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專利名稱：確定和評(píng)價(jià)檢驗(yàn)對(duì)象中的渦流顯示、尤其是裂紋的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉步 一種用于確定和評(píng)價(jià)在導(dǎo)電材料制成的檢驗(yàn)對(duì)象中的 渦流顯示、尤其是裂紋的方法。
背景技術(shù)：
在眾多的材料檢驗(yàn)中需要無(wú)損的方法。例如金屬制的構(gòu)件的表面常 常經(jīng)受造成腐蝕、氧化、擴(kuò)散和其它老化過(guò)程的環(huán)境。通過(guò)機(jī)械應(yīng)力也 可能引起在構(gòu)件表面中的裂紋。
例如這也適用于燃?xì)廨啓C(jī)的工作葉片和導(dǎo)向葉片，所述工作葉片和 導(dǎo)向葉片由于機(jī)械的和熱的負(fù)荷特別遭受了在其表面上的裂紋形成。為 了可以以有規(guī)則的間隔來(lái)檢驗(yàn)這種葉輪的當(dāng)前的狀態(tài)，需要無(wú)損的檢驗(yàn) 方法。
通過(guò)應(yīng)用渦流原理可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢驗(yàn)方法。在此，檢驗(yàn)對(duì)象 經(jīng)受具有可調(diào)節(jié)頻率的電磁交變場(chǎng)。因此在檢驗(yàn)對(duì)象中感應(yīng)了渦流。檢 測(cè)由渦流所生成的電；茲場(chǎng)或其所感應(yīng)的電壓。在此，可以確定所感應(yīng)的 電壓的幅度和相位。
為了可以確定構(gòu)件表面中的裂紋，可以采用渦流法。原則上也可以 用渦流法確定裂紋深度。但是如何可以區(qū)分簡(jiǎn)單的裂紋和多個(gè)緊密相鄰 的裂紋是未知的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于確定和評(píng)價(jià)在導(dǎo)電構(gòu)件中的 一個(gè)或 多個(gè)渦流顯示、尤其是裂紋的改善了的方法，該方法也能夠可靠地在單 個(gè)裂紋和多個(gè)相鄰的裂紋之間進(jìn)行區(qū)分。
通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的主題解決該任務(wù)。
用于確定和評(píng)價(jià)在導(dǎo)電材料制成的檢驗(yàn)對(duì)象中的渦流顯示、尤其是
裂紋的本發(fā)明方法具有以下的步驟
-將具有預(yù)定的恒定或可變頻率的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象，-在檢驗(yàn)對(duì)象的表面段上沿著預(yù)定的平行的測(cè)量跡線檢測(cè)在檢驗(yàn)對(duì) 象中所感應(yīng)的渦流，
-提供渦流信號(hào)，其中將每一個(gè)渦流信號(hào)分配給測(cè)量跡線，
-處理渦流信號(hào)，并根據(jù)測(cè)量跡線、頻率和沿著測(cè)量跡線的位置提 供所處理的測(cè)量參量，
-通過(guò)采用至少一個(gè)相鄰測(cè)量跡線的所處理的測(cè)量參量來(lái)解釋所處 理的測(cè)量參量，和
-提供具有相對(duì)于所處理的測(cè)量參量被修正的幅度和/或跡線位置 的合成裂紋信號(hào)。
本發(fā)明的核心在于，沿著平行的測(cè)量跡線掃描檢驗(yàn)對(duì)象的表面或表 面段。由此有效地掃描檢驗(yàn)對(duì)象的面或面段。在此檢測(cè)在檢驗(yàn)對(duì)象中所 感應(yīng)的渦流。將所檢測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)與相鄰測(cè)量跡線的測(cè)量數(shù)據(jù)邏輯連 接。以此方式可以通過(guò)考慮相鄰測(cè)量跡線的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)修正測(cè)量跡線的 所檢測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)。同樣可以通過(guò)考慮相鄰測(cè)量跡線的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)解釋 測(cè)量跡線的多義的測(cè)量數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地;險(xiǎn)測(cè)由渦流所感應(yīng)的電壓。在此，可以檢測(cè)由渦流所感應(yīng)的 電壓的幅度和相位。檢驗(yàn)對(duì)象中的裂紋導(dǎo)致局部其他電特性，例如比檢 驗(yàn)對(duì)象的材料小的導(dǎo)電性。以此方式影響所感應(yīng)的電壓和探測(cè)裂紋。
