DE19610844C2

DE19610844C2 - Verfahren und System zum Messen von physikalischen Parametern eines Werkstückes

Info

Publication number: DE19610844C2
Application number: DE19610844A
Authority: DE
Inventors: Timothy John Danielson
Original assignee: Kaman Aerospace Corp
Current assignee: Kaman Aerospace Corp
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 2001-09-20
Anticipated expiration: 2016-03-20
Also published as: DE19610844A1; US5541510A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System nach den Ansprüchen 1 bzw. 5.

Wirbelstromsensoren gehören zum Stand der Technik. Diese Vor richtungen werden in einer Vielfalt von Situationen benutzt, wo berührungslose Messungen von Parametern wie Abstand oder elektrischer Widerstand erwünscht sind. Wirbelstromsensoren sind bereits benutzt worden, um deren Verlagerung gegenüber einem Werkstück sowie elektrische Eigenschaften und andere physikalische Eigenschaften eines Materials wie Dicke oder De fekte, welche die scheinbaren elektrischen Kenndaten modifi zieren, zu messen. Ein derartiger Fall ist die Messung der Unrundheit von magnetischen Stahlrollen. Wirbelstromsensorsy steme sind benutzt worden, um die Unrundheit der Rollen zu messen, die Genauigkeit ist aber wegen der Empfindlichkeit für Permeabilitätsänderungen, die bei solchen Rollen typisch sind, begrenzt. Die Dickenmessung von Aluminiumdosen während der Herstellung ist ein weiterer Anwendungsfall. Bei dem Dosen herstellprozeß wird ein Hartmetallstempel benutzt, um einen Aluminiumbecher durch eine Serie von Werkzeugen zu ziehen und einen fertigen Dosenkörper herzustellen. Die Mittellinienpo sition des Stempels kann die wirkliche Dicke der Dosen beein flussen und beeinflußt bei bekannten Systemen die scheinbare Dicke der Dosen.

Das Messen der Dicke unter Verwendung von Wirbelströmen ist mit bekannten Systemen durchgeführt worden, zu denen diejeni gen gehören, bei denen Schaltungsimpedanzen so eingestellt werden, daß das System für die Distanz unempfindlich ist. Bei dem System wird üblicherweise eine herkömmliche Wirbelstrom vorrichtung mit drei Spulen benutzt, nämlich einer Treiberspu le und zwei Aufnahmespulen. Die Treiberspule erregt das Mate rial mit einem magnetischen Wechselfeld, und die Aufnahmespu len erfassen eine Impedanzänderung, die durch Wirbelströme verursacht wird, welche in dem Material induziert werden. Weil bei dieser Technik drei Spulen benutzt werden, ist die Vorrichtung in der Herstellung vergleichsweise teuer und trotzdem für Fehler aufgrund der Hubhöhe (Abstand zwischen Sensor und Werkstück) empfindlich, wenn sie nicht innerhalb eines begrenzten Bereiches betrieben wird. Bei anderen Syste men werden Wirbelstromsensoren benutzt, um eine Überzugs- oder Plattierungsdicke mit einer einzelnen Spule zu erfassen, sie sind aber ebenfalls für Hubhöhenfehler empfindlich. Es sind Systeme mit mehreren Frequenzen entwickelt worden, um Dicken änderungen von anderen Effekten zu unterscheiden, Doppelfre quenzen verlangen zur Realisierung aber eine teuere und kom plexe Schaltungsanordnung.

Bei noch weiteren Systemen ist die Dicke mit Hilfe von Wirbel stromvorrichtungen gemessen worden, und es sind die orthogona len Impedanzausgangssignale eines Wirbelstromsensors benutzt worden, um die Hubhöhe über der Werkstückoberfläche zu bestim men und diese zu kompensieren. Hubhöhenfehler sind korrigiert worden, indem der Sensor auf eine bestimmte Impedanz bewegt worden ist und deren orthogonale Impedanzkomponente gemessen worden ist. Dieser Aufbau bringt jedoch von Haus aus mehrere Probleme mit sich. Zum Beispiel, ein Servosystem muß den Sen sor räumlich positionieren, ein Erfordernis, das die Brauch barkeit der Vorrichtung beeinträchtigt, weil diese nicht mit hoher Geschwindigkeit benutzt werden kann, nicht an beengten Orten plaziert werden kann und mehrere Umgebungsbeschränkungen bei dem Gebrauch der Vorrichtung mit sich bringt. Darüber hinaus müssen die Impedanzsignalkomponenten (reale und imagi näre) für einen richtigen Betrieb vollständig orthogonal sein.

