饋通線圈組件、帶有饋通線圈組件的測試裝置和測試方法
【專利摘要】一種用于應用在用于借助于渦流以饋通方法測試長形產品的測試裝置中的饋通線圈組件(100)具有帶有激勵線圈(122)的激勵線圈組件(其包圍用于沿著饋通方向(192)引導長形產品(190)穿過的通過口(112))和圍繞通過口布置的接收線圈組件。接收線圈組件具有分布在通過口(112)的周緣上的兩個或更多個部段線圈組件(142-1至142-8)，其中，每個部段線圈組件具有檢測區域，其僅覆蓋長形產品的表面的周緣的一周緣截段。部段線圈組件(142-1至142-8)以與饋通線圈組件的參考軸線(114)的不同的距離(A1，A2)分布在包圍通過口的至少兩個殼上(S1，S2)。在此，第一部段線圈組件(142-1至142-4)無相互重疊地布置在第一殼(S1)上并且第二部段線圈組件(142-5至142-8)無相互重疊地布置在第二殼(S2)上。第一和第二部段線圈組件在周向上彼此在周緣上錯位地布置成使得第二部段線圈組件檢測不被第一部段線圈組件覆蓋的周緣截段。
【專利說明】饋通線圈組件、帶有饋通線圈組件的測試裝置和測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于應用在用于借助于渦流(Wirbelstrom)以饋通方法(Durchlaufverfahren)測試長形產品(Langprodukt)的測試裝置(Priifvorrichtung)中的饋通線圈組件(Durchlaufspulenanordnung)、涉及一種根據權利要求12的前序部分的用于借助于渦流測試長形產品的測試方法以及涉及一種帶有這樣的饋通線圈組件的測試裝置。
【背景技術】
[0002]長形產品是長形伸延的金屬物品，例如金屬線(Draht)、棒、桿或管等。這樣的長形產品可用作用于高品質的最終產品的原材料并且經常受到最高的質量要求。對材料缺陷、例如對接近表面的裂縫、縮孔(Lunker)、疤或其它材料不均勻性(以下也稱缺陷或瑕疵)的測試形成該產品的質量控制的重要部分。在此，通常追求帶有較高分辨率(Aufl^sung)的材料表面的 盡可能無隙的測試，其根據在制造地點處的可能性應能夠有節奏地且以制造過程的速度執行。目前常常在利用電磁方法、尤其渦流技術的情況下以饋通方法來執行這樣的測試。在以饋通方法的測試中，使待測試的對象(測試對象、測試件(Prilfling))以可預設的、必要時相對高的通過速度移動通過測試裝置的裝備有相應的傳感機構(Sensorik)的測試截段并且在此被測試。
[0003]在以渦流方法的無破壞的材料測試中，通過以交變電流運行的激勵線圈(Erregerspule)在待測試的材料中感應出合適的方向、大小和頻率的交變電流(潤流)并且借助于傳感器、例如線圈組件來檢測和評估產生的渦流的不規則性。
[0004]在渦流測試中利用該效果，即在能導電的材料中的大多數污物或缺陷具有與測試材料本身不同的導電能力和/或不同的導磁性(Permeabilitaet)。待評估的測量信號尤其由測試件材料的傳導能力和導磁性且由在渦流傳感器與材料表面之間的距離來確定，其中，隨著傳感器與材料表面的距離增加，缺陷信號(Fehlersignal)的絕對強度以及在有效信號與干擾信號之間的比例(有效/干擾比，S/N比率)減小。
[0005]在用于饋通方法的測試裝置的類別中使用包圍測試對象的饋通線圈組件，待測試的對象(長形產品)被引導穿過其。饋通線圈組件具有帶有激勵線圈的激勵線圈組件，其包圍用于沿著饋通方向(Durchlaufrichtung)引導長形延伸的對象穿過的通過口(Durchlassoffnung)。激勵線圈組件具有用于激勵線圈聯接到交變電壓源處的聯接裝置。此外，設置有圍繞通過口布置的接收線圈組件(Empfjingerspulenanordnung),其具有用于接收線圈組件聯接到測試裝置的評估裝置處的聯接裝置。激勵線圈組件和接收線圈組件經由聯接裝置被聯接到測試裝置的電氣或電子元件處。這樣的圍繞的饋通線圈組件通常可相對成本有利地制造并且由于其堅固性也能可靠地且經濟地使用在艱苦的環境條件下。
[0006]在文件DE 101 35 660 Cl中說明了一個這種類型的饋通線圈組件，利用其應能以經濟的方式可靠地找到軌道式的(bahnartig)缺陷、確保清楚的缺陷分辨率并且保證測試結果的良好的可重復性。饋通線圈組件具有在外側包圍待測試的對象的測量元件，其以由在差動或多差動電路(Multidifferenzschaltung)中的導體條(Streifenleiter)構成的以平均的徑向距離圓環形地圍繞該對象的至少三個部段-測量線圈的形式。這些部段-測量線圈在周向上以其彼此相鄰的端部截段相疊并且與多通道評估電子裝置(Mehrkanalauswerteelektronik)相聯結。此外，部段-測量線圈被絕對線圈(Absolutspule)圍繞，其在其方面又被與所有測量線圈相關聯的激勵線圈圍繞。絕對線圈可在結構匹配部段-測量線圈的情況下同樣來分段，其中，那么部段-絕對線圈以其端部截段相疊。因為部段-測量線圈的線圈有效面積在周向上相疊，應以相同的靈敏性獲得待測試的對象的表面的真正100%的覆蓋。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一個這種類型的用于應用在用于以饋通方法測試長形產品的測試裝置中的饋通線圈組件，其在成本有利且結構堅固的情況下可提供關于在通過的測試對象中的缺陷和其它不規則性的有說服力的測試結果。另一目的是提供一種測試方法以及一種測試裝置，其利用這樣的饋通線圈組件工作。
