DE2530816C3 - Wirbelstromprüfgerät zum Abtasten der Oberfläche eines Prüfteils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wirbelstromprüfgerät zum Abtasten der Oberfläche eines Prüfteüs auf Inhomogenitäten, mit mindestens einer Prüfsonde, die in der zu prüfenden Oberfläche Wirbelströme hervorruft, auf deren Rückwirkungen reagiert und aufgrund dieser Rückwirkungen in Abhängigkeit von den Inhomogenitäten der Oberfläche Prüfsignale abgibt, deren Höhe vom Abstand der Prüfsonde zur zu prüfenden Oberfläche moduliert wird, mit einer Führungseinrichtung, die die Prüfsonde in einer vorgesehenen Bahn entlang der zu prüfenden Oberfläche führt, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Höhe der Prüfsignale, mit Mitteln zum Ableiten einer Steuerspannung, deren Höhe vom Abstand der Prüfsonde zur zu prüfenden Oberfläche abhängt und mit Mitteln zum Anschließen der Steuerspannung an die Steuereinrichtung.

Ein solches Wirbelstromprüfgerät ist bekannt z. B. aus der Offenlegungsschrift DE-OS 17 73 501. Die in Figur 10 der genannten Druckschrift dargestellte Prüfanordnung enthält eine Wirbelstromsonde zum Ableiten von Prüfsignalen in Abhängigkeit von Inhomogenitäten der zu prüfenden Oberfläche und einen steuerbaren Verstärker zum Verstärken dieser Prüfsignale. Die Steuersignale zum Steuern des Verstärkers werden aus der Erregerwicklung der Wirbelstromsonde gewonnen, die einen speziell für diesen Zweck entworfenen besonderen Aufbau aufweist. Die Erregerwicklung besteht nämlich aus zwei Teilwicklungen, von denen die eine mit der Prüfteiloberfläche eng gekoppelt ist, die andere von ihr weitgehend entkoppelt ist, von denen also die eine sehr stark, die andere nur in geringem Maße auf Änderungen des Abstandes zwischen Prüfteiloberfläche und Wirbelstromsonde reagiert. Beide Teilwicklungen sind in Brücke geschaltet, so daß am Brückenausgang eine Steuerspannung ansteht, die eine bestimmte Funktion des Prüfteilabstandes darstellt. Ziel der Verstärkungssteuerung ist es, solche Verstärkungswerte einzustellen, die geeignet sind, die Änderungen der Höhe der Prüfsignale in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand zu kompensieren. Soll dieses Ziel erreicht werden, so müssen innerhalb des ganzen Regelbereichs drei Funktionen recht genau aufeinander abgestimmt sein: die Funktion der Steuerspannung vom Prüfteilabstand,

die Funktion der Prüfsignalhöhe vom Prüfteilabstand und die Funktion der Verstärkung des steuerbaren Verstärkers von der Steuerspannung.

