DE2439122B2 - Wirbelstrom-Prüfgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wirbelstrom-Prüfgerät mit eimer Prüfspulenanordnung zum Erzeugen von Wirbel strömen in einem zu prüfenden Gegenstand und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, dessen Amplitude und Phase sich entsprechende Änderungen im Gegenstand ändert, mit einer Schaltung zum Erzeugen rechtwinkliger Signalkomponenten des Ausgangssignals, einer Gatterschaltung, die einen Eingang, dem ein Signal zugeführt wird, das einer der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht oder aus beiden !rechtwinkligen Signalkompoiienten hergeleitet ist und etwa proportional zur Amplitude des durch die rechtwinkligen Signalkomponenten dargestellten Vektors ist, und einen Ausgang aufweist, der Anzeige-, Klassifizier- oder Aufzeichnungsgeräten oder ähnlichem zugeführt ist, und mit einer Schaltung, die unter Verwendung der rechtwinkligen Signalkomponenten ein Gattersignal für die Gatterschaltung erzeugt, das Ausgangssignale der Gatterschaltung auf Signale innerhalb eines begrenzten Phasenwinke'bereichs beschränkt

Bei einigen Wirbelstrom-Prüfgeräten werden Detektoren, die auf zueinander rechtwinklige Phasen anspre- chen, in Verbindung mit Phasenschieber-Einrichtungen verwendet, die eine Vektordrehung erlauben, so daß unerwünschte Signale, wie z. B. Rauschsignale, vorwiegend längs einer Achse einer Anzeige erscheinen, z. B. längs der horizontalen Achse eines Kathodenstrahl-Os zilloskops, während die interessierenden Signale im wesentlichen Komponenten längs der anderen Achse aufweisen, z. B. längs der vertikalen Achse. Die vertikale rechtwinklige Komponente kann dann zuir Anzeige von Änderungen, wie z. B. von Fehlern oder Rissen, durch einen Blattschreiber, eine Schwellwert-Kontrollschaltung, die eine Alarmanlage oder eine Sichtanzeige betätigt, oder durch eine andere Klassifizierungseinrichtung, verwendet werden. Die Amplituden der rechtwinkligen Komponenten ändern sich mit der Phase des anfänglichen Signals, das den Fehlern, Rissen oder anderen Änderungen in dem Prüfling entspricht, so daß die rechtwinkligen Komponenten in einer Richtung keine der Fehlergröße proportionale Amplitude haben können. Auch wenn eine Phasenverschiebung bei der Ausschaltung einiger unerwünschter Signale hilfreich sein kann, können andere Signale, die keine unzulässigen Änderungen in dem Prüfling darstellen, solche Phasenwinkel haben, daß sie nicht ausgeschieden bzw. unterdrückt werden. Weiter können die Phasenschie ber-Schaltungen das Rauschen der gesamten Vorrich tung vergrößern und dadurch die Empfindlichkeit der Vorrichtung verringern. Bei einem bekannten Wirbelstromprüfgerät der