優(yōu)選基于預(yù)定的評(píng)價(jià)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所處理的測(cè)量參量的解釋。
評(píng)價(jià)算法例如基于由經(jīng)驗(yàn)確定的規(guī)則組。為此尤其是可以對(duì)具有已 知特性的檢驗(yàn)對(duì)象的樣本執(zhí)行參考測(cè)量，并從中建立校準(zhǔn)函數(shù)。
可替代地或附加地，評(píng)價(jià)算法可以基于尤其是通過(guò)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的 自學(xué)習(xí)方法。
在測(cè)量技術(shù)上可使用多通道傳感器用于檢測(cè)渦流，其中，將每一個(gè) 通道分配給測(cè)量跡線。利用多通道傳感器可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)測(cè)量。 尤其是可以同時(shí)掃描平行的測(cè)量跡線。
替代于此，可使用單傳感器用于檢測(cè)渦流，其中，相繼地掃描平行 的測(cè)量跡線。
例如將具有多個(gè)離散頻率的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象。由于電交
變場(chǎng)的某些特性與頻率有關(guān)，因此可以獲得關(guān)于檢驗(yàn)對(duì)象的附加的信 自同樣可以將具有連續(xù)頻鐠的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象。頻譜也具 有表征性的結(jié)構(gòu)，并允許推斷出檢驗(yàn)對(duì)象的物理特性。
主要將合成裂紋信號(hào)用于確定一個(gè)或多個(gè)裂紋的幾何特性。
尤其是規(guī)定，將合成裂紋信號(hào)用于確定一個(gè)或多個(gè)裂紋的深度。裂 紋的深度在許多情況下決定了是否必須更換或修理檢驗(yàn)對(duì)象。
此外，可將渦流信號(hào)用于確定導(dǎo)電性。從導(dǎo)電性中也可以間接獲得 關(guān)于裂紋的幾何結(jié)構(gòu)的信息。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式中采用機(jī)械導(dǎo)向裝置，以便確定渦流傳感 器在一企-瞼對(duì)象的表面l殳上沿著測(cè)量跡線的移動(dòng)。以此方式可以再現(xiàn)本方 法。尤其是在應(yīng)用單傳感器時(shí)，機(jī)械導(dǎo)向有利于確保所規(guī)定的跡線間距。 可以實(shí)施參考測(cè)量，以便例如確定評(píng)價(jià)算法或校準(zhǔn)曲線。
為此優(yōu)選地，機(jī)械導(dǎo)向裝置與檢驗(yàn)對(duì)象的幾何形狀相匹配或者使機(jī) 械導(dǎo)向裝置與檢驗(yàn)對(duì)象的幾何形狀相匹配。
尤其是規(guī)定本方法用于確定和評(píng)價(jià)在檢驗(yàn)對(duì)象的表面處和/或在檢 驗(yàn)對(duì)象的表面的范圍中的裂紋。檢驗(yàn)對(duì)象的表面在運(yùn)行中特別經(jīng)受機(jī)械 和化學(xué)的負(fù)荷。
最后規(guī)定，使用本方法用于在電磁交變場(chǎng)的測(cè)量范圍中確定和評(píng)價(jià) 檢驗(yàn)對(duì)象的表面之下的裂紋。在檢驗(yàn)對(duì)象的表面之下的裂紋也影響該檢 驗(yàn)對(duì)象的電特性和因此影響渦流。
本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和特別的實(shí)施形式是從屬權(quán)利要求的主題。


以下在

中借助優(yōu)選的實(shí)施形式和參照附圖來(lái)詳細(xì)闡述根 據(jù)本發(fā)明的方法。
圖1展示了根據(jù)本發(fā)明方法優(yōu)選實(shí)施形式檢測(cè)和分析渦流信號(hào)的示 意視圖，
圖2展示了在應(yīng)用評(píng)價(jià)算法之前，在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施形 式的信號(hào)處理之后所處理的測(cè)量信號(hào)的示范性的示意圖形表示，和
圖3展示了在應(yīng)用評(píng)價(jià)算法之后，在根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施形 式的邏輯連接之后，合成裂紋信號(hào)的示范性的示意圖形表示。
具體實(shí)施方式
