DIN 54145-2-2013 Non-destructive testing Electromagnetic detection Part 2 Active electro-magnetic induction methods《无损检测 电磁检测 第2部分 有源电磁感应方法》.pdf

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1、Februar 2013DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINPreisgruppe 12DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 19.100!$1L“1931441www.din.deDDIN 54145-2Z

2、erstrungsfreie Prfung Elektromagnetische Detektionsverfahren Teil 2: Aktive elektromagnetische InduktionsverfahrenNon-destructive testing Electromagnetic detection Part 2: Active electro-magnetic induction methodsEssais non destructifs Detection electromagntique Partie 2: Mthode dinduction electro-m

3、agntique activeAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 21 SeitenDIN 54145-2:2013-02 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 4 1 Anwendungsbereich 5 2 Normative Verweisungen . 5 3 Begriffe 5 4 Elektromagnetische Induktionsverfahren 6 4.1 Allgemeines . 6 4

4、.2 Gerteaufbau und Funktionsweise . 6 4.2.1 Pulsinduktionsprinzip, Auswertung im Zeitbereich 7 4.2.2 Wechselfeldprinzip, Auswertung im Frequenzbereich . 7 4.3 Festlegung der Kennwerte . 8 4.3.1 Bezugspunkt . 8 4.3.2 Einsatzbereich . 8 4.3.3 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft . 8 4.3.4 Empfindlichk

5、eit auf Prfkrper im Boden 8 4.3.5 Empfindlichkeit auf Prfkrper in rtlicher Nhe zu groen Metallmassen 8 4.3.6 rtliche Auflsung 8 4.3.7 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit von der Sensorgeschwindigkeit . 8 4.3.8 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit vom Batterieladungszus

6、tand 8 4.3.9 Temperaturdrift . 8 4.3.10 Zeitliche Drift . 8 4.3.11 Stabilitt . 8 4.4 Prfung der Kennwerte 9 4.4.1 Bezugspunkt . 9 4.4.2 Einsatzbereich . 9 4.4.3 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft . 9 4.4.4 Empfindlichkeit auf Prfkrper im Boden 9 4.4.5 Empfindlichkeit auf Prfkrper in rtlicher Nhe z

7、u groen Metallmassen 10 4.4.6 rtliche Auflsung 10 4.4.7 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit von der Sensorgeschwindigkeit . 10 4.4.8 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit vom Batterieladungszustand 10 4.4.9 Temperaturdrift . 10 4.4.10 Zeitliche Drift . 11 4.4.11 Stabili

8、tt . 11 4.5 Prfbericht . 11 4.6 Personalqualifikation . 11 Anhang A (informativ) Muster-Prfberichte. 12 A.1 Allgemeines . 12 A.2 Allgemeine Funktionsprfung . 13 A.3 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft . 14 A.4 Empfindlichkeit auf Prfkrper im Boden 15 A.5 Empfindlichkeit auf Prfkrper in rtlicher Nhe

9、 zu groen Metallmassen 16 A.6 rtliche Auflsung 17 A.7 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit von der Sensorgeschwindigkeit . 18 A.8 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit vom Batterieladungszustand 19 A.9 Temperaturdrift / Zeitliche Drift . 20 Literaturhinweise . 21 DIN 541

10、45-2:2013-02 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-08-24 AA Elektrische und magnetische Prfverfahren“ im Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DIN ausgearbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und

11、/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Die Normenreihe DIN 54145, Zerstrungsfreie Prfung Elektromagnetische Detektionsverfahren besteht aus den folgenden Teilen: Teil 1: Passive Magnetik Teil 2: Aktive elektromagnetische Induktio

12、nsverfahren DIN 54145-2:2013-02 4 Einleitung Nicht zur Wirkung gelangte Kampfmittel aus zurckliegenden Kriegen und militrischen Konflikten stellen ein Gefhrdungspotential dar. Im Rahmen der Gefahrenabwehr wurden Methoden und Verfahren entwickelt, diese Kampfmittel zu lokalisieren, um sie bergen und

13、unschdlich machen zu knnen. Zur Lokalisierung wurden Detektionsverfahren entwickelt, basierend auf der Messung des Erdmagnetfeldes, elektromagnetischer Felder sowie reflektierter Bodenradarwellen. Die in der Normenreihe festgelegten Detektor-Kenngren und deren Prfung durch einerseits den Hersteller

