DE69123827T2 - Gerät zur zerstörungsfreien Prüfung mit Wirbelströmen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Bauteils mittels Foucault-Strömen. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise eine Materialstörung oder Einschlüsse von Fremdmaterialien oder Veränderungen der Zusammensetzung in einem metallischen Bauteil erfassen. Sie verwendet ein Verfahren, bei dem Foucault-Ströme an einer zu prüfenden Stelle des Bauteils erzeugt werden, indem diese Stelle einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt wird. Dann werden die Veränderungen der Foucault-Ströme im Vergleich zu einem Bezugswert erfaßt, indem eine Impedanzveränderung in mindestens einer für die Erzeugung der Foucault-Ströme verwendeten Spule gemessen wird.
• Ein erstes bekanntes Verfahren besteht darin, Foucault-Ströme mit Hilfe einer von einem Wechselstrom durchflossenen einzigen Spule zu erzeugen, die Impedanz dieser Spule zu messen und diese Impedanz mit einem Bezugswert zu vergleichen, der anhand eines als fehlerfrei betrachteten Bauteils bestimmt wurde. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß vorher eine Bezugsimpedanz bestimmt werden muß und daß das Resultat von der Temperatur des Bauteils und der Spule abhängt.
• Ein zweites bekanntes Verfahren ist ein Differentialverfahren, das diese Nachteile behebt. Es besteht darin, Foucault-Ströme an zwei benachbarten Stellen eines gleichen Bauteils mit Hilfe von zwei identischen und von Strömen gleicher Stärke entweder in Phase oder in Gegenphase durchflossenen Spulen zu erzeugen und den Impedanzunterschied dieser beiden Spulen zu messen. Dieser Unterschied ist Null, wenn die beiden Stellen des zu prüfenden Bauteils die gleiche Zusammensetzung haben, und zwar auch bei Temperaturveränderungen und ohne vorherige Eichung. Der Impedanzunterschied ist von Null unterschieden, wenn die Zusammensetzung des Bauteils an den beiden Stellen, an denen sich die Spulen befinden, nicht identisch ist.
• Diese zerstörungsfreien Prüfverfahren erlauben eine Überprüfung bis zu einer Tiefe von höchstens 1 cm. Diese Tiefe hängt von der Frequenz der Wechselströme ab, die die Spule oder Spulen durchfließen. Die Frequenz liegt üblicherweise zwischen 10 Hz und 5 MHz. Um Nuancen der Zusammensetzung eines Materials zu unterscheiden, ist es bekannt, mehrere Meßwerte der Impedanz oder der Impedanzunterschiede bei unterschiedlichen Frequenzen zu erfassen. Jeder Satz von so bestimmten Werten bildet eine "Signatur" der jeweiligen Zusammensetzung. Ein Bauteil wird als gut oder schlecht betrachtet, indem seine Signatur mit einer Bezugssignatur verglichen wird.
• Eine bekannte Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung mittels Foucault-Strömen enthält:
• - einen Generator mit einer Wien-Brücke, die ein sinusförmiges Signal liefert,
• - einen Leistungsverstärker, der dieses sinusförmige Signal empfängt und es linear verstärkt, um ein Leistungssignal zur Anregung zu liefern,
• - zwei Spulen, die über Kabel an den Ausgang des Leistungsverstärkers angeschlossen sind, der dieses Leistungssignal liefert, und zwar in Phase oder in Gegenphase, je nach der Anschlußrichtung dieser Spulen, wobei diese Spulen elektromagnetisch mit dem zu prüfenden Bauteil gekoppelt sind,
• - Meßmittel, um eine Impedanzveränderung einer Spule zu erfassen,
• - digitale Verarbeitungsmittel, die insbesondere die Prüfergebnisse speichern können.