eingangs beschriebenen Gattung (US-PS 34 05 354) entsprechen die winkligen Lagen der Phasenwinkel-Bereiche dem Phasenwinkel der rechtwinkligen Signalkomponenten, die einer Phasenbereichsbe.jrenzungsschaitung zugeführt werden. Die winkligen Lagen der Bereiche bzw. Sektoren können mit Hilfe von Phasenschieberschaltungen verändert werden, die der Phasenwinkelbegrenzungsschaltung vorgeschaltet sind. Somit beschreibt die US-PS 34 05 354 eine Anzahl von Schaltungen zur Begrenzung des Ansprechens auf einen interessierenden Phasenwinkelbereich, wodurch die Feststellung von unzulässigen Änderungen in dem Prüfling erleichtert wird. Es können verschiedene Schaltungen verwendet werden, um unterschiedlich geformte Kennlinien zu erhalten, und es sind Schaltungen beschrieben, die Ausgangssignale liefern, die im wesentlichen der Vektoramplitude in dem ausgewählten Phasenwinkelbereich proportional sind anstatt einer der rechtwinkligen Komponenten dieses Vektors proportional zu sein. Im allgemeinen werden Phasenschieber- Schaltungen zusammen mit den Phasenwinkel begrenzenden Schaltungen verwendet, so daß ein gewünschter Winkelabschnitt des Eingangssignal in den Durchlaßbereich des Phasenwinkelbegrenzers gebracht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelstrom-Prüfgerät zu schaffen, das auf möglichst einfache Weise ermöglicht, den Vektorwinkel einzustellen, in dem Ausgangssignale, deren Amplitude und Phase sich entsprechende Änderungen in einem zu prüfenden Gegenstand ändert, ausgewertet werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Wirbelstrom-Prüfgerät der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltung zur Erzeugung des Gattersignals einen einstellbaren Sinus-Cosinus-Multiplikator, der die rechtwinkligen Signalkomponenten empfängt und sie mit zugehörigen Sinus- und Cosinus-Funktionen multipliziert und dadurch Signale etwa gleicher Amplitude bei einem von der Einstellung des Multiplikators abhängigen Phasenwinkel der rechtwinkligen Signalkomponenten erzeugt, eine auf die jeweiligen Signale ansprechende Vereinigungsschaltung zum Erzeugen eines Ausgangssignals von minimalen Wert, wenn die Signale etwa gleiche Amplitude haben, und von zunehmend größerem Wert, wenn die Signale ungleich werden, und eine Schwellenschaltung aufweist, die auf das Ausgangssignal der Vereinigungsschaltung anspricht, um ein Gattersignal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal innerhalb eines Bereichs liegt, der einem begrenzten Phasenwinkelbereich der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht.

Bei dem erfindungsgemäßen Wirbelstrom-Prüfgerät kann jeder gewünschte Vektorwinkel durch Einfpchverstellung der Schleiger des Sinus-Cosinus-Multiplikators eingestellt werden. Gleichzeitig werden dadurch zur Phasenwinkelbegrenzung geeignete Ausgangssignale erzeugt. Beim Erfindungsgegenstand ist es somit unnötig, der Phasenwinkelbegrenzungsschaltung einstellbare Phascnschieberschaltungen vorzuschalten, um einen gewünschten Sektorwinkel auszuwählen, wie es bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 34 05 354 erforderlich ist. Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltung zwei Phasenwinkelbegrenzungsschaltungen mit den gleichen rechtwinkligen Signalkomponenten zu beschicken, um zwei verschiedene es Phasenwinkelbereiche der Signale auszuwählen. Dies ist möglich, weil die Phasenwinkelbereiche unabhängig vom anfänglichen Phasenwinkel der rechtwinkligen Signale gewählt werden können. Dies ist insbesondere nützlich, wenn Risse am Außendurchmesser von Rissen am Innendurchmesser getrennt werden sollen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Ansprüche 2 bis 4 sind dabei auf vorteilhafte Ausführungsformen der Komponenten der Schaltung zur Erzeugung des Gattersignals gerichtet

Die Merkmale des Anspruchs 5 ermöglichen, ein Gattersignal zu erzeugen, das einem einstellbaren Phasenv/inkelbereich der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht

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

F i g. Ii ein Blockschaltbild eines Wirbelstrom-Prüfgeräts,

Fig.2 eine Polaranzeige, wie sie mit dem Gerät gemäß F i g. 1 erhalten werden kann,

Fig.3 einen Schaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Wirbelstrom-Prüfgerätes und

F i g. 4 Winkelbeziehungen, wie sie bei der Schaltung gemäß F i g. 3 angewendet werden können.

F i g. 1 zeigt ein Wirbelstrom-Prüfgerät, bei dem einer Primärspule 21 Sinuswellen oder Impulse einer gewünschtein Frequenz oder einer gewünschten Impulsfolgefrequenz von einer Quelle 22 zugeführt werden. Zwei Detektorspulen 23, 23' sind gegeneinander in Reihe geschaltet, um als Null-Detektoranordnung zu arbeiten. Der zu prüfende Gegenstand ist als Stange 24 dargestellt, die kontinuierlich durch die Spulenanordnung läuft, wie durch den Pfeil angedeutet ist In der praktischen Ausführung können die Detektorspulen 23, 23' im Inneren der Primärspule 21, koaxial zu dieser und in axialer Richtung in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Die Stange 24 wird dabei so angeordnet, daß sie entlang der Achse der Spulenanordnung durchläuft.