[0008]為了實現該目的，提供一種帶有權利要求1的特征的饋通線圈組件。此外，提供一種帶有權利要求12的特征的測試方法以及一種帶有權利要求15的特征的測試裝置。
[0009]有利的改進方案在從屬權利要求中來說明。全部權利要求的文辭通過參考說明書的內容來做出。
[0010]接收線圈組件具有分布在通過口的周緣上的兩個或更多個部段線圈組件。部段線圈組件的每個具有檢測區域，其僅覆蓋長形產品的表面的整個周緣的一部分、即一周緣部段。這樣的饋通線圈組件具有對兩個或更多個部段線圈組件(其僅分別覆蓋測試件的周緣的一部分或一部段)的共同激勵。由各個部段線圈組件提供的所有信號即基于共同的激勵并且就此而言直接彼此可比。同時使接收線圈組件能夠分段或劃分成多個部段線圈組件，即可使出現的缺陷信號與對象表面的一定的周緣截段相關聯。因此，缺陷的定位不僅如在傳統的饋通線圈組件中那樣在對象的縱向中可能而且在周向上可能。傳統的饋通線圈組件在堅固性和可靠性方面的優點在此可保留。
[0011]在所要求保護的本發明中設置成，部段線圈組件以與饋通線圈組件的參考軸線的不同距離分布在包圍通過口的至少兩個殼上。在此，第一部段線圈組件在周向上無相互重疊地布置在第一殼上。而第二部段線圈組件在周向上無相互重疊地布置在第二殼上。因為在殼之間在徑向上存在與參考軸線的距離，第一部段線圈組件具有不同于第二部段線圈組件的與參考軸線的距離。概念“殼”在此表示在周向上圍繞參考軸線伸延的面，其面部段平行于參考軸線取向并且在周向上逐段地或連續地彎曲。
[0012]面與參考軸線的徑向距離跟隨預設的距離函數。因為殼的所有部段線圈組件位于該殼上，與參考軸線的徑向距離在殼的每個部段線圈組件的任何部位處經由距離函數精確地來定義。殼的部段線圈組件無相互重疊地布置在其相應的殼上。其可在周向上直接彼此鄰接。然而通常在周向上在相鄰的部段線圈組件的彼此面對的端部之間存在距離。
[0013]對于第一和第二殼彼此的限定的距離，存在第一和第二部段線圈組件的信號的直接的可比性，因為所產生的缺陷信號通常示出獨特的距離特性并且因此可根據已知的距離函數來相互比較。[0014]布置于在饋通方向上相疊的兩個或更多個殼上在此允許出現的缺陷信號與沿著所測試的長形產品的軸向位置的精確的關聯。
[0015]避免在周向上的相互重疊被視為有利。根據發明人的觀察，在部段線圈組件的重疊區域(其應與參考軸線處于名義相同的距離中)中產生信號的線圈組件與測試件表面的對于測試決定性的距離偏離于在重疊區域之外的距離，從而可產生測量不精確性(Messungenauigkeit)。其在避免相互重疊時被避免。
[0016]為了盡管如此還使在周向上無隙的測試成為可能，第一和第二部段線圈組件在周向上彼此錯位地布置成使得第二部段線圈組件的處在第一部段線圈組件之間的周緣截段可部分地或完全地檢測。換言之:第一和第二部段線圈組件在周向上彼此在周緣上錯位地(umfangsversetzt)布置成使得第二部段線圈組件檢測不被第一部段線圈組件覆蓋的周緣截段。第一和第二部段線圈組件即覆蓋待測試的長形產品的不同周緣截段，其中，檢測區域總體上互補并且必要時部分地相疊成使得在周向上無隙的測試是可能的。
[0017]根據另一表達，相應的部段線圈組件無相互重疊地布置在其所屬的殼上并且相應的部段線圈組件在不同的殼上在周向上在周緣上彼此錯位地布置成使得整個周緣被所有殼的部段線圈組件覆蓋。
[0018]優選地，部段線圈組件分布到剛好兩個殼上、也就是到一個第一殼和剛好一個第二殼上。由此，在結構方面得到帶有較小復雜度的構造并且其足以將由部段線圈組件產生的信號分配給僅僅兩個距離函數。然而也可能將部段線圈組件分布到多于兩個殼上，例如到三個、四個、五個或六個殼上，在它們之間在徑向上分別存在距離。在此可以是，通過三個或更多個殼的部段線圈組件的組合才實現周緣的完整覆蓋。
[0019]在一些實施形式中，第一部段線圈組件布置以與參考軸線的第一徑向距離布置在圓柱狀的第一殼上而第二部段線圈組件以不同于第一徑向距離的與參考軸線的第二徑向距離布置在圓柱狀的第二殼上。如果橫截面形狀具有相對于對稱中心的中心對稱性，通過對稱中心的軸線可被稱為中心參考軸線或中心軸線。在這樣的實施形式中，殼同軸于饋通線圈組件的中心軸線地分別形成圓柱側面。帶有環形的橫截面的實施形式例如對于圓形材料(Rundmaterial)(帶有環形橫截面的長形產品，實心或者作為管)的測試為有利，但是在合適的信號評估中也可被用于帶有多邊形橫截面的長形產品的測試。
[0020]在備選的實施形式中，殼可具有不同于圓形的橫截面形狀。例如，帶有橢圓的橫截面或卵形的橫截面的殼是可能的。也可能的是，殼具有多邊形橫截面、例如帶有倒圓的角區域的大致方形的橫截面。在殼之間及與參考軸線的徑向距離不必是均勻的，而是可在周向上變化。
[0021]為了避免在不同的殼的部段線圈組件之間的較大的敏感性差別，在第一殼和第二殼之間或在相鄰的殼之間的徑向距離最高應為一厘米，其中，該距離優選地應為Imm或在其之下、尤其在0.1mm與Imm之間。更大的距離是可能的，然后可電子地或計算地來平衡或
考慮號強度差別。
[0022]每個殼部段線圈組件的數目可與測試任務相匹配。可能的是，在每個殼上的部段線圈組件的數目相同。在殼上也可設置不同數目的部段線圈組件。
[0023]當在殼上布置偶數個部段線圈組件、例如兩個、四個、六個或八個部段線圈組件時，常常是有利的。備選地或附加地，可在殼上設置一對或多對在直徑上相對而置的部段線圈組件。這可適用于單個、多個或所有殼。
