DE102008059032A1

DE102008059032A1 - Method for determining whether variation of substrate i.e. steel body of motor vehicle, lies below covering layer, involves determining whether relation between measurements corresponds with reference relation, and detecting deviation

Info

Publication number: DE102008059032A1
Application number: DE102008059032A
Authority: DE
Inventors: Gerrit Dr.-Ing. Gehnen; Volker K.S. Dr. Feige
Original assignee: Automation Dr Nix GmbH and Co KG
Current assignee: Automation Dr Nix GmbH and Co KG
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: DE102008059032B4

Abstract

The method involves taking combined magnetic and/or electrical measurement at a position of a substrate (2) by static and dynamic measurement processes, where the position is distanced from a substrate covering layer (1). A determination is made whether a relation between measurements corresponds with a reference relation, and a deviation is detected when the substrate is varied. Thickness of the covering layer is associated to measurement values, where calibration layers are arranged on the covering layer with preset thickness. An independent claim is also included for a measuring device for measuring electrical and/or magnetic fields at a substrate covering layer of a substrate.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung ob eine Veränderung eines Substrats unter einer das Substrat bedeckenden Schicht vorliegt, sowie eine Messvorrichtung zur Messung einer Schichtdicke einer bedeckenden Schicht auf einem Substrat.The The present invention relates to a method for determining whether a Modification of a substrate under a substrate covering Layer is present, as well as a measuring device for measuring a layer thickness a covering layer on a substrate.

Ein Substrat kann beispielsweise die Karosserie eines Fahrzeugs sein, das von einer Lackschicht bedeckt ist. Das Auffinden einer Schweißnaht oder eines Schweißpunktes unter der Lackierung kann in vielen Situationen von Bedeutung sein, beispielsweise beim Kauf eines gebrauchten Fahrzeugs. Der potentieller Käufer ist dann mit Frage konfrontiert: Entspricht das Fahrzeug den Angaben des Verkäufers? Ist es wirklich unfallfrei oder hat es bereits Unfallschäden erlitten, für deren Beseitigung neue Bleichteile mittels Schweißen angefügt wurden, wobei die Schweißnähte unter einer Lackierung verborgen sind?One Substrate may be, for example, the body of a vehicle, which is covered by a layer of varnish. Finding a weld or A spot weld under the paint job can be in many Situations of importance, for example, when buying a used one Vehicle. The potential buyer is then confronted with a question: Does the vehicle conform to the seller's instructions? is it really accident-free or it already has accident damage suffered for their elimination new blanks by means of Welding was added, with the welds hidden under a paint job?

Aus der DE 1473696B ist eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung bekannt, bestehend aus einer Induktionseinrichtung zum erzeugen eines pulsförmig oder periodisch sich zeitlich ändernden Magnetfeldes, das im Prüfling Wirbelströme induziert, die ein mit den Eigenschaften oder Fehlen des Prüflings in Beziehung stehendes Magnetfeld hervorrufen, und aus magnetempfindlichen Nachweismitteln für das durch die Wirbelströme hervorgerufene Magnetfeld. Die Nachweismittel bestehen aus mindestens einem magnetempfindlichen Halbleiter.From the DE 1473696B a device for nondestructive testing is known, consisting of an induction device for generating a pulsed or periodically time-varying magnetic field, which induces eddy currents in the specimen, which cause a relationship with the properties or absence of the specimen magnetic field, and magnetic detection means for the Magnetic field caused by the eddy currents. The detection means consist of at least one magnetically sensitive semiconductor.

Aus der DE 1773857C ist eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung metallischer Materialien auf Wirbelstrombasis bekannt, die eine ein Magnetfeld abfühlende Sonde mit einer Magnetisierungsspule und einer Halleffekteinrichtung, welche miteinander magnetisch gekoppelt sind, einen ersten Oszillator mit einem Ausgangssignal einer Frequenz f₁, das der Magnetisierungsspule zugeführt wird, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, und eine mit einem Demodulator verbundene Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Amplitude des demodulierten Signals aufweist. Die Halleffekteinrichtung ist mit einem zweiten Oszillator mit einem Ausgangssignal einer Frequenz f₂ versehen. Eine Mischeinrichtung ist an die ersten und die zweiten Oszillatoren gelegt, um die ersten und die zweiten Oszillatorausgangsignale der Frequenz f₁, f₂ zu überlagern. Eine mit der Mischeinrichtung und der Halleffekteinrichtung verbundene Vorrichtung speist die überlagerten Signale in die Halleffekteinrichtung ein. Der Demodulator, der mit dem Ausgang der Halleffekteinrichtung verbunden ist, ist auf die Frequenz f₂ abgestimmt.From the DE 1773857C For example, a device for non-destructive testing of metallic materials based on eddy current is known, which comprises a magnetic field sensing probe with a magnetizing coil and a Hall effect device, which are magnetically coupled together, a first oscillator with an output signal of a frequency f ₁ , which is fed to the magnetizing coil Magnetic field is generated, and having a display device connected to a demodulator for displaying the amplitude of the demodulated signal. The Hall effect device is provided with a second oscillator with an output signal of a frequency f ₂ . A mixer is applied to the first and second oscillators to superimpose the first and second oscillator output signals of frequency f ₁ , f ₂ . A device connected to the mixer and the Hall effect device feeds the superimposed signals into the Hall effect device. The demodulator connected to the output of the Hall effect device is tuned to the frequency f ₂ .

Aus der DE 4333419A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schichtdickenmessung von eisenfreien oder nicht-magnetischen Schichten auf einem eisenhaltigen oder magnetischen Substrat und von nicht leitenden Schichten auf einem leitenden Substrat bekannt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: Prüfen, ob ein eisenhaltiges Substrat vorliegt, durch Messen einer magnetischen Flussdichte an einem Pol eines in der Messsonde befindlichen Magneten; Bestimmen der Schichtdicke anhand der gemessenen magnetischen Flussdichte, falls ein eisenhaltiges Substrat ermittelt wird; oder Messen von im Substrat auftretenden Wirbelstromeffekten und Bestimmen der Schichtdicke anhand dieser Messung, falls ein leitendes Substrat vorliegt.From the DE 4333419A1 For example, there is known a method and apparatus for measuring layer thickness of non-ferrous or non-magnetic layers on a ferrous or magnetic substrate and nonconductive layers on a conductive substrate. The method comprises the steps of: checking whether an iron-containing substrate is present by measuring a magnetic flux density at a pole of a magnet in the probe; Determining the layer thickness based on the measured magnetic flux density if an iron-containing substrate is detected; or measuring eddy current effects occurring in the substrate and determining the layer thickness based on this measurement if a conductive substrate is present.

Aufgabe der Erfindung ist, die bekannten Verfahren zur Materialprüfung eines Substrats unter einer bedeckenden Schicht hinsichtlich Zuverlässigkeit zu verbessern.task The invention is the known methods for material testing a substrate under a covering layer in terms of reliability to improve.

Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.above Task is by the objects of the independent Claims solved. The dependent claims are directed to advantageous developments.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung ob eine Veränderung eines Substrats unter einer das Substrat bedeckenden Schicht vorliegt. Das Substrat kann ein ferromagnetisches und elektrisch leitfähiges Material sein, die bedeckende Schicht kann ein schlecht leitendes Material sein. Insbesondere kann das Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung elektrisch leitfähiger und magnetisierbarer Substrate verwendet werden.One Aspect of the invention relates to a method for determining whether a Modification of a substrate under a substrate covering Layer is present. The substrate may be a ferromagnetic and electrical be conductive material that can covering layer to be a poorly conductive material. In particular, the method can for non-destructive testing of electrically conductive and magnetizable substrates.

An einer Stelle des Substrats kann auf oder beabstandet von der bedeckenden Schicht mit mindestens zwei unterschiedlichen Messverfahren eine kombinierte magnetische und/oder elektrische Messung vorgenommen werden. Das kann heißen, dass mindestens zwei Einzelmessungen durchgeführt werden, wobei eine Einzelmessung mit einem Messverfahren, eine zweite Einzelmessung mit einem anderen Verfahren, usw., durchgeführt wird. Das Durchführen mehrerer Messungen mit unterschiedlichen Verfahren kann als eine kombinierte Messung verstanden werden. Eine beabstandete Messung ist vorteilhafterweise dann sinnvoll, wenn eine Berührung zwischen einem Messkopf einer Messvorrichtung und der bedeckenden Schicht zu vermeiden ist, beispielsweise wenn die bedeckende Schicht eine druckempfindliche Lackschicht ist, oder wenn das unbedeckte Substrat vorliegt, so dass z. B. die Luft in dem Messspalt zwischen Messkopf und Substrat die bedeckende Schicht ist.At a location of the substrate may be at or spaced from the covering one Layer with at least two different measuring methods a combined magnetic and / or electrical measurement are made. The can mean that at least two individual measurements are carried out, wherein a single measurement with a measurement method, a second single measurement with another method, etc. is performed. The Perform multiple measurements using different methods can be understood as a combined measurement. A spaced Measurement is advantageously useful if a touch between a measuring head of a measuring device and the covering layer is to be avoided, for example, when the covering layer is a pressure-sensitive Paint layer is, or if the uncovered substrate is present, so that z. B. the air in the measuring gap between the measuring head and substrate the covering layer is.

Eine Substratveränderung wird in Abhängigkeit davon erkannt, ob eine in einem Referenzbereich festgestellte Referenzrelation bzw. Relationen zwischen mit unterschiedlichen Messverfahren ermittelten Messwerten in einem Testbereich unverändert bleibt. Unter Referenzbereich kann ein geometrischer Bereich des Substrats verstanden werden, in welchem mit hoher Wahrscheinlichkeit das Substrat, beispielsweise durch gezielte Manipulationen, nicht verändert wurde und somit in einem Originalzustand ist. Aus den im Referenzbereich erzielten Messergebnissen wird die Referenzrelation gewonnen. Diese wird gespeichert und mit der aus Messergebnissen im Testbereich gewonnenen Relation verglichen. Unter Testbereich wird ein Bereich des Substrats verstanden, in welchem mittels Messungen festgestellt werden soll, ob das Substrat gegenüber dem Referenzbereich unverändert ist. Wenn die Relation der mit unterschiedlichen Verfahren gewonnenen Messwerte im Testbereich von der Referenzrelation abweicht, dann wurde das Substrat im Testbereich verändert. Vorteilhafterweise müssen die Materialeigenschaften des Substrats nicht quantitativ bekannt sein, da lediglich Relationen oder funktionale Abhängigkeiten von Messwerten geprüft werden.A change in the substrate is detected as a function of whether a reference relation or relations established between different measurement methods in a test area remains unchanged in a reference area remains. A reference region can be understood to be a geometric region of the substrate in which the substrate was highly likely not to be changed, for example by targeted manipulations, and thus is in an original state. From the results obtained in the reference range, the reference relation is obtained. This is stored and compared with the relation obtained from measurement results in the test area. A test area is understood to be a region of the substrate in which it is to be determined by means of measurements whether the substrate is unchanged with respect to the reference area. If the relation of the measured values obtained with different methods deviates from the reference relation in the test area, then the substrate was changed in the test area. Advantageously, the material properties of the substrate need not be known quantitatively, since only relations or functional dependencies of measured values are checked.

Gemäß einer Ausführungsform können die Messwerte einer Schichtdicke der bedeckenden Schicht zugeordnet werden.According to one Embodiment, the measured values of a layer thickness be assigned to the covering layer.

Ein Detektionskriterium für eine Substratänderung im Testbereich gegenüber dem im Referenzbereich vorliegenden Originalzustand kann derart definiert werden, dass das Detektionskriterium erfüllt ist, wenn die Relation im Testbereich von der Referenzrelation abweicht.One Detection criterion for a substrate change in the test area compared to the reference area Original state can be defined such that the detection criterion is satisfied if the relation in the test area of the reference relation differs.

Die Referenzrelation kann vorzugsweise darin bestehen, dass die mit einem Messverfahren an einem Messort ermittelten Messwerte in einem konstanten Verhältnis zu den mit einem anderen Messverfahren am selben Messort ermittelten Messwerten stehen.The Reference relationship may preferably be that with a measuring method at a measuring location determined measured values in one constant ratio to those with another measurement method at the same place of measurement.

Die Referenzrelation kann vorzugsweise ein konstantes 1:1 Verhältnis sein. Dann wird das Detektionskriterium durch die Abfrage geprüft, ob die mit den mindestens zwei unterschiedlichen Messverfahren erhaltenen Werte gleich sind. Im Fall ungleicher Werte wird festgestellt, dass das Substrat verändert wurde.The Reference ratio may preferably be a constant 1: 1 ratio be. Then the detection criterion is checked by the query, whether those obtained with the at least two different measuring methods Values are the same. In case of unequal values, it is determined that the substrate was changed.

In einem 2D-Koordinatensystem, in dem auf jeweils einer Achse die mit einem ersten und mit einem zweiten Messverfahren ermittelten Messwerte aufgetragen sind, können die gemessenen Werte auf einer Detektionskurve liegen, sofern sie das Detektionskriterium nicht erfüllen. Falls die Relation darin besteht, dass die mit jeweils einem Messverfahren ermittelten Messwerte in einem konstanten Verhältnis zueinander stehen, ist die Detektionskurve eine Gerade. Die Erfüllung des Detektionskriteriums würde dazu führen, dass die Messwerte in dem 2D-Chart von der Geraden abweichen, d. h. abseits von der Geraden liegen. Dadurch wird es einer Bedienperson ermöglicht, die Erfüllung des Detektionskriteriums an einem Bildschirm visuell zu überprüfen. Ein automatisches Triggern des Detektionskriteriums ist durch eine rechnerische Prüfung möglich, ob sich die Messwerte innerhalb eines Korridors um die Detektionskurve oder um die Gerade befinden, wobei die Breite des Korridors voreinstellbar ist.In a 2D coordinate system in which on each axis with the a first and with a second measurement method determined measured values plotted are, the measured values can be on a detection curve lie, unless they meet the detection criterion. If the relation is that the ones determined with one measurement method each Measured values are in a constant relationship to each other, the detection curve is a straight line. The fulfillment of the Detection criterion would cause the Measurements in the 2D chart deviate from the line, d. H. offside from the straight line. This allows an operator to the fulfillment of the detection criterion on a screen visually check. An automatic trigger of the detection criterion is by a computational test possible if the readings are within a corridor around the detection curve or around the line, with the width of the Corridors is preset.

Eine Substratveränderung liegt dann vor, wenn das Substrat an den gemessenen Stellen Materialeigenschaften, wie z. B. elektrische Leitfähigkeit und/oder magnetische Permeabilität, hat, welche von den Materialeigenschaften des Substrats im Referenzbereich abweichen. Eine Abweichung liegt beispielsweise an einer Fügestelle von Materialien mit unterschiedlichen Werten magnetischer Permeabilität, an einer Schweißnaht, oder an einer strukturellen Substratveränderung, z. B. einer Kerbe oder Aussparung, vor.A Substrate change is present when the substrate to the measured points material properties, such. B. electrical Conductivity and / or magnetic permeability, has which of the material properties of the substrate in the reference range differ. A deviation is for example at a joint of materials with different values of magnetic permeability, at a weld, or at a structural substrate change, z. B. a notch or recess before.

An einer bestimmten Stelle eines Substrats kann ein Stück aus dem Originalmaterial herausgeschnitten und durch ein anderes ersetzt sein. Das neue Material kann eine magnetische Permeabilität haben, die sich von der des Originalmaterials im Referenzbereich unterscheidet. Bei der Ausführung von Messungen quer über die Fügestelle können die unterschiedlichen Messverfahren Messwerte ergeben, die das Detektionskriterium erfüllen.At a particular spot of a substrate can be a piece cut out of the original material and another one be replaced. The new material can have a magnetic permeability, which differs from that of the original material in the reference range. When making measurements across the Joint can be the different measuring methods Result in measured values that fulfill the detection criterion.

