DE69516302T2

DE69516302T2 - Wirbelstromhybridsonde

Info

Publication number: DE69516302T2
Application number: DE69516302T
Authority: DE
Inventors: Rock Samson
Original assignee: R D TECH QUEBEC
Current assignee: Zetec Inc
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: CA2203799A1; WO1996015445A1; DE69516302D1; GB9423146D0; EP0792455B1; ATE191789T1; JPH10508374A; EP0792455A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft das Gebiet des zerstörungsfreien Testens von Röhren, Rohren und Stangen, und insbesondere eine Wirbelstromsonde und ein Prüfverfahren zur Lokalisierung und Messung von Defekten in Metallröhren und -stangen.

Stand der Technik

Das Wirbelstromverfahren des zerstörungsfreien Bewertens von Metallprodukten ist weit verbreitet. Im wesentlichen besteht das Verfahren darin, eine Spule über den Gegenstand zu bewegen, der geprüft werden soll. Ein Hochfrequenzwechselstrom in der Spule erzeugt ein magnetisches Wechselfeld. Wenn das Magnetfeld der Spule den Gegenstand kreuzt, werden Wirbelströme in dem Prüfstück nahe an dessen Oberfläche induziert. Diese Wirbelströme induzieren wiederum ein Magnetfeld, das dem primären Feld um die Spule herum entgegengesetzt ist, wodurch eine teilweise Abschwächung des Feldes der Spule verursacht wird. Diese Verringerung des Magnetflusses durch die Spule verursacht eine Veränderung der Impedanz der Spule. Die Impedanz, die von den Wirbelströmen verursacht wird, ist ihrerseits abhängig vom Widerstand, auf den diese Ströme treffen, wenn sie durch den zu prüfenden Gegenstand fließen. Da Defekte auf der Oberfläche (wie beispielsweise Risse, Vertiefungen oder Bereiche örtlichen dünnen Materials) Bereiche mit einem höheren Widerstand an der Stelle des Defekts erzeugen, können Wirbelstromsonden verwendet werden, um Defekte zu lokalisieren. Die Wirbelstromprüfung beruht im wesentlichen auf der Messung von Impedanzänderungen einer Sonde.
Bei einer Wechselstrombrückenschaltung (die gewöhnlich bei der Wirbelstromprüfung verwendet wird), wird die Änderung der Impedanz in der Spule durch eine Änderung der Spannung und der Phase in dem Schaltkreis wiedergespiegelt. Diese Änderungen können analysiert und mit Hilfe der geeigneten Anlage angezeigt werden, so daß Defekte im allgemeinen bestimmt werden können. Für die Analyse wird das Wechselstromsignal gewöhnlich in seine Widerstandskomponenten und reaktiven Komponenten (häufig als X und Y oder reale und imaginäre Komponenten bezeichnet) demoduliert. Die Komponenten weisen ähnlich Formen, jedoch verschiedene Amplituden auf, abhängig von der Wechselstromsignalphase, die durch den Defekt verursacht wird. Die demodulierten Signale zeigen eine Spannungsamplitudenänderung im Verhältnis zur Zeit und ermöglichen demnach die physische Lokalisierung des Defekts an dem Prüfstück.
Die Widerstandskomponenten und reaktiven Komponenten können nachfolgend in einer Vektorsumme addiert werden. Die Summe wird daraufhin in einer X-Y-Ebene angezeigt, die als Zeiger-Diagramm bezeichnet wird. Das Zeiger-Diagramm zeigt die Amplituden- und Phasenänderung des Wechselstromsignals über einen festgelegten Zeitraum. Die Form, die durch Defekte auf dem Zeiger-Diagramm erzeugt wird, ermöglicht eine weitere Bestimmung von Defekten als Risse, Schmorflecken, Rostflecken usw.
Die Wirbelstromprüfung wird auf vielen Gebieten verwendet, wie beispielsweise die Prüfung von Röhren oder Rohrleitungen, die in Wärmetauschern von nuklearen Dampfgeneratoren verwendet werden. Seit neuestem ist die Wirbelstromprüfung ebenfalls für die Prüfung von Steuerstäben verwendet worden, die im Reaktorkern verwendet werden. Gewöhnlich sind die Steuerstäbe mit einem Material gefüllt, das Neutronen leicht absorbiert, während die äußere Ummantelung aus einer Metallegierung besteht. Es sind Steuerstäbe zwischen den Brennstäben eingesetzt, um die Kernreaktionsgeschwindigkeit zu regulieren. Eine Entnahme der Stäbe ermöglicht den freien Durchgang von Neutronen von einem Brennstab zum anderen, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht wird. Die Steuerstäbe werden zwischen den Brennstäben mit Hilfe von perforierten Platten geführt. Da sowohl die Steuerstäbe als auch die Brennstäbe in Wasser eingetaucht sind - wo kleine, konstante Vibrationen vorhanden sind -, zeigen die Steuerstäbe eine Neigung, am Rand der Führungslöcher in der Platte zu reiben und dadurch Schäden an ihrer Oberfläche zu verursachen.
Bei Wirbelstromprüfungen treten Sonden des Stands der Technik im allgemeinen in einer der beiden folgenden Konfigurationen auf: der Ringsonde und der Drehsonde. Eine Ringsonde gemäß dem Stand der Technik kann durch die Anordnung, die in Fig. 1A gezeigt ist, gekennzeichnet werden, wobei ein Ausgabesignal erzeugt wird, das in Fig. 1B veranschaulicht ist, wenn sich die Spule 20 über den Defekt 24 bewegt.