Obwohl diese drei Funktionen durch eine Reihe von Parametern beeinflußt werden können, gelang es in Wirklichkeit immer nur in einem kleinen Prüfteilabstandsbereich, die gewünschte genaue Abstimmung herzustellen, je weiter man sich von der Mitte dieses Bereiches entfernte, umso größere Abweichungen mußten in Kauf genommen werden. Darüber hinaus war ι ο das Herstellen dieser Abstimmung in jedem Fall eine schwierige und unübersichtliche Aufgabe, die überdies für jede abweichende SondencharakteristiU neu durchzuführen war. In der Praxis wurde als steuerbarer Verstärker ein Röhrenverstärker benutzt, dessen Regelkennlinie durch die Wahl des Arbeitspunktes bestimmt wurde, wobei natürlich mit jeder Änderung des Arbeitspunktes auch die mittlere Verstärkung nachgestellt werden mußte. Aus den oben angegebenen Gründen, d.h. wegen der Unmöglichkeit die drei _>o Funktionen über einen größeren Bereich aufeinander abzustimmen, war auch in der Praxis eine statische Steuerung nicht durchführbar. Der Gleichstromanteil der Steuerspannung mußte durch einen Kondensator abgetrennt werden, so daß nur die Änderungen des Prüfteilabstandes, z. B. durch exzentrische Lage eines rundum abgetasteten zylindrischen Prüfteils, nicht aber der Prüfteilabstand an sich, zur Steuerung herangezogen wurde. Erlaubte Dimensionstoleranzen des Prüfteils konnten so nach wie vor die Prüfsignalhöhe beeinflussen und so die Anzeige der Größe von Inhomogenitäten verzerren, z. B. die Durchmessertoleranzen eines rundum abgetasteten zylindrischen Prüfteils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelstromprüfgerät der eingangs beschriebenen i> Gattung zu schaffen, bei dem in einem erheblich größeren Abstandsbereich als bisher durch genaue Kompensation die Höhe des Prüfsignals von Änderungen des Prüfteilabstandes und vom absoluten Betrag des Prüfteilabstandes unabhängig gemacht werden kann. Der dazu erforderliche Abgleichvorgang soll einfach durchzuführen und für jede beliebige Sondencharakteristik anwendbar sein.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Wirbelstromprüfgerät gemäß Patentanspruch « I. In dem so definierten Wirbelstromprüfgerät sind die beiden Funktionen »Prüfsignalhöhe in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand« und »Steuerspannung in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand« nicht miteinander verknüpft durch ein Regelglied mit relativ starr gegebener w Regelkennlinie, sondern durch ein Netzwerk, das den jeweiligen Bedürfnissen durch die Wahl der Teilerelemente leicht angepaßt werden kann. Ein Umrüsten auf Sonden beliebiger Charakteristik wird leicht durchführbar. Der ausnutzbare Abstandsbereich ist praktisch π unbegrenzt, solange die zur Verfügung stehende Steuerspannung einen ausreichenden Gradienten aufweist. Die Auflösung der Kompensation ist eine Frage des Aufwandes, je größer bei gegebenem Abstandsbereich die Zahl der Spannungsdiskriminatoren gewählt t>o wird, in umso feineren Stufen kann die Kompensation erfolgen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer einfachen Möglichkeit zur Anzeige des momentanen Prüfteilabstandes durch Leuchtsignale. Bei der Umfangsablastuiiy von zylindrischen Prüfteilen ergibt sich damit eine einfache Hilfe für das zentrische Einstellen des Prüfteils bezüglich der rotierenden

Abtasteinrichtung, da Exzentrizität des Prüfteils ein Band von Leuchtsignalen verursacht, das beim Herstellen der zentrischen Lage des Prüfteils auf ein einziges Leuchtsignal zusammenschrumpft Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen genannt

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand von Beispielen mit Hilfe einiger Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen
F i g. 1 eine Wirbelstromsonde
F i g. 2 die Kennlinien der Sonde nach F i g. 1
F i g. 3 die schematische Darstellung einer Abtasteinrichtung

Fig.4 das Schaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes mit Abstandskompensation
F i g. 5 eine andere Wirbelstromsonde
F i g. 6 die Kennlinien der Sonde nach F i g. 5
F i g. 7 das Schaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes mit abgewandelter Abstandskompv nation.

F i g. 1 zeigt eine Wirbelstromsonde ί, ähnlich der in den eingangs erwähnten, schon bekannten Wirbelstromprüfgerät verwendeten, die auch in dem Schaltbild von F i g. 4 wiedergegeben wird. Sonde 1 besitzt einen Kern ?. aus ferromagnetischem Material, der z. B. aus zwei Rücken an Rücken geklebten ZT-Kernen bestehen kann und der drei obere, der Oberfläche des Prüfteils zugewandte Arme 3, 4, 5 sowie drei untere derselben abgewandte Arme 6, 7, 8 aufweist Der mittlere obere Arm 4 ist durch einen Einschnitt in zwei Enden 9 und 10 aufgeteilt. Die drei Wicklungen 11, 13, 17 der Sonde 1 bestehen aus Teilwicklungen, von denen der Einfachheit halber zumeist nur eine einzige Windung dargestellt ist und die in bestimmter Weise um die Arme des Kernes 2 geschlungen sind.

Erregerwicklung 11 besitzt Anschlüsse 12 und ist um die Arme 3, 5, 6 und 8 geschlungen. Gespeist von einer geeigneten Wechselstromquelle erzeugt die Erregerwicklung 11 in den Armen 3, 5, 6 und 8 einen magnetischen Fluß. Der von den Armen 3 und 5 ausgehende Fluß durchdringt die den Armen 3 und 5 gegenüberliegende Oberfläche des hier nicht dargestellten Prüfteils und erzeugt in diesem Wirbelströme.