An einer anderen Stelle des Substrats kann ein herausgeschnittenes Substratstück durch eines mit identischen Materialeigenschaften ersetzt sein, wobei eine Schweißnaht existiert. Bei Ausführung von Messungen quer über die Schweißnaht kann die strukturelle Änderung an der Fügestelle zu Messwerten führen, die das Detektionskriterium erfüllen.At another location of the substrate may have a cut out Substrate piece by one with identical material properties be replaced, where a weld exists. When executing Measurements across the weld can change the structural lead at the joint to readings that the Fulfill the detection criterion.

Gemäß einer Ausführungsform können die mindestens zwei unterschiedlichen Messverfahren ein statisches und ein dynamisches Messverfahren sein. Sofern die Messwerte einer Dicke zugeordnet werden, ist es vorteilhafterweise damit möglich, bei einer örtlichen Änderung von zugleich Schichtdicke und Substrateigenschaften, eine Kompensation der messbaren Effekte dieser Änderungen weitgehend zu vermeiden. Das heißt, bei Nutzung eines einzigen Messverfahrens ist es möglich, dass eine örtliche Änderung von zugleich Schichtdicke und Substrateigenschaften sich dahingehend kompensieren, dass die Messung eine gleichbleibende Schichtdicke anzeigt. Demgegenüber ist bei kombinierter Nutzung eines statischen und eines dynamischen Messverfahrens die Wahrscheinlichkeit für sich gegenseitig aufhebenden Messeinflüsse mit beiden Messverfahren sehr viel geringer und damit die Zuverlässigkeit der aus der Messung gewonnenen Aussage sehr viel höher.According to one Embodiment, the at least two different Measuring method be a static and a dynamic measurement method. If the measured values are assigned to a thickness, it is advantageous possible with a local change from at the same time layer thickness and substrate properties, a compensation to largely avoid the measurable effects of these changes. That is, when using a single measurement method is it possible for a local change layer thickness and substrate properties at the same time compensate that the measurement has a consistent layer thickness displays. In contrast, when combined use of a static and a dynamic measurement method the probability of mutually canceling measurement effects with both measuring methods much lower and therefore the reliability of the Measurement obtained statement much higher.

Für das statische Verfahren kann z. B. ein statisches Magnetfeld mit Hilfe eines Permanentmagneten oder einer von einem konstanten Strom durchflossenen Spule erzeugt werden, und für das dynamische Verfahren kann z. B. ein dynamisches Magnetfeld mit Hilfe einer von einem Wechselstrom durchflossenen Spule erzeugt werden. Vorteilhafterweise ist es damit möglich, an einer elektrisch nichtleitenden und nicht wesentlich magnetisierenden Schicht auf einem ferromagnetischen, elektrisch gutleitenden Substrat eine Schichtdickenmessung durchzuführen.For the static method can z. B. a static magnetic field by means of a Permanentma gneten or a current flowing through a constant coil can be generated, and for the dynamic method can, for. For example, a dynamic magnetic field can be generated by means of a coil through which an alternating current flows. Advantageously, it is thus possible to perform a layer thickness measurement on an electrically non-conductive and not substantially magnetizing layer on a ferromagnetic, electrically good-conducting substrate.

Gemäß einer Ausführungsform kann vor Ausführung der kombinierten Messung für jedes Messverfahren jeweils eine Kalibrierung durchgeführt werden. Beim Messen kann eine funktionale Abhängigkeit eines Messwerts, beispielsweise einer Spannung oder eines Stroms, von der Schichtdicke der bedeckenden Schicht festgestellt werden. Die gemessene Spannung ist also eine Funktion der Schichtdicke. Diese Funktion ist charakteristisch für ein Messverfahren und für ein gemessenes Objekt. Unter Kalibrierung wird z. B. die Ermittlung der Umkehrfunktion, auch Kalibrierfunktion genannt, im Rahmen von Referenzmessungen, individuell für das genutzte Messverfahren und für das gemessene Objekt, verstanden, wobei die Schichtdicke eine Funktion der gemessenen Spannung ist. Nachdem die Werte der realen und der gemessenen Schichtdicke voneinander abweichen können, kann beim Kalibrieren eine Übereinstimmung zwischen gemessenen und realen Werten durch Anpassung der Kalibrierfunktion hergestellt werden. Unter Referenzmessung wird z. B. eine kombinierte Messung verstanden, welche im Referenzbereich des Substrats durchgeführt wird.According to one Embodiment may be prior to execution of the combined Measure one calibration for each measurement method be performed. When measuring can be a functional Dependence of a measured value, for example a voltage or a current, of the layer thickness of the covering layer be determined. The measured voltage is therefore a function the layer thickness. This feature is characteristic for one Measuring method and for a measured object. Under calibration is z. B. the determination of the inverse function, also calibration function called, in reference measurements, individually for the measuring method used and the measured object, understood, wherein the layer thickness is a function of the measured Tension is. After the values of the real and the measured layer thickness from each other may differ when calibrating between measured and real values by adjusting the calibration function getting produced. Under reference measurement z. B. a combined Understood measurement, which is carried out in the reference region of the substrate.

Die Kalibrierung kann auch dazu dienen, die Referenzrelation zwischen mit unterschiedlichen Messverfahren ermittelten Messwerten festzulegen und die Detektionskurve im Referenzbereich zu ermitteln. Die Detektionskurve ist aus mit unterschiedlichen Messverfahren im Referenzbereich gewonnenen Messwerten zusammengesetzt, welche der Referenzrelation entsprechen.The Calibration can also serve the reference relation between determine measured values determined by different measuring methods and to determine the detection curve in the reference range. The detection curve is made with different measuring methods in the reference range Assembled measured values corresponding to the reference relation.

Vorteilhafterweise kann eine Referenzmessung, ebenso wie auch eine Messung im Testbereich, in einem definierten Abstand, beispielsweise mittels eines definierten Abhebens des Messkopfes der Messvorrichtung von der bedeckenden Schicht, oder von dem Substrat, falls keine bedeckende Schicht vorhanden ist, ausgeführt werden. Der Messkopf kann beispielsweise über den Referenzbereich oder den Testbereich automatisch nach einem voreinstellbaren Muster bewegt werden, wobei die Messungen in regelmäßigen Zeitabständen ausgeführt werden. Das definierte Abheben und Bewegen der Messkopfes in einer definierten Höhe kann beispielsweise mittels einer externen Vorrichtung und/oder einer im Messkopf integrierten mechanischen Vorrichtung durchgeführt werden.advantageously, can be a reference measurement, as well as a measurement in the test area, in a defined distance, for example by means of a defined Lifting the measuring head of the measuring device from the covering Layer, or from the substrate, if no covering layer present is to be executed. The measuring head can, for example, over the reference range or the test range automatically after one adjustable pattern can be moved, taking measurements in regular Time intervals are executed. That defined Lifting and moving the measuring head at a defined height For example, by means of an external device and / or carried out in the measuring head integrated mechanical device become.

Vorteilhafterweise kann für jedes Messobjekt eine kombinierte und/oder eine synchrone Kalibrierung durchgeführt werden. Unter einer kombinierten Kalibrierung wird die Ausführung von Kalibrierungen für alle verfügbaren Messverfahren verstanden. Unter einer synchronen Kalibrierung wird die Ausführung von gleichzeitigen oder quasi-gleichzeitigen kombinierten Kalibrierungen verstanden.advantageously, can be a combined and / or a single object for each object synchronous calibration. Under one Combined calibration will be the execution of calibrations for all available measuring methods understood. Under one synchronous calibration will run concurrently or quasi-simultaneous combined calibrations.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vor Ausführung der kombinierten Messung für jedes Messverfahren jeweils ein Nullabgleich durchgeführt werden. Unter Nullabgleich wird eine Anpassung der Kalibrierfunktion verstanden, im Rahmen von Referenzmessungen, mittels einer mathematischen Operation, beispielsweise Addieren oder Subtrahieren eines Offset-Betrags, zur Kompensation von Offset-Effekten. In einem 2D-Koordinatensystem, in dem auf jeweils einer Achse die mit einem Messverfahren ermittelten Messwerte aufgetragen sind, bewirkt der Nullabgleich, dass die Detektionskurve durch den Schnittpunkt der Koordinatenachsen verläuft.According to one Another embodiment may be prior to execution of combined measurement for each measurement method Zeroing be performed. Under zeroing is an adjustment of the calibration function, in the context of reference measurements, by means of a mathematical operation, for example adding or subtracting an offset amount, to compensate for offset effects. In a 2D coordinate system, in which on each axis the measured values determined by a measuring method are plotted, Zeroing causes the detection curve through the intersection the coordinate axes runs.

Vorteilhafterweise kann für jedes Messobjekt ein kombinierter und/oder synchroner Nullabgleich durchgeführt werden. Unter einem kombinierten Nullabgleich wird die Ausführung von Nullabgleichen für alle verfügbaren Messverfahren verstanden. Unter einem synchronen Nullabgleich wird die Ausführung von gleichzeitigen oder quasi-gleichzeitigen kombinierten Nullabgleichen verstanden.advantageously, For each measurement object, a combined and / or synchronous one can be used Zeroing be performed. Under a combined Zeroing will be the execution of nullifications for all understood measuring method available. Under a synchronous Zeroing will be the execution of concurrent or understood as quasi-simultaneous combined zeroing.

Gemäß einer Ausführungsform können die Kalibrierung und/oder der Nullabgleich mindestens eine Referenzmessung umfassen, d. h. eine kombinierte Messung im Referenzbereich. Hierbei können folgende Schritte ausgeführt werden: Aufsetzen eines Stapels mit einer oder mehreren Referenzschichten mit vorbekannter Dicke auf die bedeckende Schicht oder auf das unbeschichtete oder unbedeckte Substrat, und Durchführen einer kombinierten Messung auf dem Substrat mit aufgesetztem Stapel. Die Referenzschichten können einheitliche oder unterschiedliche Dicken haben, so dass mittels Stapeln mehrerer Referenzschichten beliebige Dicken erreicht werden können.According to one Embodiment, the calibration and / or the zero balance comprises at least one reference measurement, d. H. a combined measurement in the reference range. Here are the following Steps to be performed: setting up a stack with one or more reference layers of known thickness the covering layer or on the uncoated or uncovered Substrate, and performing a combined measurement the substrate with attached stack. The reference layers can have uniform or different thicknesses, so that means Stacking multiple reference layers of any thickness can be achieved can.

Die Kalibrierfunktion kann mathematisch durch ein von der Schichtdicke abhängiges Polynom approximiert werden. Anpassen der Kalibrierfunktion kann heißen, dass die Polynomkoeffizienten der approximierten Kalibrierfunktion so bestimmt werden, dass eine oder mehrere Randbedingungen erfüllt werden. Eine Randbedingung kann darin bestehen, dass die Detektionskurve, in einem 2D-Koordinatensystem in dem auf jeweils einer Achse die mit dem ersten und mit dem zweiten Messverfahren ermittelten Messwerte aufgetragen sind, einen voreinstellbaren Verlauf, beispielsweise eine Gerade, aufweist. Dieser Vorgang wird Linearisierung genannt. Durch Festlegung der Detektionskurve wird implizite auch die Referenzrelation festgelegt.The calibration function can be mathematically approximated by a polynomial dependent on the slice thickness. Adjusting the calibration function may mean that the polynomial coefficients of the approximated calibration function are determined so as to satisfy one or more boundary conditions. A boundary condition may be that the detection curve, in a 2D coordinate system in which on each one axis determined with the first and with the second measurement method th measured values are plotted, a presettable course, for example, a straight line having. This process is called linearization. By defining the detection curve, the reference relation is also implicitly defined.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren eine kombinierte Messung mit zumindest zwei Teilschritten umfassen. In einem Teilschritt wird eine Messung mit nur einem der mindestens zwei Messverfahren ausgeführt, wobei die Teilschritte zeitgleich oder quasi-zeitgleich oder sequentiell ausgeführt werden. Der Vorteil von zeitgleichen oder quasi-zeitgleichen Messungen liegt darin, dass bei Ausführung der Messungen im Verlauf einer Bewegung der Messkopfes über dem Substrat, die Teilmessungen einer kombinierten Messung am selben Messort ausgeführt werden und somit Informationen über dieselbe Schichtdicke der bedeckenden Schicht liefern.According to one In another embodiment, the method may be combined Include measurement with at least two sub-steps. In a partial step becomes a measurement with only one of the at least two measuring methods executed, wherein the substeps at the same time or quasi-same time or be executed sequentially. The advantage of simultaneous or quasi-simultaneous measurements is that when executed the measurements in the course of movement of the measuring head via the substrate, the partial measurements of a combined measurement at the same site be executed and thus information about provide the same layer thickness of the covering layer.

Gemäß einer Ausführungsform kann eine Messreihe, umfassend eine Vielzahl von kombinierten Messungen, an unterschiedlichen Messorten auf dem Substrat durchgeführt werden. Jede Einzelmessung der Messreihe kann an einem Messort, und die Messreihe kann in einem aus einer Vielzahl von Messorten bestehenden Ortsbereich ausgeführt werden. Die mit einem Messverfahren durchgeführten Messungen ergeben eine Schichtdicken-Matrix, die mit einem anderen Messverfahren durchgeführten Messungen ergeben eine zweite Schichtdicken-Matrix, usw. Jede Schichtdicken-Matrix zeigt eine funktionale Ortsabhängigkeit der mit dem betreffenden Messverfahren gemessenen Schichtdicken. Durch einen Vergleich der gemessenen Schichtdicken-Matrizen kann eine Aussage über den Ort oder den Ortsbereich gewonnen werden, an dem das Detektionskriterium erfüllt ist. Wenn der Ortsbereich beispielsweise einen Schweißpunkt oder eine Schweißnaht entlang einer Linie umfasst, lassen sich der Punkt oder die Linie durch Ausführen der Messreihe auffinden.According to one Embodiment may include a series of measurements comprising a plurality of combined measurements, at different locations on the Substrate are carried out. Every single measurement of the measurement series can be at one site, and the measurement series can be in one out of one Variety of measuring locations existing local area running become. The measurements made with a measuring method result in a layer thickness matrix with another measurement method Measurements carried out give a second layer thickness matrix, etc. Each layer thickness matrix shows a functional location dependence the layer thicknesses measured with the relevant measuring method. By comparing the measured layer thickness matrices can gained a statement about the place or area at which the detection criterion is met. If the local area, for example, a welding point or a weld along a line includes, can be the point or line by executing the measurement series find.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Messreihe mittels einer Messvorrichtung durchgeführt werden. Die Messreihe kann während einer Bewegung der Messvorrichtung auf oder beabstandet von der bedeckenden Schicht durchgeführt werden.According to one Embodiment, the series of measurements by means of a measuring device be performed. The measurement series can be during a movement of the measuring device on or spaced from the covering layer are performed.

Unter Bewegung wird verstanden, dass die Messvorrichtung kontinuierlich, manuell oder maschinell, bewegt wird. Hierbei wird der Messkopf der Messvorrichtung direkt auf der berührenden Schicht aufgesetzt. In kurzen Zeitabständen, während der Bewegung, wird eine kombinierte Messung als Einzelmessung der Messreihe ausgeführt.Under Movement is understood to mean that the measuring device is continuous, manually or mechanically. Here, the measuring head the measuring device placed directly on the contacting layer. At short intervals, during the movement, a combined measurement is performed as a single measurement of the measurement series.

Unter Bewegung wird auch verstanden, dass folgende Schritte wiederholt ausgeführt werden: Positionieren der Messvorrichtung an einen voraussichtlichen Messort, Fixieren des Messkopfes auf oder in einer festlegbaren Höhe über der bedeckenden Schicht, und Ausführen der kombinierten Messung als Einzelmessung der Messreihe.Under Movement is also understood that repeats the following steps To be carried out: Positioning of the measuring device a probable location, fixing the measuring head on or at a definable height above the covering Layer, and performing the combined measurement as a single measurement the measurement series.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung einer Schichtdicke einer bedeckenden Schicht auf einem Substrat. Die Messvorrichtung kann eine Vorrichtung zum Herstellen eines statischen Magnetfelds umfassen, welche eine Permanentmagnet oder ein statischer Elektromagnet, beispielsweise eine mit Gleichstrom gespeiste Spule, sein kann.One Another aspect of the invention relates to a measuring device for Measurement of a layer thickness of a covering layer on a substrate. The Measuring device may be a device for producing a static Magnetic field, which is a permanent magnet or a static Electromagnet, for example a DC-powered coil, can be.