Die Detektorspulen sind mit einer Abgleichschaltung 25 verbunden, die im wesentlichen eine Ausgangsspannung Null liefert, wenn die Stange 24 vollständig einheitlich ist, und die irgendwelche erforderlichen Impedanzanpassungen bewirkt Wenn ein Abschnitt der Stange 24 Fehler oder Risse oder allgemein irgendwelche Änderungen aufweist, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das sich in der Amplitude oder Phase oder in beiden ändert

Es sind auch andere Arten von Prüfspulenanordnungen bekannt, wie z. B. zwei Spulen die in axialer Richtung getrennt sind und als die zwei Zweige einer Brückenschaltung geschaltet sind, die von einer Wechselstrom- oder Impulsquelle gespeist wird.

Das Spulenausgangssignal wird in einem Eingangsverstärker 26 verstärkt und zwei phasenempfindlichen Detektoren 27 und 28 in einem vertikalen bzw. einem horizontalen Kanal zugeführt Das Ausgangssignal der Quelle 22 wird einem rechtwinkligen Torimpuls-Generator 29 zugeführt, dessen 90°-Ausgangssignale den Detektoren 27, 28 zugeführt werden. Demgemäß sind die Ausgangssignale der Detektoren in den Leitungen 31 und 32 die zueinander rechtwinkligen Komponenten der Signale von den Detektorspulen. Die jeweiligen rechtwinkligen Komponenten werden in den Blöcken 33, 34 verstärkt und über Bandpaß-Filter geführt Die verstärkten und gefilterten rechtwinkligen Signalkomponenten erscheinen dann in den Leitungen 35 und 36.

Diese rechtwinkligen Komponenten werden einer Phasenwinkel-Steuerschaltung bzw. Gatterschaltung 37

zugeführt, die ein Torsteuersignal bzw. Gattersignal in der Leitung 38 erzeugt, wenn der Phasenwinkel der Komponenten in einem gewünschten begrenzten Ansprechbereich des Phasenwinkels liegt. Ein Schalter 39 führt in der dargestellten Stellung das Gattersignal 5 einer Doppeltorschaltung 41 zu. Wenn das Gattersignal die Tore dieser Schaltung öffnet, werden die vertikalen und die horizontalen rechtwinkligen Komponenten auf den Leitungen 35 und 36 zur Anzeige einem Kathodenstrahloszilloskop 42 zugeführt. Wenn der Schalter 39 in der gestrichelt gezeichneten Stellung ist, ist die Doppeltorschaltung 41 ständig geöffnet, so daß alle Ausgangssignale angezeigt werden.

Die vertikalen und die horizontalen Komponenten auf den Leitungen 35 und 36 werden ebenfalls einer Vektoramplitudenschaltung 43 zugeführt, die ein Ausgangssignal in der Leitung 44 erzeugt, das angenähert die Größe des Vektors darstellt, der durch die horizontale und die vertikale Komponente gebildet wird. Diese Schaltung kann eine Additionsschaltung sein, wie sie in der zuvor genannten US-PS 34 05 354 beschrieben ist, die so ausgebildet sein kann, daß über einen Winkelbereich von 360° eine Amplitude liefert, die innerhalb ±4% der wahren Vektoramplitude entspricht. Es können aufwendigere Schaltungen entworfen werden, um eine genauere Vektoramplitude zu liefern, indem die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der zwei rechtwinkligen Komponenten gebildet wird, wie dies dem Fachmann bekannt ist. Die Vektoramplituden werden einer Torschaltung 45 zugeführt die von der Schaltung 37 gesteuert wird. Der Ausgang der Torschaltung wird einer Schwellwert-Steuerschaltung 46 zugeführt, die Signale oberhalb einer gewünschten Schwelle zu Klassifizierungsschaltungen 47 durchläßt, die eine eine Sichtanzeige, einen Schreiber usw. einschließen können.

Um die Phasenwinkelsteuerschaltung und die Torschaltungen testen und einstellen zu können, ist ein rechtwinkliger Oszillator 48 vorgesehen, der bei geschlossenem Schalter 49 rechtwinklige Signale zu den ίο horizontalen und vertikalen Verstärkern und Filtern 33 und 34 liefert.