14、und anderseits den Anwender liefert ein charakteristisches Bild des Detektors, das es Dritten erlaubt, ber die Verwendbarkeit des Detektors zu entscheiden. DIN 54145-2:2013-02 5 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt Mindestanforderungen an Umfang und Verifizierung von Kennwerten fr elektro-magnet

15、ische Detektoren von Kampfmitteln fest. Teil 1 dieser Normenreihe legt Anforderungen an fr die in der Kampfmitteldetektion gebruchliche Detek-toren fr ferromagnetische Strkrper, die primr durch die Hlle des Kampfmittels gebildet werden, fest. Er gibt Leitlinien vor fr die fluxgate-basierenden Vertik

16、aldifferenzmagnetometer, Dreiachsmagnetometer und Dreiachsdifferenzmagnetometer. Detektoren fr ferromagnetische Strkrper verwenden passive Verfahren und erfassen dabei die Anomalie des Erdmagnetfeldes, hervorgerufen durch die Magnetisierung des Strkrpers. Die Magnetisierung des Strkrpers besteht aus

17、 zwei Komponenten, die durch das Erdmagnetfeld induzierte Magnetisierung sowie eine remanente Magnetisierung. Die Magnetisierunskomponenten addieren sich vektoriell. Teil 2 dieser Normenreihe gilt fr Detektoren fr metallische Strkrper, die durch die Hlle und weitere Komponenten des Kampfmittels gebi

18、ldet werden. Detektoren fr metallische Strkrper verwenden aktive Verfahren, um lokale Anomalien im umgebenden Medium, unter anderem hervorgerufen durch Objekte, die sich zum Beispiel durch unterschiedliche Leitfhigkeit vom umgebenden Erdreich unterscheiden, zu erfassen. 2 Normative Verweisungen Die

19、folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1319-1:1995-01, Grundlage

20、n der Messtechnik Teil 1: Grundbegriffe 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 1319-1:1995-01 und die folgenden Begriffe. 3.1 Detektor Prfgert bestehend aus Sonde, Bedieneinheit, Anzeigeeinheit, Stromversorgung Quelle: DIN 54145-1:2013-03, 3.1 3.2 Sonde Messaufnehm

21、er, bestehend aus einem oder mehreren Sensoren BEISPIEL Spulen, Antennen, Fluxgate-Sensoren Quelle: DIN 54145-1:2013-03, 3.2 3.3 Basisabstand Abstand zwischen den Punkten der Messwertbildung zweier Sensoren die zur Differenzbildung herangezogen werden Quelle: DIN 54145-1:2013-03, 3.3 DIN 54145-2:201

22、3-02 6 3.4 Detektionssignal Anzeige eines Kontrastes im zu messenden Medium, die akustisch, optisch oder taktil erfolgen kann 4 Elektromagnetische Induktionsverfahren 4.1 Allgemeines Aufgabe der Verfahren ist die Erfassung lokaler Anomalien in der elektromagnetischen Eigenschaft der Umgebung, hervor

23、gerufen durch Objekte, die sich durch unterschiedliche Leitfhigkeit und/oder magnetische Suszeptibilitt vom umgebenden Erdreich unterscheiden. Ziel ist es, diese Objekte zu lokalisieren. Die Gerte bestehen zumindest aus einem Sender und einem Empfnger. Die Funktion des Senders besteht darin, ein def

24、iniertes magnetisches Wechselfeld der Art zu erzeugen, dass in elektrisch leitfhigen Materialien Wirbelstrme induziert werden. Der Empfnger soll die sekundren Magnetfelder der erzeugten Wirbelstrme erfassen, die durch das Primrwechselfeld in elektrisch leitenden Materialen verursacht werden. Die Aus

25、wertung der sekundren Magnetfelder erfolgt durch eine Analyse der durch sie induzierten Sekundr-spannungen im Empfnger. Die Auswertung kann im Zeit- und/oder Frequenzbereich erfolgen. Dieses Prinzip wird in Bild 1 wie folgt dargestellt: Legende 1 Primres Magnetfeld 2 Sekundres Magnetfeld 3 Metall Bi

