DE102014209602A1 - Test method and test device for non-destructive material testing by means of a probe array - Google Patents

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Abstract

Bei einem Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings 190 wird ein Sonden-Array 110 verwendet, das eine Vielzahl von Prüfsonden P1, P2, ... Pn aufweist. Das Sonden-Array wird in die Nähe einer Oberfläche 192 des Prüflings positioniert. Sondensignale von mehreren Prüfsonden des Sonden-Arrays werden mittels einer Signal-Addierungseinrichtung ADD in einer Additionsoperation zu einem Summensignal addiert und das aus der Additionsoperation resultierende Summensignal wird zur Charakterisierung von Defekten in dem Prüfling in einer Auswertungsoperation ausgewertet. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sondensignale vor der Additionsoperation mittels einer Amplitudenfiltereinrichtung AF einer Amplitudenfilterung in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellwert unterworfen werden, wobei Sondensignale mit einer Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts ausgefiltert und nur Sondensignale mit einer Signalamplitude größer oder gleich dem Schwellwert der Additionsoperation zugeführt werden.In a non-destructive testing of a device under test 190, a probe array 110 is used which has a plurality of probes P1, P2, ... Pn. The probe array is positioned near a surface 192 of the device under test. Probe signals from a plurality of probe probes of the probe array are added to a sum signal by means of a signal adding device ADD in an addition operation, and the sum signal resulting from the addition operation is evaluated to characterize defects in the device under test in an evaluation operation. The method is characterized in that the probe signals before the addition operation by means of an amplitude filter AF are subjected to amplitude filtering with respect to a predetermined threshold, wherein probe signals with a signal amplitude below the threshold filtered out and only probe signals with a signal amplitude greater than or equal to the threshold value of the addition operation become.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART

Die Erfindung betrifft ein Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings mittels eines Sonden-Arrays, das eine Vielzahl von Prüfsonden aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine zur Durchführung des Prüfverfahrens geeignete Prüfvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.The invention relates to a test method for non-destructive material testing of a test specimen by means of a probe array comprising a plurality of test probes, according to the preamble of claim 1 and a test apparatus suitable for carrying out the test method according to the preamble of claim 6.

Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung (non-destructive testing, NDT), beispielsweise bei der automatisierten zerstörungsfreien Prüfung an Halbzeugen für die metallerzeugende und metallverarbeitende Industrie, zur Durchführung von Prüfungen an sicherheitsrelevanten und funktionskritischen Bauteilen für Land- und Luftfahrzeuge oder im Anlagenbau, werden heutzutage nach unterschiedlichen Prinzipien arbeitende Prüfverfahren und entsprechende Prüfvorrichtungen eingesetzt. Beispielsweise hat sich die Wirbelstromprüfung in vielen Anwendungsgebieten bei der Prüfung elektrisch leitender Materialien bewährt. Die für die Wirbelstromprüfung eingesetzten Prüfsonden werden üblicherweise als „Wirbelstromsonden“ bezeichnet. Die Streuflussprüfung, die Ultraschallprüfung, die Prüfung mittels GMR(Giant Magneto-Resistance)-Prüfsonden oder anderer magnetfeldempfindlicher Prüfsonden werden ebenfalls häufig eingesetzt.In non-destructive testing (NDT), for example in the automated non-destructive testing of semi-finished products for the metal-producing and metalworking industry, to carry out tests on safety-critical and mission-critical components for land vehicles and aircraft or in plant construction, nowadays come after different Principles working test methods and corresponding test devices used. For example, the eddy current testing has proven in many applications in the testing of electrically conductive materials. The test probes used for eddy current testing are commonly referred to as "eddy current probes". Stray flux testing, ultrasonic testing, GMR (Giant Magneto-Resistance) probing or other magnetic field sensitive probes are also commonly used.

Die mit einem Prüfverfahren erzielbare Empfindlichkeit für kleine Defekte wird in der Regel durch die Größe des sensitiven Bereichs einer Prüfsonde mitbestimmt, so dass Prüfsonden für die Defektsuche in der Regel kleine Baugrößen haben. Andererseits ist es vielfach gewünscht, größere Flächenbereiche eines Prüflings in relativ kurzer Zeit zu prüfen. Hier kommen dann häufig sogenannte Sonden-Arrays zum Einsatz, die eine Vielzahl von (normalerweise gleichartigen) Prüfsonden in einer vorgegebenen räumlichen Anordnung aufweisen.The small-defect sensitivity that can be achieved with a test method is usually determined by the size of the sensitive area of a test probe, so that probes for defect detection usually have small sizes. On the other hand, it is often desired to test larger surface areas of a test specimen in a relatively short time. Frequently, so-called probe arrays are used here, which have a large number of (normally identical) test probes in a predetermined spatial arrangement.

Bei manchen Sonden-Arrays mit zwei oder mehr Prüfsonden können die Sondensignale jeder der Prüfsonden unabhängig von den Sondensignalen der anderen Empfängerspulen ausgewertet werden. Es ist auch möglich, eine gemeinsame Auswertung der Sondensignale von einigen oder allen Prüfsonden vorzusehen. Unter anderem gibt es Prüfvorrichtungen, bei denen Signalausgänge der Prüfsonden elektrisch in Reihe geschaltet sind oder geschaltet werden können, so dass das Sonden-Array insgesamt ein Summensignal erzeugt, welches sich aus der Addition von Spannungen oder Spannungsanteilen ergibt, die in den einzelnen Prüfsonden erzeugt werden. Dadurch wird es u.a. möglich, größere Flächen mit höherer Fehlerauflösung zu prüfen.In some probe arrays with two or more probes, the probe signals of each of the probes can be evaluated independently of the probe signals of the other receiver coils. It is also possible to provide a common evaluation of the probe signals from some or all probes. Among other things, there are test devices in which signal outputs of the probes are electrically connected in series or can be switched, so that the probe array produces an overall sum signal, which results from the addition of voltages or voltage components generated in the individual probes , This will make it u.a. possible to check larger areas with higher error resolution.

Werden in Reihe geschaltete Prüfsonden verwendet, kann ggf. auf komplexe Multiplex-Technologie verzichtet werden, da Sondensignale aller in Reihe geschalteten Prüfsonden über einen einzigen Auswertekanal ausgewertet werden können.If test probes connected in series are used, it may be possible to dispense with complex multiplex technology since probe signals of all test probes connected in series can be evaluated via a single evaluation channel.

In der Regel ergeben kleine Defekte Sondensignale mit relativ kleiner Signalamplitude. Kleine Defekte können funktionskritisch für den Prüfling sein. Prüfsonden sollten somit hohe Empfindlichkeit auch für kleine Defekte besitzen. Wenn jedoch auch funktional unkritische Unregelmäßigkeiten als potentielle Defekte identifiziert werden, besteht die Gefahr, auch an sich defektfreie Prüflinge oder Prüflingsabschnitte als defektbehaftet zu verwerfen, wodurch ggf. unnötig viel Ausschuss entsteht. Prüfverfahren und die Prüfvorrichtungen sollten so ausgelegt sein, dass eine zuverlässige Defekterkennung und eine sichere Unterscheidung zwischen gesuchten Defekten und nicht relevanten Pseudodefekten möglich sind.As a rule, small defects result in probe signals with a relatively small signal amplitude. Small defects can be functionally critical for the examinee. Test probes should therefore have high sensitivity even for small defects. However, if functionally uncritical irregularities are also identified as potential defects, there is a risk of discarding defect-free specimens or test specimen sections as being defective, as a result of which unnecessarily much waste may be produced. Test methods and test equipment should be designed to allow reliable detection of defects and reliable discrimination between sought-after defects and irrelevant pseudo-defects.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Prüfverfahren und eine gattungsgemäße Prüfvorrichtung bereitzustellen, die es erlauben, bei Bedarf auch relativ kleine Defekte in Materialien mit vielen kleinen Unregelmäßigkeiten zuverlässig zu detektieren. Insbesondere soll im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine Reduzierung des Signal/Rausch-Verhältnisses erzielt werden.It is an object of the invention to provide a generic test method and a generic test apparatus, which allow reliable detection of relatively small defects in materials with many small irregularities, if required. In particular, a reduction of the signal-to-noise ratio should be achieved compared to conventional solutions.

Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben stellt die Erfindung ein Prüfverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 6 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve these and other objects, the invention provides a test method having the features of claim 1 and a test apparatus having the features of claim 6. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

Bei dem Prüfverfahren wird das Sonden-Array in der Nähe einer Oberfläche des Prüflings so positioniert, dass die Prüfsonden in Wechselwirkung mit dem Prüfling treten können. Häufig verbleibt ein geringer Abstand (Prüfabstand) zwischen Prüflingsoberfläche und Prüfsonde. Dies ist jedoch nicht zwingend, es gibt auch Varianten mit Prüfsonden, die zur Prüfung in direkten Kontakt mit der Prüflingsoberfläche gebracht werden. Bei der Durchführung der Prüfung werden dann Sondensignale von mehreren Prüfsonden des Sonden-Arrays in einer Additionsoperation zu einem Summensignal addiert. Dabei ist es möglich, das Summensignal nur aus den Sondensignalen einer Untergruppe aller Prüfsonden des Sonden-Arrays zu bilden, oder aber aus den Sondensignalen aller Prüfsonden des Sonden-Arrays. Das aus der Additionsoperation resultierende Summensignal wird dann zur Charakterisierung von Defekten in dem Prüfling in einer Auswerteoperation ausgewertet. In the test procedure, the probe array is positioned near a surface of the device under test so that the probes can interact with the device under test. Often a small distance (test distance) remains between the surface of the device under test and the test probe. However, this is not mandatory, there are also variants with test probes, which are brought into direct contact with the sample surface for testing. In carrying out the test, probe signals from several probes of the probe array are then added in an addition operation to a sum signal. It is possible to form the sum signal only from the probe signals of a subgroup of all test probes of the probe array, or from the probe signals of all probes of the probe array. The summation signal resulting from the addition operation is then used to characterize defects in the examinee evaluated in an evaluation.

