbaugruppe kann derart angebracht sein, daß sie senkrecht beweglich ist, um Veränderungen des Durchmessers des Gegenstands 18 auszugleichen. Wünschenswert ist ein kleiner Luftspalt zwischen den Polen der Meßköpfe und dem Gegenstand 18, um die Aufnahme von Rauschen zu vermindern; dies kann durch Schuhe 20 aus langsam verschleißendem Material, wie Carbid, erreicht werden. Die Enden der Baugruppe können ebenfalls mit Heberampen 20' versehen sein, so daß ein Einführen des Gegenstandes die Baugruppe erforderlichenfalls nach oben zwingt, so daß eine Beschädigung vermieden wird.

Die F i g. 3 bis 6 stellen die Anordnung eines drehbaren Kopfes dar, die normalerweise gegenüber der festen Anordnung der Fig. 2 für das Prüfen von Rohr- oder Stabmaterial vorteilhaft ist, weil der Gegenstand 31 nur längs bewegt zu werden braucht, was durch geeignete Fördervorrichtungen, wie Walzen, erreicht werden kann. An einer ortsfesten Grundplatte 32 ist eine Nabe 33 befestigt, die einen Satz Lager 34 trägt, in denen der insgesamt mit 35 bezeichnete Kopf dreht. Der Kopf kann von einem Motor und einem Riemen (nicht dargestellt) angetrieben werden, wobei der Riemen in eine Nut 36 eingreift. Verschiedene Teile der ortsfesten und drehenden Baugruppen werden von Holzen usw. aneinander gehalten; diese sind größtenteils nicht dargestellt, um eine Komplizierung der Zeichnungen zu vermeiden.

Am drehenden Kopf ist ein Permanentmagnet angebracht, im dargestellten Beispiel in Form eines Paares von Halbzylindern 37, 37', zwischen denen Polstücke 38,38' mittels Klemmgliedern 39,39' gehalten werden, die einen Teil des Magneten bilden. Schwalbenschwanzverbindungen 41, 4Γ zwischen den Polstücken und den Klemmgliedern, deren Nuten relativ zur Drehachse geneigt sind, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ermöglichen eine Einstellung der Polstücke relativ zur Achse, um verschiedene Durchmesser der zu prüfenden Gegenstänge auszugleichen. Die Klemmglieder sind geschlitzt, so daß die Polstücke durch Festziehen von Muttern an Bolzen 42, 42' in den erwünschten Lagen gehalten werden können. Die

t5 Boizen treten durch Ansätze am Magneten und durch die Klemmglieder hindurch.

Ein konisches Bauteil 43 ist ebenfalls am Drehkopf befestigt, um Meßkopfträger 44, 44' in geneigten Schwalbenschwanzverbindungen ähnlich wie die PoI-stücke anzubringen und eine Einstellung bezüglich verschiedener Durchmesser der zu prüfenden Gegenstände zu ermöglichen. Weiter sind geeignete Sperrvorrichtungen vorgesehen, wie beispielsweise ein geschlitzter Schwalbenschwanz und eine Spannschraube. In dieser Ausführungsform trägt jeder Meßkopfträger über einen Hebelarm 46,46' eine Meßkopfhülse 45,45'; die Meßkopfhülsen weisen Ansätze 47, 47' auf, die als Heberampen und Gleitschuhe dienen. Wenn der Abstand zwischen den Meßkopfhülsen kleiner als der Durchmesser des Gegenstandes 31 ist, wenn beispielsweise der Gegenstand eintritt, berührt der Gegenstand die Rampen und bewegt die Meßkopfhülsen nach außen, um eine Beschädigung zu vermeiden. Danach werden die Meßkopfhülsen von Federn 48 in Berührung am Gegenstand 31 gehalten und die Meßköpfe tasten das Material mit einem festen Luftspalt ab.

Jede Meßkopfhülse 45,45' beinhaltet eine erforderliche Zahl an Meßköpfen derart, wie sie in den F i g. 2 und 2a dargestellt ist, die axial zum Drehkopf voneinander entfernt sind. Erforderlichenfalls kann nur eine Meßkopfhülse verwendet werden, in der die erwünschte Zahl von Meßköpfen angeordnet ist, insbesondere, wenn die Magnetanordnung gemäß Fig. Ic verwendet wird. Im dargestellten Beispiel enthält jede Meßkopfhülse zwei Meßköpfe, so daß das Rohr 31 in vier schraubenförmigen Bahnen abgetastet wird.