Die Messvorrichtung kann auch eine Vorrichtung zum Herstellen eines dynamischen Magnetfelds umfassen, welche ein dynamischer Elektromagnet, beispielsweise eine mit Wechselstrom gespeiste Spule, sein kann.The Measuring device can also be a device for producing a dynamic magnetic field, which is a dynamic electromagnet, for example an AC powered coil can be.

Die Messvorrichtung kann mindestens einen Magnetfeldsensor zur Messung eines statischen und eines dynamischen Magnetfelds umfassen, welcher ein Hallsensor sein kann, der sowohl ein statisches als auch ein dynamisches Magnetfeld detektieren kann. Es können auch Vorrichtungen eingesetzt werden, wobei sowohl das Herstellen als auch das Detektieren des dynamischen Magnetfelds mittels eines einzigen Elements umgesetzt werden, beispielsweise eine mit Wechselstrom betriebene Spule, deren komplexe Impedanz sich in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Messobjekts, d. h. des mit einer Schicht bedeckten Substrats, ändert.The Measuring device can measure at least one magnetic field sensor a static and a dynamic magnetic field, which include a Hall sensor that can be both a static and a dynamic Can detect magnetic field. It can also devices be used, both manufacturing and detecting the dynamic magnetic field by means of a single element implemented be, for example, an AC-powered coil whose complex Impedance varies depending on the characteristics of the DUT, d. H. of the layered substrate changes.

Die Messvorrichtung kann ferner eine Auswerteeinheit umfassen, mit welcher aus der statischen und aus der dynamischen Magnetfeldmessung und die ermittelten Messwerte miteinander verglichen werden können. Eine Substratveränderung wird in Abhängigkeit davon erkannt, ob eine in einem Referenzbereich festgestellte Referenzrelation zwischen Messwerten, die mit einem statischen und mit einem dynamischen Magnetfeldmessverfahren ermittelten wurden, in einem Testbereich unverändert bleibt. Wenn die Relation der mit unterschiedlichen Verfahren gewonnenen Messwerte im Testbereich von der Referenzrelation abweicht, dann ist das Substrat im Testbereich verändert. Eine Abweichung der Messwerte von der Referenzrelation kann als Detektionskriterium zur Feststellung einer Substratveränderung gegenüber dem Originalzustand aufgefasst werden. Im Fall einer Abweichung kann die Auswerteeinheit ein akustisches oder optisches Warnsignal für eine Bedienperson ausgeben. Ferner kann die Auswerteeinheit die Abweichung graphisch anzeigen, beispielsweise in einem 2D-Chart, und der Bedienperson eine Bewertung überlassen, ob eine Substratveränderung vorliegt.The Measuring device may further comprise an evaluation unit, with which from the static and from the dynamic magnetic field measurement and the measured values can be compared with each other. A substrate change becomes dependent recognized by whether a reference relation found in a reference area between readings that are static and dynamic Magnetic field measurement were determined in a test area remains unchanged. If the relation of using different methods deviates measured values in the test area from the reference relation, then the substrate is changed in the test area. A deviation The measured values of the reference relation can be used as a detection criterion to detect a substrate change the original condition. In case of a deviation the evaluation unit can provide an audible or visual warning signal to issue an operator. Furthermore, the evaluation unit can Display deviation graphically, for example in a 2D chart, and leave the operator an assessment of whether a Substrate change is present.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Messvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine statische und eine dynamische Magnetfeldmessung zeitgleich oder quasi-zeitgleich oder sequentiell durchzuführen. Durch zeitgleiche oder quasi-zeitgleiche Messungen ist es möglich, die Messungen im Verlauf einer Bewegung der Messvorrichtung innerhalb des zu messenden Ortsbereichs auszuführen, so dass der Messort für beide Messverfahren gleich ist.According to one embodiment, the Measuring device be designed to perform a static and a dynamic magnetic field measurement at the same time or quasi-simultaneously or sequentially. By simultaneous or quasi-simultaneous measurements it is possible to carry out the measurements in the course of a movement of the measuring device within the local area to be measured, so that the measuring location is the same for both measuring methods.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auswerteeinheit dazu ausgelegt sein, die Messwerte zu verarbeiten, bevor sie miteinander verglichen werden, um eine Vergleichbarkeit der Messwerte zu ermöglichen. Die Verarbeitung umfasst die Anwendung mathematischer Operationen deren Parameter aus einer Kalibrierung und/oder einem Nullabgleich ermittelt wurden, welche im Vorfeld der kombinierten Messung ausgeführt wurden, beispielsweise um eine Referenzrelation und darauf basierend eine Detektionskurve festzulegen. Das Vergleichen der Messwerte kann eine Prüfung einer Relation der verarbeiteten Messwerte umfassen, ob die Relation mit der Referenzrelation übereinstimmt, oder ob die Messwerte von der Detektionskurve abweichen.According to one Another embodiment, the evaluation unit to be designed to process the readings before joining each other be compared to allow comparability of the measured values. Processing involves the application of mathematical operations their parameters from a calibration and / or a zero balance which were carried out in advance of the combined measurement were, for example, a reference relation and based on a Define detection curve. Comparing the readings can an examination of a relation of the processed measured values include whether the relation matches the reference relation, or whether the measured values deviate from the detection curve.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Messwerte einer Schichtdicke der bedeckenden Schicht zugeordnet.According to one Embodiment become the measured values of a layer thickness assigned to the covering layer.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigtThe The present invention will be described with reference to exemplary embodiments be explained in more detail. It shows

1a Ein erstes Beispiel einer detektierbaren Substratänderung; 1a A first example of a detectable substrate change;

1b Ein zweites Beispiel einer detektierbaren Substratänderung; 1b A second example of a detectable substrate change;

2a Lokalisierung eines Schweißpunktes oder Schweißnaht oder einer Strukturänderung, wobei eine elektrisch isolierende bzw. schlecht leitende und schlecht magnetisierbare Beschichtung 1 und ein elektrisch leitfähiges und magnetisierbares bzw. ferromagnetisches Substrat 2 dargestellt sind, das eine Schweißnaht 3 mit anderen elektrischen und/oder magnetischen Eigenschaften beinhaltet. Die eingesteckte Messsonde 4 in der zentralen Kontrolleinheit 9 wird zur Lokalisierung der Schweißnaht über die Oberfläche geführt 5; 2a Localization of a spot weld or weld or a structural change, wherein an electrically insulating or poorly conductive and poorly magnetizable coating 1 and an electrically conductive and magnetizable or ferromagnetic substrate 2 are shown, which is a weld 3 with other electrical and / or magnetic properties. The inserted measuring probe 4 in the central control unit 9 is guided over the surface to locate the weld 5 ;

2b Lokalisierung eines Schweißpunktes bzw. Schweißnaht und/oder eines anderen Materials 6, das andere elektrische und/oder magnetische Eigenschaften im Vergleich zum Original-Substrat besitzt und über die Schweißung mit dem Substrat verschweißt ist; 2 B Localization of a weld or weld and / or other material 6 having different electrical and / or magnetic properties compared to the original substrate and welded to the substrate via the weld;

3 Qualitative oder quantitative Bestimmung der Rauigkeit 7 des Substrats auf einer ebenen Oberfläche; 3 Qualitative or quantitative determination of roughness 7 the substrate on a flat surface;

4 Lokalisierung geänderter Substrat-Rauigkeiten 8 auf einer ebenen Oberfläche; 4 Localization of changed substrate roughness 8th on a flat surface;

5 Lokalisierung von Rissen und Löchern im Substrat, wobei exemplarisch ein Riss 10 dargestellt ist; 5 Localization of cracks and holes in the substrate, exemplified by a crack 10 is shown;

6 Lokalisierung von Spachtelungen, Füllungen oder Korrosion im Substrat, die andere elektrische oder magnetische Eigenschaften aufweisen. Exemplarisch ist eine Spachtelung 11 dargestellt; 6 Localization of fillings, fillings or corrosion in the substrate that have other electrical or magnetic properties. An example is a spatula 11 shown;

7 Prinzipielle Darstellung des Messverfahrens mit den beiden linearisierten Messsignalen Δz_S und Δz_d sowie dem Auswertalgorithmus, so dass die beiden Messinformationen der Substrateigenschaft B_St und der Schichtdicke Δz_c separiert bzw. orthogonalisiert auswertbar sind. Das Messsignal zur Bestimmung der statischen bzw. quasistatischen Magnetfeldeinkopplung in das Substrat 12 und das Wirbelstrom-Messsignal 13 zur Bestimmung der dynamischen Magnetfeldeinkopplung sind im Allgemeinen temperaturkompensiert; 7 Basic representation of the measurement method with the two linearized measurement signals Δz _S and Δz _d and the evaluation algorithm, so that the two measurement information of the substrate property B _St and the layer thickness Δz _{c are} separated or evaluated orthogonalized. The measurement signal for determining the static or quasi-static magnetic field coupling into the substrate 12 and the eddy current measurement signal 13 to determine the dynamic magnetic field coupling are generally temperature compensated;

8 Exemplarische Darstellung der Funktionsweise des Algorithmus mit einer Kalibriergeraden als exemplarische ”Ortskurve” bzw. Referenzrelation in der Δz_S; Δz_d-Ebene, die die Änderung der Messwerte aufgrund von Beschichtungsdicke beschreibt sowie die exemplarischen Wertepaare (Δz_S; Δz_d), die eine Abweichung zur Kalibriergeraden aufgrund von Strukturänderungen besitzen. 8th Exemplary representation of the functioning of the algorithm with a calibration line as an exemplary "locus curve" or reference relation in the Δz _S ; Δz _d plane, which describes the change of the measured values due to coating thickness, and the exemplary value pairs (Δz _S , Δz _d ), which have a deviation from the calibration line due to structural changes.

9 Exemplarische Darstellung des kombinierten Nullabgleichs und einer Einpunktkalibrierung mit einer Referenzbeschichtung bzw. Referenzfolie oder einer Zweipunktkalibrierung mit zwei Referenzfolien. Die Dicke der Beschichtung kann dabei auch den Extremwert Null annehmen, so dass praktisch direkt auf dem unbeschichteten Substrat gemessen wird. Für Anwendungen, bei denen die Beschichtungsdicke über einen größeren Messbereich variiert, kann es zweckmäßig sein, dass mehr als zwei Kalibrierfolien zur Bestimmung der Kalibrierfunktionen verwendet werden; 9 Exemplary representation of the combined zero balance and a one-point calibration with a reference coating or reference foil or a two-point calibration with two reference foils. The thickness of the coating can also assume the extreme value zero, so that practically measured directly on the uncoated substrate. For applications where the coating thickness varies over a wider range, it may be desirable to use more than two calibration sheets to determine the calibration functions;

10 Prinzipielle Darstellung der Funktionskomponenten eines Messgeräts; 10 Basic representation of the functional components of a measuring device;

11 Exemplarische Darstellung des mechanischen Aufbaus eines Messkopfes im Schnitt mit Spule zur Generierung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes und Wirbelstrom-Spule zur Wirbelstrom-Messung; 11 Exemplary representation of the mechanical structure of a measuring head in section with coil for generating the static or quasi-static magnetic field and eddy current coil for eddy current measurement.

12 Alternativer mechanischer Aufbau eines Messkopfes mit Permanentmagnet zur Generierung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes und Wirbelstrom-Spule zur Wirbelstrom-Messung. 12 Alternative mechanical structure of a measuring head with permanent magnet to genes tion of the static or quasi-static magnetic field and eddy current coil for eddy current measurement.

In 1a ist ein erstes Beispiel einer detektierbaren Substratänderung dargestellt, wobei ein Substrat 2 unter einer das Substrat 2 bedeckenden Schicht 1 vorliegt. Das Substrat 2 umfasst ein erstes Teilsubstrat 201, dessen Materialeigenschaften mit denen eines Referenzsubstrats übereinstimmen, an das ein zweites Teilsubstrat 202 mittels Schweißen angefügt wurde. Es ist nicht bekannt, ob die Materialeigenschaften des zweiten Teilsubstrats 202 mit denen des ersten Teilsubstrats 201 übereinstimmen. Die Messung wird mit einer Messvorrichtung durchgeführt, wobei eine Schweißnaht 3 an einer der Messvorrichtung abgewandten Seite des Substrats 2 ausgebildet ist.In 1a a first example of a detectable substrate change is shown, wherein a substrate 2 under one the substrate 2 covering layer 1 is present. The substrate 2 comprises a first sub-substrate 201 whose material properties match those of a reference substrate to which a second sub-substrate 202 was added by welding. It is not known if the material properties of the second sub-substrate 202 with those of the first sub-substrate 201 to match. The measurement is performed with a measuring device, wherein a weld 3 on a side facing away from the measuring device of the substrate 2 is trained.

An einer ersten Teststelle, welche eine Stelle des Teilsubstrats 201 auf oder beabstandet von der bedeckenden Schicht 1 ist, wird mit einem kombinierten statischen und dynamischen magnetischen Messverfahren eine erste kombinierte Messung durchgeführt. An einer zweiten Teststelle, an einer Stelle des Teilsubstrats 202, wird eine zweite kombinierte Messung unter gleichen Bedingungen wie die erste Messung durchgeführt. An einer dritten Teststelle, an einer Fügestelle 10 zwischen den Teilsubstraten 201, 202, wird eine dritte kombinierte Messung unter gleichen Bedingungen wie die erste Messung durchgeführt.At a first test site, which is a location of the sub-substrate 201 at or spaced from the covering layer 1 is, is carried out with a combined static and dynamic magnetic measurement method, a first combined measurement. At a second test site, at a location on the sub-substrate 202 , a second combined measurement is performed under the same conditions as the first measurement. At a third test site, at a joint 10 between the sub-substrates 201 . 202 , a third combined measurement is performed under the same conditions as the first measurement.

Eine Referenzrelation zwischen mit unterschiedlichen Messverfahren erhaltenen Messwerten wurde zuvor anhand von Referenzmessungen in einem Referenzbereich mit einer ebenen Substratoberfläche, festgestellt. Die Referenzrelation ist eine 1:1 Relation.A Reference relation between obtained by different measuring methods Measurements were previously based on reference measurements in a reference range with a flat substrate surface, noted. The Reference relation is a 1: 1 relation.

Bei der ersten Messung wird festgestellt, dass die an der ersten Teststelle mit unterschiedlichen Messverfahren erhaltenen Messwerte zueinander bzw. in Relation gleich sind oder einer 1:1 Relation entsprechen. Folglich ist das Detektionskriterium nicht erfüllt, das erste Teilsubstrat 201 wird als unverändert gegenüber dem Referenzsubstrat im Referenzbereich erkannt.In the first measurement, it is found that the measured values obtained at the first test site with different measuring methods are equal to each other or in relation to one another or correspond to a 1: 1 relation. Consequently, the detection criterion is not met, the first sub-substrate 201 is recognized as unchanged from the reference substrate in the reference range.

Falls das zweite Teilsubstrats 202 unterschiedliche Materialeigenschaften als das erste Teilsubstrat 201, beispielsweise eine andere magnetische Permeabilität, aufweist, wird bei der zweiten Messung festgestellt, dass die an der zweiten Teststelle mit unterschiedlichen Messverfahren erhaltenen Messwerte voneinander abweichen. Folglich ist das Detektionskriterium erfüllt, das erfindungsgemäße Verfahren erkennt eine Veränderung des zweiten Teilsubstrats 202 gegenüber dem Referenzsubstrat. Die Gründe dafür sind, dass einerseits ein Übergang zwischen zwei Teilsubstraten 201, 202 mit unterschiedlichen Materialeigenschaften, beispielsweise magnetische Permeabilität, vorliegt. Andererseits weist die Fügestelle 10 veränderte strukturelle Eigenschaften auf, und zwar eine Einkerbung oder Vertiefung. Demgegenüber weisen das erste und das zweite Teilsubstrat 201, 202, sowie der Referenzbereich, eine ebene Substratoberfläche auf.If the second sub-substrate 202 different material properties than the first sub-substrate 201 , For example, has a different magnetic permeability, it is found in the second measurement that the measured values obtained at the second test site with different measuring methods differ from each other. Consequently, the detection criterion is satisfied, the method according to the invention detects a change of the second sub-substrate 202 opposite the reference substrate. The reasons are that, on the one hand, a transition between two sub-substrates 201 . 202 with different material properties, such as magnetic permeability, is present. On the other hand, the joint points 10 altered structural properties, a notch or depression. In contrast, the first and the second sub-substrate 201 . 202 , as well as the reference area, a flat substrate surface.