Bei der beanspruchten Erfindung ist nun vorgesehen, dass die Sondensignale vor der Additionsoperation einer Amplitudenfilterung in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellwert unterworfen werden, wobei Sondensignale mit einer Signalamplitude unterhalb des Schwellwertes ausgefiltert werden und nur Sondensignale mit einer Signalamplitude größer oder gleich dem Schwellwert der Additionsoperation zugeführt werden.In the claimed invention, it is now provided that the probe signals are subjected to amplitude filtering with respect to a predetermined threshold prior to the addition operation, with probe signals having a signal amplitude below the threshold being filtered out and only probe signals having a signal amplitude greater than or equal to the threshold value of the addition operation ,

Bei einer entsprechend konfigurierten Prüfvorrichtung ist elektrisch zwischen die Prüfsonden und der Signal-Addierungseinrichtung eine Amplitudenfiltereinrichtung geschaltet, die diese Amplitudenfilterung bewirkt.In a correspondingly configured test device, an amplitude filter device is electrically connected between the test probes and the signal adding device, which effects this amplitude filtering.

Die beanspruchte Erfindung beruht u.a. auf der Erkenntnis, dass bei gattungsgemäßen Prüfverfahren und Prüfvorrichtungen beim Einsatz von Sonden-Arrays eventuell ein aus Unregelmäßigkeiten im Prüfling resultierender Rauschhintergrund so stark sein kann, dass die Auflösungsfähigkeit des Prüfsystems für kleine Defekte reduziert wird. Die beanspruchte Erfindung schafft hier Abhilfe, indem vor der Additionsoperation eine Amplitudenfilterung durchgeführt wird. Dadurch wird erreicht, dass bei der Additionsoperation keine Rauschsignalanteile mehr addiert werden, die aus Bereichen stammen, in denen die Signalamplitude unterhalb des Schwellwertes liegt. Bei richtiger Auslegung des Schwellwertes ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass solche Bereiche frei von den gesuchten, eventuell kritischen Defekten sind. Im Ergebnis wird das Signal/Rausch-Verhältnis (signal-to-noise-ratio, S/N ratio) im Vergleich zur herkömmlichen Lösungen verbessert. The claimed invention is based i.a. Based on the knowledge that in generic test methods and test devices when using probe arrays may result from irregularities in the test specimen resulting noise background can be so strong that the resolution of the test system is reduced for small defects. The claimed invention remedy this by performing amplitude filtering prior to the addition operation. This ensures that in the addition operation no noise signal components are added that come from areas in which the signal amplitude is below the threshold. If the threshold value is correctly designed, the probability is high that such areas are free from the sought-after, possibly critical defects. As a result, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is improved as compared with conventional solutions.

Die der Additionsoperation vorgeschaltete Amplitudenfilterung kann sich günstig auf die Detektion jeder Art von Defekten auswirken. Besondere Vorteile werden derzeit bei der Detektion relativ kleiner Defekte gesehen, deren Signalamplitude nur wenig oberhalb des Schwellwertes liegt. Diese können zuverlässig detektiert werden, da deren Signalamplituden die Amplitudenfilterung komplett passieren und zur Signal-Addierungseinrichtung gelangen können. Somit kann eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses für einkanalig ausgewertete Signale von Sonden-Arrays erzielt werden.The amplitude filtering upstream of the addition operation can have a favorable effect on the detection of any type of defects. Particular advantages are currently seen in the detection of relatively small defects whose signal amplitude is only slightly above the threshold. These can be reliably detected, since their signal amplitudes completely pass through the amplitude filtering and can reach the signal adding device. Thus, an improvement in the signal-to-noise ratio can be achieved for single-channel evaluated signals from probe arrays.

Das Sonden-Array kann stationär bzw. fest an einer zu überwachenden Komponente angebracht sein. Bei anderen Ausführungsformen werden der Prüfling und das Sonden-Array relativ zueinander entlang einer Bewegungsrichtung bewegt. Eine solche Relativbewegung erlaubt es, eine breite Prüfspur an der Prüflingsoberfläche mit hoher Ortsauflösung zu prüfen, wobei die Breite der Prüfspur der Breite des Sonden-Arrays senkrecht zur Bewegungsrichtung) entspricht und die Ortsauflösung u.a. durch die Ausdehnung der einzelnen Prüfsonden bestimmt wird. Sonden-Arrays können in scannenden Systemen verwendet werden, z.B. für eine Durchlaufprüfung. Mindestens ein Sonden-Array kann z.B. im einen Rotierkopf eines Prüfgeräts eingebaut sein, um in einer Durchlaufprüfung um einen Prüfling herum zu rotieren und die Prüflingsoberfläche entlang einer wendelförmigen Bahn abzutasten.The probe array may be stationary or fixed to a component to be monitored. In other embodiments, the device under test and the probe array are moved relative to one another along a direction of movement. Such a relative movement makes it possible to test a wide test track on the specimen surface with high spatial resolution, the width of the test track corresponding to the width of the probe array perpendicular to the direction of movement) and the spatial resolution u.a. is determined by the extent of the individual test probes. Probe arrays can be used in scanning systems, e.g. for a run test. At least one probe array may e.g. be installed in a rotating head of a tester to rotate in a run test around a DUT and to scan the DUT surface along a helical path.

Um eine zuverlässige Unterscheidung zwischen eventuell kritischen Defekten und unkritischen, defektähnlich erscheinenden Artefakten zu ermöglichen, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Kalibrierungsoperation durchgeführt, wobei der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Typ des Prüflings und/oder anderen Kriterien (z.B. Form des Prüflings, Materialeigenschaften des Prüflings etc.) eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Diskriminierung von Sondensignalen individuell an einen Prüfling oder an eine Klasse von Prüflingen angepasst werden. In order to allow a reliable distinction between any critical defects and non-critical artifacts that appear to be defective, in a preferred embodiment a calibration operation is performed, the threshold depending on the type of specimen and / or other criteria (eg shape of the specimen, material properties of the specimen etc.) is set. In this way, the discrimination of probe signals can be individually adapted to a candidate or to a class of DUTs.

Bei einer Verfahrensvariante wird bei der Kalibrierungsoperation an einem defektfreien Referenz-Prüfling des fraglichen Prüflingstyps oder einem defektfreien Prüflingsabschnitt eines später zu prüfenden Prüflings die mittlere Rauschsignalamplitude eines Rauschsignals ermittelt, vorzugsweise in Verbindung mit einer Standardabweichung oder einem anderen Parameter, der eine Schwankungsbreite der Signalamplitude repräsentiert. Der Schwellwert wird dann in einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Rauschsignalamplitude eingestellt, so dass auch einzelne Rauschsignale, die die mittlere Rauschsignalamplitude etwas übersteigen, im Zweifel noch ausgefiltert werden. Für viele Fälle hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn der vorgegebene Abstand zwischen ca. 10% und ca. 20% der mittleren Rauschsignalamplitude beträgt. Wird die untere Grenze unterschritten, nimmt die Gefahr zu, dass unnötig häufig Rauschsignale aus an sich defektfreien Bereichen bis zur Summenbildung gelangen und dadurch das Gesamtsignal verrauschen. Wird dagegen die Obergrenze überschritten, so nimmt die Gefahr zu, dass kleine, jedoch kritische Effekte nicht als solche erkannt werden, weil die zugehörigen Sondensignale vor der Additionsoperation ausgefiltert werden.In a variant of the method, the average noise signal amplitude of a noise signal is determined during the calibration operation on a defect-free reference test specimen of the test specimen in question or a defect-free specimen section of a specimen to be tested, preferably in conjunction with a standard deviation or another parameter representing a fluctuation width of the signal amplitude. The threshold value is then set at a predetermined distance above the noise signal amplitude, so that even individual noise signals that slightly exceed the average noise signal amplitude, in case of doubt, will be filtered out. For many cases, it has proven to be expedient if the predetermined distance is between approximately 10% and approximately 20% of the mean noise signal amplitude. If the lower limit is exceeded, the risk increases that unnecessarily frequent noise signals from defect-free areas reach the summation and thus the overall signal is noisy. If, on the other hand, the upper limit is exceeded, the risk increases that small but critical effects are not recognized as such because the associated probe signals are filtered out before the addition operation.

Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des Prüfverfahrens konfigurierte Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings.The invention also relates to a test apparatus configured for carrying out the test method for the non-destructive testing of a test specimen.

Die Prüfsonden können z.B. als Wirbelstromsonden, als Streuflusssonden oder als GMR-Sonden ausgebildet sein, sodass magnetische Methoden zur Prüfung genutzt werden können. The probes may e.g. be designed as eddy current probes, as stray flux probes or as GMR probes, so that magnetic methods can be used for testing.

