用于磁带测试的涡流感应器,包括:非铁磁性介电支撑元件(1),其在可操作平头端中具有纵向凹槽;励磁导体(2),其制成导线段的形状,并且放置在所述支撑元件(1)的所述凹槽中,和适当的装置(3),其用于将所述导体(2)连接到脉冲电流源(4)。用于磁带测试的扫描仪,包括刚性主体(9);安装在所述刚性主体(9)上的前述这样的涡流感应器和脉冲电流源(4)。这些紧密结合的装置对导电(特别是非铁磁性)物品中的表面缺陷具有高度灵敏度,并且确保磁带测试的高分辨能力。
1.一种用于磁带测试的涡流感应器,所述感应器包括:非铁磁性介电支撑元件(1),其在可操作平头端具有纵向凹槽,励磁导体(2),其成形为导线段,并且设置在所述非铁磁性介电支撑元件(1)的所述凹槽中,和适当的装置(3),其用于将所述励磁导体(2)连接到脉冲电流源(4)。
2.根据权利要求1所述的涡流感应器,其中,所述非铁磁性介电支撑元件(1)形成为单体板,并且所述励磁导体(2)通过由弹性介电材料制成的支承隔件(5)抵靠在所述凹槽的底部上。
3.根据权利要求1所述的涡流感应器,其中,所述非铁磁性介电支撑元件(1)形成为由弹性聚合物材料制成的单体板。
4.根据权利要求1所述的涡流感应器,其中,所述励磁导体(2)是挠性的,并且所述非铁磁性介电支撑元件(1)包括至少三个成排安装的可滑动节段(6),每一个可滑动节段配备有与所述非铁磁性介电支撑元件(1)的可操作平头端相对设置的适当的弹簧支架。
5.根据权利要求4所述的涡流感应器,其中,所述弹簧支架为压缩弹簧(7),其每一个配备有适当的压力的调节器(8)。
6.一种用于磁带测试的扫描仪,所述扫描仪包括:刚性主体(9);涡流感应器,其与所述主体(9)刚性地装配,并且包括在可操作平头端具有纵向凹槽的非铁磁性介电支撑元件(1);和励磁导体(2),其成形为导线段,并且设置在所述非铁磁性介电支撑元件(1)的所述凹槽中;脉冲电流源(4),其安装在所述主体(9)上,和适当的装置(3),其用于将所述涡流感应器的所述励磁导体(2)连接到所述脉冲电流源(4)。
7.根据权利要求6所述的用于磁带测试的扫描仪,其中,所述脉冲电流源(4)另外配备有程序设计器(23),其用于电源目的连接到励磁电压调节器(12)的动力输出端,并且用于调节目的连接到所述脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器(15)。
8.根据权利要求6所述的用于磁带测试的扫描仪,其中,所述脉冲电流源(4)配备有用于检查至少励磁电压调节器(12)和脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器(15)的运行的诊断接口(24)。技术领域
本发明涉及用于由导电(特别是非铁磁性)材料制成的物品的磁带测试和用于使用挠性磁载体(特别是磁带)将关于位于所述物品表层中的缺陷的信息文件化的感应器和扫描仪结构。根据本发明的感应器和扫描仪可:用于机器部件(特别是如果其至少部分由介电保护性和/或装饰性涂层或介电杂质隐藏)的机械损伤痕迹的取证调查,用于评估标记在汽车部件上刻蚀的识别标志或珠宝或金条上的验证标记的真实性,并且用于探测通过机械处理、焊接、硬钎焊、软钎焊或蚀刻等消除或改变前述或其他标记的痕迹,和用于机械工业(特别是在飞机制造和火箭生产中,在核反应堆的零件制备中和第一及每下一次零件测试的结果必须存储用于评估磨损及其剩余使用寿命时的其他情况中)中优选薄层元件的非破坏性质量测试。术语“缺陷”下文中分别指任意导电物品的表面几何形状的任何改变,并且指表层的化学沉积物和/或结构的任何非均匀性,所述缺陷由于以下原因而出现:由于事故(例如以刮擦、凹痕、裂缝,包括外来粒子等的形式)或预谋的机械和/或化学损伤,和由于物品生产过程中的故障或其自然磨损(例如,以微裂纹或微腔的形式)。
背景技术
众所周知,磁带测试包括以下步骤:将挠性磁信息携带介质(通常为一片磁带)固定到研究的导电物品表面上,将该物品与磁带一起磁化,由于研究物品中的漏磁场的作用,将探测的信号记录在磁带上,从该物品表面取下记录的磁带,读取获得的记录,用于评估出现的缺陷及其几何形状、尺寸和位置。如果用作磁带测试对象的导电物品由铁磁性材料制成,则其可通过施加外部的恒定或缓慢变化的磁场来磁化[参见例如:1.Приборыxa0дляxa0неразрушающегоxa0контроляxa0материаловxa0иxa0изделий/Справочникxa0подxa0редакциейxa0В.В.Клюева.-М.:Машиностроение,1976,c.56-63(英文:用于非破坏性检测材料和物品的装置/V.V.Kluyev编辑的手册,莫斯科,出版社′′Mashinostroyeniye′′,1976,56-63页);2.ΓОСТxa025225-82.Контролъxa0неразрушающий.Швыxa0сварныхxa0соединенийxa0трубопроводов.Магнитографическийxa0метод(英文:USSRxa0GOSTxa025225-82的国家标准。非破坏性检测。管线的焊接接合。