Bei der dritten Messung wird festgestellt, dass die an der dritten Teststelle mit unterschiedlichen Messverfahren erhaltenen Messwerte voneinander abweichen, so dass das Detektionskriterium auch an der dritten Teststelle erfüllt ist.at the third measurement is found to be at the third test site measured values obtained with different measuring methods from each other differ so that the detection criterion also at the third test site is satisfied.

Falls das zweite Teilsubstrats 202 gleiche Materialeigenschaften wie das erste Teilsubstrat 201 aufweist, wird nach der zweiten Messung das Detektionskriterium nicht erfüllt. Jedoch nach der dritten kombinierten Messung wird das Detektionskriterium erfüllt. Grund dafür ist die oben dargestellte Änderung der strukturellen Eigenschaften des Substrats 2 an der Fügestelle 10 zwischen dem ersten und dem zweiten Teilsubstrat 201, 202.If the second sub-substrate 202 same material properties as the first sub-substrate 201 has, after the second measurement, the detection criterion is not met. However, after the third combined measurement, the detection criterion is met. The reason for this is the above-described change in the structural properties of the substrate 2 at the joint 10 between the first and second sub-substrates 201 . 202 ,

In 1b ist ein zweites Beispiel einer detektierbaren Substratänderung dargestellt, wobei ein Substrat 2 unter einer das Substrat 2 bedeckenden Schicht 1 vorliegt. Das Substrat 2 umfasst ein drittes Teilsubstrat 203, dessen Materialeigenschaften mit denen eines Referenzsubstrats übereinstimmen, an das ein viertes Teilsubstrat 204 mittels Schweißen angefügt wurde. Anders als in 1a, wo die Schweißstelle 3 an der Substratrückseite ausgebildet ist, ist in 1b die Schweißstelle 3 an der Substratvorderseite ausgebildet.In 1b a second example of a detectable substrate change is shown, wherein a substrate 2 under one the substrate 2 covering layer 1 is present. The substrate 2 comprises a third sub-substrate 203 whose material properties match those of a reference substrate to which a fourth sub-substrate 204 was added by welding. Unlike in 1a where the weld 3 is formed on the substrate back is in 1b the weld 3 formed on the substrate front.

An der Konfiguration gemäß 1b werden, ebenso wie in dem Beispiel gemäß 1a, drei Messungen an drei analog positionierten Teststellen ausgeführt. Die Ergebnisse der ersten und dritten Messung weisen keine Unterschiede gegenüber 1a auf. Bei der dritten Messung über der Fügestelle 10 wird in 1b die Schweißnaht 3, anstatt der Einkerbung 10 gemäß 1a, von dem Magnetfeld der Messvorrichtung erfasst. Die Schweißnaht 3 weist eine strukturelle Änderung gegenüber den Teilsubstraten 203, 204 auf. Diese Änderung unterscheidet sich zwar von der Einkerbung 10 in der 1a, die Auswirkung auf das Messergebnis ist nicht gravierend: Das Detektionskriterium wird gemäß 1b an der dritten Teststelle ebenfalls erfüllt. Gegenüber 1a tritt im Messergebnis lediglich ein quantitativer Unterschied auf, weil die Schweißnaht 3, über die strukturelle Änderung hinaus, auch eine Änderung der Materialeigenschaften gegenüber den Teilsubstraten 203, 204 aufweist. Es ist also zu erwarten, dass die Abweichungen der Messwerte von der Detektionskurve, welche in einem 2D-Chart eine 45°-Gerade ist, in der Konfiguration gemäß 1b größer als in der Konfiguration gemäß 1a sind.At the configuration according to 1b are, as in the example according to 1a , carried out three measurements on three analogously positioned test sites. The results of the first and third measurements show no differences 1a on. At the third measurement above the joint 10 is in 1b the weld 3 instead of the notch 10 according to 1a , detected by the magnetic field of the measuring device. The weld 3 has a structural change compared to the sub-substrates 203 . 204 on. This change is different from the notch 10 in the 1a , the effect on the measurement result is not serious: The detection criterion is according to 1b also met at the third test site. Across from 1a occurs in the measurement only a quantitative difference, because the weld 3 , beyond the structural change, also a change in the material properties compared to the sub-substrates 203 . 204 having. It can therefore be expected that the deviations of the measured values from the detection curve, which is a 45 ° straight line in a 2D chart, are in the configuration according to 1b greater than in the configuration according to 1a are.

Die 2a zeigt den grundlegenden Aufbau bei der Inspektion von Kraftfahrzeugen. Es wird nach einer Beschädigung oder einer Veränderung an der Stahlkarosserie gesucht, um beseitigte Unfallschäden, beseitigte Hagelschäden oder andere betrügerische Manipulationen am Fahrzeug zu detektieren. Aufgrund der Verschiedenheit der möglichen Veränderungen an der Lackierung wie auch an dem Substrat ist es erwünscht, die Beschichtungsdicke bzw. deren Änderung und die Eigenschaften des Substrats bzw. deren Änderung zu messen.The 2a shows the basic structure in the inspection of motor vehicles. It is searched for damage or a change to the steel body to detect eliminated accidental damage, eliminated hail damage or other fraudulent manipulation of the vehicle. Due to the diversity of possible changes in the coating as well as on the substrate, it is desirable to measure the coating thickness or its change and the properties of the substrate or its change.

Bei vielen Anwendungen besteht die Notwendigkeit, die Eigenschaften bzw. die Veränderung bzw. die Alterung oder die Manipulierung an gut magnetisierbaren Substraten bzw. Materialien bzw. Oberflächen zu charakterisieren bzw. zu prüfen, wobei das Substrat mit einem elektrisch isolierenden bzw. schlecht elektrisch leitenden und schlecht magnetisierbaren Material unbekannter Schichtdicke beschichtet sein kann.at Many applications require the properties or the change or the aging or the manipulation on well magnetizable substrates or materials or surfaces to characterize or examine the substrate with an electrically insulating or poorly electrically conductive and poorly magnetizable material of unknown layer thickness can be coated.

Die Lokalisierung der geänderten Eigenschaften des Substrates kann durch die Bewegung eines Messkopfes bzw. einer Messsonde über die Oberfläche oder/und durch die Bewegung des zu untersuchenden Substrates erfolgen, wobei beispielsweise translatorische, scannende oder rotatorische Bewegungen möglich sind.The Localization of the changed properties of the substrate can by the movement of a measuring head or a probe over the surface or / and by the movement of the to be examined Substrate done, for example, translational, scanning or rotational movements are possible.

Insbesondere kann der Messkopf auch abgehoben werden, wobei beispielsweise der Kontakt des Messsonden-Kopfes zur Oberfläche durch die Messsignale oder/und mittels Federmechanismus detektiert wird, so dass beispielsweise nur Messwerte bei aufgesetzter Messsonde erfasst oder ausgewertet werden.Especially the measuring head can also be lifted, for example, the Contact of the probe head to the surface by the measuring signals and / or is detected by means of a spring mechanism, so that, for example only measured values recorded with attached probe or evaluated become.

Die Bewegung der Messsonde und/oder des Prüfobjekts kann dabei manuell oder/und automatisch durch eine mechanische Vorrichtung geschehen.The Movement of the probe and / or the test object can thereby manually and / or automatically by a mechanical device happen.

Ein Beispiel für eine Anwendung stellt die Prüfung von Fahrzeugen dar. Hierbei werden beispielsweise Schweißnähte oder Schweißpunkte bzw. ausgetauschte Stahlteile unter Lackierungen gesucht, um das Fahrzeug bzw. das Fahrzeugteil auf Manipulation bzw. Originalität zu prüfen (z. B. 2a & 2b). Vergleichbare Anwendungen sind auch im Brücken-, Schiffs- und Kesselbau sowie bei anderen Stahlkonstruktionen zu finden.An example of an application is the testing of vehicles. In this case, for example, weld seams or welding points or exchanged steel parts are sought under finishes in order to test the vehicle or the vehicle part for tampering or originality (eg. 2a & 2 B ). Similar applications can also be found in bridge, ship and boiler construction as well as other steel structures.

Die Größe der Messsonde bzw. des Messkopfes kann abweichend von den Abbildungen auf die jeweils vorliegende Anwendung angepasst sein.The Size of probe or probe may vary adapted from the illustrations to the respective application be.

Ein weiteres praktisches Anwendungsbeispiel stellt die Charakterisierung der Oberflächenrauheit eines gut magnetisierbaren bzw. ferromagnetischen Substrates (z. B. 3) oder deren Rauhigkeitsänderung (z. B. 4) dar, wobei das Substrat mit einem elektrisch isolierenden bzw. schlecht elektrisch leitenden Material unbekannter Schichtdicke beschichtet sein kann.Another practical application example is the characterization of the surface roughness of a readily magnetizable or ferromagnetic substrate (eg. 3 ) or their change in roughness (eg 4 ), wherein the substrate may be coated with an electrically insulating or poorly electrically conductive material of unknown layer thickness.

Ein weiteres praktisches Anwendungsbeispiel stellt die Lokalisierung von Rissen bzw. Haarrissen oder Löchern in einem gut elektrisch leitfähigen und magnetisierbaren bzw. ferromagnetischen Substrat oder nur in der Oberfläche desselbigen Substrats dar, wobei das Substrat mit einem elektrisch isolierenden bzw. schlecht elektrisch leitenden sowie schlecht magnetisierbarem Material unbekannter Schichtdicke beschichtet sein kann.One Another practical application example is the localization of cracks or hairline cracks or holes in a good electrical conductive and magnetizable or ferromagnetic Substrate or only in the surface of the same substrate wherein the substrate with an electrically insulating or bad electrically conductive and poorly magnetizable material of unknown layer thickness can be coated.

Neben den vorher erwähnten Anwendungen kann die Erfindung bei der zerstörungsfreien Originalitätsprüfung von Fahrgestellnummern oder Produktionsnummern von Kraftfahrzeugen angewendet werden, wobei beispielsweise aufgrund betrügerischer Absichten die Ziffern der Nummer und damit das Substrat manipuliert bzw. verändert wurden. Auch hier kann das gut elektrisch leitfähige und magnetisierbare bzw. ferromagnetische Substrat mit einem schlecht elektrisch leitenden sowie schlecht magnetisierbaren Material unbekannter Schichtdicke beschichtet sein.Next In the aforementioned applications, the invention can be incorporated the non-destructive originality check VIN or production numbers of motor vehicles for example due to fraudulent intentions the numbers of the number and thus the substrate manipulated or changed were. Again, the well electrically conductive and magnetizable or ferromagnetic substrate with a bad electrically conductive and poorly magnetizable material unknown Be coated layer thickness.

Darüber hinaus kann die Erfindung bei der Materialinspektion angewendet werden, um beispielsweise Materialalterung, Materialkriechen oder Materialermüdung in dem gut elektrisch leitfähige und magnetisierbaren bzw. ferromagnetischen Substrat zu detektieren, das auch mit einem schlecht elektrisch leitenden sowie schlecht magnetisierbaren Material unbekannter Schichtdicke beschichtet sein kann.About that In addition, the invention can be applied to material inspection for example, material aging, material creep or material fatigue in the well electrically conductive and magnetizable or ferromagnetic substrate to detect, even with a bad electric conductive and poorly magnetizable material of unknown layer thickness can be coated.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zeitlich parallel oder zeitlich nacheinander die Einkopplung eines statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes in ein magnetisierbares bzw. ferromagnetisches Material und die Einkopplung mindestens eines dynamischen bzw. Wechselmagnetfelds unter Berücksichtigung der Wirbelströme in das zugleich elektrisch leitfähige Substrat gemessen wird.The The object of the invention is achieved in that time parallel or temporally successively the coupling of a static or quasi-static magnetic field in a magnetizable or ferromagnetic material and the coupling of at least one dynamic or alternating magnetic field under consideration the eddy currents in the same time electrically conductive Substrate is measured.

Die Messmethode zur Bestimmung der Einkopplung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes beruht auf der Messung der magnetischen Flussdichte mit einem Magnetfeldsensor, der statische, quasi-statische und/oder dynamische Magnetfelder detektieren kann. Bevorzugt können hierfür Hall-Sensoren, GMR-Sensoren, AMR-Sensoren und Spulen mit speziellen magnetisierbaren Kernen verwendet werden. Die Erzeugung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes kann mit mindestens einer separaten Spule oder einem Dauermagneten durchgeführt werden.The measurement method for determining the coupling of the static or quasi-static magnetic field is based on the measurement of the magnetic flux density with a magnetic field sensor that can detect static, quasi-static and / or dynamic magnetic fields. Hall sensors, GMR sensors, AMR sensors and coils with special magnetizable cores can preferably be used for this purpose be used. The generation of the static or quasi-static magnetic field can be carried out with at least one separate coil or a permanent magnet.

Die Messmethode zur Bestimmung der Einkopplung des dynamischen Magnetfeldes beruht auf einer Art der Wirbelstrom-Messmethode, die die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen der Spule und dem Substrat mit Berücksichtigung der induzierten Substratwirbelströme sowie der dynamischen Substrat-Permeabilität nutzt. In diesem Zusammenhang können beispielsweise die dynamischen magnetischen Rückkopplungen, die die dynamische Permeabilität sowie die Wirbelströme im Substrat berücksichtigen, mit einer Tastspulen-Messmethode basierend auf einer separaten Spule (Einspulenverfahren) oder mit einer Tastspulen-Messmethode vom Transformatortyp mit mindestens zwei separaten Spulen detektiert werden.The Measuring method for determining the coupling of the dynamic magnetic field is based on a type of eddy current measuring method that uses the electromagnetic Interaction between the coil and the substrate with consideration induced substrate vortex currents as well as dynamic substrate permeability uses. In this context, for example, the dynamic magnetic feedback, which is the dynamic Permeability and the eddy currents in the substrate based on a probe coil measurement method on a separate coil (single-coil method) or with a probe coil measuring method of the transformer type with at least two separate coils detected become.

Eine derartige Lösung hat den Vorteil, dass durch die statische bzw. quasi-statische Messung keine bzw. zu vernachlässigende Wirbelströme im Vergleich zu der dynamischen Magnetfeld-Einkopplung im Substrat erzeugt werden, so dass durch einen Vergleich beider Messmethoden besonders signifikant Strukturänderungen, Defekte oder Veränderungen am Substrat detektiert werden können.A Such a solution has the advantage that by the static or quasi-static measurement none or negligible Eddy currents in comparison to the dynamic magnetic field coupling be generated in the substrate, so that by comparing both Measuring methods particularly significant structural changes, Defects or changes to the substrate can be detected can.

Ein weiterer Vorteil ist, dass neben der Analyse der Strukturmessung mittels statischer Magnetfeldmessung auch die Schichtdicke bzw. der Abstand zu dem gut magnetisierbaren Substrat besonders gut bestimmt werden kann, da die dynamischen Magnetisierungs-Eigenschaften des Substrats auf die statische Messung keinen wesentlichen Einfluss haben.One Another advantage is that in addition to the analysis of the structure measurement By means of static magnetic field measurement, the layer thickness or the distance to the well magnetizable substrate particularly well determined can be because the dynamic magnetization properties of the Substrate on the static measurement has no significant impact to have.

