Typy sond a jejich použití

Povrchové tužkové sondy

Jedná se o sondy běžně používané pro detekci povrchových trhlin, označované také jako vysokofrekvenční sondy vířivých proudů (High Frequency Eddy Current, HFEC). Obsahují malou cívku, která může být stíněná nebo nestíněná. Většinou se jedná o absolutní sondy, přestože mohou být v provedení s vyrovnávací cívkou vestavěnou do těla sondy, což zajišťuje dobré vyrovnání a zvětšení frekvenčního rozsahu. Dodává se mnoho typů, v přímých i nepřímých provedeních, aby bylo možné vyhovět jakýmkoli požadavkům. Dodávají se i s flexibilním dříkem (tělem), což znamená, že je lze upravovat do různých tvarů.

Tužkové sondy lze navrhnout tak, aby pracovaly při různých frekvencích. Většinou závisí na materiálu, který má být testován. Pro hliník se nejčastěji používá frekvence 100 kHz, protože umožňuje použití až do 200 kHz nebo i více podle toho, zda je použita vyrovnávací cívka, a v závislosti na použitém přístroji. Vyšší frekvence poskytují lepší úhel oddálené (lift-off) , ale v blízkosti 500 kHz již tato eliminace není optimální a hloubka průniku materiálem klesá. Z tohoto důvodu se za normálních okolností preferují nižší frekvence.

Tužkové sondy se běžně používají s frekvencí nižší než 100 kHz při hledání trhlin v první vrstvě, které mají počátek na protilehlé straně a rozšiřují se, ale zatím nedošlo k narušení povrchu (což platí zejména u plátovaných povrchů). Frekvence v rozmezí 20 kHz a 50 kHz dokáže proniknout plátovanou vrstvou a detekovat vadu, která zasahuje pouze 50 % tloušťky. Některé běžné sondy, jež pracují s frekvencí 100 kHz, lze provozovat při frekvenci 50 kHz za předpokladu, že toto uspořádání kompenzujeme vyšším zesílením. Je však lepší používat sondy pro nižší frekvence, i když musíme akceptovat o něco větší průměr.

U materiálů s nízkou vodivostí, jako je například titan nebo nerezová ocel, je zapotřebí zvolit frekvenci v rozmezí 1 MHz až 2 MHz, což zajistí optimální citlivost a fázový úhel při ověřování povrchových trhlin. Magnetické oceli na frekvenci příliš citlivé nejsou, ale dobré výsledky lze často získat při frekvenci 1 MHz nebo 2 MHz, čímž se minimalizují odchylky permeability. Je-li materiál pokrytý vrstvou kadmia, jsou zapotřebí nižší frekvence, aby se tento jev minimalizoval, a v některých případech je nejlepší frekvence z rozmezí 25 kHz až 50 kHz, i když je zapotřebí použít sondu s větším průměrem.

Bodové povrchové sondy

Bodové sondy, které se označují také jako nízkofrekvenční sondy vířivých proudů (Low-Frequency Eddy Current, LFEC), se používají pro detekci trhlin, případně koroze při nízkých frekvencích. Dodávají se v provedení od 100 Hz výše (aby mohly proniknout silnějšími konstrukcemi), a to ve stíněné i nestíněné verzi. Stíněné sondy jsou mnohem oblíbenější, protože koncentrují magnetické pole pod sondou a eliminují rušení od okrajů a dalších struktur. Jsou však citlivější na malé vady. Sondy reflexního typu se běžně používají také kvůli menšímu posunu (drift) a často vyššímu zesílení u náročnějších oblastí použití. Pružinová těla jsou dobrá z toho důvodu, že podle potřeby udržují konstantní tlak, jako například při bodovém testování pro stanovení rozdílů ve vodivosti.

Kruhové/obklopující sondy

Jsou podobné povrchovým bodovým sondám, ale střed je zvětšený (a je v něm otvor), aby mohl obklopit průměr hlavy spojovacího materiálu/otvoru, který má být zkontrolován. Jsou citlivější vůči trhlinám, neboť rozhraní spojovacího materiálu/otvoru napomáhá průniku. Tento jev je ještě výraznější u železných spojů, ale i odchylky permeability mohou způsobovat problémy. Vnitřní průměr sondy (ID) je velmi důležitý rozměr a měl by být zvolen o něco větší než je hlava nýtu. Vnější průměr (OD) nehraje za normálních okolností kritickou roli, ale neměl by překrývat hlavy spojovacího materiálu. Výška sondy není příliš důležitá, ale v případech s omezeným přístupem lze využít speciální typy sond s nízkým profilem, kde jsou část obsahující testovací cívku a část obsahující vyrovnávací cívku odděleny, čímž se výška sondy ještě více sníží.