26、ld 1 Prinzipskizze Elektromagnetisches Induktionsverfahren 4.2 Gerteaufbau und Funktionsweise Die Gerte sind typisch aufgebaut aus den Komponenten Sende-/Empfangsantenne, analoger Sende-/Empfangselektronik, Analog/Digital Wandlung, Digitaler Signalauswertung, optischer bzw. akustischer Signalanzeige

27、. Als Option knnen auch Datenspeicherung, Datenbertragungsschnittstellen und Positionierungssysteme vorhanden sein. Die Ausgabe des Detektionssignals erfolgt typischerweise akustisch und/oder optisch. Das Detektionssignal liegt fr den Anwender nicht in normierter Form vor. DIN 54145-2:2013-02 7 Anza

28、hl, Anordnung, Gre und geometrische Form der Sende- und Empfangsantennen sind auf die jeweilige Aufgabenstellung abgestimmt und knnen variieren. 4.2.1 Pulsinduktionsprinzip, Auswertung im Zeitbereich Die Detektorspule sendet laufend elektromagnetische Pulse aus und detektiert in den Pulspausen die e

29、lektromagnetische Reaktion von Metallteilen. Diese ist abhngig von der Gre und der Entfernung der Metallteile zur Detektorspule und wird im Empfnger des Metalldetektors verarbeitet und zu einem informativen Ausgabesignal umgewandelt. Die Elektronik sendet einen Pulsstrom zur Detektorspule. Der gepul

30、ste Strom wird durch die Drahtwindungen der Detektorspule gefhrt und erzeugt ein gepulstes Magnetfeld. Die Detektorspule dient zuerst als Sender, danach berprft sie als Empfnger die Verzgerung des zusammenbrechenden Pulsfeldes. Wenn sich keine Metallteile im Magnetfeld befinden, bricht dieses schnel

31、l zusammen. Wenn sich Metallteile im Magnetfeld befinden, geschieht das Folgende: das primre Magnetfeld induziert einen kleinen Strom in das Metallteil; dieser Strom produziert ein sekundres Magnetfeld um das Metallteil herum; das primre Magnetfeld bricht zusammen, aber das sekundre Magnetfeld brich

32、t erst kurze Zeit spter zusammen; die Detektorspule empfngt die zusammenbrechenden Signale und sendet diese an die Elektronik; die Elektronik berprft die Charakteristik des zusammenbrechenden Pulses im Vergleich zu dem ursprnglich erzeugten Puls und erzeugt ein davon abhngiges Detektionssignal. 4.2.

33、2 Wechselfeldprinzip, Auswertung im Frequenzbereich Die Detektorspule sendet ein kontinuierliches elektromagnetisches Wechselfeld aus und detektiert kontinuierlich die elektromagnetische Reaktion von Metallteilen. Diese ist abhngig von der Gre und der Entfernung der Metallteile zur Detektorspule und

34、 wird im Empfnger des Metalldetektors verarbeitet und zu einem informativen Ausgabesignal umgewandelt. Die Elektronik sendet einen Wechselstrom zur Sendespule. Der Wechselstrom wird durch die Drahtwindungen der Sendespule gefhrt und erzeugt ein alternierendes Magnetfeld. Die Empfangsspule empfngt ko

35、ntinuierlich das in der Umgebung erzeugte Sekundrfeld. Wenn sich keine Metallteile im Magnetfeld befinden, wird kein Sekundrsignal erfasst. Wenn sich Metallteile im Magnetfeld befinden, geschieht das Folgende: das primre Magnetfeld induziert einen kleinen Strom in das Metallteil; dieser Strom produz

36、iert ein sekundres Magnetfeld um das Metallteil herum; die Empfngerspule empfngt das Sekundrsignal und sendet diese an die Elektronik; die Elektronik vergleicht das Sekundrsignal im Vergleich zu dem ursprnglich erzeugten Sendefeld und erzeugt ein davon abhngiges Detektionssignal. DIN 54145-2:2013-02