Im allgemeinen sind die bekannten Vorrichtungen in der Lage, einen einzelnen Parameter zu messen, und sie sind üblicherwei se so aufgebaut, daß ein Parameter von einem anderen abhängig ist. Zum Beispiel, die Vorrichtung und das Verfahren, die in der US 4 290 017 beschrieben sind, beinhalten einen Oszillator mit einem Verstärker zum Vornehmen einer Verstärkung, einer Rückkopplungsschleife, die den Eingang und den Ausgang des Verstärkers verbindet, und einem mit zwei Anschlüssen versehe nen ferromagnetischen Resonator, der in die Schleife geschal tet ist, um die Größe und die Frequenz des Oszillatorsignals aufgrund von Wirbelströmen, die in der Oberfläche einer Werk stückprobe induziert werden, zu modulieren. Ein variabler Dämpfer ist in die Rückkopplungsschleife eingeschaltet, um den Leistungswert des Oszillators einzustellen, und ein einstell barer Phasenschieber zum Verändern der Gesamtphasenverschie bung des Signals innerhalb der Schleife. Außerdem ist eine Sonde mit der Schaltung in einer Übergangsbetriebsart verbun den, die dafür ausgebildet ist, auf das elektromagnetische Feld anzusprechen, das durch die Wirbelströme erzeugt wird. Die Sonde enthält einen ferromagnetischen Kristall, wobei eine äußere Stromkreisschleife den Kristall umschließt und wobei eine innere Stromkreisschleife den Kristall orthogonal zu der äußeren Schleife umschließt. Die aus der US 4 290 017 bekann te Vorrichtung gestattet die Messung von Änderungen sowohl der Größe als auch der Phase des Systemsignals, was eine unabhän gige Messung des Real- und des Imaginärteils der Impedanz der Schaltung gestattet.

Die US 4 727 322 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen eines Systemparameters wie die Werkstückdicke mit Hilfe von Wirbelströmen, welche in dem Werkstück in Folge der Nähe einer Sonde bei der Oberfläche erzeugt werden. Der Sen sor in der Sonde mißt zwei orthogonale Komponenten der komple xen Impedanz. Im Betrieb wird bei der aus der US 4 727 322 bekannten Vorrichtung der Sensor zu dem Werkstück hinbewegt, bis eine Komponente der Impedanz einen vorbestimmten Wert er reicht, und der charakteristische Wert wird als ein Wert der anderen Komponente gemessen. Die erste Komponente wird wäh rend der Kalibrierung als diejenige Komponente ausgewählt, welche für eine Variation in der Distanz zwischen dem Sensor und dem Werkstück am empfindlichsten ist.

Bei einer Vorrichtung, die in der US 3 358 225 beschrieben ist, wird von einer Hubhöhenkompensationstechnik für Wirbel stromtestgeräte Gebrauch gemacht. Die Vorrichtung nach der US 3 358 225 hat eine Impedanzbrücke, die einen Signalgenerator aufweist, der mit konstanter Frequenz und Spannung arbeitet. Die Vorrichtung nach der US 3 358 225 wird benutzt, um die Im pedanz einer Wirbelstromsonde, die in der Nähe einer leitfähi gen Probe angeordnet ist, mit einer Standardimpedanz zu ver gleichen, welche der Sonde zugeordnet ist, um getrennte Aus gangssignale von Blind- und Wirkkomponenten der Verstimmung der Impedanzbrücke zu liefern. Die Vorrichtung nach der US 3 358 225 hat einen Mechanismus zum Auswählen eines vorbestimm ten Teils von einem der Ausgangssignale und zum Verknüpfen desselben mit dem anderen Ausgangssignal, um ein Signal zu er zeugen, das an eine Lesevorrichtung angelegt wird, um die Dic ke des Probewerkstückes anzuzeigen, das inspiziert wird.

Zu den berührungslosen Wirbelstromsensoren gehören auch der berührungslose Verlagerungsmeßwandler nach der US 3 619 805 und das Wirbelstromoberflächenabbildungssystem zur Werkstück defekterkennung nach der US 4 755 753. Das Wirbelstromdefekt erkennungssystem nach der US 3 718 855 und der US 3 496 458 hat eine einzelne Spule in einer Sensorsonde zur Erfassung. Andere Einzelsondenvorrichtungen finden sich in der US 4 644 274 für eine Vorrichtung, die eine Wirbelstromsonde trägt, welche zum Abtasten einer unregelmäßigen Oberfläche benutzt wird. Das elektromagnetische System, das sich in der US 4 438 754 findet, wird benutzt, um die räumliche Beziehung zwischen einem Werkzeug und einem Werkstück zu erfassen und fernzusteu ern. Bei dem System nach der US 4 438 754 wird von magneti schen Vorrichtungen Gebrauch gemacht, die in einer entgegenge setzten Beziehung in bezug auf das Werkzeug und eine Werk stückoberfläche so positioniert sind, daß der magnetische Fluß zwischen den magnetischen Elementen durch die Oberfläche hin durchgeht.

