DE2925924C2

DE2925924C2 - Sondenanordnung zum Abtasten der Oberfläche eines magnetisierten ferromagnetischen Prüfteils

Info

Publication number: DE2925924C2
Application number: DE19792925924
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7410 Reutlingen Braun
Original assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Current assignee: Institut Dr Friedrich Foerster Pruefgeraetebau GmbH and Co KG
Priority date: 1979-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2925924A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Sondenanordnung zum Abtasten der Oberfläche eines magnetisierten ferromagnetischen Prüfteils auf von Fehlern ausgehenden magnetischen Streufluß, mit mindestens einer Induktionssonde, bestehend aus einer Anzahl von Windungen, deren jede einerseits ein der Oberfläche benachbart gelegenes, im wesentlichen parallel zu ihr verlaufendes Teilstück, andererseits von der Oberfläche weiter entfernt gelegene Teilstücke aufweist, wobei die jeweils der abzutastenden Oberfläche benachbarten Teilstücke der einzelnen Windungen wenigstens zum Teil voneinander Abstände in Richtung senkrecht zu dieser Oberfläche besitzen.

Aus US-PS 26 02 108 ist eine derartige Sondenanordnung bekannt, bei der die Induktionssonde aus einer Anzahl von rechteckigen, in einer Ebene angeordneten, zu einer Spirale zusammengesetzten Windungen besteht. Ein Teilbereich der Windungen, nämlich jeweils eine Seite des von den Windungen gebildeten Rechtecks, ist der Oberfläche des Prüfteils benachbart, die übrigen Teilbereiche sind von der Prüfteiloberfläche weiter entfernt. Oberläuft die Induktionssonde einen Fehler in einem magnetisiertep Prüfteil, so wird in ihr durch den magnetischen Feblerstreufluß eine elektrische Spannung induziert, deren Höhe ein Maß für die Größe des Fehlers sein solL

Bei Sonden dieser Art bleibt die Fehlersignalform und damit das für die Signalauswertung bedeutsame Frequenzspektrum der Fehlersignale auch dann erhalten, wenn sich während des Abtastens durch ungenaue Führung die Lage der Sonden zum Prüfteil ändert Andererseits muß bisher in Kauf genommen werden, daß Fehler, die unter der abgetasteten Oberfläche oder an einer dieser gegenüberstehenden Oberfläche liegen, etv/a an der Innenseite eines außen abgetasteten Rohres, mit geringerer Empfindlichkeit wiedergegeben werden als gleich große an der abgetasteten Oberfläche gelegene Fehler. Um dennoch zu einer einheitlichen Fehlerbewertung zu kommen, ist es bei der Rohrprüfung häufig nötig, zunächst festzustellen, ob es sich bei den ermittelten Fehlern um Innen- oder Außenfehler handelt Anschließend können dann den Signalen von Innen- und Außenfehlern unterschiedliche Ausschußschwellwerte zugeordnet werden. Allerdings ist eine solche Signalauswertung, insbesondere die Trennung der Signale von Innen- und Außcnfehlern, mit erheblichem Aufwand verbunden.

Die Erfindung macht sich demgegenüber zur Aufgabe, eine Sondenanordnung der eingangs definierten Art zu schaffen, deren Induktionssonden weitgehend gleiche Empfindlichkeit aufweisen gegenüber Fehlern in der abzutastenden Oberfläche, unter derselben und in einer der abzutastenden Oberfläche gegenüberstehenden Oberfläche.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine gemäß Anspruch 1 gekennzeichnete Sondenanordnung.

Die erfindungsgemäße Anordnung erweist sich in ihrem Aufbau als außerordentlich einfach. Zu ihrer Herstellung bedarf es keinen höheren Aufwandes, als ihn die bisher übliche Ausführungsform erforderlich machte. Insbesondere, wenn man nach einer Ausgestaltung tier Erfindung die Technik der gedruckten Schaltung zum Anfertigen der Induktionssonden verwendet, kommt man zu guten, exakt reproduzierbaren Ergebnissen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine drahtgewickelte Induktionssonde,

F i g. 2 eine Sondenanordnung mit Induktionssonden in gedruckter Schalttechnik.