磁记录方法);3.Jackxa0Blitz.Electricalxa0andxa0magneticxa0methodsxa0ofxa0nondestructivexa0testing.CRCxa0Press,1991,65-67页;4.USxa03,534,258,及其他]。获得的记录可使用通常的磁头或霍尔传感器读取,或使用通常的磁粉或基于克尔效应或法拉第效应的磁光装置视觉化(参见SUxa0697905;JPxa058461xa0ofxa004.1983;USxa04,625,167;USxa04,695,796;USxa04,755,752;RUxa02159426;RUxa02165079和其他文献)。遗憾的是,所述方法和上面提到的实现所述方法的装置不适用于非铁磁性导电物品的磁带测试,非铁磁性导电物品中磁场仅由电流激发并且维持。USxa05,754,044公开了用于在非铁磁性导电物品中电流(和各自的漏磁场)接触励磁的方法。其中,合适的(优选脉冲)电流源必须通过接触电极连接到研究物品的相对部分,必须产生最大动力的放电电流,然后可将由位于放电电流轨迹上的缺陷造成的感应磁场的变形记录在磁载体(具体地,磁胶)上。但是,不可能选择适用于非铁磁性物品的磁带测试的通用电流源,因为其具有明显不同的几何形状、尺寸、质量和电导率。而且,即使在任何研究的物品中使用脉冲电流源用于电流(和感应产生的漏磁场)的接触励磁,物品表面上的介电涂层或偶然的介电杂质仍实际上不包括涉及缺陷的信息磁记录。因此,这样的物品的磁带测试优选基于脉冲电流源和涡流感应器的结合使用。因此,G.L.Fitzpatrick等人的论文《Magneto-optic/Eddyxa0Currentxa0Imagingxa0ofxa0Agingxa0Aircraft:axa0Newxa0NDIxa0Technique》公开了一种用于缺陷的磁光视觉化的装置(参见MATERIALxa0evalUATION,1993年12月,1402-1407页)。该装置包括:非接触式涡流感应器,其连接到脉冲电流源,成形为导电板,在操作位置中设置在研究的非铁磁性导电物品的表面上方或附近,磁光转换器,其具有与所述感应器相关的几何形状和尺寸,并且在操作位置中设置在所述感应器上方,和用于获得图像的光检测器(具体地,用于显像记录的装置),其用于图像的文件化和/或分析。板状感应器能够经受强电流而没有明显变热。因而,其特别可用于大尺寸非铁磁性零件的研究。特别地,已知实际上使用所述感应器来检测飞机零件中深度腐蚀的裂缝和斑点(参见Y.Fan,Y.Deng,Z.Zeng,L.Udpa,W.Shih,G.Fitzpatrick,Agingxa0Aircraftxa0Rivetxa0Sitexa0Inspectionxa0Usingxa0Magneto-Opticxa0Imaging:Automationxa0andxa0Realtimexa0Imagexa0Processing,在2006年3月6-9日亚特兰大第九届FAA/DoD/NASA联合举办的老龄飞机会议提出)。但是,使板状感应器(而且还包括磁光转换器)适应研究物品的表面的不同几何形状非常困难。分别地,磁光转换器关于缺陷的灵敏度(和磁测试的可靠性)将降低,感应器和磁光转换器的来自相对于研究物品表面的等距离处的偏差将与其差不多地增大。因而,这样的涡流感应器,其具有细且小的(特别是线)励磁导体,和这样的扫描仪,其具有内嵌励磁导体,并且沿任何研究物品表面可重新定位,它们优选用于由导电(并且通常为非铁磁性)材料制成的不同物品的磁带测试。这样的感应器和这样的扫描仪的最接近的类似物可从US5,648,720(Apparatusxa0andxa0methodxa0forxa0producingxa0axa0magneticxa0imagexa0ofxa0axa0conductivexa0patternxa0usingxa0eddyxa0currents)获知。已知的涡流感应器(最初命名为“记录头结构”)包括:支撑元件,其为具有环形槽的介电铁氧体板的形式,励磁导体,其为设置在所述支撑元件的所述槽中的至少一卷细丝(即,直径不大于0.25mm)线圈,和适当装置,其用于将所述线圈连接到所选的脉冲电流源。基于所述感应器的扫描仪包括所述感应器的适当支架、这样的感应器和脉冲电流源。在操作位置中,扫描仪与适当的驱动装置可运动地装配在一起,所述驱动装置用于使所述扫描仪沿研究物品表面移动,磁带片叠置在该研究物品表面上。铁氧体支撑元件通常设置成在操作位置中使所述环状槽的对称面实际上垂直于研究物品的表面。这允许在导电物品的部分中在每一次放电脉冲过程中产生涡流电流,并且允许在磁带上记录围绕所述感应器线圈的外部磁场和漏磁场的叠加的数据,该数据显示了由研究物品中的缺陷确定的异常电阻的位置。扫描仪关于研究物品的步进式运动形成磁强记录图,其为对涡流感应的一组漏磁场的复制。如从所述发明的标题清楚的是,已知的感应器和扫描仪是用于薄层印刷电导体完整性测试的装置。但是,由于铁氧体支撑元件和线圈形式的励磁导体的组合增大了有效电阻,特别是感应器对励磁脉冲电流的感应电阻,因此扫描仪对缺陷的灵敏度和磁带测试的分辨能力大大受到限制。而且,铁氧体支撑元件自身消减感应磁场的主要部分。这些非常不利的影响抑制感应的漏磁场对每一个研究的导电(以及,特别是非铁磁性的和/或具有介电涂层的)物品的表层中的可能缺陷的响应。
