Signalfilterung bei der Wirbelstromprüfung von Langprodukten - Stange, Draht, Rohr

Die Verwendung von Signalfiltern bei der Wirbelstromprüfung

Bei der automatisierten Prüfung von Langprodukten wie Stange, Draht und Rohr ist die Signalfilterung nicht wegzudenken. Sie wird verwendet, um für die Prüfung irrelevante Frequenzanzeigen zu eliminieren. Mit anderen Worten: Es wird ein Frequenzbereich geschaffen, der sehr nahe an der Frequenz des Fehlersignals liegt.

Solche Störsignale können von mechanischen Vibrationen, elektrischem Rauschen, anderen Geräten oder Sensoren sowie Leitfähigkeitsschwankungen usw. stammen.

In diesem Zusammenhang wird der Begriff "Fehler" sehr weit gefasst und bezeichnet jegliches Artefakt, dessen Signal für die Prüfung relevant ist. Dieser Hinweis gilt in diesem Fall für alle zerstörungsfreien Prüfverfahren wie Ultraschall, Radiographie, Thermographie usw.

Die Bedeutung der richtigen Filtereinstellungen

Die Auswahl der optimalen Filtereinstellungen kann zu einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis führen. Umgekehrt kann die Auswahl der falschen Filtereinstellungen den "Fehler" verschleiern oder sogar vollständig ausblenden. Die Auswahl der richtigen Filter und ein entsprechendes Verständnis dafür, ist daher sehr entscheidend.

Hierbei sollte klar sein, dass die "Fehlerfrequenz" nicht der Prüffrequenz entspricht. Die Prüffrequenz ist die Frequenz, die zur Erregung des Wirbelstromsensors benötigt wird. Die Fehlerfrequenz hängt ab von

• Der Wirkungsbreite des Sensors 
  
• Der Liniengeschwindigkeit bei der nicht rotierenden Wirbelstromprüfung
• Der Rotationsgeschwindigkeit bei der rotierenden Wirbelstromprüfung

Der einfachste Weg, sich dies zu merken, ist, dass die "Fehlerfrequenz" durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der sich der "Fehler" an den Wicklungen des Wirbelstromsensors vorbei bewegt. Diese Definition gilt sowohl für rotierende als auch für nicht rotierende Sensoren.

Die "Fehlerfrequenz" ist daher auch abhängig von der Größe / Breite des Sensors. Je geringer die Breite, desto höher ist die Fehlerfrequenz.

Wie richtet man die richtigen Signalfilter ein?

Wer einmal die Definition der "Fehlerfrequenz" verstanden hat, kann einfach die richtige Signalfilterung einrichten. Wir betrachten die Signalfilterung als zwei Grenzwerte, die jeweils auf der unteren und oberen Seite der "Fehlerfrequenz" liegen.

Die untere Grenze bildet die Hochpassfiltereinstellung (HP), die höhere Frequenzen als diesen Grenzwert zulässt.

Die obere Grenze wiederum bildet die Einstellung des Tiefpassfilters (LP), der Frequenzen unterhalb dieses Grenzwertes zulässt. 

Zusammen bilden die Einstellungen HP und LP einen so genannten Bandpassfilter (BP). 

Diese BP-Filtereinstellung wurde im ersten Absatz dieses Artikels als "Frequenzbereich" bezeichnet.

Bei Überlagerung der HP- und LP-Einstellungen wäre der BP-Filter neutral oder sogar negativ. Dies würde bedeuten, dass die Fehlerfrequenzen verdeckt oder vollständig ausgeblendet würden. Daher gilt als Faustregel: die HP-Einstellung sollte immer niedriger sein als die LP-Einstellung.

Da all dies in direktem Zusammenhang mit der Fehlerfrequenz steht, wird die Bedeutung und Wichtigkeit einer genauen Messung der Prüfgeschwindigkeit in einem späteren Artikel erörtert. 

Für weitere Informationen und Berechnungen im Zusammenhang mit der Signalfilterung wenden Sie sich bitte an FOERSTER.