Weiterhin sind erfindungsgemäß eine gemeinsame und/oder separate Skalierungen, Kalibrierungen sowie gegebenenfalls mindestens eine Umrechnung beider Messsignale vorgesehen, die es ermöglicht, die Messsignal-Änderungen aufgrund einer örtlichen Änderung der Substrateigenschaften von den Messsignal-Änderungen aufgrund einer Schichtdickenänderung zu unterscheiden.Farther are according to the invention a common and / or separate scaling, calibrations and optionally at least a conversion of both measurement signals provided, which makes it possible the measurement signal changes due to a local change the substrate properties of the measurement signal changes due to a layer thickness change to distinguish.

Das Messprinzip beruht auf dem Vergleich der unterschiedlichen Materialeigenschaften bei der Magnetisierung mit einem statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeld im Vergleich zu der Magnetisierung und Wirbelstromrückwirkung aufgrund des dynamischen bzw. wechselnden Magnetfelds.The Measuring principle based on the comparison of different material properties in the magnetization with a static or quasi-static Magnetic field compared to the magnetization and eddy current feedback due to the dynamic or changing magnetic field.

Unter Substrat bzw. Referenzsubstrat ist jedes gut elektrisch leitfähiges Substrat oder Substrat-Gefüge mit gut magnetisierbaren bzw. ferromagnetischen Eigenschaften zu verstehen.Under Substrate or reference substrate is any well electrically conductive Substrate or substrate structure with good magnetisable or ferromagnetic properties.

Unter Beschichtung bzw. nur Beschichtung bzw. Referenzbeschichtung ist jede Beschichtung zu verstehen, die elektrisch isoliert bzw. schwer elektrisch leitende und nicht wesentlich magnetisierbare Eigenschaften besitzt.Under Coating or only coating or reference coating is to understand any coating that is electrically isolated or heavy electrically conductive and not substantially magnetizable properties has.

Die Änderung der Schichtdicke einer Beschichtung auf dem Substrat führt zu einer bestimmten Änderung beider Messsignale. Zur funktionalen Bestimmung der Änderungen beider Messsignale, aufgrund der Änderung der Beschichtungsdicke, ist für das Messverfahren ein kombinierter bzw. komplementärer Nullabgleich, Skalierung bzw. Kalibrierung jeweils beider Messmethoden auf einer Referenzposition des Referenzsubstrates vorgesehen.The change the layer thickness of a coating on the substrate leads to a specific change of both measurement signals. For functional determination the changes of both measurement signals, due to the change the coating thickness, is a combined for the measurement method or complementary zero balance, scaling or calibration, respectively Both measurement methods on a reference position of the reference substrate intended.

Der kombinierte Nullabgleich beider Messmethoden kann auf dem unbeschichteten Referenzsubstrat mit oder ohne Beschichtung erfolgen, wobei eine synchrone Erfassung der Messwerte beider Messmethoden oder ein quasi-synchrone Erfassung mit automatischem Messmoduswechsel vorgesehen sein kann.Of the combined zero balance of both measurement methods can be on the uncoated Reference substrate carried out with or without coating, with a synchronous recording of the measured values of both measuring methods or a quasi-synchronous one Detection can be provided with automatic measurement mode change.

Die Kalibrier- bzw. Skalierungsfunktionen beider Messmethoden können durch Messungen auf verschiedenen Referenzbeschichtungen bestimmt werden, so dass für beide Messmethoden die Änderungen der Messsignale aufgrund einer Änderung der Beschichtungsdicke bestimmt sind.The Calibration or scaling functions of both measuring methods can determined by measurements on different reference coatings, so for both measurement methods the changes the measurement signals due to a change in coating thickness are determined.

Als Referenzbeschichtungen können beispielsweise definierte Folien dienen, die auf die Referenzposition aufgelegt bzw. positioniert werden. Dieses hat den Vorteil, dass bei den Messungen der verschiedenen Referenzbeschichtungen auf dem Referenzpunkt bzw. Referenzposition (27) jeweils das gleiche Substrat vorliegt, so dass zur Bestimmung der Stützpunkte für die Berechnung der beiden Kalibrierfunktionen hierdurch keine wesentlichen Fehler entstehen.For example, defined films can be used as reference coatings, which are placed or positioned on the reference position. This has the advantage that in the measurements of the various reference coatings on the reference point or reference position ( 27 ) is present in each case the same substrate, so that there are no significant errors to determine the bases for the calculation of the two calibration functions.

Eine andere Methode, mittels Referenzbeschichtungen die beiden Kalibrierfunktionen simultan oder quasi-simultan zu ermitteln, stellt die Bereitstellung von definiert beschichteten Referenzsubstraten dar.A another method, using reference coatings, the two calibration functions simultaneously or quasi-simultaneously determine the provision of defined coated reference substrates.

Eine andere Methode die Kalibrierfunktionen zu bestimmen ohne spezielle Referenzbeschichtungen zu verwenden, kann durch das bestimmte bzw. definierte Abheben der Messsonde von der Oberfläche erfolgen. Dabei kann beispielsweise eine externe Vorrichtung oder/und eine messsonden-implementierte mechanische Vorrichtung die Messsonde um eine definierte Höhe vom Substrat bzw. vom Referenzpunkt – gegebenenfalls auch mit Beschichtung – abheben. Eine externe Vorrichtung kann beispielsweise ein Roboterarm oder ein Hebevorrichtung in einer Walz- oder Beschichtungsanlage sein, die über eine Wegmess- oder Lagemessvorrichtung verfügt. Eine messsonden-implementierte Vorrichtung kann beispielsweise mit piezobasierten oder elektromagnetischen Aktoren realisiert sein, die die Messsondenspitze bzw. den Messkopf um eine definierte Höhe anhebt.Another method of determining the calibration functions without using special reference coatings can be done by the specific or defined lifting of the probe from the surface. In this case, for example, an external device and / or a measuring probe-implemented mechanical device, the measuring probe by a defined height from the substrate or from the reference point - optionally with coating - stand out. An external device may, for example, be a robotic arm or a lifting device in a rolling or coating plant which has a displacement measuring or position measuring device. A measuring-probe-implemented device can be realized, for example, with piezo-based or electromagnetic actuators, which raises the probe tip or the measuring head by a defined height.

Die Bestimmung der Kalibrierfunktionen kann auf Basis der Referenz-Stützstellen, die bei der Messung der Referenz-Beschichtungen bestimmt wurden, mittels Interpolations- oder Approximationsverfahren geschehen. Bevorzugt können dabei beispielsweise lineare, kubische oder andere Polynome höheren Grades lokal oder global über den Wertebereich verwendet werden.The Determination of the calibration functions can be based on the reference interpolation points, that were determined during the measurement of the reference coatings, done by means of interpolation or approximation. For example, linear, cubic or other higher order polynomials locally or globally the value range can be used.

Die Durchführung eines Nullabgleichs auf einer Referenzposition und die kombinierte Bestimmung der komplementären Kalibrierfunktionen für beide Messmethoden mit der Hilfe mindestens einer Referenzbeschichtung ermöglicht Strukturanalyse-Messungen auf verschiedensten beschichteten und unbeschichteten Referenzsubstraten auch bei Änderung der Beschichtungsdicke.The Perform a zero balance on a reference position and the combined determination of the complementary calibration functions for both measuring methods with the help of at least one reference coating enables structural analysis measurements on a wide variety of Coated and uncoated reference substrates also on change the coating thickness.

Durch den kombinierten Nullabgleich und die kombinierten Kalibrierungen mit mindestens einer oder mehreren Referenzbeschichtungen können magnetisch statische Messsignale und das magnetisch dynamische Messsignal auf dem original bzw. gleichen Referenzsubstrat linearisiert werden, so dass sich für die statische Messmethode das linearisierte Messsignal Δz_S berechnet und für die dynamische Messmethode das linearisierte Messsignal Δz_d berechnet wird. Somit kann mit beiden Messmethoden die Beschichtungsdicke bzw. deren Änderung mit beiden Messmethoden redundant und somit genau erfasst werden, sofern das Referenzsubstrat keine wesentlichen physikalischen Änderungen zeigt.Magnetic static measurement signals and the magnetically dynamic measurement signal can be linearized on the original or the same reference substrate by the combined zero calibration and the combined calibrations with at least one or more reference coatings, so that the linearized measurement signal Δz _{S is} calculated for the static measurement method and for the dynamic Measuring method, the linearized measurement signal Δz _{d is} calculated. Thus, with both measuring methods, the coating thickness or its change can be detected redundantly and thus accurately with both measuring methods, as long as the reference substrate shows no significant physical changes.

Der Nullabgleich und die kombinierte Kalibrierung haben den Zweck die verschiedenen Substrateigenschaften von verschiedenen Referenzmaterialien zu erfassen. Neben den physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise der elektrischen Leitfähigkeit und der magnetischen Permeabilität, sind in diesem Zusammenhang auch die Geometrie bzw. Topographie zu berücksichtigen. In praktischen Anwendungen werden beispielsweise häufig spezielle Kalibrierungen auf konkaven oder konvexen Messflächen bestimmt. Deshalb ist es neben den gespeicherten Nullpunktabgleichwerten und/oder Kalibrierungen im Messgerät bzw. in der Messsonde vorteilhaft auch kombinierte Nullpunktabgleiche und Kalibrierungen in der direkten Anwendung vorzunehmen.Of the Zero balance and the combined calibration have the purpose of different substrate properties of different reference materials capture. In addition to the physical properties, such as the electrical conductivity and the magnetic permeability, are in this context also the geometry or topography to take into account. In practical applications, for example often special calibrations on concave or convex Measuring surfaces determined. That is why it is stored next to the Zero adjustment values and / or calibrations in the meter or in the probe advantageous also combined zero point adjustments and calibrations in direct application.

Die Linearisierung beider Messsignale mittels kombinierter Kalibrierung beider Messsignale ergibt bevorzugt somit eine lineare Kalibrierungsgerade als ”Ortskurve” bzw. Referenzrelation in der (Δz_S; Δz_d)-Ebene. Es bestünde auch die Möglichkeit, die Analyse der Substratstruktur mit nicht linearisierten Messsignalen durchzuführen. Dieses hätte jedoch den Nachteil, dass statt einer Kalibrierungsgeraden in der (Δz_S; Δz_d)-Ebene ein anderer Ortskurven-Verlauf mit Änderung der Beschichtungsdicke existieren würde und die Abweichungen von dieser komplizierten Ortskurve aufgrund der Strukturänderung des Substrats schwieriger auszuwerten sind.The linearization of both measurement signals by means of combined calibration of the two measurement signals thus preferably results in a linear calibration straight line as "locus curve" or reference relation in the (Δz _S ; Δz _d ) plane. It would also be possible to carry out the analysis of the substrate structure with non-linearized measuring signals. However, this would have the disadvantage that instead of a calibration line in the (Δz _S ; Δz _d ) plane, another locus curve would exist with a change in coating thickness and the deviations from this complicated locus due to the structural change of the substrate would be more difficult to evaluate.

Eine graphische Darstellung des Wertepaares Δz_S; Δz_d kann durch eine Zifferndarstellung oder durch die graphische Darstellung des Wertepaares in der Δz_S; Δz_d-Ebene erfolgen.A graphic representation of the value pair Δz _S ; Δz _d can be represented by a number representation or by the graphical representation of the value pair in the Δz _S ; Δz _d plane.

Eine Abweichung der beiden linearisierten Messsignale Δz_S und Δz_d von der Kalibrierungsgeraden als Ortskurve in der Δz_S; Δz_d-Ebene weist auf eine Änderung der Substrateigenschaften hin, die durch ein optisches oder akustisches Alarm bzw. Hinweis dem Anwender signalisiert wird oder/und von einer automatischen Auswert-Vorrichtung beispielsweise in einer Anlage ausgewertet wird. Bevorzugt können beispielsweise für das akustische Alarmsignal Lautsprecher und/oder Piezosignalgeber verwendet werden. Für das optische Signal können beispielsweise Lampen, Leuchtdioden, Flüssigkeitsanzeigen und/oder Computerbildschirme bevorzugt verwendet werden.A deviation of the two linearized measurement signals Δz _S and Δz _d from the calibration line as a locus in the Δz _S ; Δz _d- plane indicates a change in the substrate properties, which is signaled by an optical or audible alarm or advice to the user or / and is evaluated by an automatic evaluation device, for example in a system. For example, speakers and / or piezo signal transmitters may be used for the acoustic alarm signal. For example, lamps, light-emitting diodes, liquid displays and / or computer screens can be used for the optical signal.

Neben dem Alarm zur Anzeige einer Strukturanormalität bzw. deren Änderung und der damit einhergehenden Abweichung von der Geraden in der Δz_S; Δz_d-Ebene kann darüber hinaus auch ein weiterer Alarm signalisiert werden, wenn nur ein oder beide Messsignale Δz_S; Δz_d oder deren Änderung, einen definierten Wertebereich über- oder unterschreiten. Dieser Alarm kann in gleicher Weise oder auf eine andere Weise signalisiert und/oder automatisch ausgewertet werden.In addition to the alarm for displaying a structural abnormality or its change and the associated deviation from the straight line in the Δz _S ; In addition, Δz _d- plane can also signal a further alarm when only one or both measurement signals Δz _S ; Δz _d or their change, exceeding or falling short of a defined range of values. This alarm can be signaled in the same way or in another way and / or evaluated automatically.

Weiterhin ist vorgesehen, dass das Maß der Abweichung der beiden linearisierten Messsignale Δz_S und Δz_d von der Kalibrierungsgeraden oder dessen Änderung dem Anwender signalisiert wird, wobei bevorzugt eine graphische oder akustische Signalisierung in Form eines analogen oder quasi-analogen Signals verwendet wird. Dabei kann beispielsweise das Maß der Abweichung B_St von der Kalibrierungsgeraden auch in Abhängigkeit des Signals Δz_S und/oder des Signals Δz_d und/oder mindestens eines weiteren einstellbaren Parameters gewichtet und/oder skaliert werden. Als graphische Darstellung kann eine Balkenanzeige, ein Zeigerausschlag und/oder die Helligkeit und/oder die Farbe dienen, so dass das Maß der Abweichung in analoger oder quasi-analoger Weise dargestellt wird.Preferably being a graphical or acoustic signaling in the form of an analog or quasi-analog signal used is further provided that the amount of deviation of the linearized measurement signals Az _S and Az _d from the calibration line or its change is signaled to the user. In this case, for example, the degree of deviation B _St from the calibration straight line can also be weighted and / or scaled as a function of the signal Δz _S and / or the signal Δz _d and / or at least one further adjustable parameter. As a graphical representation can serve a bar graph, a pointer deflection and / or the brightness and / or color, so that the degree of deviation is displayed in an analog or quasi-analogous manner.

Für eine Dokumentation oder Auswertung der Daten kann eine Speicherung der Messsignale Δz_S; Δz_d sowie des Maßes der Abweichung vom originalen Referenzsubstrat vorgesehen sein, so dass die Messdaten beispielsweise zur Auswertung und Dokumentation an einen Personalcomputer übertragen werden können.For a documentation or evaluation of the data, a storage of the measurement signals Δz _S ; Δz _d and the degree of deviation from ori be provided ginalen reference substrate, so that the measurement data can be transmitted, for example, for evaluation and documentation to a personal computer.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann es vorgesehen sein, nicht nur einen, sondern mehrere örtlich versetzte Messsonden vorzusehen, so dass gleichzeitig oder quasi-gleichzeitig mehrere Messungen durchgeführt werden können. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn je ein Detektor für die Strukturmessung in eine Raum- bzw. Oberflächenrichtung vorgesehen ist. Da hierdurch die Änderung der Substratstruktur in alle Raum- bzw. Oberflächentangentialrichtungen separat erfasst ist, ergibt sich eine besonders einfache und schnelle Lokalisierung oder Erkennung von Substratveränderungen.In a further preferred embodiment may be provided not just one, but several locally displaced ones Provide probes so that simultaneously or quasi-simultaneously several measurements can be made. It is particularly advantageous if ever a detector for the structure measurement in a spatial or surface direction is provided. As a result, the change in the substrate structure in all room or surface tangential directions separately is detected, results in a particularly simple and fast localization or Detection of substrate changes.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann es auch mit der Erfindung vorgesehen sein, dass die Strukturmessung bzw. deren Analyse auch im Nicht-Kontakt mit dem Substrat bzw. mit der Beschichtung erfolgt. In diesem Fall wird statt der Beschichtungsdicken der Abstand bzw. die Höhe zur Substratoberfläche gemessen. Dieser Nicht-Kontaktmodus hat den Vorteil, dass die Messsonde keinen Kontakt zur Beschichtung oder zu dem Substrat hat, so dass keine Reibung entsteht. Beispielsweise kann eine derartige Ausführung der Erfindung bei der Inspektion von Stahl-Eisenbahnschienen oder Stahl-Walzstraßen oder bei der Inspektion von Stahl-Schweißpunkten angewendet werden, wobei beispielsweise das Stahl-Substrat unabhängig von einer Beschichtung analysiert werden kann.In Another preferred embodiment, it can also with be provided the invention that the structure measurement or their Analysis also in non-contact with the substrate or with the coating he follows. In this case, instead of the coating thickness of the distance or the height measured to the substrate surface. This non-contact mode has the advantage that the probe is not in contact to the coating or to the substrate, so no friction arises. For example, such an embodiment of the invention in the inspection of steel railroad tracks or steel rolling mills or used in the inspection of steel welds where, for example, the steel substrate is independent can be analyzed by a coating.