In F i g. 2 sind verschiedene mögliche Anzeigen dargestellt, die erfindungsgemäß erhalten werden können. Die Kreise 51 stellen den Schirm des Oszilloskops 42 dar. In Fig.2a sind Signale 52 bis 54 verschiedener Amplitude und Phase gezeigt. Bei Fehlerprüfgeräten, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind, erzeugt ein gegebener Riß häufig ein anfängliches Signal, dem ein ähnliches Signal um 180° im w Phasenwinkel verschoben folgt. Diese Signale 52'—54' sind ebenfalls dargestellt. Weiter zeigt die Figur offene Sektoren oder »Fenster« 55, die irgendwelche Fehlersignale anzeigen, deren Phasen in diesen offenen Sektoren liegen. Die schraffiert dargestellten Teile 56 stellen die Bereiche dar, in denen keine Signale angezeigt werden. Die Winkelbreite und die Winkelstellung der Fenster wird durch die Phasenwinkelsteuerschaltung 37 der Fi g. 1 bestimmt, wie später beschrieben wird. wi

In den Fig.2b—2d haben die Fenster die gleiche Breite, aber verschiedene Winkelstellungen. So werden in Fig. 2b die Signale 53,53' angezeigt und die anderen ausgeschlossen. In Fig. 2c werden die Signale 52, 52' und in F i g. 2d die Signale 54,54' angezeigt, während die *<^r· anderen Signale ausgeschlossen werden. In F i g. 2c sind die Fenster 55' verengt und die Winkelstellung von Tig.2b ist verändert. Das Signal 53 wird immer noch angezeigt, aber der Phasenwinkelbereich, in dem Signale abgezeigt werden können, ist kleiner. In Fig. 2f sind die Fenster 55" sehr breit gemacht, so daß nur Signale in dem engen Bereich der schraffierten Sektoren 56" nicht angezeigt werden.

In F i g. 3 sind Schaltungen für die Gatterschaltung 37 und die Doppeltorschaltung 41 gezeigt, die in F i g. 1 in dem gestrichelten Kasten eingeschlossen sind. Die rechtwinkligen Sigalkomponenten von den Leitungen 35, 36 werden Eingangsanschlüssen 35' bzw. 36' zugeführt. Der Einfachheit halber sollen die zwei Eingänge mit y und χ bezeichnet werden. Wie in F i g. 4a zu sehen ist, gelten für einen Vektor der Länge R die Beziehungen y= R sin « und χ = R cos «. In dem oberen Kanal wird das Signal y einer 180°-Phasenteiler-Schaltung zugeführt, die einen Transistor Q1 und anschließend zwei Emitterfolger-Treiber Q2, Q3 aufweist. Die Ausgänge der letzteren sind um 180° außer Phase und werden über Kondensatoren 61, 62 den entgegengesetzten Anschlüssen eines Sinus-Cosinus-Potentiometers 63 zugeführt. In dem unteren Kanal wird das Signal X in gleicher Weise durch die Transistoren QA, QS, Q 6 verarbeitet und den entgegengesetzten Anschlüssen eines Sinus-Cosinus-Potentiometers 64 zugeführt. Die Zwischenanschlüsse dieser Potentiometer sind geerdet, wie in F i g. 3 zu sehen ist.

Die Potentiometer sind miteinander gekoppelt, und nur ein Schleiferabgriff jedes Potentiometers wird verwendet, wobei der Schleifer 65 und der Schleifer 66 unter 90° zueinander stehen. Wenn daher die Eingänge in der dargestellten Weise angeschlossen sind und die Schleifer 65,66 werden zu verschiedenen Winkelstellungen β bewegt, wird der eine Eingang mit sin β und der andere mit cos β multipliziert.

Es sei darauf hingewiesen, daß allgemein für jeden Wert der rechtwinkligen Komponenten ein Winkel β existiert, mit solchen Sinus- und Cosinus-Werten, daß bei Multiplikation dieser Werte mit den zugehörigen rechtwinkligen Komponenten und bei algebraischer Addition die Resultierende Null wird. Die speziellen trigonometrischen Gleichungen und die Wahl von Sinus und Cosinus hängt von den ausgewählten Bezugswinkeln ab.

