DE102012111706B4

DE102012111706B4 - Arrangement and method for inductively excited thermography

Info

Publication number: DE102012111706B4
Application number: DE102012111706.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Bohm
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: DE102012111706A1

Abstract

Prüfvorrichtung zur Detektion von Delaminationen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen, mit einem Sender (11) mit dem ein Prüfling (12) mit einem elektromagnetischen Feld beaufschlagbar ist, und einem Empfänger (13) mit dem eine durch den Sender (11) mittels induktiver Kopplung in dem Prüfling (12) hervorgerufene Wärmeverteilung zumindest bereichsweise detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender ein Array von Spulen (21, 31) ist und dass der Sender Modulationsmittel zur amplitudenmodulierten Bestromung der Spulen aufweist, die derart konfiguriert sind, dass im Prüfling (12) zeitlich veränderliche laterale Wärmeverteilungen mit einer bestimmten Ausbreitungsrichtung hervorrufbar sind.Test device for the detection of delamination, cracks or material defects in surfaces, with a transmitter (11) with which a test piece (12) can be subjected to an electromagnetic field, and a receiver (13) with one through the transmitter (11) by means of inductive coupling The heat distribution caused in the test object (12) can be detected at least in certain areas, characterized in that the transmitter is an array of coils (21, 31) and that the transmitter has modulation means for amplitude-modulated current supply to the coils, which are configured in such a way that 12) temporally variable lateral heat distributions can be produced with a specific direction of propagation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren für die induktiv angeregte Thermografie. Die Erfindung betrifft im Besonderen eine Prüfvorrichtung mit zugehörigem Prüfverfahren zur Detektion von oberflächennahen Defekten, insbesondere vertikalen Rissen in flachen Bauteilen, insbesondere Multilayer-Strukturen in der Elektronik, mit Thermografie-Kameras. The invention relates to an arrangement and a method for inductively excited thermography. More particularly, the invention relates to a test apparatus with associated test method for the detection of near-surface defects, in particular vertical cracks in flat components, in particular multilayer structures in electronics, with thermographic cameras.

Für die automatisierte Rissprüfung existieren eine Reihe von zerstörungsfreien Standardverfahren wie Wirbelstromverfahren, Ultraschallverfahren, Röntgendurchstrahlung oder Computertomographie sowie Thermografie. Wirbelstomverfahren sind auf leitfähige Schichten beschränkt. Ultraschallverfahren haben den Nachteil, dass diese kontaktbehaftet sind. Röntgen-Durchstrahlung oder Computertomographie geht in der Regel mit hohen Sicherheitsanforderungen einher und ist insbesondere deshalb relativ teuer. There are a number of non-destructive standard methods for automated crack testing, such as eddy current, ultrasound, X-ray or computed tomography and thermography. Wirbelstomverfahren are limited to conductive layers. Ultrasonic methods have the disadvantage that they are contact-related. X-ray radiography or computed tomography is usually associated with high safety requirements and is therefore relatively expensive.

Bei der aktiven Thermografie wird Wärme in einen Prüfling geleitet. Das dynamische Verhalten seiner Oberfläche hinsichtlich der Aufnahme und Ausbreitung dieser Wärme kann mit einem Wärmedetektor, bspw. mit einem infrarotempfindlichen Sensor oder bildgebendem System, wie einer Infrarotkamera beobachtet werden. An Stellen, an denen sich Defekte bzw. Risse befinden, dringt die eingeleitete Wärme langsamer ein bzw. breitet sich langsamer aus als an fehlerfreien Stellen, so dass aus einer bereichsweisen Beobachtung der Oberfläche des Prüflings an oder unter der Oberfläche des Prüflings befindliche Defekte oder Risse lokalisierbar sind. Neben der zeitlichen Beeinflussung der Wärmeverteilung, verändern Defekte auch die Temperaturamplitude im Prüfobjekt. In active thermography, heat is transferred to a test sample. The dynamic behavior of its surface with regard to the absorption and propagation of this heat can be observed with a heat detector, for example with an infrared-sensitive sensor or imaging system, such as an infrared camera. At locations where there are defects or cracks, the heat introduced penetrates more slowly or propagates more slowly than at defect-free locations, so that defects or cracks located at or below the surface of the test object are observed area by area of the test object can be localized. In addition to the temporal influence on the heat distribution, defects also change the temperature amplitude in the test object.