Empfängerwicklung 13 mit Anschlüssen 14 besteht aus zwei Teilwicklungen 15,16, die in entgegengesetztem Wickelsinn um die beiden Enden 9,10 des Armes 4 gewickelt sind. Alternativ dazu kann die Empfängerwicklung 11 sich auch aus einer Anzahl 8-förmig um die beiden Enden 9, 10 geschlungener Einzelwindungen zusammensetzen. Im Normalfall heben sich die vom sekundären Wirbelstromfeld in den Teilwicklungen 15, 16 induzierten Spannungssignale auf, so daß an den Anschlüssen 14 keine Spannung ansteht. Überlaufen jedoch beim Abtasten einer Prüfteiloberfläche die beiden Enden 9, 10 des Kernes 2 nacheinander eine Inhomogenität der Oberfläche, z. B. einen Riß, so bewirkt die von diesem hervorgerufene Verzerrung des Wirbelstromfeldes unterschiedliche induzierte Spannungen in den Teilwicklungen 15, 16 und somit eine Prüfsignalspannung an den Anschlüssen 14. Die Höhe der Prüfsignalspannung ist umso größer, je geringer der Abstand zwischen den Oberflächen der Enden 9,10 und der Oberfläche des Prüfteils, im folgenden kurz der Prüfteilabstand ist.

In Fig.2 gibt Kurvt E die relative Höhe der Prüfsignalspannung für einen Riß bestimmter Tiefe in Abhängigkeit vom Prüfteilabstand wieder. Wie man sieht, fällt die Prüfsignalspannung bei einer Abstandszunahme von nur 1 mm auf einen Bruchteil ihres

vorherigen Wertes ab. so daß eine wesentlich geringere Rißtiefe vorgetäuscht wird als die tatsächlich vorliegende.

Wicklung 17, die sogenannte Abstandswicklung, ist ebenfalls auf die Arme 3, 5, 6, 8 gewickelt, jedoch besitzen die auf die unteren, dem Prüfteil abgewandten Arme 6. 8 gewickelten Teilwicklungen bezüglich der Erregerwicklung den umgekehrten Wickelsinn. Sind beispielsweise alle Teilwicklungen der Erregerwicklung 11 und der Abstandswicklung 17 gleich dimensioniert, so ergibt sich an den Anschlüssen 18 die Spannung Null, wenn der Prüfteilabstand sehr groß wird. Verringert man den Prüfteilabstand, so steigt die Spannung der Abstandswicklung rasch an. Kurve A in Fig. 2 gibt die relative Höhe dieser Spannung, die im folgenden wegen ihrer Verwendung als Steuerspannung bezeichnet wird, in Abhängigkeit vom Priilteüabstand wieder.

Fig. 3 vermittelt eine stark vereinfachte Darstellung eines Schnittes durch eine Abtasteinrichtung mit einem Rotierkopf 21, der zum spiraligen Abtasten der Oberfläche eines langgestreckten zylindrischen Prüfteils 22 durch zwei Sonden 1 dient. Der Rotierkopf 21 wird angetrieben von einem Motor 23 über einen Treibriemen 25. Das Prüfteil 22 ist bezüglich der Achse des Rotierkopfes 21 exzentrisch angeordnet. Infolgedessen ändert sich der Prüfteilabstand für beide Sonden 1 periodisch mit jedem Umlauf. Das bedeutet jedoch, daß ohne eine entsprechende Kompensation die Höhe der Prüfsignalspannung eines Risses 24 von der zufälligen Lage dieses Risses abhängen würde.