Zum Zwecke der Erläuterung soll hier angenommen werden, daß χ und y der Darstellung in Fig.4a entsprechen, wobei die gezeigten Polaritäten der üblichen Quadrantendarstellung entsprechen. Es soll außerdem angenommen werden, daß, wenn der Vektor R bei 90° liegt und sin « für die y-Komponente gleich -I-1 wird, die Polaritäten des y-Phasenteilers Q1 und der Treiber Q2, Q3 bewirken, daß der obere Anschluß des Potentiometers 63 positiv und der untere Anschluß negativ ist. In gleicher Weise soll angenommen werden, daß, wenn R bei 0° liegt und cosα für die x-Komponente gleich + 1 wird, der x-Phasenteiler QA und die Treiber QS, Q 6 bewirken, daß der obere Anschluß des Potentiometers 64 positiv und der untere Anschluß negativ ist.

Wird der Winkel β von der in den F i g. 4b und 4c gezeigten Stellung gezählt und ist der Schleifer 66 um 90° vor dem Schleifer 65, so multipliziert der Schleifer 65 den y-Eingang mit sin β und der Schleifer 66 multipliziert den ^-Eingang mit cos (3, wodurch sich die folgenden Ausgangssignalc ergeben:

EyRsin «sinβ Ε,·= /?cos «cosβ

Wenn j3 = «+9O°, dann wird E_y+E_x Null. Zur Erläuterung sollen einige Beispiele gegeben werden.

Wenn λ = Null und β = 90°, dann stehen die Schleifer wie in Fig.3 dargestellt ist. Sowohl E_y als auch E_x werden Null, da sin « und sin β Null sind. Das gleiche s trifft zu, wenn ot-180° und /3 = 270°. Wenn « = 90° und ß—180°, werden ebenfalls Null-AusgangssignaJe erhalten, da sin β und cos α jeweils Null sind. Das gleiche gilt, wenn « = 270° und /3 = 360° (0°).

Es sollen nun Zwischenpunkte in den ersten und ι ο zweiten Quadranten betrachtet werden. Es sein entsprechend den Schleiferstellungen in den Fig.4b und 4c angenommen, daß «=45° und /5=135°. E_x ist dann R (0,707) (0,707) und E_x ist dann R (0,707) (- 0,707), so daß sie in der Amplitude gleich, aber in der Polarität entgegengesetzt sind. Wenn « = 60° und ß = 150°, dann gilt Ey=R (0,866) (0,500) und £,= Ä (0,500) (-0,866). Wenn «=150° und β = 240°, dann gilt £>=Λ(0,500) (- 0,866) und E_x = R (- 0,866) (- 0,500). In beiden Fällen ergibt sich zahlenmäßig die gleiche Größe, aber das entgegengesetzte Vorzeichen.

Es sollen nun der dritte und der vierte Quadrant betrachtet werden. Wenn « = 240° und β=330°, dann gilt Ey=R(0,866)(-0,500) und £,= £(-0,500)(0,866). Bei α = 330° und β = 60° gilt £,= /?(- 0,500) (0,866) und E_x=R(0,866) (0,500). In beiden Fällen sind die Werte der Größe nach gleich aber besitzen entgegengesetzte Vorzeichen.

Wie in Fig.2 dargestellt ist, liefert eine gegebene Einstellung der Sinus-Cosinus-Potentiometer zwei Fenster, die um 180° gegeneinander versetzt sind. Ein Beispiel soll genügen. Es sei angenommen « = 250°, was um 180° gegen das oben gegebene Beispiel von 60° verschoben ist, und β =150° wie in diesem Beispiel. Dann gilt £,=(-0,866) (0,500) und £>(-0,500) ^ (-0,866), das heißt, sie besitzen die gleiche Größe, aber entgegengesetzte Polarität.

Es soll hier klar darauf hingewiesen werden, daß die oben angegebenen Gleichungen und numerischen Werte auf den Bezugswinkeln und Winkelrichtungen beruhen, die in F i g. 4 angegeben sind, und daß andere Werte und Gleichungen erhalten werden, wenn andere Annahmen gemacht werden. Wenn allgemein eine der rechtwinkligen Signalkomponenten abnimmt und die andere zunimmt, wenn sich « ändert, nehmen die Multiplikationsfaktoren zu bzw. ab, so daß resultierende Signale bei dem gewünschten Vektorwinkel entstehen, die in der Größe gleich sind.

