DE102010048917B4 - Eddy current sensor surface - Google Patents

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Abstract

Wirbelstromflächensensor mit einem zweidimensionalen Wirbelstromsondenarray (1), das in jeder seiner mehreren Zeilen (z1, z2, ...) und in jeder seiner mehreren Spalten (s1, s2, ...) jeweils mehrere einzelne, zur Induktion eines Wirbelstroms in einer Probe und zum Erfassen der dadurch bewirkten magnetischen Kopplung mit der Probe ausgebildete Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) aufweist, und einer elektrischen Verschaltung (3) der mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) dergestalt, dass jede einzelne dieser mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) unabhängig von den anderen Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) dieser mehreren Wirbelstromsonden sowohl in den Sendebetrieb, als auch in den Empfangsbetrieb schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wirbelstromsonde (2a, 2b,...) des Wirbelstromsondenarrays (1) mit einem eigenen Sendeverstärker (4a, 4b, ...) elektrisch verbunden ist oder einen solchen Sendeverstärker (4a, 4b, ...) umfasst und dass mit der elektrischen Verschaltung (3) mehrere der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) gleichzeitig in den Sendebetrieb schaltbar sind und mit dieser elektrischen Verschaltung (3), unabhängig von gerade in den Sendebetrieb geschalteten Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...), mehrere der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) gleichzeitig oder zeitlich aufeinanderfolgend in den Empfangsbetrieb schaltbar sind.An eddy current surface sensor having a two-dimensional eddy current probe array (1), each having a plurality of individual ones in each of its multiple rows (z1, z2, ...) and in each of its plural columns (s1, s2, ...) for inducing an eddy current in a sample and eddy current probes (2a, 2b, ...) formed for detecting the magnetic coupling caused thereby with the sample, and an electrical wiring (3) of the plurality of eddy current probes (2a, 2b, ...) of the eddy current probe array (1), that each one of said plurality of eddy current probes (2a, 2b, ...) is switchable into both transmit and receive modes independently of the other eddy current probes (2a, 2b, ...) of said plurality of eddy current probes, characterized in that each Eddy current probe (2a, 2b, ...) of the eddy current probe array (1) with its own transmission amplifier (4a, 4b, ...) is electrically connected or such a transmission amplifier (4a, 4b, ...) and that with the ele ktrischen interconnection (3) a plurality of eddy current probes (2a, 2b, ...) can be switched simultaneously in the transmission mode and with this electrical interconnection (3), regardless of just in the transmit mode connected eddy current probes (2a, 2b, ...), several of the eddy current probes (2a, 2b, ...) can be switched simultaneously or chronologically in the receive mode.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wirbelstromflächensensor, insbesondere auf einen zur richtungsabhängigen Werkstoffcharakterisierung geeigneten Wirbelstromflächensensor. Der erfindungsgemäße Wirbelstromflächensensor kann insbesondere zur Prüfung von stark anisotropen Kohlefasermultiaxialgelegen oder von laminierten CFK-Komponenten eingesetzt werden, bei der eine richtungsabhängige Wirbelstrommessung notwendig ist.The present invention relates to an eddy current surface sensor, in particular to an eddy current surface sensor suitable for directional material characterization. The eddy current surface sensor according to the invention can be used in particular for the testing of strongly anisotropic carbon fiber multilayers or of laminated CFRP components in which a direction-dependent eddy current measurement is necessary.

Wirbelstromprüfsonden zur Prüfung von Materialeigenschaften sind bereits bekannt: Bei einer solchen Prüfung werden durch eine Spule (Anregungsspule) einer Wirbelstromsonde, die ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, im zu untersuchenden, leitenden Material Wirbelströme induziert. Bei der Messung wird dann mittels der Wirbelstromsonde die Wirbelstromdichte durch das vom Wirbelstrom in dem Material erzeugte Magnetfeld detektiert, wobei zu der Messung dieses Magnetfeldes meist eine zweite Spule der Wirbelstromsonde (die Messspule) verwendet wird. Bei der Wirbelstromprüfung wird insbesondere ausgenutzt, dass Verunreinigungen oder Beschädigungen in einem elektrisch leitfähigen Material eine andere elektrische Leitfähigkeit oder eine andere Permeabilität als das eigentliche Material haben. Das Messsignal hängt insbesondere von den drei Parametern Leitfähigkeit des Materials, Permeabilität des Materials und Abstand zwischen Wirbelstromsonde und Materialoberfläche ab. Einsatzgebiete der Wirbelstromprüfung sind insbesondere Rissprüfungen oder Schichtdickenmessungen.Eddy current probes for testing material properties are already known: In such a test, a coil (excitation coil) of an eddy current probe, which generates an alternating magnetic field, induces eddy currents in the conductive material to be examined. During the measurement, the eddy current density is then detected by means of the eddy current probe by the magnetic field generated by the eddy current in the material, to the measurement of this magnetic field usually a second coil of the eddy current probe (the measuring coil) is used. In the case of eddy current testing, particular use is made of the fact that impurities or damage in an electrically conductive material have a different electrical conductivity or a different permeability than the actual material. The measurement signal depends in particular on the three parameters conductivity of the material, permeability of the material and distance between eddy current probe and material surface. Fields of application of the eddy current test are in particular crack tests or layer thickness measurements.

Der grundsätzliche Aufbau einer eine einzelne Anregungsspule und eine einzelne Messspule umfassenden Wirbelstromsonde ist dem Fachmann bekannt; dies gilt auch für Wirbelstromsonden, die statt mit getrennter Anregungsspule und Messspule Anregung und Messung auf Basis einer einzigen Spule vornehmen.The basic structure of an eddy current probe comprising a single excitation coil and a single measuring coil is known to the person skilled in the art; this also applies to eddy current probes which, instead of with separate excitation coil and measuring coil, excite and measure on the basis of a single coil.

Aus dem Stand der Technik („Zur Wirbelstromprüfung von kohlefaserverstärkten Kunststoffen”, Dissertation von R. Lange, Magdeburg 1997) ist es auch bekannt, zur Messung richtungsabhängiger Materialeigenschaften statische Rotiersonden einzusetzen. Dabei wird lokal ein Wirbelstrompolardiagramm aufgenommen, indem die Rotiersonde an definierter Stelle über einer abzutastenden Probe rotiert wird. Das Wirbelstrompolardiagramm kann dann z. B. zur Charakterisierung von Faserorientierungen in der Probe genutzt werden. Zum bildhaften Abbilden rotiert die Sonde dabei mit bis zu 20 Hertz während eines Flächenscans (das heißt die Rotiersonde rastert die Oberfläche z. B. mäanderförmig während der Rotation ab).From the prior art ("For eddy current testing of carbon fiber reinforced plastics", dissertation by R. Lange, Magdeburg 1997), it is also known to use static Rotier probes for measuring direction-dependent material properties. In this case, a vortex current photovoltaic diagram is recorded locally by rotating the rotating probe at a defined location over a sample to be scanned. The eddy current photovoltaic diagram can then z. B. be used to characterize fiber orientations in the sample. For imagewise imaging, the probe rotates at up to 20 hertz during a surface scan (ie the rotating probe scans the surface in a meandering manner during rotation, for example).

Das Durchführen eines Flächenscans mit einer Rotiersonde hat jedoch unter anderem den Nachteil, dass ein erheblicher Zeitbedarf zur vollständigen Charakterisierung einer Probenoberfläche benötigt wird. Zudem besteht der Nachteil (Bewegung der Rotiersonde über die Oberfläche der Probe), dass eine Bewegungsmechanik sowohl für die Rotation als auch für die translatorische Bewegung notwendig ist, was zu einem komplexen Aufbau und zu Fehleranfälligkeiten der entsprechenden Sonden führt.However, the performance of a surface scan with a rotating probe has the disadvantage, inter alia, that a considerable amount of time is required for the complete characterization of a sample surface. In addition, there is the disadvantage (movement of the rotating probe over the surface of the sample) that a movement mechanism for both the rotation and the translational movement is necessary, resulting in a complex structure and error susceptibility of the corresponding probes.

Aus WO 00/47986 A1 ist eine Wirbelstromsensorkonfiguration bekannt, bei der die einzelnen Sonden lediglich über ein und denselben Sendeverstärker miteinander verbunden sind.Out WO 00/47986 A1 For example, an eddy-current sensor configuration is known in which the individual probes are connected to one another via only one and the same transmission amplifier.

US 7,560,920 B1 betrifft eine elektrische Verschaltung, mit der mehrere Wirbelstromsonden gleichzeitig in den Sendebetrieb schaltbar sind. US 7,560,920 B1 relates to an electrical interconnection with which several eddy current probes can be switched simultaneously into the transmission mode.

Ein Mehrschicht-Wirbelstrom-Prüf-Array zur Überprüfung von Oberflächen ohne mechanisches Scannen ist aus US 5,659,248 B bekannt.A multi-layer eddy current testing array for inspection of surfaces without mechanical scanning is off US 5,659,248 B known.

In US 7,557,570 B2 sind ein System und ein Verfahren zur Herstellung von kolorierten, konturierten Karten von Oberflächen bekannt.In US 7,557,570 B2 For example, a system and method for producing colored, contoured maps of surfaces are known.

US 5,385,392 B2 betrifft ebenfalls Wirbelstromsensorarrays. US 5,385,392 B2 also relates to eddy current sensor arrays.

Von G. Mook u. a. sind in „Non-destructive characterisation of carbon-fibre-reinforced plastics by means of eddy currents”, Composites Science and Technology, 61 2001, S. 865–873 ebenfalls Ansätze für solche Untersuchungsmöglichkeiten beschrieben.By G. Mook u. a. In "Non-destructive characterization of carbon-fiber-reinforced plastics by means of eddy currents", Composites Science and Technology, 61 2001, pp. 865-873 also approaches for such investigation possibilities are described.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Wirbelstromsensor (und ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb eines Wirbelstromsensors) zur Verfügung zu stellen, mit dem leitende Proben, insbesondere anisotrope Proben großflächig, schnell und zuverlässig hinsichtlich ihrer Materialeigenschaften charakterisiert werden können.The object of the present invention is therefore to provide an eddy-current sensor (and a corresponding method for operating an eddy-current sensor) with which conductive samples, in particular anisotropic samples over a large area, can be characterized quickly and reliably with regard to their material properties.

Diese Aufgabe wird durch einen Wirbelstromflächensensor gemäß Anspruch 1 sowie durch ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen lassen sich jeweils den abhängigen Ansprüchen entnehmen. Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Verwendungen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens sind im Anspruch 14 beschrieben.This object is achieved by an eddy current surface sensor according to claim 1 and by a corresponding operating method according to claim 13. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims. Particularly advantageous inventive uses of the device or the method are described in claim 14.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung zunächst allgemein, dann anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die im Ausführungsbeispiel in Kombination miteinander verwirklichten Einzelmerkmale müssen dabei im Rahmen der Erfindung (also des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzumfangs) nicht genau in der gezeigten Kombination verwirklicht sein, sondern können auch in einer anderen Kombination verwirklicht werden. Insbesondere können einzelne der gezeigten Merkmale auch weggelassen werden oder auf andere Art und Weise mit weiteren gezeigten Merkmalen kombiniert werden.Hereinafter, the present invention will be described first in general, then by means of an embodiment. The realized in the embodiment in combination with each other individual features must be within the scope of the invention (that of the claims predetermined scope) not exactly in the combination shown be realized, but can also be realized in a different combination. In particular, individual features shown may also be omitted or otherwise combined with other features shown.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer (einzelnen) Wirbelstromsonde ein Element verstanden, das zumindest eine elektrotechnische Spule umfasst (also eine kombinierte Anregungs- und Messspule, alternativ dazu sind aber auch zwei getrennte Spulen, eine Anregungsspule und eine Messspule möglich). Dieses Element ist dazu geeignet, durch Anlegen einer Wechselspannung, die in der/einer Spule des Elements einen Wechselstrom erzeugt, ein in die Probe eindringendes Magnetfeld zu erzeugen und somit im Probenmaterial einen Wirbelstrom zu induzieren. Das Element ist weiter dazu ausgebildet, eine magnetische Kopplung des Elements mit der Probe (die sich in einer messbaren Spulenimpedanz bzw. Änderung der Spulenimpedanz manifestiert) zu erfassen und das entsprechende Signal zur Verarbeitung bzw. zur Charakterisierung der Probe anhand dieses Signals abzuleiten. Eine Wirbelstromsonde weist somit mindestens zwei Anschlüsse auf, über die die Sonde mit einer Wechselspannungsquelle verbunden werden kann und über die die durch den Einfluss des Probenmaterials in der Wirbelstromsonde induzierten Spannungssignale zur Auswertung abgeleitet werden können. Die (einzelnen) Wirbelstromsonden können dabei, wie dem Fachmann bekannt ist, zur Messung im Absolut-Modus oder zur Messung im Differenz-Modus ausgebildet sein (für Messungen im Differenz-Modus müssen sich jeweils zwei gegenläufige Spulenwicklungen in einer Wirbelstromsonde befinden).In the context of the present invention, a (single) eddy current probe is understood to be an element which comprises at least one electrotechnical coil (ie a combined excitation and measuring coil, alternatively two separate coils, an excitation coil and a measuring coil are possible). This element is adapted to generate a magnetic field entering the sample by applying an alternating voltage which generates an alternating current in the coil of the element and thus inducing an eddy current in the sample material. The element is further configured to detect a magnetic coupling of the element to the sample (manifested in a measurable coil impedance or coil impedance change) and to derive the corresponding signal for processing or characterizing the sample from that signal. An eddy current probe thus has at least two terminals, via which the probe can be connected to an alternating voltage source and via which the voltage signals induced by the influence of the sample material in the eddy current probe can be derived for evaluation. The (individual) eddy current probes can, as is known to those skilled in the art, be designed for measurement in absolute mode or for measurement in differential mode (for measurements in difference mode, two counter-rotating coil windings each have to be in one eddy current probe).