Bei einer Ringsonde (Fig. 1A) umgibt eine kreisförmige Spule 20 das zylindrische Prüfstück 22 und bewegt sich entlang seiner Länge. Wenn ein Defekt 24 (wie beispielsweise ein länglicher Riß oder ein verrosteter Bereich) gefunden wird, zeigt die Sonde eine Spannungsänderung im Testschaltkreis an. Die demodulierten Signale zeigen einfach eine Spannungsänderung über einen gewissen Zeitraum an (Fig. 1B). Die allgemeine Position und Gesamtbedeutung des Defekts kann daraufhin abgeleitet werden.
Obwohl sie mechanisch einfach zu realisieren ist, ermöglicht diese Konfiguration keine exakte Messung der Größe des Defekts und dessen Lokalisierung. Das Ansprechen einer solchen Sonde ermöglicht keine Unterscheidung zwischen beispielsweise vier kleinen Löchern und einem einzelnen großen. Die erhaltene Information ist die Position in Längsrichtung entlang des Stabs (oder Rohrs), auf dem sich der Defekt befindet, sowie die relative Größe des Defekts.
Keinesfalls können seine Winkelposition und seine exakte Größe bestimmt werden.
Eine Drehsonde gemäß dem Stand der Technik ist allgemein in Fig. 2A dargestellt, die ein Ausgabesignal erzeugt, das in Fig. 2B veranschaulicht ist. Im Fall von Drehsonden (Fig. 2A) umkreist eine kleine stromführende Spule 26 den zylindrischen Gegenstand 22, der geprüft werden soll, während sie sich entlang seiner Länge bewegt. Dies führt zu einem spiralförmigen Weg. Da der Weg der Spule 26 in einem bestimmten Winkel im Verhältnis zu dem Defekt über den Defekt 24 führt, kann die Sonde seine Breite aufzeichnen. Während die Spule das Rohr umkreist, läuft sie eine bestimmte Anzahl von Malen über den Defekt hinweg. Das Signal, das die Sonde ausgibt (hinsichtlich Widerstandskomponenten und reaktiven Komponenten), gleicht einer Reihe von "Buckeln" 25 (Fig. 2B), die über einen bestimmten Zeitraum hinweg auftreten. Jeder Buckel 25 ist gleich der Breite des Risses, die die Spule gemessen hat. Da der Durchmesser des Rohrs und die Bewegungsgeschwindigkeit der Spule bekannte Variablen sind, können die Länge des Defekts und seine Position auf dem Rohr oder Stab exakt bestimmt werden. Diese Art Sonde kann daher die Größe, die exakte Position und Bedeutung des Defekts bestimmen.
U. S.-Patent Nr. 4,855,677 an Clark, Jr. et al. zeigt eine Sonde, die auf diesem Prinzip beruht, jedoch für die Verwendung im Inneren eines Rohrs ausgelegt ist. In diesem Fall bewegt sich die Drehspule über die Innenfläche des Rohrs.
Jedoch werden Wirbelstromsonden häufig in aggressiven Umgebungen verwendet (unter Wasser, in bestrahlten Bereichen von Kernkraftgeneratoren). Im Fall von äußeren Prüfungen von Stäben und Rohren erfordern Drehsonden eine komplexe mechanische Vorrichtung, damit die Spule den Stab (oder das Rohr) umkreisen und dabei mit einem Hochfrequenzwech selstromsignal versorgt werden kann. Da es äußerst unpraktisch ist, eine Wechselstromsignalquelle zusammen mit der Sonde drehen zu lassen, werden Schleifringe benötigt, um der Drehsonde das Wechselstromsignal zuzuführen. Die Reibung, die durch diese Schleifkontakte verursacht wird, erzeugt unerwünschte Geräusche, die die Testergebnisse beeinflussen. Zudem sind sie rostempfindlich und empfänglich für Schmutzansammlungen. Sonden, die auf diesem Prinzip beruhen, zeigen häufig Fehlfunktionen und frühzeitige Abnutzung. Dies stellt den Hauptnachteil von Drehsonden dar.
Ebenfalls ist es bei Drehsonden möglich, daß die Sonde zwischen zwei Umdrehungen um den Stab einen kleinen Defekt übersieht, abhängig von der Ganghöhe des Weges der Spule um den Stab. Drehsonden weisen ebenfalls ein anderes Problem auf, das als Abheben bekannt ist. Während der Prüfung ist es möglich, daß die Sonde wackelt, wodurch ein schmaler Spalt zwischen der Spule und der geprüften Fläche entsteht. Dieser Spalt beeinflußt gewöhnlich die Prüfgenauigkeit.
Es sind eine Reihe von patentierten Erfindungen vorgeschlagen worden, um diesen verschiedenen Problemen Abhilfe zu schaffen. Diese Erfindungen des Stands der Technik sind allgemein durch die Anordnung dargestellt, die in Fig. 3A gezeigt ist, deren Ausgabesignal in Fig. 3B veranschaulicht ist. Sie beruhen auf dem folgenden Prinzip: eine Ringdetektorspule 28 (Fig. 3A) ist an axial versetzten Stellen entlang des zylindrischen Prüfstücks 22 befestigt. Um das Ansprechen dieser Detektorspule zu verbessern, ist ein feldverändernder Gegenstand 30 mit einer hohen magnetischen Durchlässigkeit in nächster Nähe der Spule befestigt. Auf diese Weise veranlaßt der feldverändernde Gegenstand, daß das Magnetfeld der Spule an sich fortlaufend ändernden Stellen entlang des Stücks 22 und in der Nähe der Spule 28 selbst zusammenbricht.