Anstelle der in Fig.3 gezeigten Sinus-Coüinus-Potentiometer können andere Anordnungen zur Durch- führung der gewünschten Multiplikation verwendet werden, wenn dies erwünscht ist.

In F i g. 3 werden die resultierenden Signale E_y und E_x einer algebraischen Additionsschaltung zugeführt, die gleiche Widerstände 67, 67' aufweist. Das Ausgangssignal an dem Verbindungspunkt 68 wird Null, wenn « und β den oben beschriebenen Beziehungen genügen. Wenn sich bei einem gegebenen Potentiometerwinkel β der Vektorwinkel« ändert, ändert sich die Spannung am Punkt 68 um gleiche Werte, aber mit entgegcngesetz- Mi tem Vorzeichen für gleiche Vektorwinkel zu beiden Seiten des Winkels, der die Spannung Null liefert. Bei α-150° gibt z.B. der Vektorwinkel «-60° ein Null-Ausgangssignal, wie oben beschrieben wurde. Wenn sich « auf 90° ändert, so ergibt sich unter M Anwendung der obigen Gleichungen ein Atisgangssignal von +0,5 R am Punkt 68. Wenn sich « auf 30° ändert, wird das Ausgangssignal -0,5 R.

Das Ausgangssignal am Punkt 68 wird einem Verstärker 69 zugeführt, der als üblicher Operationsverstärker dargestellt ist, und das verstärkte Ausgangssignal wird einer 180°-Phasenteilerschaltung zugeführt, die den Transistor Q 7 enthält. Die in der Phase geteilten Ausgangssignale von Q 7 werden über jeweilige Emitterfolger-Treiber QS und <?9 einer Vollwellen-Gleichrichterschaltung 71 zugeführt. Liegt an dem Punkt 68 die Spannung Null, so werden gleiche Signale QB und Q 9 zugeführt, und das gleichgerichtete Ausgangssignal auf der Leitung 72 ist Null. Die Dioden in der Schaltung 71 sind so gepolt, daß ein negatives Ausgangssignal in der Leitung 72 erhalten wird, wenn sich die Spannung am Punkt 68 in beide Polaritätsrichtungen von Null aus ändert. Das gleichgerichtete Signal wird einem einstellbaren Potentiometer 73 zugeführt, dessen Schleifer über die Leitung 74 mit einem Differenzverstärker 75 verbunden ist. Eine einstellbare negative Vorspannung wird dem anderen Eingang des Verstärkers von dem Potentiometer 76 zugeführt. Der Ausgang des Differenzverstärkers wird über eine Diode 77 und einen Widerstand 78 zu der Leitung 38 und einem Kontakt geführt, der mit dem Schalterarm 39 in Berührung kommen kann, wie in F i g. 1 gezeigt ist.

Der Differenzverstärker ist so geschaltet, daß, wenn der negative Eingang auf der Leitung 74 kleiner als die negative Vorspannung von dem Potentiometer 76 ist, der Verstärkerausgang Null oder negativ wird und durch die Diode 77 gesperrt wird. Dadurch befindet sich die Leitung 38 auf Erdpotential. Wenn die Leitung 74 stärker negativ als die Vorspannung wird, geht das Ausgangssignal auf positiv und wird durch die Diode 77 durchgelassen, so daß die Leitung 78 positiv wird. Eine Zenerdiode 79 beschränkt den positiven Ausschlag zu Schutzzwecken.

Der Schalterarm 39 ist mit den Steuereingängen 40 einer Doppeltorschaltung 41 verbunden, die, wie gezeigt ist, ein kommerziell erhältlicher Typ ist, der so aufgebaut ist, daß die Tore offen sind und Signale durchlassen, wenn die Steuereingänge geerdet sind. Die Doppeltorschaltung wird mit den vertikalen und horizontalen Signalen von den Leitungen 35, 36 gespeist, wie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben wurde, und läßt diese über die Leitungen 81, 82 zu dem Oszilloskop 42 durch. Wenn die Leitung 38 positiv wird, werden die Tore gesperrt, und die entsprechenden Signale werden ausgeschlossen, wie in F i g. 2 dargestellt ist.