Die Einbringung von Wärme in den Prüfling kann mittels optischer Anregung, Ultraschallanregung, konvektiver Anregung oder induktiver Anregung mit großen Einzelspulen erfolgen. Optische Anregung hat den Nachteil, dass diese oberflächenabhängig erfolgt. Ultraschallanregung hat den Nachteil, dass diese kontaktbehaftet ist. Konvektive Erwärmung über Heiß- bzw. Kaltluft kann nur die Prüflingsoberfläche anregen, so dass die detektierbare Fehlertiefe beschränkt ist. Zudem ist die erreichbare Modulationsfrequenz niedrig. The introduction of heat into the specimen can be done by means of optical excitation, ultrasonic excitation, convective excitation or inductive excitation with large individual coils. Optical excitation has the disadvantage that it is surface-dependent. Ultrasound excitation has the disadvantage that it is contact-related. Convective heating via hot or cold air can only excite the specimen surface, so that the detectable defect depth is limited. In addition, the achievable modulation frequency is low.

Bei der Puls-Thermografie erfolgt die Einbringung von Wärme in den Prüfling durch einen einzelnen Anregungsimpuls. Bei der Lock-in-Thermografie erfolgt die Einbringung von Wärme in den Prüfling mittels periodischer Anregung. Bei letzterer kann sowohl das Amplituden- als auch das Phasenverhalten der zu analysierenden Oberfläche hinsichtlich der Aufnahme und Ausbreitung von Wärme analysiert werden. In pulse thermography, the introduction of heat into the test object is effected by a single excitation pulse. In lock-in thermography, heat is introduced into the test specimen by means of periodic excitation. In the latter case, both the amplitude and the phase behavior of the surface to be analyzed with regard to the absorption and propagation of heat can be analyzed.

1(b) zeigt eine Prüfanordnung nach dem Stand der Technik zur Lock-in-Thermografie mittels induktiver Anregung in Form einer großen Einzelspule 11. Der Prüfling 12 weist nicht leitfähige Bereiche 121 und leitfähige Bereiche 122 auf. In den leitfähigen Bereichen 122 werden durch die große Einzelspule 11 Wirbelströme 123 induziert, die welche als Wärmequelle wirken. Die Wärme breitet sich in dem Prüfling 12 aus. An Stellen 2, wo ein Materialdefekt 124 auftritt, breitet sich die Wärme langsamer zur Oberfläche 125 aus als an Stellen 1, wo sich die Wärme ungehindert zur Oberfläche 125 ausbreitet. Die Obefläche 125 wird mittels einer Infrarotkamera (IR-Kamera) 13 beobachtet. 1(a) zeigt das Anregungssignal, mit welcher die große Einzelspule 11 bestromt wird. Es handelt sich um ein amplituden-moduliertes Signal mit Lock-in-Frequenz f_lock-in und Trägerfrequenz f_ind. 1(c) zeigt den zeitlichen Verlauf der Obeflächentemperatur an den Stellen 1 und 2. 1 (b) shows a test arrangement according to the prior art for lock-in thermography by means of inductive excitation in the form of a large single coil 11 , The examinee 12 has non-conductive areas 121 and conductive areas 122 on. In the conductive areas 122 be through the big single coil 11 eddy currents 123 which act as a heat source. The heat spreads in the test piece 12 out. In places 2, where a material defect 124 occurs, the heat spreads slower to the surface 125 out as in places 1, where the heat is unhindered to the surface 125 spreads. The surface 125 is using an infrared camera (IR camera) 13 observed. 1 (a) shows the excitation signal with which the large single coil 11 is energized. It is an amplitude-modulated signal with lock-in frequency f _lock-in and carrier frequency f _ind . 1 (c) shows the time course of the surface temperature at the points 1 and 2.

