MEASURING-DEVICE TO DETERMINE THE PRESENCE OF FISSURES

Abstract: 1. Measurement apparatus for the detection of cracks (52) in test specimens, comprising a crack detector serving to trigger a crack display and unattachable to the test specimen, said crack detector consisting of optical fibres which can be stuck to the test specimen and be supplied with light via a light coupler, characterised in that the optical fibres (2) comprise at the same level an interruption (50) that a light deflector (55) is provided and so disposed that a light beam deflected by it sweeps the optical fibres (2) at the level of the opening (50) so that light is coupled into both parts of each fibre, and that there are assigned to the ends of the optical fibres (2) photodetectors (53, 54) whose output signals are processed in an evaluation circuit in order to generate a crack propagation display.

Description: MESSANORDNUNG ZUM FESTSTELLEN VON RISSEN Die Erfindung bezieht sich auf eine Messanordnung zum Feststellen von Rissen in Prüflingen mit einem zum Auslösen einer Rissanzeige dienenden und am Prüfling anbringbaren Rissdetektor, der aus auf den Prüfling aufklebbaren und über einen Lichteinkoppler mit Licht versorgbaren Lichtleitfasern besteht. Bei einer aus der deutschen Patentanmeldung P 31 11 858.5 bekannten Messanordnung besteht der Rissdetektor aus Lichtleitfasern, welche auf den jeweils zu untersuchenden Prüfling aufgeklebt werden. Mittels eines Lichteinkopplers wird diesen Lichtleitfasern Licht zugeführt, deren Transmission an den anderen Enden mit einem Lichtdetektor überwacht wird. Ein in einer Lichtleitfaser aufgrund eines Risses entstandener Bruch reduziert die Lichttransmission in dieser Faser sehr stark und hat daher zur Folge, dass der Lichtdetektor hierauf anspricht und ein Signal zur Auslösung einer Rissanzeige erzeugt. Von besonderem Vorteil ist dabei die Tatsache, dass durch den unmittelbaren Kontakt der Lichtleitfasern mit der Bauteiloberfläche sich eine hohe Nachweisempfindlichkeit ergibt und dass Korrosionsprobleme nicht auftreten können. Rissdetektoren dieser Art haben den Vorteil, dass eine einmal ausgelöste Rissanzeige irreversibel ist, so dass ein entstandener Riss auch nach Entlastung des Prüflings angezeigt wird. Die vorliegende Erfindung geht von der zuvor angegebenen Patentanmeldung aus und zeigt eine Weiterentwicklung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lichtleitfasern eine Unterbrechung in gleicher Höhe zum Einkoppeln von Licht durch Dberstrei- chen mit einem Lichtablenker aufweisen und dass den Enden der Lichtleitfasern Fotodetektoren zugeordnet sind, deren Ausgangssignale in einer Auswerteschaltung zur Erzeugung einer Rissfortschrittsanzeige verarbeitet werden. Bei der erfindungsgemässen Weiterentwicklung erfolgt keine ständige Oberwachung des Lichtdurchganges in den einzelnen Lichtleitfasern, sondern eine durch den Lichtablenker bestimmte, intervalimässige Oberwachung. Auf diese Weise kann der Rissfortschritt auf einfache Weise durch die Zunainne der gebrochenen Lichtleitfasern ermittelt werden. Auf dem PrUf- ling werden dabei zahlreiche Lichtleitfasern in gleichmässigem Abstand und parallel angebracht, wobei die Unterbrechungen zur Lichteinkopplung hinreichend weit von zu erwartenden Rissen vorgenommen werden. Für den Lichtablenker kann eine Drehspiegelanordnung eingesetzt werden, bestehend aus einer mit gleichmässigen Abflachungen versehenen Spiegelrolle. Ausserdem ist es zweckmässig, für die Lichtquelle einen Laser einzusetzen, dessen Lichtstrahl durch eine astigmatische Linse in Ablenkrichtung fokussiert und in Faserrichtung defokussiert ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Überstreichen der Unterbrechungen Licht jeweils nur in eine Faser eingekoppelt wird, so dass die Fotodetektoren jeweils nur ein vom Lichtdurchgang abhängiges Signal einer Lichtleitfaser zu erzeugen vermögen. Die Fotodetektoren können dabei aus mehreren zu einem länglichen Bauteil zusammengefassten Fotodioden bestehen und jeweils einer Seite der Faserenden zugeordnet werden. Ausserdem kann die Auswerteschaltung einen Rechner umfassen, der aus den zugeführten Signalen der Fotodetektoren eine den Rissfortschritt anzeigende Grösse ermittelt. Die Erfindung wird anhand der beiliegenden zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. la bis ib das Prinzip der erfindungsgemässen Weiterentwicklung, Fig. 2 ein mit zahlreichen Lichtleitfasern versehenes Bauteil, Fig. 3a bis 3b zwei Signaldiagramme, Fig. 4 ein durch einen Lichtablenker periodisch überwachtes Bauteil und Fig. 5 ein Rissfortschrittsdiagranin. Wie die Darstellung nach Fig. la und die Seitenansicht dazu nach Fig. ib zeigen, ist auf einen Prüfling 1 eine Lichtleitfaser 2 haftend aufgebracht. Diese Lichtleitfaser 2 weist eine ausserhalb der Mitte liegende Unterbrechung 50 auf, welche durch einen beide Faserteile erfassenden Lichtstrahl 51 beleuchtet wird. Wie zu erkennen, ist der Lichtstrahl 51 in Faserrichtung defokussiert und senkrecht dazu fokussiert. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Lichtstrahl beim überstreichen mehrerer, mit geringem Abstand nebeneinander angeordneter Lichtleitfasern jeweils nur eine Faser erfasst. Im Prüfling 1, welcher - wie durch Pfeile angedeutet - belastet wird, ist ein Riss 52 entstanden, der den unteren Teil der Lichtleitfaser zu unterwandern versucht. Aus den Darstellungen nach Fig. 1a und Fig. 1b ist darüber hinaus zu erkennen, dass die durch den Lichtstrahl 51 beleuchtete Unterbrechung 50 ein Leuchten an den beiden Enden der Lichtleitfasern 2 zur Folge hat. Ein Bruch in dem unteren Faserteil aufgrund des Risses 52 ist irreversibel und führt zu einem stark verringerten Leuchten an diesem Ende. Mit einem Fotodetektor kann diese Lichtänderung erfasst und zur Auslösung einer Rissanzeige bzw. zur Anzeige des Rissfortschrittes benutzt werden. In der Darstellung nach Fig. 2 ist ebenfalls ein Prüfling 1 zu sehen, auf dem zehn Lichtleitfasern 21, 22 ..... 210 aufgeklebt sind. Diese Lichtleitfasern 2 sind jeweils mit einer als Strich angedeuteten Unterbrechung 50 versehen, welche zum Beispiel nach dem Aufbringen der Fasern durch Oberstreichen mit einem scharfen Gegenstand, vorzugsweise einer Reissnadel, hergestellt werden kann. Beiden Enden der Lichtleitfa sern 21, 22 .... 210 ist jeweils ein länglicher Fotodetektor 53, 54 zugeordnet, und ausserdem werden, wie in Fig. 4 erläutert, die Lichtleitfasern durch einen Lichtablenker von einer Lichtquelle periodisch beleutet. Aufgrund des Risses 52 sind die Lichtleitfasern 23 > 24 > 25, 26, 27, 26 in ihrem unteren Teil unterbrochen, so dass lediglich der Fotodetektor 53 beim Oberstreichen der Unterbrechungen 50 jeweils einen Im- puls pro Faser abgibt. Der Fotodetektor 54 gibt Impulse lediglich bei den Fasern 21 22 und 29, 210 ab. Die Diagramme nach Fig. 3a und Fig. 3b zeigen die hierbei erzeugten Impulse. Da die Impulse des Fotodetektors 53 mit Risszunnme zunehmend ausbleiben, kann mit den als Taktimpul- sen verwertbaren Impulsen des Fotodetektors 53 und den Impulsen des Fotodetektors 54 in einer Auswerteschaltung eine Rissfortschrittanzeige erarbeitet werden. Wie bereits erwähnt, ist zum periodischen Überstreichen der in den Lichtleitfasern 2 vorgesehenen Unterbrechungen 50 ein Lichtablenker