In der nachfolgenden Beschreibung werden sowohl der erfindungsgemäße Wirbelstromflächensensor (der mehrere einzelne Wirbelstromsonden umfasst) als auch die einzelnen Wirbelstromsonden als „Sensor” bzw. „Sensoren” bezeichnet. Dabei ergibt sich jeweils aus dem Bedeutungszusammenhang, ob die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung (mit allen einzelnen Sonden), oder die einzelnen Wirbelstromsonden gemeint ist/sind.In the following description, both the eddy current surface sensor according to the invention (which comprises a plurality of individual eddy current probes) and the individual eddy current probes are referred to as "sensor" or "sensors". This results in each case from the context of meaning, whether the entire device according to the invention (with all individual probes), or the individual eddy current probes is / are meant.

Die grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung basiert darauf, einen Wirbelstromflächensensor zur Verfügung zu stellen, der ein zweidimensionales Wirbelstromsondenarray aufweist: In jeder Zeile und in jeder Spalte dieses Wirbelstromsondenarrays sind mehrere einzelne, jeweils zur Induktion von Wirbelströmen in die Probe und zum Erfassen der dadurch bewirkten magnetischen Rückkopplung ausgebildete Wirbelstromsonden angeordnet. Die einzelnen Wirbelstromsonden bzw. Sensoren des Arrays sind nun (durch geeignete elektrische Verschaltung bzw. Ansteuerung) frei parametrisierbar ausgebildet, das heißt, jeder einzelne Sensor bzw. jede einzelne Wirbelstromsonde des Arrays kann sowohl in den Sendebetrieb, als auch in den Empfangsbetrieb geschaltet werden. Bevorzugt ist die Schaltung dabei so realisiert, dass die einzelnen Wirbelstromsonden des Arrays unabhängig voneinander in den jeweils gewünschten Betriebszustand (Sendebetrieb oder Empfangsbetrieb) geschaltet werden können, d. h. eine einzelne Sonde kann unabhängig von den anderen Sensoren bzw. Wirbelstromsonden angesteuert und abgefragt werden.The basic idea of the present invention is based on providing an eddy current surface sensor having a two-dimensional eddy current probe array. In each row and in each column of this eddy current probe array are a plurality of individual ones for inducing eddy currents into the sample and detecting the magnetic field caused thereby Feedback trained eddy current probes arranged. The individual eddy current probes or sensors of the array are now freely parameterizable (by suitable electrical connection or activation), that is, each individual sensor or each individual eddy current probe of the array can be switched both into the transmit mode and into the receive mode. Preferably, the circuit is realized so that the individual eddy current probes of the array can be switched independently of each other in the respectively desired operating state (transmission mode or reception mode), d. H. a single probe can be controlled and interrogated independently of the other sensors or eddy current probes.

Jede einzelne Wirbelstromsonde kann somit zu einem ersten Zeitpunkt die Induktion eines Wirbelstroms in der Probe bewirken (Sendebetrieb der Sonde) und anschließend zu einem späteren Zeitpunkt über die elektrische Verschaltung so umgeschaltet werden, dass mit ihr eine (durch eine andere gerade in den Sendebetrieb geschaltete Sonde bewirkte) magnetische Kopplung mit der Probe bzw. ein induzierter Wirbelstrom nachgewiesen werden kann (Schalten der Sonde in den Empfangsbetrieb). Jede einzelne Sonde des Arrays kann somit, abhängig vom gerade eingestellten Schaltzustand, sowohl als Sende- als auch als Empfangssonde dienen.Each individual eddy current probe can thus cause the induction of an eddy current in the sample at a first point in time (transmit operation of the probe) and then be switched over at a later time via the electrical interconnection so that with it (through another just in the transmission mode switched probe caused) magnetic coupling with the sample or an induced eddy current can be detected (switching the probe in the receiving mode). Each individual probe of the array can thus serve both as a transmitting and as a receiving probe, depending on the currently set switching state.

Dass der erfindungsgemäße Wirbelstromflächensensor ein solches Wirbelstromsondenarray „aufweist” bedeutet dabei nicht, dass unbedingt alle einzelnen Wirbelstromsonden des Sensors frei parametrisierbar ausgebildet sein müssen: So kann der Sensor ein zweidimensionales Array umfassen, dessen Wirbelstromsonden alle frei parametrisierbar ausgebildet sind und weitere Wirbelstromsonden umfassen, die in einer festgelegten Konfiguration entweder lediglich für den Sendebetrieb oder lediglich für den Empfangsbetrieb vorgesehen sind.The fact that the eddy current surface sensor according to the invention "comprises" such an eddy current probe array does not necessarily mean that all individual eddy current probes of the sensor have to be freely parameterizable: Thus, the sensor can comprise a two-dimensional array whose eddy current probes are all freely parameterizable and comprise further eddy current probes which in a predetermined configuration are provided either only for the transmission mode or only for the receiving operation.

Die elektrische Verschaltung aller Sonden des Arrays kann dabei so realisiert sein, dass gleichzeitig mehrere, beliebig wählbare Sonden in den Sendebetrieb geschaltet werden können und gleichzeitig mehrere beliebig auswählbare, andere Sonden in den Empfangsbetrieb geschaltet werden können. Alternativ dazu kann die Verschaltung jedoch auch so realisiert sein, dass ein sequenzielles, also zeitlich aufeinanderfolgendes Abfragen der (beliebig) wählbaren Sonden möglich ist.The electrical interconnection of all the probes of the array can be realized so that at the same time several, arbitrarily selectable probes can be switched to the transmit mode and simultaneously several arbitrarily selectable, other probes can be switched to receive mode. Alternatively, however, the interconnection can also be realized in such a way that it is possible to query the (optionally) selectable probes in a sequential manner, that is to say temporally successive.

Die elektrische Verschaltung der Wirbelstromsonden des zweidimensionalen Wirbelstromsondenarrays der vorliegenden Erfindung und ihre Ansteuerung durch diese Verschaltung erfolgt somit dergestalt, dass jede einzelne dieser Wirbelstromsonden unabhängig von den übrigen Wirbelstromsonden wahlweise in den Sendebetrieb oder in den Empfangsbetrieb geschaltet werden kann.The electrical interconnection of the eddy current probes of the two-dimensional eddy current probe array of the present invention and its control by this interconnection is thus such that each of these eddy current probes can be switched independently of the other eddy current probes either in the transmit mode or in the receive mode.

Dies kann dadurch realisiert werden, dass die einzelnen Wirbelstromsonden des Arrays jeweils mit einem Sendeverstärker und/oder mit einem Empfangsverstärker elektrisch verbunden werden (bevorzugt: sowohl mit einem eigenen Sende-, als auch mit einem eigenen Empfängerverstärker). Der Sendeverstärker und/oder der Empfangsverstärker ein und derselben Wirbelstromsonde kann/können dann unabhängig voneinander und auch von allen übrigen Verstärkern (das heißt der Empfangsverstarker und der Sendeverstärker aller übrigen Sonden) aktiviert und deaktiviert werden, was zu einem entsprechenden Anschalten bzw. Abschalten dieser Wirbelstromsonde führt. Dabei sind die einzelnen Wirbelstromsonden des Arrays lediglich jeweils mit einem eigenen Sendeverstärker elektrisch verbunden oder sie umfassen einen Sendeverstärker und mehrere oder alle dieser Wirbelstromsonden können jeweils gemeinsam (über einen empfangsseitigen Multiplexer) mit einem einzigen Empfangsverstärker elektrisch verbunden sein (siehe nachfolgend). Auch die umgekehrte Konfiguration (jeder Wirbelstromsonde des Arrays ist ein eigener Empfangsverstärker zugeordnet, wohingegen mehreren oder allen Wirbelstromsonden lediglich ein gemeinsamer, mit den Wirbelstromsonden über einen Multiplexer der Sendeseite elektrisch verbundener Sendeverstärker, der die ihm zugeordneten Sonden im Zeitmultiplexbetrieb zeitlich nacheinander bedient, zugeordnet ist) ist möglich. This can be realized in that the individual eddy current probes of the array are each electrically connected to a transmission amplifier and / or to a reception amplifier (preferably: both with its own transmitter amplifier and with its own receiver amplifier). The transmission amplifier and / or the reception amplifier of one and the same eddy current probe can then be activated and deactivated independently of each other and also by all other amplifiers (that is to say the reception amplifier and the transmission amplifier of all other probes), resulting in a corresponding switching on or off of this eddy current probe leads. In this case, the individual eddy current probes of the array are each electrically connected only to their own transmit amplifier or they comprise a transmit amplifier and several or all of these eddy current probes can each be electrically connected together (via a receive-side multiplexer) to a single receive amplifier (see below). The reverse configuration (each eddy current probe of the array is associated with its own receive amplifier, whereas several or all eddy current probes only a common, with the eddy current probes via a multiplexer of the transmitting side electrically connected transmit amplifier, which time-sequentially serves its associated probes time-sequentially, assigned) is possible.

Somit ist es auch möglich, dass mehrere, bevorzugt alle Wirbelstromsonden des Wirbelstromsondenarrays gemeinsam über einen (ersten, sendeseitigen) Multiplexer mit einem gemeinsamen Sendeverstärker elektrisch verbunden sind und/oder dass mehrere, bevorzugt alle Wirbelstromsonden des Wirbelstromsondenarrays gemeinsam über einen (zweiten, empfangsseitigen) Multiplexer mit einem gemeinsamen Empfangsverstärker elektrisch verbunden sind. Auf diese Art und Weise können die sendeseitigen Signale der einzelnen Sonden zeitlich nacheinander auf den sendeseitigen Multiplexer gemultiplext werden (Zeitmultiplexbetrieb), wobei dann die Verschaltung mit dem sendeseitigen Multiplexer so ausgestaltet sein kann, dass die einzelnen, zeitlich nacheinander auf den gemeinsamen Sendeverstärker gemultiplexten Wirbelstromsonden hinsichtlich ihrer Position im Array frei ausgewählt werden können. Ein entsprechender Zeitmultiplexbetrieb ist ebenso auf der Empfängerseite möglich (freie Auswahl der als Empfangssonden genutzten Wirbelstromsonden, wobei die von den einzelnen Empfangssonden aufgenommenen Signale zeitlich nacheinander auf den gemeinsamen Empfangsverstärker gemultiplext werden).Thus, it is also possible that several, preferably all, eddy current probes of the eddy current probe arrays are electrically connected via a (first, transmit side) multiplexer to a common transmit amplifier and / or that several, preferably all eddy current probes of the eddy current probe array together via a (second, receive side) multiplexer are electrically connected to a common receiving amplifier. In this way, the transmission-side signals of the individual probes can be successively multiplexed on the transmission-side multiplexer (time-division multiplexing), in which case the interconnection with the transmission-side multiplexer can be configured such that the individual eddy current probes multiplexed with respect to time to the common transmission amplifier their position in the array can be freely selected. A corresponding time division multiplex operation is also possible on the receiver side (free selection of the eddy current probes used as receiving probes, whereby the signals picked up by the individual receiving probes are multiplexed one after the other onto the common receiving amplifier).