Induktiv angeregte Thermografie ist bisher nur bei großen Maschinenteilen, wie z.B. Zahnrädern oder CFK-Platten bekannt. Die Probe wird im gesamten zu messenden Sichtfeld der IR-Kamera mit Zylinderspulen angeregt. Eine Relativbewegung von Spule und Prüfling bzw. Prüfobjekt während der Messung ist nicht vorgesehen. Für Elektronik-Prüflinge scheidet diese Anregungstechnologie aus, weil die Zerstörung aktiver Bereiche durch induzierte Überspannung wahrscheinlich ist. Um nicht nur lokale Unterschiede der thermischen Leitfähigkeit, sondern auch Unterschiede der thermischen Kapazität im IR-Bild zu erkennen, erfolgt die Probenanregung zeitlich veränderlich (Amplitudenmodulation, lock-in Thermografie). Dieses lock-in-Verfahren ist sehr zeitaufwendig, weil zur lock-in-Korrelation mehrere Modulationsperioden benötigt werden. Bei großen Probenflächen oder für eine feine Ortsauflösung muss im Rasterverfahren gearbeitet werden, wodurch sich die Messzeit enorm erhöht. Inductively excited thermography has hitherto been the case only for large machine parts, such as e.g. Gear wheels or CFRP plates known. The sample is excited in the entire field of view of the IR camera with cylindrical coils. A relative movement of the coil and the test object or test object during the measurement is not provided. For electronic devices, this excitation technology is eliminated because the destruction of active areas by induced overvoltage is likely. To detect not only local differences in thermal conductivity, but also differences in thermal capacity in the IR image, the sample excitation is time-varying (amplitude modulation, lock-in thermography). This lock-in process is very time consuming because lock-in correlation requires several modulation periods. In the case of large sample areas or for fine spatial resolution, it is necessary to work in the raster process, which enormously increases the measuring time.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Prüfanordnung und ein Prüfverfahren für die induktive angeregt Thermografie anzugeben, mit dem Prüflinge mit großen Oberflächen schnell geprüft werden könne, ohne die Prüflinge durch Überspannung zu zerstören. It is therefore an object of the invention to provide a test arrangement and a test method for the inductive excited thermography, can be tested with the test specimens with large surfaces quickly without destroying the specimens by overvoltage.

Diese Aufgabe wird mit einer Prüfanordnung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch sowie einem Prüfverfahren gemäß dem unabhängigen Verfahrensanspruch gelöst. Abhängige Ansprüche betreffen besondere Ausführungsformen. This object is achieved with a test arrangement according to the independent device claim and a test method according to the independent method claim. Dependent claims relate to particular embodiments.

Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung, insbesondere zur Detektion von Delaminationen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen, mit einem Sender mit dem ein Prüfling mit einem elektromagnetischen Feld beaufschlagbar ist, und einem Empfänger mit dem eine durch den Sender mittels induktiver Kopplung in dem Prüfling hervorgerufene Wärmeverteilung zumindest bereichsweise detektierbar ist. Hierbei ist vorgesehen, dass der Sender ein Array von Spulen ist. The invention relates to a test arrangement, in particular for the detection of delaminations, cracks or material defects in surfaces, with a Transmitter with which a test object can be acted upon by an electromagnetic field, and a receiver with which a heat distribution caused by the transmitter by means of inductive coupling in the test object can be detected at least in regions. It is provided that the transmitter is an array of coils.

Durch die lokal steuerbare Prüflingsanregung in Form des Arrays von Spulen kann die Anregung ohne Relativbewegung von Anregungsspule, Kamera und Prüfling erfolgen. Zudem ist es möglich, die Anregungsspule gleichzeitig für die Wirbelstromprüfung einzusetzen, so dass die Erkennungsrate für Fehler in leitfähigen Prüflingsbereichen gesteigert werden kann oder ggf. auch das Fehlerspektrum erweitert wird. The locally controllable Prüflingsanregung in the form of the array of coils excitation can be done without relative movement of excitation coil, camera and DUT. It is also possible to use the excitation coil at the same time for the eddy current test, so that the detection rate for errors in conductive test specimen areas can be increased or, if necessary, the error spectrum is also expanded.

Bei dem Empfänger kann es sich um eine Infrarot-Kamera handeln, mit der IR-Bilder, welche den Temperaturverlauf an der Oberfläche des Prüflings abbilden, aufgenommen werden. The receiver can be an infrared camera with which IR images, which map the temperature profile on the surface of the test object, are recorded.