Die DE 34 10 547 A1 zeigt ein Prüfgerät, das weder zum Messen von physikalischen Parametern eines Werkstückes bestimmt und geeignet ist noch einen Sensor mit einer einzelnen Spule aufweist. Dieses bekannte Prüfgerät dient zum Untersuchen von elektrisch leitenden Prüfteilen mit Hilfe von Wirbelströmen und ist insbesondere dazu ausgebildet, Fehler wie Risse od. dgl. in einem Prüfteil zu erkennen. Das Prüfgerät hat eine Geberanordnung, die wenigstens drei Spulen aufweisen kann, nämlich eine Erregerspule, eine Empfängerspule und eine Kom pensationsspule. Eine Spannungsquelle versorgt einen Verstär ker mit einem Wechselstromsignal, der ein verstärktes Signal an die Erregerspule anlegt. Die Kompensationsspule, die einen vorbestimmten Wechselstrom führt, entfernt ein Störsignal aus dem Nutzsignal, das durch die Empfängerspule erzeugt wird. Das Nutzsignal wird an eine Signalverarbeitungseinheit und dann an eine Auswerteeinheit angelegt. In einer weiteren Aus führungsform kann das bekannte Prüfgerät zusätzlich zu der Ge beranordnung einen Abstandsgeber und eine Meßeinheit aufwei sen. Der Abstandsgeber erzeugt ein Signal U_A, das zu dem Ab stand s zwischen den Spulen und dem Prüfteil proportional ist. Das Signal U_A wird rückgekoppelt, um eine Steuerspannung U_St an der Kompensationsspule einzustellen, und wird zu einer zusätz lichen Stelleinheit rückgekoppelt, die Steuersignale erzeugt, um das verarbeitete Signal aus der Signalverarbeitungseinheit unabhängig von dem Abstand s auf einem konstanten Wert zu hal ten.

Die US 4 673 877 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Dicke der inneren Auskleidung eines Rohres un ter Verwendung eines Wirbelstromsensors durch Eliminieren des Einflusses einer Hubveränderung. Bei diesem bekannten Verfah ren wird die Frequenz des Erregersignals ausgewählt, um eine Spulenimpedanz zu erzeugen, die eine Komponente hat, welche der Dicke der Auskleidung entspricht, und eine weitere Kompo nente, die der Hubdistanz entspricht. Die zweite Komponente der komplexen Impedanz ist zu der ersten Komponente im wesent lichen rechtwinkelig.

Die bekannten Systeme haben den Nachteil, daß mehrere Spulen oder Frequenzen erforderlich sind und daß sie zum gleichzeiti gen Messen von verschiedenen Parametern wie Materialdicke und Abstand nicht in der Lage sind. Es wäre erwünscht, ein Wirbelstromsystem zur Verfügung zu haben, bei dem nur eine einzelne Spule benutzt wird und das in der Lage ist, zwei Parameter gleichzeitig zu messen. Die vorliegende Erfindung ist auf ein solches System gerichtet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zu schaffen zum gleichzeitigen Messen von zwei Parametern (z. B. Dicke und Verlagerung) mit, einer einzelnen Wirbelstromsensor spule, die mit einer einzelnen festen Frequenz arbeitet, wobei das System für Variationen in den elektrischen Eigenschaften eines Materials, relativ unempfindlich sein soll.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 5 angegebenen Schritte bzw. Merkmale gelöst.

Gemäß der Erfindung ist einem effektiven Produkt der Permeabi lität und der Leitfähigkeit des Werkstoffes und der Distanz ein einzelner Punkt in einer Erregerkreisebene zugeordnet, so daß daraus bestimmte physikalische Parameter des Werkstückes bestimmt werden können. Bei dem Verfahren und dem System nach der Erfindung wird von einem Wirbelstromsensor zum Messen der physikalischen Parameter eines Werkstückes wie Dicke, Tempera tur, Permeabilität und Leitfähigkeit des Materials Gebrauch gemacht. Der Wirbelstromsensor enthält nur eine einzelne Spu le mit vorbestimmtem Durchmesser. Mit einem Erregersignal mit einer einzelnen vorgewählten Winkelfrequenz werden ein Impe danzkreis und der Wirbelstromsensor angesteuert, so daß das effektive Produkt der Werkstückpermeabilität und -leitfähig keit und der Distanz einem einzelnen Punkt in einer Erreger kreisimpedanzebene zugeordnet ist. Der Vorteil der Zuordnung des effektiven Produkts zu einem einzelnen Punkt der Impedanz ebene erlaubt, die Parameter des Werkstückes zu bestimmen, oh ne die Werte der Permeabilität/Leitfähigkeit des Werkstückes und die Distanz speziell zu kennen. Diese Zuordnung liefert spezifische Beziehungen zwischen der Distanz, der Schaltungs impedanz und einem Parameter des Werkstückes, die gestatten, einen Parameter des Werkstückes zu bestimmen, indem die Schal tungsimpedanz und die Distanz bestimmt werden. Das Verfahren und das System nach der Erfindung kommen dabei mit einer einzelnen Spule aus. Das Verfahren und das System nach der Erfindung er lauben, die Messungen mit einem einzelnen Sensor auf begrenz tem Raum, in einer rauheren Umgebung, mit relativ einfacher Elektronik und unter Aufrechterhaltung einer guten Empfind lichkeit für die Meßparameter durchzuführen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegen stände der Unteransprüche.