Ein Aktivieren eines Verstärkers (Sende- oder Empfangsverstärker) einer Wirbelstromsonde oder eines solchen Verstärkers für mehrere Wirbelstromsonden (über Multiplexer, siehe vorhergehend) ist dadurch möglich, dass der Verstärker (z. B. mit Hilfe eines Schalters) mit einem niederohmigen elektrischen Widerstand verbunden bzw. zusammengeschaltet wird (niederohmiges Schalten des gewählten Verstärkers). Ein Deaktivieren ist durch Verbinden bzw. Zusammenschalten des gewählten Verstärkers mit einem hochohmigen elektrischen Widerstand möglich.Activation of an amplifier (transmitting or receiving amplifier) of an eddy current probe or of an amplifier for a plurality of eddy current probes (via multiplexers, see above) is possible because the amplifier is connected to a low-resistance electrical resistance (eg with the aid of a switch) is switched (low-impedance switching of the selected amplifier). Deactivation is possible by connecting the selected amplifier to a high-impedance electrical resistor.

Das niederohmige Schalten des gewählten Verstärkers kann durch Anlegen eines hohen Spannungspegels an diesen Verstärker erfolgen, das hochohmige Schalten eines Verstärkers durch Anlegen eines niedrigen Spannungspegels. Beispielsweise können im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Spannungspegel verwendet werden: niedriger Spannungspegel = 0 V, hoher Spannungspegel = 5 V.The low-impedance switching of the selected amplifier can be done by applying a high voltage level to this amplifier, the high-impedance switching of an amplifier by applying a low voltage level. For example, in the context of the present invention, the following voltage levels can be used: low voltage level = 0 V, high voltage level = 5 V.

Dabei kann der Rückkopplungswiderstand des Rückkopplungszweiges der eingesetzten Verstärkerschaltung hochohmig ausgelegt werden. Dies führt beim Ausschalten bzw. Deaktivieren des Verstärkers zu einem sehr geringen Rückkopplungsstrom.In this case, the feedback resistance of the feedback branch of the amplifier circuit used can be designed high impedance. This leads to a very low feedback current when the amplifier is switched off or deactivated.

Einzelne Wirbelstromsonden können dann auf ganz unterschiedliche Art und Weise aktiviert und wieder deaktiviert werden: So kann die elektrische Verschaltung samt ihrer Ansteuerung so ausgebildet werden, dass mehrere Wirbelstromsonden gleichzeitig in den Sendebetrieb geschaltet werden können und dass (unabhängig von der Position derjenigen Sonden im Array, die gerade im Sendebetrieb sind) ebenfalls mehrere der nicht im Sendebetrieb befindlichen Wirbelstromsonden an beliebigen Positionen im Array gleichzeitig in den Empfangsbetrieb geschaltet werden können. Die Positionen der für den Sendebetrieb vorgesehenen Sonden können dabei durch niederohmiges Schalten der ihnen zugeordneten Sendeverstärker (bzw., beim zusätzlichen Vorsehen eines sendeseitigen Multiplexers für mehrere Sonden, des gemeinsamen Sendeverstärkers) festgelegt werden. Alle anderen Sendeverstärker im Array werden dann hochohmig geschaltet. (Entsprechend können die für den Empfangsbetrieb vorgesehen Sonden durch niederohmiges Schalten des/der ihnen zugeordneten Empfangsverstärker(s) ausgewählt werden, wobei dann der/die Empfangsverstärker aller anderen Sonden hochohmig geschaltet werden.) Auf diese Art und Weise können mehrere unmittelbar benachbarte Wirbelstromsonden des Arrays als Sondengruppe zusammengeschaltet werden, die dann z. B. für den Sendebetrieb (oder auch für den Empfangsbetrieb) vorgesehen ist. Zwei einzelne Wirbelstromsonden sind dabei im Wirbelstromsondenarray dann unmittelbar benachbart, wenn sie in Spaltenrichtung und/oder in Zeilenrichtung unmittelbar aneinander angrenzen.Individual eddy current probes can then be activated and deactivated again in quite different ways: Thus, the electrical interconnection together with its control can be configured so that several eddy current probes can be switched simultaneously into transmit mode and (regardless of the position of those probes in the array, which are currently in the transmission mode) also several of the non-transmitting eddy current probes at any position in the array can be switched simultaneously in the receive mode. The positions of the probes provided for transmission operation can be determined by low-impedance switching of their associated transmit amplifiers (or, in the additional provision of a transmit-side multiplexer for a plurality of probes, of the common transmit amplifier). All other transmit amplifiers in the array are then switched to high impedance. (Accordingly, the probes provided for the receiving operation can be selected by low-impedance switching of the receiving amplifier (s) assigned to it, in which case the receiving amplifier (s) of all other probes are switched to high impedance.) In this way, several directly adjacent eddy current probes of the array be interconnected as a probe group, which then z. B. for the transmission mode (or for the receiving operation) is provided. Two individual eddy current probes are then immediately adjacent in the eddy current probe array when they adjoin one another directly in the column direction and / or in the row direction.

Alternativ dazu oder auch in Kombination damit kann die elektrische Verschaltung (samt Ansteuerung) des Wirbelstromsondenarrays auch so erfolgen, dass mehrere Wirbelstromsonden gleichzeitig entweder in den Sendebetrieb oder in den Empfangsbetrieb geschaltet werden können, wobei dann keine der in diesen Betriebszustand geschalteten Wirbelstromsonden unmittelbar benachbarte Wirbelstromsonden aufweist, die gleichzeitig in denselben Betriebszustand geschaltet sind. Einzelne Wirbelstromsonden können daher auch isoliert, d. h. mit Abstand voneinander in denselben Betriebszustand geschaltet sein, wobei dann z. B. alle eine einzelne in den Sendebetrieb geschalteten Sonde unmittelbar umgebenden Sonden gleichzeitig oder zeitlich nacheinander in den Empfangsbetrieb geschaltet werden können. Alternatively, or in combination with it, the electrical interconnection (including control) of the eddy current probe array can also be done so that several eddy current probes can be switched simultaneously either in the transmit mode or in the receive mode, in which case none of the eddy current probes connected in this operating state has directly adjacent eddy current probes which are simultaneously switched to the same operating state. Individual eddy current probes can therefore also isolated, ie be connected at a distance from each other in the same operating state, in which case z. B. all a single in the transmit mode connected probe immediately surrounding probes can be switched simultaneously or sequentially in the receive mode.

Mehrere Wirbelstromsonden gleichzeitig in den Sendebetrieb zu schalten, kann beispielsweise Sinn machen, um ein langes Einschwingen des nächsten abzufragenden Elementes zu vermeiden.For example, switching several eddy-current probes to transmit mode at the same time can make sense in order to avoid a long settling of the next element to be queried.

Die elektrische Verschaltung kann somit dergestalt ausgebildet sein, dass eine oder mehrere erste Sonden in den Sendebetrieb geschaltet werden und dass gleichzeitig mehrere andere, zweite Wirbelstromsonden während des Sendebetriebs der ersten Wirbelstromsonden einzeln oder gruppenweise zeitlich aufeinanderfolgend in den Empfangsbetrieb geschaltet werden, also hinsichtlich der durch die ersten Wirbelstromsonden bewirkten magnetischen Kopplungen mit der Probe abgefragt werden können. Ebenso ist jedoch ein gleichzeitiges Schalten der einzelnen für den Empfangsbetrieb vorgesehen Sonden in diesen Betrieb möglich, wobei diese Empfangssonden dann dennoch zeitlich aufeinanderfolgend (z. B. mit Hilfe eines Multiplexers) abgefragt werden können. Besonders bevorzugt können dabei zweite Wirbelstromsonden, die kreisförmig um eine einzige oder mehrere in Gruppenform ausgewählte erste Wirbelstromsonde(n) herum angeordnet sind, zeitlich nacheinander abgefragt werden.The electrical interconnection can thus be designed in such a way that one or more first probes are switched into the transmit mode and that several other, second eddy current probes are switched into the receive mode individually or in groups at the same time during transmit operation of the first eddy current probes first eddy current probes caused magnetic couplings can be queried with the sample. Likewise, however, a simultaneous switching of the individual probes provided for receiving operation into this mode is possible, whereby these receiving probes can nevertheless be polled in time succession (eg with the aid of a multiplexer). Particularly preferably, second eddy current probes, which are arranged in a circle around a single or a plurality of first eddy current probe (s) selected in group form, can be interrogated in chronological succession.

Das zeitlich aufeinanderfolgende Abfragen mehrerer einzelner (zweiter) Wirbelstromsonden im Empfangsbetrieb kann mithilfe eines Multiplexers realisiert werden, der allen Wirbelstromsonden des Arrays und/oder deren zugeordneten Empfangsverstärkern elektrisch nachgeschaltet ist.The temporally successive interrogation of several individual (second) eddy current probes in the receive mode can be realized by means of a multiplexer, which is electrically connected downstream of all eddy current probes of the array and / or their associated receive amplifiers.

Es ist jedoch nicht notwendig, die mehreren (zweiten) Wirbelstromsonden im Empfangsbetrieb zeitlich aufeinanderfolgend abzufragen. Alle sich im Empfangsbetrieb befindenden Sonden können auch gleichzeitig abgefragt werden (z. B. kann aus den einzelnen Signalen dieser Sonden ein Summensignal gebildet werden).However, it is not necessary to interrogate the plurality of (second) eddy current probes sequentially in the receiving operation. All probes located in the receiving mode can also be queried simultaneously (eg a sum signal can be formed from the individual signals of these probes).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die elektrische Verschaltung eine Phasendreheinheit und/oder eine Amplitudenmodulationseinheit aufweisen. Die Phasendreheinheit und/oder die Amplitudenmodulationseinheit kann/können den oder dem Sendeverstärker(n) der Wirbelstromsonden des Arrays vorgeschaltet sein. Mit einer Phasendreheinheit können die Phasen der an die zum Senden verwendeten Sonden angelegten Wechselspannungssignale (die dann schließlich zur Induktion der Wirbelströme in der Probe führen) für unterschiedliche, gleichzeitig im Sendebetrieb arbeitende Wirbelstromsonden unterschiedlich eingestellt werden. Insbesondere kann die Phasendreheinheit so ausgelegt werden, dass die Phasen von zwei gleichzeitig in den Sendebetrieb geschalteten Wirbelstromsonden invers zueinander, also um 180° verschoben, einstellbar sind. Beliebige andere Phasenverschiebungen zwischen den einzelnen Sonden des Sendebetriebs sind möglich. (Wird beispielsweise eine Anregungsspule bzw. Sendesonde bei 0° und eine weitere Sendesonde bei einer Phase von 180° betrieben, so entstehen zwei unterschiedliche Feldverteilungen in diesem Sendesondenpaar, welche wiederum andere Empfangssignale generieren können.)In a further advantageous embodiment of the invention, the electrical interconnection may comprise a phase rotation unit and / or an amplitude modulation unit. The phase rotation unit and / or the amplitude modulation unit may be connected upstream of the transmission amplifier (s) of the eddy current probes of the array. With a phase rotation unit, the phases of the alternating voltage signals applied to the probes used for transmission (which eventually lead to the induction of the eddy currents in the sample) can be set differently for different simultaneously operating transmit eddy current probes. In particular, the phase rotation unit can be designed so that the phases of two eddy current probes connected simultaneously in the transmission mode are inversely adjustable, ie offset by 180 °. Any other phase shifts between the individual probes of the transmission mode are possible. (If, for example, an excitation coil or transmission probe is operated at 0 ° and another transmission probe is operated at a phase of 180 °, then two different field distributions result in this transmission probe pair, which in turn can generate other received signals.)

Ganz analog zur vorstehend beschriebenen Phasendrehung bzw. -verschiebung ist es mit der Amplitudenmodulationseinheit möglich, die einzelnen Amplituden der an die zum Senden verwendeten Sonden angelegten Wechselspannungssignale zu variieren bzw. für unterschiedliche Sendesonden unterschiedlich einzustellen. Dies kann alternativ zur Phasendrehung oder auch in Kombination damit erfolgen.Analogously to the above-described phase rotation or shift, it is possible with the amplitude modulation unit to vary the individual amplitudes of the alternating voltage signals applied to the probes used for transmission or to set them differently for different transmit probes. This can be done alternatively to the phase rotation or in combination with it.