Wenn diese Baugruppe über ein Rohr geführt wird und einen Defekt vorfindet, geschehen zwei Dinge. Wenn die Spule 28 den Defekt erreicht, wird eine erste Spannungsänderung vom Analyseschaltkreis aufgezeichnet. Wenn jedoch der feldverändernde Gegenstand 30, der die Spule 28 umkreist, ebenfalls über den Defekt 24 läuft, wird eine zusätzliche Spannungsänderung aufgezeichnet. Diese Änderung ist eine Funktion des Volumens und der Breite des Defekts. Dies führt dazu, daß die Widerstandskomponenten und reaktiven Komponenten als zwei sich überlappende Signale erscheinen (Fig. 6): eins von einer Ringsonde 27 und eins von einer Drehsonde 29. Eins ist proportional zur Länge des Defekts, das andere kennzeichnet seine Breite, und beide kennzeichnen sein Volumen.
U. S.-Patent Nr. 4,203,069 an Davis offenbart eine Sonde zur Prüfung des Inneren von Rohren, die dieses Prinzip verwendet. Die Vorrichtung umfaßt eine Erreger-/Detektorspule und ein Ferritelement, das auf dem Umfang eines Rohrs befestigt ist, wobei sich das Rohr im Inneren der Spule dreht. Die Spule wird mit einem Hochfrequenzsignal erregt, das Wirbelströme in dem Rohr induziert. Während sich diese Vorrichtung im Inneren des Rohrs bewegt, veranlaßt der sich drehende Ferrit, daß das Feld, das von der Spule erzeugt wird, zusammenbricht. Wenn die Sonde über einen Defekt läuft, erfolgt das Ansprechen in Form der zwei gewünschten, sich überlappenden Signale. Das Patent offenbart jedoch kein praktisches Verfahren zur Prüfung der Außenseite von Stäben oder Rohren.
Eine andere Vorrichtung, die auf der Verwendung einer Kombination aus spulen-/feldverändernden Gegenständen beruht, ist in U. S.-Patent Nr. 4,673,879 an Harris et al. offenbart, wobei eine zylindrische Metallmuffe drehbar um eine Wegstrecke des Werkstücks gestützt wird. Zwei unterschiedlich gewickelte Erregerspulen umgeben die Muffe in der Nähe von zwei Öffnungen in der Muffe. Die Spulen werden mit einem Hochfrequenzsignal erregt, das Wirbelströme in dem Werkstück induziert. Die Öffnungen lassen periodisch die Magnetfelder zusammenbrechen, die den Wirbelstrom induzieren, und verbessern die Signale der Spulen, die das Vorhandensein von Defekten im Werkstück anzeigen.
Das U. S.-Patent Nr. 4,683,430 an Harris et al. schlägt ebenfalls eine Kombination aus einer Ringspule und einem feldverändernden Gegenstand vor. In diesem Fall werden zwei Ringspulen verwendet, von denen eine eine röhrenförmige Wegstrecke umfaßt. Die Wegstrecke ist zwischen der Spule und dem Stab angeordnet. Eine Stahlkugel dreht sich im Inneren der Kugel der Wegstrecke und wirkt als feldverändernder Gegenstand. Jedoch ist die Verwendung einer Stahlkugel als feldverändernder Gegenstand nicht sehr praktisch. Da Stahl naturgemäß elektrisch hoch leitfähig ist, ist die Kugel ebenfalls Wirbelströmen unterworfen. Diese Wirbelströme beeinflussen ihrerseits das Ansprechen der Sonde, wodurch die Analyse erschwert wird.
Tests, die vom Erfinder durchgeführt wurden, zeigten, daß diese Kombinationsarten - das heißt, eine einzelne Spule zusammen mit einem einzelnen feldverändernden Gegenstand - ein Signal ergeben, das schwer zu analysieren ist. Der Grund dafür liegt darin, daß die Stärke des Signals, das durch den feldverändernden Gegenstand erzeugt wird, im Verhältnis zum Gesamtsignal der Ringspule schwach ist. Allgemein gesagt, stellt der Signalanteil, der von dem feldverändernden Gegenstand erzeugt wird, etwa 20% des Gesamtsignals dar, oder sogar weniger. Dies macht es im Stadium der Signalanalyse sehr schwierig, zu bestimmen, welcher Teil des Signals von dem feldverändernden Gegenstand erzeugt wird. Beispielsweise wären die Signale, die von dem feldverändernden Gegenstand und der Ringsonde erzeugt werden, im Fall eines kleinen Defekts beinahe nicht unterscheidbar.
Ein anderer Lösungsweg ist in U. S.-Patent Nr. 3,694,740 an Bergstrand dargestellt, bei dem zwei Sätze von Erfassungselementen zusammen verwendet werden. Der erste Satz besteht aus zwei Spulen, die brückengeschaltet oder differentiell geschaltet sind. Eine Potentialdifferenz im Schaltkreis zeigt das Vorhandensein eines Defekts an. Wenn sich jedoch die beiden Spulen gleichzeitig über einem langen Defekt befinden, spricht der Schaltkreis so an, als ob kein Defekt vorhanden wäre. Um dies auszugleichen, umkreist ein zweiter Satz, der aus einem Paar Hall-Effekt-Elementen besteht - die an einen Differentialverstärker angeschlossen sind -, das Prüfstück in der Nähe der Spulen. Eine positive oder negative Ausgabe des Verstärkers zeigt das Vorhandensein eines Defekts an. Diese Art Sonde weist zwei größere Nachteile auf. Erstens besteht die Wahrscheinlichkeit, daß, wenn der Defekt zweidimensional ist (was bei einem langen Rostfleck der Fall wäre), beide Hall-Effekt-Elemente gleichzeitig über dem Defekt wären. Der Differentialverstärker würde dann ebenfalls ansprechen, als ob kein Defekt vorhanden wäre. Als Folge davon würde der Rostfleck unentdeckt bleiben. Der zweite Nachteil besteht in der Notwendigkeit für Schleifringe und Bürsten, um Strom zuzuführen und das Signal von den Drehelementen abzunehmen. Dies macht diese Art Sonde genauso anfällig für frühzeitige Abnutzung und Ausfall wie die Drehsonde, die oben beschrieben und von Clark offenbart wurde.