Bei einer Ausführungsform weist das Sonden-Array eine Vielzahl von Wirbelstromsonden auf, die eine Erregeranordnung mit mindestens einem elektrischen Leiter zum Anschluss an eine Wechselspannungsquelle sowie eine Empfängeranordnung mit mindestens einer von der Erregeranordnung gesonderten Empfängerspule mit einer oder mehrere Windungen aufweist. Die Erregeranordnung hat einen Erregerabschnitt, in welchem ein Leiterabschnitt oder mehrere Leiterabschnitte derart verlaufen, dass durch den Leiterabschnitt oder die Leiterabschnitte des Erregerabschnitts bei Anschluss an eine Wechselspannungsquelle ein primäres magnetisches Wechselfeld mit um den Erregerabschnitt herum verlaufenden magnetischen Feldlinien erzeugt wird. Die Empfängerspule ist in Bezug auf den Erregerabschnitt derart angeordnet, dass die Empfängerspule vom primären magnetischen Wechselfeld des Erregerabschnitts derart symmetrisch durchsetzt wird, dass eine zeitliche Änderung dϕ/dt des magnetischen Flusses ϕ des primären magnetischen Wechselfeldes durch die Empfängerspule im Wesentlichen verschwindet. Dadurch kann eine Magnetflusskompensation des Primärfeldes in der Empfängerspule erreicht werden. Defekte im Prüflingsmaterial stören diese Symmetrie und führen dann zu Messspannungen, die ausgewertet werden können. Da in einer defektfreien Referenzsituation theoretisch keine Messspannung erzeugt wird, kann die Auswertung mit hoher Empfindlichkeit durchgeführt werden. In one embodiment, the probe array comprises a plurality of eddy current probes, which has an exciter arrangement with at least one electrical conductor for connection to an AC voltage source and a receiver arrangement with at least one receiver coil with one or more windings separate from the exciter arrangement. The excitation arrangement has an exciter section in which a conductor section or a plurality of conductor sections run in such a way that a primary alternating magnetic field with magnetic field lines extending around the excitation section is generated by the conductor section or the conductor sections of the exciter section when connected to an AC voltage source. The receiver coil is arranged with respect to the exciter section such that the receiver coil is symmetrically penetrated by the primary alternating magnetic field of the exciter section such that a time change dφ / dt of the magnetic flux φ of the primary alternating magnetic field by the receiver coil substantially disappears. As a result, a magnetic flux compensation of the primary field in the receiver coil can be achieved. Defects in the specimen disturb this symmetry and then lead to measuring voltages that can be evaluated. Since theoretically no measuring voltage is generated in a defect-free reference situation, the evaluation can be carried out with high sensitivity.

Vorzugsweise weisen mehrere oder alle Wirbelstromsonden des Sonden-Arrays eine gemeinsame Erregeranordnung auf. Dadurch weisen die Prüfsonden keine auf unterschiedliche Erregung zurückgehenden Unterschiede auf, wodurch präziser interpretierbare Prüfergebnisse erzielt werden können. Preferably, several or all of the eddy current probes of the probe array have a common excitation arrangement. As a result, the test probes have no differences due to different excitation, whereby more precisely interpretable test results can be achieved.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures. Showing:

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Prüfkopf einer Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings; 1 shows a schematic plan view of a test head of a tester for non-destructive testing of a specimen;

2 zeigt schematisch eine Prüfvorrichtung gemäß dem Stand der Technik; 2 shows schematically a test device according to the prior art;

3 zeigt schematisch eine mit einer Amplitudenfiltereinrichtung ausgestattete Prüfvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 3 shows schematically a equipped with an amplitude filter device testing device according to an embodiment of the invention;

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer analogen Amplitudenfiltereinrichtung; 4 shows an embodiment with an analog amplitude filter device;

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer digitalen Amplitudenfiltereinrichtung; 5 shows an embodiment with a digital amplitude filter means;

6 zeigt in Draufsicht eine Wirbelstrom-Prüfvorrichtung mit einem Sonden-Array gemäß einer eine Ausführungsform der Erfindung; und 6 shows in plan view an eddy current testing device with a probe array according to one embodiment of the invention; and

7 zeigt einen vertikalen Schnitt durch das Sonden-Array entlang der Linie VII in 6. 7 shows a vertical section through the probe array along the line VII in FIG 6 ,

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Anhand der 1 bis 3 werden zunächst einige Grundprinzipien von Aufbau und Arbeitsweise erfindungsgemäßer Prüfvorrichtungen anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Prüfkopf 100 einer Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings 190, der im Beispielsfall aus einem metallischen Werkstoff besteht. Der Prüfkopf wird zur Durchführung einer Prüfung in einem geringen Abstand (Prüfabstand) zu der zu prüfenden Oberfläche 192 des Prüflings gebracht. Der Prüfkopf ist im Beispielsfall stationär angebracht, während der Prüfling zur Durchführung der Prüfung entlang einer Bewegungsrichtung 198 relativ zum Prüfkopf bewegt wird. Based on 1 to 3 First, some basic principles of construction and operation of inventive test devices are illustrated using an exemplary embodiment. 1 shows a schematic plan view of a test head 100 a test device for non-destructive testing of a DUT 190 , which consists in the example of a metallic material. The test head is used to perform a test at a small distance (test distance) to the surface to be tested 192 brought the test specimen. The test head is mounted stationary in the example, while the test specimen to carry out the test along a direction of movement 198 is moved relative to the test head.

Der Prüfling weist an seiner Oberfläche eine gewisse Rauigkeit und einige kleinere Poren und andere Unregelmäßigkeiten 194 auf, die für die Funktion des Prüflings bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung unkritisch sind. Weiterhin ist ein Defekt 196 in Form eines bis zur Oberfläche reichenden Risses zu erkennen, der bei mechanischer Beanspruchung des Prüflings bei der späteren Nutzung als Ausgangspunkt eines Risses dienen könnte und daher ein funktionskritischer Defekt ist. Mithilfe der Prüfvorrichtung sollen derartige funktionskritische Defekte zuverlässig detektiert werden, wobei gleichzeitig eine zuverlässige Unterscheidung zwischen funktionskritischen Defekten und unkritischen Unregelmäßigkeiten erzielt werden soll. The specimen has some roughness on its surface and some smaller pores and other irregularities 194 on, which are not critical for the function of the specimen when used as intended. Furthermore, a defect 196 to recognize in the form of a tear reaching to the surface, which could serve as the starting point of a crack under mechanical stress of the specimen in the subsequent use and therefore is a function critical defect. By means of the test apparatus such function-critical defects should be detected reliably, at the same time a reliable distinction between functionally critical defects and non-critical irregularities should be achieved.

In dem Prüfkopf 100 befindet sich ein Sonden-Array 110, das eine Vielzahl von einzelnen Prüfsonden P1, P2, ..., Pi, ..., Pn aufweist. Die Prüfsonden sind in einer einzigen geradlinigen Reihe mit geringen, regelmäßigen gegenseitigen Abständen zueinander angeordnet und bilden dadurch ein lineares Sonden-Array. Der gegenseitige Abstand unmittelbar benachbarter Prüfsonden ist so bemessen, dass die durch die einzelnen Prüfsonden abgedeckten Prüfbereiche bzw. Wirkungsbreiten gegenseitig geringfügig überlappen, so dass die Reihe von Prüfsonden eine durch die Ausdehnung des Sonden-Arrays bestimmte Prüfbreite PB lückenlos abdeckt. Bei anderen Ausführungsformen hat ein Sonden-Array zwei oder mehr zueinander parallele Reihen, deren Prüfsonden lateral gegeneinander versetzt so angeordnet sind, dass sie in Bewegungsrichtung „auf Lücke“ zueinander angeordnet sind und somit auch bei relativ kleinen empfindlichen Bereichen der einzelnen Prüfsonden eine lückenlose Prüfung über eine Prüfbreite erlauben.In the test head 100 there is a probe array 110 comprising a plurality of individual probes P1, P2, ..., Pi, ..., Pn. The probes are arranged in a single rectilinear series with small, regular mutual distances to each other, thereby forming a linear probe array. The mutual distance of immediately adjacent test probes is dimensioned such that the test areas or action widths covered by the individual test probes overlap each other slightly, so that the row of test probes covers a test width PB determined by the extent of the probe array without gap. In other embodiments, a probe array has two or more parallel rows whose Test probes laterally offset from each other are arranged so that they are arranged in the direction of movement "to gap" to each other and thus allow for relatively small sensitive areas of the individual probes a complete test over a test width.

In dieser Anmeldung beschreibt der Begriff Sonden-Array in erster Linie einen Mehrfachelementsensor mit vielen Prüfsonden, bei dem die relative Position einzelner Prüfsonden periodisch (z.B. Linie oder Matrix) ist. Es ist jedoch abhängig von der Applikation bzw. von der Prüfaufgabe auch eine unregelmäßige Anordnung von Prüfsonden möglich.In this application, the term probe array primarily describes a multi-element sensor with many probes, in which the relative position of individual probes is periodic (e.g., line or matrix). However, depending on the application or the test task, an irregular arrangement of test probes is also possible.

Die Prüfsonden sind signalleitend, beispielsweise drahtlos oder über elektrische Leitungen, mit einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung 120 der Prüfvorrichtung verbunden. Während der Durchführung einer Prüfung erzeugt jede der Prüfsonden ihr eigenes Sondensignal in Form einer elektrischen Spannung, deren zeitlicher Verlauf, Amplitude (Signalamplitude) und gegebenenfalls Phasenlage gegenüber einer Referenzspannung zur Auswertung genutzt wird. The test probes are signal-conducting, for example wirelessly or via electrical lines, with a common evaluation device 120 the testing device connected. During the execution of a test, each of the test probes generates its own probe signal in the form of an electrical voltage whose time profile, amplitude (signal amplitude) and possibly phase position relative to a reference voltage is used for the evaluation.

Bei der Prüfvorrichtung, die das Sonden-Array umfasst, ist vorgesehen, dass die Signalinformationen aller Prüfsonden des Sonden-Arrays über einen einzigen Auswertekanal der Auswerteeinheit EV zugeführt werden soll. Dazu werden die Sondensignale von mehreren bzw. allen Prüfsonden des Sonden-Arrays mittels einer Signal-Addierungseinrichtung ADD in einer Additionsoperation zu einem Summensignal addiert, welches dann zur Charakterisierung von Defekten in dem Prüfling in einer Auswertungsoperation ausgewertet wird. Jede Prüfsonde erfasst dabei einerseits Signalanteile, die auf (unkritische) Unregelmäßigkeiten 194 im überfahrenen Bereich zurückgehen, und andererseits Signalanteile, die auf eventuell kritische Defekte zurückgehen. Im Beispielsfall wird nur die zweite Prüfsonde P2 einen Defektsignalanteil generieren, wenn die zweite Prüfsonde über den Defekt 196 hinwegfährt. Die anderen Prüfsonden erzeugen lediglich auf die Unregelmäßigkeiten 194 zurückgehende Rauschanteile im Sondensignal. Vor der Addierungsoperation wird mittels einer Amplitudenfiltereinrichtung AF eine Amplitudenfilterung der Sondensignale durchgeführt.In the test apparatus comprising the probe array, it is provided that the signal information of all test probes of the probe array is to be supplied to the evaluation unit EV via a single evaluation channel. For this purpose, the probe signals of several or all probes of the probe array are added by means of a signal adding device ADD in an addition operation to a sum signal, which is then evaluated to characterize defects in the DUT in an evaluation operation. On the one hand, each test probe detects signal components that are sensitive to (uncritical) irregularities 194 in the overrun area, and on the other hand signal components, which are due to any critical defects. In the example case, only the second test probe P2 will generate a defect signal component if the second test probe reports the defect 196 away travels. The other probes generate only on the irregularities 194 decreasing noise in the probe signal. Prior to the adding operation, an amplitude filtering of the probe signals is performed by means of an amplitude filter AF.