Mit der vorliegenden Erfindung ist somit eine freie Feldmodulation möglich: Mithilfe der gleichzeitigen Anregung mehrerer Sendesonden, welche in ihrer Amplitude und/oder in ihrer Phasenlage alternieren oder variieren, ist es z. B. möglich, eine stufenlose Drehung des in der Probe erzeugten elektromagnetischen Feldes herbeizuführen. Das Erzeugerfeld des erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensors kann somit quasi synthetisch generiert werden.With the present invention, a free field modulation is thus possible: With the simultaneous excitation of multiple transmit probes, which alternate or vary in their amplitude and / or in their phase position, it is z. B. possible to bring about a continuous rotation of the electromagnetic field generated in the sample. The generator field of the eddy current surface sensor according to the invention can thus be generated virtually synthetically.

Die einzelnen Wirbelstromsonden des Wirbelstromsondenarrays können an den Kreuzungspunkten eines regelmäßigen, quadratischen oder rechteckigen Gitters angeordnet werden, das heißt, die Spaltenrichtung und die Zeilenrichtung des Arrays können senkrecht aufeinander stehen. Selbstverständlich sind auch andere Winkel (z. B. Winkel zwischen 70 und 90 Grad) zwischen der Zeilen- und der Spaltenrichtung des Sondenarrays möglich.The individual eddy current probes of the eddy current probe array can be arranged at the crossing points of a regular, square or rectangular grid, that is, the column direction and the row direction of the array can be perpendicular to each other. Of course, other angles (eg, angles between 70 and 90 degrees) between the row and column directions of the probe array are possible.

In einer weiteren vorteilhaften Variante kann jede zweite Zeile (oder jede zweite Spalte) des Sondenarrays in Zeilenrichtung (oder in Spaltenrichtung) versetzt zu der jeweils vorangehenden Zeile (oder Spalte) angeordnet sein. Die einzelnen Sonden können dabei in Zeilenrichtung (oder in Spaltenrichtung) um ein Drittel oder die Hälfte des Durchmessers einer einzelnen Wirbelstromsonde (oder auch um die Hälfte oder ein Drittel des Abstandes der Schwerpunkte zweier in Zeilen- oder in Spaltenrichtung unmittelbar benachbarter Wirbelstromsonden) in der Ebene des Wirbelstromsondenarrays versetzt angeordnet sein.In a further advantageous variant, every second row (or every other column) of the probe array in the row direction (or in the column direction) offset from the respective preceding row (or Column) can be arranged. The individual probes can in the row direction (or in the column direction) by a third or half of the diameter of a single eddy current probe (or by half or one third of the distance between the centers of gravity of two in the row or in the column direction immediately adjacent eddy current probes) in the plane the eddy current probe array can be staggered.

Der vorbeschriebene seitliche Versatz hat den folgenden Vorteil: Würden abwechselnde Zeilen (oder auch Spalten) ohne Versatz zueinander stehen, fehlte eine mit dem Versatz bewirkte Auflösungsverbesserung beim Überfahren einer Probenoberfläche, da dieselbe Messposition bereits vorher abgebildet wurde. Ordnet man demgegenüber, z. B. bei sechs oder acht Zeilen mit Wirbelstromsonden, jeweils jede zweite Zeile versetzt an, so kann dieselbe Auflösung mit weniger Sonden realisiert werden. Bei z. B. insgesamt sechs Sondenzeilen (vgl. auch nachfolgendes Ausführungsbeispiel) erfolgt vorteilhafterweise ein Versatz der jeweils übernächsten Zeile um ein Drittel der Breite einer Sonde. Bei z. B. acht Zeilen kann entsprechend ein Versatz der jeweils übernächsten Zeile um ein Viertel der Sondenbreite bzw. des Sondendurchmessers erfolgen.The above-described lateral offset has the following advantage: If alternate rows (or also columns) were without offset to one another, an offset improvement caused by the offset was missing when passing over a sample surface, since the same measurement position has already been imaged before. If one orders in contrast, z. B. at six or eight lines with eddy current probes, each second line offset, so the same resolution can be realized with fewer probes. At z. B. a total of six probe rows (see also the following embodiment) is advantageously carried out an offset of the next but one line by one third of the width of a probe. At z. B. eight lines can be done according to an offset of the next but one line after each by a quarter of the probe width or the probe diameter.

Ein Betrieb der einzelnen Wirbelstromsonden im Absolut-Modus ist ebenso möglich, wie ein Betrieb im Differenz-Modus.Operation of the individual eddy current probes in absolute mode is possible as well as operation in differential mode.

Erfindungsgemäß ist somit, z. B. zur quantitativen Bestimmung der Schädigungstiefe von Ermüdungsrissen in Flugzeugstrukturen, ein Wirbelstromflächensensor möglich, welcher (bei Betrieb der einzelnen Sonden im Absolut-Modus oder auch im Differenz-Modus) mit hoher Ortsauflösung – die Ortsauflösung ist dabei durch den Abstand unmittelbar benachbarter Sonden in Zeilen- und in Spaltenrichtung sowie durch die Ausdehnung der einzelnen Sonden in der Ebene des Arrays festgelegt – über die Probe (z. B. Flugzeugstruktur aus Aluminium) geführt werden kann. Z. B. die Verwendung des Multiplexers im Rahmen der vorbeschriebenen multiparametrierbaren Multiplexerelektronik ermöglicht es, die einzelnen Sensoren unabhängig voneinander sowohl im Sende- als auch im Empfangsbetrieb zu betreiben. Die einzelnen Sendersonden und die einzelnen Empfangssonden sind somit nicht statisch festgelegt, sondern können sehr variabel gewählt bzw. geschaltet werden. Einzelne Sonden können dabei sowohl als Sendesonden, als auch zu einem späteren Zeitpunkt, als Empfangssonden geschaltet werden.According to the invention is thus, for. B. for the quantitative determination of the depth of damage of fatigue cracks in aircraft structures, an eddy current sensor possible which (when operating the individual probes in absolute mode or in differential mode) with high spatial resolution - the spatial resolution is the distance between immediately adjacent probes in lines - and in the column direction and by the extent of the individual probes in the plane of the array set - on the sample (eg aircraft structure made of aluminum) can be performed. For example, the use of the multiplexer in the context of the above-described multiparametrable multiplexer electronics makes it possible to operate the individual sensors independently of one another both in the transmitting and in the receiving mode. The individual transmitter probes and the individual receiving probes are thus not determined statically, but can be chosen or switched very variable. Individual probes can be switched both as transmit probes, as well as at a later date, as receiving probes.

Beispielsweise können ein bis sechs Empfangssonden sternförmig und/oder ringförmig um eine Sendesonde in Bezug auf das von letzterer in der Probe erzeugte Wirbelstromsignal abgefragt werden. Hierdurch kann eine hohe Ortsauflösung in Kombination mit der Richtungsabhängigkeit der verwendeten Sondenapertur erreicht werden.For example, one to six receiving probes can be interrogated in a star-shaped and / or annular manner around a transmitting probe with respect to the eddy-current signal generated by the latter in the sample. As a result, a high spatial resolution in combination with the directional dependence of the probe aperture used can be achieved.

Um ein Übersprechen zwischen einzelnen Kanälen bzw. Sonden zu verhindern, können die einzelnen, zu einem definierten Zeitpunkt gleichzeitig in den Sendebetrieb geschalteten Sonden beabstandet voneinander gewählt werden, also nicht als unmittelbar benachbarte Sonden festgelegt werden (Entsprechendes gilt für die gleichzeitig im Empfangsbetrieb betriebenen Empfangssonden). In einer einfachen Variante des erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensors kann die elektrische Verschaltung so ausgelegt sein, dass während eines definierten Zeitintervalls immer nur eine einzige Sonde (bzw. deren Spule) in den Sendebetrieb geschaltet sein kann. Während dieses Zeitintervalls werden dann definierte Empfangsspulen sukzessive zeitlich nacheinander durchgeschaltet, so dass zu einem definierten Zeitpunkt jeweils nur eine einzige Empfangsspule aktiv ist. Durch eine Erhöhung der Anzahl der zum Senden und/oder zum Empfangen verwendeten Hardwarekanäle der Wirbelstromelektronik bzw. der elektrischen Verschaltung können jedoch selbstverständlich auch mehrere Sende- und/oder Empfangssonden gleichzeitig im Sende- bzw. im Empfangsbetrieb arbeiten: So können bereits mit zwei Hardwarekanälen der elektrischen Verschaltung Modi realisiert werden, bei denen zwei voneinander beabstandete Sende- oder Empfangssonden im Sondenarray gleichzeitig betrieben werden können. Durch weitere Erhöhung der Zahl der Hardwarekanäle auf z. B. 22, 23, 24, ... können entsprechend viele Sonden im Empfangsbetrieb und/oder im Sendebetrieb gleichzeitig betrieben werden, wobei dann die elektrische Verschaltung so ausgestaltet ist, dass die Lage dieser Sonden im Array frei gewählt werden kann.In order to prevent crosstalk between individual channels or probes, the individual probes connected at the same time to transmit mode at a defined time can be selected at a distance from each other, ie not be defined as directly adjacent probes (the same applies to the receiving probes operated simultaneously in receive mode). , In a simple variant of the eddy current surface sensor according to the invention, the electrical interconnection can be designed such that only a single probe (or its coil) can be switched into the transmitting mode during a defined time interval. During this time interval then defined receiving coils are successively successively switched through in time, so that at a defined time in each case only a single receiving coil is active. However, by increasing the number of hardware channels used for transmitting and / or receiving the eddy current electronics or the electrical interconnection, it is of course also possible to operate several transmitting and / or receiving probes simultaneously in the transmitting or in the receiving mode: Thus, with two hardware channels electrical interconnection modes can be realized in which two spaced transmit or receive probes can be operated simultaneously in the probe array. By further increasing the number of hardware channels to z. B. 2 2 , 2 3 , 2 4 , ... a corresponding number of probes in the receive mode and / or in the transmit mode can be operated simultaneously, in which case the electrical interconnection is designed so that the position of these probes in the array can be freely selected.

Der erfindungsgemäße Wirbelstromflächensensor kann hierzu mit einem Mikrocontroller versehen sein, die jeweilige Sendesonden- und/oder Empfangssondenkonfiguration kann dann mittels eines im Speicher dieses Mikrocontrollers gespeicherten Programms festgelegt werden.The eddy current surface sensor according to the invention can for this purpose be provided with a microcontroller, the respective transmitter probe and / or receiver probe configuration can then be determined by means of a program stored in the memory of this microcontroller.

Durch geeignete, dem Fachmann grundsätzlich bekannte Verdrahtung der einzelnen Sonden können diese entweder im Absolut- oder im Differenz-Modus betrieben werden. Für Systeme die im Differenzmodus betrieben werden, müssen sich jeweils zwei gegenläufige Spulenwicklungen in einer einzelnen Wirbelstromsonde befinden. Die Ansteuerung und Auswahl, welche Wirbelstromsonde zu einem definierten Zeitpunkt sendet oder empfängt, bleibt jedoch (im Vergleich zu Systemen im Absolut-Modus) die gleiche, da auch in diesem Fall jeweils nur zwei Anschlüsse pro Sonde nach außen geführt werden müssen.By means of suitable wiring of the individual probes known in principle to those skilled in the art, these can be operated either in absolute or differential mode. For systems operated in differential mode, two opposing coil windings each must be in a single eddy current probe. However, the control and selection of which eddy current probe transmits or receives at a defined time remains the same (compared to systems in absolute mode), since in this case too only two connections per probe need to be led outwards.

Die (Empfangs-)Datenaufnahme kann bei dem erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensor mithilfe eines Manipulators erfolgen: Dabei benötigt dieser, im Vergleich zur abzutastenden Probe, eine größere Scanfläche, um alle einzelnen Sensoren an jedem Ort auf der Probe vorbeizuführen. Ebenso sind jedoch statische Messungen denkbar, bei denen der Wirbelstromflächensensor bzw. dessen Manipulator nicht bewegt wird. Dies reduziert jedoch die Ortsauflösung. In the case of the eddy current surface sensor according to the invention, the (receiving) data acquisition can be effected with the aid of a manipulator: in comparison with the sample to be scanned, this requires a larger scanning area in order to pass all the individual sensors at each location on the sample. Likewise, however, static measurements are conceivable in which the eddy current surface sensor or its manipulator is not moved. However, this reduces the spatial resolution.