圖1展示了根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施形式在檢驗(yàn)對(duì)象的表面段 10處才企測(cè)和分析渦流信號(hào)Xl、 X2、 X3、 X4和X5的示意^L圖。用渦流傳感
器12實(shí)現(xiàn)對(duì)檢驗(yàn)對(duì)象的表面段10的掃描。
使檢驗(yàn)對(duì)象經(jīng)受具有可調(diào)節(jié)頻率f的電磁交變場(chǎng)?？梢栽O(shè)置一個(gè)或 多個(gè)確定的頻率f。同樣可以采用具有預(yù)定的極限頻率的連續(xù)頻謙。由
電磁交變場(chǎng)在^Ht對(duì)象中感應(yīng)渦流。由渦流傳感器12檢測(cè)由渦流所生 成的電；茲場(chǎng)或其所感應(yīng)的電壓。
可將渦流傳感器12要么構(gòu)成為單通道傳感器，要么構(gòu)成為多通道 傳感器。在該具體實(shí)施形式中，渦流傳感器12構(gòu)成為多通道傳感器，
包括五個(gè)通道 Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4。
通過(guò)將渦流傳感器12沿著移 動(dòng)方向移動(dòng)，給每一個(gè)單個(gè)傳感器分配測(cè)量跡線。在表面段10上互相 平4亍地布置測(cè)量跡線。同樣給通道 Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4 中的每一
個(gè)分別分配測(cè)量跡線。
在替代地采用單通道傳感器時(shí)，用同一傳感器相繼掃描在表面段10 上的平行走向的測(cè)量跡線。
在信號(hào)處理14中和隨后在邏輯連接16中處理各個(gè)通道Cn、 cn+1、 Cn+2 、 Cn+3和Cn+4的渦流4言號(hào)、 X2 、 X3 、 X4和X5 。
首先使各個(gè)通道 Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4的渴流信號(hào)Xi 、 X2、 X3 、 X4和X5經(jīng)歷信號(hào)處理14。在信號(hào)處理14時(shí)，生成對(duì)于每一個(gè)通道Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4所處理的測(cè)量參量U2、 U3 、 114和115。所處理 的測(cè)量參量Ui、 U2、 U3、 U4和U5是通道Cn、 Cn+i 、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4、頻 率f和測(cè)量位置S的函數(shù)。測(cè)量位置S定義在相應(yīng)測(cè)量跡線上的點(diǎn)。
對(duì)于每一個(gè)通道
Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4
和對(duì)于每一個(gè)頻率f,獨(dú)
立地實(shí)現(xiàn)渦流信號(hào)X!、 X2、 X3、 X4和X5的信號(hào)處理14。
在隨后的邏輯連接16中，按照預(yù)定的準(zhǔn)則解釋(interpretieren )所
處理的測(cè)量參量Ui、 U2、 U3、 U4和U5。
在此，對(duì)于每一個(gè)測(cè)量位置S,將一個(gè)或多個(gè)所選的所處理的測(cè)量 參量U" U2、 U3、 U4和U5的值與相鄰位置的值進(jìn)行比較。除此之外，可 以將所選的所處理的測(cè)量參量m、 U2、 U3、 U4和U5的值與對(duì)于不同頻率 f的相鄰位置的值進(jìn)行比較。
通過(guò)應(yīng)用基于由經(jīng)驗(yàn)所確定的規(guī)則組的評(píng)價(jià)算法或通過(guò)自學(xué)習(xí)方案，在此生成合成的裂紋信號(hào)Vl、 V2、 V3、 V4和V5。在合成的裂紋信號(hào) V!、 V2、 V3、 V4和V5中修正對(duì)檢-瞼跡線Cn的分配和幅度。以此方式所修 正的裂紋信號(hào)Vh V2、 V3、 V4和V5改善了對(duì)于裂紋的位置和數(shù)量的陳述， 并可以被用于確定裂紋的深度。
通過(guò)掃描才企-瞼對(duì)象的表面l殳10，生成渦流信號(hào)Xi、 X2、 X3、 X4和X5 的線表示或面表示。渦流信號(hào)X^ X2、 X3、 X4和X5因此是沿著測(cè)量跡線 的位置S的函數(shù)或在表面段IO上的位置的函數(shù)。
設(shè)置機(jī)械的導(dǎo)向設(shè)備，以便沿著預(yù)定的測(cè)量跡線可再現(xiàn)地移動(dòng)渦流 傳感器12。
多個(gè)頻率f的采用能夠?qū)崿F(xiàn)關(guān)于裂紋特性的附加信息，因?yàn)槎鄠€(gè)電 磁參量與頻率有關(guān)?？梢酝瑫r(shí)或相繼地將不同的頻率f施加于檢驗(yàn)對(duì)象。