[0024]通常，接收線圈組件可具有多對在直徑上相對而置的部段線圈組件。由此，可在信號評估中產生優點。該措施在帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中或在不帶殼結構的這種類型的饋通線圈組件中可以是有利的。
[0025]匹配于相應的應用目的，部段線圈組件的不同的設計方案是可的。部段線圈組件可具有僅僅一個或多個差動線圈組件(Differenzspulenanordnung)、僅僅一個或多個絕對線圈組件(Absolutspulenanordnung)或者由至少一個差動線圈組件和至少一個絕對線圈組件構成的組合。
[0026]概念“差動線圈組件”在此應不僅包括單倍差動線圈組件而且包括多倍差動線圈組件。由差動線圈組件產生的電信號典型地被稱為差動信號(Differenzsignal)。
[0027]絕對線圈組件提供絕對信號。其可在相應的評估中被用于缺陷探測(Fehlerdetektion)。因為絕對信號的幅度強烈地且以獨特的方式取決于在絕對線圈組件與測試件表面之間的距離，當絕對線圈組件為了運行被聯接到距離評估裝置處并且絕對信號相應地作為距離信號被評估時，絕對線圈組件可在絕對信號的相應的評估中用作距離傳感器(參見例如文件DE 44 38 171 Al)。
[0028]優選地，所有部段線圈組件分別具有至少一個差動線圈組件。概念“差動線圈組件”在此表示具有兩個或更多個反向地起作用的子線圈組件(Teilspulenanordnung)的線圈組件。由此，僅當在反向地起作用的子線圈組件中的場強變化不同時，貫穿差動線圈組件的磁場的變化那么才產生信號。而如果不存在場變化或在反向地起作用的子線圈組件中的場變化一樣強地起作用，則不產生輸出信號。借助于差動線圈組件，即使在缺陷尺寸較小時也可能進行特別靈敏的缺陷探測。差動線圈組件優選地布置成使得可在測試件的整個周緣處來檢測差動信號，使得借助于差動線圈組件可能進行在周向上無隙的測試。
[0029]優選地，除了差動線圈組件之外，部段線圈組件還具有絕對線圈組件。這可設置用于所有部段線圈組件或僅用于部段線圈組件的一部分。概念“絕對線圈組件”在此表示在貫穿的磁場變化時提供輸出信號(絕對信號)的線圈組件。絕對線圈組件可具有多個子線圈組件。然而與差動線圈組件相比，其關于貫穿的磁場同向地接通，使得在多個子線圈組件中的場變化也分別產生信號，其中，這些信號在絕對線圈組件的輸出處相加。
[0030]該措施在帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中和在不帶有殼結構的這種類型的饋通線圈組件中可以是有利的。
[0031]利用差動線圈組件可以以高的靈敏度來檢測例如孔缺陷和橫向缺陷(Querfehler)。此外,縱向缺陷可相應于其深度梯度(Tiefengradient)來評判。借助于絕對線圈組件此外可能檢測在其整個長度中的均勻的縱向缺陷。差動信號和絕對信號的同時檢測允許更可靠地鑒定缺陷類型。
[0032]利用絕對線圈組件此外還可檢測距離信號，從而可從絕對線圈組件的信號分量來導出關于在部段線圈組件與測試件表面之間的距離、也就是測試距離的信息。這些距離信號例如可在電子側或軟件側被用于距離補償，以便例如在偏心的測試部件位置中改善在不同的部段處所檢測的缺陷信號的可比性。
[0033]優選地，差動線圈組件和絕對線圈組件布置在共同的承載元件處。由此，可機械地精確地來確定這些線圈組件彼此的相對位置。在一些實施形式中，承載元件具有(面向通過的測試品的)內表面和外表面，其中，差動線圈組件和絕對線圈組件至少部分地布置在承載元件的相同的表面處。線圈組件的布置在相同的表面處的部分具有由殼的形狀所規定的與饋通線圈組件的參考軸線的相同的距離，使得信號的共同評估容易地是可能的。
[0034]該措施在帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中和在不帶殼結構的這種類型的饋通線圈組件中可以是有利的。
[0035]在一些饋通線圈組件中設置成，在部段線圈組件中差動線圈組件大致對稱于激勵線圈組件的線圈平面(典型地中間平面)來布置而絕對線圈組件不對稱于線圈平面地部分地或完全地布置在由激勵線圈組件所產生的場的不均勻的場區域中。由此，借助于絕對線圈組件可能進行特別靈敏的距離探測。在此應考慮的是，絕對線圈組件的卷圈(Wicklung)處在典型地彎曲的面(其垂直于激勵線圈的線圈平面)中。在不對稱的布置中，產生信號的卷圈的至少一部分處在不均勻的場區域中，在那里在絕對線圈組件的位置處出現的磁場具有徑向分量(y分量)，其貫穿絕對線圈組件。該分量的強度顯著地根據在絕對線圈組件與長形產品的表面之間的距離(其影響在絕對線圈組件的位置處的場線分布)改變。因此得到絕對卷圈(Absolutwicklung)在梯度場中的由于長形產品在通過時的徑向位置變化而變化的布置。在長形產品的非中央的或者偏心的位置中產生通過絕對線圈組件的繞組(Windung)的磁通的改變,其可由用作距離傳感器的絕對線圈組件來記錄。
[0036]特別強的且穩定的距離信號在一些實施形式中由此來實現，即絕對線圈組件對稱于激勵線圈組件的線圈平面或中間平面地在線圈平面之前的不均勻的第一場區域中具有第一子線圈組件而在線圈平面之后的不均勻的第二場區域中具有第二子線圈組件，其中，第一和第二子線圈組件反向地接通。子線圈組件在不同的場線方向上被不均勻的場貫穿。通過反向接通來實現，在子線圈組件中感應的電壓相加，從而產生較強的距離信號。