Fig. 4 stellt das vereinfachte Blockschaltbild eines Wirbelstromprüfgerätes dar, in dem die Abstandsabhängigkeit voll auskompensiert wird. Die Erregerwicklung 11 der Sonde 1 wird gespeist von einer Wechselstromquelle 31. Die Prüfsignalspannung der Empfängerwicklung 13 gelangt über einen Vorverstärker 32 zum Eingang eines phasenselektiven Gleichrichters 33, der seine Referenzspannung über einen Phasenschieber 29 aus der Wechselstromquelle 31 «»»•hol« r\oc AnmexAttltarto Dt-ijfcitrnol <τρ|αησ! vnm Ausgang des phasenselektiven Gleichrichters 33 über einen Tiefpaß 34 zur Unterdrückung der Trägerrestspannung, über eine Teilerstufe 35 zur Einstellung der Geräteempfindlichkeit und über einen Hochpaß 36 zur Unterdrückung von Störsignalen zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 37. dessen Verstärkung praktisch ausschließlich vom Teilungsverhältnis der eingesetzten Gegenkopplungswiderstände bestimmt wird. Im ,orliegenden Falle ergibt sich das Teilungsverhältnis der Gegenkopplung und damit die Verstärkung des Operationsverstärkers 37 aus dem Widerstand 47 und der Parallelschaltung des Widerstandes 48 mit einer Reihe weiterer Widerstände, wie weiter unten noch näher erläutert wird. In einem weiteren Tiefpaß 38 kann die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 37 von eventuell auftretenden Umschaltspitzen gereinigt werden. Die an Klemme 30 anstehende Prüfsignalspannung wird in bekannter Weise weiter verarbeitet, etwa durch Anzeige am Bildschirm eines Oszillograph 39, durch einen oder mehrere auf bestimmte Fehlertiefe eingestellte Amplitudendiskriminatoren, die eine Markierung der Fehlerstelle auslösen oder durch Aufzeichnen mittels Registriergerät.

Die Steuerspannung aus der Abstandswicklung 17 gelangt über einen Vorverstärker 28, einen Tiefpaß 40 zur Unterdrückung eventueller Oberwellen, ein Teilerglied 41 zur Einstellung der Verstärkung im Steuerspannungskanal an den Eingang eines Demodulators 42. Die demodulierte Steuerspannung wird in einem liefpaß 43 von Trägerrestspannung befreit, in einem Verstärker 44 weiter verstärkt und kann durch ein Voltmeter 45 angezeigt werden.

■> Weiter gelangt die demodulierte Steuerspannung an den Eingang eines Spannungsteilers 46 mit den Widerständen 51—55, die bis auf Widerstand 51 gleich groß sein können. Die Ausgänge des Spannungsteilers 46 sind jeweils mit dem positiven Eingang eines von fünf

in Komparatoren 61—65 verbunden. Am negativen F.ingang jedes der Komparatoren 61—65 liegt eine gemeinsame Referenzspannung U_r, die von der Versorgungsspannung Ub mittels eines Vorwiderstandes 56 und einer Referenzdiode 57 gewonnen wird. Die Komparatoren 61—65 sind so ausgelegt, daß an ihrem Ausgang nur zwei stabile Signale möglich sind, nämlich »I« bei Überschreiten der Referenzspannung ü_r durch die Spannung an den positiven Eingängen und »0« beim Unterschreiten derselben. Die Komparatoren 61—65

M stellen zusammen mit dem Teiler 46 eine Reihe von Spannungsdiskriminatoren dar, deren Ausgangssignale anzeigen, ob die Steuerspannung am Eingang des Teilers 46 eine bestimmte Schwellenspannung überschritten hat. Mit wachsender Stcuerspannung, d. h. mit

-'■> abnehmendem Prüfteilabstand, wird erst am Ausgang des Kon^arators 65 danach sukzessive auch an den übrigen Ausgängen 64—61 das Signal»!« erscheinen.

Eine Alternative zur vorliegenden Spannungsdiskri minatorschaltung besteht darin, an die positiven

i" Eingänge der Komparatoren 61—65 gemeinsam die Steuerspannung zu führen und an die negativen Eingänge eine Reihe unterschiedlicher Referenzspannungen zu legen, die man durch Teilen einer Referenzspannung oder durch eine Serie von Referenz-

ii dioden gewonnen hat. Für beide Alternativen gilt, daß eine umso feinere Auflösung der Stcuerspannung erfolgt, je größer die Anzahl der verwendeten Komparatoren ist.

Die Ausgänge der Komparatoren 61 —65 sind mit den

.in PincräriiT^n ,alAWtrrmicrhpr ^rhaltpr 7t—75 vprhnnHpn deren Ausgänge bei vorliegendem Eingangssignal die Widerstände 81 —85 parallel zu Gegenkopplungswiderstand 48 schalten. Liegt bei keinem der elektronischen Schalter 71 —75 ein Eingangssignal vor. also bei großem

■>'> Prüfteilabstand. ist keiner der Widerstände 81—85 eingeschaltet Aus den Widerständen 47 und 48 ergibt sich die maximal mögliche Verstärkung. Mit abnehmenden Prüfteilabstand werden der Reihe nach die Widerstände 85—81 parallel zu Widerstand 48 gewgt

ίο und damit die Verstärkung schrittweise reduziert, bis im Extremfall alle Widerstände 85—81 parallel zu Widerstand 48 geschaltet sind, wenn die Steuerspannung die Schwellenspannung des letzten Komparators 61 überschritten hat.