Die erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensoren weisen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen eine Reihe von Vorteilen auf, von denen die wichtigsten sind:

  • • Die unterschiedlichen Richtcharakteristiken einer anisotropen Probe können mit den erfindungsgemäßen Sensoren rotationslos durch rein elektrische Veränderungen in der elektrischen Verschaltung der Wirbelstromsonden des Arrays realisiert werden.
  • • Dies vermeidet die Nachteile einer bewegten Mechanik bei gleichzeitiger Zeitersparnis bei dem Abscannen von flächigen Proben.
  • • Bei einer entsprechenden Wahl des Durchmessers der einzelnen Sonden ist mit den erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensoren eine hohe Ortsauflösung möglich.
  • • Durch definiertes, zeitlich aufeinanderfolgendes Durchschalten einzelner Sonden im Empfangsbetrieb und im Sendebetrieb können auf einfache Art und Weise an verschiedensten Orten der Probe Richtcharakteristiken der Probe und somit Materialeigenschaften der Probe bestimmt werden.
The eddy current surface sensors according to the invention have a number of advantages over the systems known from the prior art, of which the most important are:
  • The different directional characteristics of an anisotropic sample can be realized with the inventive sensors without rotation by purely electrical changes in the electrical connection of the eddy current probes of the array.
  • • This avoids the disadvantages of moving mechanics while saving time in scanning flat samples.
  • With a corresponding choice of the diameter of the individual probes, a high spatial resolution is possible with the eddy current surface sensors according to the invention.
  • • Defined, time-sequential switching of individual probes in the receive mode and in the transmit mode can be used to easily determine the directional characteristics of the sample and thus the material properties of the sample at various locations in the sample.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung nun anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.The present invention will now be described with reference to an embodiment.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen schematischen Schnitt durch die einzelnen Wirbelstromsonden eines erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensors in der Ebene des zweidimensionalen Arrays. 1 a schematic section through the individual eddy current probes of a Wirbelstromflächensensors according to the invention in the plane of the two-dimensional array.

2 ein Beispiel für ein mögliches Schaltungskonzept für einen erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensor. 2 an example of a possible circuit concept for an eddy current surface sensor according to the invention.

3 bis 7 ein Beispiel, wie eine elektrische Verschaltung der einzelnen Wirbelstromsonden des Arrays konkret realisiert werden kann. 3 to 7 an example of how an electrical connection of the individual eddy current probes of the array can be realized in practice.

8 skizziert eine Phasendrehung mittels der in 2 gezeigten Phasendreheinheit. 8th outlines a phase rotation by means of the in 2 shown phase rotation unit.

1 skizziert (Schnitt durch die Spulenwicklungen der einzelnen Wirbelstromsonden) ein zweidimensionales Wirbelstromsondenarray 1 eines erfindungsgemäßen Wirbelstromflächensensors. Das Array weist hier insgesamt 96 einzelne Wirbelstromsonden 2a, 2b, ... auf, die hier in sechs Zeilen z1 bis z6 und 16 Spalten s1 bis s16 angeordnet sind. Die Sonden jeder zweiten Zeile (Zeilen z2, z4, z6) sind hier gegenüber den jeweils unmittelbar benachbarten Zeilen (Zeilen z1, z3 und z5) jeweils in Zeilenrichtung Z um einen halben Durchmesser eines einzelnen Sensors bzw. einer einzelnen Sonde 2a, 2b, ... (der hier in etwa dem halben Abstand der Mittelpunkte zweier unmittelbar benachbarter Sonden ein und derselben Zeile entspricht) versetzt angeordnet. Dieser Versatz dient dazu, eine richtungsabhängige Anordnung von Sender und Empfänger zu erzeugen. Der Winkel zwischen der Zeilenrichtung und der Spaltenrichtung beträgt hier ca. 85°, also etwas weniger als 90°. Durch diese Anordnung mit einem Drittel Sensordurchmesser Versatz der ungeraden Spulenzeilen zueinander kommt es zu der unsymmetrischen Auslegung der Spulenzeilen 2 bis 3 und 4 bis 5. Dieser Fehler wird aber toleriert und bei der richtungsabhängigen Signalinterpretation dem Mehraufwand des Aufbaus drei weiterer Sensorzeilen (der somit zum Erreichen derselben Auflösung nötig wäre) vorgezogen. 1 outlines (section through the coil windings of the individual eddy current probes) a two-dimensional eddy current probe array 1 an eddy current surface sensor according to the invention. The array here has a total of 96 individual eddy current probes 2a . 2 B , ..., which are arranged here in six rows z1 to z6 and 16 columns s1 to s16. The probes of each second row (rows z2, z4, z6) are in this case opposite the respectively immediately adjacent rows (rows z1, z3 and z5) in the row direction Z by a half diameter of a single sensor or a single probe 2a . 2 B , ... (which here corresponds approximately to half the distance of the centers of two directly adjacent probes one and the same line) arranged offset. This offset serves to generate a directional arrangement of transmitter and receiver. The angle between the row direction and the column direction is about 85 °, that is a little less than 90 °. By this arrangement with a third sensor diameter offset of the odd coil rows to each other, it comes to the unbalanced design of coil rows 2 to 3 and 4 to 5. This error is tolerated and the directional signal interpretation of the additional effort of building three more sensor lines (thus reaching same resolution would be necessary).

Von den einzelnen Sonden 2a, 2b, ... sind die Schenkel 11 und die Anker 12 der entsprechenden Ferrit-Topf-Kerne gezeigt (die Wirbelstromsonden der 1 umfassen Spulen, die auf Ferritkerne gewickelt sind, wobei eine Topfkernkonfiguration, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, vorliegt.)From the individual probes 2a . 2 B , ... are the thighs 11 and the anchors 12 the corresponding ferrite pot cores (the eddy current probes of 1 comprise coils wound on ferrite cores, with a well core configuration known to those skilled in the art.)

1 skizziert in der linken unteren Ecke des gezeigten Arrays 1 einen möglichen Sende-Empfangs-Modus: Zwei unmittelbar benachbarte Sonden ein und derselben Zeile z5 werden mithilfe der ihnen zugeordneten Sendeverstärker (nicht gezeigt, vergleiche hierzu 2 bis 4) als momentane Sondengruppe 6 für den Sendebetrieb festgelegt. Zu einem definierten Zeitpunkt regen diese Sonden, durch ein jeweils an ihnen angelegtes Wechselspannungssignal (Spannungsquelle nicht gezeigt) Wirbelströme in der Probe (nicht gezeigt) an. Zu diesem Zeitpunkt können nun die ring- bzw. ellipsenförmig um diese Sende-Sensorgruppe 6 herum und unmittelbar angrenzend an dies Gruppe angeordneten acht Sensoren A bis H als Empfangssensoren geschaltet werden, indem die von diesen Sonden A bis H (aufgrund der magnetischen Kopplung mit der Probe) erzeugten Wirbelstromsignale aufsummiert und zur Auswertung abgeleitet werden. Nach Anregung und Abtastung der Probe an dieser Stelle kann nun z. B. die Sende-Sensorgruppe 6 in Zeilenrichtung Z um einen Sensor in der Zeile z5 weitergeschoben werden, das heißt, zu einem späteren Zeitpunkt werden der Sensor D und der links von diesem Sensor D angeordnete Sensor als neue Sende-Sensorgruppe verwendet. Ganz analog werden, ebenfalls durch geeignete Änderungen des Schaltungszustands in der elektrischen Verschaltung 3 (2 bis 4) die in den Zeilen z4 bis z6 angeordneten Empfangssonden A bis H jeweils um eine Sondenposition in Zeilenrichtung Z nach rechts weiter geschoben. Selbstverständlich können dabei die einzelnen Empfangssonden A bis H zu jedem Zeitpunkt auch nacheinander abgefragt werden. 1 outlined in the lower left corner of the array shown 1 a possible transmit-receive mode: Two immediately adjacent probes on the same line z5 are using their associated transmit amplifier (not shown, see 2 to 4 ) as a current probe group 6 set for broadcasting. At a defined point in time, these probes excite eddy currents in the sample (not shown) by means of an alternating voltage signal applied to them (voltage source not shown). At this time, the ring or elliptical around this transmitter-sensor group can now 6 around and immediately adjacent to this group arranged eight sensors A to H are switched as receiving sensors by the accumulated by these probes A to H (due to the magnetic coupling with the sample) eddy current signals are added and derived for evaluation. After excitation and sampling of the sample at this point can now z. B. the transmit sensor group 6 in the line direction Z are shifted to a sensor in the line z5, that is, at a later time, the sensor D and the left of this sensor D arranged sensor used as a new transmitter-sensor group. Analogously, also by suitable changes of the circuit state in the electrical connection 3 ( 2 to 4 ) arranged in the rows z4 to z6 receiving probes A to H in each case by a probe position in the row direction Z to the right pushed further. Of course, the individual receiving probes A to H can be polled at any time in succession.

Auf diese Art und Weise kann eine Abtastung der gesamten unterhalb des gezeigten Arrays befindlichen Probenoberfläche (nicht gezeigt) erfolgen.In this manner, a scan of the entire sample surface (not shown) located below the array shown can be made.

Um eine Richtungscharakteristik an unterschiedlichen Stellen der Probenoberfläche zu erzeugen, ist also ein Sende-Empfangs-Modus wie folgt möglich: Die Sendergruppe 6 wird wie vorbeschrieben gewählt und sukzessive mäanderförmig über die Zeilen z5, z4, z3 und z2 verschoben, die mitverschobenen Empfangssonden A bis H werden jedoch (an jedem Ort der Sendergruppe 6) nicht gleichzeitig in den Empfangsbetrieb geschaltet und/oder ausgewertet, sondern zeitlich aufeinander folgend: So wird, während eines Zeitintervalls in dem die Sendergruppe 6 wie in 1 gezeigt positioniert ist, zeitlich nacheinander jeweils in der Abfolge A, B, C, D, ... genau ein Empfangssensor in den Empfangsbetrieb geschaltet und das entsprechende Empfangssignal wird abgeleitet. Auf diese Art und Weise kann an jedem Ort der Probenoberfläche unterhalb des Sensorarrays ein Wirbelstrompolardiagramm aufgenommen werden, indem die Sendergruppe 6 sukzessive mäanderförmig über die Probenoberfläche verschoben wird und für jede sukzessive festgelegte Sendergruppe jeweils die umlaufend angeordneten Empfangssonden abgefragt werden.In order to generate a directional characteristic at different points of the sample surface, a transmit-receive mode is possible as follows: The transmitter group 6 is selected as described above and moved successively meandering over the lines z5, z4, z3 and z2, the co-shifted receiving probes A to H are (at each location of the transmitter group 6 ) are not simultaneously switched to the receive mode and / or evaluated, but temporally successive: So, during a time interval in which the transmitter group 6 as in 1 is positioned, one after the other in the sequence A, B, C, D, ... exactly one receiving sensor is switched to receive mode and the corresponding received signal is derived. In this way, at each location of the sample surface below the sensor array, a vortex-current diagram can be recorded by the transmitter group 6 is moved successively meandering over the sample surface and for each successively fixed transmitter group in each case the circumferentially arranged receiving probes are queried.