Die 2 und 3 zeigen mögliche Verschaltungsanordnungen zur Realisierung eines Prüfverfahrens, bei dem die Prüfsignale mehrerer Prüfsonden eines Sonden-Arrays zunächst in einer Signal-Addierungseinrichtung ADD addiert werden und das resultierende Summensignal SUM danach in einer Auswerteeinrichtung EV ausgewertet wird. Dabei zeigt 2 eine Anordnung gemäß dem Stand der Technik und 3 eine mögliche Ausgestaltung einer Ausführungsform der Erfindung. The 2 and 3 show possible Verschaltungsanordnungen for implementing a test method in which the test signals of several probes of a probe array are first added in a signal adding device ADD and the resulting sum signal SUM is then evaluated in an evaluation EV. It shows 2 an arrangement according to the prior art and 3 a possible embodiment of an embodiment of the invention.

Bei dem Beispiel des Standes der Technik aus 2 gelangen die Prüfsignale der Prüfsonden P1 bis Pi ungefiltert zur Signal-Addierungseinrichtung ADD, welche das Summensignal SUM erzeugt, das nachfolgend in der Auswerteeinheit EV ausgewertet wird. Ausgehend von der in 1 gezeigten Situation enthält das resultierende Summensignal SUM die Summe aller durch alle Prüfsonden erfassten Rauschsignalanteile, die auf die unkritischen Unregelmäßigkeiten 194 zurückgehen, und, beim Überfahren des Defekts 196 durch die zweite Prüfsonde P2, zusätzlich den auf diesen Defekt zurückgehenden Signalanteil. Da alle Rauschsignalanteile bei der Additionsoperation addiert werden, kann es sein, dass die aus der Summenbildung resultierende Gesamt-Rauschsignalamplitude in der Größenordnung der durch den Defekt 196 verursachten Defekt-Signalamplitude liegt, so dass das Signal/Rausch-Verhältnis ungünstig klein werden kann. Dies ist der Grund dafür, warum die Anwendung von Sonden-Arrays mit Signaladdition in manchen Testumgebungen (z.B. mit kleinen Unregelmäßigkeiten) das Auflösungsvermögen des Prüfverfahrens beeinträchtigen kann. In the example of the prior art 2 the test signals of the probes P1 to Pi arrive unfiltered to the signal adding device ADD, which generates the sum signal SUM, which is subsequently evaluated in the evaluation unit EV. Starting from the in 1 The resulting sum signal SUM contains the sum of all noise signal components detected by all test probes, which are based on the uncritical irregularities 194 go back, and, when driving over the defect 196 through the second test probe P2, in addition to the signal component due to this defect. Since all of the noise signal components are added in the addition operation, the total noise signal amplitude resulting from the summation may be of the order of magnitude due to the defect 196 caused defect signal amplitude, so that the signal / noise ratio can be unfavorably small. This is the reason why the use of signal addition probe arrays in some test environments (eg with small imperfections) may affect the resolution of the test procedure.

Derartige Probleme können bei Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung vermieden oder vermindert werden. Bei dem Ausführungsbeispiel in 3 ist eine Amplitudenfiltereinrichtung AF elektrisch zwischen die Prüfsonden P1 bis Pi des Sonden-Arrays und die Signal-Addierungseinrichtung ADD geschaltet. Die Amplitudenfiltereinrichtung AF ist so ausgelegt, dass jedes der Sondensignale jeweils mit einem vorgegebenen Schwellwert der Signalamplitude verglichen werden. Dabei werden Sondensignale, die eine Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts haben, komplett ausgefiltert, während Sondensignale mit einer Signalamplitude, die dem Schwellwert entspricht oder größer als der Schwellwert ist, komplett (inklusive Rauschanteil) zur Signal-Addierungseinrichtung ADD durchgelassen. Such problems can be avoided or reduced in embodiments of the claimed invention. In the embodiment in 3 is an amplitude filter AF electrically connected between the probes P1 to Pi of the probe array and the signal adding device ADD. The amplitude filter AF is designed so that each of the probe signals are each compared with a predetermined threshold value of the signal amplitude. In this case, probe signals which have a signal amplitude below the threshold value are completely filtered out, while probe signals with a signal amplitude which corresponds to the threshold value or is greater than the threshold value are completely transmitted (including noise component) to the signal addition device ADD.

Der vorgegebene Schwellwert ist im Beispielsfall so eingestellt, dass Signalanteile, die aus den Unregelmäßigkeiten 196 des Prüflings resultieren, mit hoher Wahrscheinlichkeit unterhalb des Schwellwerts liegen, während Signalamplituden, die durch kritische Defekte resultieren, in jedem Fall oberhalb des Schwellwerts liegen. Bei der Prüfsituation aus 1 folgt daraus, dass die Sondensignale aller Prüfsonden, die beim Abfahren des Prüflings lediglich die Bereiche von unkritischen Unregelmäßigkeiten überfahren, durch die Amplitudenfilterung ausgefiltert werden und nicht zur Summenbildung beitragen. Das Prüfsignal der zweiten Prüfsonde P2 hat dagegen aufgrund des durch den Defekt 196 verursachten Signalanteils eine Signalamplitude, die oberhalb des Schwellwerts liegt und wird daher inklusive seiner Rauschanteile zur Signal-Addierungseinrichtung ADD durchgelassen und bei der Additionsoperation berücksichtigt. Das resultierende Summensignal SUM enthält somit lediglich denjenigen Rauschanteil, der von der zweiten Prüfsonde P2 erfasst wird, und den durch den Defekt 196 verursachten, relativ dazu wesentlich größeren Defekt-Signalanteil. Dieser hebt sich deutlich vom Rauschhintergrund ab, weil durch die Amplitudenfilterung der Rauschsignalanteil gegenüber einer Addierung ohne vorherige Amplitudenfilterung (2) wesentlich reduziert ist. Mit anderen Worten: durch die Amplitudenfilterung vor der Signaladdition kann das Signal/Rausch-Verhältnis gegenüber einer entsprechenden Auswertung ohne Amplitudenfilterung erheblich verbessert werden. The predetermined threshold is set in the example case, that signal components resulting from the irregularities 196 of the DUT, are likely to be below the threshold, while signal amplitudes resulting from critical defects are in any case above the threshold. In the test situation off 1 follows from the fact that the probe signals of all test probes, which run over only the areas of uncritical irregularities when the test specimen is moved away, are filtered out by the amplitude filtering and do not contribute to the summation. By contrast, the test signal of the second test probe P2 has due to the defect 196 caused signal component has a signal amplitude which is above the threshold value and is therefore transmitted including its noise components to the signal adding device ADD and in the Addition operation considered. The resulting sum signal SUM thus contains only that noise component which is detected by the second test probe P2 and that due to the defect 196 caused, relative to this much larger defect signal component. This is clearly distinguished from the noise background, because the amplitude filtering causes the noise signal component to be compared with an addition without prior amplitude filtering (FIG. 2 ) is substantially reduced. In other words: by the amplitude filtering before the signal addition, the signal / noise ratio compared to a corresponding evaluation without amplitude filtering can be significantly improved.

Die Höhe des Schwellwerts, der zwischen unerwünschten Rauschsignalanteilen und gesuchten Defektsignalanteilen differenziert, kann aufgrund von Vorerfahrungen über typgleiche oder typähnliche Prüflinge voreingestellt sein. Bei manchen Ausführungsformen ist der Schwellwert an der Prüfvorrichtung stufenlos oder in Stufen einstellbar, so dass die Prüfvorrichtung durch Einstellen des Schwellwerts an die jeweilige Prüfsituation und den Typ des Prüflings optimal angepasst werden kann. The magnitude of the threshold, which differentiates between unwanted noise signal components and sought defect signal components, may be preset based on previous experience over type-identical or type-like samples. In some embodiments, the threshold value on the testing device is infinitely or in stages adjustable, so that the test device can be optimally adjusted by adjusting the threshold value to the respective test situation and the type of the test object.

Mithilfe einer Kalibrierungsoperation kann der Schwellwert eingestellt werden. In einem Fall mit idealer Prüfsonde und Amplitudenanalyse wird eine bestimmte Spannung des Rauschsignals gemessen und danach als Schwellwert benutzt. Der Schwellwert kann in Abhängigkeit von dem Typ des Prüflings und/oder in Abhängigkeit vom Prüfsondentyp (z.B. Absolutsonde oder Differenzsonde) eingestellt werden.The threshold value can be set by means of a calibration operation. In a case with an ideal test probe and amplitude analysis, a certain voltage of the noise signal is measured and then used as a threshold value. The threshold may be adjusted depending on the type of device under test and / or on the type of probe (e.g., absolute probe or differential probe).

Bei der Kalibrierungsoperation kann z.B. an einem defektfreien Referenz-Prüfling oder einem defektfreien Prüflingsabschnitt eine Rauschsignalamplitude eines Rauschsignals ermittelt werden und der Schwellwert kann dann in einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Rauschsignalamplitude eingestellt werden. In vielen Fällen hat es sich als günstig herausgestellt, wenn der vorgegebene Abstand zwischen 10% und 20% der Rauschsignalamplitude beträgt.In the calibration operation, e.g. On a defect-free reference test piece or a defect-free Prüflingsabschnitt a noise signal amplitude of a noise signal can be determined and the threshold can then be set at a predetermined distance above the noise signal amplitude. In many cases, it has proven to be favorable if the predetermined distance is between 10% and 20% of the noise signal amplitude.