In der Prüfvorrichtung ist vorgesehen, dass der Sender Modulationsmittel zur amplitudenmodulierten Bestromung der Spulen aufweist. Damit ist eine Lock-in-Thermographie möglich, wobei mit der Lock-in-Frequenz die Hüllkurve des modulierten Stromsignals gesteuert wird und mit der Träger- oder Anregungsfrequenz Wirbelströme in entsprechender Größenordnung in leitfähigen Bereichen des Prüflings hervorgerufen werden. In the test apparatus it is provided that the transmitter has modulation means for the amplitude-modulated energization of the coils. For a lock-in-thermography is possible, with the lock-in frequency, the envelope of the modulated current signal is controlled and caused by the carrier or excitation frequency eddy currents of a similar magnitude in conductive regions of the specimen.

In der Prüfvorrichtung ist vorgesehen, dass die Modulationsmittel derart konfiguriert sind, dass im Prüfling zeitlich veränderliche laterale Wärmeverteilungen mit einer bestimmten Ausbreitungsrichtung hervorrufbar sind. Hierzu werden die Lock-in-Amplituden und Lock-in-Phasen der einzelnen Spulenströme derart gesteuert, dass sich ein gewünschter zeitlicher Verlauf der Wärmeverteilung in Form von Wärmewellen ergibt. Materialübergänge, bspw. vertikale Risse, treten somit im IR-Bild hervor. Im Gegensatz zum Stand der Technik mit Relativbewegung von Spule und Prüfling, wo ähnliche technische Wirkungen nur für niedrige Relativgeschwindigkeiten und nicht mit derselben Wiederholgenauigkeit erreicht werden können, hat diese Ausgestaltung den Vorteil, dass hohe Relativgeschwindigkeiten von Spule und Prüfling durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Spulen emuliert werden können. In the test apparatus it is provided that the modulation means are configured in such a way that temporally variable lateral heat distributions with a certain propagation direction can be produced in the test object. For this purpose, the lock-in amplitudes and lock-in phases of the individual coil currents are controlled in such a way that a desired time profile of the heat distribution results in the form of thermal waves. Material transitions, for example vertical cracks, thus appear in the IR image. In contrast to the prior art with relative movement of the coil and the specimen, where similar technical effects can only be achieved for low relative speeds and not with the same repeatability, this embodiment has the advantage that high relative speeds of the coil and the specimen emulated by appropriate control of the individual coils can be.

In einer Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist vorgesehen, dass die Modulationsmittel derart konfiguriert sind, dass in dem Prüfling örtlich und/oder zeitlich wechselnde Gradienten der Wärmeverteilung hervorrufbar sind. Hierzu ist eine schachbrettartige Ansteuerung der Spulen erforderlich, d.h. dass zwei benachbarte Spulen in einer Raumrichtung zu einem Zeitpunkt komplementär bestromt werden, d.h. der Ansteuerstrom der einen Spule weist ein Maximum auf und der Ansteuerstrom der zweiten Spule weist ein Minimum auf. Im Zeitverlauf alternieren Maximum und Minimum. Die Lock-in Frequenz ist hierbei bevorzugt so zu wählen, dass die thermische Eindringtiefe ungefähr dem Spulenabstand entspricht. Damit sind insbesondere bekannte Bildverarbeitungs-algorithmen zur Lock-in Verrechnung im Zeitbereich nach dem Stand der Technik ohne Anpassung nutzbar. In one embodiment of the test apparatus, it is provided that the modulation means are configured such that locally and / or temporally varying gradients of the heat distribution can be produced in the test object. For this purpose, a checkerboard-like control of the coils is required, i. that two adjacent coils are complementarily energized in one spatial direction at a time, i. the drive current of a coil has a maximum and the drive current of the second coil has a minimum. Over time, maximum and minimum alternate. In this case, the lock-in frequency is preferably to be selected such that the thermal penetration depth corresponds approximately to the coil spacing. Thus, in particular known image processing algorithms for lock-in accounting in the time domain according to the prior art can be used without adaptation.

Bevorzugt werden die Modulationsmittel so konfiguriert, dass in dem Prüfling örtlich wechselnde Gradienten der Wärmeverteilung flächendeckend hervorrufbar sind. Somit kann eine schnellstmögliche Messung der gesamten Oberfläche des Prüflings erfolgen. The modulation means are preferably configured in such a way that spatially varying gradients of the heat distribution in the test specimen can be produced across the board. Thus, the fastest possible measurement of the entire surface of the specimen can be done.