Aufgaben der Erfindung

Um diese Nachteile zu beseitigen, hat die Erfindung verschiedene Aufgaben.
Die erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wirbelstromhybridsonde zu schaffen, die die Notwendigkeit eines Schleifrings beseitigt, während die Defektmeßfähigkeiten der Drehsonde aufrecht erhalten bleiben.
Die zweite Aufgabe ist es, eine Sonde zu schaffen, die mechanisch einfach und zuverlässig ist.
Die dritte Aufgabe ist es, eine Wirbelstromhybridsonde zu schaffen, die die Größe, Position und Bedeutung des Defekts ohne das Risiko prüfen kann, einen kleineren Defekt zu übersehen.
Die vierte Aufgabe ist es, eine Wirbelstromhybridsonde zu schaffen, bei der das Signal des feldverändernden Gegenstands etwa 50% des Gesamtansprechens der Sonde auf einen Defekt darstellt. Diese Zunahme des Signalverhältnisses erleichtert die Unterscheidung zwischen den Signalanteilen, die von der Ringspule erzeugt werden, und denen, die von dem feldverändernden Gegenstand erzeugt werden.
Die fünfte Aufgabe ist es, eine Sonde zu schaffen, bei der das Ansprechen der Sonde auf einen Defekt nur aus dem Signal besteht, das von dem feldverändernden Gegenstand erzeugt wird. Das sich ergebende Signal wäre identisch mit dem Signal, das von einer Drehsonde erzeugt wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Prüfen von Stäben zu schaffen, die in der Lage ist, mehrere Stäbe gleichzeitig zu prüfen.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Sonde zu schaffen, die auf dem Prinzip der Erfindung für die Verwendung bei der Innenprüfung von Rohren beruht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung der allgemeinen Art bereit, die im U. S.-Patent Nr. 4,673,879 bekannt ist. Gemäß der Erfindung wird eine Wirbelstromsonde für das zerstörungsfreie Testen eines leitfähigen, länglichen Elements bereitgestellt, wobei die Sonde Mittel für die Erzeugung eines oszillierenden Magnetfeldes umfaßt, das auf eine umfängliche Querschnittsoberfläche des länglichen Elements gerichtet ist, einschließlich eines Paar Spulen, die so angeordnet sind, daß sie entlang des länglichen Elements beabstandet sind, um eine erweiterte kombinierte Magnetfeldkomponente senkrecht zur umfänglichen Querschnittsoberfläche in einem Raum zwischen den Spulen und eine reduzierte Magnetfeldkomponente in Längsrichtung entlang des länglichen Elements zu erzeugen, bewegliche oder drehbare Mittel zur Änderung des Magnetfeldes an Punkten entlang der umfänglichen Querschnittsoberfläche, die zwischen den Spulen angeordnet sind, und Mittel für die Erfassung und Analyse einer Impedanz des Erzeugungsmittels, wenn das Erzeugungsmittel entlang des länglichen Elements bewegt wird und das drehbare Änderungsmittel über die umfängliche Oberfläche bewegt wird.
Gemäß der Erfindung wird ebenfalls ein Verfahren zum zerstörungsfreien Wirbelstromprüfen eines leitfähigen, länglichen Elements bereitgestellt, umfassend die Schritte des Erzeugens eines oszillierenden Magnetfeldes, das auf die umfängliche Querschnittsoberfläche des länglichen Elements gerichtet ist, mit Hilfe eines Paars Spulen, die so angeordnet sind, daß sie entlang des länglichen Elements beabstandet sind, um eine erweiterte, kombinierte Magnetfeldkomponente senkrecht zur umfänglichen Querschnittsoberfläche in einem Raum zwischen den Spulen und eine reduzierte Magnetfeldkomponente entlang des länglichen Elements zu erzeugen, des Änderns des Magnetfeldes an Punkten rund um die umfängliche Oberfläche zwischen den Spulen und des Erkennens und Analysierens einer Durchlässigkeit des länglichen Elements entlang des länglichen Elements und an Punkten entlang der umfänglichen Oberfläche.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine schematische Ansicht einer Ringsonde des Stands der Technik.
Fig. 1B ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Ansprechens einer Ringsonde des Stands der Technik auf einen Defekt.
Fig. 2A ist eine schematische Ansicht einer Drehsonde des Stands der Technik.
Fig. 2B ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Ansprechens einer Ringsonde des Stands der Technik auf einen Defekt.
Fig. 3A ist eine schematische Ansicht einer Ringsonde in Kombination mit einem feldverändernden Gegenstand des Stands der Technik.
Fig. 3B ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Ansprechens einer Ringsonde in Kombination mit einem feldverändernden Gegenstand des Stands der Technik.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht der Hybridsonde der Erfindung, die über einem Stab verwendet wird.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht der Hybridsonde der Erfindung, die im Inneren eines Rohrs verwendet wird.
Fig. 6 ist ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Ansprechens der Hybridsonde der Erfindung.
Fig. 7 ist ein elektrischer Schaltplan einer Brückenschaltung, die die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet.
Fig. 8 ist eine isometrische Ansicht der Sonde der Erfindung für die Prüfung von Stäben.
Fig. 9 ist eine Draufsicht der Sonde aus Fig. 8.
Fig. 10 ist ein Querschnitt gemäß der Linie 10-10 aus Fig. 9.
Fig. 11 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Sonde aus Fig. 8.
