Dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora.

Dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora, comprendiendo este dispositivo varias filas de emisión

(1-4), constituidas cada una de ellas a partir de bobinados de emisión (55), y varias columnas de recepción (a-h), constituidas cada una de ellas a partir de bobinados de recepción (56) conectados en serie en al menos una serie, caracterizado porque comprende medios de alimentación de filas de bobinados de emisión asociados a bobinados de recepción con corrientes a frecuencias diferentes (f1, f2, f3, f4), de manera tal que en los bobinados de recepción de una columna las señales se añaden a esas frecuencias diferentes (f1, f2, f3, f4).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/057847.

Solicitante: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: BATIMENT "LE PONANT D" 25, RUE LEBLANC 75015 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: DECITRE,JEAN-MARC.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N27/90 (utilizando las corrientes de Foucault)

PDF original: ES-2503722_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora

Campo técnico

La invención se refiere a un dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora.

Estado de la técnica anterior

El campo de la invención es el del control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión / recepción de una pieza eléctricamente conductora, que presenta una gran dinámica de funcionamiento y utiliza un conjunto de bobinados de emisión y de recepción muy compacto. Tal control es particularmente ventajoso para la detección de defectos de pequeño tamaño, en particular para el control no destructivo (END) de piezas eléctricamente conductoras.

El principio de la detección de defectos por corrientes de Foucault en una pieza eléctricamente conductora consiste en emitir, en la proximidad de esa pieza, con el concurso de al menos un bobinado de emisión, un campo electromagnético de frecuencia adaptada a la conductividad del material y a la profundidad de los defectos buscados. Se mide entonces, entre los bornes de al menos un bobinado de recepción, una fuerza electromotriz debida al acoplamiento directo de las líneas de campo magnético entre el bobinado de emisión y el bobinado de recepción en presencia de la pieza conductora. Se mide asimismo una pequeña variación de esta fuerza electromotriz que se superpone a la misma con la presencia de un defecto en el material. El campo de la invención se contrae así a los dispositivos que utilizan al menos un bobinado asignado a la emisión de la señal electromagnética apto para generar corrientes de Foucault en la pieza que se va a controlar y al menos un bobinado asignado a la recepción de las señales inducidas por las corrientes de Foucault, llamándose tal configuración "con funciones separadas".

La fuerza electromotriz inducida Vr en bornes de cada bobinado de recepción, que está a la misma frecuencia que la corriente enviada al bobinado de emisión asociado, permite, tras una demodulación, obtener la señal útil. En presencia de un defecto, esa fuerza electromotriz inducida Vr pasa a ser Vr ± SVr, siendo portadora de información solamente la variación SVr, muy débil ante Vr. En la práctica, cuanto más pequeña sea la tensión Vr ante SVr, más eficaz será la amplificación de la señal y mejor será la relación señal a ruido de la medida.

Con objeto de limitar el tiempo de comprobación de las superficies de las piezas y de minimizar los costes originados por la compra de uno o varios bancos mecánicos de uno o varios ejes, que muchas veces precisan de una gran precisión, se puede disponer sobre un mismo soporte una multitud de elementos equiespaciados. Se obtiene una barra (eventualmente con una disposición de los elementos en varias filas, al tresbolillo, si se desea obtener un paso de exploración inferior a la dimensión del elemento) que tan sólo precisa de un desplazamiento mecánico en un sólo eje. Se puede incluso crear matrices de elementos con el fin de obtener una imagen directa de la zona que se va a controlar y suprimir así los lentos y costosos desplazamientos mecánicos de precisión. Con la finalidad de aprovechar lo mejor posible las respuestas de los diferentes elementos, conviene obtener, en ausencia de defectos, configuraciones que presentan tensiones lo más cercanas posible en bornes de los diferentes canales receptores, con el fin de facilitar el equilibrado del dispositivo de control por corrientes de Foucault que se encarga de las demodulaciones de los canales.

Sin embargo, la utilización de numerosos elementos plantea un problema en cuanto al sistema de conexiones. Una solución de la técnica conocida, propuesta en el documento referenciado con [1] en el final de la descripción, describe un procedimiento que consiste, para elementos de tipo emisor/receptor separados dispuestos en matriz, en poner en serie las filas de bobinados de emisión, por una parte, y las columnas de bobinados de recepción, por otra. Tal arreglo permite reducir el número de conexiones y las espiras creadas por los hilos de conexiones, contando al propio tiempo con la posibilidad de interrogar todos los elementos. No obstante, para la detección de defectos de pequeñas dimensiones, es necesario disponer los elementos muy cercanos entre sí, de modo que, cualquiera que sea la posición del defecto en la zona que se va a comprobar, este sea detectado, en la adquisición, por al menos un elemento. Así pues, al hallarse en señe en una misma fila los bobinados de emisión, los bobinados de emisión contiguos a un elemento dado van a perturbar ese elemento. Entre los bornes del bobinado de recepción de dicho elemento en cuestión, van a añadirse:

- la fem (fuerza electromotriz) inducida proveniente del emisor asociado: VR (mutua del elemento) y 8Vr (señal útil),

- las fem inducidas por todos los campos magnéticos radiados por los bobinados de emisión contiguos activos (es decir, recorridos por una corriente y a la misma frecuencia).