[0037]用作距離傳感器的絕對線圈組件的分段結合在磁場的不均勻的部分中的布置得到分段的距離確定傳感器，其不同于傳統的絕對線圈組件不利用近似在待測試的長形產品的饋通方向上伸延的場線、而利用磁場線的垂直于此的分量。基于這些磁場線，根據待測試的長形產品的位置來檢測梯度場的變化。
[0038]這些措施在帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中和在不帶殼結構的這種類型的饋通線圈組件中可以是有利的。
[0039]由分段所提供的借助于絕對線圈組件分別在長形產品的不同的周緣截段處產生距離信號的可能性允許根據距離信號獲得關于長形產品在饋通線圈組件內的位置的位置信息。
[0040]成對地在直徑上相對而置的部段線圈組件的絕對信號的共同評估使能夠例如以特別簡單的方式在相應的對角方向上確定測試件直徑且必要時還確定直徑波動和/或偏心。
[0041]這些措施在帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中和在不帶殼結構的這種類型的饋通線圈組件中可以是有利的。
[0042]本發明還涉及一種用于測試長形產品的測試方法，在其中使用沿著饋通方向通過在本申請中所說明的類型的饋通線圈組件的長形產品。
[0043]這樣的饋通線圈組件使利用傳統的饋通線圈組件不可能的評估方法成為可能。
[0044]在一些實施形式中例如發生成對地在直徑上相對而置的部段線圈組件的信號的共同評估。
[0045]在一變體中，共同的評估包括求得成對地在直徑上相對而置的部段線圈組件的距離信號或絕對信號的和信號(Summensignal)和/或差動信號。通過該評估不僅可確定直徑而且可確偏心率。
[0046]通過多個(例如三個、四個、五個或六個)在周緣上錯位的絕對線圈組件的距離信號的評估，此外可能確定測試件相對于饋通線圈組件的直徑值、直徑波動和/或偏心。
[0047]在一些實施形式中，從圍繞周緣分布的多個絕對線圈組件的絕對信號來求得關于直徑、測試部件幾何結構、不圓度和/或在饋通線圈組件與測試對象之間的軸偏距(Achsversatz)的信息。
[0048]利用本發明的另一優點在于,可產生缺陷記錄報告(Fehlerprotokoll),其包含缺陷信號與測試對象的對應的周緣截段之間的關聯。該信息允許缺陷的顯著改善的且準確的評估。如果例如原則上可再加工的缺陷位于在之后的應用中可預見地不以關鍵的方式受載的周緣截段中，可省去后處理。如果后處理是必需的，則基于缺陷記錄報告有缺陷的區域已限制到相對小的周緣截段上，使得能夠更容易地找到缺陷。對于不可后處理的錯誤，可基于缺陷記錄報告來決定，其是否位于關鍵的周緣截段中或必要時在非關鍵的周緣截段中，使得關于測試件的進一步的應用可比迄今更精確地來決定。其例如可在焊接的管中對于縫和壁缺陷的不同評估且在多邊形的輪廓中對于棱邊和面缺陷的適當評估是有意義的。區別及其權重特別重要，以便能夠及時干預制造過程，以便無缺陷地生產還待制造的材料。
[0049]缺陷記錄報告也可作為在縱向中的位置的函數包含關于測試對象的直徑、測試部件幾何結構和/或不圓度的數據。
[0050]結合饋通線圈組件的殼結構，可獲得特別精確的測試結果。原則上，這些措施可有利地利用于帶有殼結構的饋通線圈組件(根據所要求保護的發明)中且部分地還利用于不帶殼結構的這種類型的饋通線圈組件中。
[0051]這些及其它的特征除了從權利要求中之外也從說明書和附圖中得出，其中，各個特征可相應本身單獨地或多個以子組合(Unterkombination)的形式在本發明的實施形式中和在其它領域中來實現并且表示有利的以及本身可保護的實施方案。本發明的實施例在附圖中示出并且接下來詳細地來闡述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0052]圖1顯示了帶有穿過通過口的測試對象的根據本發明的饋通線圈組件的實施形式的斜透視性視圖，
圖2顯示了圖1中的饋通線圈組件的示意性的軸向視圖，
圖3顯示了通過帶有用于磁場線的走向的符號的圓柱狀地成形的激勵線圈的縱剖面， 圖4顯示了對圍繞激勵線圈的場走向的細節，
圖5顯示了部段線圈組件的實施形式的斜透視性視圖，
圖6顯示了帶有差動和絕對線圈組件的殼組件的不同變體，以及 圖7顯示了帶有近似方形的橫截面形狀的饋通線圈組件的實施形式。
【具體實施方式】[0053]圖1中的示意性的斜透視性示圖顯示了用于以饋通方法無破壞地渦流測試長形延伸的導電對象或長形產品的測試裝置的部件。在所示的示例中，待測試的對象(測試對象、測試件)是金屬管190，其以直到幾m/s的數量級的通過速度沿著饋通方向192被輸送通過測試裝置的測試截段。測試裝置在此可集成到生產線、例如管焊接線中。也可能的是，測試裝置安置在單獨的測試線中，其包含確保測試材料最佳地運輸通過測試截段的測試區段(Prilfstrecke)。測試區段此外包含引導裝置和定位裝置，以保證測試對象的中心縱軸線盡可能在中心通過測試截段。
[0054]在測試截段中布置有固定的饋通線圈組件100。其包括在圖2中示出的線圈支架110，它主要通過由不或僅略微導電的材料、例如由纖維強化的塑料材料構成的柱狀套筒來制造。在周向上封閉的線圈支架包圍用于引導待測試的對象190通過的圓形的通過口 112。饋通線圈組件的中心軸線114(其用作參考軸線)在通過口的中心伸延。線圈支架的內徑比最大的待引導穿過的測試對象的外徑大幾個百分比，使得在帶有不同直徑的待利用該饋通線圈組件測試的所有測試對象中避免在測試對象與饋通線圈組件之間的接觸(Beriihrungskontakt)。