In einer Ausgestaltung der Prüfvorrichtung ist vorgesehen, dass die Modulationsmittel derart konfiguriert sind, dass eine Vielzahl von Spulen des Arrays gleichzeitig amplitudenmoduliert bestrombar ist. Damit können mehrere Spulen innerhalb deren Wirkbereich zur etablierten Lock-in-Thermografie im Rahmen eines multiplen Rasterverfahrens genutzt werden. Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass bei entsprechendem Spulenabstand die induzierte Spannung niedrig gehalten werden kann, so dass es nur zu geringer Belastung der Prüflinge kommt. Benachbarte Spulen des Arrays können zur Einstellung der effektiven Spulengröße mit beliebiger Stromorientierung und Wechselstromphase zur Erzielung positiver oder negativer Interferenzen zusammengeschalten werden. In one embodiment of the test apparatus, it is provided that the modulation means are configured in such a way that a multiplicity of coils of the array can be supplied with current amplitude modulation at the same time. Thus, multiple coils can be used within their effective range for established lock-in thermography in the context of a multiple screening process. The advantage of this embodiment is that with a corresponding coil spacing, the induced voltage can be kept low, so that there is only a small load on the test samples. Adjacent coils of the array can be interconnected to set the effective coil size with any current orientation and AC phase to provide positive or negative interference.

Bevorzugt sind Sender und Empfänger zeitlich synchronisiert. Somit können kommerzielle erhältliche bildgebende Systeme mit Infrarot-Kamera und nachgeschalteter Auswerteeinheit mit geeigneter Auswerte-Software eingesetzt werden. Preferably, transmitter and receiver are synchronized in time. Thus, commercially available imaging systems with infrared camera and downstream evaluation can be used with appropriate evaluation software.

Die Erfindung betrifft zudem ein Prüfverfahren zur Detektion von Delaminationen, Rissen oder Materialfehlern in Oberflächen wobei mit einem Sender ein elektromagnetisches Feld in einen Prüfling induktiv eingekoppelt wird und mit einem Empfänger eine sich ergebende Wärmeverteilung zumindest bereichsweise detektiert wird. Hierbei ist vorgesehen, dass das elektromagnetische Feld induktiv mit einem Array von Spulen eingekoppelt wird. The invention additionally relates to a test method for detecting delaminations, cracks or material defects in surfaces, wherein an electromagnetic field is inductively coupled into a test object with a transmitter and a resulting heat distribution is detected at least in regions with a receiver. It is provided that the electromagnetic field is inductively coupled to an array of coils.

In einer Ausgestaltung des Prüfverfahrens ist vorgesehen, dass die Spulen mit einem amplitudenmodulierten Strom mit einer lock-in Frequenz und einer Trägerfrequenz bestromt werden. In one embodiment of the test method is provided that the coils are energized with an amplitude-modulated current with a lock-in frequency and a carrier frequency.

Bevorzugt werden die Spulen derart bestromt, dass im Prüfling zeitlich veränderliche laterale Wärmeverteilungen mit einer bestimmten Ausbreitungsrichtung hervorgerufen werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Thermografie-Prüfung im Vergleich zum Stand der Technik beschleunigt werden kann. Eine niedrige Induktionsspannung verhindert Durchbruchschäden an der Elektronik des Prüflings. The coils are preferably energized in such a way that temporally variable lateral heat distributions with a specific propagation direction are produced in the test object. An advantage of this embodiment is that the thermography test can be accelerated compared to the prior art. A low induction voltage prevents breakdown damage to the electronics of the device under test.

Das Array von Spulen kann für die Wirbelstromprüfung verwendet werden, wobei Messergebnisse der Wirbelstromprüfung mit Messergebnissen der induktiven Thermographie rechentechnisch kombiniert werden. The array of coils can be used for eddy current testing, where eddy current test results are combined with inductive thermography measurement results.