圖2展示了根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施形式在信號(hào)處理12之后和
在邏輯連續(xù)16之前，所處理的測(cè)量參量IH、 U2、 U3、 U4和U5的示范性 示意圖形表示。分別從相應(yīng)的渦流信號(hào)X!、 X2、 X3、 X4和X5中得出所處 理的測(cè)量參量L^、 U2、 U3、 U4和U5。 對(duì)于每一個(gè)通道
Cn、 Cn+1、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4 并且對(duì)于每一個(gè)頻率f,
獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)渦流信號(hào)Xp X2、 X3、 X4和X5的信號(hào)處理14。在信號(hào)處理 14中，對(duì)于每一個(gè)通道 Cn、 Cn+l、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4
生成相應(yīng)的所處理的
測(cè)量參量IH、 U2、 U3、 U4和Us。得出的所處理的測(cè)量參量Ul、 U2、 U3、 U4和U5是通道Cn、 Cn+i、 Cn+2、 Cn+3和Cn+4、頻率f和測(cè)量位置S的函數(shù)。
圖3展示了根據(jù)本方法的優(yōu)選實(shí)施形式在邏輯連續(xù)16之后的合成 的裂紋信號(hào)V" V2、 V3、 V4和V5的示范性的示意圖形表示。從所處理的 測(cè)量參量m、 U2、 U3、 114和U5中得出合成的裂紋信號(hào)V!、 V2、 V3、 V4和 V5。在確定合成的裂紋信號(hào)V3時(shí)使用相應(yīng)的所處理的測(cè)量參量U3，并且 至少還使用相鄰的所處理的測(cè)量參量112和U4。對(duì)相鄰的所處理的測(cè)量參 量Ul和U5的評(píng)價(jià)得出定位于通道之間的單個(gè)信號(hào)的結(jié)果。
本發(fā)明方法是一種特別有效的方法，用以確定和評(píng)價(jià)在檢驗(yàn)對(duì)象表 面中的裂紋。除此之外，可以確定裂紋的其它幾何特性，其方式是確定 是否涉及唯一的裂紋，或涉及兩個(gè)或多個(gè)毗鄰的裂紋。
權(quán)利要求
1.用于確定和評(píng)價(jià)在由導(dǎo)電材料制成的檢驗(yàn)對(duì)象中的渦流顯示、尤其是裂紋的方法，其中，本方法具有以下的步驟-將具有預(yù)定的恒定的或可變的頻率(f)的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象，-在檢驗(yàn)對(duì)象的表面段(10)上沿著預(yù)定的平行的測(cè)量跡線(cn，cn+1，cn+2，cn+3，cn+4)檢測(cè)在檢驗(yàn)對(duì)象中所感應(yīng)的渦流，-提供渦流信號(hào)(x1，x2，x3，x4，x5)，其中將每一個(gè)渦流信號(hào)(x1，x2，x3，x4，x5)分配給測(cè)量跡線(cn，cn+1，cn+2，cn+3，cn+4)，-處理(14)渦流信號(hào)(x1，x2，x3，x4，x5)并且根據(jù)測(cè)量跡線(cn，cn+1，cn+2，cn+3，cn+4)、頻率(f)和沿著測(cè)量跡線(cn，cn+1，cn+2，cn+3，cn+4)的位置(s)來(lái)提供所處理的測(cè)量參量(u1，u2，u3，u4，u5)，-通過(guò)采用至少一個(gè)相鄰測(cè)量跡線(cn，cn+1，cn+2，cn+3，cn+4)的所處理的測(cè)量參量(u1，u2，u3，u4，u5)解釋(16)所處理的測(cè)量參量(u1，u2，u3，u4，u5)，和-提供具有相對(duì)于所處理的測(cè)量參量(u1，u2，u3，u4，u5)被修正的幅度和/或跡線位置的合成裂紋信號(hào)(v1，v2，v3，v4，v5)。
2. 按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，檢測(cè)由磁交變場(chǎng)所感應(yīng)的渦流的幅度和相位。
3. 按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，基于預(yù)定的評(píng)價(jià)算法 實(shí)現(xiàn)對(duì)所處理的測(cè)量參量(Ul， u2， u3, u4, u5)的解釋(16)。
4. 按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)算法基于據(jù)經(jīng)驗(yàn) 確定的MJ'J組。