Zweckmäßigerweise ist das Vorspannungspotentiometer 76 intern einstellbar und das Potentiometer 73 für das gleichgerichtete Potential ist von außen einstellbar, wodurch es möglich wird, irgendeine gewünschte Breite des Aufnahmewinkelsektors oder »Fensters« auszuwählen. Wie zuvor beschrieben wurde, erlaubt die Einstellung der Sinus-Cosinus-Potentiometer 63, 64 die Festlegung des Fensters auf irgendeine gewünschte Winkeleinstellung in bezug auf die Phase der Eingangskomponenten. Auf diese Weise ist sowohl die Winkelstellung als auch die Breite des Fensters in bequemer Weise einstellbar.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, kann das Torsteuersignal auf Leitung 39 einer weiteren Torschaltung 45 zugeführt werden, die entweder die vertikale oder die horizontale Komponente, oder vorzugsweise ein Vektoramplitudensignal, das von den vertikalen und horizontalen Komponenten abgeleitet ist, zu den nachfolgenden Schaltungen führt.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, erdet der Schalterarm 39 in seiner unteren Stellung die Steuereingänge der Doppcl-

torschaltung 41, so daß alle empfangenen Signale angezeigt werden. Dies erleichtert die Einstellung des Fensterwinkels und der Fensterbreite auf den gewünschten Winkelbereich. Ein Druckknopfschalter kann für diesen Zweck verwendet werden. Wenn es erwünscht ist, kann ein getrenntes Oszilloskop von den Leitungen 35,36 gespeist werden, um kontinuierlich alle Signale anzuzeigen.

Anstatt das Signal auf Leitung 38 zu verwenden, um die Tore während des gewünschten Anzeigewinkeidetektors zu öffnen, kann das Signal dazu verwendet werden, die Tore während des unerwünschten Winkelsektors zu sperren, indem z. B. die Torsteuersignale umgekehrt werden oder eine entsprechende Torschaltung gewählt wird.

Zwei oder mehrere Phasenwinkel-Steuerschaltungen und Torschaltungen können verwendet werden, um entsprechende Winkelsektoren für die Anzeige auszuwählen, falls dies erwünscht ist. Dies kann z. B. insbesondere nützlich sein zur Trennung von Rissen am Außendurchmesser und am Innendurchmesser.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig.3 wird eine einfache Widerstandsadditionsschaltung für die algebraische Addition der resultierenden rechtwinkligen Komponenten nach der Multiplikation mit den jeweiligen Faktoren verwendet. Falls es erwünscht ist, können andere Additions- oder Subtraktionsschaltungen verwendet werden, und die Sinus-Cosinus-Potentiometer können so angeordnet sein, daß sie Ausgangssignale der geeigneten Polarität liefern. Es kann z. B. ein Differenzverstärker verwendet werden, der mit jeweiligen Signalen der gleichen Polarität bei dem gewünschten Vektorwinkel gespeist. Es können auch Vorspannungen in die Verarbeitungsschaltungen eingeführt werden, so daß ein minimaler Wert anstelle eines Nullwertes geliefert wird, wenn die multiplizierten Signale von im wesentlichen gleicher Amplitude sind.

Mit der dargestellten Vollwellen-Gleichrichtung verbreitern sich die Fenster symmetrisch in bezug auf ihren mittleren Winkel. Dies wird bevorzugt. Falls es jedoch erwünscht ist, kann nur eine Polarität der Abweichung von dem Zustand gleicher Amplitude verwendet werden, so daß sich das Fenster nur in eine Richtung von dem Zustand gleicher Amplitude öffnet. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß die Schaltungen so ausgelegt werden, daß nur eine Polarität der Abweichung verstärkt wird oder durch eine Halbwellen-Gleichrichtung usw.