• Der die Spulen durchfließende Anregungsstrom ist sinusförmig, da die Impedanz einer Spule eine Größe ist, die nur für eine bestimmte Frequenz definiert ist, und da eine Impedanz üblicherweise gemessen wird, indem man sie einem sinusförmigen Strom aussetzt. Außerdem besitzt ein sinusförmiger Strom den Vorteil, daß er bei seiner Ausbreitung in einem Kabel großer Länge nicht verformt wird. Es ist nämlich bei manchen Anwendungen notwendig, die Spulen an die Prüfvorrichtung über Kabel großer Länge von bis zu 100 m anzuschließen. Bekanntlich hat eine Leitung großer Länge einen Streueffekt bezüglich der verschiedenen Frequenzen, die ein auf der Leitung laufendes Signal bilden. Ein nicht-sinusförmiges Signal wird daher verzerrt in Abhängigkeit von den Merkmalen der Leitung. Diese Verzerrung der nicht-sinusförmigen Signale beeinträchtigt die Genauigkeit der Impedanzmessung oder der Messung der Impedanzunterschiede, wenn das Meßverfahren ein sinusförmiges Signal mit geringer Verzerrung erfordert. Üblicherweise verwendet man daher einen sinusförmigen Signalgenerator.
• Der Generator selbst darf nur eine sehr geringe Verzerrung haben, um die Genauigkeit der Messungen nicht in Frage zu stellen. Für eine hohe Meßgenauigkeit muß er in seiner Frequenz sehr stabil sein, da jede Frequenzverschiebung das Signal/Rauschverhältnis der Messung und damit die Genauigkeit verschlechtert. Diese Verschlechterung stört bei der Erfassung kleiner Fehler in einem Bauteil.
• Der üblicherweise verwendete Generator ist ein Oszillator mit einer Wien-Brücke, da dieser eine hohe Frequenzstabilität und eine geringe Verzerrung bei der Lieferung eines Signals einer gegebenen Frequenz aufweist. Leider besitzt ein Oszillator mit einer Wien-Brücke diese Eigenschaften nicht mehr, wenn man die Frequenz variiert, was die Herstellung eines Generators mit variabler Frequenz erschwert und die Genauigkeit der Messungen verringert.
• Es ist bekannt, Meßmittel mit zwei synchronen Detektoren herzustellen. In diesem Fall verringert sich die Meßgenauigkeit, wenn die Länge der Kabel groß wird. Das Anregungssignal braucht nämlich eine gewisse Zeit, bis es die Spulen erreicht, und das Meßsignal braucht eine ebensolange Zeit, um von den Spulen bis zu den synchronen Detektoren zu gelangen. Der Wien-Brücke sind Mittel zugeordnet, die den beiden synchronen Detektoren zwei sinusförmige Bezugssignale gleicher Frequenz wie das Anregungssignal in Phasenquadratur liefern. Diese Mittel liegen üblicherweise in der Nähe der synchronen Detektoren. Daher weisen die Bezugssignale eine Phasenvoreilung bezüglich des Meßsignals auf, und die synchronen Detektoren arbeiten unter nicht optimalen Bedingungen. Diese Phasenvoreilung hängt von der Kabellänge ab und variiert daher abhängig von den Umständen der Benutzung der Prüfvorrichtung. Man kann sie nur schwer kompensieren, da sie variabel ist und da auf ein analoges Signal eingewirkt werden muß.
• Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung mit Foucault-Strömen vorzuschlagen, bei der die Frequenz in einem weiten Bereich variiert werden kann und doch eine Meßgenauigkeit erhalten wird, die mindestens gleich der eines Oszillators mit Wien-Brücke und fester Frequenz ist, wobei zudem eine Verschlechterung der Genauigkeit bei Verwendung von Kabeln großer Länge vermieden wird.
• Gegenstand der Erfindung ist eine zerstörungsfreie Prüfvorrichtung mit Foucault-Strömen, die aufweist:
• - Mittel, um ein periodisches Leistungssignal zur Anregung zu liefern,
• - mindestens eine Spule, die über ein Kabel an einen Ausgang der Mittel zur Lieferung eines periodischen Leistungssignals zur Anregung angeschossen ist und elektromagnetisch mit einem zu prüfenden Bauteil gekoppelt ist,
• - Meßmittel, um eine Veränderung der Impedanz einer Spule zu erfassen,
• dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, um ein periodisches Leistungssignal zur Anregung zu liefern,
• - einen quarzstabilisierten Oszillator, der ein ein Taktsignal bildendes impulsförmiges Signal mit konstanter Frequenz liefert,
• - und mindestens einen programmierbaren Frequenzteiler enthalten, der ein periodisches Signal mit einer variablen Frequenz liefert, die ein Untervielfaches der Frequenz des Taktsignals ist.