Für die Messung der Schichtdicke auf dem ferromagnetischen Substrat werden bei den bisherigen manuellen Inspektionen verschiedenste Messmethoden bei mobilen Schichtdickenmessgeräten angewendet, wobei prinzipiell zwischen der Messmethode der Magnetfeldänderung und der magnet-induktiven Messmethode unterschieden wird. In speziellen Geräteausführungen für die Messung von Beschichtungsdicken auf nicht-ferromagnetischen Substraten beinhalten Schichtdickenmessgeräte auch kombiniert eine Wirbelstrommessmethode. Neben der manuellen Umschaltung zwischen der Magnetfeldänderungs-Messmethode und der Wirbelstrommessmethode kann bei diesen Messgeräten auch eine Automatik vorgesehen sein, die die Wirbelstrommessmethode zur Messung der Beschichtungsdicke auf einem elektrisch leitfähigen und nichtferromagnetischen Substrat automatisch aktiviert, wenn kein ferromagnetisches Substrat vorliegt bzw. die Messung der Beschichtungsdicke mit dem Magnetfeldänderungs-Messverfahren eine zu große Beschichtungsdicke bestimmt.For the measurement of the layer thickness on the ferromagnetic substrate become very different in the previous manual inspections Measuring methods applied to mobile coating thickness gauges, being principally between the measuring method of the magnetic field change and the magneto-inductive measuring method is distinguished. In special Device versions for the measurement of Coating thicknesses on non-ferromagnetic substrates include Coating thickness gauges also combine an eddy current measuring method. In addition to manual switching between the magnetic field change measuring method and the eddy current measurement method can be used with these gauges also be provided an automatic, which is the eddy current measuring method for measuring the coating thickness on an electrically conductive and non-ferromagnetic substrate automatically activated when there is no ferromagnetic substrate or the measurement of the coating thickness too large with the magnetic field change measuring method Coating thickness determined.

Anders als bei der hier beschriebenen Erfindung werten diese Schichtdickenmessgeräte jedoch nicht kombiniert die Messsignale der Wirbelstrommessmethode und der Methode der Magnetfeldänderung auf dem ferromagnetischen und elektrisch leitfähigen Substrat aus, so dass zusätzlich zur Schichtdickenmessung kontinuierlich bzw. in analoger Weise die Struktureigenschaften des ferromagnetischen Substrats analysiert und angezeigt werden. Weiterhin ist kein synchroner Nullabgleich und keine synchrone Kalibrierung beider Messmethoden auf einem unbeschichteten oder beschichten Substrat möglich. Darüber hinaus ist kein Nicht-Kontaktmodus der Messsonde zur Strukturanalyse und keine Abstandbestimmung mit Hinsicht auf das ferromagnetische Substrat vorgesehen.Different as in the invention described herein evaluate these coating thickness gauges however, the measuring signals of the eddy current measuring method do not combine and the method of magnetic field change on the ferromagnetic and electrically conductive substrate, so that in addition for layer thickness measurement continuously or in an analogous way the Structural properties of the ferromagnetic substrate analyzed and displayed. Furthermore, there is no synchronous zero adjustment and no synchronous calibration of both measurement methods on an uncoated one or coat substrate possible. Furthermore is not a non-contact mode of the probe for structural analysis and no distance determination with respect to the ferromagnetic substrate intended.

Für die Messung der Substratstruktur und der Schichtdicke werden bei den bisherigen manuellen Inspektionen wirbelstrombasierte Strukturmessgeräte angewendet, wobei hierbei beispielsweise Messverfahren der Amplituden-/Phasenauswertung und Messverfahren der Frequenz-/Dämpfungsauswertung nach Impuls- oder Sprunganregung angewendet werden.For the measurement of the substrate structure and the layer thickness are at the previous manual inspections of eddy current-based structural measuring devices In this case, for example, measuring method of the amplitude / phase evaluation and Measuring method of frequency / attenuation evaluation according to pulse or jump stimulation applied.

Anders als bei der hier beschriebenen Erfindung können diese auf Wirbelströmen basierenden Strukturmessgeräte jedoch keine statischen Magnetfelder erfassen, so dass die rein statischen bzw. quasi-statischen magnetischen Eigenschaften des Substrats nicht oder nicht genügend genau erfasst werden können. Insbesondere durch die Erfassung der statischen bzw. quasistatischen magnetischen Eigenschaften des Substrats mittels Magnetfeldsensoren, wie beispielsweise einem Hallsensor, können erst die statischen Eigenschaften mit den dynamischen magnetischen Eigenschaften des magnetisierbaren Substrates verglichen und signifikante Substratstruktur-Änderungen detektiert werden. Aufgrund der nicht-linearen bzw. hystereseartigen Eigenschaften sowie der gleichzeitigen meist unterschiedlichen dynamischen Eigenschaften der ferromagnetischen Materialien ergeben sich zwischen statischer (bzw. quasi-statischer) und dynamischer magnetischer Anregung wesentliche Unterschiede, die die hier beschriebene Erfindung nutzt.Different as in the invention described herein, these can Eddy-current based structural measuring devices, however do not detect static magnetic fields, so the purely static or quasi-static magnetic properties of the substrate not or can not be captured with sufficient accuracy. In particular, by the detection of static or quasi-static magnetic properties of the substrate by means of magnetic field sensors, such as a Hall sensor, only the static Properties with the dynamic magnetic properties of the magnetizable substrate and significant substrate structure changes be detected. Due to the non-linear or hysteresis-like Properties as well as the simultaneous mostly different dynamic Properties of the ferromagnetic materials arise between static (or quasi-static) and dynamic magnetic Exciting substantial differences, the invention described here uses.

Erfindungsgemäß wird eine Messsonde verwendet, die gleichzeitig oder nacheinander die statischen Eigenschaften mittels Magnetfeldänderungs-Messmethode und die dynamischen elektro-magnetischen Eigenschaften mittels Wirbelstrom-Messmethode verwendet.According to the invention a probe used simultaneously or successively the static properties by means of magnetic field change measurement method and the dynamic electro-magnetic properties by means of eddy current measuring method used.

7 zeigt die Verarbeitung der beiden Messsignale von der Messsonde 4, die das temperaturkompensierte Magnetfeld-Messsignal 12 und das temperaturkompensierte Wirbelstrom-Messsignal 13 ausgibt. Der Magnetfeld-Referenzwert 14 wird von dem Magnetfeld-Messsignal 12 subtrahiert, und diese Differenz ist das Argument für die Magnetfeld-Kalibrierfunktion 16, deren Ergebnis das kalibrierte Magnetfeld-Signal Δz_S 18 ist. Analog wird der Wirbelstrom-Referenzwert 15 vom Wirbelstrom-Messsignal 13 subtrahiert, und diese Differenz ist das Argument für die Wirbelstrom-Kalibrierfunktion 17, deren Ergebnis das kalibrierte Wirbelstrom-Signal Δz_d 19 ist. 7 shows the processing of the two measuring signals from the measuring probe 4 containing the temperature compensated magnetic field measurement signal 12 and the temperature compensated eddy current measurement signal 13 outputs. The magnetic field reference value 14 is from the magnetic field measurement signal 12 subtracted, and this difference is the argument for the magnetic field Ka librierfunktion 16 whose result is the calibrated magnetic field signal Δz _S 18 is. The eddy current reference value becomes analog 15 from the eddy current measurement signal 13 subtracted, and this difference is the argument for the eddy current calibration function 17 whose result is the calibrated eddy current signal Δz _d 19 is.

Die Verarbeitung der Signale nach 7 kann auch in der Messsonde geschehen.The processing of the signals after 7 can also be done in the probe.

Durch den kombinierten Nullabgleich 30 beider Messmethoden werden gleichzeitig (bzw. quasi-gleichzeitig) der Magnetfeld-Referenzwert 14 und der Wirbelstrom-Referenzwert 15 auf einer xy-Referenzposition 27 bestimmt, so dass die Differenz [12–14] und die Differenz [13–15] jeweils den Wert Null annehmen.By the combined zero balance 30 Both measuring methods become simultaneously (or quasi-simultaneously) the magnetic field reference value 14 and the eddy current reference value 15 on an xy reference position 27 is determined such that the difference [12-14] and the difference [13-15] each assume the value zero.

Durch die kombinierten Kalibrierungen mittels verschiedener Referenzbeschichtungen 28 29 bzw. Abständen werden für beide Messmethoden gleichzeitig (bzw. quasi-gleichzeitig) die Magnetfeld-Kalibrierparameter 24 sowie die Wirbelstrom-Kalibrierparameter 23 auf der xy-Referenzposition 27 bestimmt. Bevorzugt werden die Kalibrierparameter 23&24 derart gewählt bzw. berechnet, so dass das kalibrierte Magnetfeld-Signal Δz_S 18 und das kalibrierte Wirbelstrom-Signal Δz_d 19 einen geraden Abstands-Ortskurven-Verlauf 25 in Abhängigkeit der Beschichtungsdicke bzw. des Abstandes mit einem exemplarischen Winkel β = 45° ergibt.Through the combined calibrations using different reference coatings 28 29 For both measurement methods, the distances (or quasi-simultaneously) become the magnetic field calibration parameters 24 and the eddy current calibration parameters 23 on the xy reference position 27 certainly. The calibration parameters are preferred 23 & 24 so chosen or calculated, so that the calibrated magnetic field signal .DELTA.z _S 18 and the calibrated eddy current signal Δz _d 19 a straight distance locus history 25 depending on the coating thickness or the distance with an exemplary angle β = 45 °.

8 zeigt den geraden Abstands-Ortskurven-Verlauf 25 mit dem Winkel β und exemplarischen abweichenden Messwertpaaren (Δz_S; Δz_d) 26, die von dem geraden Abstands-Ortskurven-Verlauf 25 aufgrund einer Strukturänderung des Substrats abweichen. 8th shows the even distance locus history 25 with the angle β and exemplary deviating measured value pairs (Δz _S ; Δz _d ) 26 derived from the even distance locus history 25 differ due to a structural change of the substrate.

Die Magnetfeld-Kalibrierfunktion 16 f_MK(z) kann beispielsweise durch eine Polynombeschreibung bestimmt sein

so dass die Werte zwischen den Stützstellen, die mit den Kalibrierfolien ermittelt werden, für das Messsignal Δz_S möglichst gut approximiert oder interpoliert werden. Der Wert N kann dabei der Anzahl der Kalibrierfolien entsprechen, und die für diesen Fall exemplarischen Magnetfeld-Kalibrierparameter a_i 24 werden durch Interpolationsalgorithmen oder Approximationsalgorithmen bestimmt. Dieses Beispiel der Magnetfeld-Kalibrierfunktion ist nicht beschränkt, da die Kalibrierfunktion auch durch andere globale und zusammenhängende lokale Funktionen definiert sein kann.The magnetic field calibration function 16 f _MK (z) can be determined, for example, by a polynomial description

so that the values between the interpolation points which are determined with the calibration foils are as well as possible approximated or interpolated for the measuring signal Δz _S. The value N may correspond to the number of calibration foils, and the magnetic field calibration parameters a _i 24 are determined by interpolation algorithms or approximation algorithms. This example of the magnetic field calibration function is not limited since the calibration function can also be defined by other global and related local functions.

Eine weitere Lösung zur Definition der Magnetfeld-Kalibrierfunktion ist beispielsweise die Verwendung eines so genannten Akima-Spline-Interpolations-Algorithmus.A Another solution for defining the magnetic field calibration function is, for example, the use of a so-called Akima-spline interpolation algorithm.

In analoger Weise kann die Wirbelstrom-Kalibrierfunktion 17 f_WK(z) für die Berechnung des Messsignal Δz_d bestimmt sein

so dass die Werte zwischen den Stützstellen, die mit den Kalibrierfolien ermittelt werden, für das Messsignal Δz_d mit den Wirbelstrom-Kalibrierparametern b_i 23 möglichst gut approximiert oder interpoliert sind. Auch dieses Beispiel der Wirbelstrom-Kalibrierfunktion ist nicht beschränkt und unabhängig, da die Kalibrierfunktion auch durch andere globale und zusammenhängende lokale Funktionen definiert sein kann. Eine weitere Lösung zur Definition der Wirbelstrom-Kalibrierfunktion ist beispielsweise die Verwendung eines so genannten Akima-Spline-Interpolations-Algorithmus.In an analogous manner, the eddy current calibration function 17 f _WK (z) be determined for the calculation of the measurement signal .DELTA.z _d

so that the values between the support points, which are determined with the Kalibrierfolien, for the measurement signal .DELTA.z _d with the eddy current calibration parameters b _i 23 as well as possible approximated or interpolated. This example of the eddy current calibration function is not limited and independent, since the calibration function can also be defined by other global and related local functions. Another solution for defining the eddy current calibration function is, for example, the use of a so-called Akima-spline interpolation algorithm.

Die Auswertung der Struktureigenschaften des ferromagnetischen Materials geschieht durch den Struktur-Auswertalgorithmus 20, dessen Argumente das kalibrierte Magnetfeld-Signal Δz_S 18 und das kalibrierte Wirbelstrom-Signal Δz_d 19 sind. Die Resultate des Struktur-Auswertalgorithmus 20 sind der Struktur-Bewertungswert B_St 21 und Abstands-Bewertungswert Δz_c 22. Beispielsweise kann der Struktur-Bewertungswert B_St einfach durch die Differenz des kalibrierten Magnetfeld-Signals Δz_S 18 und des kalibrierte Wirbelstrom-Signals Δz_d 19 berechnet werden BSt = Δzd – ΔzS, (3)wenn der bevorzugte gerade Abstands-Ortskurven-Verlauf 25 durch den Nullpunkt (0, 0) und der Winkel β in 8 gleich 45° ist. Dieses Beispiel ist jedoch nicht beschränkt, da die Bewertung vom geraden Abstands-Ortskurven-Verlauf 25 oder von einem beliebig anderen Abstands-Ortskurven-Verlauf durch einen anderen funktionalen bzw. vektorfunktionalen Zusammenhang berechnet werden kann. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise auch eine Normierung bzw. Gewichtung in Abhängigkeit zu mindestens einem Parameter und/oder zu den Eingangswerten Δz_S und/oder Δz_d geschehen. Dieses hat den Vorteil, dass die Empfindlichkeit des angezeigten bzw. ausgewerteten Struktur-Bewertungswertes B partiell in definierten Bereichen der (Δz_S; Δz_d)-Ebene besonders empfindlich oder unempfindlich ist, welches je nach Anwendung unterschiedlich und damit einstellbar vom Anwender oder von einer Automatik gewünscht sein kann.The evaluation of the structural properties of the ferromagnetic material is done by the structure evaluation algorithm 20 whose arguments are the calibrated magnetic field signal Δz _S 18 and the calibrated eddy current signal Δz _d 19 are. The results of the structure evaluation algorithm 20 are the structure score B _St 21 and distance evaluation value Δz _c 22 , For example, the structure evaluation value B _St can be simply expressed by the difference of the calibrated magnetic field signal Δz _S 18 and the calibrated eddy current signal Δz _d 19 be calculated B St = Δz d - Δz S , (3) if the preferred even distance locus history 25 through the zero point (0, 0) and the angle β in 8th is equal to 45 °. However, this example is not limited since the evaluation of the even distance locus history 25 or can be calculated from any other distance locus curve by another functional or vector-functional relationship. In this context, for example, a normalization or weighting as a function of at least one parameter and / or to the input values .DELTA.z _S and / or .DELTA.z _d done. This has the advantage that the sensitivity of the displayed or evaluated structure evaluation value B _is particularly sensitive or insensitive in defined regions of the (Δz _S , Δz _d ) plane, which differs depending on the application and thus adjustable by the user or by a user Automatic may be desired.

