Announcement: there is an English version of this forum on Hallo Freunde, ich überlege gerade, wie so eine Wirbelstromprüfung abläuft und was genau "unter der Haube" von so einem Prüfcomputer wie z.b. von der Firma Förster geschieht. Soweit ich das Verstanden habe gibt es in jeder Wirbelstromspule 2 Spulen (Erregerspule und Messspule), welche separat angesprochen werden. Ich kann mir vorstellen, dass die Erregerspule mit Spannung X (?) betrieben wird, das Netzteil aber soweit besonders ist, dass es Wechselspannungen mit sehr hohen Frequenzen erzeugen kann (bis 100kHz) und vorallem die Frequenz regelbar ist. (Ich finde aber im Internet kein Netzteil welches dies so direkt erzeugen kann?). Die Messung ist soweit ich verstanden habe der Unterschied der Spannung. Somit wird es wohl quasi ein Oszilloskop geben, welches die Spannung misst und anzeigt entsprechend der Messaufgabe. Ich bin mir sicher dass es im Detail noch sehr viel schwerer aussieht aber ich überlege gerade einfach wie diese Maschinen im Kern funktionieren. Ich möchte damit übrigens Dellen/Löcher/Kratzer in Edelstahlrohren messen, Spulen hätte ich auch schon :)
Manni M. schrieb: > h überlege gerade, wie so eine Wirbelstromprüfung abläuft und was > genau "unter der Haube" von so einem Prüfcomputer Besorg dir Lehrmaterial zur Zerstörungsfreien Materialprüfung, da steht es drin. Fürs englische sucht man nach NDT (non-destructive testing) und eddy current (Wirdelstrom). https://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/eca-tutorial/intro/
Manni M. schrieb: > Ich möchte damit übrigens Dellen/Löcher/Kratzer in Edelstahlrohren > messen ist das nicht eher was für Ultraschall?
●DesIntegrator ●. schrieb: > anni M. schrieb: >> Ich möchte damit übrigens Dellen/Löcher/Kratzer in Edelstahlrohren >> messen > > ist das nicht eher was für Ultraschall? Ultraschall braucht ne Mindesttiefe, für oberflächennahe Fehlstellen nimmt man Wirbelstrom.
Wirbeltier im Wirbelstrom schrieb: > ●DesIntegrator ●. schrieb: >> anni M. schrieb: >>> Ich möchte damit übrigens Dellen/Löcher/Kratzer in Edelstahlrohren >>> messen >> >> ist das nicht eher was für Ultraschall? > > Ultraschall braucht ne Mindesttiefe, für oberflächennahe Fehlstellen > nimmt man Wirbelstrom. Ultraschall braucht auch ein Koppelmittel welches den ganzen Prozess deutlich komplizierter macht. (Sollte aber auch keine Debatte sein ob jetzt das Prüfmittel das richtige ist (die hatte ich leider schon zu oft bei diesem Thema))
Sorry für den Doppelpost. Könnte ich zum Beispiel mit folgendem Gerät die Frequenz für die Erregerspule erzeugen: https://www.conrad.de/de/p/joy-it-jds6600-funktionsgenerator-netzbetrieben-0-hz-60-mhz-2-kanal-sinus-dreieck-rechteck-puls-rauschen-lorentz-1874708.html#productDownloads und mit einem Oszilloskop dann die Wirbelströme analysieren? Z.b. folgendes: https://www.conrad.de/de/p/5-mhz-2ch-100ms-s-digital-speicher-oszilloskop-824586357.html (natürlich ist das dann kein wirklich sinnvolles prüfgerät aber mir geht es in erster Linie zu verstehen was ich machen muss um eine Spule zu betreiben).
Interessant. Ein Einwurf: Da die Sendespule und die Empfangsspule und das dazwischenliegende Material quasi nen Vierpol bilden, also mehr oder weniger ein Filter, könnte man Versuche mit nem sogenannten Vektoriellen Netzwerktester (VNA) anstellen. Der besteht aus nem Sender, der ev. mit ner Endstufe verstärkt werden muß, einem Empfänger wo dann die Empfangsspule drankommt und einem Programm, das dann die Phasenlage usw. berechnet. Die Sendefrequenz kann dabei gewobbelt werden, die entsprechende Resonanzkurve wird auf dem Rechner angezeigt. Meine theoretischen Kenntnisse reichen dazu (noch) nicht aus, Du mußt Dich also belesen, und selbst probieren. mfg
Manni M. schrieb: > Ich kann mir vorstellen, dass die Erregerspule mit Spannung X (?) > betrieben wird, ... Für ein definiertes Magnetfeld ist der Betrieb mit Spannung X wenig zielführend. Ein bestimmter Strom ist da eher angesagt.