• Die so gekennzeichnete Vorrichtung ergibt eine in einem sehr weiten Bereich variable Frequenz mit einer sehr hohen Stabilität und guter Auflösung, da die Stabilität eines Quarzoszillators ausgezeichnet und die Auflösung durch die Frequenz des Quarzoszillators und durch die Anzahl der Stufen des Frequenzteilers bestimmt ist. Erhöht man die Frequenz des Quarzoszillators und die Anzahl der Stufen, dann kann das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Frequenzwerten beliebig klein gewählt werden. Die Stabilität eines bekannten Quarzoszillators reicht auch ohne besondere Vorkehrungen gut aus, um jeglichen Verlust an Meßgenauigkeit aufgrund einer Frequenzinstabilität zu vermeiden.
• Die so gekennzeichnete Vorrichtung kann auch einfach durch eine digitale Verarbeitungsvorrichtung gesteuert werden, da ein programmierbarer Frequenzteiler durch ein Binärwort gesteuert werden kann, das das Teilerverhältnis für die Frequenz definiert.
• Gemäß einem anderen Merkmal ist die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungssignal zur Anregung ein periodisches, impulsförmiges Signal mit einem zyklischen Schaltverhältnis von 1:2 ist, das üblicherweise Rechtecksignal genannt wird, und daß die Meßmittel Filtermittel für die Grundfrequenz des periodischen Leistungssignals enthalten.
• Die so gekennzeichnete Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß die Herstellung einer Prüfvorrichtung mit einem quarzstabilisierten Oszillator vereinfacht wird, da ein Impulssignal nicht in ein sinusförmiges Signal mit geringer Verzerrung umgewandelt werden muß.
• Gemäß einem anderen Merkmal ist eine Prüfvorrichtung, in der die Meßmittel mindestens einen synchronen Detektor enthalten und in der die Mittel zur Lieferung eines periodischen Leistungssignals zur Anregung Mittel enthalten, die an jeden Synchrondetektor ein Bezugssignal liefern,
• dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Wirkung der Länge des Kabels die Mittel zur Lieferung eines Bezugssignals außerdem aufweisen:
• - Mittel zur Messung der Signallaufzeit von den Mitteln zur Lieferung eines Bezugssignals bis zu einer Spule und zurück,
• - und Mittel, um jedes Bezugssignal um die so gemessene Signallaufzeit zu verzögern.
• Die so gekennzeichnete Vorrichtung ermöglicht es, die Spule oder Spulen von der übrigen Prüfvorrichtung zu entfernen, ohne daß die Länge der Kabel zu einer deutlichen Verschlechterung der Meßgenauigkeit aufgrund der Verzögerung des von den Spulen kommenden Signals im Vergleich zu dem Bezugssignal führt, das den synchronen Detektoren geliefert wird. Die Vorrichtung ist sehr einfach in der Herstellung, da es leichter ist, automatisch ein Impulssignal, das von Frequenzteilern geliefert wird, als ein von einer Wien- Brücke geliefertes Analogsignal in seiner Phase zu verschieben.
• Die Erfindung und weitere Einzelheiten werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt ein Übersichtsschema eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
• Figur 2 zeigt ein genaueres Blockschaltbild des in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Generators.
• In Figur 1 sieht man
• - einen Signalgenerator 1,
• - einen Leistungsverstärker 2,
• - zwei identische Impedanzen 3 und 4,
• - einen Differentialverstärker 5,
• - einen ersten Synchrondetektor, bestehend aus einem analogen Multiplizierer 6 und einem Tiefpaßfilter 8,
• - einen zweiten Synchrondetektor, bestehend aus einem analogen Multiplizierer 7 und einem Tiefpaßfilter 9,
• - zwei gleiche Spulen 14 und 15, die eine vom Rest der Prüfvorrichtung entfernt angeordnete Sonde 18 bilden und an diesen Rest über zwei Koaxialkabel 12 und 13 angeschlossen sind.
• Die Sonde 18 liegt an der Oberfläche eines metallischen Bauteils 17, das geprüft werden soll. Die Sonde 18 wird im allgemeinen mit konstanter Geschwindigkeit über die Oberfläche geführt, um sie ganz abzutasten. Die Spulen 14 und 15 sind elektromagnetisch mit dem Bauteil 17 sowie untereinander aufgrund ihrer Nähe gekoppelt. Die Spulen 14 und 15 werden von zwei Wechselströmen mit Rechteckimpulsform durchflossen.