发明内容
本发明基于所述问题通过改变材料,并且通过修改部件的几何形状,形成这样的涡流感应器和基于其的这样的扫描仪,其能够显著提高对由导电材料,优选非铁磁性材料制成的任何物品的表面缺陷的灵敏度,和利用涡流的磁带测试的分辨能力。所述问题得到解决,原因在于根据本发明的用于磁带测试的涡流感应器,所述涡流感应器包括非铁磁性介电支撑元件,其在可操作平头端中具有纵向凹槽;励磁导体,其制成导线段的形状,并且放置在所述支撑元件的所述凹槽中,和适当的装置,其用于将所述导体连接到脉冲电流源。这样的感应器与最接近相似物(再次参见USxa05,648,720)显著不同。事实上,所提出的介电支撑元件由非铁磁性材料(代替铁氧体)制成,并且励磁导体最初成形为线性导线段,其搁置在所述凹槽的底部上(代替至少由铁氧体线圈覆盖的励磁导体)。这些新颖特征使有效电阻,特别是感应器对励磁脉冲电流的感应器的感应阻抗的显著降低,并且避免由介电支撑元件形成的任何磁力线回路。因此,显著提高感应磁场对每一个研究的导电物品表层中可能的缺陷的响应。显著提高对缺陷的灵敏度和磁带测试的分辨能力是前述技术优点的自然结果。第一附加特征在于,所述非铁磁性介电支撑元件以单体板形成,并且所述励磁导体通过由弹性介电材料制成的支承隔件搁置在所述凹槽的底部上。第二附加特征在于,所述非铁磁性介电支撑元件以由弹性聚合物材料制成的单体板形成。所述两个特征中的任何一个允许适用于与励磁导体的直径相当的研究物品的表面不规则性。第三附加特征在于,所述导体是挠性的,并且所述支撑元件以腔室形成,所述腔室中,至少仅下壁用作弹性支承隔件,并且其在操作位置中由弹性流体介质填充。这允许适用于比励磁导体的直径明显更大的研究物品的表面不规则性。第四附加特征在于,所述导体是挠性的,并且所述支撑元件包括至少三个成排安装的可滑动节段,其每一个节段配备有与所述支撑元件的可操作平头端相对设置的适当的弹簧支架。这在扫描复杂的(特别是台阶状)外形时,提供励磁导体的这样的节段和与这些节段相邻的部分的互相独立的相互配合的移动。第五附加特征在于,所述弹簧支架为压缩弹簧,其每一个配备有适当的压缩力调节器。这允许涡流传感器适用于具有之前已知的一种类型模式的物品的磁带测试。所述问题得到解决还在于根据本发明的用于磁带测试的扫描仪,其包括:刚性主体;涡流感应器,其与所述主体刚性装配,并且包括非铁磁性介电支撑元件,其在可操作平头端中具有纵向凹槽;和励磁导体,其制成导线段的形状,并且放置在所述支撑元件的所述凹槽中;脉冲电流源,其安装在所述主体上,和适当的装置,其用于将所述涡流感应器的所述导体连接到所述脉冲电流源。这样的扫描仪由于上面说明的技术优点,对导电(特别是非铁磁性)物品中表面和表面下缺陷具有高度灵敏度,并且确保磁带测试的高分辨能力。第一附加特征在于,所述脉冲电流源配备有涡流励磁电路,所述电路包括:输入励磁电压变换器,其具有配备有用于连接到外部或内置电源的适当装置的动力输入端、电源开关和动力输出端;励磁电压调节器,其具有连接到所述电压变换器的动力输出端的动力输入端、控制输入端、控制输出端和动力输出端,并且其配备有连接到所提到的控制输入端的励磁电压设置装置;时钟脉冲发生器,其具有连接到所述励磁电压调节器的控制输出端的控制输入端,和控制输出端;脉冲持续时间和脉冲周期的可编程控制器,其具有连接到所述时钟脉冲发生器的控制输出端的控制输入端、连接到所述励磁电压调节器的动力输出端的动力输入端,并且其配备有连接到所提到的控制输入端的脉冲持续时间和脉冲周期设置装置;输出脉冲电流的至少一级放大器,其具有与所述可编程控制器的控制输出端连接的第一控制输入端,和第二控制输入端,与所述励磁电压调节器的动力输出端连接的动力输入端,和用于连接涡流感应器的励磁导体的动力输出端,并且其配备有连接到所述第二控制输入端的脉冲上升速率设置装置。配备有上面所述涡流脉冲励磁电路的扫描仪可由可得部件形成,并且优选用于制造环境中一种类型的导电物品的线上质量检查。第二附加特征在于,所述输出电流脉冲的放大器具有两级放大器,并且包括初级放大器和末级放大器,其并联连接到励磁电压调节器的动力输出端,并且串联连接到所述脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器的控制输出端,并且所述涡流感应器的励磁导体连接到所述末级放大器的动力输出端。这允许另外提高磁带对导电物品表面缺陷的灵敏度,并且提供各种非铁磁性物品的有效的磁带测试。第三附加特征在于,所述脉冲电流源另外配备有程序设计器,其用于电源目的连接到励磁电压调节器的动力输出端,并且用于调节目的连接到所述脉冲持续时间和脉冲周期的可编程控制器。这允许再调节扫描仪进行由任意导电材料制成的物品的磁带测试,并且允许调节对不同缺陷的灵敏度。第四附加特征在于,所述脉冲电流源配备有用于检查至少励磁电压调节器和脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器的运转的诊断接口。这对于可沿研究物品表面手动移动的小型扫描仪的重新编程特别舒适。第五附加特征在于,所述脉冲电流源在记录过程中配备有这样的磁带主动可控偏磁电路,其包括:偏磁电压调节器,其具有连接到所述输入励磁电压变换器的动力输出端的动力输入端、动力输出端和控制输入端,并且其配备有连接到所提到的控制输入端的偏磁电压设置装置,和偏磁信号的至少一级放大器,其连接到所述偏磁电压调节器的动力输出端,用于控制的目的连接到所述可编程控制器,并且作为附加电流源连接到所述涡流感应器的励磁导体。这显著提高磁带对由不明显缺陷产生的弱信号的灵敏度。