Beim Abgleich kann man wie folgt vorgehen. Man legt zunächst die Grenzen des auszuregelnden Prüfbereichs fest. Dazu stellt man erst die Sonde auf den größten noch zu kompensierenden Prüfteilabstand ein und stellt den Teiler 41 so ein, daß Komparator 65

to soeben anspricht. Danach stellt man die Sonde auf den kleinsten noch auszuregelnden Prüfteilabstand ein und stellt Widerstand 51 auf einen solchen Wert, daß Komparator 61 soeben noch anspricht Damit sind die Grenzen des gewünschten Regelbereiches bestimmt Sodann gleicht man die Steuerwiderstände 81—85 ab. Dazu läßt man die Sonde über einen mittleren Fehler laufen und variiert den Prüfteilabstand so, daß nacheinander die Komparatoren 65—61 ansprechen.

Dabei werden jeweils die Widerstände 85—81 so eingestellt, daß die Höhe der am Oszillographen 39 angezeigten PrUfsignalspannung für alle Prüfteilabstande gleich bleibt.

Mit einfachen Mitteln kann der Signalzustand der Ko^paratoren 61—63 und damit der Prüfteilabstand der Sonde durch Signallampen zur Anzeige gebracht werden. In der im folgenden beschriebenen Schaltung wird darüber hinaus durch das Aufleuchten der beiden äußeren Signallampen angezeigt, daß der gewünschte Prüfbereich unter- bzw. überschritten wurde. Die Ausgänge der Komparatoren 61—65 sind einerseits mit den Eingängen invertierender Gatter 91—95 und andererseits mit je einem Eingang von Und-Gattern 101 — 105 verbunden. Die Ausgänge der invertierenden Gatter 91—95 sind mit den zweiten Eingängen der Und-Gatter 102—105 und mit einem Eingang eines Und-Gatters 106 verbunden. An je einem Eingang der beiden Und-Gatter 101 und 106 liegt dauernd ein dem Signal »1« entsprechendes Potentiat. An die Ausgänge der Und-Gatter 101-106 sind Signallampen 111-116, z. B. Leuchtdioden, angeschlossen, von denen die beiden äußeren (111 und 116) rot, die übrigen gelb und eine in der Mitte des Bereichs gelegene grün eingefärbt sein können. Führt der Ausgang des !Comparators 65 das Signal »0«, ist also der Prüfteilabstand der Sonde so groß, daß er außerhalb des gewünschten Meßbereichs liegt, so erhalten beide Eingänge des Und-Gatters 106 d".s Signal »1« und die rote Signallampe 116 leuchtet. Sobald Komparator 65 Signal »I« an seinem Ausgang führt, verliert ein Eingang des Und-Gatters 106 über Invertiergatter 95 seine Signalbasis und Signallampe 116 erlischt. Beide Eingänge des Und-Gatters 105 erhalten jetzt Signal »1« und Signallampe 115 leuchtet auf. So geht es fort, bis nach Ansprechen des Komparators 61. also nach Unterschreiten des kleinsten gewünschten Prüfteiläbstandes der Sonde, die beiden Eingänge des Und-Gatters 101 Signal »1« führen und die rote Signallampe 111 aufleuchtet.

Aus Gründen der Anschaulichkeit hat man sich im vorliegenden Beispiel aui die Darstellung von !um Spannungsdiskriminatoren und fünf Schaltern beschränkt. In einem praktischen Anwendungsfall sind jeweils 24 Sätze eingesetzt worden, womit eine genügend feine Unterteilung des Abstandsbereichs gewährleistet war.