Sondy pro kontrolu otvorů

Sondy pro kontrolu otvorů jsou zkonstruovány tak, aby bylo možné provádět kontrolu otvorů po vyjmutí spojovacího materiálu. Rozdělují se do dvou skupin:

Ručně ovládané s nastavitelnou manžetou. Sonda je nastavena na správnou hloubku a otáčena ručně. Běžná konfigurace cívek používaných u ručně ovládaných sond pro kontrolu otvorů je absolutní, můstková a můstková diferenční.

Rotační skener. Tyto sondy se vyrábějí tak, aby je bylo možné připojit k různým používaným skenerům, přičemž zajišťují optimální pokrytí a vysoké rychlosti provádění kontroly. Sondy pro rotační skenery obvykle obsahují reflexní–diferenční uspořádání cívek, neboť diferenční cívky jsou méně citlivé na rozhraní a poskytují lepší detekci vad. Reflexní režim se používá za účelem maximalizace zesílení, zajišťuje širší rozsah frekvencí a minimalizuje posun (drift), který by mohl být způsoben akumulací tepla v sondě jejím pohybem při vysokých otáčkách.

Další sondy pro kontrolu otvorů

Nízkofrekvenční sondy pro kontrolu otvorů. Používají se na kontrolu otvorů pouzder; nízkofrekvenční cívky jsou začleněny do konstrukčního návrhu sond. Tyto sondy využívají cívky podobné cívkám používaným v povrchových bodových sondách a obvykle jsou z důvodu větší velikosti cívky omezené na otvory s velkým průměrem.

Sondy pro kontrolu zahloubení pro hlavu nýtu. Jsou vyrobeny tak, aby vyhovovaly tvarům hlav spojovacího materiálu pro zapuštění za účelem kontroly vstupu do prázdného otvoru. Jsou navrženy pro ručně ovládané nebo rotační skenery se stejným uspořádáním cívek, jaké se používá při běžných kontrolách otvorů . Je-li potřeba provést kontrolu většího počtu otvorů, skener rotačního typu zajišťuje mnohem rychlejší pokrytí.

Sondy s velkým průměrem pro rotační skenery

Po mnoho let byly otvory s velkým průměrem kontrolovány pomocí ručně ovládaných sond pro kontrolu otvorů. Důvodem bylo, že stávající provedení sond byla příliš těžká a nevyvážená a neumožňovala volné otáčení pro použití s běžnými ručními rotačními skenery. Ruční skenování a nastavování je nejen pomalé, ale i obtížné z hlediska zajištění kompletního pokrytí. Velké otvory jsou dále často v silných částech, což znamená, že k pokrytí celé tloušťky je zapotřebí velký počet skenů.

Nové sondy s velkým průměrem byly navrženy tak, aby byly co nejlehčí a poskytovaly optimální mechanické vyvážení. Tímto způsobem lze zajistit relativně malý elektrický pohon bez nadměrných ztrát a otřesů. Úspěšně byly testovány průměry větší než 2 palce (50 mm). Sondy s nastavitelným průměrem umožňují, aby sonda byla nastavena na správný průměr, čímž se eliminuje příliš velké tření a ztráta citlivosti pro malé vady.

Poznámky

1. Ne všechny ruční skenery mají stejný výkon – sondy s většími průměry potřebují mít větší výkon, protože jinak jsou výsledky kontroly nespolehlivé. Máte-li pochybnosti týkající se vašeho rotačního skeneru, zavolejte nám a my vám poradíme.