• Der Magnetfluß der beiden Spulen 14 und 15 addiert oder subtrahiert sich je nach der Wickelrichtung der beiden Spulen und der Richtung des Anregungsstroms in diesen Spulen. Die beiden Anwendungsfälle sind möglich.
• Wenn ein Fehler 16 gegenüber beispielsweise der Spule 14 liegt, haben die Foucault-Ströme, die durch die Spule 14 erzeugt werden, nicht die gleiche Konfiguration wie diejenigen, welche von der Spule 15 erzeugt werden. Das ergibt einen Unterschied zwischen den Impedanzen der Spulen 14 und 15.
• Die Anregungsströme der Spulen 14 und 15 werden vom Ausgang des Leistungsverstärkers 2 über Impedanzen 3 und 4 geliefert, die zusammen mit den Spulen 14 und 15 eine Wheatstone-Brücke bilden. Ein erstes Ende der Impedanz 3 und ein erstes Ende der Impedanz 4 sind an den Ausgang des Leistungsverstärkers 2 angeschlossen. Ein erstes Ende der Spule 14 ist mit einem Bezugspotential der Prüfvorrichtung über die Abschirmung des Kabels 12 verbunden. Ein erstes Ende der Spule 15 ist an das Bezugspotential der Prüfvorrichtung über die Abschirmung des Kabels 13 angeschlossen. Ein zweites Ende der Spule 14 ist über den zentralen Leiter des Kabels 12 mit einem zweiten Ende der Impedanz 3 verbunden. Ein zweites Ende der Spule 15 ist über den zentralen Leiter des Kabels 13 mit einem zweiten Ende der Impedanz 4 verbunden. Die zweiten Enden der Impedanzen 3 und 4 bilden die Ausgänge der Wheatstone-Brücke und sind an einen invertierenden bzw. nicht-invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 5 angeschlossen. Zusätzlich ist der zweite Ausgang der Impedanz 3 auch mit einer Eingangs-/Ausgangsklemme 23 des Generators 1 verbunden, deren Aufgabe weiter unten beschrieben wird.
• Durch Rechnung läßt sich zeigen, daß für ein sinusförmiges Signal die Ausgangsspannung der Brücke vom Unterschied der komplexen Impedanzen der Spulen 14 und 15 abhängt. Die Impedanzen 3 und 4 bestehen je aus einem ohm' schen Widerstand und einer dazu parallelen Induktivität, deren Werte so gewählt sind, daß die Wheatstone-Brücke am empfindlichsten ist.
• Ein Eingang des Leistungsverstärkers 2 ist an die Ausgangsklemme 22 des Generators 1 angeschlossen, der ein Rechtecksignal liefert. Ein Ausgang des Differentialverstärkers 5 ist an einen ersten Eingang des Multiplizierers 6 und an einen ersten Eingang des Multiplizierers 7 angeschlossen. Ein zweiter Eingang des Multiplizierers 6 ist mit einer Ausgangsklemme 21 des Generators 1 verbunden, der ein erstes Bezugssignal gleicher Frequenz wie das von der Ausgangsklemme 22 für die Anregung gelieferte Signal mit Rechteckform liefert.
• Der zweite Eingang des Multiplizierers 7 ist mit einer Ausgangsklemme 24 des Generators 1 verbunden, der ein zweites, um 90º bezüglich des ersten Bezugssignals in der Phase verschobenes Bezugssignal liefert. Die Ausgänge der Multiplizierer 6 und 7 sind an je einen Eingang eines Tiefpaßfilters 8 bzw. 9 angeschlossen. Die Ausgänge der Filter 8 und 9 sind mit je einer Ausgangsklemme 10 und 11 der Prüfvorrichtung verbunden, die zwei Signale liefern, die den reellen und den imaginären Teil des Unterschieds der komplexen Impedanzen der Spulen 14 und 15 darstellen. Diese Signale können von einem graphischen Registriergerät aufgezeichnet oder z.B. von einem digitalen Rechner verarbeitet werden.