Insbesondere eine Ausgestaltung der Erfindung erlaubt es, die Temperatur zu erfassen und als einen Korrekturfaktor für ande re gemessene Parameter zu verwenden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung eines Schaltbildes ei nes Systems nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Diagrammdarstellung der Auswirkung von elektri schen Eigenschaften und der Distanz auf normierte Im pedanzen unter Verwendung eines Algorithmus, der durch das System nach Fig. 1 ausgeführt wird,

Fig. 3 eine ausführlichere Schaltbilddarstellung der elek trischen Schaltungsanordnung des Systems nach Fig. 1,

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung von Ausgangssignalen des Sy stems nach Fig. 1,

Fig. 5 eine weitere Diagrammdarstellung der Ausgangssignale nach Fig. 4, aufgetragen als eine Schar von Verlage rungskurven,

Fig. 6 eine Diagrammdarstellung einer Schar von Verlage rungskurven, die durch Phasenspannungen gebildet wer den, welche mit mehreren Sensorverlagerungen gegen über einer Werkstückoberfläche gemessen worden sind,

Fig. 7 schematisch die Spannungsgröße von Ausgangssignalen, welche durch das System nach der Erfindung geliefert werden, im Vergleich zur Sensorverlagerung gegenüber einem Werkstück,

Fig. 8 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Dif ferenzsensorvorrichtung, die einen Teil einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung bildet, welcher eine Alternative zu dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau darstellt,

Fig. 9 eine vereinfachte schematische Darstellung eines al ternativen Systems nach der Erfindung mit dualen Sen soren, und

Fig. 10 eine vereinfachte schematische Darstellung eines zweiten alternativen Systems nach der Erfindung mit dualen Sensoren, die unterschiedlich betrieben wer den, um eine Werkstückposition zu bestimmen.

Wirbelstromsensoren sind, wie oben dargelegt, für eine Viel falt von Zwecken benutzt worden, im allgemeinen sind sie aber dafür ausgelegt, für einen bestimmten Parameter wie die Di stanz empfindlich zu sein. Die vorliegende Erfindung erfaßt mehrere Parameter wie die Dicke und die Distanz gleichzeitig und benutzt das Ergebnis von einer Messung, um damit uner wünschte Empfindlichkeiten bei einer weiteren Messung zu kor rigieren. Zu den Vorteilen der vorliegenden Erfindung gehören die Verwendung einer einzelnen, billigen Sensorspule und die Vermeidung des Umschaltens von Sensorfrequenzen. Darüber hin aus bietet die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, einen Parameterwert bezüglich Änderungen in dem Wert eines anderen Parameters zu kompensieren, was zu größerer Genauigkeit führt. Es sei erwähnt, daß auch die Temperatur erfaßt und deshalb als ein tertiärer Korrekturfaktor für andere Parameter benutzt werden kann.

Allgemein gibt es drei Hauptparameter, die durch das hier be schriebene System erfaßt werden sollen, nämlich elektrische Eigenschaften, Dicke und Distanz. Wirbelstromsensoren arbei ten im wesentlichen mit einer Konstante, die durch das Produkt r² ωµσ ausgedrückt wird. Der Parameter r ist der mittlere Ra dius der Spule, der im Entwurf variieren kann, aber bei einem Anwendungsfall eine Konstante ist. Der Parameter ω ist die Kreisfrequenz des Stroms oder der Spannung, der bzw. die be nutzt wird, um die Spule zu erregen, und kann in einem Anwen dungsfall verändert werden, er ist aber im allgemeinen eine Konstante, da die zugeordnete Schaltungsanordnung einfacher ist. Die Parameter µ, σ sind die Permeabilität bzw. die Leit fähigkeit des Materials. Es ist wichtig festzuhalten, daß die effektive Leitfähigkeit eines Materials, wie sie sich auf ei nen Wirbelstromsensor auswirkt, sich in Abhängigkeit von der Dicke des Zielmaterials oder der Zielgeometrie ändern kann. Die Dicke des Materials kann daher bestimmt werden, wenn die aktuellen Werte von µ und σ konstant sind.

Das hier beschriebene System mißt die Dicke, ohne daß die her kömmliche Konfiguration mit drei Spulen erforderlich wäre, denn es arbeitet mit nur einer einzelnen Spule, und es ist nicht notwendig, die Impedanzkomponenten zueinander rechtwin kelig zu machen. Das Erfassen der Distanz (oder Verlage rung) unter Verwendung von Wirbelstromsensoren ist ein weiterer typischer Verwendungszweck des hier beschriebenen Systems. Systeme, welche die Distanz erfassen, erfassen eine Änderung der Induktivität, des Widerstands oder einer Kombination die ser beiden Parameter in Form von Q, wobei gilt Q = ωL/R. Bei diesen bekannten Systemen wird im allgemeinen vorausgesetzt, daß die Materialeigenschaften konstant sind, weil diese die resultierenden Ausgangssignale nachteilig beeinflussen werden.