Eine Vielzahl einzelner Modi ist durch entsprechende Änderung der elektrischen Verschaltung 3 (vergleiche 2 bis 4), also des momentanen Schaltungszustandes dieser elektrischen Verschaltung 3 möglich: So können alle 96 Einzelsonden 2a, 2b, ... im Absolutbetrieb gleichzeitig betrieben werden. Die einzelnen Sensoren können zeitlich nacheinander durchgeschaltet werden, wobei egal ist, in welcher Zeile sich die Sendespulen gerade befinden. Sende- und Empfangssonden können sich auch gleichzeitig in ein und derselben Zeile befinden. Welche der 96 einzelnen Sensoren gerade im Empfangsbetrieb sind und welche im Sendebetrieb sind, wird allein durch den Multiplexer (2) bestimmt. Alle sechs ringförmig um eine definierte, gerade im Sendebetrieb aktive Sonde angeordneten Sonden können gleichzeitig oder zeitlich aufeinanderfolgend im Empfangsbetrieb abgefragt werden. Natürlich können auch gleichzeitig mehrere Sendespulen aktiv sein.A variety of individual modes is by appropriate change of the electrical wiring 3 (see 2 to 4 ), So the current circuit state of this electrical interconnection 3 possible: So can all 96 individual probes 2a . 2 B , ... are operated simultaneously in absolute mode. The individual sensors can be switched through in chronological succession, it does not matter in which line the transmitting coils are currently located. Transmitters and receivers can also be in one and the same row at the same time. Which of the 96 individual sensors are currently in the receive mode and which are in the transmit mode, is solely by the multiplexer ( 2 ) certainly. All six annularly arranged around a defined, currently in the transmit mode active probe probes can be queried simultaneously or sequentially in the receive mode. Of course, several transmit coils can be active at the same time.

Es ist somit ersichtlich, dass eine einzelne Sonde zu einem Zeitpunkt als Sendespule und zu einem späteren Zeitpunkt als Empfangsspule dienen kann. Auch weiter entfernte Sonden als die direkt zu einer Sendesonde bzw. Sendespule benachbarten können als Empfangssonden benutzt werden, um einen größeren Wirkungsbereich zu erhalten bzw. um weitere Messwinkel abzutasten. Bei festgelegter Sendesonde müssen nicht alle umliegenden Sonden als Empfangssonden genutzt werden.It can thus be seen that a single probe can serve as a transmitting coil at a time and as a receiving coil at a later time. Even probes further away than those directly adjacent to a transmitting probe or transmitting coil can be used as receiving probes in order to obtain a larger effective range or to scan further measuring angles. If the transmitter probe is set, not all the surrounding probes need to be used as receiving probes.

Erfindungsgemäße Wirbelstromflächensensoren wie der in 1 skizzierte können besonders vorteilhaft bei Prüfanwendungen für Kohlefaserverbundwerkstoffe (insbesondere von Kohlefasermultiaxialgelegen bzw. -geweben) eingesetzt werden. Auch die zerstörungsfreie Prüfung von laminierten Kohlefaserverbundwerkstoffen z. B. auf Risse, Delaminationen, Winkelgenauigkeiten und/oder Harzdichten ist erfindungsgemäß besonders vorteilhaft möglich.Eddy current surface sensors according to the invention, such as in US Pat 1 outlined can be used particularly advantageously in test applications for carbon fiber composites (in particular of carbon fiber multiaxial fabrics or fabrics). The non-destructive testing of laminated carbon fiber composites z. As cracks, delaminations, angular accuracies and / or resin densities is particularly advantageous according to the invention possible.

2 zeigt ein Beispiel für eine einfache elektrische Verschaltung 3, die in Verbindung mit dem in 1 gezeigten Wirbelstromsondenarray realisiert werden kann (zur Vereinfachung ist die elektrische Verschaltung 3 anhand eines Sondenarrays 1 beschrieben, das anstelle von 96 Einzelsonden lediglich 16 einzelne Sonden 2a bis 2p, die im Bild mit 1 bis 16 bezeichnet sind, aufweist). 2 shows an example of a simple electrical connection 3 , which in conjunction with the in 1 shown eddy current probe array can be realized (for simplicity, the electrical interconnection 3 using a probe array 1 described that instead of 96 individual probes only 16 individual probes 2a to 2p , which are indicated in the picture with 1 to 16, has).

Die Verschaltung 3 umfasst zunächst eine über eine RS-232-Schnittstelle ansteuerbare, programmierbare Schaltung in Form eines CPLD-Chips 9 („complex programmable logic device”). Der CPLD-Chip 9 steuert über 16 Steuerleitungen 23 die insgesamt 16 Sendeverstärker 4 bzw. 4a ... 4p. Die 16 Sendeverstärker 4 sind über 16 Sendekanäle 25 mit den einzelnen Spulen 2a bis 2p bzw. Sonden des Wirbelstromsondenarrays 1 verbunden. Über die einzelnen Steuerleitungen 23 können somit die einzelnen, den Sonden 2a bis 2p jeweils zugeordneten Sendeverstärker 4a bis 4p einzeln und unabhängig voneinander an- bzw. abgeschaltet werden (durch Anlegen eines hohen Spannungspegels bzw. eines niedrigen Spannungspegels).The interconnection 3 first comprises a controllable via an RS-232 interface, programmable circuit in the form of a CPLD chip 9 ("Complex programmable logic device"). The CPLD chip 9 controls over 16 control lines 23 the total of 16 transmission amplifiers 4 respectively. 4a ... 4p , The 16 transmission amplifiers 4 are over 16 channels 25 with the individual coils 2a to 2p or probes of the eddy current probe array 1 connected. About the individual control lines 23 can thus the individual, the probes 2a to 2p respectively assigned transmit amplifier 4a to 4p individually and independently switched on and off (by applying a high voltage level or a low voltage level).

Über weitere 16 Steuerleitungen 22 ist der CPLD-Chip 9 der elektrischen Verschaltung 3 mit einer Phasendreheinheit 8 verbunden, mit der über entsprechende Signalleitungen 24 die Phasen der den einzelnen Sendeverstärkern 4a bis 4p zugeführten Sendesignale 21 variiert werden können. So können z. B. die einzelnen Sendeverstärker 4a bis 4p entweder mit einer Phase von 0° oder mit der inversen Phase von 180° betrieben werden (die Phasen der einzelnen Sendeverstärker sind dabei unabhängig voneinander einstellbar).Over another 16 control lines 22 is the CPLD chip 9 the electrical connection 3 with a phase rotation unit 8th connected to the via corresponding signal lines 24 the phases of the individual transmit amplifiers 4a to 4p supplied transmission signals 21 can be varied. So z. B. the individual transmission amplifier 4a to 4p operated either with a phase of 0 ° or with the inverse phase of 180 ° (the phases of the individual transmit amplifiers are independently adjustable).

Die einzelnen Sendesignale 21 zur Ansteuerung der einzelnen Sendeverstärker 4a bis 4p werden den Sendeverstärkern 4a bis 4p (über die Phasendreheinheit 8) mittels einer geeigneten Anregungs- und Auswerteeinheit (Wirbelstromgerät), zugeführt. Hierbei können dem Fachmann bekannte Wirbelstromgeräte, insbesondere positionstriggerbare Wirbelstrommessgeräte (z. B. positionstriggerbare Einkanal-Wirbelstrommessgeräte), Verwendung finden.The individual transmission signals 21 for controlling the individual transmission amplifiers 4a to 4p become the transmit amplifiers 4a to 4p (about the phase rotation unit 8th ) supplied by means of a suitable excitation and evaluation unit (eddy current device). In this case, eddy current devices known to the person skilled in the art, in particular position-triggerable eddy current measuring devices (eg position-triggerable single-channel eddy current measuring devices), may be used.

Die in 2 gezeigte Beispiel-Schaltungskonfiguration 3 weist darüberhinaus empfangsseitig 16 einzelne Empfangsverstärker 5a bis 5p (Empfangsverstärkereinheit 5) auf. Jede Sonde 2a bis 2p des Arrays 1 ist somit, über die 16 Empfangskanäle 26, mit einem eigenen Empfangsverstärker 5a bis 5p verbunden.In the 2 shown example circuit configuration 3 also has 16 reception receivers on the receiving side 5a to 5p (Reception amplifier unit 5 ) on. Every probe 2a to 2p of the array 1 is thus about the 16 receiving channels 26 , with its own receiver amplifier 5a to 5p connected.

Die einzelnen Empfangsverstärker der Empfangsverstärkereinheit 5 werden im vorliegenden Fall jedoch nicht parallel, sondern, mithilfe eines über 16 Signalleitungen 27 mit den einzelnen Empfangsverstärkern 5a bis 5p verbundenen, empfangsseitigen Multiplexers 7 im Zeitmultiplexbetrieb ausgelesen. Sofern also mehrere der Sonden gleichzeitig in den Empfangsbetrieb geschaltet sind, werden die dem Multiplexer 7 über die entsprechenden Signalleitungen 27 zugeführten Empfangssignale zeitlich nacheinander auf die Signalleitung 29 gelegt, die den Empfangsmultiplexer 7 mit dem Wirbelstromgerät verbindet. Im Wirbelstromgerät erfolgt dann eine entsprechende Auswertung der Empfangssignale.The individual receive amplifiers of the receive amplifier unit 5 in the present case, however, not parallel, but, with the help of one over 16 signal lines 27 with the individual receiver amplifiers 5a to 5p connected, receive-side multiplexer 7 read out in time division multiplex mode. So if several of the probes are connected simultaneously in the receive mode, which are the multiplexer 7 via the corresponding signal lines 27 supplied receive signals in chronological succession to the signal line 29 placed the receiving multiplexer 7 connects to the eddy current device. In the eddy current device then takes place a corresponding evaluation of the received signals.

Der Empfangsmultiplexer 7 wird durch vier Steuerleitungen 28 vom CPLD-Chip 9 gesteuert.The receiving multiplexer 7 is through four control lines 28 from the CPLD chip 9 controlled.

Mit der in 2 gezeigten Konfiguration (Einheit 8) ist es somit möglich, die Sendephase selektiv zu beeinflussen, um das elektromagnetische Feld in der Probe zu drehen. Die skizzierte Schaltung 3 ist so schaltbar, dass zu einem definierten Zeitpunkt lediglich ein einzelner Sendeverstärker 4a, ... 4p aktiv ist, alle anderen Sendeverstärker sind hochohmig geschaltet und verbrauchen keinen Strom des Sendesignals. Wie beschrieben ist es jedoch ebenso möglich (nicht gezeigt), die Schaltung so auszubilden, dass gleichzeitig mehrere Sendeverstärker aktiv sein können bzw. mehrere einzelne Sonden in den Sendebetrieb geschaltet werden können. Gleiches gilt für den Empfangsbetrieb.With the in 2 shown configuration (unit 8th ), it is thus possible to selectively influence the transmission phase to rotate the electromagnetic field in the sample. The sketched circuit 3 is switchable so that at a defined time only a single transmission amplifier 4a , ... 4p is active, all other transmit amplifiers are switched to high impedance and do not consume any power of the transmit signal. However, as described, it is also possible (not shown) to design the circuit such that several transmit amplifiers can be active at the same time or several individual probes can be switched into the transmit mode. The same applies to the reception business.

Jede Sonde (bzw. deren Spule) weist zwei elektrische Verbindungen auf, jeweils eine zum zugehörigen Sendeverstärker und eine zum zugehörigen Empfangsverstärker dieser Sonde. Gerade aufgrund der Möglichkeit, an jeder einzelnen Sonde 2a, ... den entsprechenden Sendeverstärker 4a, ... und/oder Empfangsverstärker 5a, ... abzuschalten, kann jede einzelne Sonde beide Aufgaben (Sendebetrieb und Empfangsbetrieb) wahlweise übernehmen. Der Empfangsmultiplexer 7 macht es möglich, bei angeschalteter/n Sendespule(n) nacheinander die umliegenden Empfangssonden bzw. Empfangsspulen abzufragen.Each probe (or its coil) has two electrical connections, one to the associated transmit amplifier and one to the associated receive amplifier of this probe. Precisely because of the possibility of each individual probe 2a , ... the corresponding transmitter amplifier 4a , ... and / or receiver amplifiers 5a , ..., each probe can take over both tasks (transmit mode and receive mode). The receiving multiplexer 7 makes it possible to interrogate the surrounding receiving probes or receiver coils one after the other when the transmitting coil (s) are switched on.

3 bis 7 zeigen ein Beispiel für eine konkrete Umsetzung des in 2 gezeigten Schaltungskonzepts. 3 to 7 show an example of a concrete implementation of the in 2 shown circuit concept.