Die Amplitudenfiltereinrichtung kann je nach Anwendungsfall analog oder digital realisiert werden. In 4 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Prüfsignale der Prüfsonden P1 bis Pi einer analogen Amplitudenfiltereinrichtung AF-AN zugeführt werden, bevor die nicht ausgefilterten Prüfsignale mithilfe einer Signal-Addierungseinrichtung ADD addiert und dann in der Auswerteeinrichtung EV ausgewertet werden. Die Amplitudenfiltereinrichtung umfasst für jeden Prüfkanal, d.h. für jede einzelne Prüfsonde, einen Spannungsvergleicher V und einen durch den Spannungsvergleicher ansteuerbaren Schalter S, der zwischen einem geschlossenen Zustand (Signaldurchlass) und einem offenen Zustand (Ausfiltern des Signals) umgeschaltet werden kann. Der Vergleicher V vergleicht die Signalamplitude des Sondensignals bzw. die entsprechende Signalspannung USig mit einer dem Schwellwert entsprechenden Schwellspannung UT (Threshold Voltage). Ist die Signalspannung mindestens gleich der Schwellspannung oder größer (USig ≥ UT), so wird der Schalter geschlossen, so dass das Sondensignal als Ganzes der Addition und der Auswertung zugeführt wird. Bei Signalspannungen unterhalb der Schwellspannung (USig < UT) wird der Schalter geöffnet, so dass das Sondensignal als Ganzes ausgefiltert wird und somit nicht zur Bildung des Summensignals beiträgt. The amplitude filter device can be realized analog or digital depending on the application. In 4 an embodiment is shown in which the test signals of the probes P1 to Pi an analog amplitude filter AF-AN are supplied before the non-filtered test signals are added using a signal adding device ADD and then evaluated in the evaluation EV. The amplitude filter device comprises for each test channel, ie for each test probe, a voltage comparator V and a controllable by the voltage comparator switch S, which can be switched between a closed state (signal passage) and an open state (filtering the signal). The comparator V compares the signal amplitude of the probe signal or the corresponding signal voltage USig with a threshold voltage corresponding to the threshold UT (Threshold Voltage). If the signal voltage is at least equal to the threshold voltage or greater (USig ≥ UT), the switch is closed, so that the probe signal is supplied as a whole of the addition and the evaluation. At signal voltages below the threshold voltage (USig <UT), the switch is opened, so that the probe signal is filtered out as a whole and thus does not contribute to the formation of the sum signal.

In 5 ist ein Beispiel für eine digitale Realisierung der Amplitudenfilterung bzw. der Amplitudenfiltereinrichtung gezeigt. Die digitale Amplitudenfiltereinrichtung AF-DIG umfasst für jeden Prüfkanal bzw. für jede Prüfsonde einen Analog/Digital-Wandler A/D, der aus dem analogen Prüfsondensignal ein digitales Signal erzeugt. Die digitalen Signale der einzelnen Prüfkanäle liegen an den Eingängen eines programmierbaren integrierten Schaltkreises in Form eines Field Programmable Gate Array (FPGA) an. In diesem Bauteil ist eine logische Schaltung programmiert, die die digitalen Eingangssignale jeweils mit einem digitalen Signal für den eingestellten Schwellwert vergleicht. Nur diejenigen digitalen Signale, die Prüfsondensignalen entsprechen, deren Signalamplitude oberhalb des Schwellwerts liegt oder diesem entsprechen, werden der integrierten Addierungsoperation zugeführt und tragen zum Summensignal SUM bei. Die anderen Signale, deren Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts liegen, werden ausgefiltert und gelangen nicht zur Auswerteeinrichtung EV. In 5 an example of a digital realization of the amplitude filtering or the amplitude filter device is shown. The digital amplitude filter device AF-DIG comprises an analog / digital converter A / D for each test channel or for each test probe, which generates a digital signal from the analog test probe signal. The digital signals of the individual test channels are applied to the inputs of a programmable integrated circuit in the form of a Field Programmable Gate Array (FPGA). In this component, a logic circuit is programmed, which compares the digital input signals in each case with a digital signal for the set threshold value. Only those digital signals corresponding to probe signals whose signal amplitude is above or equal to the threshold value are applied to the integrated adding operation and contribute to the sum signal SUM. The other signals whose signal amplitude is below the threshold are filtered out and do not reach the evaluation device EV.

Bei den Ausführungsbeispielen ist der Schwellwert für jeden Prüfkanal der gleiche. Dies ist jedoch nicht zwingend. Es sind auch Varianten möglich, die für unterschiedliche Prüfsonden unterschiedliche Schwellwerte realisieren. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn der Prüfling aus mehreren Materialien besteht und/oder Formänderungen im geprüften Abschnitt aufweist. In the embodiments, the threshold is the same for each test channel. However, this is not mandatory. Variants are also possible which realize different threshold values for different test probes. This can be useful, for example, if the test object consists of several materials and / or has changes in shape in the tested section.

Die Grundprinzipien der beanspruchten Erfindung können bei unterschiedlichen Typen von Prüfvorrichtungen und Prüfverfahren genutzt werden. Beispielsweise könnte es sich bei den Prüfsonden um sogenannte GMR-Sonden handeln, die den GMR-Effekt (Giant Magnetoresistance, Riesenmagnetowiderstand) zur Prüfsignalerzeugung nutzen. Es könnte sich auch um Streuflusssonden, Wirbelstromsonden oder andere Magnetsonden handeln. Prüfsonden für bildgebende Verfahren (z.B. magnetooptisches Imaging oder Optikmessungen, Kombinationen von Wirbelstrom- und Lasermessungen etc. können ebenfalls durch Nutzung der beanspruchten Erfindung profitieren. Im Folgenden wird ein nach dem Wirbelstromprinzip arbeitendes Prüfgerät (Wirbelstrom-Prüfgerät) mit Prüfsonden in Form von Wirbelstromsonden näher erläutert.The basic principles of the claimed invention may be utilized in different types of test devices and test methods. For example, the probes could be so-called GMR probes that use the GMR effect (Giant Magnetoresistance) for test signal generation. It could also be stray flux probes, eddy current probes or other magnetic probes. Test probes for imaging techniques (eg, magneto-optic imaging or optical measurements, combinations of eddy current and laser measurements, etc.) may also benefit from the use of the claimed invention. Tester) with probes in the form of eddy current probes explained in more detail.

Bei der Wirbelstromprüfung wird eine Wirbelstromsonde in einem geringen Abstand (Prüfabstand) zur Oberfläche des elektrisch leitendenden Prüflings angeordnet. Eine Wirbelstromsonde hat in der Regel eine Erregeranordnung mit mindestens einem elektrischen Leiter, der zum Anschluss an eine Wechselspannungsquelle vorgesehen ist, und eine Empfängeranordnung mit mindestens einer Empfängerspule, die ein oder mehrere Windungen aufweist und häufig auch als Messspule bezeichnet wird. Wirbelstromsonden, bei denen die Erregerspule und die Empfängerspule durch dieselbe Spule gebildet werden, werden als parametrische Wirbelstromsonden bezeichnet. Wenn eine Wirbelstromsonde eine Erregerspule und eine davon gesonderte Empfängerspule aufweist, wobei eine Kopplung zwischen Erregerspule und Empfängerspule vermittelt über das Prüflingsmaterial erfolgt, spricht man üblicherweise von transformatorischen Wirbelstromsonden. Im Rahmen der beanspruchten Erfindung können alle Arten von Wirbelstromsonden genutzt werden, wobei transformatorische bevorzugt sind.In the eddy current test, an eddy current probe is arranged at a small distance (test distance) to the surface of the electrically conductive test specimen. An eddy current probe typically has a excitation arrangement with at least one electrical conductor which is provided for connection to an AC voltage source, and a receiver arrangement with at least one receiver coil which has one or more windings and is often referred to as a measuring coil. Eddy current probes in which the exciter coil and the receiver coil are formed by the same coil are referred to as parametric eddy current probes. When an eddy current probe has an exciter coil and a receiver coil separate therefrom, with coupling between the exciter coil and the receiver coil being mediated via the specimen material, one usually speaks of transformer eddy current probes. Within the scope of the claimed invention, all types of eddy current probes may be used, with transformatory ones being preferred.

Die Erregerspule wird zur Durchführung der Prüfung an einer Wechselspannungsquelle angeschlossen und kann dann ein primäres elektromagnetisches Wechselfeld (magnetisches Primärfeld) erzeugen, welches bei der Prüfung in das Prüfmaterial eindringt und im Wesentlichen in einer oberflächennahen Schicht des Prüfmaterials Wirbelströme erzeugt, die durch Gegeninduktion auf die Empfängerspule(n) der Wirbelstromsonde zurückwirken. Das durch die Wirbelströme verursachte sekundäre Magnetfeld (magnetisches Sekundärfeld) ist dabei nach der Lenz’schen Regel dem primären Magnetfeld entgegengesetzt. Ein Defekt im geprüften Bereich, beispielsweise ein Riss, eine Verunreinigung oder eine andere Materialinhomogenität, stört die Ausbreitung der Wirbelströme im Prüfmaterial und verändert somit die Wirbelstromintensität und dadurch auch die Intensität des auf die Empfängerspule rückwirkenden magnetischen Sekundärfeldes. Die dadurch verursachten Änderungen der elektrischen Eigenschaften einer Empfängerspule, z.B. insbesondere der Impedanz der Empfängerspule, führen zu elektrischen Messsignalen, die mittels einer Auswerteeinrichtung ausgewertet werden können, um Defekte zu identifizieren und zu charakterisieren. The excitation coil is connected to an AC voltage source to perform the test and can then generate a primary electromagnetic alternating field (primary magnetic field) which penetrates the test material during testing and generates eddy currents substantially in a near-surface layer of the test material by mutual induction on the receiver coil (n) react back the eddy current probe. The secondary magnetic field (secondary magnetic field) caused by the eddy currents is opposite to the primary magnetic field according to Lenz's rule. A defect in the tested area, such as a crack, contamination or other material inhomogeneity, interferes with the propagation of the eddy currents in the test material and thus alters the eddy current intensity and thereby also the intensity of the secondary magnetic field applied to the receiver coil. The resulting changes in the electrical characteristics of a receiver coil, e.g. in particular the impedance of the receiver coil lead to electrical measurement signals that can be evaluated by means of an evaluation device to identify and characterize defects.