[0055]在線圈支架的外側處安裝饋通線圈組件的電氣部件、即激勵線圈組件和接收線圈組件。激勵線圈組件120具有以平帶線圈(Flachbandspule) 122的形式的唯一的激勵線圈。其通過由能良好地導電的材料(例如銅)構成的平的金屬帶(其環形地圍繞線圈支架或通過口彎曲且在聯接區域中具有在徑向上向外彎曲的兩個聯接截段124，在它們之間布置有由電絕緣的材料構成的絕緣層)來形成。平帶線圈形成唯一的卷圈，其實際上在其整個周緣上(除了絕緣層的區域)封閉。激勵線圈的線圈平面垂直于中心軸線114伸延。平帶的在彎曲的平帶的徑向上測量的厚度例如可處在0.5mm與Imm之間并且比平帶的平行于饋通線圈組件的中心軸線114所測量的寬度(其根據直徑可為幾個毫米或幾個厘米)小多倍。該寬度例如可多于平帶線圈的自由內徑的10%并且在示例情況中為該自由直徑的大約15%。平帶線圈的兩個端部經由以點劃線示出的導線與聯接裝置128(經由其可將激勵線圈組件與測試裝置的交變電壓源130相連接)相連接。為了匹配激勵元件122和交變電壓源130的阻抗，可置入變換器(Obertrager) 127。激勵線圈組件可以以唯一的激勵頻率或以多個不同的激勵頻率來運行。
[0056]此外，在激勵線圈組件內與其同軸地設置有圍繞通過口 112布置的接收線圈組件，用于將接收線圈組件聯接到測試裝置的評估裝置150處的聯接裝置148屬于該接收線圈組件。
[0057]接收線圈組件在示例情況中具有分布在通過口的周緣上的八個部段線圈組件142-1至142-8，其劃分成分別帶有四個部段線圈組件的兩個組。四個第一部段線圈組件142-1至142-4以與饋通線圈組件的中心軸線114的第一徑向距離Al無相互重疊地處于圓柱狀的第一殼SI上。四個第二部段線圈組件142-5至142-8以比第一徑向距離Al更大的第二徑向距離A2無相互重疊地處于在第一殼SI與激勵線圈122之間的第二殼S2上。
[0058]距離Al與A2的差或者說在殼之間的徑向距離應盡可能小，由此在不同的殼上所檢測的信號可具有盡可能類似的信號強度。在殼之間的徑向距離應根據可能性最高為一厘米、優選地為Imm或者在其之下，例如在0.1mm與Imm之間。距離的下限首先受生產限制。
[0059]均勻地分布在第一殼上的第一部段線圈組件中的每個具有檢測區域，其僅覆蓋待測試的對象的表面的周緣的大約50°的周緣截段。在周向上在第一部段線圈組件之間留有縫隙。進一步處在外面的第二部段線圈組件也僅分別覆蓋測試件周緣的大約50°的周緣截段并且在周向上彼此具有相互間的距離。第二部段線圈組件關于第一部段線圈組件在周緣上錯位地布置成使得第二部段線圈組件142-5至142-8分別完全覆蓋在第一部段線圈組件之間存在的縫隙并且以兩個端部截段還在所屬的第一部段線圈組件142-1至142-4的最近的端部截段上相疊。由此，分布在兩個殼上的部段線圈組件共同形成圍繞通過口 112的在周向上封閉的環。
[0060]部段線圈組件中的每個經由各自的通道Kl至K8和多通道的聯接裝置148聯接到評估裝置150處，使得所有部段線圈組件的測試信號能夠單獨評估。
[0061]在該“殼模型”中，處于共同的殼上的部段線圈組件的繞組或卷圈總是精確地且完全地與中心軸線處于相同的徑向距離中、即在相同的半徑上。在具有不同位置的部段線圈組件中，有效區域的徑向中心處于相同的半徑上。同一殼的部段線圈組件的所有卷圈區域(Wicklungsbereich)因此由于幾何布置具有相同的靈敏性，由此實現傳感器信號的直接的可比性。殼模型在此排除了迄今未注意到的可在這樣的解決方案(在其中處于共同的半徑上的部段線圈組件以其端部區域相互重疊)中出現的問題。對于在缺陷分析中每毫米距離幾dB的距離特性，在帶有相互重疊的傳統的解決方案中可出現超過IdB的差別。由此使測量信號的可演繹性(Interpretierbarkeit)變差。避免這樣關鍵的重疊。
[0062]在殼模型中，不同的殼的部段線圈組件由于距離差A2-A1具有敏感性差別。但是在殼內由于避免相互重疊不產生敏感性差別。通過了解部段線圈組件的敏感性的距離特性，可電子地或借助于合適的評估軟件來消除這些敏感性差別。
[0063]部段線圈組件在該意義中分別構造為平面線圈組件(Flachspulenanordnung),即線圈組件在柱狀彎曲的面中的橫向膨脹明顯大于垂直于該面所測量的膨脹。線圈在此通過以電路板技術產生的導體電路(Leiterbahn) 144來形成，其被施加在柔性的、不導電的支架材料上(參見圖5)。在制造饋通線圈組件時，將內部的(第一)部段線圈組件的設有導體電路的支架直接置于線圈支架110的柱狀彎曲的外側上并且在那里例如借助于膠粘劑來固定。外部的(第二)部段線圈組件可以以其支架直接施加在其上，以實現殼的盡可能小的徑向距離。也可能彼此有徑向距離地布置線圈支架。
[0064]導體電路的聯接端分別相互絕緣地在狹窄地模制的聯接條(Anschlussstreifen)(其可經由合適的纜線被與聯接裝置148相連接)上伸延。在部段線圈組件142-1至142-8的線圈與聯接裝置148之間可插入增強器單元(Verstaerkereinheit)，其增強信號并且/或者引起電感性的線圈阻抗與主要電容性的纜線阻抗的脫耦(Entkopplung)。
[0065]在組裝的饋通線圈組件中部段線圈組件處在線圈支架110與處于外面的激勵線圈122之間。在測試對象的外側與相應的部段線圈組件之間存在徑向的測試距離，如果測試對象在中心伸延通過饋通線圈組件該測試距離在圓柱狀的測試對象的示例情況中對于殼的所有部段線圈組件是相同的。
