Induktiv avkänning av sprickor i metallband

[rikkitikkitavi]

Om sprickan är 1 cm eller större borde det gå bra att detektera.
Förutsättningen är bara att man kommer tillräckliget nära med detektorspolarna , de bör helst vara närmare än 1 cm.
Fältet avtar snabbt.
Jag använder en liknande teknik i en vinkelgivare för DC-motorer. Slitsar i den roterande skivan som mäts in.
Detta fungerar bättre än en optisk läsgaffel. Noggrannare och mer linjärt. Lika snabbt, eller tom snabbare.

Jag ser med extra styrrullar inga problem med att placera detektorspolarna inom millimetrar från bandet.
När du skriver större än 1 cm, är det längden på sprickan eller hur mycket det har delat sig, dvs hur breda slitsar behövs.

Bandet har en hastighet av ca 0,3-0,5 m/s så givaren får vara rätt snabb.

Har du tips på fabrikat så vi kan köpa in och testa, din applikation är i princip rätt lik?

[SvenW]

Jag menar sprickans längd. Den skall ha delat sig så mycket att stöm inte passerar, dvs ganska lite.
Kan man komma så nära som en millimiter bör det absolut gå bra!
Hastigheten 0,3-0,5 m/s är inget problem alls. Detektionstiden räknas i mikrosekunder.
Sedan kanske man vill accumulera signal, men det väljer man själv.

Några fabrikat känner jag inte till. Mina grejer är hobby, men servobandbredden för motorn är 250Hz.
Jag mäter in positionen på på någon hundradels grad när var 20:e us. Dvs inte absolutnoggrannhet, snarare reproducerbarhet.

Principen är enkel: en sändarspole som täcker flera slitsar. Mottagarspolen som är lindade på två ringar av glasfiberplast.
Gjort av mönsterkortsmatrial. Lindade som en toroid med sex trådar paralllellt. Ger en trefassignal.
Sändarspolen får en stöt var 20:e us. Två mottagarringar, en på vardera sidan av slitshjulet. Avstånd knappt en millimeter.
Mottagarspolarnas tre faser mäts in samtidigt och parallellt vid pulsens maxpunkt med en processor (STMF4Discovery)
med tre tolvbitars ADomvandlare.

Du skulle kunna göra något liknande, fast linjärt snarare än runt. Du bör ockå ha flera kanaler eftersom det är en slits, eller spricka, i taget.
Snåla inte med exitationsstöten. 10 A eller så som ligger på några tiotal us, sedan tvärstopp i strömmen.
Viktigt att man lindar symmetriskt så att yttre störningar undertrycks.

[jako]

Hej

Låter som ett roligt projekt. Jag jobbar med att utveckla bl.a. denna typ av provning på företaget jag jobbar på. Vi tillverkar bland mycket annat stålbandstransportörer för krävande applikationer.
Vi har gjort precis det du vill göra men tyvärr kan jag bara ge råd och tips och inte lösningar i detalj.

Virvelströmsprovning är en OFP (OFörstörande Provningsmetod), på engelska heter det Eddy Current testing (ET) och den används för många olika typer av mätningar.

Mätprincipen är i grunden väldigt enkel om man har koll på grundläggande el-lära. Den kan bara användas för att prova ledande objekt.

En provspole (sändare - mottagare) ansluts till en impedansmätbrygga (typiskt wheatstone) där mätfrekvensen valts så att man får ett standard inträngningsdjup = man har 37 % kvar av virvelströmmarna på baksidan av provobjektet.
Inträngningsdjupet bestäms av bl.a. konduktivitet och magnetiska egenskaper hos provobjektet.
Mätbryggan sänder en växelström genom provspolen och runt spolen bildas då ett primärt magnetfält.
Provspolens magnetfält tränger in i provobjektet (om det är tillräckligt nära) och ett växlande magnetfält som påverkar en ledare skapar strömmar i ledaren-provobjektet (tänk transformator). Förutsättningen för att en (virvel)ström ska existera i provobjektet är att man har en sluten krets. Runt dessa virvelströmmar bildas ett sekundärt magnetfält som är motriktat det primära magnetfältet, detta påverkar impedansen i provspolen och denna impedansskillnad kan detekteras. Om det finns en defekt där strömmarna går så måste de gå runt defekten = längre väg = högre resistans = lägre ström = svagare magnetfält.
Magnituden på impedansskillnaden är i princip proportionell mot volymen på defekten.
Det finns dock några faktorer som gör det hela lite svårare (magnetiskt material som passerar en spole inducerar en ström i spolen vilket stör impedansmätningen väldigt mycket, magnetiska variationer i materialet ger ofta signaler som är >10 - 100 ggr större än de från defekterna. Avståndet mellan spole och provobjekt måste hållas ganska konstant, 0,1 mm variation gör stooor skillnad på mätsignalen.
Temperaturvariationer kan också ställa till det rejält, konduktiviteten hos metalliska material ändrar sig mycket med temperatur vilket kommer att göra så din mätsignal driver. Finns vägar runt detta i.o.f.s.
Vad gäller ultraljud och sprickor så är det väl bara luftkopplat ultraljud som kan komma i fråga men då blir det lite svårare att fixa en bra fixtur till givare (Mätprincipen bygger på magnetostriktion men fungera även på vissa omagnetiska material.