erforderlich. Fig. 4 zeigt hierzu eine Spiegelrolle 55, die mit gleichmässigen Abflachungen 56 versehen ist. Diese Spiegelrolle 55 ist mit einem nicht näher dargestellten Drehantrieb versehen und lenkt daher den von einem Laser 57 ausgehenden, über einen Umlenkungsspiegel 58 auf die Spiegelrolle 55 gerichteten Lichtstrahl 51 - wie angedeutet - quer über die auf einem Prüfling 1 aufgeklebten Lichtleitfasern 2 ab. Der Laserstrahl 51 ist dabei auf die Unterbrechungen 50 gerichtet und in der zuvor beschriebenen Weise durch eine zwischen dem Ianlenkspie- gel 58 und der Spiegelrolle 55 vorgesehene astigmatische Linse 60 fokussiert. Beim Drehen der Spiegelrolle 55 mit Hilfe eines Drehantriebs überstreicht daher der Lichtstrahl 51 des Lasers 57 periodisch die in den Lichtleitfasern 2 vorgesehenen Unterbrechungen 50, so dass an diesen Stellen den Fasern kurzzeitig Licht eingekoppelt wird. Eine Auswerteschaltung, in der zum Beispiel ein Rechner vorgesehen sein kann, ist dabei in der Lage, aus den in Fig. 3a, 3b dargestellten Impulsen der Fotodetektoren 53, 54 ein Rissfortschrittdiagramm zu erstellen. Ein solches Diagramm zeigt zum Beispiel Fig. 5, wo auf der Ordinate die Risslänge und auf der Abszisse die Zahl der Lastwechsel aufgetragen ist. Die auf der Abszisse angegebenen Ziffern 1- bis 10 sind dabei den Indizies der Lichtleitfasern 2 nach Fig. 2 zugeordnet. Aus diesem Diagramn kann der Rissfortschritt mit der Zahl der Lastwechsel oder der Zeit erkannt werden, da die Lastwechsel der Zeit proportional sind. Das Aufbringen der Lichtleitfasern 2 in paralleler Ausrichtung kann dabei auf die in der deutschen Patentanmeldung P 31 42 392.2 beschriebe nen Weise erfolgen.

Claims: PATENTANSPROCHE 1. MEssanordnung zum Feststellen von Rissen in Prüflingen mit einem zum Auflösen einer Rissanzeige dienenden und am Pruf.ling anbringbaren Rissdetektor, der aus auf den Prüfling aufklebbaren und über einen Lichteinkoppler mit Licht versorgbaren Lichtleitfasern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (2) eine Unterbrechung (50) in gleicher Höhe zum Einkoppeln von Licht durch Oberstreichen mit einem Lichtablenker (55) aufweisen und dass den Enden der Lichtleitfasern (2) Fotodetektoren (53, 54) zugeordnet sind, deren Ausgangssignale in einer Auswerteschaltung zur Erzeugung einer Rissfortschrittsanzeige verarbeitet werden. 2. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zahlreiche Lichtleitfasern (2) im gleichmässigen Abstand parallel am Prüfling (1) angebracht sind und dass die Unterbrechungen (50) hinreichend weit ausserhalb der Mitte in den Lichtleitfasern (2) vorgesehen sind. 3. Mlessanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Lichtablenker eine Drehspiegelanordnung eingesetzt ist, bestehend aus einer mit gleichmässigem Abstand chungen (56) versehenen Spiegelrolle (55). 4. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lichtquelle ein Laser (57) eingesetzt ist, dessen Lichtstrahl (51) durch eine astigmatische Linse (60) in Ablenkrichtung fokussiert und in Faserrichtung defokussiert ist. 5. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodetektoren (53, 54) mehrere zu einem länglichen Bauteil zusammengefasste Photodioden aufweisen und jeweils einer Seite der Faserenden zugeordnet sind. 6. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung einen Rechner umfasst, der aus den zugeführten Signalen der Fotodetektoren (53, 54) eine den Rissfortschritt anzeigende Grösse ermittelt.

Inventors: HOFER, BERND, DR., MALEK, SAMIR, DR.
Applicants: MESSERSCHMITT-BOLKOW-BLOHM GMBH
Application year: 1982
Main classification: G01B11
IPC codes: G01N3, G01M11, G01B11