感應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器(1)，所述感應(yīng)器至少在部分區(qū)域中設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體(2)，所述導(dǎo)體(2)包括閉合的導(dǎo)體回路(11)，所述導(dǎo)體回路(11)除了構(gòu)成所述導(dǎo)體回路(11)的導(dǎo)體以外不含電氣構(gòu)件。
【專利說明】感應(yīng)器
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器。
[0002]感應(yīng)熱成像是一種用于識(shí)別物體缺陷、尤其是零部件缺陷的方法。在感應(yīng)熱成像中，借助被導(dǎo)引經(jīng)過待檢測(cè)對(duì)象(被檢對(duì)象)的感應(yīng)器在被檢對(duì)象中激勵(lì)出感應(yīng)電流。被檢對(duì)象、尤其是零部件中的缺陷造成感應(yīng)電流的局部擾動(dòng)并且由于歐姆損失而導(dǎo)致被檢對(duì)象升溫的局部變化。該局部升溫的變化又用紅外攝像機(jī)檢測(cè)，從而通過評(píng)估借助紅外攝像機(jī)獲取的紅外圖像可以識(shí)別出該缺陷。
[0003]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，用于檢測(cè)的感應(yīng)器靠近對(duì)象地被布置在被檢對(duì)象上方。在此，被檢對(duì)象中所激勵(lì)的感應(yīng)電流的最大幅值直接位于感應(yīng)器導(dǎo)體之下。由此導(dǎo)致的缺點(diǎn)是，正是這個(gè)對(duì)于識(shí)別缺陷受關(guān)注的區(qū)域被感應(yīng)器導(dǎo)體遮蓋，從而幾乎無法實(shí)現(xiàn)通過布置在感應(yīng)器上方的紅外攝像機(jī)來拍攝該區(qū)域。
[0004]已知感應(yīng)器的另一缺點(diǎn)是，在被檢對(duì)象的位置處的感應(yīng)電流強(qiáng)烈取決于與感應(yīng)器導(dǎo)體的位置的間距。由此尤其是在圍繞感應(yīng)電流最大幅值的區(qū)域周圍造成該幅值的不均勻分布，這使得難以可靠地識(shí)別缺陷及其尺寸。
[0005]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器，該感應(yīng)器能夠避免現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。
[0006]該技術(shù)問題通過具有獨(dú)立權(quán)利要求1所述特征的裝置并且通過具有獨(dú)立權(quán)利要求8所述特征的方法解決。在從屬權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案和擴(kuò)展方案。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的用于感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器至少在部分區(qū)域中設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體，其中該導(dǎo)體包括至少一個(gè)閉合的導(dǎo)體回路，該導(dǎo)體回路除了構(gòu)成導(dǎo)體回路的導(dǎo)體以外不含電氣構(gòu)件。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，該導(dǎo)體和/或感應(yīng)器的至少一個(gè)導(dǎo)體回路構(gòu)成了有利于以熱成像的方式記錄被檢對(duì)象的熱量分布圖的視窗。例如，該記錄可以通過紅外攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)，該紅外攝像機(jī)利用該視窗進(jìn)行記錄。因此，根據(jù)本發(fā)明，檢測(cè)感應(yīng)電流最大幅值的區(qū)域。由此避免了該區(qū)域被感應(yīng)器導(dǎo)體遮蓋。可以設(shè)置多個(gè)導(dǎo)體回路。根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)器的導(dǎo)體回路除了構(gòu)成導(dǎo)體回路的電導(dǎo)體及其電氣性能之外不包含其它的電氣元件，例如額外的電阻、電感和/或電容。