Der Abstands-Bewertungswert Δz_c 22 stellt je nach Anwendung den Abstand des Wertepaares (Δz_S; Δz_d) zur Δz_S-Achse oder Δz_d-Achse an Δzc = min(ΔzS ⋁ Δzd) (4) The distance evaluation value Δz _c 22 Depending on the application, sets the distance of the value pair (Δz _S ; Δz _d ) to the Δz _S axis or Δz _d axis Az c = min (Δz S ⋁ Δz d ) (4)

Hierdurch erhält der Anwender oder eine nachgeschaltete Auswertung zusätzliche Informationen über die Abweichung der Beschichtung im Vergleich zu der Beschichtung auf der xy-Referenzposition 27. Dieses Beispiel ist jedoch nicht beschränkt, da die Änderung des Wertepaares (Δz_S; Δz_d) im Vergleich zur dem Wertepaar auf der Referenzposition auch durch einen anderen funktionalen Zusammenhang berechnet bzw. ausgewertet werden kann. Beispielsweise kann der Abstands-Bewertungswert Δz_c 22 auch den Abstand des Wertepaares (Δz_S; Δz_d) zu dem Ursprung (0, 0) oder dem Winkelabstand zu einer Achse beinhalten.This gives the user or a subsequent evaluation additional information about the deviation of the coating compared to the coating on the xy reference position 27 , However, this example is not limited since the change of the value pair (Δz _S ; Δz _d ) can also be calculated or evaluated by another functional relationship compared to the value pair at the reference position. For example, the distance evaluation value Δz _c 22 also include the distance of the value pair (Δz _S , Δz _d ) to the origin (0, 0) or the angular distance to an axis.

9 zeigt den kombinierten Nullabgleich 30, die erste Kalibrierungsmessung 31 mit der ersten Referenz-Schichtdicke 28 sowie die zweite Kalibrierungsmessung 32 mit der zweiten Referenz-Schichtdicke 29. Der Nullabgleich 30 und die Kalibriermessungen 31 32 werden jeweils auf der xy-Referenzposition 27 durchgeführt. Die Messsonde 4 ist in diesem Beispiel in die zentrale Kontrolleinheit 9 eingesteckt, die Übertragung der Messdaten kann jedoch auch über ein Kabel bzw. eine Leitung oder über eine Funkverbindung realisiert sein. Bei dem kombinierten Nullabgleich 30 wird der Magnetfeld-Referenzwert 14 und der Wirbelstrom-Referenzwert 15 bestimmt. Nach der erste Kalibrierungsmessung 31 und nach der zweiten Kalibrierungsmessung 32 werden die Magnetfeld-Kalibrierparameter 24 und Wirbelstrom-Kalibrierparameter 23 mittels Approximations- oder Interpolations-Algorithmen bestimmt. 9 shows the combined zero balance 30 , the first calibration measurement 31 with the first reference layer thickness 28 and the second calibration measurement 32 with the second reference layer thickness 29 , The zero balance 30 and the calibration measurements 31 32 are each on the xy reference position 27 carried out. The measuring probe 4 is in this example in the central control unit 9 However, the transmission of the measured data can also be realized via a cable or a line or via a radio link. In the combined nullification 30 becomes the magnetic field reference value 14 and the eddy current reference value 15 certainly. After the first calibration measurement 31 and after the second calibration measurement 32 become the magnetic field calibration parameters 24 and eddy current calibration parameters 23 determined by approximation or interpolation algorithms.

10 zeigt den exemplarischen Funktionsaufbau eines Handmessgerätes mit der zentralen Kontrolleinheit 9, die dem Anwender mit Tasten und Menüführung eine komfortable Bedienung ermöglicht und mittels Flüssigkeitskristallanzeige die Messwerte anzeigt. In diesem Zusammenhang können die Werte Δz_S und Δz_d als Schichtdickeninformation sowie der Struktur-Bewertungswert B_St 21 oder/und der Abstands-Bewertungswert Δz_c 22 in separaten Ziffern- oder einer separaten Balkenanzeige erfolgen. 10 shows the exemplary functional structure of a hand-held device with the central control unit 9 , which provides the user with a comfortable operation with buttons and menu guidance and displays the measured values by means of a liquid crystal display. In this regard, the values _S and Az Az _d as a layer thickness information and the structure evaluation value may B _St 21 and / or the distance evaluation value Δz _c 22 be done in separate numbers or a separate bar graph.

Die Messsonde beinhaltet einen kombinierten Messkopf 37 sowie eine Messsonden-Kontrollelektronik 33, die einerseits für die Kommunikation bzw. die Übertragung der Messsignale 12, 13 von der Messsonde zur zentralen Kontrolleinheit 9 in analoger oder digitaler Form sorgt und andererseits die interne Erfassung des temperaturkompensierten Magnetfeld-Messsignals 12 und des temperaturkompensierten Wirbelstrom-Messsignals 13 steuert. Die Messsonden-Kontrollelektronik 33 koordiniert die Magnetfeld-Kontrollelektronik 34, die Magnetfeldsensor-Auswertelektronik 35 und die Wirbelstrom-Auswertelektronik 36.The probe includes a combined probe 37 and a probe control electronics 33 , on the one hand for the communication or the transmission of the measuring signals 12 . 13 from the probe to the central control unit 9 in analog or digital form and on the other hand provides the internal detection of the temperature-compensated magnetic field measurement signal 12 and the temperature compensated eddy current measurement signal 13 controls. The measuring probe control electronics 33 coordinates the magnetic field control electronics 34 , the magnetic field sensor evaluation electronics 35 and the eddy current evaluation electronics 36 ,

In der 11 ist im Schnitt die geometrische Anordnung der Magnetfeld-Spule 38, die Wirbelstrom-Spule 40 und der Magnetfeldsensor 39 des Messkopfes 37 dargestellt. Darüber hinaus ist ein Messkopf-Schutz 41 vorgesehen, der den Messkopf 37 bzw. den Magnetfeldsensor 39 vor mechanischen und/oder elektrischen Einflüssen schützt. Durch die Verwendung eines gut magnetisierbaren Kerns 42 kann die Kopplung zum magnetisierbaren Substrat besonders gut gemessen werden. In diesem Zusammenhang könnte in einer weiteren Aufbauvariante auch eine äußere magnetische Schirmung mit hoher Permeabilität vorgesehen sein, die zum Substrat geöffnet ist.In the 11 is on average the geometric arrangement of the magnetic field coil 38 , the eddy current coil 40 and the magnetic field sensor 39 of the measuring head 37 shown. In addition, a gauge head protection 41 provided the measuring head 37 or the magnetic field sensor 39 protects against mechanical and / or electrical influences. By using a well magnetizable core 42 the coupling to the magnetizable substrate can be measured particularly well. In this context, in a further design variant, an external magnetic shield with high permeability could be provided, which is open to the substrate.

Zur Messung des Magnetfeld-Messsignals 12 wird die Magnetfeld-Spule 38 mit einem statischen bzw. quasi-statischen Strom aus der Magnetfeld-Kontrollelektronik 34 durchflutet. Das hierdurch generierte statische oder quasistatische Magnetfeld koppelt je nach der Permeabilität des Substrats und dem Abstand bzw. der Dicke der nicht-wesentlich magnetisierbaren Beschichtung ein. In Abhängigkeit der Einkopplung des Magnetfeldes der Magnetfeld-Spule 38 ändert sich die magnetische Flussdichte im Magnetfeldsensor 39, so dass dieses durch die Magnetfeldsensor-Auswertelektronik 35 erfasst wird. Aus dieser Messprozedur wird das Magnetfeld-Messsignals 12 mit einem Mikroprozessor bestimmt und in der Messsonden-Kontrollelektronik 33 gespeichert.For measuring the magnetic field measuring signal 12 becomes the magnetic field coil 38 with a static or quasi-static current from the magnetic field control electronics 34 flooded. The thus generated static or quasi-static magnetic field couples depending on the permeability of the substrate and the distance or the thickness of the non-substantially magnetizable coating. Depending on the coupling of the magnetic field of the magnetic field coil 38 the magnetic flux density changes in the magnetic field sensor 39 so that this through the magnetic field sensor evaluation electronics 35 is detected. This measurement procedure becomes the magnetic field measurement signal 12 determined with a microprocessor and in the probe control electronics 33 saved.

Abgesehen von einem rein statischen Magnetfeld durch die Magnetfeld-Spule 38 kann die Durchflutungsstromstärke durch die Magnetfeld-Spule 38 auch in Stufen geändert oder/und umgepolt werden, so dass bei den verschiedenen quasi-statischen Magnetfeldstärken und/oder Magnetfeldorientierungen gemessen werden kann. Dieses hat unter anderem den Vorteil, dass Fehlereinflüsse aufgrund eines äußeren statischen Störmagnetfeldes rechnerisch eliminiert werden können.Apart from a purely static magnetic field through the magnetic field coil 38 can be the flux current through the magnetic field coil 38 also be changed in steps and / or reversed, so that it can be measured at the various quasi-static magnetic field strengths and / or magnetic field orientations. This has, inter alia, the advantage that error influences due to an external static disturbance magnetic field can be computationally eliminated.

Bevorzugt wird für den Magnetfeldsensor 39 ein Hall-Sensor verwendet, der sowohl statische und quasi-statische Magnetfelder detektieren kann. Die elektrische Beschaltung des Hallsensors zur Auswertung des statischen und quasi-statischen Magnetfeldes, das den Hall-Sensor durchdringt, kann dabei auf der Basis einer Gleichstrom-Auswerttechnik oder einer Wechselstrom-Auswerttechnik basieren. Bei einer Wechselstrom-Auswerttechnik wird beispielsweise eine so genannte Lock-In-Auswerttechnik angewendet. Neben einem Hall-Sensor können prinzipiell jedoch auch andere Magnet-Feldsensoren verwendet werden, wie beispielsweise GMR-, AMR-Sensoren, TMR-Sensoren oder SQUID's [”Giant-Magneto-Resistance”; ”Anisotrope Magneto-Resistance”; Tunnel-Magneto-Resistance”; ”Supraleitende Quanten-Interferenz-Detektoren”]. Darüber hinaus kann auch eine Spule mit mindestens einem speziellen magnetischen Kernmaterial, bevorzugt mit nicht-lineare magnetischen Eigenschaften, für die Messung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldes verwendet werden.Preferred is for the magnetic field sensor 39 a Hall sensor is used, which can detect both static and quasi-static magnetic fields. The electrical wiring of the Hall sensor for evaluating the static and quasi-static magnetic field, which penetrates the Hall sensor, can be based on the basis of a DC evaluation or an AC evaluation. In an alternating current evaluation technique, for example, a so-called lock-in evaluation technique is used. In addition to a Hall sensor, however, other magnetic field sensors can be used in principle, such as GMR, AMR sensors, TMR sensors or SQUID's ["Giant Magneto-Resistance";"AnisotropicMagneto-Resistance"; Tunnel Magneto-Resistance ";"Superconducting Quantum Interference Detectors"]. In addition, a coil with at least one special magnetic core material, preferably with non-line are magnetic properties, used for the measurement of the static or quasi-static magnetic field.

In einer anderen Messkopf-Aufbau-Variante, die beispielsweise in 12 dargestellt ist, kann das statische Magnetfeld 44 durch einen Permanentmagneten 43 bereitgestellt bzw. generiert werden. Diese einfachere Variante hat jedoch den Nachteil, dass statische magnetische Störfelder vom Substrat einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf das Magnetfeld-Messsignal nehmen, so dass Substrat-Strukturänderungen und spontane Substrat-Magnetisierungen nicht optimal voneinander separiert werden können.In another measuring head structure variant, for example, in 12 is shown, the static magnetic field 44 through a permanent magnet 43 be provided or generated. However, this simpler variant has the disadvantage that static magnetic interference fields from the substrate take a non-negligible influence on the magnetic field measurement signal, so that substrate structure changes and spontaneous substrate magnetizations can not be optimally separated from one another.

Zur Messung des Wirbelstrom-Messsignals 13 wird beispielsweise die Wirbelstrom-Spule 40 mit einem Wechselstrom durchflutet. Das hierdurch generierte magnetische Wechselfeld koppelt in Abhängigkeit der elektrischen und magnetischen Eigenschaften in das Substrat sowie den Abstand bzw. die Dicke der nicht-wesentlich magnetisierbaren und nicht wesentlich elektrisch leitfähigen Beschichtung ein, so dass unter Berücksichtigung der rückwirkenden Wirbelströme im Substrat der Scheinwiderstand bzw. die Impedanz der Wirbelstrom-Spule 40 verändert wird.For measuring the eddy current measuring signal 13 For example, the eddy current coil 40 flooded with an alternating current. The thus generated alternating magnetic field coupled depending on the electrical and magnetic properties in the substrate and the distance or the thickness of the non-substantially magnetizable and not substantially electrically conductive coating, so that taking into account the retroactive eddy currents in the substrate of the impedance or Impedance of the eddy current coil 40 is changed.

Die Änderung des Scheinwiderstandes der Wirbelstrom-Spule 40 kann auf verschiedene Weisen bzw. Techniken durch die Wirbelstrom-Auswertelektronik ausgewertet werden und damit auf verschiedene Weisen das Wirbelstrom-Messsignal 13 bereitstellen. In dieser Hinsicht ist zwischen Frequenzmodulationstechnik, Amplitudenmodulationstechnik, transienter Impulsantworttechnik sowie transienter Sprungantworttechnik zu unterscheiden.The change of the impedance of the eddy current coil 40 can be evaluated in various ways or techniques by the eddy current evaluation and thus in various ways the eddy current measurement signal 13 provide. In this respect, a distinction must be made between frequency modulation technique, amplitude modulation technique, transient impulse response technique and transient step response technique.

Bei der Frequenzmodulationstechnik ist die Wirbelstrom-Spule 40 ein Teil eines angeregten Schwingkreises, dessen Resonanz- bzw. Eigenfrequenz von dem komplexen Scheinwiderstand abhängig ist. Durch die Änderung des Scheinwiderstandes wird die Eigenfrequenz verändert und damit die Schwingfrequenz des Schwingkreises verstimmt. In diesem Fall ist die Schwingfrequenz des Schwingkreises das Wirbelstrom-Messsignal 13.In the frequency modulation technique, the eddy current coil is 40 a part of an excited resonant circuit whose resonant or natural frequency is dependent on the complex impedance. By changing the impedance, the natural frequency is changed and thus detunes the oscillation frequency of the resonant circuit. In this case, the oscillation frequency of the oscillation circuit is the eddy current measurement signal 13 ,

Eine typische mittlere Schwingfrequenz bei der Frequenzmodulationstechnik ist ca. 12 MHz, so dass aufgrund dieser hohen Frequenz eine nur geringe Eindringtiefe der Wirbelströme in das Substrat existiert und somit Veränderungen an der Oberfläche des Substrats besonders gut detektiert werden.A typical average oscillation frequency in the frequency modulation technique is about 12 MHz, so due to this high frequency one only low penetration depth of the eddy currents into the substrate exists and thus changes to the surface of the Substrate particularly well detected.