Anhand der 6 und 7 wird eine Ausführungsform einer Wirbelstrom-Prüfvorrichtung 600 näher erläutert. Der Prüfkopf der Prüfvorrichtung weist eine Erregeranordnung 610 auf, der vier identische, in einer geradlinigen Reihe angeordnete Empfängerspulen 640A bis 640D zugeordnet sind. Jede der Empfängerspulen bildet gemeinsam mit dem zugehörigen Teil der Erregeranordnung 610 eine eigene Wirbelstrom-Prüfsonde, so dass ein Sonden-Array mit vier Einzelsonden vorliegt. 6 zeigt eine Draufsicht, 7 einen vertikalen Schnitt durch das Sonden-Array im Bereich einer Empfängerspule 640 entlang der Linie VII in 6.Based on 6 and 7 is an embodiment of an eddy current testing device 600 explained in more detail. The test head of the test device has a pathogen arrangement 610 on, the four identical, arranged in a straight line receiver coils 640A to 640D assigned. Each of the receiver coils forms together with the associated part of the excitation arrangement 610 an own eddy current probe, so that a probe array is present with four individual probes. 6 shows a plan view, 7 a vertical section through the probe array in the region of a receiver coil 640 along the line VII in 6 ,

Die Erregeranordnung 610 hat zwei Erregerspulen 610-1 und 610-2, die mit ihren einander zugewandten inneren Leiterabschnitten 610-1A bzw. 610-2A einen geradlinigen Erregerabschnitt 615 mit zwei zueinander parallelen Leiterabschnitten bilden, die bei Anschluss an eine Wechselspannungsquelle 620 phasengleich in der gleichen Richtung vom Erregerstrom durchflossen werden. Die vier Empfängerspulen 640A bis 640D sind in einer geraden Empfängerspulen-Reihe symmetrisch zum Erregerabschnitt so angeordnet, dass sich in Bezug auf das vom Erregerabschnitt erzeugte primäre Wechselfeld in jeder der Messspulen in Luft eine später noch erläuterte Magnetflusskompensation und damit prinzipiell eine Spannung von 0 Volt als Messsignal ergibt. The exciter arrangement 610 has two excitation coils 610-1 and 610-2 , with their facing inner conductor sections 610-1A respectively. 610-2A a rectilinear exciter section 615 form with two mutually parallel conductor sections, which when connected to an AC voltage source 620 To be traversed in phase in the same direction by the excitation current. The four receiver coils 640A to 640D are arranged in a straight receiver coil series symmetrical to the excitation section so that in relation to the primary alternating field generated by the exciting section in each of the measuring coils in air later explained a magnetic flux compensation and thus in principle results in a voltage of 0 volts as a measurement signal.

Das Sonden-Array ist mit Mitteln der Leiterplattentechnologie hergestellt. Die Empfängerspulen 640A640D sind jeweils Flachspulen, deren Windungen in einer gemeinsamen Ebene (Figurenebene in 6) liegen und eine Empfängerspulenachse 644 definieren, die senkrecht zur Empfängerspulenebene verläuft. Die Windungen der Empfängerspulen sind auf einer Oberfläche einer elektrisch isolierenden Trägerschicht 670 aufgebracht. Auch die elektrischen Leiter der Erregeranordnung sind auf einer Oberfläche einer elektrisch isolierenden Trägerschicht (dieselbe Trägerschicht 670 oder eine andere Trägerschicht) aufgebracht in der Weise, dass mindestens eine elektrisch isolierende Trägerschicht zwischen diesen elektrischen Leitern und den Windungen der Empfängerspule liegt, so dass diese voneinander elektrisch isoliert sind. The probe array is fabricated using printed circuit board technology. The receiver coils 640A - 640D are each flat coils whose turns in a common plane (figure plane in 6 ) and a receiver coil axis 644 define that is perpendicular to the receiver coil plane. The windings of the receiver coils are on a surface of an electrically insulating carrier layer 670 applied. The electrical conductors of the exciter arrangement are also on a surface of an electrically insulating carrier layer (same carrier layer 670 or another carrier layer) in such a way that at least one electrically insulating carrier layer lies between these electrical conductors and the windings of the receiver coil, so that they are electrically insulated from one another.

Die elektrischen Leiter der Erregeranordnung 610 bilden eine erste Erregerspule 610-1 und eine zweite Erregerspule 610-2, die jeweils eine oder mehrere Windungen haben können und jeweils als Flachspulen mit Spulenebenen parallel zur Empfängerspulenebene ausgebildet sind. Die Windungen der ersten und der zweiten Erregerspule sind spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 645 angeordnet, die mittig durch die Empfängerspule verläuft und die Empfängerspulenachse 644 enthält. The electrical conductors of the excitation system 610 form a first exciter coil 610-1 and a second excitation coil 610-2 , which may each have one or more turns and are each formed as flat coils with coil planes parallel to the receiver coil plane. The turns of the first and the second excitation coil are mirror-symmetrical to a plane of symmetry 645 arranged centrally through the receiver coil and the receiver coil axis 644 contains.

Die erste Erregerspule 610-1 hat einen der zweiten Erregerspule 610-2 zugewandten gradlinigen inneren Leiterabschnitt 610-1A und einen in größerem Abstand zur Symmetrieebene entfernt von der zweiten Erregerspule angeordneten äußeren Leiterabschnitt 610-1B, der parallel zum inneren Leiterabschnitt 610-1A verläuft. Entsprechend hat die zweite Erregerspule 610-2 einen geradlinigen inneren Leiterabschnitt 610-2A in der Nähe der ersten Erregerspule, sowie einen entfernt von der ersten Erregerspule angeordneten gradlinigen äußeren Leiterabschnitt 610-2B, der parallel zum inneren Leiterabschnitt 610-2A verläuft. The first exciter coil 610-1 has one of the second exciter coil 610-2 facing straight inner conductor section 610-1A and an outer conductor portion spaced from the second exciting coil at a greater distance from the plane of symmetry 610-1B , which is parallel to the inner conductor section 610-1A runs. Accordingly, the second exciter coil 610-2 a straight inner conductor section 610-2A near the first one Excitation coil, as well as a remote from the first excitation coil straight outer conductor section 610-2B , which is parallel to the inner conductor section 610-2A runs.

Bei Anschluss an die Wechselspannungsquelle 620 werden die beiden symmetrisch zur Symmetrieebene 645 angeordneten, nahe beieinander liegenden und mittig quer über die Empfängerspule hinweg verlaufenden inneren Leiterabschnitte 610-1A und 610-2B gleichsinnig vom Erregerstrom durchlaufen, während die weiter außen liegenden äußeren Leiterabschnitte 610-1B und 610-2B jeweils gegensinnig zu den inneren Leiterabschnitten, aber gleichsinnig miteinander und d.h. in die gleiche Richtung, vom Strom durchlaufen werden. Die rechteckigen Erregerspulen liegen somit spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene 645 und werden auch spiegelsymmetrisch zu dieser Symmetrieebene elektrisch betrieben. When connected to the AC voltage source 620 the two become symmetrical to the symmetry plane 645 arranged, located close to each other and centrally across the receiver coil away extending inner conductor sections 610-1A and 610-2B in the same direction of the excitation current, while the outer outer conductor sections 610-1B and 610-2B each in opposite directions to the inner conductor sections, but in the same direction with each other and that is, in the same direction to be traversed by the current. The rectangular excitation coils are thus mirror-symmetrical to the plane of symmetry 645 and are also electrically operated mirror-symmetrically to this plane of symmetry.

Die inneren Leiterabschnitte 610-1A und 610-2A bilden gemeinsam den geradlinig verlaufenden Erregerabschnitt 615 der Erregeranordnung. Der Erregerabschnitt 615 verläuft senkrecht zur Empfängerspulenachse mittig diagonal über die Empfängerspule 640. Die inneren Leiterabschnitte werden bei Anschluss an die Wechselspannungsquelle 620 phasengleich von Wechselstrom durchlaufen und erzeugen gemeinsam ein primäres magnetisches Wechselfeld PF, dessen Feldlinien FL um den Erregerabschnitt 615 herum verlaufen (vgl. 7). The inner conductor sections 610-1A and 610-2A together form the rectilinear exciter section 615 the exciter arrangement. The pathogen section 615 runs perpendicular to the receiver coil axis in the middle diagonally across the receiver coil 640 , The inner conductor sections become when connected to the AC voltage source 620 go through the same phase of alternating current and produce together a primary alternating magnetic field PF, whose field lines FL around the exciter section 615 to run around (cf. 7 ).