[0009]內(nèi)部閉合的導(dǎo)體回路的另一特別優(yōu)點(diǎn)在于，使得感應(yīng)電流的幅值在其最大區(qū)域中均勻化。由此在導(dǎo)體回路內(nèi)部并且進(jìn)而在視窗區(qū)域中形成了感應(yīng)電流幅值和進(jìn)而感應(yīng)電流總體(感應(yīng)電流通常具有幅值和相位)的基本上均勻的空間曲線。在此，視窗基本上對(duì)應(yīng)于感應(yīng)電流的最大幅值的區(qū)域。通過根據(jù)本發(fā)明地使感應(yīng)電流空間均勻化，被檢對(duì)象的缺陷的可識(shí)別性得以改善并且還在視窗區(qū)域中保持幾乎恒定。使感應(yīng)電流均勻化的另一優(yōu)點(diǎn)在于，熱流垂直于感應(yīng)器的導(dǎo)體而減小，從而減少了在被檢對(duì)象的棱、角或邊界面處的熱量積累。進(jìn)一步地，通過導(dǎo)體回路增大了感應(yīng)電流的最大幅值的區(qū)域。由此有利地增大了紅外攝像機(jī)的可用于評(píng)估的記錄區(qū)域或者說拍攝區(qū)域。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器的方法中，使交變電流流過至少在部分區(qū)域中繞成矩形的導(dǎo)體，其中，沿著該導(dǎo)體，借助導(dǎo)體回路將該交變電流分成兩個(gè)平行延伸的分交變電流。
[0011]有利的方式是，所述分交變電流在導(dǎo)體回路中同相。從而尤其在感應(yīng)器的面向被檢對(duì)象的底側(cè)上導(dǎo)致由所述分交變電流產(chǎn)生的感應(yīng)電流的結(jié)構(gòu)性疊加。備選的觀察方式是對(duì)磁場(chǎng)的觀察。通過所述分交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)尤其在面向被檢對(duì)象的底側(cè)上同相，從而導(dǎo)致這些磁場(chǎng)的結(jié)構(gòu)性疊加(增強(qiáng))，這同樣導(dǎo)致先前描述的感應(yīng)電流的疊加。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方式，導(dǎo)體回路包括至少兩個(gè)隔開布置的分導(dǎo)體，其中所述兩個(gè)分導(dǎo)體具有不變的相對(duì)彼此的間距。
[0013]由于所述兩個(gè)分導(dǎo)體的間距不變，所以視窗內(nèi)的感應(yīng)電流有利地接近均勻，由此改善了被檢對(duì)象缺陷的可識(shí)別性和可比較性。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方式，導(dǎo)體回路包括兩個(gè)以不變的間距隔開的分導(dǎo)體，這兩個(gè)分導(dǎo)體基本上完全構(gòu)成了由導(dǎo)體形成的矩形的一邊。
[0015]由此有利地獲得了增大的視窗，從而擴(kuò)展了紅外攝像機(jī)的記錄區(qū)域。
[0016]這兩個(gè)均勻隔開的分導(dǎo)體的間距與目的適配。較小的間距與較大間距相比導(dǎo)致更大的均勻化。較大的間距使得視窗和進(jìn)而使記錄區(qū)域增大。在此，小的間距要理解為這樣的間距，該間距小于針對(duì)分感應(yīng)電流的幅值的空間變化而言的典型寬度，其中為了進(jìn)行比較，考慮了垂直于分導(dǎo)體的分感應(yīng)電流的幅值的空間變化。所述分感應(yīng)電流是在被檢對(duì)象中激勵(lì)每個(gè)單獨(dú)的分導(dǎo)體的感應(yīng)電流。
[0017]根據(jù)另一有利設(shè)計(jì)方式，所述的一邊被設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體的長邊。
[0018]由此，有利地進(jìn)一步增大了視窗，從而通過紅外攝像機(jī)檢測(cè)被檢對(duì)象的更大區(qū)域。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)有利擴(kuò)展方案中，導(dǎo)體回路的各個(gè)分導(dǎo)體繞成橢圓弧狀。
[0020]首先，能夠區(qū)別開兩種類型的繞成或彎成橢圓弧狀的分導(dǎo)體。根據(jù)第一種類型，所述分導(dǎo)體在導(dǎo)體的矩形部分區(qū)域所處的平面內(nèi)被繞成橢圓弧狀。根據(jù)第二種類型，所述分導(dǎo)體在與導(dǎo)體的矩形部分區(qū)域所處的平面垂直的平面內(nèi)被繞成橢圓弧狀。