Das beschriebene spezielle Ausführungsbeispiel ist ein Wirbelstrom-Fehlerprüfgerät, die Erfindung kann aber ebenfalls mit Wirbelstromgeräten vom Vergleichertyp verwendet werden, bei denen ein zu prüfender Gegenstand mit einem Bezugsgegenstand verglichen wird. Obwohl die Vorrichtung zur Begrenzung des Phasenbereichs, die beschrieben wurde, speziell für ein Wirbelstrom-Prüfgerät ausgelegt ist, kann sie ebenfalls in anderem Zusammenhang verwendet werden, wo rechtwinklige Komponenten zur Verfügung stehen oder erzeugt werden können, und es erwünscht ist, den Phasenwinkelbereich des Ansprechens zu begrenzen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wirbelstrom-Prüfgerät mit einer Prüfspulanordnung zum Erzeugen von Wirbelströmen in einem zu prüfenden Gegenstand und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, dessen Amplitude und Phase sich entsprechend Änderungen im Gegenstand ändert, mit einer Schaltung zum Erzeugen rechtwinkliger Signalkomponenten des Ausgangssignals, einer Gatterschaltung, die einen Eingang, dem ein Signal zugeführt wird, das einer der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht oder aus beiden rechtwinkligen Signalkomponenten hergeleitet ist und etwa proportional zur Amplitude des durch die rechtwinkligen Signalkomponenten dargestellten Vektors ist, und einen Ausgang aufweist, der Anzeige-, Klassifizier- oder Aufzeichnungsgeräten oder ähnlichem zugeführt ist, und mit einer Schaltung, die unter Verwendung der rechtwinkligen Signalkomponenten ein Gattersignal für die Gatterschaltung erzeugt, das Ausgangssignale der Gatterschaltung auf Signale innerhalb eines begrenzten Phasenwinkelbereichs beschränkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (37) zur Erzeugung des Gattersignals einen einstellbaren Sinus-Cosinus-Multiplikator (63, 64), der die rechtwinkligen Signalkomponenten empfängt und sie mit zugehörigen Sinus- und Cosinus-Funktionen multipliziert und durch Signale (Ey, E_x) etwa gleicher Amplitude bei einem von der Einstellung des Multiplikators abhängigen Phasenwinkel der rechtwinkligen Signalkomponenten erzeugt, eine auf die jeweiligen Signale ansprechende Vereinigungsschaltung (67, 67') zum Erzeugen eines Ausgangssignals von minimalem Wert, wenn die Signale etwa gleiche Amplitude haben, und von zunehmend größerem Wert, wenn die Signale ungleich werden, und eine Schwellenschaltung (71, 73, 75, 76) aufweist, die auf das Ausgangssignal der Vereinigungsschahung (67, 67') anspricht, um ein Gattersignal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal innerhalb eines Bereiches liegt, der einem begrenzten Phasenwinkelbereich der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht.

2. Wirbelstrom-Prüfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Sinus-Cosinus-Multiplikator ein Paar gekoppelter Sinus-Cosinus-Potentiometer (63, 64) aufweist, die mit den jeweiligen rechtwinkligen Signalkomponenten gespeist werden, und daß die Schleifer (65, 66) der Potentiometer jeweils relativ zueinander so orientiert sind, daß sie die ihnen zugeführten Eingangssignale mit zugehörigen Sinus- und Cosinus-Funktionen multiplizieren.

3. Wirbelstrom-Prüfgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungsschaltung (67,67') eine algebraische Addierschaltung zum Erzeugen von Ausgangssignalen in entgegengesetzter Polarität in bezug auf den minimalen Wert, wenn die zugeführten Signale in entgegengesetzten Richtungen ungleich werden, und eine Gleichrichterschaltung (71) aufweist, um ein Ausgangssignal gleicher Polarität für jede Polarität dieser Ausgangssignale entgegengesetzter Polarität zu erzeugen.

4. Wirbelstrom-Prüfgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungsschaltung eine Widerstands-Additionsschaltung (67, 67') aufweist, mit der die Schleifer (65, 66) der

Potentiometer (63, 64) verbunden sind, und eine Schaltung (69, Q7-Q9, 71) aufweist, die das Ausgangssignal der Widerstands-Addierschaltung verstärkt und es vollwellengleich richtet

5. Wirbelstrom-Prüfgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung (71) einer einstellbaren Schaltung (73, 75, 76) zur Auswahl eines erwünschten Amplitudenbereiches des gleichgerichteten Signals zugeführt wird, wodurch ein Gattersignal erzeugt wird, das einem einstellbaren Phasenwinkelbereich der rechtwinkligen Signalkomponenten entspricht