Die Amplitudenmodulationstechnik bzw. Lock-In-Technik durchflutet die Wirbelstrom-Spule mit einem elektrischen sinusförmigen Wechselstrom I _WS = I_WS e^jΩt = I_WS e^jφ konstanter Frequenz, um den komplexen Scheinwiderstand Z _WS der Wirbelstrom-Spule 40 durch die Messung der anliegenden komplexen Spannung U _WS = U_WS e^jΩt = U_WS e^jφ an der Wirbelstrom-Spule zu bestimmen

wobei der Betrag des Scheinwiderstandes Z_WS und/oder die Phase φ das Wirbelstrom-Messsignal darstellen können.The amplitude modulation technique or lock-in technique flooded the eddy current coil with an electrical sinusoidal alternating current I _WS = I _WS e ^jΩt = I _WS e ^jφ constant frequency to the complex impedance Z _{WS of} the eddy current coil 40 by measuring the applied complex voltage U _WS = U _WS e ^jΩt = U _WS e ^jφ at the eddy current coil to determine

wherein the magnitude of the impedance Z _WS and / or the phase φ can represent the eddy current measurement signal.

Die Anregungsfrequenzen bei der Amplitudenmodulationstechnik können gewählt werden, so dass unterschiedliche Eindringtiefen der Wirbelströme eingestellt werden können. Dieses hat beispielsweise den Vorteil, dass Veränderungen im Substrat in unterschiedlichen Tiefen detektiert werden können. In dieser Hinsicht können auch durch die Messungen bei mehreren Frequenzen spezifische Tiefen erfasst werden.The Excitation frequencies in the amplitude modulation technique can be chosen so that different penetration depths the eddy currents can be adjusted. This for example, has the advantage that changes in the substrate can be detected at different depths. In In this regard, measurements can also be made at several Frequency specific depths are captured.

Die transienten Impuls- bzw. Sprungantworttechniken basieren auf einem Schwingkreis, wobei auch hier die Wirbelstrom-Spule eine Komponente eines Schwingkreises darstellt. Nach der Anregung des Schwingkreises mit einem Impuls- oder Sprungsignal wird das Einschwingverhalten des Schwingkreises zeitlich ausgewertet, so dass die Einschwingfrequenz oder/und die Einschwingamplitude das Wirbelstrom-Messsignal bestimmt.The Transient impulse response techniques are based on a Oscillating circuit, in which case the eddy current coil is a component of a Represents resonant circuit. After the excitation of the resonant circuit with a pulse or jump signal is the transient response of the Resonant circuit evaluated in time, so that the transient frequency or / and the transient amplitude determines the eddy current measurement signal.

In einer weiterführenden Variante könnte zu den bestehenden temperaturkompensierten Magnetfeld-Messsignal 12 und dem temperaturkompensierten Wirbelstrom-Messsignal 13 noch ein drittes oder sogar höherstufige Messsignale erfasst werden, wobei alle Signale parallel in analoger Weise nach 7 mit einem Nullabgleich und einer Kalibrierung berücksichtigt sind. Beispielsweise könnten hierfür bevorzugt ein elektrisch kapazitives Messprinzip bzw. kapazitiver Sensor angewendet werden. Auch in diesem Fall könnten die Parameter hinsichtlich des Nullabgleichs und der Kalibrierung als Funktion der Beschichtung bzw. des Abstandes in analoger Weise bei einer Messprozedur nach 9 synchron berücksichtigt bzw. berechnet werden. In diesem Fall würde die Auswertung der Struktureigenschaften nicht nur in der (Δz_S; Δz_d)-Ebene sondern im dreidimensionalen bzw. höherstufigen Signalraum aus den drei bzw. höherstufigen kalibrierten Messsignalen erfolgen. In dieser Hinsicht kann das dritte bzw. höher stufige Messsignal auch den Real- und/oder den Imaginärteil eines elektrisch komplexen kapazitiven oder induktiven Sensors darstellen, wobei für alle Signale eine Temperaturkompensierung vorgesehen sein kann.In a more advanced variant could be added to the existing temperature-compensated magnetic field measurement signal 12 and the temperature compensated eddy current measurement signal 13 still a third or even higher-level measurement signals are detected, all signals in parallel in an analogous manner to 7 are considered with a zero balance and a calibration. For example, an electrically capacitive measuring principle or capacitive sensor could be used for this purpose. Also in this case, the parameters regarding the zero balance and the calibration as a function of the coating or the distance in an analogous manner in a measurement procedure after 9 be considered or calculated synchronously. In this case, the evaluation of the structural properties would take place not only in the (Δz _S ; Δz _d ) plane but in the three-dimensional or higher-level signal space from the three or higher-level calibrated measuring signals. In this regard, the third or higher-level measurement signal can also represent the real and / or the imaginary part of an electrically complex capacitive or inductive sensor, wherein a temperature compensation can be provided for all signals.

11: Beschichtung: Elektrisch isolierende bzw. schlecht leitende und schlecht magnetisierbare Beschichtungcoating: Electrically insulating or poorly conductive and poorly magnetizable coating
22: Substrat: Elektrisch leitfähiges und magnetisierbares bzw. ferromagnetisches Substratsubstrate: Electrically conductive and magnetizable or ferromagnetic substratum
33: Schweißnaht, Schweißpunkt oder Strukturänderung des MaterialsWeld, Weld point or structural change of the material
44: Messsondeprobe
55: Bewegung: Manuelle oder automatisierte Bewegung des Messgeräts bzw. der Messsonde über die OberflächeMove: Manual or automated movement of the measuring device or the probe over the surface
66: Substrat mit anderen elektrischen oder/und magnetischen Eigenschaften im Vergleich zu dem Substrat zu Punkt 2 Substrate with different electrical and / or magnetic properties compared to the substrate to point 2
77: qualitatives oder quantitatives Maß für die Rauhigkeit der Substratoberflächequalitative or quantitative measure of the roughness of the substrate surface
88th: Substrat-Rauhigkeit mit anderen geometrischen und/oder elektrisch und/oder magnetischen physikalischen Eigenschaften im Vergleich zur Rauhigkeit unter Punkt 7 Substrate roughness with other geometric and / or electrical and / or magnetic physical properties compared to roughness under point 7
99: zentrale Kontrolleinheit zur Bedienung, Auswertung, Übertragung und/oder Anzeige der Messresultatecentral Control unit for operation, evaluation, transmission and / or display of the measurement results
1010: Risse, Löcher oder andere partielle Anormalitäten mit anderen elektrisch oder/und magnetischen Eigenschaftencracks, Holes or other partial abnormalities with other electrical or / and magnetic properties
1111: Spachtelungen, Füllungen oder Korrosionfillings, Fillings or corrosion
1212: temperaturkompensiertes Magnetfeld-Messsignal der Messmethode zur Bestimmung der statischen bzw. quasistatischen Magnetfeldeinkopplung in das Substrat (z. B. Magnetfeldänderungs-Messmethode)temperature-compensated Magnetic field measuring signal of the measuring method for the determination of the static or quasistatic magnetic field coupling into the substrate (eg. Magnetic field change measuring method)
1313: temperaturkompensiertes Wirbelstrom-Messsignal der Wirbelstrom-Messmethodetemperature-compensated Eddy current measuring signal of the eddy current measuring method
1414: Magnetfeld-Referenzwert für das Magnetfeld-Messsignal der statischen bzw. quasistatischen Magnetfeldeinkopplung, das beispielsweise für einen Nullabgleich verwendet wirdMagnetic reference value for the magnetic field measurement signal of the static or quasi-static Magnetic field coupling, for example, for a zero balance is used
1515: Wirbelstrom-Referenzwert für das Wirbelstrom-Messsignal der Wirbelstrom-Messmethode, das beispielsweise für einen Nullabgleich verwendet wird.Eddy current reference value for the eddy current measuring signal of the eddy current measuring method, for example, used for zeroing.
1616: Magnetfeld-Kalibrierfunktion für Messsignal der statischen bzw. quasi-statischen MagnetfeldeinkopplungMagnetic field calibration for measuring signal of the static or quasi-static magnetic field coupling
1717: Wirbelstrom-Kalibrierfunktion für Messsignal der Wirbelstrom-MessmethodeEddy current calibration for measuring signal of the eddy current measuring method
1818: kalibriertes Magnetfeld-Signal Δz_S bzw. der Änderung zugehörig zur statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldeinkopplungcalibrated magnetic field signal Δz _S or the change associated with the static or quasi-static Magnetfeldeinkopplung
1919: kalibriertes Wirbelstrom-Signal Δz_d bzw. der Änderung zugehörig zur Wirbelstrom-Messmethodecalibrated eddy current signal Δz _d or the change associated with the eddy current measuring method
2020: Struktur-Auswertalgorithmus, so dass die beiden Messinformationen der Substrateigenschaft und der Schichtdicke separiert bzw. orthogonalisiert und vom Anwender ausgewertet werden können.Structural evaluation algorithm, so that the two measurement information of the substrate property and the layer thickness separated or orthogonalized and evaluated by the user can be.
2121: Struktur-Bewertungswert B_St, der ein Maß bzw. Wert für die Substrat-Struktureigenschaften oder/und deren Änderung ist.Structure score B _St , which is a measure or value for the substrate structure properties and / or their change.
2222: Abstand-Bewertungswert Δz_c, der ein Maß bzw. Wert für Dicke der Beschichtung oder/und deren Änderung istDistance evaluation value Δz _c , which is a measure or value for thickness of the coating or / and its change
2323: Wirbelstrom-Kalibrierparameter für die Skalierungs- und Kalibrierfunktion des Messsignals der Wirbelstrom-MessmethodeEddy current calibration for the scaling and calibration function of the measuring signal the eddy current measuring method
2424: Magnetfeld-Kalibrierparameter für die Skalierungs- und Kalibrierfunktion des Messsignals der statischen bzw. quasi-statischen MagnetfeldeinkopplungMagnetic field calibration for the scaling and calibration function of the measuring signal the static or quasi-static magnetic field coupling
2525: Abstands-Ortskurven-Verlauf, der die Änderung der beiden Messsignale Δz_S und Δz_d in Abhängigkeit von nicht gut magnetisierbaren und nicht gut leitenden Schichtdicken Änderungen auf dem Substrat beschreibt, wobei hierbei exemplarisch bevorzugt eine Gerade den Verlauf kennzeichnetDistance locus curve describing the variation of the two measuring signals _S and Az Az _d as a function of magnetizable not good and not good conductor layer thickness changes on the substrate, wherein this exemplary preferably a straight course of the features
2626: Exemplarische Messwertkombinationen bzw. Vektoren mit den Tupeln Δz_S und Δz_d, die aufgrund einer Strukturänderung zu einem Referenzsubstrat nicht auf der Ortskurve 25 liegenExemplary measured value combinations or vectors with the tuples Δz _S and Δz _d , due to a structural change to a reference substrate not on the locus 25 lie
2727: xy-Referenzpositionxy reference position
2828: Erste Referenz-Schichtdicke bzw. Referenzschichtdicke 1, die beispielsweise mit einer Folie realisiert wirdFirst reference layer thickness or reference layer thickness 1 , which is realized for example with a foil
2929: Exemplarische Referenzbeschichtung bzw. Referenzschichtdicke, die beispielsweise mit einer Folie realisiert wirdexemplary Reference coating or reference layer thickness, for example realized with a foil
3030: Kombinierter Nullabgleich auf der Referenzpositioncombined Zeroing at the reference position
3131: Erste Kalibrierungsmessung auf der ReferenzpositionFirst Calibration measurement at the reference position
3232: Zweite Kalibrierungsmessung auf der ReferenzpositionSecond Calibration measurement at the reference position
3333: Messsonden-KontrollelektronikProbes control electronics
3434: Magnetfeld-KontrollelektronikMagnetic control electronics
3535: Magnetfeldsensor-AuswertelektronikMagnetic field sensor evaluation electronics
3636: Wirbelstrom-AuswertelektronikEddy current evaluation system
3737: Kombinierter Messkopfcombined probe
3838: Magnetfeld-Spule (statisches bzw. quasi-statisches Magnetfeld)Magnetic coil (static or quasi-static magnetic field)
3939: Magnetfeldsensor zur Messung des statischen bzw. quasi-statischen Magnetfeldesmagnetic field sensor for measuring the static or quasi-static magnetic field
4040: Wirbelstrom-Spule zur Wirbelstrom-MessungEddy current coil for eddy current measurement
4141: Messkopf-Schutz für den MesskopfMeasuring head protection for the measuring head
4242: Spulenkern mit hoher magnetischer PermeabilitätPlunger with high magnetic permeability
4343: Permanentmagnetpermanent magnet
4444: Magnetfeld des Permanentmagnetsmagnetic field of the permanent magnet
201201: erstes Teilsubstratfirst part substrate
202202: zweites Teilsubstratsecond part substrate
203203: drittes Teilsubstratthird part substrate
204204: viertes Teilsubstratfourth part substrate

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 1473696 B [0003]
- DE 1773857 C [0004]
- DE 4333419 A1 [0005]

Claims

Method for determining whether a change in a substrate ( 2 ) under one the substrate ( 2 ) covering layer ( 1 ), wherein: a) at one point of the substrate ( 2 ) at or spaced from the covering layer ( 1 ) a combined magnetic and / or electrical measurement is made with at least two different measuring methods; and b) it is examined whether a relation between measured values determined with different measuring methods agrees with a reference relation, in the event of a deviation it is determined that the substrate ( 2 ) was changed.

Method according to claim 1, wherein after step a) a combined measurement is examined as to whether the values obtained with the at least two different measuring methods are the same, wherein in the case of unequal values it is determined that the substrate ( 2 ) was changed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the measured values obtained ( 18 . 19 ) a layer thickness of the covering layer ( 1 ) be assigned.

Method according to one of the preceding claims, wherein the at least two different measuring methods are static and a dynamic measuring method.

Method according to one of the preceding claims, before performing the combined measurement for each measuring method carried out a calibration becomes.

Method according to one of the preceding claims, before performing the combined measurement for each measuring method carried out a zero balance becomes.

Method according to one of claims 5 to 6, wherein the calibration and / or the zero balance comprises at least one combined measurement, which at one point of the substrate ( 2 ) is carried out on the covering layer ( 1 ) one or more calibration layers ( 28 . 29 ), preferably with different thicknesses, with a predetermined thickness is placed.

Method according to one of the preceding claims, wherein the combined measurement comprises at least two substeps, wherein in a partial step, a measurement with only one of the at least two Measuring method is performed, and wherein the substeps executed simultaneously or quasi-simultaneously or sequentially become.

Method according to one of the preceding claims, wherein a series of measurements, comprising a plurality of combined measurements, at different locations on the substrate ( 2 ), wherein a location-dependent measurement of the measured values provides information about the location or local area at which the substrate ( 2 ) was changed.

Method according to claim 8, wherein the measuring series is determined by means of a measuring device ( 4 ) and wherein the measurement series during a movement of the measuring device ( 4 ) at or spaced from the covering layer ( 1 ) is carried out.

Measuring device for measuring an electric and / or magnetic field on or at a distance from a covering layer ( 1 ) on a substrate ( 2 ), comprising - a device ( 43 ) for producing a static magnetic field; A device ( 40 ) for producing a dynamic magnetic field; At least one magnetic field sensor ( 39 ) for measuring a static and a dynamic magnetic field; and - an evaluation unit ( 35 . 36 ), with which the measured values obtained from the static and from the dynamic magnetic field measurement can be compared with one another.

Measuring device according to claim 11, wherein the measuring device ( 4 ) is designed to perform a static and a dynamic magnetic field measurement at the same time or quasi-simultaneously or sequentially.

Measuring device according to one of claims 11 or 12, wherein the evaluation unit ( 35 . 36 ) is designed to process the measurements before they are compared with each other to allow comparability of the measurements.

Measuring device according to one of claims 11 to 13, wherein the measured values ( 18 . 19 ) a layer thickness of the covering layer ( 1 ) assigned.

Measuring device according to one of claims 11 to 14, wherein the measuring device ( 4 ) is designed for individual measurements and / or measurement series, in particular for calibration and / or zeroing, as measurements taken at a defined distance, by a defined lifting of a measuring head ( 37 ) of the measuring device ( 4 ), preferably by means of an external device and / or in the measuring device ( 4 ) integrated mechanical device to perform.