Die Empfängerspule 640 ist in Bezug auf den Erregerabschnitt 615 in der Weise „magnetisch symmetrisch“ angeordnet, dass die Empfängerspule zwar vom primären magnetischen Wechselfeld PF des Erregerabschnitts durchlaufen wird, wobei jedoch die Empfängerspule derart symmetrisch vom primären magnetischen Wechselfeld durchsetzt wird, dass eine zeitliche Änderung dΦ/dt des magnetischen Flusses Φ des primären magnetischen Wechselfeldes durch die Empfängerspule insgesamt möglich vollständig verschwindet. Dies hat zu Folge, dass das magnetische Primärfeld die Empfängerspule zwar durchsetzt, in dieser Empfängerspule aber insgesamt keine elektrische Spannung induziert. Dieser Effekt wird hier als „Magnetflusskompensation“ bzw. „Primärfeldkompensation“ bezeichnet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Symmetrieebene 645 der Empfängerspule 640 derart liegt, dass die Empfängerspule in zwei magnetisch gleichwertige Teilflächen 646-1 und 646-2 geteilt wird, wobei die magnetische Flussänderung durch eine der Teilflächen entgegengesetzt gleich der Flussänderung durch die andere Teilfläche ist, so dass sich die Änderungen der Magnetflüsse kompensieren. Wenn Φ1 der magnetische Fluss durch die erste Teilfläche 646-1 und Φ2 der magnetische Fluss durch die zweite Teilfläche 646-2 ist, gilt somit für die induzierte Spannung V die Bedingung: V = –(dΦ1 + dΦ2)/dt ≈ 0 The receiver coil 640 is in relation to the pathogen section 615 arranged in the manner "magnetically symmetrical" that the receiver coil is indeed traversed by the primary alternating magnetic field PF of the excitation section, but the receiver coil is so symmetrically interspersed by the primary alternating magnetic field that a temporal change dΦ / dt of the magnetic flux Φ of the primary magnetic Alternating field by the receiver coil total possible completely disappears. This has the consequence that although the primary magnetic field penetrates the receiver coil, it does not induce any electrical voltage in this receiver coil. This effect is referred to herein as "magnetic flux compensation" or "primary field compensation". This is achieved by the symmetry plane 645 the receiver coil 640 such is that the receiver coil in two magnetically equivalent sub-areas 646-1 and 646-2 is divided, wherein the magnetic flux change through one of the faces is equal to the same flux change through the other face, so that compensate for the changes in the magnetic fluxes. When Φ 1 is the magnetic flux through the first face 646-1 and Φ 2 is the magnetic flux through the second subarea 646-2 is, then applies to the induced voltage V, the condition: V = - (dΦ 1 + dΦ 2 ) / dt ≈ 0

Wird der Erregerabschnitt mit Wechselstrom durchflossen, wird ein magnetisches Primärfeld PF erzeugt, dessen Feldlinien FL in senkrecht zum Verlauf des Erregerabschnitts liegenden Ebenen um den Erregerabschnitt herum verlaufen. Ein wesentlicher Teil der magnetischen Feldlinien in der Nähe des Erregerabschnitts durchtritt dabei die Empfängerspule und dringt in oberflächennahe Bereiche des Prüflings ein, wo Wirbelströme EC induziert werden. If the excitation section is traversed by alternating current, a primary magnetic field PF is generated whose field lines FL run in planes lying perpendicular to the path of the exciter section around the exciter section. A substantial portion of the magnetic field lines in the vicinity of the excitation section passes through the receiver coil and penetrates into near-surface regions of the test specimen, where eddy currents EC are induced.

Eine Besonderheit besteht darin, dass bei dieser Anordnung in der Empfängerspule 640 insgesamt keine Spannung induziert wird, obwohl ein magnetisches Wechselfeld durch die Spule hindurchtritt. Die Empfängerspule 640 ist zwar eine Absolutspule in dem Sinne, dass keine Signalkompensation mit einer anderen Empfängerspule erfolgt. Dennoch hat bei dieser Anordnung die Empfängerspule auch Charakteristika einer Differenzspulenanordnung. Bei dieser Anordnung wird nämlich eine Kompensation der induzierten Spannungen dadurch erreicht, dass die Empfängerspule vom primären magnetischen Wechselfeld des Erregerabschnitts in der Weise magnetisch symmetrisch durchsetzt wird, dass die zeitliche Änderung dΦ/dt des magnetischen Flusses des primären magnetischen Wechselfeldes durch die Empfängerspule insgesamt verschwindet. A special feature is that with this arrangement in the receiver coil 640 no voltage is induced overall, although an alternating magnetic field passes through the coil. The receiver coil 640 Although an absolute coil in the sense that no signal compensation with another receiver coil. Nevertheless, in this arrangement, the receiver coil also has characteristics of a differential coil arrangement. In this arrangement, namely, a compensation of the induced voltages is achieved in that the receiver coil is permeated magnetically symmetrically by the primary alternating magnetic field of the excitation section in such a way that the temporal change dΦ / dt of the magnetic flux of the primary alternating magnetic field by the receiver coil altogether disappears.

Dabei erzeugt jede nicht parallel zur Empfängerspulenebene verlaufene Komponente des magnetischen Flusses beim Durchtritt durch die Spulenebene eine induzierte Spannung. Aufgrund der magnetischen Symmetrie existiert jedoch eine entsprechende entgegengesetzt gerichtete Komponente, welche eine entsprechende Spannung mit entgegengesetzter Polung induzieren würde, so dass insgesamt kein Ausgangssignal (Messspannung = 0 V) resultiert.In this case, each component of the magnetic flux which does not run parallel to the receiver coil plane generates an induced voltage as it passes through the coil plane. Due to the magnetic symmetry, however, there is a corresponding oppositely directed component, which would induce a corresponding voltage with opposite polarity, so that overall no output signal (measurement voltage = 0 V) results.

Die Signalkompensation erfolgt also durch direkte Kompensation von Magnetfeldflüssen des Primärfeldes in der Empfängerspule. Diese Magnetschlusskompensation oder Primärfeldkompensation führt dazu, dass bei Anordnung dieser Wirbelstromsonde in Luft oder in der Nähe eines defektfreien Materials die totalen Flussänderungen des vom Erregerabschnitt erzeugten primären magnetischen Wechselfeldes und des von den Wirbelströmen des Prüflings erzeugten sekundären Magnetfeldes insgesamt verschwinden, so dass in der Empfängerspule in diesem Fall keine Spannung induziert wird. Die zwischen den Ausgängen der Empfängerspule 640 gemessene elektrische Spannung ist also in diesem Falle gleich 0. Hierbei ist wichtig festzuhalten, dass diese Magnetflusskompensation nur für den Bereich innerhalb der Empfängerspule erforderlich ist. Die Verhältnisse außerhalb des Erfassungsbereichs der Empfängerspule haben dagegen keinen Einfluss auf das Ausgangssignal der Empfängerspule. The signal compensation thus takes place by direct compensation of magnetic field fluxes of the primary field in the receiver coil. This magnetic field compensation or primary field compensation means that when this eddy current probe is placed in or near a defect-free material, the total flux changes of the primary alternating magnetic field generated by the exciting section and the secondary magnetic field generated by the eddy currents of the device under test disappear altogether, so that in the receiver coil in FIG In this case no voltage is induced. The between the outputs of the receiver coil 640 Measured electrical voltage is therefore equal to 0 in this case. It is important to note that this magnetic flux compensation is required only for the area within the receiver coil. By contrast, the conditions outside the detection range of the receiver coil have no influence on the output signal of the receiver coil.

Die Wirkung des primären Wechselfeldes ist bei dieser Anordnung besser räumlich konzentriert bzw. fokussiert als im Falle konventioneller Wirbelstromsonden. Eine verbesserte Magnetfeldkonzentration im zentralen Bereich des Prüfvolumens mittig unter der Empfängerspule kann dadurch unterstützt werden, dass auf beiden Seiten neben dem Erregerabschnitt 615 Leiterabschnitte 610-1B und 610-2B der Erregeranordnung vorgesehen werden, die ebenfalls vom Erregerstrom durchflossen werden, jedoch in gegensinniger Richtung zum Erregerabschnitt. Dadurch werden beidseitig des Erregerabschnitts magnetische Wechselfelder erzeugt, die dem magnetischen Wechselfeld des Erregerabschnitts entgegengerichtet sind. Diese Wechselfelder schwächen das primäre Wechselfeld des Erregerabschnitts 615 außerhalb des Prüfbereichs, so dass das primäre Wechselfeld stärker im Prüfvolumen unterhalb des Erregerabschnitts konzentriert bzw. fokussiert wird. „Fokussierung“ bedeutet hierbei, dass die räumliche Dichte der Magnetfeldlinien im Bereich der Fokussierung erhöht wird. Durch diese lokale Konzentration des Wirkungsbereiches des primären Magnetfeldes PF auf den Bereich mittig unterhalb der Empfängerspule 640 wird eine besonders effiziente Defektprüfung mit hoher Ortsauflösung möglich. The effect of the primary alternating field is better spatially concentrated or focused in this arrangement than in the case of conventional eddy current probes. An improved magnetic field concentration in the central region of the test volume centrally under the receiver coil can be assisted by having on both sides next to the exciter section 615 conductor sections 610-1B and 610-2B the exciter arrangement are provided, which are also traversed by the excitation current, but in the opposite direction to the exciter section. As a result, alternating magnetic fields are generated on both sides of the excitation section, which are directed counter to the alternating magnetic field of the exciter section. These alternating fields weaken the primary alternating field of the pathogen section 615 outside the test area, so that the primary alternating field is concentrated or focused more in the test volume below the pathogen section. "Focusing" here means that the spatial density of the magnetic field lines in the focus is increased. Due to this local concentration of the effective range of the primary magnetic field PF on the area centrally below the receiver coil 640 a particularly efficient defect inspection with high spatial resolution is possible.

Jede der Empfängerspulen 640A bis 640D ist an einen Kanal an der Eingangsseite einer Amplitudenfiltereinrichtung AF angeschlossen, die es ermöglicht, die Ausgangssignale der einzelnen Empfängerspulen (d.h. die Sondensignale) in getrennten Kanälen aufzunehmen und unter Bewertung ihrer Signalamplitude gegenüber einem Schwellwert zu filtern. Die Amplitudenfilterung erfolgt in der Weise, dass Sondensignale mit einer Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts ausgefiltert und nur Sondensignale mit einer Signalamplitude größer oder gleich dem Schwellwert der Additionsoperation zugeführt werden. Die vier Ausgangskanäle der Amplitudenfiltereinrichtung AF sind an separate Eingangskanäle einer Signal-Addierungseinrichtung ADD angeschlossen, die einen Signalausgang hat, der einen Eingangskanal einer nachgeschalteten Auswerteeinheit EV angeschlossen ist.Each of the receiver coils 640A to 640D is connected to a channel on the input side of an amplitude filter device AF, which makes it possible to record the output signals of the individual receiver coils (ie the probe signals) in separate channels and to filter them by evaluating their signal amplitude with respect to a threshold value. The amplitude filtering takes place in such a way that probe signals with a signal amplitude below the threshold are filtered out and only probe signals with a signal amplitude greater than or equal to the threshold value of the addition operation are supplied. The four output channels of the amplitude filter device AF are connected to separate input channels of a signal adding device ADD, which has a signal output, which is connected to an input channel of a downstream evaluation unit EV.