Ein Ringraum 49 im Drehkopf enthält Schaltungskarten 51,51', an denen Schaltungsbauteile angebracht sind, die in Verbindung mit Fig.8 beschrieben werden.

Schleifringe 52 bis 54 sind am Drehkopf angebracht und werden von zugehörigen Bürstenbaugruppen 52', 54' in der ortsfesten Grundplatte 32 kontaktiert. Verbindungsdrähte von den Karten 51 bis 51' zu den Schleifringen 52 bis 54 verlaufen durch einen schmalen, ringförmigen Hohlraum 50, der durch den Drehkopf 35 führt. Aus F i g. 6 ist ersichtlich, daß um die Schleifringe vier Sätze von Bürstenbaugruppen angeordnet sind, die Anschlüsse mit niederem Widerstand sicherstellen.
In Fig. 7 ist ein Meßkopf gemäß Fig. 2a, hier nur

hii durch seinen Kern 23 dargestellt, in sich gegenüberliegenden außermittigen Lagen 1 und 2 und einer mittigen Lage 3 relativ zu einem sich drehenden Gegenstand mil einem Riß 56 gezeigt. In der mittigen Lage 3 sind die beiden Pole 24, 24' in gleichem Abstand vom

ι,-· Gegenstand 55. Der Einfachheit halber sind die Pole hier zwar radial versetzt dargestellt, sind jedoch vorzugsweise so nah am Gegenstand, wie es in einfacher Weise erreicht werden kann, damit die Empfindlichkeil

hoch wird. Wenn der Riß 56 sich am Pol 24 vorbeibewegt, wird in der zugehörigen Spule 25 gemäß F i g. 2a ein Signalausschlag in einer Richtung hervorgerufen, und wenn der Riß sich am anderen Pol 24' vorbeibewegt, wird ein Signalausschlag in der anderen Richtung hervorgerufen. Die Polaritäten hängen von der Richtung der Spulenwindung und deren Anschlüssen an die Schaltung ab. Hier ist angenommen, daß der anfängliche Ausschlag positiv und der andere negativ ist, wie durch die Wellenform 57 dargestellt. Je nach Größe des Meßkopfes und de, Risses kann die Wellenform 57 annähernd ein einziger sinusförmiger Zyklus sein; die Ausschläge können auch näher zusammen oder weiter voneinander entfernt sein. In den letzteren Fällen ist normalerweise eine ziemlich sinusförmige Komponente vorhanden. Je nach axialer Länge des Risses können auch bei den nachfolgenden Umdrehungen des Gegenstandes in den Meßköpfen Signale erzeugt werden. Normalerweise ist die Dauer eines auf einem Riß beruhenden Signals, verglichen mit der zeitlichen Trennung aufeinanderfolgender, auf Rissen beruhender Signale, klein.

Wenn der Meßkopf in der Lage 1, außermittig nach links, ist, ist der führende bzw. erste Pol 24 vom Gegenstand weiter entfernt als der nachlaufende bzw. zweite Pol, so daß der anfängliche Ausschlag eine kleinere Amplitude als der andere Ausschlag hat, wie durch die Wellenform 58 dargestellt. Das Entgegengesetzte geschieht bei der nach rechts außermittigen Lage 2, wie durch die Wellenform 59 angezeigt. Wenn lediglich Auslenl-.ungen einer Polarität zum Feststellen von Rissen benutzt würden, könnte ein deutlicher Riß nur eine kleine Auslenkung dieser Polarität ergeben und würde somit von der nachfolgenden Schaltung nicht als merklicher Riß angezeigt.

Bezugnehmend auf F i g. 8 stellen Spulen 25-1,

25-2 25-/7 der Meßköpfe die Anzahl der Meßköpfe

dar. die in einem gegebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird. Das Ausgangssignal des Meßkopfes 25-1 wird von einem bipolaren Verstärker 61 der Klasse A verstärkt, der hier als ein Operationsverstärker dargestellt ist, der relativ zu einem Bezugspotential an der Leitung 62 mit + V und — V versorgt wird. Das mit 63 dargestellte, einem Riß entsprechende Ausgangssignal wird einem Paar entgegengesetzt gepolter Gleichrichter zugeführt, die als Dioden 64 und 65 dargestellt. F.ine nachfolgende /?C-Koppelschaltung kann so bemessen sein, daß sie sehr niedere Frequenzen hcrausfilterl.

Hin Kondensator 67 kann als Nebenschluß für kurzzeitig auftretende sehr hohe Frequenzen verwendet werden. F¹Ur die anderen Mcßköpfc werden gleiche Schaltungen verwendet.