Wie schon weiter oben mitgeteilt, kann die mittlere Signallampe eine andere Farbe haben und durch ihr Aufleuchten anzeigen, daß die Sonde sich in der Mitte des vorgesehenen Abstandsbereiches befindet. Bei rotierender Abtastung zylindrischer Prüfteile wird man in der Regel die Einstellung so wählen, daß bei zentrischer Lage des Prüfteils, also bei gleichbleibendem Prüfteilabstand, der letztere mit der Mitte des gewählten Abstandsbereichs übereinstimmt. Dann brennt, wenn nacheinander Prüfteile gleichen Durchmessers geprüft werden, solange nur die mittlere grüne Lampe, wie die Prüfteile zentrisch den Rotierkopf durchlaufen. Ist die Einstellung des Prüfteils exzentrisch, so leuchten während eines Umlaufs mehrere Signallampen auf, die wegen der Trägheit des menschlichen Auges von diesem als ein Band leuchtender Signallampen wahrgenommen werden. Eine Einstellung der genauen Zentrizität ist im allgemeinen nicht erforderlich, solange sich dieses Band leuchtender Signallampen innerhalb des von den roten Signallampen eingegrenzten Bereichs befindet. Soll jedoch aus irgendwelchen Gründen die genaue zentrische Lage des Prüfteils eingestellt werden, so kann dies geschehen, indem man das Band leuchtender Signallampen auf eine einzige leuchtende Signallampe zurückführt.

Fig.5 zeigt eine Sonde 121 von gegenüber Fig. 1 abweichender Bauart, die keine besondere Abstandswicklung hat. Vielmehr wird hier die Steuerspannung aus dem Strom durch die Erregerwicklung 122

ίο abgeleitet. Die Empfängerwicklung 123 ist mit zwei gegeneinander geschalteten Teilwicklungen um die Enden 124 des stiftförmigen Kernes 125 geschlungen. Entsprechend der anderen Bauart sind auch die in Fig.6 dargestellten Kennlinien der Sonde 121 von denen der Sonde 1 verschieden. So geht z. B. auch bei sehr großem Prüfteilabstand s die Steuerspannung A nicht auf 0, sondern läuft schon bei relativ niederem Abstand in einen Endwerl ein. Trotz der völlig anderen Sondencharakteristik kann ohne weiteres mit der zuvor beschriebenen Regelanordnung eine vollständige Kompensation der Abhängigkeit der Prüfsignalspannung E von Prüfteilabstand 5 erfolgen. Um jedoch die Möglichkeit von Alternativen aufzuzeigen, wird die Anwendung der Sonde 121 mit einer abgewandelten, einfachen Regelanordnung nach F i g. 7 beschrieben.

Eine Wechselstromquelle 127 speist die Erregerwicklung 122 der Sonde 131 und einen in Serie geschalteten kleinen Widerstand 128. Die Prüfsignaispannung aus der Empfängerwicklung 123 wird verstärkt in Vorverstärker 129, demoduliert in Demodulator 130, der seine Referenzspannung aus der Wechselstromquelle 127 ableitet, und schließlich in Tiefpaß 131 von Trägerrestspannung befreit. Die demodulierte Prüfsignalspannung gelangt dann zu einem Spannungsteiler 135, der aus dem Widerstand 132 und einer weiter unten näher erläuterten Kette von Widerständen besteht. Der Ausgang des Spannungsteilers ist mit einem Schaltblock 133 verbunden, der die weitere Verarbeitung der Prüfsignalspannung darstellen soll.

Die an Widerstand 128 abfallende Spannung, die oicuci spannung, wnu vciaidliii in VciaiüiNci ijt. iji-L Spannungsdiskriminatoren bestehen auch hier wieder in einer Reihe von Komparatoren 151 — 155, an deren einem Eingang eine feste aus Referenzdiode 146 und Vorwiderstand 147 abgeleitete Referenzspannung (Λ liegt und deren andere Eingänge mit den Ausgängen eines aus den Widerständen 141 — 145 bestehenden Spannungsteilers 148 verbunden sind. Die Ausgänge der Komparatoren 151 — 155 sind an die Eingänge von

so elektronischen Schaltern 161 — 165 angeschlossen. Die Ausgänge der Schalter 161 — 165 liegen jeweils parallel zu einem Widerstand einer Kette in Serie geschalteten Widerstände 171 — 175, die zusammen mit dem an Masse liegenden Widerstand 176 den unteren Arm des Spannungsteilers 135 bilden.