In einem Auswertungsmodus wird ein „Summensignal“ ermittelt, indem die Ausgangssignale von mindestens zwei Empfängerspulen der Empfängerspulen-Reihe mittels einer Addierungsoperation addiert werden. Vorzugsweise werden in diesem Addierungsmodus die Ausgangssignale aller Empfängerspulen 640A640D der Empfängerspulen-Reihe synchron addiert. Die Addierungsoperation entspricht in elektrischer Hinsicht einer Reihenschaltung der entsprechenden Empfängerspulen. Hierfür reicht es, wenn die Auswerteeinheit einen einzigen Eingangskanal hat.In an evaluation mode, a "sum signal" is obtained by adding the output signals from at least two receiver coils of the receiver coil row by means of an adding operation. Preferably, in this adding mode, the output signals of all receiver coils 640A - 640D the receiver coil row synchronously added. The adding operation corresponds in electrical terms to a series connection of the respective receiver coils. For this purpose, it is sufficient if the evaluation unit has a single input channel.

In einem anderen, hier nicht näher erläuterten Auswertungsmodus („Einzelsignal“) werden die Ausgangssignale jeder der Empfängerspulen separat verarbeitet und der Position der jeweiligen Empfängerspule in der Reihe zugeordnet. Hierdurch ist eine Lokalisierung von Defekten über die Breite des Sensor-Arrays möglich. In another evaluation mode ("single signal"), which is not explained in detail here, the output signals of each of the receiver coils are processed separately and assigned to the position of the respective receiver coil in the row. This makes it possible to locate defects across the width of the sensor array.

Claims (9)

Prüfverfahren zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings mittels eines Sonden-Arrays, das eine Vielzahl von Prüfsonden aufweist, bei dem das Sonden-Array in die Nähe einer Oberfläche des Prüflings positioniert wird; Sondensignale von mehreren Prüfsonden des Sonden-Arrays in einer Additionsoperation zu einem Summensignal addiert werden; und das aus der Additionsoperation resultierende Summensignal zur Charakterisierung von Defekten in dem Prüfling in einer Auswertungsoperation ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sondensignale vor der Additionsoperation einer Amplitudenfilterung in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellwert unterworfen werden, wobei Sondensignale mit einer Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts ausgefiltert und nur Sondensignale mit einer Signalamplitude größer oder gleich dem Schwellwert der Additionsoperation zugeführt werden.A test method for non-destructive material testing of a device under test using a probe array comprising a plurality of probes, wherein the probe array is positioned in proximity to a surface of the device under test; Probe signals from a plurality of probe probes of the probe array are added in an addition operation to a sum signal; and evaluating the summation signal resulting from the addition operation to characterize defects in the device under test in an evaluation operation, characterized in that before the addition operation, the probe signals are subjected to amplitude filtering with respect to a predetermined threshold, whereby probe signals having a signal amplitude below the threshold are filtered out and only probe signals having a signal amplitude greater than or equal to the threshold value of the addition operation are supplied. Prüfverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling und das Sonden-Array relativ zueinander entlang einer Bewegungsrichtung bewegt werden; Test method according to claim 1, characterized in that the test piece and the probe array are moved relative to each other along a direction of movement; Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kalibrierungsoperation, worin der Schwellwert in Abhängigkeit von dem Typ des Prüflings eingestellt wird.A test method according to claim 1 or 2, characterized by a calibration operation, wherein the threshold value is set in dependence on the type of the test object. Prüfverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kalibrierungsoperation an einem defektfreien Referenz-Prüfling oder einem defektfreien Prüflingsabschnitt eine Rauschsignalamplitude eines Rauschsignals ermittelt wird und dass der Schwellwert in einem vorgegebenen Abstand oberhalb der Rauschsignalamplitude eingestellt wird, wobei der vorgegebene Abstand vorzugsweise zwischen 10% und 20% der Rauschsignalamplitude beträgt.Test method according to claim 3, characterized in that a noise signal amplitude of a noise signal is determined during the calibration operation on a defect-free reference test specimen or a defect-free specimen section and that the threshold value is set at a predefined distance above the noise signal amplitude, wherein the predefined distance is preferably between 10%. and 20% of the noise signal amplitude. Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonden-Array mit einer Vielzahl von Wirbelstrom-Prüfsonden zur Durchführung einer Wirbelstromprüfung verwendet wird.Test method according to one of the preceding claims, characterized in that a probe array with a plurality of eddy current Test probes for performing an eddy current test is used. Prüfvorrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eines Prüflings mit: einem Sonden-Array, das eine Vielzahl von Prüfsonden (P1, P2, ... Pn) aufweist, und einer an das Sonden-Array angeschlossenen Auswerteeinheit zur Auswertung von Sondensignalen der Prüfsonden, wobei die Auswerteeinheit eine Signal-Addierungseinrichtung (ADD) und eine Auswerteeinrichtung (EV) aufweist, die Signal-Addierungseinrichtung zur Ausführung einer Additionsoperation konfiguriert ist, bei der Sondensignale von mehreren Prüfsonden des Sonden-Arrays zur Erzeugung eines Summensignals (SUM) addiert werden, und die Auswerteeinrichtung konfiguriert ist, ein aus der Additionsoperation resultierendes das Summensignal zur Charakterisierung von Defekten in dem Prüfling in einer Auswertungsoperation auszuwerten, gekennzeichnet durch eine zwischen die Prüfsonden (P1, P2, ... Pn) und die Signal-Addierungseinrichtung (ADD) geschaltete Amplitudenfiltereinrichtung (AF, AF-AN, AF-DIG), die dazu konfiguriert ist, die Sondensignale vor der Additionsoperation einer Amplitudenfilterung in Bezug auf einen vorgegebenen Schwellwert zu unterwerfen, wobei Sondensignale mit einer Signalamplitude unterhalb des Schwellwerts ausgefiltert und nur Sondensignale mit einer Signalamplitude größer oder gleich dem Schwellwert der Signal-Addierungseinrichtung (ADD) zugeführt werden.Test device for non-destructive material testing of a test object with: a probe array having a multiplicity of test probes (P1, P2,... Pn), and an evaluation unit connected to the probe array for evaluating probe signals of the test probes, wherein the evaluation unit has a signal adding device (ADD) and an evaluation device (EV), the signal adding means is configured to perform an addition operation in which probe signals from a plurality of probes of the probe array are added to generate a sum signal (SUM), and the evaluation device is configured to evaluate a summation signal resulting from the addition operation for characterizing defects in the test object in an evaluation operation, marked by an amplitude filter means (AF, AF-AN, AF-DIG) connected between the probes (P1, P2, ... Pn) and the signal adding means (ADD) and configured to relate the probe signals to amplitude filtering prior to the addition operation to subject to a predetermined threshold value, wherein probe signals with a signal amplitude below the threshold filtered out and only probe signals with a signal amplitude greater than or equal to the threshold value of the signal adding device (ADD) are supplied. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsonden (P1, P2, ... Pn) als Wirbelstromsonden, als Streuflusssonden oder als GMR-Sonden ausgebildet sind.Test device according to claim 6, characterized in that the test probes (P1, P2, ... Pn) are designed as eddy current probes, as stray flux probes or as GMR probes. Prüfvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonden-Array eine Vielzahl von Wirbelstromsonden aufweist, die eine Erregeranordnung (610) mit mindestens einem elektrischen Leiter zum Anschluss an eine Wechselspannungsquelle (620) sowie eine Empfängeranordnung mit mindestens einer von der Erregeranordnung gesonderten Empfängerspule (640) mit einer oder mehrere Windungen aufweist, wobei die Erregeranordnung einen Erregerabschnitt (615) aufweist, in welchem ein Leiterabschnitt oder mehrere Leiterabschnitte (610-1A, 610-2A) derart verlaufen, dass durch den Leiterabschnitt oder die Leiterabschnitte des Erregerabschnitts bei Anschluss an eine Wechselspannungsquelle ein primäres magnetisches Wechselfeld (PF) mit um den Erregerabschnitt herum verlaufenden magnetischen Feldlinien (FL) erzeugt wird; und die Empfängerspule (640) in Bezug auf den Erregerabschnitt (615) derart angeordnet ist, dass die Empfängerspule vom primären magnetischen Wechselfeld des Erregerabschnitts derart symmetrisch durchsetzt wird, dass eine zeitliche Änderung dϕ/dt des magnetischen Flusses ϕ des primären magnetischen Wechselfeldes durch die Empfängerspule im Wesentlichen verschwindet.Test device according to claim 6 or 7, characterized in that the probe array comprises a plurality of eddy current probes, which has a pathogen arrangement ( 610 ) with at least one electrical conductor for connection to an AC voltage source ( 620 ) as well as a receiver arrangement with at least one receiver coil separate from the exciter arrangement (US Pat. 640 ) having one or more windings, wherein the excitation arrangement has an exciter section ( 615 ), in which one or more conductor sections ( 610-1A . 610-2A ) such that a primary alternating magnetic field (PF) with magnetic field lines (FL) running around the excitation section is generated by the conductor section or the conductor sections of the exciter section when connected to an AC voltage source; and the receiver coil ( 640 ) with respect to the exciter section ( 615 ) is arranged such that the receiver coil of the primary alternating magnetic field of the exciter section is interspersed symmetrically such that a temporal change dφ / dt of the magnetic flux φ of the primary alternating magnetic field by the receiver coil substantially disappears. Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere oder alle Wirbelstromsonden des Sonden-Arrays eine gemeinsame Erregeranordnung aufweisen.Test device according to one of claims 6 to 8, characterized in that several or all of the eddy current probes of the probe array have a common excitation arrangement.
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