3 zeigt einen Ausschnitt aus der Konfiguration einer elektrischen Verschaltung 3 der Wirbelstromsonden 2 eines erfindungsgemäßen Wirbelstromsondenarrays 1. Gezeigt sind der Empfangsverstärker 32a (vgl. auch 4) und der Sendeverstärker 31a (vgl. auch 5) einer ersten Wirbelstromsonde 2a, der Empfangsverstarker 32b und der Sendeverstärker 31b einer zweiten Wirbelstromsonde 2b, Schaltungsabschnitte 33, 36, die der Unterdrückung hochfrequenter Störeinflüsse auf die Versorgungsspannung der Sende- bzw. Empfangsverstärker dienen, Schaltungsabschnitte 34a, 34b, die der Phasenbeaufschlagung dienen und ein Schaltungsabschnitt 35, mit dem die zu beaufschlagende Phasendrehung konkret eingestellt wird. 3 shows a section of the configuration of an electrical interconnection 3 the eddy current probes 2 an eddy current probe array according to the invention 1 , Shown are the receiving amplifier 32a (see also 4 ) and the transmission amplifier 31a (see also 5 ) of a first eddy current probe 2a , the receiver amplifier 32b and the transmission amplifier 31b a second eddy current probe 2 B , Circuit sections 33 . 36 , which are used to suppress high-frequency interference with the supply voltage of the transmitting or receiving amplifiers, circuit sections 34a . 34b , which serve the phase application and a circuit section 35 with which the phase rotation to be applied is concretely set.

Mit den Kapazitäten in der gezeigten Verschaltung umfassenden Schaltungsabschnitten 33, 36 werden Koppelkapazitäten den Versorgungsspannungen der Empfangsverstärker 32a, 32b und der Sendeverstärker 31a, 31b gegen Masse geschaltet, um hochfrequente Störeinflüsse zu unterdrücken. Der Schaltungsabschnitt 34a realisiert, für den Sendeverstärker 31a der Wirbelstromsonde 2a, über die Steuerleitung PSEL 4 (Steuerleitung zum Einschalten der Phasendrehung) z. B. die Auswahl, ob der Sendeverstärker 31a mit einer Phase von 0° oder von 180° (Phase des Sendesignals) beaufschlagt wird. Entsprechend ist der Schaltungsabschnitt 34b für den Sendeverstärker 31b der Wirbelstromsonde 2b zuständig. Siehe hierzu auch B.With the capacities in the circuit shown comprehensive circuit sections 33 . 36 Coupling capacitances are the supply voltages of the receiving amplifier 32a . 32b and the transmission amplifier 31a . 31b switched to ground to suppress high-frequency interference. The circuit section 34a realized, for the transmission amplifier 31a the eddy current probe 2a , via the control line PSEL 4 (Control line for switching on the phase rotation) z. B. the selection of whether the transmission amplifier 31a with a phase of 0 ° or 180 ° (phase of the transmission signal) is applied. Accordingly, the circuit section 34b for the transmission amplifier 31b the eddy current probe 2 B responsible. See also B ,

Der Schaltungsabschnitt 35 ist zum Einstellen der Größe der zu beaufschlagenden Phasenverschiebung bzw. Phasendrehung zuständig. Das Wirbelstromsendesignal wird permanent in- bzw. außerphasig auf den Pins INP bzw. INN dem jeweiligen Sendeverstärkerstrang zugeführt. An X1 kommt das Sendesignal von der Wirbelstromelektronik (Wirbelstromgerät in 2) in die Verschaltung 3.The circuit section 35 is responsible for adjusting the size of the applied phase shift or phase rotation. The eddy-current transmission signal is permanently supplied in-or out-of-phase on the pins INP or INN to the respective transmission amplifier string. At X1, the transmission signal from the eddy current electronics (eddy current device in 2 ) in the interconnection 3 ,

4 zeigt den Aufbau der Empfangsverstärker 32a, 32b im Detail. Der Empfangsverstärker 32a, 32b ist, wenn er im Rückkopplungszweig 41b, 45b (zum negativen Eingang 41b des Operationsverstärkers 40) mit den Ohmschen Widerständen 45a und 41a hochohmig geschaltet wird, deaktiviert. Der Ausgang 46 des Operationsverstärkers (OUT 4) wird, über die Leitung 47 (DIS), durch den CPLD-Chip bzw. CPLD-Mikroprozessor 9 (2) geschaltet, welcher gleichzeitig nur einen Ausgang des Empfangsmultiplexers 7 (2) auf den Wirbelstromempfänger des Wirbelstromgerätes legt. Der Operationsverstärker 40 dient der Impedanzanpassung an den Multiplexer 7, da letzterer auch einen geringen Durchlasswiderstand besitzt. Der den ohmschen Widerstand 42a aufweisende Eingang S40 bzw. der Eingang 42b des Operationsverstärkers 40 hängt sensorseitig an dem gleichen Pol der Spule der zugehörigen Wirbelstromsonde wie der Ausgang S41 (5) des Sendeverstärkers 31a, 31b derselben Wirbelstromsonde. Die Schaltungszweige 43 und 44 dienen der verstärkernahen HF-Entstörung von +VCC und –VCC. Der Widerstand 42a am positiven Operationsverstärkereingang dient dazu, kapazitive Einflüsse zu mindern. 4 shows the structure of the receiving amplifier 32a . 32b in detail. The receiver amplifier 32a . 32b is when he is in the feedback branch 41b . 45b (to the negative entrance 41b of the operational amplifier 40 ) with the ohmic resistors 45a and 41a high impedance is switched off. The exit 46 of the operational amplifier (OUT 4 ), over the wire 47 (DIS), through the CPLD chip or CPLD microprocessor 9 ( 2 ), which simultaneously only one output of the receiving multiplexer 7 ( 2 ) on the eddy current receiver of the eddy current device sets. The operational amplifier 40 is used to match the impedance to the multiplexer 7 because the latter also has a low on-resistance. The ohmic resistance 42a having input S40 or the input 42b of the operational amplifier 40 depends on the sensor side at the same pole of the coil of the associated eddy current probe as the output S41 (FIG. 5 ) of the transmission amplifier 31a . 31b same eddy current probe. The circuit branches 43 and 44 are used for high-frequency RF suppression of + VCC and -VCC. The resistance 42a at the positive operational amplifier input serves to reduce capacitive influences.

5 zeigt einen Sendeverstärker 31a, 31b einer Wirbelstromsonde 2a, 2b. Ein Pol der Spule der zugehörigen Wirbelstromsonde ist über den Ausgang S41 und den ohmschen Widerstand 56 (am Ausgang des Operationsverstärkers 50) mit dem gezeigten Sendeverstärker verbunden. Der zweite Pol der Spule der zugehörigen Wirbelstromsonde geht gegen Masse. Die Leitung 57 (DTS) dient dazu, einen oder mehrere der Sendeverstärker zu aktivieren bzw. auszuwählen. Diese Leitung 57 ist mit dem CPLD-Mikroprozessor 9 (2) verbunden. Die Widerstände 55a, 56 und 51a bilden den Rückkopplungszweig 55b zum negativen Eingang 51b des Operationsverstärkers 50 bzw. den Rückkopplungswiderstand aus, der hochohmig ausgelegt ist. Der Rückkopplungswiderstand beträgt hier 600 Ohm, was ausreicht, um beim Ausschalten des Verstärkers zu einem sehr geringen Rückkopplungsstrom zu führen. Die Werte sind auf einen Frequenzbereich der Wirbelstromsignale von etwa 4 MHz optimiert. Die Schaltungszweige 53 und 54 haben dieselbe Aufgabe wie die Zweige 43 und 44. Entsprechendes gilt für die ohmschen Widerstände 42a und 52a. 5 shows a transmission amplifier 31a . 31b an eddy current probe 2a . 2 B , One pole of the coil of the associated eddy current probe is via the output S41 and the ohmic resistance 56 (at the output of the operational amplifier 50 ) connected to the transmission amplifier shown. The second pole of the coil of the associated eddy current probe goes to ground. The administration 57 (DTS) is used to activate or select one or more of the transmit amplifiers. This line 57 is with the CPLD microprocessor 9 ( 2 ) connected. The resistors 55a . 56 and 51a form the feedback branch 55b to the negative entrance 51b of the operational amplifier 50 or the feedback resistor, which is designed high impedance. The feedback resistance here is 600 ohms, which is sufficient to result in a very low feedback current when the amplifier is turned off. The values are optimized for a frequency range of about 4 MHz eddy current signals. The circuit branches 53 and 54 have the same task as the branches 43 and 44 , The same applies to the ohmic resistors 42a and 52a ,

6 zeigt den CPLD 9 (2) im Detail. Der CPLD 9 ist über die RS-232-Schnittstelle über den Konnektor X4 mit einem Steuer-PC verbunden. Auch sind die Steuerleitungen 22 für die Phasendrehung und 23 für die Sendeverstärker sowie die Steuerleitungen 28 für den Empfangsmultiplexer bzw. zur Multiplexanwahl des Empfangskanals gezeigt. 6 shows the CPLD 9 ( 2 ) in detail. The CPLD 9 is connected to a control PC via the RS-232 interface via connector X4. Also are the control lines 22 for the phase rotation and 23 for the transmit amplifiers as well as the control lines 28 for the receiving multiplexer or for multiplex selection of the receiving channel shown.

7 zeigt schließlich den Empfangsmultiplexer 7 aus 2 im Detail. 7 finally shows the receive multiplexer 7 out 2 in detail.

8 skizziert, wie mit der Phasendreheinheit 8 (2) die Phase der Spulen zweier gleichzeitig in den Sendebetrieb geschalteten Wirbelstromsonden eingestellt werden kann: Wird eine Wirbelstromsonde mit einer Phase von 0° und die andere mit einer Phase von 180° betrieben, so entstehen zwei unterschiedliche Feldverteilungen in diesem Anregungssondenpaar, wobei die unterschiedlichen Feldverteilungen durch Anregung der Probe wiederum unterschiedliche Empfangssignale generieren können. 8th outlined as with the phase rotation unit 8th ( 2 If one eddy current probe is operated with a phase of 0 ° and the other with a phase of 180 °, two different field distributions result in this excitation probe pair, the different field distributions Stimulation of the sample in turn can generate different received signals.

Claims (14)