Bei der vorliegenden Erfindung wird von der Erkenntnis ausge gangen, daß bei einer besonderen Distanz und Gruppe von elek trischen Eigenschaften die Impedanz des Systems ein eindeuti ger Punkt in der komplexen Impedanzebene sein wird. Bei man chen Konfigurationen können die Parameter in mathematisch orthogonale Äquivalente aufgelöst werden, so daß ein Parameter eine Funktion eines anderen ist. Andere Situationen schließen aber diese Analyse aus. Ungeachtet dessen sollten Signale, die die Impedanz des Systems anzeigen, einem eindeutigen Punkt in der Impedanzebene für eine bestimmte Variablengruppe zuge ordnet sein. Die Ausgangssignale entsprechen den Real- und Imaginärteilen der Impedanz, der Phase und der Größe oder ei ner anderen Impedanzkombination. Die Variablen- oder Parame tergruppe entspricht der Dicke und der Distanz oder Material kenndaten und der Distanz.

Der oben mit r² ωµσ angegebene Skalierparameter wird in bekann ten Systemen üblicherweise als die bestimmende Kenngröße des Impedanzausgangssignals benutzt und ist für manche Materialien geeignet. Die Parameter r, ω, µ, σ bestimmen zwar weiterhin die Impedanzkenngröße, es ist jedoch nicht ganz korrekt, das Pro dukt allein als den Skalierparameter zu benutzen, wenn die re lative Permeabilität des Materials von eins verschieden ist. Das stellt einen Komplikationsfaktor dar, der mit analytischen Begriffen schwierig ausgedrückt werden kann und am häufigsten durch numerische Analyse optimiert wird.

Infolgedessen kann das hier beschriebene System ohne weiteres zum Bestimmen der Unrundheit von Stahlrollen und der Dicke von Dosen, wie oben dargelegt, benutzt werden. Das hier beschrie bene System gestattet die Messung der Unrundheit von Stahlrol len, die für Permeabilitätsänderungen in der Rolle unempfind lich ist. Die Dosendicke wird gleichzeitig mit einer Messung der Mittellinienposition des Stempels bei dem hier beschriebe nen System ermittelt und kann deshalb benutzt werden, bei der Steuerung der Dicke zu helfen sowie scheinbare Dickenfehler, die durch Positionsänderungen des Stempels verursacht werden, zu korrigieren.

Ein System mit einer Sensorkonfiguration, die gemäß der vor liegenden Erfindung ausgebildet ist, ist in Fig. 1 schematisch gezeigt. Das System 10 umfaßt eine elektronische Steuerschal tungsanordnung, die insgesamt mit 12 bezeichnet ist und ein Erregersignal auf einer Leitung 14 an einen Sensor 16 anlegt, der aus einem Sensorkörper 18 und einer Sensorspule 20, die an einem Ende desselben angeordnet ist, besteht. Die Sensorspule 20 ist benachbart zu einem Werkstück 22 positioniert, welches ein Substrat 24 und eine äußere Hülle 26 aufweist. Das System kann so ausgebildet sein, daß es die "Hubhöhe" 28 mißt, die dem Abstand zwischen dem Sensor 16 und dem Werkstück 22 ent spricht.

Die Impedanzänderung des Sensors 16 ist eine Funktion von meh reren Parametern, zu denen die Erregersignalfrequenz (ω), der mittlere Radius der Sensorspule (r) und die Leitfähigkeit des Zielmaterials (σ) gehören. Der Fachmann weiß, daß die Leitfä higkeit l/ρ ist, wobei "ρ" oder "rho" der spezifische Wider stand ist. Die Permeabilität des Zielmaterials (µ) und die Distanz zu dem Ziel (d) sind ebenfalls Faktoren. Wenn die Frequenz und der Durchmesser fest sind, dann wird die Impedanz aufgrund von σ, µ oder d variieren. Für einen bestimmten Durchmesser der Sensorspule kann eine Frequenz gefunden wer den, indem bekannte numerische Methoden benutzt werden, bei der die Spule für eine Kombination von σ und µ oder d empfind lich ist. Diese Frequenz kann so geändert werden, daß die Pa rameterkombination σ, µ hauptsächlich die Phase der komplexen Impedanz beeinflußt, wogegen d hauptsächlich die Größe des komplexen Impedanzausgangssignals beeinflußt, so daß diese voneinander unabhängig sind. Für Materialien, bei denen die relative Permeabilität eins ist, d. h. µ_r = 1, steht die Spulen frequenz in Beziehung zu dem Produkt aus σ und µ oder d. Die "Kombination" aus σ und µ oder d, die in diesen anderen Situa tionen mit numerischen Methoden optimiert wird, wird hier als das "effektive Produkt" bezeichnet. Die Real- und Imaginär teile der Impedanz stehen, wie oben dargelegt, in mathemati scher Beziehung zu der Phase und der Größe der Impedanzaus gangssignale, und deshalb kann die eine oder die andere Varia ble benutzt werden. Es ist aber nicht erforderlich, daß eine bestimmte Frequenz gefunden wird, da die beiden Effekte mathematisch aussortiert werden können, und im allgemeinen ist es erwünscht, das zu tun.