[0021]對(duì)于所述第一種類型，所述分導(dǎo)體從觀測(cè)方向觀察形成了橢圓形圓弧，尤其是形成了橢圓形半圓弧，其中該圓弧與導(dǎo)體的矩形部分區(qū)域基本上處于一個(gè)平面內(nèi)。換言之，這些分導(dǎo)體作為導(dǎo)體的所述邊的橢圓形圓弧狀凸出部延續(xù)該導(dǎo)體的矩形部分區(qū)域。由此獲得了這樣的視窗，該視窗特別有利于被檢對(duì)象的彎曲的部分區(qū)域和/或有利于彎曲的被檢對(duì)象，但其待測(cè)表面基本是平的。例如，所述第一種類型的感應(yīng)器有利于檢測(cè)燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室的部件。
[0022]根據(jù)所述第二種類型，導(dǎo)體回路從觀測(cè)方向觀察呈矩形。這時(shí)，通過橢圓弧狀的分導(dǎo)體獲得了未扭轉(zhuǎn)的、朝向被檢對(duì)象或者從被檢對(duì)象向外彎曲的視窗。通過視窗的彎曲和所述分導(dǎo)體的與該彎曲相對(duì)應(yīng)的橢圓弧狀走向，實(shí)現(xiàn)了用于那些待測(cè)表面基本上僅僅在一個(gè)方向上彎折的被檢對(duì)象的感應(yīng)器。所述表面的彎折的方向與視窗的彎曲相符，從而該視窗的彎曲或面狀彎折模仿該表面的彎折。導(dǎo)體回路的分導(dǎo)體因此具有幾乎不變的與被檢對(duì)象的間距，從而使待測(cè)表面的彎折對(duì)于感應(yīng)電流幅值的影響通過模仿該彎折的視窗的彎折得以補(bǔ)償。尤其是對(duì)于檢測(cè)渦輪葉片而言，具有按前述類型的彎曲視窗的感應(yīng)器是有利的。
[0023 ]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利設(shè)計(jì)方式，導(dǎo)體回路被繞成矩形。
[0024]在此，從紅外攝像機(jī)的觀測(cè)方向觀察，導(dǎo)體回路具有矩形形狀。通過該導(dǎo)體回路的矩形形狀實(shí)現(xiàn)了有利的矩形視窗。額外地平面的或平坦的矩形視窗對(duì)于那些其表面基本平坦的被檢對(duì)象是優(yōu)選的。這里尤其有利的是矩形導(dǎo)體回路，該矩形導(dǎo)體回路與該導(dǎo)體的矩形部分區(qū)域處于一個(gè)平面內(nèi)。對(duì)于那些朝向感應(yīng)器的表面呈彎曲狀的被檢對(duì)象，同樣彎曲的導(dǎo)體回路是優(yōu)選的。盡管導(dǎo)體回路具有朝向被檢對(duì)象的彎曲表面和/或向外繞制的形狀或彎曲，但該導(dǎo)體回路從紅外攝像機(jī)的觀測(cè)方向觀察具有矩形形狀。
[0025]根據(jù)一個(gè)有利的擴(kuò)展方案，感應(yīng)器包括至少兩個(gè)電氣接頭。
[0026]由此，感應(yīng)器可以與用于供應(yīng)電流和/或供應(yīng)電壓的外部電源接觸。有利地，所述電氣接頭位于感應(yīng)器的那一邊的對(duì)面并且與那一邊的分導(dǎo)體垂直地延伸。因此總的來說，感應(yīng)器被設(shè)計(jì)為平的、繞成矩形的導(dǎo)體，其中導(dǎo)體的那一邊通過兩個(gè)平行間隔的分導(dǎo)體被加倍。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利設(shè)計(jì)，交變電流的頻率處于10kHz至500kHz的頻率范圍內(nèi)。
[0028]由此，根據(jù)趨膚效應(yīng)獲得了感應(yīng)電流向被檢對(duì)象中的有利滲透深度。例如，該滲透深度(趨膚深度)通常處于0.05_(鐵磁性鋼)至2_(精煉鋼)的范圍內(nèi)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一有利設(shè)計(jì)，交變電流的電流強(qiáng)度為至少1000A。
[°03°]由于交變電流至少1000A的高電流強(qiáng)度，相應(yīng)地形成了強(qiáng)磁場(chǎng)，該強(qiáng)磁場(chǎng)又在被檢對(duì)象中激勵(lì)出高的感應(yīng)電流。由此，有利地簡化并且改善了通過紅外攝像機(jī)對(duì)被檢對(duì)象缺陷的檢測(cè)。
[0031 ]接下來借助三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例參照附圖來描述本發(fā)明，其中，