[0066]每個部段線圈組件142-1至142-8具有差動線圈組件以及絕對線圈組件。由此，可對每個周緣截段單獨地來檢測不僅差動信號而且絕對信號并且與相應的周緣截段相關聯。借助于差動線圈組件，也能夠在其它方面均勻的可導電的基本材料中可靠地探測較小的缺陷或其它不均勻性，因為通過線圈截段的軸向差動可很大程度上來補償不追溯于缺陷的信號分量。由于分段，在此在周向上的位置分辨(Ortsaufl0sung)是可能的。例如在管190的周緣處的裂紋式的缺陷Fl僅在第二殼S2的部段線圈組件142-6中產生缺陷信號，因為在測試對象通過時該缺陷的運動軌跡僅經過這個部段線圈組件的檢測區域。而在周向上和在軸向上錯位的第二缺陷F2在稍后的時刻在內部的第一殼的在周緣上錯位地布置的部段線圈組件142-1中產生缺陷信號。這兩個缺陷因此不僅在軸向上而且在周向上可定位。相應的缺陷信號通過彼此分離的通道被導引至評估裝置150并且可在那里被與相應的周緣截段相關聯。
[0067]借助于部段線圈組件的絕對線圈組件，尤其在縱向上伸延的嚴重的缺陷可識別為缺陷信號。然而這里特別重要的是用作距離傳感器的可行性。絕對信號的信號強度靈敏地取決于絕對線圈組件與材料表面之間的距離，其中，隨著絕對線圈組件與材料表面的距離增加，信號的絕對強度和有效信號與干擾信號之間的比例減小。在一定的距離區域上，該關系是大致線性的或可良好地標定成使得絕對線圈組件也可被用作距離傳感器。
[0068]由絕對線圈組件形成的距離傳感器垂直于饋通方向布置在與差動線圈組件(利用其來檢測缺陷信號)相同的平面中。評估裝置150包括距離評估裝置并且構造成使得可由絕對線圈組件的信號導出的距離信息可被進一步處理用于不同的評估目的。
[0069]在實施例中，各個部段線圈組件的絕對線圈組件的絕對信號或距離信號可一對一地與相應的部段線圈組件的差動線圈組件的差動信號相關聯。但是這不是強制性的。例如可能僅從較小數目的所選擇的絕對線圈組件在距離信息方面評估絕對信號。例如，如果從四個不同的(例如成對地相對而置的)絕對線圈組件來求得僅四個距離信號(其那么受軟件控制地在所有八個差動線圈組件的差動信號的處理中被考慮)就可足夠。
[0070]根據圖3至6來闡述可如何在本發明的實施形式中來利用分段的絕對線圈組件以產生距離信號。對此，圖3顯示了平行于待測試的長形產品的饋通方向或平行于中心軸線144通過圓柱狀地成形的激勵線圈122的縱剖面。激勵線圈形成在周向上流過有交變電流的導體，它產生電磁的交變場，其磁場線(箭頭)大致垂直于電流方向圍繞激勵線圈伸延。在此，圍繞激勵線圈的軸向的中間平面M對稱地或者說對稱于中心的線圈平面產生大致均勻的場區域FH，在其中磁場線盡可能平行于饋通方向或者說垂直于激勵線圈的線圈平面延伸。朝向兩個軸向的端部，有不均勻的場區域FI聯接到均勻的場區域FH處，在不均勻的場區域FI中磁場線的場以該方式不均勻，即場線不彼此平行地和平行于中心軸線地伸延。
[0071]在激勵線圈的軸向的端部附近以及在場線在激勵線圈外的返回區域(Rucklaufbereich)中，磁場B不僅具有平行于激勵線圈的中心軸線的x分量，而且具有在相對于中心軸線的徑向上的有限的y分量。圖4示意性地顯示了磁場的分量Bx和1。在圖3中，不均勻的場區域(其部分地伸至激勵線圈的內部中并且包括外面的回流區域)以虛線來強調。均勻的場區域不具有陰影線。不均勻的場區域對于絕對線圈組件的定位可考慮用于距離補償。
[0072]在本發明的實施形式中，分段的絕對線圈組件被用作距離傳感器，其不以傳統的方式利用平行于待測試的長形產品的通過方向(Durchgangsrichtung)伸延的場線，而是利用磁場線的垂直于此的分量、即I分量。在此充分利用，即根據待測試的長形產品的位置產生絕對場和梯度場的變化，其可在不均勻的場區域中來檢測。在此主要來檢測、測量由激勵線圈所產生的初級磁場，其然而被在長形產品中所產生的渦流磁場干擾且由此被減小。測量不在近似均勻的區域FH中、而在不均勻的回流區域中(在那里不存在均勻的場、而存在梯度場，其由于待測試的長形產品的偏心率會改變)實現。對此的原因是鄰近效應(PiOXimity-Effekt)，其根據在長形產品中的偏心率產生不同的渦流并且因此還影響在回流區域中的磁場線。
[0073]在傳統的包圍的絕對線圈(其包圍待測試的長形產品)中，這些效應在線圈內基本上抹去，使得可能產生的信號不允許對通過的長形產品的可能的偏心率的任何可使用的結論。而在本發明的實施形式中，在梯度場中的變化可被檢測用于距離探測且以距離信號的形式來處理。
[0074]圖5對此顯示了部段線圈組件542的實施形式的斜地透視性的示意性的視圖，其布置在饋通線圈組件殼中的一個上。在柱狀彎曲的、電絕緣的承載元件510上，彼此電絕緣地布置有差動線圈組件520和絕對線圈組件530。絕對線圈組件在差動線圈組件的軸向側面上具有第一子線圈組件530-1而在相對而置的軸向側面上具有第二子線圈組件530-2。這兩個子線圈組件的卷圈彼此反向地接通。
[0075]在圖3中顯示部段線圈組件542在激勵線圈122內的安裝情況。可辨識的是，部段線圈組件關于激勵線圈的線圈平面(中間平面M)在安裝狀態中布置成使得差動線圈組件520對稱于線圈平面地處在激勵線圈的均勻的場區域中。而絕對線圈組件的聯接至軸向端部的子線圈組件已處在不均勻的場區域FI中，使得由子線圈組件的卷圈所限定的線圈平面被磁場線的徑向于中心軸線延伸的y分量穿透。
[0076]現在對于絕對線圈組件作為距離傳感器的功能決定性的是，這兩個子線圈組件530-1和530-2被不均勻的場在不同的場線方向上貫穿(參見圖5中的圓形的場符號)。B場的y分量在此感應電壓。在子線圈組件串聯時在線圈中所感應的電壓將部分地或完全地消除(AusBschung)。而通過在此所設置的反向接通來實現，在這兩個子線圈組件中所感應的電壓相加，使得基于梯度場的變化得到較強的絕對信號ABS。對稱于激勵線圈的中間平面M的絕對線圈組件的該結構的附加的優點在于，不負面地影響缺陷探測。