附图说明
通过参照附图对所提出的涡流感应器和扫描仪详细描述来进一步说明本发明,附图中:图1显示了具有基于以单体板形成的非铁磁性介电支撑元件的涡流感应器的扫描仪的示例性组件(轴测图,其中,介电支撑元件的前部有条件地去除,另外显示了研究物品的一部分和放置在所述物品上的磁带片);图2显示了基于具有弹性下壁的腔室形式的非铁磁性介电支撑元件的涡流感应器的优选结构之一(轴测图,其中,另外显示了研究物品的一部分和一片磁带);图3显示了基于以成排安装的几个可滑动节段形式的非铁磁性介电支撑元件的涡流感应器的其他优选结构(轴测图,其中,另外显示了研究物品的一部分和一片磁带);图4显示了磁带测试过程中用于涡流感应器电源的脉冲电流源的示例性框图;图5显示了研究物品中涡流感应的物理图;图6显示了由于涡流感应器由单极性矩形电压脉冲励磁产生的信号时序图;图7显示了由于涡流感应器由锯齿形电压脉冲励磁产生的信号时序图;图8显示了由于感应器由双极性矩形电压脉冲励磁产生的信号时序图;图9显示了具有表面铁磁性夹杂物的镁铝合金测试对象的放大照片;图10显示了根据图9的测试对象表面的视觉化磁强记录图;图11显示了具有油漆涂层和该涂层下面掩盖的反常标记的硬铝测试对象的放大照片;图12显示了根据图11的测试对象表面的视觉化磁强记录图;图13显示了具有实际上不可见表面裂缝的硬铝测试对象的放大照片;图14显示了根据图13的测试对象表面的视觉化磁强记录图。
具体实施方式
所提出的用于磁带测试的涡流感应器的每一个实施例(参见图1-3)包括:非铁磁性介质支撑元件1,其在可操作平头端具有没有特别标示的纵向凹槽,优选挠性的励磁导体2(例如,以直径优选在0.3mm到0.8mm范围内的铜段或其他金属丝段,或由可具有不同直径和化学成分的至少两种线段扭绞形成的带,或其他适当的挠性电导体段的形式),其设置在所述凹槽中,和适当的装置(例如,导体路径)3,其用于将所述导体2连接到所述脉冲电流源4。在最简单的情况下(参见图1),非铁磁性介电支撑元件1以单体板形成,励磁导体2通过由弹性介电材料制成的支承隔件5抵靠在所述凹槽的底部上。单体板状非铁磁性介电支撑元件1可由电绝缘陶瓷(例如瓷材、滑石等)形成,或由刚性热塑性塑料(例如聚丙烯、聚碳酸酯、卡普伦、基于苯乙烯的防震共聚物等)形成,或由基于热固性聚合物粘合剂的刚性复合物(例如层压胶布板)形成。支承隔件5可由柔软弹性材料(例如微孔橡胶)制成。还可能(但是图中未示出)使用由弹性介电(特别是聚合物)材料制成的形状为单体板的支撑元件1。期望进行磁带测试的物品具有几乎光滑的接触表面。为了适用于不同研究物品的粗糙表面,期望使用挠性励磁导体2。在该情况下,非铁磁性介质支撑元件1可制成:腔室形式,其中至少仅下壁用作介电支承隔件5,并且在操作位置中,由弹性(优选气态)流体介质填充,所述流体介质有条件地由发散的箭头标示(参见图2);或至少成排安装的三个可滑动节段6的形式,每一个部分配备有适当的弹簧支架,所述弹簧支架与该元件1的可操作平头端相对设置。每一个该支架可以压缩弹簧7形成,所述压缩弹簧7配备有适当的压缩力调节器8,如图3中所示。用于磁带测试的扫描仪(再次参见图1)通常基于具有介电(例如层压胶布板)主体9的印刷电路板,承载所述导体2的介电支撑元件1紧挨着连接到介电主体9,并且下面所述的脉冲电流源4的基本单元安装在介电主体9上。用于将所述导体2连接到所述脉冲电流源4的装置3一般说来形成为以对称设置在主体9上的印刷有具有低(约毫欧)复合阻抗的导体路径的板,目前情况的复合阻抗选择为所述导体2的复合阻抗。扫描仪可具有任意的未示出的专用电源,例如通常的外部电网,或优选内置蓄电池。脉冲电流源4可具有不同的结构,所述不同的结构必须分别对应于所选电源的输出参数和对研究物品内涡流励磁电信号的振幅和时间参数的要求。脉冲电源4的结构的优选示例中的一个显示在图4中。该结构具有用于脉冲涡流和各自的在研究物品中强度可变的磁场的励磁电路。该电路包括:输入励磁电压变换器10,其具有动力输入端,动力配备有用于连接到外部或内置电源的适当装置;电源开关11,其配备有未特别标示的(例如LED)电源指示器;和电源输出;励磁电压调节器12,其具有动力输入端,动力连接到所述输入励磁电压变换器10的动力输出端;控制输入端;控制输出端;和动力输出端,并且其配备有连接到所提到的控制输入端的励磁电压的设置装置13;时钟脉冲发生器14,其具有连接到励磁电压调节器12的控制输出端的控制输入端,和控制输出端;脉冲持续时间和脉冲周期的可编程控制器15,其具有连接到所述时钟脉冲发生器14的控制输出端的控制输入端,连接到所述励磁电压调节器12的动力输出端的动力输入端,和控制输出端,并且其配备有连接到所提到的控制输入端的脉冲持续时间和脉冲周期的设置装置16;输出脉冲电流的至少一级(但是优选两级)放大器,其具有与所述可编程控制器15的控制输出端连接的第一控制输入端,和第二控制输入端,连接到励磁电压调节器12的动力输出端的动力输入端,和动力输出端,并且配备有连接到所述第二控制输入端的脉冲上升速率的设置装置17(例如微调电位计),涡流感应器的励磁导体2连接到所述动力输出端。