5. 按照權(quán)利要求3或4的方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)算法基于尤 其是采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)方法。
6. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用多通道傳感器 (12)用于檢測(cè)渦流，其中，將每一個(gè)通道(Cn, cn+1, cn+2, cn+3, cn+4)分配給測(cè)量跡線。
7. 按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，同時(shí)掃描平行的測(cè)量跡線(Cn, Cn+1, Cn+2, Cn+3, Cn+4 ) ■=
8. 按照權(quán)利要求1至5之一的方法，其特征在于，使用單傳感器用于才全測(cè)渦流，其中，相繼地掃描平行的測(cè)量跡線(Cn, Cn+1, Cn+2, Cn+3， Cn+4)。
9. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將具有多個(gè)離散頻 率(f)的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象。
10. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，將具有連續(xù)頻譜的電石茲交變場(chǎng)施加于4企-驗(yàn)對(duì)象。
11. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用合成裂紋信號(hào)(V!, V2， V3, V4, V5)用于確定一個(gè)或多個(gè)裂紋的幾何特性。
12. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用合成裂紋信號(hào)(Vl5 v2, v3, v4, v5)用于確定一個(gè)或多個(gè)裂紋的深度。
13. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，使用渦流信號(hào)(xj， x2, x3, x4, x5)用于確定導(dǎo)電性。
14. 按照權(quán)利要求6至13之一的方法，其特征在于，采用機(jī)械導(dǎo)向 裝置，以便確定渦流傳感器(12)在檢驗(yàn)對(duì)象的表面段(10)上沿著測(cè) 量跡線的移動(dòng)。
15. 按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于，機(jī)械導(dǎo)向裝置與檢驗(yàn)對(duì) 象的幾何形狀相匹配或者使機(jī)械導(dǎo)向裝置與檢驗(yàn)對(duì)象的幾何形狀相匹配。
16. 按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，設(shè)置所述方法用于 確定和評(píng)價(jià)在檢驗(yàn)對(duì)象的表面處和/或在檢驗(yàn)對(duì)象的表面的范圍中的裂紋。
17.按照以上權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，設(shè)置所述方法用于 確定和評(píng)價(jià)在檢驗(yàn)對(duì)象的表面之下的裂紋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定和評(píng)價(jià)在由導(dǎo)電材料制的檢驗(yàn)對(duì)象中的渦流顯示的，尤其是裂紋的方法，其中，本方法具有以下的步驟將具有預(yù)定的恒定或可變頻率(f)的電磁交變場(chǎng)施加于檢驗(yàn)對(duì)象，在檢驗(yàn)對(duì)象的表面段(10)上沿著預(yù)定的平行的測(cè)量跡線檢測(cè)在檢驗(yàn)對(duì)象中所感應(yīng)的渦流，提供渦流信號(hào)，其中將每一個(gè)渦流信號(hào)分配給測(cè)量跡線，處理(14)渦流信號(hào)并且根據(jù)測(cè)量跡線、頻率(f)和沿著測(cè)量跡線的位置(s)來(lái)提供所處理的測(cè)量參量，通過(guò)采用至少一個(gè)相鄰的測(cè)量跡線的所處理的測(cè)量參量解釋(16)所處理的測(cè)量參量，和提供具有相對(duì)于所處理的測(cè)量參量被修正的幅度和/或跡線位置的合成裂紋信號(hào)。
文檔編號(hào)G01N27/90GK101587097SQ20091014107
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者M·瓊格布盧思, R·威爾肯霍納 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司