Die vorliegende Erfindung gestattet außerdem eine Temperatur kompensation. Wenn die Parameter des Materials (z. B. Dicke, σ oder µ) konstant sind, dann werden Variationen in der Tempera tur bewirken, daß sich der Sensorspulenreihenwiderstand pro portional ändert. Die Widerstandsänderung erscheint als eine Änderung in dem Realteil der komplexen Impedanz. Das Korri gieren im Hinblick auf Temperaturänderungen kann deshalb ge stützt auf die Erkenntnis erfolgen, daß eine eindeutige Tempe ratur und Distanz auch einem eindeutigen Punkt auf der Ebene der komplexen Impedanz zugeordnet sein werden. Die oben be schriebenen Techniken werden benutzt, um Distanzmessungen bei Temperaturänderungen zu korrigieren.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Auswirkung der elektrischen Eigenschaften und der Distanz auf normierte Impe danzen unter Verwendung von bekannten Methoden der numerischen Analyse. Die vertikale Achse 29 entspricht der normierten imaginären Spulenimpedanz, wogegen die horizontale Achse 30 der normierten realen Impedanz der Sensorspule entspricht. Kurven 31-36, die in Fig. 2 gezeigt sind, gelten für spezi elle Fälle von r, σ, µ, ω und d (Verlagerung). Die Distanz ist in einem Punkt 38 auf unendlich eingestellt, wogegen Kurven 40, 42, 44, 46 Linien konstanter Verlagerung entsprechen. In einem Kasten 48 sind die Werte von rho ausgedrückt in µΩcm für jede der mehreren Materialkurven angegeben.

Die folgenden Schritte sollten ausgeführt werden, um die pas senden Impedanzen zu erzeugen. Erstens, das spezielle Parame terpaar oder "Ziel" der Messung ist folgendermaßen zu bestim men:

1. Erzeugen eines Verlagerungsausgangssignals unabhängig vom Material (Materialunempfindlichkeit);
2. Erzeugen eines Ausgangssignals, das zu dem spezifischen Widerstand des Materials proportional ist;
3. Erzeugen von Ausgangssignalen des spezifischen Widerstands und der Verlagerung;
4. Erzeugen eines Ausgangssignals, das zur Permeabilität pro portional ist;
5. Erzeugen von Ausgangssignalen, die zur Permeabilität und Verlagerung proportional sind;
6. Erzeugen eines Ausgangssignals, das zur Dicke proportio nal ist; oder
7. Erzeugen von Ausgangssignalen, die zur Dicke und Verlage rung proportional sind;
8. Erzeugen von Ausgangssignalen, die zur Temperatur und Verlagerung proportional sind;
9. Erzeugen von Ausgangssignalen, die zur Temperatur und zu dem effektiven Produkt σµ proportional sind.

Es gibt andere, zusätzliche Überlegungen bei dem Finden einer optimalen Lösung, nachdem eines der obigen Parameterpaare ge wählt worden ist. Eine grobe Änderung in den Parametern wie z. B. völlig unterschiedliche Materialien ist ein Beispiel ei ner zusätzlichen Überlegung ebenso wie es die Situation ist, in der die Korrektur für kleine Änderungen in den Parametern erfolgt wie z. B. bei Legierungen aus dem gleichen Material. In dem Beispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, weist das hier be schriebene System einen Sensor auf, der bei Aluminium (rho = 3,3 µΩcm), Hafnium (rho = 30 µΩcm), rostfreiem Stahl (rho = 60 µΩcm) und Inconel (rho = 120 µΩcm) wirksam ist. Das hier be schriebene System, das so ausgebildet ist, daß es die Kurven nach Fig. 2 erzeugt, erzeugt ein lineares Verlagerungsaus gangssignal von 0-1,016 mm Dicke, das von dem Werkstückmateri al unabhängig ist, und liefert Information über die Identität des Materials. Es sei angemerkt, daß die Lehre der vorliegen den Erfindung für jedes der oben angegebenen Parameterpaare sowie für andere leitfähige Materialien gilt.

Die Auswahl einer besonderen Spulengeometrie ist bei dem hier beschriebenen System ebenfalls erforderlich. Es ist im allge meinen erwünscht, daß die Spule einen kleinen Durchmesser und ein hohes "Q" hat und kostengünstig herstellbar ist. Die Spulengeometrie, die benutzt wird, um die Kurven nach Fig. 2 zu erzeugen, hat einen inneren Radius von 1,7145 mm, einen äuße ren Radius von 3,81 mm, eine Länge von 2,54 mm mit 640 Magnet drahtwindungen. Diese Variablen werden dem vorliegenden Sy stem gegeben, um die Impedanzebene zu erzeugen. Eine bestimm te Frequenz (ω) muß gewählt werden, damit eine Empfindlichkeit für die elektrischen Parameter vorhanden ist und eine gute Empfindlichkeit für die Verlagerung und damit ein akzeptabel lineares Ausgangssignal geliefert wird. Bei dem hier be schriebenen System ist es nicht erforderlich, Linearität in der Ausgangssignalerzeugung zu haben, sie vereinfacht aber die spätere Verarbeitung des Ausgangssignals. Eine typische Fre quenz für das Signal liegt zwischen 5 kHz und 10 MHz. Der Frequenzparameter wird durch einen Algorithmus iteriert, der durch das hier beschriebene System ausgeführt wird, bis sämt liche Systemparameter eine akzeptable Empfindlichkeit haben. Der verwendete Algorithmus ist einer, der bekannte Gleichungen unter Verwendung von numerischen Methoden realisiert. Das Ausgangssignal des Algorithmus wird dann aufgezeichnet, um die reale und imaginäre Beziehung zu unterschiedlichen Parametern der Verlagerung und des spezifischen Widerstandes zu zeigen.