请查照,对于本领域每一个技术人员清楚的是,所有后文提到的输入和输出由各自的箭头标示在附图中。图4中所示的示例性输出脉冲电流的两级放大器包括前级放大器18和末级放大器19,其并联连接到励磁电压调节器12的动力输出端,并且串联连接到所述脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器15的控制输出端,而且涡流感应器的励磁导体2连接到末级放大器19的动力输出端。为了另外提高由不明显缺陷产生的弱信号的灵敏度,脉冲电流源4的结构可包括记录过程中磁带的主动可控偏磁电路。在本发明的一个优选实施例中(再次参见图4),该电路包括:偏磁电压调节器20,其具有连接到输入励磁电压变换器10的动力输出端的动力输入端,动力输出端和控制输入端,并且其配备有偏磁电压的设置装置21,该设置装置21连接到所提到的控制输入端,和偏磁信号的至少单级放大器22,其连接到所述偏磁电压调节器20的动力输出端,连接到所述可编程控制器15,并且为了用作独立于末级放大器19的另外的电流源,连接到所述涡流感应器的励磁导体2。每一个本领域技术人员清楚的是,也可以使用一对适当的永磁体或电磁体作为用于关于不明显或相对深位置的缺陷的信息记录过程中磁带的偏磁的附加装置。显然(虽然附图中没有特别示出),这些(电)磁体必须与励磁导体2的端部相对固定到扫描仪的主体9上。经过大量的一种类型的磁带测试,可基于适当的一次性可编程微芯片或以适于多次再编程的装置形式制造脉冲持续时间和脉冲周期可编程控制器15。在该情况下,脉冲电流源4必须配备有程序设计器23,其用于电源目的,连接到励磁电压调节器12的动力输出端,并且用于调节目的,连接到所述脉冲持续时间和脉冲周期的可编程控制器15;并且最后,脉冲电流源4可配备有诊断接口24,用于检查至少励磁电压调节器12和脉冲持续时间与脉冲周期的可编程控制器15的运行,并且可任选地,其他装置,包括例如偏磁电压调节器20(参见图4)的运行。所述的脉冲电流源4的结构的硬件实现主要显示在图1中。具体地,其中显示了:输入励磁电压变换器10的接头25,前述电源开关11(例如拨动开关形式),其具有没有特别标示的电源LED指示器;励磁电压调节器12的存储(特别适用于电解)电容器26,励磁电压设置装置13的接头27;时钟脉冲发生器14的石英晶体振荡器28(工作频率例如为10MHz);前述脉冲持续时间和脉冲周期的可编程控制器15(例如,由Atmel制造的ATtinixa02313-20SU微控制器),具有用于脉冲持续时间和脉冲周期设置装置16的连接的接头29;晶体管30和31(具体地,由Fairchildxa0Semiconductor制造的晶体管BBS-138或由Philips制造的BSS-84),前述前级放大器18基于所述晶体管30和31;和晶体管32(具体地,由Internationalxa0Rectifier制造的晶体管IRF3205),其为前述输出脉冲电流的末级放大器19的基本部分;前述脉冲上升速率设置装置17的接头33;前述程序设计器23的接头34和前述诊断接口24。适用于沿研究物品表面手动移动的扫描仪用于下面描述的实验中。涡流感应器配备有由导电铜制成的圆形励磁导体2,其直径为0.8mm,全长40mm,最开始的直线操作部分的长度为25mm。该导体2放置在所述支撑元件1的凹槽中的微孔橡胶支承隔件5上,所述支撑元件1形状制成单体层压胶布板。所述扫描仪配备有提供操作电压在10到18V范围内的蓄电池形式的内置电源。由铁、镍、铬和锰的低碳(0.2%碳)硬磁合金制成的各向异性金属磁带用于记录关于检测到的缺陷的信息。该磁带具有这样的磁参数:剩余磁感应强度B_r......................不小于800Gs(0.08T);最大剩余磁场强度M_rxa0max................约64kA/m;矫顽力H_c..............................约400Oe(32kA/m)饱和磁场强度H_s........................约80kA/m。多片这样的磁带通常重复使用。而且,甚至新的磁带,在将其放置在研究物品表面上之前,仍进行处理来进行意外磁化的记录的消磁。该消磁可通过将磁带完全退磁或将其磁化到饱和来进行。众所周知的是,使用必须沿易再磁化轴方向作用的振幅衰减的变化磁场可实现退磁。由于该步骤,各向异性磁带的剩余磁场强度几乎减小到零。还众所周知的是,将磁带沿任何(沿着或朝向磁迹)方向磁化到饱和消除任何(意外或有目的的)以前的记录。准备磁带用于使用的该步骤的优点在于,剩余磁场强度有利于关于不明显缺陷的信息的记录(并且因此在很多情况下排除这样的预致敏磁带的主动偏磁)。