>Vektorieller Netzwerkanalyzer Genau das macht ein Wirbelstromprüfgerät, vektoriell messen. Ein einfacher VNA für Frequenzen etwa 10 Hz bis 10 MHz. Darunter wird eine (bewegte) Messung zu langsam, darüber ist die Eindringtiefe zu klein. Man sagt maximal hat man etwa 1 inch. Die Sonde ist meistens ein Trafo mit zwei Wicklungen. Man kann auch eine davon als Doppelwicklung ausführen, die im Ruhezustand gerade nichts abgibt, wie die bekannte Wheatstone-Brücke. Oder man misst eine Induktivität mit Vorwiderstand, auch die kann man wieder in eine Messbrücke einbauen. Einen normalen Trafo baut man so, dass das Magnetfeld möglichst im Kern verläuft, weil alles was nach außen dringt Verluste bewirkt. Hier dagegen sorgt man dafür, dass Magnetfeldlinien aus dem Trafo ins untersuchte Material eindringen. Dort entstehen die Wirbelstromverluste, das Material wird um einen winzigen Betrag aufgeheizt, diese Leistung fehlt an der Sekundärwicklung. Zur Darstellung wird das Signal der Sekundärwicklung mit einem IQ-Detektor in zwei Komponenten detektiert, die man dann auf dem Oszilloskop als XY-Signal darstellt. Der Bildschirm bildet sozusagen einen Ausschnitt aus der komplexen Impedanzebene. Man rückt den Punkt in die Mitte des Schirms und beobachtet beim Überfahren des Materials das Herumzappeln um den Mittelpunkt. Mehr hat man nicht. Um irgendeine "Messung" zu erhalten, z.B. der Risstiefe, benutzt man Teststücke aus etwa demselben Metall, in das definierte unterschiedlich große "Risse" eingebracht sind. https://www.rohmann.de/wirbelstromlexikon/
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Boahhh! Dann könnte Manne sich also den kleinen VNA vom Funkamateur, der von 10 Hz-160Mhz reicht, zusammen mit dem äußeren Reflektionsmeßkopf holen und Experimente machen?!? Geil!! mfg
Das Problem ist, dass der kleine VNA vom Funkamateur nur für Antennen
gebaut ist, also S11 aber keine Vierpolmessung.
Ausserdem weiß ich nicht dessen Messgeschwindigkeit, man will ja eine
größere Fläche abscannen.
Vereinfachend ist aber, dass man meistens nur mit einer Frequenz misst,
höchstens mit zwei sehr unterschiedlichen. Der VNA muss nicht wobbeln.
Ich habe einen "VNA" von Vellemans, der kann vektoriell Audio bis etwa 1
MHz wobbeln ("Bode-Plot"), aber das passiert per Software und ist sehr
langsam.
Der Sinusgenerator ist nicht das Problem, das kann jeder
Funktionsgenerator erledigen.
Aber einen IQ-Detektor hat man seltener. Unsere alten Wirbelstromgeräte
hatten einfach einen Abtastdetektor mit vier Analogschaltern, in der
Empfangstechnik auch "Tayloe-Mischer" genannt. Man braucht dafür das
Oszillatorsignal in vier Phasenlagen, um je 90 Grad versetzt. Das ganze
ist dann quasi ein Direktmischer, von der Prüffrequenz auf DC herunter
mit I und Q-Ausgang.
Danach noch je zwei einstellbare identische NF- Hoch- und Tiefpässe und
ein um 0-360 Grad einstellbarer Phasenschieber für die X und Y Signale ,
um die Anzeige auf dem Oszilloskop drehen zu können. Die ersten Geräte
hatten dazu einfach noch sin/cos-Potis. Man stellt sich das "Gezappel"
so ein, dass das gesuchte Signal vorzugsweise in Y-Richtung ausschlägt,
und Störungen eher in X-Richtung.
Dann kann man zur zweidimensionalen Darstellung des Oberflächenscans das
X-Signal weglassen. Das Y-Signal wird dritte Dimension mit Farben
dargestellt, damit hat man eine Art topografischer Karte der
untersuchten Oberfläche.
Ein Beispiel:
Zur Untersuchung von Flugzeugtragflächen auf Risse wird eine rotierende
Sonde in jedes Schraubenloch eingeführt und dessen Innenwand
schraubenförmig abgetastet. Ein sehr gewissenhafter Mensch verbringt
dazu viel Zeit im engen Flügel mit dem Herausschrauben von
Tragflächenschrauben, abscannen und abspeichern und wieder Einschrauben
der Schraube. Auf einem Lageplan wird dann diese Schraube abgestempelt.