Ein weiterer Anwendungsfall der Erfindung betrifft das Mapping von übereinander liegenden Layern zur genauen lateralen Ausrichtung. Another application of the invention relates to the mapping of superimposed layers for accurate lateral alignment.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren erläutert. Hierbei zeigen: The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to figures. Hereby show:

1 das Prinzip der induktiv angeregten Thermografie nach Stand der Technik; 1 the principle of inductively excited thermography according to the prior art;

2 eine Spulenarray-Ansteuerung zur Generierung thermischer Wellen im Prüfling; 2 a coil array driver for generating thermal waves in the DUT;

3 eine Spulenarray-Ansteuerung zur Generierung ständig wechselnder Gradienten im Prüfling; 3 a coil array drive for generating constantly changing gradients in the DUT;

4 ein doppelschichtiges Spulenarray von Hexagon-Spulen; 4 a double-layered coil array of hexagon coils;

5 die Ansteuerung der Bestromung des doppelschichtigen Spulenarrays von Hexagon-Spulen. 5 the control of the energization of the double-layered coil array of hexagon coils.

In einem Ausführungsbeispiel wird in der in 1(b) gezeigten Prüfanordnung die große Einzelspule 11 durch ein Array von Spulen 21, wie in 2(b) gezeigt, ersetzt. Das Array von Spulen 21 weist einzelne Spulen 22, Ansteueranschlüsse 23 sowie vertikal 24 und horizontal 25 verlaufende Leiterbahnen auf. 1(a) zeigt den zeitlichen Verlauf der Ansteuerströme der Ansteueranschlüsse 22.1–22.8, welche zum Anschluss der vertikal verlaufenden Leiterbahnen 24 dienen. Die Ansteueranschlüsse zum Anschluss der horizontal verlaufenden Leiterbahnen 25 liegen auf Masse. Es breitet sich in eine Wärmewelle in horizontaler Richtung aus, deren Verlauf in 2(c) zu zwei verschiedenen Zeitpunkten dargestellt ist. In diesem können hohe virtuelle Relativgeschwindigkeiten von Spule und Prüfling durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Spulen emuliert werden. Gleichzeitig kann die induzierte Spannung niedrig gehalten werden. In one embodiment, in the in 1 (b) shown test arrangement, the large single coil 11 through an array of coils 21 , as in 2 B) shown, replaced. The array of coils 21 has individual coils 22 , Control connections 23 as well as vertically 24 and horizontal 25 running tracks on. 1 (a) shows the timing of the drive currents of the drive terminals 22.1 - 22.8 , which are used to connect the vertical conductor tracks 24 serve. The drive connections for connecting the horizontally running tracks 25 lie on earth. It spreads in a heat wave in a horizontal direction, whose course in 2 (c) is shown at two different times. In this high virtual relative velocities of coil and DUT can be emulated by appropriate control of the individual coils. At the same time, the induced voltage can be kept low.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in der in 1(b) gezeigten Prüfanordnung die große Einzelspule 11 durch ein Array von Spulen 31, wie in 3(b) gezeigt, ersetzt. Das Array von Spulen 31 weist einzelne Spulen 32, Ansteueranschlüsse 33 sowie erste 34 und zweite 35 diagonal verlaufende Leiterbahnen auf. Durch die zueinander senkrecht angeordneten diagonal verlaufenden Leiterbahnen (34, 35) ist das Array von Spulen 31 schachbrettartig verschaltet. 3(a) zeigt den zeitlichen Verlauf der Ansteuerströme für die alternierenden Ansteueranschlüsse 33 A und B. 3(c) zeigt die sich ergebende Oberflächentemperatur zu zwei verschiedenen Zeitpunkten. Wie in 3(c) ersichtlich können in dem Prüfling örtlich und zeitlich wechselnde Gradienten der Wärmeverteilung flächendeckend hervorgerufen werden. Somit kann eine schnellstmögliche Messung der gesamten Oberfläche des Prüflings erfolgen. In a further embodiment, in the in 1 (b) shown test arrangement, the large single coil 11 through an array of coils 31 , as in 3 (b) shown, replaced. The array of coils 31 has individual coils 32 , Control connections 33 as well as first 34 and second 35 diagonal running tracks on. Due to the mutually perpendicular diagonal tracks ( 34 . 35 ) is the array of coils 31 connected like a checkerboard. 3 (a) shows the timing of the drive currents for the alternating drive terminals 33 A and B. 3 (c) shows the resulting surface temperature at two different times. As in 3 (c) It can be seen that spatially and temporally varying gradients of heat distribution can be caused everywhere in the test specimen. Thus, the fastest possible measurement of the entire surface of the specimen can be done.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in der in 1(b) gezeigten Prüfanordnung die große Einzelspule 11 durch ein doppelschichtiges Spulenarray 41 von Hexagon-Spulen 45, wie in 4 gezeigt, ersetzt. Eine erste Schicht 43 von Hexagon-Spulen 45 ist unterhalb einer zweiten Schicht 44 von Hexagon-Spulen 45 angeordnet. Die Schichten 43, 44 definieren Ebenen, deren Normalvektoren in Richtung der Achse einer zu prüfenden Dreifach-Durchkontaktierung 42 zeigen. Die Orientierung des Ansteuerstromes von benachbarten Hexagon-Spulen 45 kann wie in 5(a)–(d) gezeigt erfolgen. Damit lassen sich vielseitige Wärmeverteilungen im Prüfling 42 erzeugen. In a further embodiment, in the in 1 (b) shown test arrangement, the large single coil 11 through a double-layered coil array 41 of hexagon coils 45 , as in 4 shown, replaced. A first shift 43 of hexagon coils 45 is below a second layer 44 of hexagon coils 45 arranged. The layers 43 . 44 define planes whose normal vectors are in the direction of the axis of a triple via to be tested 42 demonstrate. The orientation of the drive current of adjacent hexagon coils 45 can be like in 5 (a) - (d) shown. This allows versatile heat distributions in the test specimen 42 produce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111: große Einzelspule big single coil
12, 4212, 42: Prüfling examinee
121121: nicht leitfähige Bereiche non-conductive areas
122122: leitfähige Bereiche conductive areas
123123: Wirbelströme eddy currents
124124: Materialdefekt material defect
125125: Oberfläche surface
1313: IR-Kamera IR camera
21, 31, 4121, 31, 41: Array von Spulen Array of coils
22, 3222, 32: Spule Kitchen sink
23, 3323, 33: Ansteueranschluss drive terminal
2424: vertikal verlaufende Leiterbahn vertically running trace
2525: horizontal verlaufende Leiterbahn horizontally running trace
3434: erste diagonal verlaufende Leiterbahn first diagonal track
3535: zweite diagonal verlaufende Leiterbahn second diagonal conductor track
4343: erste Schicht von Spulen first layer of coils
4444: zweite Schicht von Spulen second layer of coils
4545: Hexagon-Spule Hexagon coil