因此,通常在扫描仪沿朝向磁迹方向的预期移动中实验性使用该磁带之前,将磁带磁化达到饱和。通常,使用上面描述的涡流感应器和基于其的扫描仪的磁带测试包括以下步骤。研究员将如上所述制备的一片磁带36安装在研究(通常为非铁磁性或具有介电涂层的)物品35的表面上,如图1-3中所示。然后,其将所述一片磁带36使用未具体示出的几片胶带和/或夹或其他合适的装置固定。如果必须长期以独立文件保存研究结果的磁记录,则必须使用新的磁带。该磁带必须切成这样的片,其每一片足够覆盖研究物品的全部表面或研究物品表面的所选部分。如果磁记录可视觉化,并且获得的图像可使用任何合适的视频记录装置文件化,则相关的现有磁带片可多次使用。然后,扫描仪必须准备进行工作。该准备的最短周期包括以下步骤(参见图1和4):将输入励磁电压变换器10(和各自的连接到其动力输出端的所有其他装置)通过电压开关11连接到上面提到的蓄电池,通过励磁电压设置装置13调节励磁电压调节器12的动力输出端上的所需电压,通过所述设置装置16调节脉冲持续时间和脉冲周期的所述可编程控制器15,并且如果需要,通过程序设计器23将该控制器再编程,和通过脉冲上升速率设置装置17调节输出脉冲电流的放大器(具体地,前级放大器18的)。如果扫描仪配备有诊断接口24,则这些调节和具体的设置可通过适当的电压表和示波器检查。输出脉冲电流的放大器(具体地,末级放大器19),其通过时钟脉冲发生器14和可编程控制器15控制,产生具有指定形状、持续时间和周期的电压脉冲,并且通过导体路径3(参见图1)提供给涡流感应器的励磁导体2。这样的电压脉冲的一些示例显示在图6-8中(参见其上面部分)。在期望的不明显缺陷探查情况下,上面所述的扫描仪进行工作的准备可通过在记录过程中调节磁带36的偏磁全可控电路来补充。出于该目的,偏磁电压的调节器20必须通过设置装置21调节。然后,研究员打开偏磁信号放大器22,其另外提供给涡流感应器的励磁导体2。而且,由于所述两个装置都连接到所述可编程控制器15的控制输出端,因此所述偏磁信号与末级放大器19的输出信号同步。研究员将处于开始位置的准备进行工作的扫描仪放置在磁带36的开始部分上,并且将其按压到研究物品35的表面,以甚至在所述物品具有雕刻部分37(参见图2和3)的情况下,确保密切接触。然后,研究员优选连续地移动扫描仪(通过手或通过适当的驱动装置),直到到达磁带36的末端部分。如果扫描仪在任何向上凸或向下凹的雕刻部分37上移动,则励磁导体2在所述支撑元件1的前述凹槽内插入支承隔件5中或由所述隔件5升高。励磁导体2的这些位移也可以前述腔室状支撑元件1的下部形式(参见图2)的支承隔件5的可逆变形来提供,或由于可滑动节段6的独立运动和弹簧7的各自收缩/扩张来提供,弹簧7的压缩力由调节器8(参见图3)预定。扫描仪移动速度必须符合以下条件:t₁≤S_scan/V_scan,其中t₁——励磁/记录的脉冲周期,秒S_scan——瞬时记录长度,和V_scan——线性扫描速度。当记录磁强记录图时,必须完成以下步骤:将扫描仪从研究物品取下,关闭输入电压变换器10,将记录的磁带36从研究物品35取下,并且将磁带交付用于后面的研究(具体地,读取和分析探测的缺陷)。上面所述的扫描仪优选开发用于手动使用。因而,在脉冲重复频率1kHz下最大扫描线速度V_scanxa0max不超过50mm/s,并且每一个瞬时记录长度S_scanxa0≈50微米。研究物品35中涡流感应的物理图(参见图5)明显显示出,根据毕-萨-拉定律(Biot-Savart-Laplacexa0law),每一个传送通过励磁导体2的电流脉冲I_exc(t)在其邻近区域产生变化强度H_exc(t)的磁场。根据法拉第电磁感应定律,该场在任何导电的研究物品35的表面层中激发脉冲涡流I_EC(t)。根据楞次定则,这些电流I_EC(t)在其增大时与励磁导体2中的电流I_exc(t)方向相反,在其减小时,与所述电流I_exc(t)同方向。显然,研究物品35中的涡流I_EC(t)的实际轨迹以及由这些电流分别感应的漏磁场的强度H_EC(t)取决于励磁磁场强度H_exc(t)的结构,并且取决于研究物品35的表层中由缺陷决定的电导率的差异。还清楚的是,在物品35的表面扫描过程中,磁带36经受变化强度H_MG(t)的合成磁场。该磁场为励磁导体2邻近区域中的变化强度H_exc(t)的磁场和研究物品35的材料表层中感应的变化强度H_EC(t)的磁场的瞬时叠加。应注意的是,由下列因素确定的磁场也可包括在所述叠加中:由于磁带36在准备进行磁带测试过程中磁化达到饱和造成的磁带36的剩磁而确定的磁场,或由于由从放大器22(参见图4)获得附加的偏磁信号的励磁导体2造成的磁带36的全可控偏磁确定的磁场。提到的漏磁场强度H_EC(t)和记录信号H_MG(t)的参数对将所述导体2励磁的电压脉冲U_exc(t)的参数的依赖关系的典型示例由图6-8中的时间图示出。