En la práctica, el campo electromagnético decrece con la distancia y sólo los uno o dos elementos contiguos tendrán

una influencia sobre la bobina receptora que se considere.

Así, al estar en serie los bobinados de recepción, la alimentación simultánea de varias filas de bobinados de emisión no permite dar con la información propia detectada por cada uno de los elementos, por lo que precisa de la utilización de un multiplexador para conectar la fuente de corriente o de tensión sucesivamente a cada una de las filas de bobinados de emisión.

Además, en el caso de no ser posible alejar suficientemente entre sí los elementos en una misma fila, un acoplamiento (o diafonía entre elementos) tiende a incrementar la tensión en bornes de los bobinados de recepción, lo cual es perjudicial para el aprovechamiento de la señal útil SVr. Además, esta tensión inducida en ausencia de defectos por los diferentes bobinados de emisión contiguos puede ser diferente de una fila de bobinados de recepción a otra.

La invención tiene por objeto paliar tales inconvenientes al proponer un dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora, que permite evaluar la respuesta de una multitud de elementos simultáneamente y con independencia unos de otros.

Exposición de la invención

La invención se refiere a un dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora, que comprende varias filas de emisión constituidas a partir de bobinados de emisión y varias columnas de recepción constituidas cada una de ellas a partir de bobinados de recepción conectados en señe en al menos una serie, caracterizado porque los bobinados de emisión asociados a los bobinados de recepción de una señe son alimentados todos ellos por corrientes a frecuencias diferentes.

En una primera configuración, los bobinados de emisión en una misma fila son recorridos por una corriente de igual frecuencia. Ventajosamente, dos bobinados de emisión en una misma fila de emisión, espaciados un bobinado de emisión, tienen sentidos de arrollamiento opuestos. Los bobinados de recepción pueden tener todos ellos el mismo sentido de arrollamiento o ser tales que, en cada columna de recepción, dos bobinados de recepción, espaciados un bobinado de recepción, tienen sentidos de arrollamiento opuestos. Ventajosamente, en ambos extremos de cada fila de emisión pueden ir dispuestos bobinados de emisión suplementarios.

En una segunda configuración, en cada fila de emisión, los bobinados de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de control por corrientes de Foucault con funciones separadas de emisión/recepción de una pieza eléctricamente conductora, comprendiendo este dispositivo varias filas de emisión (1-4) , constituidas cada una de ellas a partir de bobinados de emisión (55) , y varias columnas de recepción (a-h) , constituidas cada una de ellas a partir de bobinados de recepción (56) conectados en serie en al menos una serie, caracterizado porque comprende medios de alimentación de filas de bobinados de emisión asociados a bobinados de recepción con corrientes a frecuencias diferentes (f1, f2, f3, f4) , de manera tal que en los bobinados de recepción de una columna las señales se añaden a esas frecuencias diferentes (f1, f2, f3, f4) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que hay un solapamiento de los bobinados de emisión (55) y de los bobinados de recepción (56) .

3. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en cada fila de emisión, dos bobinados de emisión, espaciados un 15 bobinado de emisión, tienen sentidos de arrollamiento opuestos.

4. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en cada columna de recepción, dos bobinados de recepción, espaciados un bobinado de recepción, tienen sentidos de arrollamiento opuestos.

5. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en cada columna de recepción, todos los bobinados de recepción tienen el mismo sentido de arrollamiento.

6. Dispositivo según la reivindicación 1, que comprende bobinados de emisión suplementarios (65) en ambos extremos de cada fila de emisión (1-4) . 25

7. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que, en cada columna de recepción, los bobinados de recepción se hallan dispuestos entre dos bobinados de emisión contiguos de una misma fila de emisión (1-2) .

8. Dispositivo según la reivindicación 7, que comprende al menos una columna suplementaria de bobinados de 30 recepción (74) en serie, dispuesta al final de la fila de emisión.

9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que las filas de emisión y las filas de recepción se hallan dispuestas a uno y otro lado de un soporte (52) .

10. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende amplificadores (57) dispuestos cada uno de ellos a la entrada de una de las filas de emisión (1-4) .

11. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende preamplificadores (58)

dispuestos cada uno de ellos a la salida de una de las columnas de recepción (a-h) . 40

12. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, que comprende uno o varios conectores.

13. Dispositivo según la reivindicación 12, en el que el (o los) conector (es) son de fuerza de introducción nula.

14. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que los bobinados de emisión de dos filas consecutivas tienen sentidos de arrollamiento opuestos.

15. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que los bobinados de recepción de dos columnas consecutivas tienen sentidos de arrollamiento opuestos. 50

16. Dispositivo según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, en el que las columnas de bobinados de recepción están cableadas en diferencial.