Při testování otvorů s větším průměrem se cívka pohybuje přes vadu rychleji. Tím se změní doba trvání signálu, což znamená, že nastavení filtru v přístroji musí být případně nastavena na vyšší hodnoty. Filtr pro horní pásmo (HPF), který za normálních okolností snižuje efekt změny proměnných, jako je například oválnost (změny způsobené oddálením sondy – lift-off), nebude příliš účinný a nastavená hodnota se bude muset zvýšit například ze 100 Hz na 200 Hz nebo více. Filtr pro dolní pásmo (LPF) může odříznout část signálu vady. Opět je třeba se pokusit zvýšit hodnotu nastavení, a tím jev eliminovat, například z 200 Hz na 500 Hz nebo více. Pásmové filtry (band-pass, BP) jsou kombinací obou a dodávají se v některých přístrojích. I tyto přístroje musí být znovu přenastaveny na vyšší hodnotu. Vždy upravujte filtry na optimální poměr signálu k šumu. Některé přístroje nemusejí mít dostatečné nastavení filtrů, aby mohly využít všechny výhody poskytované sondami s velkým průměrem.

Speciální sondy

Existuje mnoho typů sond, které vytváříme podle specifických požadavků zákazníků. Zašlete nám prosím výkres nebo náčrtek své oblasti využití a my vám předložíme cenovou nabídku na zhotovení speciální sondy vířivých proudů pro vaše konkrétní použití.

Odstraňování závad

Dojde-li k problémům při ovládání sondy, je dobré provést několik jednoduchých testů.

1. Zkontrolujte, zda je provozní frekvence v rozsahu sondy. Není-li sonda správně vyvážená, mohlo dojít k „saturaci“. To lze velice snadno ověřit. Jestliže signály vytvořené oddálením sondy (lift-off) a vadou (nebo krajovým efektem), mezi kterými není žádný fázový posun, se skládají a dochází k saturaci. Frekvence může být příliš vysoká, nebo cívka sondy a vyrovnávací cívka nemají stejnou hodnotu. Zkuste snížit budící napětí sondy. Vezměte prosím na vědomí, že některé přístroje mají velmi vysoké výstupní hodnoty výkonu, které mohou být pro některé sondy příliš vysoké.

Pokuste se přemístit kabel, zejména tam, kde se dotýká konektoru nebo těla sondy, protože zde se nacházejí slabší místa. Pokud dochází k přerušování signálu během provozu, je třeba vyměnit kabel. Může být také zapotřebí vyčistit kontakty konektoru. Často pomůže silikonový sprej nebo čistič elektrických kontaktů.

Pokud je přesto záznam signálu neaktivní nebo jsou signály slabé, případně zkreslené, prozkoumejte nastavení filtrů. Mnoho přístrojů nyní nabízí rozsah filtrace pro „horní pásmo“ a „dolní pásmo“. Ty jsou velmi užitečné, ale jsou-li nastaveny nesprávně, budou způsobovat různé efekty.

Filtry pro horní pásmo (high-pass filter, HPF) vždy přivedou bodový obraz signálu do rovnovážného bodu a při vysokých hodnotách nastavení (používaných u rotačních skenerů) zajistí, že bodový obraz signálu se bude jevit jako statický v rovnovážném bodu. Při ručním ovládání nastavte filtr pro horní pásmo na VYPNUTO (nebo 0 Hz).

Filtry pro dolní pásmo (low-pass filter, LPF) zavedou závislost zobrazení na rychlosti. Nejlepší nastavení pro ruční ovládání je obvykle 100 Hz, ale je-li signál příliš zatížen šumem, může být zapotřebí hodnotu nastavení snížit. Pokud k tomu dojde, je třeba udržovat rychlost dostatečně nízkou, aby se nesnižovala velikost signálů.

1. Prověřte testovací povrch sondy. Může být poškozený nebo opotřebovaný. Hledejte vodiče s poškozenou izolací nebo jiné poškození. Čelní stranu sondy ošetřete teflonovou páskou, kdykoli je to možné. Tím se snižuje opotřebení sondy a také se zabraňuje případnému kontaktu s feritem, který často způsobuje rušení.

Pokud dochází k vysokým hodnotám poměru signálu k šumu, což se obvykle děje při použití sond v rotačním skeneru, osvědčilo se vložit malý kousek houby nebo pěnové pryže (mezi pružné konce sondy)pro zlepšení kontaktu cívky s vnitřním povrchem otvoru. Tento postup výrazně sníží šum a zvýší citlivost.