Fig. 12 ist eine isometrische Ansicht einer typischen Prüfsondenanordnung.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Wie zuvor erwähnt, stellt die Wirkung des feldverändernden Gegenstands der Sonde im allgemeinen etwa 20% der Gesamtstärke des Ansprechens der Sonde auf einen Defekt dar (Fig. 3B). Um diesen Prozentsatz über die 50%-Grenze anzuheben, wird bei der bevorzugten Ausführungsform die Konfiguration verwendet, die in Fig. 4 veranschaulicht ist. Anstelle der Verwendung einer einzelnen Spule werden zwei Spulen 32 und 34 Seite an Seite und relativ nah beieinander verwendet, wobei sich ein feldverändernder Gegenstand 36 im Raum zwischen den Spulen dreht. Vorzugsweise weist der feldverändernde Gegenstand 36 eine sehr hohe magnetische Durchlässigkeit und die geringstmögliche elektrische Leitfähigkeit auf. Die beiden Spulen 32 und 34 werden mit demselben Hochfrequenzsignal erregt, sind jedoch so verdrahtet, daß der Strom in beiden Spulen jeweils in entgegengesetzter Richtung fließt. Dies zeigt eine direkte Wirkung auf die Kombination des Magnetfeldes 40 und 42, das von den Spulen erzeugt wird. In dem Raum zwischen den Spulen - das heißt, entlang des Weges 38 des feldverändernden Gegenstands - fließen die Magnetfelder in derselben Richtung und werden daher addiert. Über der Oberfläche 44 des Prüfstücks 22 fließen die Felder in entgegengesetzter Richtung und werden demgemäß subtrahiert. Als Folge davon wird der Anteil des Ansprechsignals, der von dem feldverändernden Gegenstand 36 beeinflußt wird, verstärkt, während die Wirkung der Spulen 32 und 34 über der Oberfläche verringert wird. Der Erfinder hat beobachtet, daß diese Konfiguration ermöglicht, den Anteil des Signals, der durch den feldverändernden Gegenstand beeinflußt wird, auf etwa 50% oder sogar 70% des Gesamtansprechens der Sonde auf einen Defekt 24 zu erhöhen. Die demodulierten Signale der Widerstandskomponenten und reaktiven Komponenten erscheinen wie in Fig. 6 gezeigt.
Während der Abstand zwischen den Ringspulen 32 und 34 und der Oberfläche 44 entsprechend den Bedingungen der Prüfung variieren kann, ist es wichtig, daß sich der feldverändernde Gegenstand 36 so nah wie möglich an der Oberfläche 44 befindet. Es ist ebenfalls wichtig, daß sich ein Ende des Gegenstands 36 zu jedem Zeitpunkt zwischen den beiden Spulen befindet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der feldverändernde Gegenstand 36 zylindrisch und kreist zwischen den Spulen 32 und 34, so daß er sich ständig senkrecht zur Oberfläche 44 des zylindrischen Teils 22 befindet. Die Spulen 32 und 34 sollten sich so nah wie möglich am Gegenstand 36 befinden, ohne durch ihre Bewegung störend zu wirken.
Wie in Fig. 5 gezeigt, kann diese Anordnung ebenfalls für die Verwendung im Inneren von Rohren angepaßt werden. Auch hierbei werden ein Paar Spulen 32 und 34 und ein feldverändernder Gegenstand 36 verwendet. In diesem Fall fließt der Strom innerhalb der Spulen jedoch entgegengesetzt, so daß die von jeder Spule ausgehenden magnetischen Strömungen 40 und 42 auch hier über die Innenwand 46 des Rohrs subtrahiert werden. Jedoch werden die Strömungen entlang des Weges 38 der Spule addiert. Das Ansprechen dieser Anordnung auf einen Defekt erscheint ebenfalls, wie in Fig. 6 dargestellt.
Die meisten Wirbelstromvorrichtungen verwenden eine Wechselstrombrücke zur Wahrnehmung der leichten Impedanzänderung zwischen den Detektorspulen und einer Bezugsimpedanz. Die bevorzugte Ausführungsform - die verwendet werden kann, um die Steuerstäbe in einem Kernreaktor zu prüfen - der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 7 veranschaulicht, in der ein Diagramm des grundlegenden Erreger-Detektor- Schaltkreises zu sehen ist. Bei dieser Ausführungsform weist eine typische Hybridsonde 48 insgesamt vier Ringspulen auf, die in zwei Paare aufgeteilt sind. Ein erstes Paar umfaßt die Detektorspulen 50 und 52, zwischen denen sich der feldverändernde Gegenstand dreht, und ein zweites Paar umfaßt die Korrekturspulen 53 und 54. Die Detektorspulen 50 und 52 und die Korrekturspulen 53 und 54 sind um den notwendigen Abstand voneinander getrennt, so daß sich ihre Magnetfelder gegenseitig nicht beeinflussen. Die Spulen 50, 52 und der feldverändernde Gegenstand sind in Übereinstimmung mit der Konfiguration, die in Fig. 4 veranschaulicht ist, angeordnet. Die Korrekturspulen 53 und 54 sind identisch angeordnet, bis auf die Tatsache, daß kein feldverändernder Gegenstand vorhanden ist. Das Signal, das von dem Paar Korrekturspulen 53 und 54 ausgeht, wird später von dem Signal der Detektorspulen 50 und 52 subtrahiert. Wenn die Sonde über einen Defekt läuft, ist das Ansprechsignal der Hybridsonde ähnlich dem der Drehsonde.
Impedanzänderungen in der Sonde werden nicht nur durch Defekte erzeugt, sondern können ebenfalls durch andere Faktoren beeinflußt werden, wie beispielsweise die Umgebungstemperatur. Ebenfalls wird ein Bezugssignal benötigt, um das Gleichgewicht in der Brückebschaltung sicherzustellen. Das Bezugssignal wird von einer anderen, identischen Sonde genommen (genannt Bezugssonde 56), in die ein defektfreier Abschnitt eines Stabs eingeführt wird. Das Signal der Bezugssonde 56 wird (bei einer Wechselstrombrücke) von dem Signal subtrahiert, das von der Prüfsonde 48 erzeugt wird. Das resultierende Ansprechen ist so weit wie möglich nur durch das Vorhandensein eines Defekts beeinflußt. Die Bezugssonde 56 umfaßt ihr eigenes Paar Detektorspulen 58 und 60 und ihr Paar Steuerspulen 62 und 64. Ein feldverändernder Gegenstand ist ebenfalls zwischen den Spulen 58 und 60 angebracht. Jedoch ist es bei der Bezugssonde nicht notwendig, daß sich der Gegenstand in Bewegung befindet. Wenn eine Stabanordnung mit einer entsprechenden Sondenanordnung verwendet wird, kann nur eine Bezugssonde für sämtliche Sonden der Anordnung verwendet werden. Es ist wichtig, daß die Bezugssonde 56 in derselben Umgebung angeordnet ist wie die Sonde 48, die tatsächlich den Test durchführt. Andernfalls müssen die Impedanzänderungen aufgrund der Umgebung ausgeglichen werden.
Bei allen Sonden ist jedes Paar Spulen parallel geschaltet, jedoch sind die Spulen in entgegengesetzter Richtung gewickelt, in Übereinstimmung mit der Konfiguration, die in Fig. 7 veranschaulicht ist.
Um die Prüfungen durchzuführen, sind die Spulen der zwei Sonden 48 und 56 (Fig. 7) miteinander verdrahtet, um zwei Wechselstrombrückenschaltungen zu bilden. Bei der ersten Brückenschaltung 65 ist der erste Arm aus dem Paar zusammengesetzt, das durch die Spulen 50 und 52 der Prüfsonde 48 (welche durch einen feldverändernden Gegenstand erweitert sind) gebildet wird. Der zweite Arm ist aus den Spulen 58 und 60 der Bezugssonde zusammengesetzt. Der dritte und vierte Arm umfassen Widerstandselemente 68 und 70. Physisch sind die Widerstandselemente 68 und 70 häufig Teil einer Wechselstromsignalsteuerung, die die Wechselstromquelle 66 der Brückenschaltung umfaßt. Die Punkte 72 und 74 sind an einen Differentialverstärker 76 angeschlossen. Der Punkt 72 ist an den positiven Eingang des Verstärkers 76 angeschlos sen, während der Punkt 74 an den negativen Eingang angeschlossen ist.