Die positiv gepoltcn Dioden 64 aller Mcßkopfkanälc sind über eine Leitung 68 verbunden, die negativ gepoltcn Dioden 65 sind über eine Leitung 69 verbunden. Jeder Diodensat/, wird über einem zugehörigen Widerstand 71, 72 auf die Bczugsleitung 62 rückgeführt. Auf diese Weise wirken die Dioden 64, 65 als negative und positive Signalabschncidcr, die in die Leitung 68 positive Signaltcile, wie mit 73 dargestellt, und in die Leitung 69 negative Signalteile, wie mit 74 dargestellt, liefern.

Die ,Schaltung wirkt derart, daß in den Leitungen 68, 69 nur die größten positiven und negativen Signale erzeugt werden, mit denen die zugehörigen Diodcnsäl-/c gleichzeitig beaufschlagt sind; alle Dioden mit Ausnahme derjenigen, durch die diese größten Signale hindurchlaufcn, sind derart vorgespannt, daß sie zu im wesentlichen offenen Schaltungen werden und weder zum Rauschen in den Verbindungsleitungen beitragen, noch irgendeine Belastung der leitenden Dioden darstellen. Es sei zunächst angenommen, daß nur der Meßkopf 25-1 ein Rißsignal erzeugt. Der zugehörige positive Ausschlag 73 aus der Diode 64 im oberen Kanal spannt alle anderen, an die Leitung 68 angeschlossenen Dioden 64 vor. Ganz ähnlich spannt der negative

to Ausschlag 74, der von der Diode 65 im oberen Kanal herrührt, alle anderen mit der Leitung 69 verbundenen Dioden 65 vor. Es sei nun angenommen, daß gleichzeitig in verschiedenen Meßköpfen Rißsignalc erzeugt werden. Diejenige Diode 65, die den größten positiven Ausschlag in der Leitung 68 hervorruft, spannt alle anderen Dioden 64 vor; ähnliches gilt für den größten negativen Ausschlag in der Leitung 69. Wenn die Meßköpfe zu verschiedenen Zeitaugenblicken auftretende Rißsignale hervorrufen, wird nur das größte, in einem gegebenen Augenblick auftretende Signal durchgeleitet; ebenso wird nur das größte, in einem Augenblick auftretende negative Signal weitergeleitet, wobei die Zeitabstände der Signale die gleichen sind wie ihre ursprünglichen Zeitabstände.

Die Signale in den Leitungen 68, 69 werden Transistoren 75, 76 zugeleitet, die eine Addierschaltung bilden. Die Transistoren sind als Emitterfolger geschaltet, wobei die zugehörigen Ausgangswiderstände 77, 78 miteinander verbunden sind. Die Addierschaltung vereinigt die größten positiven und negativen Signale, die in entsprechenden Augenblicken in den Leitungen 68, 69 vorhanden sind und erzeugt somit ein bipolares Signal 79, das am Anschlußpunkt 80 erscheint. Wenn in den Leitungen 68, 69 positive und negative Signale zu verschiedenen Zeiten auftreten, werden diese einer Nullpotentialbasis aufaddiert und bilden entsprechende bipolare Signale, haben gewöhnlich die Form eines einzigen etwa sinusförmigen Zyklus oder enthalten zumindest stark sinusförmige Anteile, wodurch ein

■to wirksames Filtern, wie im folgenden beschrieben wird, möglich ist.

Wenn das positive Signal, mit dem der Transistor 75 beaufschlagt wird, wesentlich kleiner ist als das negative Signal, das dem Transistor 76 zugeführt wird, hat das resultierende, addierte Signal am Anschlußpunkt 80 eine ähnliche Form wie die Wellenform 58 in Fig. 7, wobei die Kontaktpolentiale der Dioden 64 und 65 vernachlässigt sind. Im umgekehrten Fall ist das Signal am Anschlußpunkt 80 ähnlich der Wellenform 59 in F i g. 7.

Nachfolgende Schaltungen enthalten gewöhnlich Kondensatorkopplungen, die die Gleichstromkomponenten ausschalten, beispielsweise wie sie mit 90,90' dargestellt sind, so daß die Wellenformen im wesentlichen sinusförmige Komponenten enthalten und in herkömmlicher Weise gefiltert werden können.