Irgendjemand mit höherer Qualifikation schaut sich später die Dateien an
und entscheidet, ob etwas ausgetauscht werden muss.
Mit dem Antennenanalysator könnte man versuchen, eine im Branchenjargon sogenannte "parametrische Sonde" zu betreiben. Das ist eine simple Induktivität, also ein Eintor oder Zweipol. Eigentlich hat die noch einen Vorwiderstand, damit ein Vierpol daraus wird. Der VNA hat einen Vorwiderstand, nämlich seinen Innenwiderstand von 50 Ohm. Wenn man eine Induktivität benutzt, irgendwo um 45 Grad Phasenverschiebung könnte es funktionieren. Also ein Blindwiderstand von 50 Ohm für die Prüffrequenz.
Christoph db1uq K. schrieb: > Mit dem Antennenanalysator könnte man versuchen, eine im Branchenjargon > sogenannte "parametrische Sonde" zu betreiben. Also so wie hier beschrieben? https://www.emworks.com/de/application/eddy-current-testing-3d-simulation-of-probe-with-different-excitation-frequencies-and-crack-sizes-in-ems
Die parametrische Sonde wird nur für einfache Handprüfungen benutzt. Normal ist die transformatorische Sonde. Eine spezielle Trafosonde ist die Brückensonde, ein Trafo mit zwei identischen Wicklungen nebeneinander. Die wird z.B. zur Rohrprüfung benutzt, also an einem langen Kabel durch Rohre geschoben um von innen Korrosionsstellen zu finden. Wenn die an einem Loch vorbeifährt, gibt es auf dem Schirm erst eine Schleife nach oben und dann nach unten, ähnlich sieht es auch bei der rotierenden Bohrlochsonde aus. Hier ein paar Anwendungen im Video: https://www.youtube.com/@RohmannGmbH/videos
Bei austenitischem Edelstahl versagt die Wirbelstromprüfung (unmagnetisch). In diesem Fall ist die Konstruktion Zeitverschwendung.
Magnetisches Metall lässt sich mit Wirbelstrom schlechter prüfen. Gerade unmagnetische Metalle sind gut geeignet. Eisenteile kann man mit einem Gleichstrommagneten in die Sättigung fahren, dann sind sie für Wirbelstrom "durchsichtiger". Es ist ja gerade kein magnetisches Verfahren. Auch andere elektrisch leitfähige Materialien sind prinzipiell tauglich für die Wirbelstromprüfung. Man hat schon mit Karbonfasermaterial experimentiert, ich meine im Airbus A380. Eine zerstörungsfreie Untersuchung am Menschen geht nur mit Röntgen und Ultraschall, dazu sind wir nicht leitfähig genug (und Risse sucht man da auch seltener).
Vosicht, OM'S ich meinte nicht den VA, also den Antennentester, der ist ja nur für 2-Pol-Messungen, also ein "quarzgesteuertes Dipmeter" Ich meinte das andere Teil, den NWT2! https://www.box73.de/index.php?cPath=112_270 Ich hab sie beide. :-P mfg
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Hallo Lotta https://www.box73.de/product_info.php?products_id=4050 Der NWT-2 ist nur skalar. Ich habe den ersten vektoriellen Antennentester vom "Funkamateur" und den "miniVNA tiny" http://miniradiosolutions.com/54-2/, aber der fängt erst bei 1 MHz an. Außerdem ziemlich langsam. Der Velleman-VNA wird nicht als VNA bezeichnet, kann aber vektoriell messen. Ich habe den PCSGU250, aber der PCSU200 kann auch "Bode-Plot". Das Wobbeln ist auch zu langsam.
Für den "alten" VA gibts aber ne Steckbaugruppe, um diesen "4polig" zu machen, wäre das die Option? Denn den "alten" VA kan man bestimmt gebraucht kaufen. Es geht ja erstmal um Versuche, danach ist dann sowiso ne Neuentwicklung erforderlich. mfg
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Die 4-polige Messung ist soweit ich weiß nur skalar. Ich habe mir damals den Vortrag des Entwicklers in Friedrichshafen angehört. Der Zusatz war ziemlich nachträglich reingebastelt und der Umbau hin oder zurück dauert nur eine Viertelstunde, wenn ich das noch recht in Erinnerung habe. Das Foto zeigt einen kompletten Wirbelstromkanal, den ein verstorbener Kollege vor einem Vierteljahrhundert entwickelt hat. Sinuserzeugung mit PLL-Oszillator ICS307 und DDS AD9835 Jede Menge OPs (TL064), Analogschalter, Digital-Potis und ein CPLD, das auch die vier Abtastsignale in 90 Grad Abstand für den Tayloe-Mischer erzeugt. Auf der Unterseite noch jede Menge Hühnerfutter in Größe 0805 und ein 2-fach 12-Bit ADC. Der Rest erledigt die Hauptplatine, je nach Gerät mit Mikrocontroller oder embedded PC. Die sind auch alle schon über 20 Jahre alt, so allmählich sind Ersatzteile schwer zu beschaffen, die Schaltung hat das Ende ihres Daseins erreicht. Neuere Geräte sind voll digital mit FPGA.