[0077]絕對線圈組件530在裝配完成的測試裝置中聯接到集成到評估裝置150中的距離評估單元152處。
[0078]在差動線圈組件520的聯接端部處存在差動信號DIFF。其同樣在評估裝置150中被評估。
[0079]在引入長形產品并且由于在長形產品中存在的渦流而與此相聯系地產生次級磁場時場線分布改變。在長形產品的相對于饋通線圈組件的中心軸線在中心的位置中，場線移動在任何部位處將相同。而在長形產品的非中心的位置中引起非對稱的場線分布，其可由用作距離傳感器的絕對線圈組件來探測。
[0080]在該實施形式中，絕對線圈組件由卷圈O形成，其初看好像具有差動傳感器特性。然而由于所利用的場線的不同的穿通方向(Durchstofirichtung)產生絕對線圈特性，由此實現距離傳感器的新式類型。
[0081]作為對于絕對線圈組件的帶有對稱于線圈平面布置的兩個子線圈組件的圖解地示出的布置的備選方案，也可能僅在差動線圈組件的一側(饋通線圈組件的入口側或出口側)處安裝絕對線圈組件，其利用磁場線的在徑向中伸延的分量用于信號產生。
[0082]絕對線圈組件也可處于激勵線圈的場的外部的回流區域(參見陰影線)中。[0083]絕對線圈組件的繞組可處在共同的柱狀面上、即在相同的半徑上。也可能的是，絕對線圈組件的部分處在與中心軸線的不同的徑向距離上。回環或卷圈的形狀可根據運用情況來選擇。除了示意性示出的橢圓的形狀之外，例如繞組的圓形或多邊形也是可能的。可使絕對線圈組件的尺寸、即其在周向上的橫向膨脹與使用情況相匹配。如在圖5中所示，絕對線圈組件在周向上的膨脹可明顯小于差動線圈組件(其總和應在多個殼上在周向上補充成完整的重疊或成檢測測試件的整個周緣)的膨脹。這在絕對線圈組件中不是必需的并且通常也不是期望的。為了在不被材料表面中的缺陷妨礙的情況下精確地確定距離，在周向上非常短的長度、必要時甚至近似點狀的距離傳感器可以是有利的。然而期望一定的物理膨脹，以此在回環中所感應的電壓對于可靠的評估變得足夠大。
[0084]在一典型的實施形式中，存在在周向上分段的絕對線圈組件，其中，每個絕對線圈組件僅覆蓋測試件的周緣的一部分。絕對線圈組件在此通常在周向上不相疊。絕對線圈組件用作距離傳感器。在此，未設置有單獨的、包圍長形產品的絕對線圈用于缺陷檢測。
[0085]可選地，借助于激勵線圈122可在饋通線圈組件的整個周緣上設置有標準絕對信號在的參數探測。激勵線圈在此作為參數絕對線圈起作用，其中，利用相同的部件實現激勵和檢測并且評估阻抗變化。
[0086]在其它實施形式中，可設置有與部段線圈組件和激勵線圈組件分離的、包圍長形產品的絕對線圈。
[0087]除了這里詳細地討論的實施例之外，在本發明的范圍中大量變體是可能的。例如，饋通線圈組件可具有多于兩個帶有差動線圈組件的殼。可能的是，不帶絕對線圈組件的饋通線圈組件僅利用差動線圈組件工作。不帶絕對線圈組件的部段線圈組件可與帶有絕對線圈組件的部段線圈組件相結合。
[0088]如果僅期望確定在饋通時測試件的位置的偏心率和/或直徑波動、直徑、直徑形狀，饋通線圈組件也可無差動線圈組件地、也就是說僅以分段的絕對線圈組件來構建和/或利用。完整的或針對一定的缺陷類型優化的缺陷測試那么必要時可利用單獨的測試儀來執行。
[0089]在此，除了缺陷信號的評定之外，根據獲得的數據還可來進行或僅進行長形產品的位置的機械校正。
[0090]圖6示例性地顯示了一系列變體，在其中四個帶有差動線圈組件的殼分別與一個或多個帶有絕對線圈組件的殼相結合。絕對線圈組件的利用在此在需要時允許距離補償。實線在此表示僅具有差動線圈組件的殼。虛線表示僅具有絕對線圈組件用于距離探測的殼。如結合圖5已闡述的那樣，絕對線圈組件和差動線圈組件不必處在不同的殼上，而是也可處在與中心軸線帶有相同距離的同一殼上。通過了解不僅差動通道而且距離通道的獨特的距離特性，借助于合適的硬件部件和/或借助于合適的評估軟件可能在缺陷識別中實現基于長形產品的偏心率的不同的敏感特性的補償。
[0091]本發明不限于帶有圓形橫截面的饋通線圈組件。圖7顯示了非圓的、形狀匹配的饋通線圈組件700的一實施例，其設計用于測試帶有矩形橫截面、尤其帶有正方形橫截面的長形產品。與在圖2中類似的或相同的功能的部件和特征具有相同的附圖標記，提高600。
[0092]激勵線圈722以及殼SI和S2分別具有帶有倒圓的角的近似方形的形狀。外面的第二殼S2的四個平的部段線圈組件742-5至742-8測試長形產品直到縱棱邊附近的平的側面。棱邊區域由里面的第一殼SI的第一部段線圈組件742-1至742-4來檢測。其設計成有角的，其中，在彼此成90°的平的邊腿之間存在圓弧形彎曲的中間截段。電氣聯接和評估可能性類似于第一實施例。
[0093] 如已提及的那樣，方形的和其它的多邊形的橫截面(例如六角條(Sechskantstab))在一些情況中也可利用分段的線圈的環形組件(參見例如圖1、2)來測試。
【權利要求】