• Die so gebildete Wheatstone-Brücke wird von Rechtecksignalen gespeist, und ihr Ausgang liefert somit ein Signal, das von Rechtecksignalen gebildet wird, die ggf. verzerrt sind, wenn die Länge der Kabel 12 und 13 lang ist. Das Ausgangssignal der Wheatstone-Brücke wird vom Differentialverstärker 5 verstärkt und dann unabhängig voneinander durch die beiden synchronen Detektoren 6, 8 bzw. 7, 9 verarbeitet. Jeder der synchronen Detektoren hat die bekannte Eigenschaft, nur das Signal mit einer Frequenz und einer Phase gleich denen des an diesem synchronen Detektor angelegten Bezugssignals zu erfassen. Daher eliminiert jeder synchrone Detektor nicht nur Störsignale, die in die Sonde 18 induziert wurden, sondern auch die Oberwellen aufgrund der Impulsform des Anregungssignals. Die Tiefpaßfilter 8 und 9 lassen nur die sehr niedrigen Frequenzen entsprechend den Veränderungen der Zusammensetzung des Bauteils 17 durch, wenn dessen Oberfläche von der Sonde 18 überstrichen wird.
• In einer bekannten Prüfvorrichtung, bei der die die Sonde mit der Prüfvorrichtung verbindenden Kabel sehr lang sind, ergibt sich eine Verringerung der Empfindlichkeit einerseits wegen des Verlusts eines großen Teils der Anregungsleistung in den Kabeln und andererseits wegen eines schlechten Betriebs der synchronen Detektoren, denn die Bezugssignale haben nicht mehr die richtige Phase bezüglich des Ausgangssignals der Wheatstone-Brücke. Das Anregungssignal und das zu messende Signal werden nämlich durch die Kabellängen 12 und 13 verzögert.
• Um das Problem der Verluste zu beheben, besteht eine Lösung darin, die Impedanzen 3 und 4, den Leistungsverstärker 2 und den Differentialverstärker 5 möglichst weit an die Sonde 18 anzunähern. Der Generator 1, die Synchrondetektoren 6, 8 und 7, 9 sowie die Speisevorrichtungen bleiben aber entfernt.
• Um das Problem der Phasenverschiebung zu beheben, enthält der Generator 1 Mittel, um die Ausbreitungszeit eines Signals in den Kabeln 12 und 13 auf dem Weg vom Generator 1 zu den Spulen 14 und 15 und zurück zu messen. Diese Mittel liefern einen Impuls an der Klemme 23, der sich durch das Kabel 12 fortpflanzt und dann zur Klemme 23 zurückkommt. Diese Mittel messen die Dauer des Hin- und Rückwegs und leiten daraus eine Verzögerung ab, die jedes der Bezugssignale erfahren muß, damit die beiden synchronen Detektoren optimal arbeiten.
• Figur 2 zeigt ein genaueres Blockschaltbild des Generators in diesem Ausführungsbeispiel. Er enthält einen quarzstabilisierten Oszillator 30, der ein impulsförmiges Signal einer Frequenz von 128 MHz liefert, einen Vorwärts- Rückwärtszähler 31, der Verzögerungszähler genannt wird, zwei logische UND-Tore 29 und 32, eine Frequenzsteuervorrichtung 33, zwei programmierbare Frequenzteiler 34 und 35, zwei Frequenzteiler 36 und 37 durch den Quotienten 4, eine Vorrichtung 38 zur Aussendung eines Impulses, eine Vorrichtung 39 zum Empfang eines Impulses und eine Vorrichtung 40 zur Initialisierungssteuerung.
• Der Ausgang des Oszillators 30 ist mit einem ersten Eingang des UND-Tors 29 und einem Takteingang des Verzögerungszählers 31 verbunden. Ein zweiter Eingang des UND-Tores 29 ist mit einem ersten Ausgang der Vorrichtung 40 verbunden. Ein Ausgang des Tors 29 ist mit einem ersten Eingang des Tores 32 und einem Takteingang des Teilers 34 verbunden. Ein zweiter Eingang des UND-Tores 32 ist mit einem Ausgang des Zählers 31 verbunden. Ein Ausgang des UND-Tores 32 ist an einen Takteingang des Teilers 35 angeschlossen. Ein zweiter Ausgang der Vorrichtung 40 ist mit je einem Freigabeeingang der Vorrichtungen 38 und 39 verbunden. Die Vorrichtung 38 besitzt einen ersten Ausgang, der an einen Zählfreigabeeingang des Zählers 31 angeschlossen ist, und einen zweiten Ausgang, der an die Eingangs-/Ausgangsklemme 23 angeschlossen ist. Die Vorrichtung 39 besitzt einen Ausgang, der an einen Eingang der Vorrichtung 40 und an einen Zählsperreingang des Zählers 31 angeschlossen ist, und einen Eingang, der an die Eingangs-/Ausgangsklemme 23 angeschlossen ist. Ein dritter Ausgang der Vorrichtung 40 ist mit einem Selektionseingang des Vorwärts-Rückwärtszählers 31 verbunden.