Wirbelstromflächensensor mit einem zweidimensionalen Wirbelstromsondenarray (1), das in jeder seiner mehreren Zeilen (z1, z2, ...) und in jeder seiner mehreren Spalten (s1, s2, ...) jeweils mehrere einzelne, zur Induktion eines Wirbelstroms in einer Probe und zum Erfassen der dadurch bewirkten magnetischen Kopplung mit der Probe ausgebildete Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) aufweist, und einer elektrischen Verschaltung (3) der mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) dergestalt, dass jede einzelne dieser mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) unabhängig von den anderen Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) dieser mehreren Wirbelstromsonden sowohl in den Sendebetrieb, als auch in den Empfangsbetrieb schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wirbelstromsonde (2a, 2b,...) des Wirbelstromsondenarrays (1) mit einem eigenen Sendeverstärker (4a, 4b, ...) elektrisch verbunden ist oder einen solchen Sendeverstärker (4a, 4b, ...) umfasst und dass mit der elektrischen Verschaltung (3) mehrere der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) gleichzeitig in den Sendebetrieb schaltbar sind und mit dieser elektrischen Verschaltung (3), unabhängig von gerade in den Sendebetrieb geschalteten Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...), mehrere der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) gleichzeitig oder zeitlich aufeinanderfolgend in den Empfangsbetrieb schaltbar sind.Eddy current surface sensor with a two-dimensional eddy current probe array ( 1 ), in each of its several rows (z1, z2, ...) and in each of its several columns (s1, s2, ...) each a plurality of individual, for inducing an eddy current in a sample and detecting the thereby caused magnetic Coupling with the sample formed eddy current probes ( 2a . 2 B , ...), and an electrical interconnection ( 3 ) of the plurality of eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) such that each one of these multiple eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) independent of the other eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of these multiple eddy current probes is switchable both in the transmission mode, as in the receiving mode, characterized in that each eddy current probe ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) with its own transmitter amplifier ( 4a . 4b , ...) is electrically connected or such a transmission amplifier ( 4a . 4b , ...) and that with the electrical interconnection ( 3 ) several of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) can be switched simultaneously into transmit mode and with this electrical interconnection ( 3 ), regardless of just in the transmission mode switched eddy current probes ( 2a . 2 B , ...), several of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) can be switched simultaneously or temporally successively into receive mode. Wirbelstromflächensensor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jede Wirbelstromsonde (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondennarrays (1) mit einem eigenen Empfangsverstärker (5a, 5b, ...) elektrisch verbunden ist oder einen solchen Empfangsverstärker (5a, 5b, ...) umfasst, wobei bevorzugt sowohl der Sendeverstärker (4a, 4b, ...) als auch der Empfangsverstärker (5a, 5b, ...) jeder einzelnen Wirbelstromsonde (2a, 2b, ...) unabhängig von allen übrigen Sendeverstärkern und Empfangsverstärkern aktivierbar und deaktivierbar ist.Eddy current surface sensor according to the preceding claim, characterized in that each eddy current probe ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) with its own receiver amplifier ( 5a . 5b , ...) is electrically connected or such a reception amplifier ( 5a . 5b , ...), wherein preferably both the transmission amplifier ( 4a . 4b , ...) as well as the reception amplifier ( 5a . 5b , ...) of each individual eddy current probe ( 2a . 2 B , ...) can be activated and deactivated independently of all other transmit amplifiers and receive amplifiers. Wirbelstromflächensensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass mehrere, bevorzugt alle Wirbelstromsonden des Wirbelstromsondenarrays gemeinsam über einen Multiplexer mit ein und demselben Empfangsverstärker elektrisch verbunden sind.Eddy current surface sensor according to claim 1, characterized in that that several, preferably all eddy current probes of the eddy current probe arrays are electrically connected together via a multiplexer with one and the same receiving amplifier. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der, bevorzugt alle der Sendeverstärker (4a, 4b, ...) und/oder der Empfangsverstärker (5a, 5b, ...) durch niederohmiges Schalten und/oder durch Anlegen eines hohen Spannungspegels aktivierbar und durch hochohmiges Schalten und/oder durch Anlegen eines niedrigen Spannungspegels deaktivierbar ist/sind. Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of, preferably all of the transmission amplifiers ( 4a . 4b , ...) and / or the reception amplifier ( 5a . 5b , ...) can be activated by low-resistance switching and / or by applying a high voltage level and can be deactivated by high-resistance switching and / or by applying a low voltage level. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichzeitige in den Sendebetrieb Schalten bevorzugt durch Aktivieren von einem oder mehreren mit den in den Sendebetrieb zu schaltenden Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) elektrisch verbundenen und/oder integriert ausgebildeten Sendeverstärker (n) (4a, 4b, ...) erfolgt und/oder dass das gleichzeitige in den Empfangsbetrieb Schalten bevorzugt durch Aktivieren von einem oder mehreren mit den in den Empfangsbetrieb zu schaltenden Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) elektrisch verbundenen und/oder integriert ausgebildeten Empfangsverstärkern) (5a, 5b, ...) erfolgt.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the simultaneous switching into the transmission mode preferably by activating one or more with the eddy current probes to be switched into the transmit mode ( 2a . 2 B , ...) electrically connected and / or integrated transmitter amplifier (s) ( 4a . 4b , ...) takes place and / or that the simultaneous switching to the receiving mode is preferably performed by activating one or more of the eddy current probes to be switched into the receiving mode ( 2a . 2 B , ...) electrically connected and / or integrated receiving amplifiers) ( 5a . 5b , ...) he follows. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unmittelbar benachbarte Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) als Sondengruppe (6), bei der jede zu dieser Sondengruppe gehörende Wirbelstromsonde mindestens eine unmittelbar benachbarte Wirbelstromsonde, die ebenfalls zu dieser Sondengruppe gehört, hat, so schaltbar sind, dass alle Wirbelstromsonden dieser Sondengruppe gleichzeitig im selben Betriebszustand sind, also entweder im Sendebetrieb oder im Empfangsbetrieb sind, wobei bevorzugt mehrere solcher Sondengruppen (6) gleichzeitig schaltbar sind, und/oder dass mehrere Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) gleichzeitig entweder so in den Sendebetrieb oder so in den Empfangsbetrieb schaltbar sind, dass die einzelnen, jeweils entweder in den Sendebetrieb oder in den Empfangsbetrieb geschalteten Wirbelstromsonden jeweils keine unmittelbar benachbarte Wirbelstromsonde aufweisen, die gleichzeitig in denselben Betriebszustand geschaltet ist.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of immediately adjacent eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) as a probe group ( 6 In which each eddy current probe belonging to this probe group has at least one immediately adjacent eddy current probe, which also belongs to this probe group, can be switched so that all eddy current probes of this probe group are simultaneously in the same operating state, ie either in transmit mode or in receive mode prefers several such probe groups ( 6 ) are simultaneously switchable, and / or that a plurality of eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) at the same time either in the transmission mode or so in the receive mode are switchable, that the individual, either either in the transmit mode or in the receive mode eddy current probes each have no immediately adjacent eddy current probe, which is simultaneously connected in the same operating state. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Verschaltung (3) dergestalt, dass eine oder mehrere erste Wirbelstromsonde(n) (2a, 2b, ...) in den Sendebetrieb schaltbar ist/sind, und dass mehrere andere, zweite Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) bei aufrechterhaltenem Sendebetrieb der ersten Wirbelstromsonde(n) einzeln oder gruppenweise (6) zeitlich aufeinanderfolgend in den Empfangsbetrieb schaltbar und hinsichtlich der durch die erste(n) Wirbelstromsonde(n) bewirkte(n) magnetische(n) Kopplung(en) mit der Probe abfragbar sind und/oder gleichzeitig in den Empfangsbetrieb schaltbar, jedoch zeitlich aufeinanderfolgend in der genannten Hinsicht abfragbar sind, wobei bevorzugt die mehreren zweiten Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) um die eine oder mehreren erste(n) Wirbelstromsonde(n) (2a, 2b, ...) herum liegend, insbesondere kreisförmig herum liegend, angeordnet sind.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized by an electrical interconnection ( 3 ) such that one or more first eddy current probe (s) ( 2a . 2 B , ...) is switchable into the transmission mode, and that a plurality of other, second eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) with sustained transmission operation of the first eddy current probe (s) individually or in groups ( 6 ) are switchable in time to receive mode and can be interrogated with regard to the magnetic coupling (s) with the sample brought about by the first eddy current probe (s) and / or simultaneously switchable to receive mode but chronologically consecutive be queried the above-mentioned aspects, wherein preferably the plurality of second eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) around the one or more first eddy current probe (s) ( 2a . 2 B , ...) lying around, in particular circular lying around, are arranged. Wirbelstromflächensensor nach dem vorhergehenden Anspruch, insbesondere nach dem vorhergehenden Anspruch bei Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verschaltung (3) einen Multiplexer (7), insbesondere einen den Empfangsverstärkern (5a, 5b, ...) nachgeschalteten Multiplexer, aufweist, der zu dem zeitlich aufeinanderfolgenden Abfragen der zweiten Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) ausgebildet ist.Eddy current surface sensor according to the preceding claim, in particular according to the preceding claim when referring back to claim 2, characterized in that the electrical interconnection ( 3 ) a multiplexer ( 7 ), in particular one of the receiving amplifiers ( 5a . 5b , ...) downstream multiplexer, which is to the temporally successive queries of the second eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) is trained. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Verschaltung (3) dergestalt, dass eine oder mehrere erste Wirbelstromsonde(n) (2a, 2b, ...) in den Sendebetrieb schaltbar ist/sind und dass mehrere andere, zweite Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...), die bevorzugt um die eine oder mehreren erste(n) Wirbelstromsonde(n) (2a, 2b, ...) herum liegend, insbesondere kreisförmig herum liegend, angeordnet sind, bei aufrechterhaltenem Sendebetrieb der ersten Wirbelstromsonde(n) gleichzeitig in den Empfangsbetrieb schaltbar und gleichzeitig abfragbar sind.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized by an electrical interconnection ( 3 ) such that one or more first eddy current probe (s) ( 2a . 2 B , ...) is / are switchable into the transmission mode and that several other, second eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) which preferably surround the one or more first eddy current probe (s) ( 2a . 2 B , ...) lying around, in particular circular lying around, are arranged, while maintaining transmission operation of the first eddy current probe (s) simultaneously switchable into the receive mode and at the same time be queried. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verschaltung (3) eine Phasendreheinheit (8) und/oder eine Amplitudenmodulationseinheit, insbesondere eine den Sendeverstärkern (4a, 4b, ...) vorgeschaltete Phasendreheinheit und/oder Amplitudenmodulationseinheit, umfasst, mit der die Phasen und/oder die Amplituden mehrerer zur Induktion eines Wirbelstroms in der Probe an die Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) angelegter Signale auf unterschiedliche Werte einstellbar sind.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical interconnection ( 3 ) a phase rotation unit ( 8th ) and / or an amplitude modulation unit, in particular one of the transmission amplifiers ( 4a . 4b , ...) upstream phase rotation unit and / or amplitude modulation unit, with which the phases and / or the amplitudes of several for inducing an eddy current in the sample to the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of applied signals can be set to different values. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) jeder zweiten Zeile des Wirbelstromsondenarrays (1) in Bezug auf die Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) der beiden jeweils unmittelbar benachbarten Zeilen des Wirbelstromsondenarrays (1) in Zeilenrichtung (Z) versetzt angeordnet sind, bevorzugt um ein Drittel oder die Hälfte des Durchmessers der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) in der Ebene des Wirbelstromsondenarrays (1) versetzt angeordnet sind.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) every other row of the eddy current probe array ( 1 ) with respect to the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the two immediately adjacent rows of the eddy current probe array ( 1 ) are arranged offset in the row direction (Z), preferably by a third or half of the diameter of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) in the plane of the eddy current probe array ( 1 ) are arranged offset. Wirbelstromflächensensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der, bevorzugt mehrere der, besonders bevorzugt alle der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) zum Betrieb im Absolutmodus ausgebildet sind oder dass mindestens eine der, bevorzugt mehrere der, besonders bevorzugt alle der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) zum Betrieb im Differenzmodus ausgebildet sind.Eddy current surface sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of, preferably a plurality of, more preferably all of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) are designed for operation in absolute mode or that at least one of, preferably a plurality of, more preferably all of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) are designed for operation in differential mode. Verfahren zum Betrieb eines Wirbelstromflächensensors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein zweidimensionales Wirbelstromsondenarray (1), das in jeder seiner mehreren Zeilen (z1, z2, ...) und in jeder seiner mehreren Spalten (s1, s2, ...) jeweils mehrere einzelne, zur Induktion eines Wirbelstroms in einer Probe und zum Erfassen der dadurch bewirkten magnetischen Kopplung mit der Probe ausgebildete Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) aufweist und bei dem diese mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) dergestalt elektrisch verschaltet sind, dass jede einzelne dieser mehreren Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) unabhängig von den anderen Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) dieser mehreren Wirbelstromsonden sowohl in den Sendebetrieb, als auch in den Empfangsbetrieb schaltbar ist, wobei mindestens eine der Wirbelstromsonden (2a, 2b, ...) des Wirbelstromsondenarrays (1) zu einem ersten Zeitpunkt in den Sendebetrieb geschaltet wird und zu einem späteren Zeitpunkt in den Empfangsbetrieb geschaltet wird oder umgekehrt, wobei dies in einem Wirbelstromflächensensor gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche bewirkt wird.A method of operating an eddy current surface sensor according to any one of the preceding claims comprising a two-dimensional eddy current probe array ( 1 ), in each of its several rows (z1, z2, ...) and in each of its several columns (s1, s2, ...) each a plurality of individual, for inducing an eddy current in a sample and detecting the thereby caused magnetic Coupling with the sample formed eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) and in which these multiple eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) are electrically connected such that each one of these multiple eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) independent of the other eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of these multiple eddy current probes can be switched into both the transmission mode and the reception mode, at least one of the eddy current probes ( 2a . 2 B , ...) of the eddy current probe array ( 1 ) is switched to the transmission mode at a first time and is switched to the reception mode at a later time, or vice versa, this being effected in an eddy current surface sensor according to one of the preceding claims. Verwendung eines Wirbelstromflächensensors nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder eines Betriebsverfahrens nach Anspruch 13 zur Charakterisierung und/oder Prüfung einer Probe, insbesondere eines bevorzugt anisotropen Kohlefasermultiaxialgeleges und/oder eines Kohlefaserverbundwerkstoffs, insbesondere zur zerstörungsfreien Prüfung der Probe auf Risse, Delaminationen, Winkelgenauigkeiten und/oder Harzdichten.Use of an eddy-current surface sensor according to one of claims 1 to 12 or an operating method according to claim 13 for characterizing and / or testing a sample, in particular a preferably anisotropic carbon fiber multilayer fabric and / or a carbon fiber composite material, in particular for nondestructive testing of the sample for cracks, delaminations, angular accuracies and / or resin densities.
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