Bei Verwendung mit einem drehenden Kopf gemäß den Fig. 3 bis 6 können alle Bauteile links der gestrichelten Linie 84 vom drehbaren Kopf 35 getragen werden. Das Anbringen der Meßköpfe wurde bereits

ω» beschrieben; die Schaltungsbausteine können auf Karlen 51, 5Γ im Ringrauni 49 gemäß Fig.4 angebracht sein. Die am Anschlußpunkt 80 zusammenaddierten Signale werden über einen mit 81 bezeichneten Schleifring einem Anschluß 82 an ortsfesten

b5 llaltctcilcn für den Kopf zugeführt.

In der dargestellten bipolaren Anordnung sind für die Verstärker einander gleiche positive und negative Spannungen erforderlich, die den Verstärkern über

Kollektorringe 85, 86 zugeführt werden. Ein weiterer Schleifring könnte für eine gemeinsame Erdverbindung des drehbaren Kopfes verwendet werden. Ein weiterer Schleifring ist im Alisführungsbeispiel dadurch vermieden, daß eine virtuelle Erde verwendet wird. Zu diesem Zweck ist von + V nach — V eine Serienschalliing mit gleichen Widerstanden 87, 87' und ahnlichen Zenerdioden 88, 88' geschaltet, durch die für die Leitung 62 eine virtuelle Erde geschaffen wird. Auf diese Weise werden unabhängig von der Zahl der verwendeten Meßköpfe nur drei Schleifringe benötigt.

Rißsignale am Anschlußpunkt 82 können einem oder mehreren Verarbeitungskanälen für die Anzeige zugeführt werden, in denen das Registrieren und das Sortieren in herkömmlicher Weise enthalten ist. Im dargestellten Beispiel werden alle Signale zwei unabhängigen Eingängen von Verarbeitungskanälen zugeführt, deren jeder einen in Reihe geschalteten Widerstand 83, 83' und einen Nebenschlußwiderstand 84, 84' enthält, die zusammen verwendet werden, um eine anfängliche relative Signalhöheneinstellung für jeden Kanal zu ermöglichen. Die Verwendung zweier Kanäle ermöglicht die Trennung von Außen- und Innenrissen.

Jeder Kanal enthält einen Abschwächer 91, 91' zum Einstellen der Empfindlichkeit. Der obere Kanal enthält ein Bandpaßfilter 92, das den Bereich von Frequenzen überdeckt, deren Erzeugung durch Innenrisse erwartet wird. Die Frequenzen, die von Innenrissen hervorgerufen werden, sind normalerweise wesentlich niederer als diejenigen von Außenrissen, weil, wie in den Fig. 1 a und Ib dargestellt, die Streufelder von Innenrissen gewöhnlich breiter sind als die von Außenrissen. |edes Bandpaßfilter kann so dimensioniert sein, daß es verschiedene, auswählbare Frequenzbereiche aufweist, um den Erfordernissen verschiedener Verwendungen zu entsprechen.

Solche Bandpaßfilter haben normalerweise RC-Niederfrequenz- und Hochfrequenzabschneidkreise, der Einfachheit halber und weil LC-Filter nach Beaufschlagung mit einer einzigen Erregung zum Schwingen neigen. Mit /?C-Filtern geschieht das Abschneiden der niederen Frequenz differenzierend und das Abschneiden der hohen Frequenz integrierend. Als Folge davon hat sich herausgestellt, daß in dem Falle, in dem die Filter mit Pulsen einer Polarität beaufschlagt werden, Differenzier- und Integrierprobleme auftreten, die einer bedeutenden Information über Risse ernsthaft im Wege stehen. Insbesondere kann ein Differenzieren die Amplituden der Rißsignale erheblich verändern, so daß die Beziehung zwischen den resultierenden Signalen und der Größe der Risse erheblich beeinträchtigt, wenn nicht zerstört wird.

Dadurch, daß sowohl positive als auch negative Ausschläge zum Erzeugen des resultierenden Signals 79 am Anschlußpunkt 80 verwendet werden, ist ein normales Filtern möglich, wobei sowohl die Frequenz als auch die Ampliuideninformation in bezug auf die Risse erhalten wird.

Niederfrequenzfiltcr 94, 94' können zum Ausschalten von vorübergehenden hohen Frequenzen vorgesehen sein, die ohne Beziehung zum Feststellen von Rissen oder dafür nicht notwendig sind. Die resultierenden Rißsignale werden in Verstärkern 95, 95' verstärkt und den senkrechten Ablenkschaltungen von Oszilloskopcn 96, 96' zugeführt. Aus 97 wird den Oszilloskopen die horizontale Ablenkspannung zugeführt. Auf dieso Art können Außen- und Innenrisse getrennt beobachtet werden.