[0032]圖1示出了具有矩形導(dǎo)體回路的繞成矩形的感應(yīng)器，其中該導(dǎo)體回路具有兩個(gè)平行隔開的分導(dǎo)體；
[0033]圖2說明了感應(yīng)電流的幅值的空間變化；
[0034]圖3示出了具有導(dǎo)體回路的繞成矩形的感應(yīng)器的三維視圖，其中導(dǎo)體回路的分導(dǎo)體被繞成橢圓弧狀;并且
[0035]圖4示出了具有繞成矩形和彎成面狀的導(dǎo)體回路的矩形感應(yīng)器的三維視圖。
[0036]在附圖中同樣的元件設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
[0037]圖1示出了感應(yīng)器I，該感應(yīng)器I設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體2并且其第一長邊8具有閉合的導(dǎo)體回路11。所述導(dǎo)體回路11基本上設(shè)計(jì)為具有兩個(gè)平行的長邊81、82的矩形，其中所述長邊81、82由兩個(gè)平行隔開布置的分導(dǎo)體10、12構(gòu)成并且基本上完全構(gòu)成了導(dǎo)體2的第一長邊8。在此，分導(dǎo)體10、12幾乎完全沿著第一長邊8延伸。第二長邊9平行隔開地與第一長邊8對(duì)置，該第二長邊9包括兩個(gè)電接頭4、6。在此，這兩個(gè)電接頭4、6垂直于長邊8、9并且平行于導(dǎo)體2的寬邊18地延伸。
[0038]通過導(dǎo)體回路11構(gòu)成了感應(yīng)器I內(nèi)的視窗14，利用該視窗14借助未示出的紅外攝像機(jī)記錄被檢對(duì)象的熱量分布。由此，感應(yīng)器I能夠被假想成由導(dǎo)體16的兩倍構(gòu)成，即由簡單繞成矩形的導(dǎo)體構(gòu)成。換言之，導(dǎo)體回路11由兩個(gè)分導(dǎo)體11、12的并聯(lián)構(gòu)成。
[0039]通常而言，導(dǎo)體回路11沒有附加電阻，其中附加電阻應(yīng)理解為超出導(dǎo)體回路11的導(dǎo)線電阻以外的各電阻。
[0040]分導(dǎo)體10、12平行于方向20 (X方向)地延伸。由此，感應(yīng)電流的幅值沿著方向20近似不變。在垂直于方向20的方向22(y方向)上，感應(yīng)電流的幅值在視窗14的區(qū)域上由于導(dǎo)體2倍增為兩個(gè)分導(dǎo)體10、12而基本上不變。
[0041]通常而言，圖1所示的感應(yīng)器I在圖1中未示出的被檢對(duì)象上導(dǎo)引。在此，規(guī)定感應(yīng)器I與被檢對(duì)象之間的間距小于lcm。相對(duì)于與紅外攝像機(jī)的觀察方向23反向平行的Z方向，被檢對(duì)象位于感應(yīng)器I下方，其中感應(yīng)器I以在圖1中示出的方式布置在被檢對(duì)象與紅外攝像機(jī)之間。被檢對(duì)象上的熱量分布則通過視窗14借助紅外攝像機(jī)獲取。
[0042]圖2示出了沿著方向22的感應(yīng)電流幅值106的空間變化。在此，繪制在橫坐標(biāo)102上的是沿著方向22的相對(duì)距離(帶有正負(fù)符號(hào))，其中該相對(duì)距離的零點(diǎn)值對(duì)應(yīng)于所假想的導(dǎo)體16。分導(dǎo)體10、12與所假想的導(dǎo)體16具有大小相同的距離，因此所假想的導(dǎo)體16居中地位于兩個(gè)分導(dǎo)體10、12之間。繪制在縱坐標(biāo)104上的是按其最大值被標(biāo)準(zhǔn)化的感應(yīng)電流幅值106。
[0043]明顯可見的是均勻區(qū)域108，該均勻區(qū)域108基本上對(duì)應(yīng)于視窗14沿著方向22的寬度。雖然在均勻區(qū)域108中存在感應(yīng)電流幅值106的微小變化，但是該微小變化與幅值106的劇烈下降的側(cè)翼110相比可以忽略不計(jì)。對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的單純繞成矩形的感應(yīng)器而言(其導(dǎo)體尤其是隨著所假想的導(dǎo)體16變化)，均勻區(qū)域18基本上會(huì)退化成一個(gè)點(diǎn)。