1.一種用于應用在用于借助于渦流以饋通方法測試長形產品的測試裝置中的饋通線圈組件(100)，其包括: 帶有激勵線圈(122)的激勵線圈組件，其包圍用于沿著饋通方向(192)引導長形產品(190)穿過的通過口(112)，其中，所述激勵線圈組件具有用于所述激勵線圈聯接到交變電壓源(130)處的聯接裝置；和 圍繞所述通過口布置的接收線圈組件，其具有用于所述接收線圈組件聯接到所述測試裝置的評估裝置(150)處的聯接裝置(148)， 其中，所述接收線圈組件具有分布在所述通過口(112)的周緣上的兩個或更多個部段線圈組件(142-1至142-8，742-1至742-8)，其中，每個部段線圈組件具有檢測區域，其僅覆蓋所述長形產品的表面的周緣的一周緣截段， 其特征在于， 所述部段線圈組件(142-1至142-8，742-1至742-8)以與所述饋通線圈組件的參考軸線(114)的不同的距離(Al，A2)分布在包圍所述通過口的至少兩個殼上(SI，S2)， 其中，第一部段線圈組件(142-1至142-4，742-1至742-4)無相互重疊地布置在第一殼(SI)上并且， 第二部段線圈組件(142-5至142-8，742-5至742-8)無相互重疊地布置在第二殼(S2)上，并且 第一和第二部段線圈組件在周向上彼此在周緣上錯位地布置成使得所述第二部段線圈組件檢測不被所述第一部段線圈組件覆蓋的周緣截段。
2.根據權利要求1所述的饋通線圈組件，其特征在于，第一部段線圈組件(142-1至142-4)以與中央的參考軸線的 第一徑向距離(Al)布置在圓柱狀的第一殼(SI)上而所述第二部段線圈組件(142-5至142-8)以不同于所述第一徑向距離的與中央的所述參考軸線的第二徑向距離(A2)布置在圓柱狀的第二殼(S2)上。
3.根據權利要求1所述的饋通線圈組件，其特征在于，所述殼(SI，S2)具有不同于圓形的橫截面形狀，優選地橢圓的橫截面形狀、卵形的橫截面形狀或多邊形的橫截面形狀、尤其帶有倒圓的角區域的方形的橫截面形狀。
4.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，在殼上、尤其在每個殼(SI，S2)上布置有偶數個部段線圈組件并且/或者在殼、多個殼或所有殼上設置有至少一對在直徑上相對而置的部段線圈組件。
5.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，所有部段線圈組件(142-1至142-8，742-1至742-8)分別具有差動線圈組件，其中，所述差動線圈組件優選地布置成使得能夠在長形產品的整個周緣處檢測差動信號。
6.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，部段線圈組件(542)具有差動線圈組件(520)和絕對線圈組件(530)，其中，優選地所有部段線圈組件具有差動線圈組件和絕對線圈組件。
7.根據權利要求6所述的饋通線圈組件，其特征在于，所述差動線圈組件(520)和所述絕對線圈組件(530)布置在共同的承載元件(510)處，其中，優選地所述承載元件(510)具有內表面和外表面，其中，差動線圈組件(520)和絕對線圈組件(530)布置在所述承載元件的相同的表面處。
8.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，在部段線圈組件(542)中所述差動線圈組件(520)對稱于所述激勵線圈組件(122)的線圈平面來布置而所述絕對線圈組件(530)不對稱于所述線圈平面地至少部分地布置在由所述激勵線圈組件所產生的場的不均勻的場區域(FI)中。
9.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，絕對線圈組件(530)對稱于所述激勵線圈組件(122)的線圈平面地在所述線圈平面之前的不均勻的第一場區域中具有第一子線圈組件(530-1)而在所述線圈平面之后的不均勻的第二場區域中具有第二子線圈組件(530-2)，其中，所述第一線圈組件和所述第二子線圈組件反向地接通。
10.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，在周緣上錯位的多個絕對線圈組件、尤其所有絕對線圈組件聯接到用于處理在絕對線圈組件處產生的距離信號的距離評估裝置(152)處。
11.根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件，其特征在于，所述激勵線圈(122，722)是平帶線圈，其具有唯一的繞組。
12.一種用于測試長形產品的測試方法，在其中使長形產品沿著饋通方向移動通過饋通線圈組件，其特征在于，應用根據上述權利要求中任一項所述的饋通線圈組件。
13.根據權利要求12所述的測試方法，其特征在于成對地在直徑上相對而置的部段線圈組件的絕對信號的共同評估，其中，優選地所述共同評估包括求得成對地在直徑上相對而置的所述部段線圈組件的絕對信號和/或差動信號的和信號。
14.根據權利要求12或13所述的測試方法，其特征在于，將圍繞周緣分布的多個絕對線圈組件的絕對信號用于距離補償并且/或者從圍繞周緣分布的多個絕對線圈組件的絕對信號求得關于直徑、測試部件幾何結構、不圓度和/或在所述饋通線圈組件與測試對象之間的軸偏距的信息。`
15.一種用于測試長形產品的測試裝置，所述長形產品沿著饋通方向被移動通過饋通線圈組件，其特征在于，所述測試裝置具有根據權利要求1至11中任一項所述的饋通線圈組件并且/或者構造用于執行根據權利要求12至14中任一項所述的測試方法。
【文檔編號】G01N27/90GK103765204SQ201380001511
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年1月11日 優先權日:2012年2月23日
【發明者】M.貝克, F.哈迪奇, S.科赫 申請人:霍釋特博士有限兩合公司