Bei wachsender Steuerspannung, also kleiner werdenden Prüfteilabstand, wird zunächst Komparator 151 ansprechen, danach sukzessive die Komparatoren 152—155, bis schließlich alle Komparatoren das Signal »1« am Ausgang führen. Dementsprechend werden von den Schaltern 161 — 165 nacheinander eine wachsende Zahl der Widerstände 171 — 175 kurzgeschlossen. Die Widerstände 171 — 176 sind so gewählt, daß die Prafsignalspannung am Ausgang des Spannungsteilers 135 für alle vorgesehenen Abstandsstufen konstant bleibt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche;

1. Wirbelstromprüfgerät zum Abtasten der Oberfläche eines Prüfteils auf Inhomogenitäten, mit mindestens einer Prüfsonde, die in der zu prüfenden ' Oberfläche Wirbelströme hervorruft, auf deren Rückwirkungen reagiert und aufgrund dieser Rückwirkungen in Abhängigkeit von den Inhomogenitäten der Oberfläche Prüfsignale abgibt, deren Höhe vom Abstand der PrüEsonde zur zu prüfenden l" Oberfläche moduliert wird, mit einer Führungseinrichtung, die die Prüfsonde in einer vorgesehenen Bahn entlang der zu prüfenden Oberfläche führt, mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Höhe der Prüfsignale, mit Mitteln zum Ableiten einer Steuer- '⁵ spannung, deren Höhe vom Abstand der Prüfsonde zur zu prüfenden Oberfläche abhängt und mit Mitteln zum Anschließen der Steuerspannung an die Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung einer Kette von 2« Spannungsdiskriminatoren (61—65; 151 —155) zugeführt wird, deren Schwellspannungen in festen Stufen ansteigend ausgelegt sind und deren Ausgänge ein logisches Signal abgeben, wenn die zugehörigen Schwellspannungen überschritten werden und daß die Steuereinrichtung in einem als Spannungsteiler arbeitenden Netzwerk aus Teilerelementen (81—85; 171 — 175) und elektronischen Schaltern (71—75; 161 —IbS) besteht, von denen letztere von den Ausgingen der Spannungsdiskriminatoren <" (61—65; 151 — 155) gesteue-t werden und durch Kurzschließen und/oder Zuschalten der Teilerelemente (81—85; 171-175J die Höhe der Ausgangsspannung der Steuereinrichtung beeinflussen.

2. Wirbelstromprüfgerät nach Anspruch 1, da- ^r> durch gekennzeichnet, daß als Spannungsdiskriminatoren Komparatoren (61 —65; 151 — 155) verwendet werden, an deren erstem Eingang eine allen Komparatoren gemeinsame Referenzspannung (U_r) liegt, während deren zweiter Eingang jeweils mil ·"> einem der Ausgänge eines Spannungsteilers (iS; 148) verbunden ist, an dessen Eingang die Prüfsignalspannung ansteht und dessen Teilerstufen vorzugsweise gleiche Abstände voneinander aufweisen.

3. Wirbelstromprüfgerät nach Anspruch 1, da- ^v> durch gekennzeichnet, daß als Spannungsdiskriminatoren Komparatoren verwendet werden, an deren ersten Eingängen jeweils Referenzspannungen unterschiedlicher Höhe, in vorzugsweise gleichmäßigen Stufenabständen liegen, während an deren ^r>0 zweiten Eingängen die Prüfsignalspannung ansteht.

4. Wirbelstromprüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine zusammenhängende Kette von Widerständen (171 — 175) aufweist, die ^w zusammen mit weiteren Widerständen (132, 176) einen Spannungsteiler (135) bildet und daß zur Steuereinrichtung weiter eine Reihe von Schaltern (161 —165) gehört, deren jeder bei Betätigung einen der Widerstände (171 — 175) der zusammenhängen- ^h0 den Kette kurzschließt.

5. Wirbelstromprüfgerät nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Rechenverstärker (37) mit angeschlossenem Gegenkopplungsnetzwerk aus Wider- ^Μ ständen (47, 48, 81—83) aufweist und daß zur Steuereinrichtung ferner eine Reihe von Schaltern (71—75) gehört, mit deren Hilfe einzelne der Widerstände (81—85) zu- oder abgeschaltet werden können,

6. Wirbelstromprufgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Signale von den Ausgängen der Spannungsdiskriminatoren (61—65; 151—155) durch optische Signalgeber (111 — 116) nngezeigt werden.

7. Wirbelstromprüfgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß optische Signalgeber (111—116) eingesetzt werden, die für die vorliegende Aufgabe als praktisch trägheitslos angesehen werden können, wie z. B. Leuchtdioden.

8. Wirbelstromprüfgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Spannungsdiskriminatoren (61—65) untereinander und mit den optischen Signalgebern (111—116) so verknüpft sind, daß beim Ansprechen eines Signalgebers jeweils der vorhergehende erlischt