In Fig. 2 sei beachtet, daß es für eine bestimmte Spulengeome trie bei einer konstanten Kombination aus Temperatur, Fre quenz, Verlagerung (oder Hubhöhe) und spezifischem wider stand/Permeabilität einen eindeutigen Punkt in der Impedanze bene gibt, welcher durch die Kurven konstanter Verlagerung (Hubhöhe) definiert wird. Wenn angenommen wird, daß nur zwei der unbekannten Parameter variieren (d. h. spezifischer Wider stand/Permeabilität und Verlagerung, Dicke und Verlagerung), ist es typisch, daß eine Spulengeometrie und eine Betriebsfre quenz derart gefunden werden können, daß ein eindeutiger Punkt in der Impedanzebene einer bestimmten Gruppe von Ausgangspara metern wie Verlagerung und spezifischem Widerstand zugeordnet ist.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ist in Fig. 3 ausführlicher schematisch dargestellt. Die elektronische Schaltungsanordnung 12 des Sy stems besteht aus einem Oszillator 50, der eine Impedanzschal tung 52 speist, dem Wirbelstromsensor 16 und üblicherweise ei nem parallelen Resonanzkondensator 54. Der Oszillator wird mit einer vorbestimmten Frequenz (ω) und Amplitude (Z_r0°) gemessen bei 0 Grad, angesteuert, um die Impedanzschaltung zu erregen, üblicherweise über einen Reihenkondensator. Die Im pedanzschaltung 52, die parallele Kapazität und die oszilla torfrequenz werden so gewählt, daß die Änderung der Größe und Phase des Treibersignals an dem Sensor (Z_Sø°) relativ zu dem Oszillator auf der Basis der Ziele der Messung, wie oben ange geben optimiert wird. Ein Erfassungssignal wird auf einer Leitung 56 zur Demodulation durch eine Größenerfassungsschal tung 58 und eine Phasenerfassungsschaltung 60 abgegeben, um unabhängige Größen- und Phasenausgangssignale auf Leitungen 62 bzw. 64 zu erzeugen. Diese Signale werden an Analog/Digital- Wandler 66 und 68 angelegt, bevor sie an einen Prozessor 70 angelegt werden, so daß die Signale, die zur Verarbeitung be nutzt werden, unabhängige Größen- und Phasenausgangssignale des Sensors sind. Diese Signale werden dann verarbeitet, um entweder digitale oder analoge Ausgangssignale auf einer Lei tung 71 zu erzeugen, die in Beziehung zu einem oder mehreren der gemessenen Parameter stehen. Dem Fachmann ist klar, daß eine Analogverarbeitung ebenso benutzt werden könnte.

Die Impedanzschaltung 52 und die Kapazität des Parallelkonden sators 54 werden so gewählt, daß die resultierende Sensorimpe danz Komponenten hat, welche sich in der Phasen- und Größen ebene ausdrucken lassen. In dem allgemeinen Fall ist es kein Erfordernis, daß die gemessenen Effekte in der Phasen- und Größenebene orthogonal sind. Vielmehr ist es notwendig, daß diese Impedanzkomponenten einem eindeutigen Punkt in dieser Ebene zugeordnet sind, wo eine Suchtabelle oder numerische Me thoden benutzt werden können, um die Phasen- und Größenkoordi naten als spezifischen Widerstand (oder als anderen Parameter wie die Dicke) und Verlagerung auszudrücken. Bei numerischer Analyse können jedoch die Resonanzkapazität und die Impedanz schaltung 52 so ausgewählt werden, daß die Phase und die Größe der Ausgangssignale spezielle Eigenschaften haben wie Lineari tät bei der Verlagerung, relative Temperaturstabilität, und meistens orthogonal sind. Wenn die Phasen- und Größenkennda ten orthogonal sind, dann ist die Verarbeitung viel einfacher, weil die beiden Signale im wesentlichen unabhängig sind. Als ein Beispiel, ein Ausgangssignal bezieht sich auf die Distanz, und das andere bezieht sich auf die Materialkenndaten. Es ist jedoch wahrscheinlicher, daß eine Lösung erzielt werden kann, bei der ein Parameter im wesentlichen unabhängig ist und der andere Parameter eine Abhängigkeit von diesem unabhängigen Pa rameter hat, eine Situation, in welcher eine Lösung viel ein facher erzielt wird als bei ihren Alternativen.