[0044]圖3中示出了感應(yīng)器I的三維圖，其導(dǎo)體回路11沿著橢圓形圓弧161延伸。在此，分導(dǎo)體10、12被繞成橢圓弧狀并且以恒定間距隔開地位于具有導(dǎo)體2的矩形部分區(qū)域的平面中。因此，分導(dǎo)體10、12構(gòu)成了導(dǎo)體2或感應(yīng)器I的位于所述平面中的橢圓弧狀凸出部。感應(yīng)器I又相對(duì)于z方向(與紅外攝像機(jī)的觀測(cè)方向23反向平行)位于被檢對(duì)象24的上方，其中感應(yīng)器I以圖3中示出的方式布置在被檢對(duì)象24和未示出的紅外攝像機(jī)之間。
[0045]通過隔開布置的且繞成橢圓弧狀的分導(dǎo)體10、12，構(gòu)成了彎曲的、橢圓形的視窗14，所述視窗特別優(yōu)選地用于被檢對(duì)象的呈橢圓弧狀彎曲的部分區(qū)域和/或用于彎曲的被檢對(duì)象。一般來說，視窗14可以通過分導(dǎo)體10、12的布置來匹配被檢對(duì)象的任意幾何形狀。
[0046]圖4示出了感應(yīng)器I，從平行于觀測(cè)方向23的視線觀察，其導(dǎo)體回路2設(shè)計(jì)為矩形。因此，這里示出的感應(yīng)器I原則上等同于圖1中示出的感應(yīng)器。只是視窗14通過繞成橢圓弧狀的分導(dǎo)體1、12而具有朝著被檢對(duì)象彎曲的形狀。
[0047]與圖3不同，分導(dǎo)體10、12不是在繞成矩形的導(dǎo)體2的平面內(nèi)，而是在垂直于所述平面的平面內(nèi)被繞成橢圓弧狀。因此，視窗14和所繞制的導(dǎo)體回路11直觀上等同于未扭轉(zhuǎn)的彎曲的矩形，該矩形朝向被檢對(duì)象24彎曲。通過視窗14的彎曲，視窗14與被檢對(duì)象24的彎折表面26相匹配。該匹配可以理解為分導(dǎo)體10、12與被檢對(duì)象24的彎折表面26的間距基本上不變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于感應(yīng)熱成像的感應(yīng)器(I)，所述感應(yīng)器至少在部分區(qū)域中設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體(2)，其特征在于，所述導(dǎo)體(2)包括閉合的導(dǎo)體回路(11)，所述導(dǎo)體回路(11)除了構(gòu)成該導(dǎo)體回路(11)的導(dǎo)體以外不含電氣構(gòu)件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(11)包括兩個(gè)隔開布置的分導(dǎo)體(10、12)，其中，所述兩個(gè)分導(dǎo)體(10、12)彼此具有恒定的間距。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述兩個(gè)分導(dǎo)體(10、12)基本上完全形成了由導(dǎo)體(2)構(gòu)成的矩形的一邊(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述這一邊(8)設(shè)計(jì)為繞成矩形的導(dǎo)體(2)的長邊(8)。5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(11)的各個(gè)分導(dǎo)體(10、12)被繞成橢圓弧狀。6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述導(dǎo)體回路(11)被繞成矩形。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的感應(yīng)器(I)，其特征在于，所述感應(yīng)器(I)具有兩個(gè)電接頭(4、6)。8.—種應(yīng)用感應(yīng)器(I)用于感應(yīng)熱成像的方法，其中，使交變電流流過至少在部分區(qū)域中繞成矩形的導(dǎo)體(2)，其中，沿著所述導(dǎo)體(2)，借助導(dǎo)體回路(11)將所述交變電流分成兩個(gè)平行延伸的分交變電流。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述交變電流的頻率處于IOOkHz至500kHz的頻率范圍內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述交變電流的電流強(qiáng)度為至少1000A。
【文檔編號(hào)】H01F27/28GK105993055SQ201580002831
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日
【發(fā)明人】M.羅森富塞
【申請(qǐng)人】西門子公司