图6显示了由最简单的单极性矩形电压脉冲U_exc(t)对涡流感应器的励磁产生的信号时间图,其中t₁和t₂分别表示由末级放大器19产生的输出矩形电压脉冲U_exc(t)的脉冲周期和脉冲持续时间,t₃和t₄分别表示励磁导体2中励磁脉冲电流I_exc(t)和所述导体2的邻近区域中其磁场的各自强度H_exc(t)变化的脉冲上升时间和脉冲下降时间,t₅表示物品35中脉冲I_exc(t)上升时,研究物品35中感应的涡流I_EC(t)脉冲及与其磁场相关的强度H_EC(t)变化的持续时间,t₆表示物品35中脉冲I_exc(t)下降时,研究物品35中感应的涡流I_EC(t)脉冲及与其磁场相关的强度H_EC(t)变化的持续时间。由于自感,励磁导体2中励磁脉冲电流I_exc(t)及所述导体2的邻近区域中各自的磁场强度H_exc(t)以指数级变化;并且每一个电流脉冲I_exc(t)的脉冲上升时间t₃和脉冲下降时间t₄将更短,所提出的涡流感应器基于其的励磁导体2和导体路径3的电感更小,有效电阻更大。由于互感,研究物品35中感应的涡流I_EC(t)及所述物品中感应的各自的磁场强度H_EC(t)将根据励磁导体2中励磁电流I_exc(t)的脉冲上升速率和脉冲下降速率变化。在该示例中,每一个这样的励磁电流I_exc(t)的上升和下降以指数级变化。因而,根据法拉第定律,研究物品35中感应的每一个涡流脉冲I_EC(t)的形状也将以指数级变化。实际上,励磁导体2中励磁脉冲电流I_exc(t)的各自的脉冲上升时间t₃和脉冲下降时间t₄的相等决定研究物品35中感应的涡流I_EC(t)和由这些电流感应的磁场强度H_EC(t)脉冲的参数t₅和t₆;并且在该情况下,所有所述时间间隔实际上相等(即t₃≈t₄≈t₅≈t₆)。根据上面提到的叠加原理,由励磁导体2周围的电流脉冲I_exc(t)和由物品35中的涡流I_EC(t)感应的漏磁场在磁带36的平面中产生必须记录的强度为H_MG(t)的这样的合成磁场。但是,清楚的是,仅该合成磁场强度的H_EC(t)分量携带关于缺陷的有用信息。从节能和降低励磁导体2中的热的角度看,矩形电压脉冲U_exc(t)的脉冲周期t₁必须充分小于脉冲持续时间t₂。同时,t₁的值必须与扫描参数相应,因为如果任何脉冲周期t₁不大于瞬时记录长度S_scan与线性扫描速度V_scan的比率,即t₁≤S_scan/V_scan,则可确保消除扫描仪不断移动时在其磁记录过程中的信息丢失。理想的是,如果线性扫描速度的上限V_scanxa0max不大于50mm/s。这与励磁脉冲重复频率f₁=1/t₁=1kHz和瞬时记录长度S_scanxa0≈50微米很好地符合。而且t₂的值必须与感应器的有效电阻和感抗相应,以确保励磁导体2中励磁电流I_exc(t)的脉冲上升和下降时的瞬变过程。换句话说,必须满足条件t₂≥t₃+t₄(或由于t₃≈t₄,则t₂≥2t₃)。在该条件下,如果t₂≈0.1-0.4微秒,则扫描仪可通过矩形单极性电压脉冲U_exc(t)有效地激发涡流电流I_EC(t)。为了调节研究物品35表层中涡流电流I_EC(t)的深度,必须改变振幅谱中的频率设置。对于本领域每一个技术人员清楚的是,涡流电流I_EC(t)的振荡频率的增大使该表层减薄,可探测该表层中的缺陷。还清楚的是,涡流电流的振幅谱可通过调节励磁导体2中的励磁电流I_exc(t)的脉冲上升速率来改变,而且该速率受制于每一个I_exc(t)电流脉冲的脉冲上升时间t₃和脉冲下降时间t₄。回顾图6中的时间图,显示出,当数值t₃和t₄减小时,上面提到的脉冲上升速率必然增大。最小值t₃和t₄及各自的研究物品35中的涡流频率上限由所述感应器的RL电路的时间常数限定,所述感应器幸运地仅包括所述导体2和所述导体路径3。如果数值t₃和t₄(和各自的表层厚度)必须增大用于表面下缺陷的探测,则其可通过脉冲上升速率设置装置17(参见图4)实现。关于提出的扫描仪,励磁导体2中的电流脉冲的脉冲上升时间和脉冲下降时间在t₃≈t₄≈(0.05-0.2)微秒范围中选择。并且所述导体2中的励磁脉冲电流I_exc(t)的振幅在80A到110A范围内。如上面提到的,研究物品35中响应于励磁电流脉冲I_exc(t)的上升和下降感应的I_EC(t)涡流脉冲的参数t₅和t₆具有与感应器的电流脉冲I_exc(t)的脉冲上升时间和脉冲下降时间几乎相等的持续时间,即t₃≈t₄≈t₅≈t₆≈τ。从电路中的信号传播原理可知,谱函数独立于任何短脉冲的形状,并且几乎恒定,达到频率ω≤1/τ或f≤1/(2πτ)。分别地,涡流持续时间t₅=t₆=0.05微秒确保频率范围达到3MHz。这足够用于在表层深度为约0.05mm的铝和基于铝的合金中励磁。H_MG(t)函数的研究表明其是信号变化的。因此,在每一个励磁电流I_exc(t)脉冲作用过程中,磁场强度从数值H^-_MG变化到H⁺_MG,并且合成磁场强度包括由励磁导体2周围的漏磁场限制的恒定分量H₀。这能够得到两个结论:第一,每一个磁强记录图仅保存极值H⁺_MG,因为其振幅在上方,并且其与极值H^-_MG相比较滞后;第二,所述感应磁场强度的分量H₀可在每一个磁带测试过程中用作使磁带36的偏磁稳定的装置,其没有感应另外的涡流。图7中显示了使用单极性锯齿形励磁电压脉冲U_exc(t)产生的信号的时间图,表明:将恒定分量或具有缓倾角前沿的脉冲分量添加到励磁脉冲电流I_exc(t)可在磁带测试过程中提供磁带36的稳定的偏磁,并且使用具有缓倾角前沿的励磁电流脉冲I_exc(t)确保抑制对磁带测试无用的极值H^-_MG。