• Die Frequenz des vom Oszillator 30 gelieferten Signals wird durch zwei Frequenzteilerketten geteilt, von denen eine von den Teilern 34 und 36 und die andere von den Teilern 35 und 37 gebildet wird.
• Die erste Kette liefert an die Klemme 22 das rechteckförmige Signal, das zur Anregung der Sonde 18 nach der Verstärkung verwendet wird. Die zweite Kette liefert am Ausgang der Klemme 21 das erste Bezugssignal, das von einem rechteckförmigen Signal gleicher Frequenz wie das Anregungssignal gebildet wird, aber demgegenüber um eine Wert verzögert ist, der von der Länge der Kabel 12 und 13 abhängt. Diese zweite Kette liefert auch an die Ausgangsklemme 24 das zweite Bezugssignal, das von einem rechteckförmigen Signal der gleichen Frequenz wie das Anregungssignal gebildet wird, aber um zusätzlich 90º bezüglich des ersten Bezugssignals in der Phase verschoben ist.
• Die Teiler 34 und 35 besitzen je einen Steuereingang, an dem ein das von ihnen bewirkte Frequenzteilerverhältnis festlegendes Binärwort anliegt. Dieses Binärwort wird vom Ausgang der Vorrichtung 33 geliefert. Dies kann eine Vorrichtung mit Handsteuerung oder ein digitaler Rechner sein, der automatisch die ganze Prüfvorrichtung steuert.
• Die programmierbaren Teiler 34 und 35 besitzen einen bekannten Aufbau und können aus einer Kaskade von integrierten Schaltungen bestehen, die im Handel erhältlich sind und je durch ein Binärwort mit vier Bits programmiert werden können. Die Teiler 36 und 37 realisieren je ein festes Teilerverhältnis des Werts 4, aber sie sind so ausgebildet, daß sie drei unterschiedliche Signale an den Ausgangsklemmen 21, 22 und 24 liefern. Diese drei Signale haben die gleiche Frequenz, die um den Faktor 4n niedriger als die Oszillatorfrequenz 30 ist.
• Der Teiler 37 besitzt zwei Ausgänge 21 und 24 und liefert zwei rechteckförmige Signale, die um 90º phasenverschoben sind. Der Teiler 36 besitzt nur einen Ausgang 22, der mit dem vom Teiler 37 an der Klemme 21 gelieferten Signal in Phase liegt, wenn die Teiler 34 und 35 zwei genau gleiche Taktsignale empfangen.
• Der Takteingang des Teilers 34 ist unmittelbar mit dem Ausgang des UND-Tors 29 verbunden, während der Takteingang des Teilers 35 an diesen Ausgang über das UND-Tor 32 angeschlossen ist. Das Tor 32 wird von einem Ausgang des Verzögerungszählers 31 so gesteuert, daß das Taktsignal des Teilers 35 um eine bestimmte Anzahl von Perioden bezüglich des an den Eingang des Teilers 34 angelegten Taktsignals verzögert ist.
• Während einer Vorbereitungsphase des Generators 1 vor einer Prüfung eines Bauteils wird der Verzögerungszähler 31 mit einem Wert entsprechend der Verzögerung geladen, die auf die beiden Bezugssignale angewendet werden soll, die von den Ausgangsklemmen 21 und 24 bezüglich des von der Ausgangsklemme 22 gelieferten Signals geliefert werden.
• Die Vorrichtung 40 steuert die Schritte der Vorbereitungsphase des Generators 1. Beispielsweise ist die Vorrichtung 40 eine Folgeschaltung, die von Hand durch eine Taste betätigt wird. Die Vorrichtung 40 beginnt mit der Initialisierung des Zählers 31 und der Teiler 34 bis 37, indem diese auf Null gesetzt werden. Dann wählt sie die Zählfunktion im Zähler 31 und gibt die Vorrichtung 38 frei, um einen Impuls auf das Kabel 12 zu senden, sowie die Vorrichtung 39, um einen Echoimpuls zu empfangen. Die Vorrichtung 38 steuert den Zähler 31, um das Zählen in dem Augenblick zu beginnen, in dem sie einen Impuls an der Klemme 23 liefert.