Die Widerstandselemente 68 und 70 sind so gewählt, daß sich die Brückenschaltung im Gleichgewicht befindet, wenn die Sonde 48 über einen defektfreien Bereich läuft. Das Gleichgewicht wird durch eine Null-Ausgabe des Differentialverstärkers 76 angezeigt, was bedeutet, daß die Punkte 72 und 76 dieselbe momentane Spannung aufweisen. Da sich sowohl die Sonde 48 als auch die Bezugssonde 56 in derselben Umgebung befinden, wird jede Impedanzänderung, die auf Temperatur zurückzuführen ist, im Differentialverstärker ausgeglichen/aufgehoben.
Das Wechselstromsignal des Verstärkers wird daraufhin einem Analysator oder Demodulator 78 zugeführt, um in seine Widerstandskomponenten 80 und seine reaktiven Komponenten 82 zerlegt zu werden. An diesem Punkt können die Widerstandskomponenten und die reaktiven Komponenten des Wechselstromsignals - wenn ein Defekt vorgefunden wird - veranschaulicht werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Die demodulierten Signale 80 und 82 können daraufhin durch Regelverstärker 84 und 86 verstärkt werden, bevor sie durch die Analog-Digital-Wandler 88 und 90 in digitale Signale umgewandelt werden. Das digitale Signal kann später mit Hilfe von Analyse-Software verarbeitet werden. Der Differentialverstärker 70, der Demodulator 78, die Regelverstärker 80 und 86 und die Analog-Digital-Wandler 88 und 90 sind Komponenten der Signalerfassungs-Hardware, der die Sondenausgabe zugeführt wird. Diese Signalerfassungs-Hardware kann leicht von Herstellern von Wirbelstromprüfanlagen bereitgestellt werden.
Die zweite Brückenschaltung 67 weist dieselbe Auslegung auf wie die erste. In diesem Fall besteht der erste Arm jedoch aus dem Paar, das durch die Spulen 53 und 54 der Prüfsonde 48 gebildet wird, der zweite Arm besteht aus den Spulen 62 und 64 der Bezugssonde 56, der dritte und vierte Arm umfassen die Widerstandselemente 92 und 94. Physisch sind die Widerstandselemente häufig Teil einer Wechselstromsignalsteuerung, die die Wechselstromquelle 96 umfaßt. Punkt 96 und 98 sind an einen Differentialverstärker 100 angeschlossen. Punkt 96 ist an den positiven Eingang des Verstärkers 100 angeschlossen, während Punkt 98 an den negativen Eingang angeschlossen ist.
Die Widerstandselemente 92 und 94 sind so gewählt, daß sich die zweite Brückenschaltung 67 im Gleichgewicht befindet, wenn die Sonde 48 über einen defektfreien Bereich läuft. Das Gleichgewicht wird durch eine Null-Ausgabe des Differentialverstärkers 100 angezeigt. Da sich sowohl die Sonde 48 als auch die Bezugssonde 56 in derselben Umgebung befinden, wird jede Impedanzänderung, die beispielsweise auf Temperatur zurückzuführen ist, im Differentialverstärker ausgeglichen/aufgehoben.
Das Wechselstromsignal des Verstärkers wird daraufhin einem Demodulator 102 zugeführt, um in seine Widerstandskomponenten 102 und seine reaktiven Komponenten 106 zerlegt zu werden. An diesem Punkt erscheint die Komponente des Wechselstromsignals - wenn ein Defekt vorgefunden wird -, wie in Fig. 2B gezeigt. Die demodulierten Signale 102 und 106 können daraufhin durch die Regelverstärker 108 und 110 verstärkt werden, bevor sie durch die Analog-Digital- Wandler 112 und 114 in digitale Signale umgewandelt werden. Das digitale Signal kann später mit Hilfe von Analyse- Software verarbeitet werden. Der Differentialverstärker 100, der Demodulator 102, die Regelverstärker 108 und 110 und die Analog-Digital-Wandler 112 und 114 sind ebenfalls Komponenten derselben Signalerfassungs-Hardware, die bei der ersten Brückenschaltung verwendet wird.
Der Analyseteil wird häufig an einem Tischcomputer ausgeführt, der mit der notwendigen Hardware ausgestattet ist, damit der Computer digitale Signale verarbeiten kann. Nun kann die Analyse-Software zwei Signale verwenden: eins, das von der ersten Brückenschaltung 65 ausgegeben wird (das ein Signal ist, das durch einen feldverändernden Gegenstand beeinflußt ist), und eins, das von der zweiten Brückenschaltung ausgegeben wird.
Wie oben beschrieben, weisen die demodulierten Signale 80 und 82, die von der ersten Brückenschaltung ausgegeben werden, die Form auf, die in Fig. 6 veranschaulicht ist. Jedes der beiden Signale kann direkt verwendet werden, um die Breite, Länge und das Volumen des Defekts zu kennzeichnen. Jeder kleine Defekt, der möglicherweise von dem feldverändernden Gegenstand übersehen wird, zeigt sich in dem Signalanteil, der durch die Ringspulen erzeugt wird.
Jedoch erzeugt der sich drehende, feldverändernde Gegenstand, da er das Magnetfeld stört, ein kleines "parasitäres" Signal, selbst wenn die Sonde über einen defektfreien Abschnitt eines Stabes läuft. Dies kann von der Datenanalyse-Software herausgefiltert werden. Das Filterverfahren ist einfach. Eine Reihe von digitalen "Drucken" des Signals der Sonde, die über einen defektfreien Stab läuft, wird zuerst mit der Wirbelstrom-Hardware aufgezeichnet. Es wird ein Durchschnittswert dieser Signale berechnet. Das sich ergebende Signal wird daraufhin von dem Signal subtrahiert, das von der Sonde ausgegeben wird. Diese Subtraktion wird digital von der Datenanalyse-Software durchgeführt.
Es ist häufig nutzbringend, Widerstandskomponentensignale und Signale reaktiver Komponenten zu erlangen, die der Ausgabe einer Drehsonde ähneln (Fig. 2B). Hier kommen die Signale der zweiten Brückenschaltung 67 ins Spiel. Die Signale der zweiten Brückenschaltung 67, die der Datenanalyse-Software zugeführt werden, stammen von den Ringsonden (Fig. 1B). Wenn sie von den Signalen der ersten Brückenschaltung 65 subtrahiert werden (Fig. 6), ist die resultie rende Ausgabe ähnlich der einer Drehsonde (Fig. 2B). Wiederum wird diese Subtraktion digital von der Analyse- Software durchgeführt. Natürlich berücksichtigt die Software die Verzögerung zwischen den Signalen der ersten Brückenschaltung und den Signalen der zweiten Brückenschaltung.