Enkla virvelströmsutrustningar kostar från cirka 70 kkr och uppåt (titta på Rohmann, Dr. Förster), ultraljudutrustningar från ca 70 kkr + givare á 3000 - 35000 styck beroende på applikation.

Jag har jobbat med detta sedan 1980 och innehar ASNT NDT Level III i UT, ET och MT... (Googla) Nördigt så det förslår Fråga gärna mer om du undrar..

[xxargs]

Funderar på stålbandet eller var det nu är om det skall vara syrafast etc. - problemet är väl att det inte är stål utan en legering som förlorat stålets unika förmåga att kunna fjädra fram och tillbaka inom vissa gränser i närmast oändlig tid utan utmattningssprickor - medans med dom legeringar som används här så får man samma problem som med lättmetaller etc. inom flygindustrin där man kan få utmattningsprickor även om rörelserna är små och det handlar bara om tidsfråga när de uppkommer beroende på utslaget på rörelsen och antal av dessa...

hur är det med rullarna i ändan av bandet - är dom väldigt snäva?, då hård böjning (liten radie) förstås minskar hållbarheten på ett material som får utmattningssprickor - gissar dock att det inte enkelt att byta till större rullar i befintlig maskin men man kanske skall ha det i åtanke när man nyinvesterar och en lite större radie på rullarna kanske halverar felutfallet av den här typen

[jako]

Legering eller inte, de flesta metalliska material deformationshårdnar och spricker på sikt. Företaget där jag är anställd har rostfria stål som klarar extrema miljöer och cykliska belastningar under mycket lång tid, ofta > 10 - 30 år eller mer (med "rätt" design naturligtvis.)
Titta på flyget, man designar flygplanet för ett antal cykler där den "designade" belastningen inte får överskridas. Då antalet cykler uppnåtts byter man komponenten eller gör någon OFP för att bedöma status. Att saker spricker är inget konstigt men man måste förutse de svaga punkterna vid konstruktion.

[YngLi]

En sak som borde kunna skapa mycket spänningar är om bandet värms upp ojämnt t ex om det varma ämne som skall kylas ner påförs på mitten av bandet och kanske flyter ut eller något liknande liknande, på ett sätt så att inte bandet värms upp lika i tvärs över dess längsriktning (eller vad det kallas).
Om stora spänningar uppstår på grund av den orsaken skulle man kanske kunna använda flera smalare band bredvid varandra och låta dem överlappa varandra något (t ex så att 1:a, 3:e, 5:e delband ligger över 2:a, 4:e delband som får ligga under). Om delbanden görs olika långa skulle man kunna ha separata spänn-hjul för dem undertill, går ju att göra på lite olika sätt beroende på om 1:a, 3:e och 5:e delband kanske kan behöva ligga mot varandra så att ytan dessa band bildar blir en relativt slät yta. Att bandet spricker i kanterna kan ju bero på temperaturskillnader som uppstår tvärs bandets längsriktning, kanske?

Edit, Fixade några meningsbyggnadsfel och bandens numrering i exemplet med delband.

Edit, Om bandet är blir kallare på kanterna av nån anledning så kommer ju bandet att bli kortare ute vid kanterna också (sett i längs led). Och då kommer ju bandet att "hänga" mest på sina kanter så dragmomentet på bandet blir störst där.