• Beim Empfang des Echoimpulses sendet die Vorrichtung 39 ein Signal an den Zähler 31, um den Zählvorgang bei einem Wert zu beenden, der der Dauer des Hin- und Rückwegs des Impulses entspricht. Der Zähler 31 bleibt auf diesem Wert geladen. Die Vorrichtung 40 empfängt auch das Signal von der Vorrichtung 39 und steuert dann den Zähler 31 in die Rückwärtszählweise. Dann gibt sie das Tor 29 frei, um den Betrieb der beiden Frequenzteilerketten zu erlauben. Die Teiler 34 und 36 beginnen sofort zu arbeiten. Der Zähler 31 zählt vom voreingestellten Wert rückwärts und gibt das Tor 32 frei, wenn er bei Null angekommen ist. Die Teiler 35 und 37 beginnen dann mit einer Verzögerung entsprechend der Dauer des Hin- und Rückwegs eines Impulses in dem Kabel zu arbeiten. Wenn der Zähler 31 auf Null gekommen ist, bleibt er stehen. Das Tor 32 bleibt offen. Die Prüfvorrichtung ist bereit für Prüfvorgänge.
• Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere liegt es im Rahmen fachmännischer Maßnahmen, eine Prüfvorrichtung zu realisieren, die nur eine Spule und einen Synchrondetektor besitzt. In diesem Fall bietet die Verwendung eines quarzstabilisierten Generators in Verbindung mit mindestens einem programmierbaren Frequenzteiler die gleichen Vorteile wie im Fall einer Prüfvorrichtung mit zwei Spulen und zwei synchronen Detektoren. Das Anregungssignal ist vorzugsweise ein Rechtecksignal, da dies die am einfachsten zu realisierende und mit Hilfe klassischer logischer Schaltungen verwertbare Signalform ist, aber die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch mit impulsförmigen Signalen arbeiten, deren zyklisches Schaltverhältnis sich von dem Verhältnis 1:2 unterscheidet, und sogar mit periodischen Signalen beliebiger Form.

Claims (3)

1. Zerstörungsfreie Prüfvorrichtung mit Foucault-Strömen, die aufweist:

- Mittel (1, 2), um ein periodisches Leistungssignal zur Anregung zu liefern,

- mindestens eine Spule (14, 15), die über ein Kabel (12, 13) an den Ausgang der Mittel (1, 2) zur Lieferung eines periodischen Leistungssignals angeschlossen ist und elektromagnetisch mit einem zu prüfenden Bauteil (17) gekoppelt ist,

- Meßmittel (3 bis 9), um eine Veränderung der Impedanz einer Spule (14, 15) zu erfassen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (1, 2), um ein periodisches Leistungssignal zur Anregung zu liefern,

- einen quarzstabilisierten Oszillator (30), der ein ein Taktsignal bildendes impulsförmiges Signal mit konstanter Frequenz liefert,

- und mindestens einen programmierbaren Frequenzteiler (34 bis 37) enthalten, der ein periodisches Signal mit einer variablen Frequenz liefert, die ein Untervielfaches der Frequenz des Taktsignals ist.

2. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Leistungssignal zur Anregung ein periodisches impulsförmiges Signal mit einem zyklischen Schaltverhältnis von 1:2 ist und daß die Meßmittel Mittel (6 bis 9) zum Ausfiltern der Grundfrequenz des periodischen Leistungssignals zur Anregung enthalten.

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, in der die Meßmittel (3 bis 9) mindestens einen synchronen Detektor (6 bis 9) enthalten und in der die Mittel zur Lieferung eines periodischen Leistungssignals zur Anregung Mittel (30, 35, 37) enthalten, die an jeden Synchrondetektor ein Bezugssignal liefern,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der Wirkung der Länge des Kabels (12, 13) die Mittel (30, 35, 37) zur Lieferung eines Bezugssignals außerdem aufweisen:

- Mittel (31, 38 bis 40) zur Messung der Signallaufzeit von den Mitteln (30, 35, 37) zur Lieferung eines Bezugssignals bis zu einer Spule (14, 15) und zurück,

- und Mittel (31), um jedes Bezugssignal um die so gemessene Signallaufzeit zu verzögern.