37、 8 4.3 Festlegung der Kennwerte 4.3.1 Bezugspunkt Als Bezugspunkt wird ein Punkt in einer Ebene festgelegt, auf den sich die Lage von Sende- und Empfangs-spule zurckfhren lsst. 4.3.2 Einsatzbereich Messumgebung/Bodenhintergrund fr den der Metalldetektor noch funktionsfhig ist. 4.3.3 Empfindlichkeit

38、auf Prfkrper in Luft Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Luft innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren. 4.3.4 Empfindlichkeit auf Prfkrper im Boden Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre im Einsatzbereich innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren. 4.3.5 Empfindlichkeit a

39、uf Prfkrper in rtlicher Nhe zu groen Metallmassen Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre im Einsatzbereich und bei Anwesenheit groer Metallmassen innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren. 4.3.6 rtliche Auflsung Kleinste Distanz zweier Metallteile, die durch zwei eindeutige Detektionssign

40、ale angezeigt werden knnen. 4.3.7 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft in Abhngigkeit von der Sensorgeschwindigkeit Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Luft innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren, in Abhngigkeit von der Sensorgeschwindigkeit. 4.3.8 Empfindlichkeit auf Prfkrper in

41、 Luft in Abhngigkeit vom Batterieladungszustand Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Luft innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren, in Abhngigkeit von der Versorgungsspannung. 4.3.9 Temperaturdrift Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Luft innerhalb einer definierten Distanz

42、zu detektieren, bei sich ndernder Umgebungstemperatur. 4.3.10 Zeitliche Drift Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Luft innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren, nach dem Einschalten, bei konstanter Umgebungstemperatur. 4.3.11 Stabilitt Die Fhigkeit Metallteile definierter Gre in Lu

43、ft innerhalb einer definierten Distanz zu detektieren, nach vorheriger bersteuerung des Metalldetektors. Die bersteuerung des Metalldetektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatzbereich berschritten wurde, bzw. die gerteinternen Kompensations-mechanismen nicht mehr ausreichen. DIN 54145-2:20

44、13-02 9 4.4 Prfung der Kennwerte 4.4.1 Bezugspunkt Der Hersteller legt Bezugspunkt und Bezugsebene bezogen auf die Sende- bzw. Empfangsspule fest und markiert diese. 4.4.2 Einsatzbereich Der Hersteller definiert durch geeignete Parameter den Umfang der Bden, fr die eine Funktion des Detektors noch g

45、egeben ist. Er definiert die Methode zur Ermittlung der Bodenparameter. Der Hersteller definiert den Funktionstest, der den Nachweis der Bodenkompensation durch den Detektor erbringt. (Bodenparameter: Suszeptibilitt, Leitfhigkeit) 4.4.3 Empfindlichkeit auf Prfkrper in Luft Der Hersteller definiert e

46、inen Prfkrper und dessen Orientierung und Lage relativ zu Bezugspunkt / -ebene. Er beschreibt die Gerteeinstellung, bei der noch ein Detektionssignal erzeugt wird. Legende 1 Prfkrper 2 Distanz Sensorebene Prfkrper 3 Sensorebene Bild 2 Schema Bezugsebene/ Bezugspunkt Lage Prfkrper 4.4.4 Empfindlichke

47、it auf Prfkrper im Boden Der Hersteller definiert einen Prfkrper und dessen Orientierung und Lage relativ zu Bezugspunkt / -ebene. Er beschreibt die Gerteeinstellung, bei der noch ein Detektionssignal erzeugt wird. DIN 54145-2:2013-02 10 Legende 1 Sensor 2 Hhe Sensor ber Boden 3 Prfkrpertiefe im Bod

48、en 4 Boden 5 Luft Bild 3 Schema Lage Prfkrper im Boden 4.4.5 Empfindlichkeit auf Prfkrper in rtlicher Nhe zu groen Metallmassen Der Hersteller definiert einen Prfkrper und dessen Orientierung und Lage relativ zu Bezugspunkt / -ebene. Er definiert Aufbau und Lage einer groen Metallmasse und beschreibt die Gerteeinstellung, bei der noch ein Detektionssignal durch den Prfkrper erzeugt wird. 4.4.6 rtliche Auflsung Der Hersteller definiert zwei Prfkrper, deren Orientierung und Lage relativ zu Bezugspunkt / -ebene sowie zueinander. Er definiert die Distanz der beiden Pr