Claims

Test device for the detection of delaminations, cracks or material defects in surfaces, with a transmitter ( 11 ) with which a test object ( 12 ) with a electromagnetic field can be acted upon, and a receiver ( 13 ) with the one through the transmitter ( 11 ) by means of inductive coupling in the test piece ( 12 ) is at least partially detectable, characterized in that the transmitter is an array of coils ( 21 . 31 ) and in that the transmitter has modulation means for the amplitude-modulated energization of the coils, which are configured such that in the test object ( 12 ) temporally variable lateral heat distributions with a certain propagation direction are hervorufbar.

Test device according to Claim 1, characterized in that the modulation means are configured such that in the test piece ( 12 ) locally and / or temporally changing gradients of heat distribution can be evoked.

Test device according to claim 2, characterized in that in the test specimen ( 12 ) spatially and / or temporally changing gradients of heat distribution can be caused nationwide.

Test device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the modulation means are configured such that a plurality of coils ( 22 . 32 ) of the array ( 21 . 31 ) are energized simultaneously amplitude modulated.

Test device according to one of claims 1 to 3, characterized in that adjacent coils ( 22 . 32 ) of the array of coils ( 21 . 31 ) can be interconnected to set the effective coil size.

Test method for the detection of delaminations, cracks or material defects in surfaces using a transmitter ( 11 ) an electromagnetic field in a test specimen ( 12 ) is inductively coupled and with a receiver ( 13 ) a resulting heat distribution is at least partially detected, characterized in that the electromagnetic field is inductively connected to an array of coils ( 21 . 31 ) and that the coils ( 22 . 32 ) are energized with an amplitude-modulated current with a lock-in frequency and a carrier frequency such that in the test specimen ( 12 ) are caused temporally variable lateral heat distributions with a certain propagation direction.

Test method according to claim 6, characterized in that the array of coils ( 21 . 31 ) is used for the eddy current test, wherein eddy current test results are combined with inductive thermography measurement results computationally.