Das Endergebnis besteht aus zwei demodulierten Signalen: den Widerstandskomponenten und den reaktiven Komponenten. Diese können analysiert werden und in jeder gewünschten Weise sichtbar gemacht werden und ebenfalls in einem Zeiger-Diagramm angezeigt werden.
Die Hybridsonde gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist recht unkompliziert. Eine Ausführungsform ist in Fig. 8 gezeigt, in der eine vollständige Sonde 48 zu sehen ist, die einen hohlen Hauptkörper 142, eine dreifache Spulenstütze 144, die am Boden des Hauptkörpers eingesetzt ist, und eine einfache Spulenstütze 146 umfaßt, wobei letztere ebenfalls dazu dient, die Oberseite des Hauptkörpers zu schließen. Die dreifache Spulenstütze 144 (Fig. 11) umfaßt drei Rillen 148, 150 und 152, wobei jede eine Spule aufnimmt. Die einfache Spulenstütze 146 nimmt eine einzelne Spule in der Rille 154 auf. Sowohl die einfache Spulenstütze 146 als auch die dreifache Spulenstütze 144 sind hohl, um den Durchgang des Stabs oder Rohrs, das geprüft werden soll, zu ermöglichen.
Bei dem Erreger-Detektor-Schaltkreis der bevorzugten Ausführungsform nimmt die Rille 146 die Spule 50 auf. Die Rillen 148, 150 und 152 nehmen jeweils die Spulen 52, 58 und 60 auf. Der feldverändernde Gegenstand, der zwischen den Spulen 50 und 52 kreist, wird von einer Drehmuffe 156 gestützt. Der verwendete feldverändernde Gegenstand ist ein kleiner Ferrit. Ein Ferrit besitzt den großen Vorteil einer hohen magnetischen Durchlässigkeit in Verbindung mit einer niedrigen elektrischen Leitfähigkeit. Der Ferrit wird im äußeren Rand der Drehmuffe 156 in ein Positionierungsloch 158 eingesetzt (Fig. 10).
Die Drehmuffe 156 (Fig. 11) wird im Inneren des Hauptkörpers 142 von einem äußeren Ring 160, einem ersten Kugellager 162 und einem zweiten Kugellager 164 gestützt. Ein erster Abstandsring 166 wird unmittelbar nach dem Lager 162 eingesetzt, um es am Platz zu halten. Der. Außendurchmesser des Abstandsrings 166 ist kleiner als der Innendurchmesser es äußeren Rings 160, wodurch die freie Drehung des äußeren Rings 160 ermöglicht wird. Das Lager 164 wird durch einen zweiten Abstandsring 168 am Platz gehalten (gegen den Abstandsring 166). Die Drehmuffe 142 wird mittels Schrauben unter Verwendung der Löcher 170 im Hauptkörper 142 und der Löcher 172 im äußeren Ring 160 an der Innenseite des Hauptkörpers 142 befestigt. Zentrierfinger 176 sind am äußeren Rand auf der oberen einfachen Spulenstütze 146 (wo der Stab eintritt) und am Ende der dreifachen Spulenstütze 144 (wo der Stab austritt) befestigt. Die Zentrierfinger 176 werden verwendet, um die Sonde exakt um den Stab herum zu zentrieren. Die Finger beseitigen ebenfalls ein Wackeln der Sonde, das eine ähnliche Wirkung verursachen kann, wie das Abheben von Drehsonden.
Die Drehung wird über ein Zahnrad 174, das an der Spitze der Drehmuffe 156 befestigt ist, auf die Drehmuffe 156 übertragen. Bei dieser Anordnung können mehrere Sonden senkrecht auf einer Platte 180 befestigt werden (Fig. 12), und die Bewegung des Ferrits sämtlicher Sonden kann durch einen einzelnen Motor über eine Reihe von Zahnrädern 182 erfolgen, oder indem die Sonden dicht genug angebracht werden, so daß ihre individuellen Zahnräder 174 in Kontakt kommen. Die Drehung kann daraufhin direkt von einem Zahnrad auf ein anderes übertragen werden. Bezugssonden können ebenfalls auf der Platte 180 befestigt werden. Wie oben beschrieben, benötigen sie keine Drehung des feldverändernden Gegenstands. Daraufhin wird ein defektfreies Stabstück einfach in die Bezugssonde eingesetzt. Während der Prüfung werden die Stäbe zusammen bei konstanter Geschwindigkeit durch die Sonden gesenkt. Dies beseitigt die Notwendigkeit, die Sonde tatsächlich entlang des Stabs zu bewegen, da die relative Bewegung dieselbe ist.
Wenn die Sonde zusammengesetzt ist, dreht sich der Ferrit zwischen den Spulen in den Rillen 154 und 148 (Fig. 10). Dies gibt die Anordnung aus Fig. 4 wieder. Wenn nur eine Spule verwendet würde, wäre das zusätzliche Signal, das durch den Durchgang des Ferrits 158 erzeugt würde, relativ klein (etwa fünf- bis sechsmal kleiner), verglichen mit dem Signal der Ringspule in der Rille 154. Eine schichtweise Anordnung (ohne jeden tatsächlichen Kontakt) des Drehferrits zwischen den Spulen mit entgegengesetzten Magnetfeldern ermöglicht es, daß das Verhältnis der beiden Signale näher an 1 : 1 oder sogar 2 : 1 liegt. Die Spulen in der Rille 154 und der Rille 148 sind die, die in der ersten Brückenschaltung des Schaltkreises verwendet sind, der in Fig. 7 veranschaulicht ist.
Mit Ausnahme der Lager 162 und 164, des Zahnrads 174, des Ferrits 158 und der Spulen selbst sind sämtliche Komponenten aus Polyetheretherketon gefertigt (ebenfalls als Polyenko® PEEK bekannt), einem leichten Kunststoff. Polyetheretherketon ist ein Material, das eine hervorragend schwere Entflammbarkeit und eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist. Das wichtigste ist jedoch, daß das Material beständig gegen Gammastrahlung ist, was sehr wichtig für die Verwendung in Kernkraftwerken ist. Die Verwendung dieses Materials macht die Sonde sehr leicht und einfach herzustellen.
Die Sonde gemäß der Erfindung könnte alternativ dafür ausgelegt werden, die Innenseite von Rohren zu prüfen. Bei dieser Ausführungsform würden sich sowohl der Ferrit als auch die Ringspulen im Inneren des Rohrs bewegen. Das Arbeitsprinzip bleibt dasselbe, mit der Ausnahme, daß die zu prüfende Fläche die Kombination aus Ringspule und kreisendem Ferrit umgibt, wie aus Fig. 5 ersichtlich. Die Sonde umfaßt demnach einen inneren Drehmechanismus, um zu ermöglichen, daß sich die Spulen und der Ferrit in der Nähe der Innenwand des Rohrs befinden. Die Bewegung des Ferrits wird durch einen kleinen Motor innerhalb der Sonde ermöglicht. Obwohl die Erfindung hauptsächlich unter Bezugnahme auf die bevorzugte Ausführungsform ausführlich beschrieben wurde, ist dies nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung zu verstehen, wie er in den beigefügten Ansprüchen zum Ausdruck kommt.