F i g. 1 zeigt eine aus einem drahtförmigen Leiter 1 gewickelte Induktionssonde 2, die zur Abtastung der Außenoberfläche 3 eines Rohres 4 auf magnetischen Fehlerstreufluß benutzt wird. Induktionssonde 2, von Fig. la in Vorderansicht und von Fig. Ib in einem seitlichen Schnitt dargestellt, besteht aus zehn Windungen 11, die im wesentlichen in einer Ebene liegen und miteinander einen festen Rahmen bilden. Jede Windung 11 besitzt ein unteres, der Oberfläche 3 benachbartes und im wesentlichen parallel zu ihr verlaufendes Teilstück 5 sowie Teilstücke 6, 7, 8, die weiter von der Oberfläche entfernt sind. Die der Oberfläche 3 benachbarten Teilstücke 5 sind in Richtung senkrecht zur Oberfläche in Abständen d angeordnet, so daß von Windung zu Windung der Abstand der Teilstücke 5 von

der Oberfläche jeweils um die Strecke d ansteigt. Die Strecke d darf gegebenenfalls dem Durchmesser des Leiters 1 entsprechen. Die Anschlüsse 9, 10 der Induktionssonde 2 sind mit den üblichen, dem Fachmann bekannten Auswerteeinrichtungen verbanden. Das Rohr 4 wird von einer nicht dargestellten, dem Fachmann ebenfalls bekannten Magnetisierungseinrichtung in Umfangsrichtung magnetisiert Am Ort von Fehlern wie z. B. einem an der Außenoberfläche 3 liegenden Außenfehler 12 oder einem an der Innenoberfläche 13 liegenden Innenfehler 14 treten aus der Außenoberfläche 3 magnetische Streuflußfeldlinien aus. Obwohl diese beiden Fehler 12, 14 von etwa gleicher Größe sind, ist der Betrag des vom Außenfehler 12 verursachten magnetischen Streuflusses erheblich größer als der Betrag 6es vom Innenfehler 14 verursachten magnetischen Streuflusses. Andererseits nimmt der Betrag des ersteren mit wachsender Entfernung von der Oberfläche 3 schneller ab als der Betrag des letzteren. Die Abtastung der Oberfläche 3 durch die Induktionssonde 2 erfolgt in der Weise, daß einer relativen Drehung des Rohres 3 gegenüber der Induktionssonde eine relative Bewegung in axialer Richtung überlagert ist, so daß eine schraubenförmige Abtastbewegung entsteht. Die der Oberfläche 3 benachbarten Teilstücke 5 der Windungen 11 schneiden während der Abtastung die magnetischen Streuflußfeldlinien in unterschiedlichen Entfernungen von der Oberfläche 3. Bei den auf diese Weise in der Sonde 2 induzierten Signalen gelingt es, einen Ausgleich zwischen Signalen von Außen- und Innenfehlern zu schaffen und für beide etwa die gleiche Empfindlichkeit zu erzielen, ohne daß dabei die absolute Empfindlichkeit der Sonde wesentlich reduziert wird oder das Nutz/Stör-Verhältnis, insbesondere für kleine Außenfehler, sich merklich verschlechtert.

Drahtgewickelte Induktionssonden 2 nach F i g. 1 benutzt man insbesondere zum Ermitteln der für eine zweckentsprechende Dimensionieaing nötigen Informationen. Man geht dabei etwa so vor, daß man die Anzahl der Windungen mit um die Strecke dsteigendem Abstand des Teilstückes 5 von der Oberfläche 3 solange steigert bis zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden bei jeweils durchgeführten Versuchsmessungen mit bekannten Außen- und Innenfehlern etwa gleicher Größe.