磁带36在其准备进行记录时的被动偏磁、在由涡流感应的磁场强度的所述分量H₀的作用下的伴随偏磁以及上述主动可控偏磁的结合的可能性显著提高扫描仪的操作特性。实际上,任何(以及结合的)磁带36的偏磁允许有效地调节记录水平,允许抵消起消极作用的因素,所述消极作用因素包括例如研究物品35上的介电涂层或杂质和其电导率或表面粗糙度的变化,允许使扫描仪适用于缺陷的尺寸和所选的用于磁记录的材料。清楚的是,励磁脉冲的其他模式和参数也是可能的(并且有时是优选的)。例如,在扫描线速度确保两个极值H⁺_MG和H^-_MG的记录的情况时,涡流感应器的导体2由单极性矩形电压脉冲(参见图8)的励磁可增大磁带测试的动态范围。该情况允许使用磁带读取机(例如通过磁头)和随后使用问题定向软件对获得的数据的自动处理更精确地评估缺陷的位置关系和尺寸。使用根据本发明的感应器和扫描仪的磁带测试的效率由很多实验证明,在所述实验中对人为制备的测试对象进行了测试。一些获得的实验数据显示在图9-14中。因此,图9显示了以300dpi分辨率扫描的以厚度为1mm的镁铝板形式制成的测试对象的表面放大照片。该板具有人为形成的雕刻部分和缺陷,例如:没有特别标示的肉眼可见的直径1.5mm的孔,直径在0.4到1.2mm范围内的凹痕,和凹陷的数字标记“133”,平行的划痕38,其宽度在200到300微米范围内,其对于肉眼也可见,几乎观察不到的板表面划痕39,其宽度为100微米,和小灰斑形式的不规则分布的不明显的表面缺陷40,其对应于不可观察到的浅凹痕、介电杂质和铁磁性夹杂物簇。所述测试对象使用上面所述感应器、扫描仪和磁带进行测试,所述磁带在记录之前磁化达到饱和。脉冲电流源4通过励磁电压设置装置13在振幅16V下调谐。周期t₁=1ms,持续时间t₂=0.25微秒的单极性矩形电压脉冲用于产生磁强记录图。涡流感应器的励磁导体2中的电流脉冲的脉冲上升时间和脉冲下降时间分别为t₃≈t₄≈0.1微秒。磁带上的记录通过基于含铋石榴色铁氧体的利用法拉第效应操作的薄膜磁光转换器视觉化。测试对象表面的所有前述雕刻组成部分(包括划痕38和39)明显地显示在视觉化磁强记录图(参见图10)上。这证明扫描仪对宽度100微米的表面划痕型缺陷的灵敏度和不小于200微米的分辨能力。而且,视觉化的磁强记录图允许探测亮的并且允许与大量不明显表面缺陷40对比出明显不同的铁磁性夹杂物簇41。因而,图9和10显示了根据本发明的感应器和扫描仪用于取证调查和用于非铁磁性物品表层的非破坏测试的适用性。特别地,使用300dpi分辨率扫描的由厚度在90到110微米范围内的防腐漆涂覆的硬铝测试对象表面的放大照片(参见图11)明显显示了标示为42的数字“9”和“7”。但是,在所述测试对象的制备过程中,最初的数字“6”和“5”压印在硬铝板上。然后带有数字“6”的所述板的圆片被冲压,向上旋转180°,并且压入相同位置中,并且数字“5”的原始浮雕由一层环氧树脂填缝料遮盖,其上压印数字“7”,直到压实环氧树脂。最后,将测试对象表面填砂,并且由所述防腐漆的不透明层完全涂覆。使用上面所述的感应器、扫描仪和在记录之前磁化达到饱和的磁带测试由此制备的测试对象。涡流感应器的励磁导体2由振幅U_exc=17V,周期t₁=1ms,持续时间为t₂=0.3微秒的单极性矩形电压脉冲励磁。导体中的励磁电流I_exc(t)的脉冲上升时间和脉冲下降时间t₃≈t₄≈0.1微秒。显示在图12中的所述测试对象表面的视觉化磁强记录图清楚地表明第二标记数字的浮雕结构42,并且同时表明分为两个不同金属部分的明显的线43(即冲压出/压装的边界)和原始标记数字“5”的结构的主体部分44。所得结果显示了根据本发明的感应器和扫描仪用于取证调查和用于任何没有去除介电保护和/或装饰层的非铁磁性导电物品表层完整性非破坏性测试的应用。并且最后,图13显示了使用分辨率1200dpi扫描的宽度为4mm的硬铝板形式的测试对象表面的放大照片。在所述测试对象的制备过程中,在所述板中穿出直径为5mm的通孔45,且用于应力集中。而且,形成肉眼几乎不可见的具有100到200微米的不规则宽度的划痕46。最后,在所述通孔45附近将所述板弯曲和拉直几次。但是,仅有经验的研究员可在图13中观察到由于弯曲步骤迅速生长的破裂核心47的图像。使用上面所述的感应器、扫描仪和在记录之前完全消磁的磁带测试由此制备的测试对象。导体2由振幅U_exc=16V,脉冲周期t₁=1ms,脉冲持续时间t₂=0.25微秒的单极性矩形电压脉冲励磁。导体中励磁电流I_exc(t)的脉冲上升时间和脉冲下降时间t₃≈t₄≈0.1微秒。在实验过程中,励磁导体2从与所述电压脉冲同步的放大器22接收偏磁信号。在所述测试对象表面的视觉化磁强记录图(参见图14)中,划痕46明显扩展,并且作为所述破裂核心47的延伸部的隐藏的内部疲劳裂纹48很明显。所得结果显示了根据本发明的感应器和扫描仪用于取证调查和用于任何非铁磁性导电物品的下表层完整性的非破坏性测试的应用。工业适用性当前的电气工业可容易地制备所提出的涡流感应器和基于其的扫描仪。而且,所述装置可用于配备这样的用于优选非铁磁性导电物品的磁带测试的系统。而且,这样的系统可用于探测介电物品表层中的任意导电夹杂物。