Die Ausgänge der Verstärker 95, 95' können mit herkömmlichen Registrier- und Anzeigeschaltiingen 98, 98' verbunden sein; diese Schaltungen können Schwellenschaltungen enthalten, die bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes durch die positiven oder negativen Anteile ein Alarmgerät. ein Markierungsgerät oder ein Ausscheidlingsgerät betätigen.

Die dargestellten Ausführungsformen zeigen die Prüfung von insgesamt zylindrischen Gegenständen. Das Prüfen von flachen Platten usw. ist ebenfalls möglich, auch wenn die mechanischen Anordnungen kompliziert werden. In solchen Fällen kann die Möglichkeit, gleichzeitig eine erhebliche Anzahl von Wegen abzutasten, die Prüfung erleichtern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Streuflußprüfgerät mit mehreren Meßköpfen zum Feststellen von Rissen in einem sich relativ zu den Meßköpfen bewegenden Gegenstand, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Gleichfeldes im Prüfbereich des Gegenstandes, mehreren voneinander entfernten Meßköpfen zum Erzeugen von Ausgangssignalen mit positiven und negativen Ausschlägen, die sich an den Meßköpfen vorbeibewegenden Rissen entsprechen, und einer Schaltung zum Gleichrichten und Kombinieren der positiven und negativen Signalteile zum Erzeugen positiver und negativer Signale, die jeweils den größten der gleichzeitig von den Meßköpfen abgegebenen Signalen der jeweiligen Polarität entsprechen, gekennzeichnet durch eine Addierschaltung (75, 76, 77, 78), die die größten positiven und negativen Signale addiert und bipolare Signale (79) mit entsprechenden positiven und negativen Ausschlägen erzeugt, und eine auf die bipolaren Signale ansprechende Schaltung (90 bis 95, 90' bis 95') zum Anzeigen der Risse in einem Gegenstand

2. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die bipolaren Signale ansprechende Schaltung ein Paar Kanäle (90 bis 95, 90' bis 95') aufweist, denen die bipolaren Signale (79) zugeführt werden und die Bandpaßfilter (92,93) zur Auswahl verschiedener Frequenzbänder der bipolaren Signale aufweisen.

3. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierschaltung (75,76,77,78) an ein Paar Verbindungsleitungen (68, 69) angeschlossen ist, die der Addierschaltung die positiven und negativen Ausschläge (73, 74) von verstärkten Ausgangssignalen der Meßköpfe (17) zuführen und die die Ausgänge von ähnlich gepolten Gleichrichtern jeweils eines Paars (64,65) entgegengesetzt gepolter Gleichrichter verbinden, und daß die entgegengesetzt gepolten Gleichrichter jeweils eines Paars (64, 65) parallel an die Ausgänge von Verstärkern (61) angeschlossen sind, die die Ausgangssignale der Meßköpfe verstärken.

4. Streußflußprfifgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Montagevorrichtung, die einen Drehkopf trägt, durch den der Gegenstand durchgeführt wird und an den ein Magnet zum Erzeugen des magnetischen Gleichfeldes sowie die Mehrzahl von Meßköpfen in gegenseitigem Abstand derart angebracht ist, daß gleichzeitig verschiedene Bereiche des durch den Kopf hindurchtretenden Gegenstandes gleichzeitig abgetastet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zum Gleichrichten und Kombinieren der positiven und negativen Signalteil (64, 65, 68, 69) und die Addierschaltung (75, 76, 77, 78) an dem Drehkopf (35) angebracht sind und eine drehbare Vorrichtung (53; 81) vorgesehen ist, die das Ausgangssignal (79) der Addierschaltung einem Anschluß (53'; 82) an der Montagevorrichtung (32, 33) zuführt, der die bipolaren Signale der Schaltung (90 bis 95,90' bis 95') zur Anzeige der Risse in einem Gegenstand zuführt

5. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Drehkopf (35) mehrere Verstärker (61) angebracht sind, die jeweils zwischen einem Meßkopf (17) und eine Schaltung zum Gleichrichten (64,65) geschaltet sind.

6. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Drehkopf (35) ein Paar Kollektorringe (85,86) zur Zufuhr von positiver und negativer Spannung zum Drehkopf angebracht ist.

7. Streuflußprüfgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Drehkopf eine Schaltung (87,88,87', 88') zum Erzeugen einer virtuellen Erde (62) aus den Spannungen vorgesehen ist und daß die Meßköpfe (17) Spulen (25-1, 25-2... 25-N) aufweisen, die an einem Ende an die virtuelle Erde angeschlossen sind.