Claims

1. Wirbelstromsonde für das zerstörungsfreie Testen eines leitfähigen, länglichen Elements (44), wobei die Sonde Mittel (32, 34, 50, 52) für die Erzeugung eines oszillierenden Magnetfeldes (40, 42) umfaßt, das zu einer umfänglichen Querschnittsoberfläche des Elements gerichtet ist, wobei die Erzeugungsmittel ein Paar Spulen (32, 34) umfassen, die so angeordnet sind, daß sie entlang dem Element beabstandet sind, um eine erweiterte kombinierte Magnetfeldkomponente senkrecht zur Oberfläche in einem Raum zwischen den Spulen und eine reduzierte Magnetfeldkomponente entlang dem Element zu erzeugen, ein bewegliches Mittel (36) zur Änderung des Magnetfeldes an Punkten entlang der umfänglichen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Mittel (36) zwischen den Spulen (32, 34) angeordnet ist.

2. Sonde nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Mittel ein ferromagnetisches Element zur Änderung des Magnetfeldes innerhalb eines kleinen zu überwachenden Bereichs umfaßt, der die Punkte entlang der umfänglichen Oberfläche umfaßt.

3. Sonde nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Mittel drehbar ist, wobei das längliche Element einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

4. Sonde nach Anspruch 1, weiters umfassend ein Referenzsondenmittel.

5. Sonde nach Anspruch 1, wobei die Sonde so angeordnet ist, daß sie das längliche Element umgibt, wobei das oszillierende Magnetfeld nach innen zur umfänglichen Querschnittsoberfläche gerichtet ist.

6. Sonde nach Anspruch 1, wobei die Sonde so angeordnet ist, daß sie innerhalb des leitfähigen länglichen Elements liegt, wobei das Magnetfeld nach außen zur umfänglichen Querschnittsoberfläche des länglichen Elements gerichtet ist.

7. Sonde nach Anspruch 1, weiters umfassend ein Korrektursondenmittel mit einem Paar Spulen, die im wesentlichen gleich angeordnet sind wie die Spulen des Erzeugungsmittels.

8. Sonde nach den Ansprüchen 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei das bewegliche Mittel ein ferromagnetisches Element zum Ändern des Magnetfeldes innerhalb eines kleinen zu überwachenden Bereichs umfaßt, der die Punkte entlang der umfänglichen Oberfläche umfaßt.

9. Sonde nach den Ansprüchen 2, 4, 5, 6 oder 7, wobei das bewegliche Mittel drehbar ist, wobei das längliche Element einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

10. Sonde nach den Ansprüchen 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei das bewegliche Mittel einen äußeren Zahnkranz (174) und Befestigungsmittel (142, 146) zur drehbaren Befestigung der Sonde an einer fixierten Oberfläche umfaßt, wobei der Zahnkranz an mindestens einer Seite freiliegt, wobei der Zahnkranz größenmäßig derart ausgelegt ist, daß, wenn er mit einem ähnlichen benachbarten Zahnkranz einer benachbarten Sonde in Eingriff kommt, sich der Zahnkranz und der benachbarte Zahnkranz mit derselben Drehgeschwindigkeit mit einer Drehachse drehen, die um einen vorherbestimmten Abstand, welcher einer vorherbestimmten Trennung der benachbarten Verbindungsstangen eines Verbindungsstangensatzes entspricht, getrennt ist.

11. Wirbelstromsonde nach Anspruch 1, 3, 4, 5, 6 oder 7, weiters umfassend ein Mittel zur Erkennung und Analyse eines Widerstandes des Erzeugungsmittels, während das Erzeugungsmittel entlang dem länglichen Element bewegt wird, und das drehbare Änderungsmittel über die umfängliche Oberfläche bewegt wird.

12. Sonde nach Anspruch 11, wobei das bewegliche Mittel ein ferromagnetisches Element zur Änderung des Magnetfeldes innerhalb eines kleinen zu überwachenden Bereiches umfaßt, der die Punkte entlang der umfänglichen Oberfläche umfaßt.

13. Sonde nach Anspruch 11, wobei das Erkennungs- und Analysemittel ein Mittel zum Abziehen eines Signals von dem Paar Spulen des Erzeugungsmittels von einem Signal von den Spulen der Korrektursonde umfaßt.

14. Verfahren zum zerstörungsfreien Wirbelstromprüfen eines leitfähigen, länglichen Elements, umfassend die Schritte des Erzeugens eines oszillierenden Magnetfeldes, das zur umfänglichen Querschnittsoberfläche des Elements gerichtet ist, mit Hilfe eines Paars Spulen, die so angeordnet sind, daß sie entlang dem Element beabstandet sind, um eine erweiterte, kombinierte Magnetfeldkomponente senkrecht zur Oberfläche in einem Raum zwischen den Spulen und eine reduzierte Magnetfeldkomponente entlang dem Element zu erzeugen, des Änderns des Magnetfeldes an Punkten rund um die umfängliche Oberfläche, und des Erkennens und Analysierens einer Durchlässigkeit des länglichen Elements entlang des länglichen Elements und an den Punkten entlang der umfänglichen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Änderns das Ändern des erweiterten Feldes zwischen den Spulen umfaßt.