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1.jpg
340 KB
Christoph db1uq K. schrieb: > Die 4-polige Messung ist soweit ich weiß nur skalar. Ich habe mir damals > den Vortrag des Entwicklers in Friedrichshafen angehört. Der Zusatz war > ziemlich nachträglich reingebastelt und der Umbau hin oder zurück dauert > nur eine Viertelstunde, wenn ich das noch recht in Erinnerung habe. > > Das Foto zeigt einen kompletten Wirbelstromkanal, den ein verstorbener > Kollege vor einem Vierteljahrhundert entwickelt hat. Sinuserzeugung mit > PLL-Oszillator ICS307 und DDS AD9835 Jede Menge OPs (TL064), > Analogschalter, Digital-Potis und ein CPLD, das auch die vier > Abtastsignale in 90 Grad Abstand für den Tayloe-Mischer erzeugt. Auf der > Unterseite noch jede Menge Hühnerfutter in Größe 0805 und ein 2-fach > 12-Bit ADC. Der Rest erledigt die Hauptplatine, je nach Gerät mit > Mikrocontroller oder embedded PC. Die sind auch alle schon über 20 Jahre > alt, so allmählich sind Ersatzteile schwer zu beschaffen, die Schaltung > hat das Ende ihres Daseins erreicht. Neuere Geräte sind voll digital mit > FPGA. Über eine bestehende Platine habe ich auch angefangen das ganze zu versuchen zu verstehen, hat mir aber bis jetzt nicht wirklich viel weitergeholfen. Auf deine andere Beiträge habe ich noch nicht reagiert weil ich erstmal versuche das ganze zu verstehen. Ich antworte auch nur weil ich dir eine unserer Platinen zeigen wollte (weil du deine gezeigt hast, vielleicht interessiert dich ja die angehängte). Die Karte ist ca. von 2007 und wird in einem Windows XP Rechner verwendet. Das Mainboard hat nur ISA Steckplätze. Die CPU ist an dem PC interessanterweise auch auf einer Riser Karte (ich weiß allerdings nicht ob das damals häufiger vorkam), das Gehäuse selbst ist ATX (oder sehr ähnlich) vom Format. Ich vermute mal dass die Firma (MAC NDT) das PCB selbst entwickelt hat und dann bei SMG fertigen lassen hat. Dazu dann noch die Software. Im Gehäuse (das ganze System ist ein großes Gehäuse worin der ATX PC verbaut ist) ist noch eine kleine Leiterplatte mit aufgelöteten Widerständen usw. für die Aus/Eingänge, ich vermute mal dass MAC die selbst hergestellt hat. Alles in allem meiner Meinung nach heutzutage niemals die 20-35t€ Wert die verlangt werden für ein neues System (ich mache mir aber auch keine Hoffnungen selbst ein System bauen zu können).
Der Versuch, eine PC-Karte zu entwickeln, hat nach dem zweiten Mal aufgehört. Die PC-Branche ist einfach viel zu kurzlebig in einer Branche, wo eine Drehbank ein halbes Jahrhundert im Einsatz ist. Vielleicht am Ende in irgendeiner Lehrwerkstatt eines Entwicklungslands, aber das sind die Zeiten, die man rechnen sollte. Unsere Kunden erwarten, dass das Gerät auch nach 30 Jahren gewartet, repariert und kalibriert wird. Zu den Kosten kommt, dass man den Kunden auch Beratung und kundenspezifische Entwicklungen liefert. Eine Anwendungsabteilung und ein individueller Sondenbau kosten eben auch etwas. Dazu als Vertretungen in aller Welt einige kleine Unternehmen, die die ganze Bandbreite der zerstörungsfreien Prüfung anbieten und beraten. Nicht alle Kunden leisten sich dafür eine eigene Abteilung. Die leihen auch mal für einige Zeit ein Gerät aus, damit der Kunde selbst experimentieren kann.
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