F i g. 2 gibt eine Sondenanordnung 21 mit Induktions-

Ki sonden 22 in gedruckter Schalttechnik wieder. Für die Dimensionierung der Induktionssonden 22 sind die notwendigen Informationen gemäß dem vorigen Abschnitt gewonnen worden. Als Träger dient eine doppelseitig bedruckte Leiterplatte 36, von der hier nur

is die Vorderseite sichtbar ist. Auf der letzten sind zwei Induktionssonden 22 angebracht die in ihrem grundsätzlichen Aufbau der Sonde 2 von F i g. 1 entsprechen. Der Oberfläche 23 des Prüfteils 24 benachbarte Teilstücke 25 der Windungen 41 weisen gleichmäßige

2(i Abstände d\ auf, die übrigen Teilstücke 26, 27, 28 der Windungen sind so eng wie möglich parallel geführt. Die Windungen 41 bilden miteinander eine Art Spirale mit zwei Endpunkten 29, 30, deren erster direkt als Anschlußpunkt der Sonde 22 dient, deren zweiter über

2-> eine Bohrung 31 zu einem entsprechenden Punkt auf der anderen Seite der Leiterplatte 36 durchkontaktiert ist und dort durch einen Leiterzug 32 mit dem zweiten Anschlußpunkt 33 der Sonde 22 verbunden ist. Auf der Rückseite der Leiterplatte 36 ist symmetrisch zu den

in beiden vorderseitigen Induktionssonden 22 und im gleichen Abstand zur Oberfläche 23 eine weitere Induktionssonde vorgesehen, die den zuvor genannten gleich geformt ist und in Analogie zum vorher Gesagten mit Anschlußpunkten 34, 35 verbunden ist. Die vorder-

Vi und rückseitigen Sonden überlappen sich seitlich, so daß auf der vollen Breite der Sondenanordnung 21 alle Fehler erfaßt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sondenanordnung zum Abtasten der Oberfläche eines magneiisierten ferromagnetischen Prüfteils auf von Fehlern ausgehenden magnetischen ■-, Streufluß, mit mindestens einer Induktionssonde, bestehend aus einer Anzahl von Windungen, deren jede einerseits ein der Oberfläche benachbart gelegenes, im wesentlichen parallel zu ihr verlaufendes Teilstück, andererseits von der Oberfläche ι ο weiter entfernt gelegene Teilstücke aufweist, wobei die jeweils der abzutastenden Oberfläche benachbarten Teilstücke der einzelnen Windungen wenigstens zum Teil voneinander Abstände in Richtung senkrecht zu dieser Oberfläche besitzen, dadurch π gekennzeichnet, daß diese Abstände so dimensioniert sind, daß die Induktionssonde (2; 22) von gleichgroßen oberflächennahen und oberflächenfernen Fehlern (12,14) bzw. von gleichgroßen in der abzutastenden Oberfläche (3) und einer dieser gegenüberliegenden Oberfläche (13) gelegenen Fehlern (12, 14) etwa gleichhohe Streuflußsignale erzielt

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils der abzutastenden Oberfläehe (3; 23) benachbarten Teilstücke (5; 25) der einzelnen Windungen (11; 41) voneinander im wesentlichen gleiche Abstände (d, d\) besitzen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionssonde (22) in _!n Form einer gedruckten Schaltung hergestellt ist und ihre Windungen (41) spiralförmig verlaufen.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (41) im wesentlichen die Form von Rechtecken aufweisen, die mit ihren π drei oberen Seiten (26, 27, 28) dicht ineinander geschachtelt sind, während die der abzutastenden Oberfläche (23) benachbarten Seiten (25) voneinander den o. g. Abstand (d\) aufweisen.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Induktionssonden (22) auf der Vorder- und Rückseite einer zweiseitig bedruckten Leiterplatte (36) nebeneinander stehend in der Weise angebracht sind, daß die Induktionssonden (22) von Vorder- und Rückseite auf Lücke gesetzt sind und einander seitlich überlappen.