Zum Erzeugen der Kurven, die in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind, ist die Impedanzschaltung 52 ein Reihenwiderstand (100 Ohm) und ein Kondensator (1250 pF). Der Parallelkondensator hat 5000 pF, und der Sensor ist wie oben angegeben und hat einen Gleichstromwiderstand von 45 Ohm. Diese Konfiguration führt dazu, daß die Verlagerungsmessung hauptsächlich in der Span nungsgröße des Ausgangssignals erscheint und daß die Auswir kung des spezifischen Widerstands hauptsächlich als die Pha senspannung erscheint. In Fig. 4 entspricht die vertikale Achse 72 der Phasenspannung, wogegen die horizontale Achse 74 die Spannungsgröße des Ausgangssignals zeigt. In einem Kasten 76 sind die verschiedenen Materialien durch ihre Werte des spezifischen Widerstands angegeben. Kurven 78-84 zeigen deshalb die Verlagerung als Funktion des spezifischen Wider stands. Dieselben Daten können erneut als eine Schar von Ver lagerungskurven 86-96 aufgetragen werden, die in Fig. 5 ge zeigt sind, wobei ein Kasten 97 die Kurven nach dem Material angibt. Hier wiederum drückt sich ein eindeutiger Punkt in der Phasen- und Größenebene als eine eindeutige Verlagerung und ein eindeutiger spezifischer Widerstand aus.

In Fig. 6 ist schematisch eine Schar von Verlagerungskurven 98-104 gezeigt, die durch Phasenspannungen gebildet werden, welche bei mehreren Verlagerungen gemessen worden sind. Ein Kasten 106 gibt den spezifischen Widerstand jedes Materials an. Es sei beachtet, daß die Phase des Ausgangssignals für die Materialien relativ, aber nicht vollständig, von der Ver lagerung unabhängig ist. Um das getestete Material (die gete steten Materialien) zu sortieren und zu identifizieren, kann eine einfache Spannungskomparatorschaltung der Prozessorschal tungsanordnung der bevorzugten Ausführungsform hinzugefügt werden.

Fig. 7 zeigt schematisch die Spannungsgröße der Ausgangssigna le im Vergleich zu der Sensorverlagerung. Die Ausgangssignale in Form von Kurven 107-112 sind durch eine Offset- Verschiebung gegenüber den verschiedenen Materialien gekenn zeichnet, deren spezifische Widerstände in einem Kasten 114 gezeigt sind. Unter Verwendung der Information aus der Pha senspannung zum Bestimmen des Materials erzeugt das hier be schriebene System ein Offset Korrektursignal auf bekannte Wei se, das den Signalen der Kurven 107-112 hinzugefügt wird, um ein relativ materialunabhängiges Verlagerungsausgangssignal zu erzeugen, dabei aber gleichzeitig ein Ausgangssignal zu erzeu gen, welches das Material identifiziert hat.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch alternative Ausführungs formen zu dem oben beschriebenen System. Es wird, wie oben dargelegt, ein Stempel bei einem Dosenherstellprozeß benutzt, um einen Aluminiumbecher durch eine Serie von Werkzeugen zu ziehen und einen fertigen Dosenkörper herzustellen. Die Stem peldicke ändert sich über langen zeitperioden relativ zu Dic kenänderungen der Dose, die durch Werkzeugverschleiß und ande re Faktoren verursacht werden, geringfügig. Neben der Dosen dicke ist es auch erwünscht, die Mittellinienbetriebsposition des Stempels während dieses Prozesses zu kennen. Die in Fig. 8 gezeigte Sensorkonfiguration nimmt beide Messungen gleich zeitig vor, was einige Vorteile gegenüber der mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Sensorkonfiguration mit sich bringt.

In Fig. 8 ist eine Differentialsensorvorrichtung 114 gezeigt, die aus entgegengesetzt zueinander angeordneten Sensoren 116, 118 besteht, welche einem im Querschnitt gezeigten Substrat 120 zugewandt sind. Das Substrat besteht aus einer Hülle oder Plattierung 122, die sich auf einer äußeren Oberfläche des Stempels 124 befindet. Die Sensorausgangssignale, welche auf Leitungen 126, 128 abgegeben werden, entsprechen der Verlage rung und werden aus der Spannungsgröße der betreffenden Aus gangssignale gewonnen. Diese Signale werden differentiell verknüpft, um ein einzelnes Differenzausgangssignal zu erzeu gen, das benutzt wird, um die Mittellinienposition des Stem pels zu messen. Die vorliegende Erfindung ist in dieser Hin sicht vorteilhaft, da Differenzausgangssignale für das Vorhan densein oder Nichtvorhandensein der Dose unempfindlich sind und deshalb einen besseren Meßwert der Stempelmittellinienpo sition liefern. Die Differentialsensorausführungsform nach Fig. 8 liefert auch ein temperaturstabiles und orthogonales Ausgangssignal von ausreichender Größe zur Verwendung bei der Hubhöhenkorrektur der Phasenausgangssignale, die zum Messen der Dicke benutzt werden.

Fig. 9 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Sensorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. Das System 130 gleicht im wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten System und weist eine Steuerschaltungsanordnung 132 auf, die ein Erreger signal auf einer Leitung 134 an einen ersten Wirbelstromsensor 136 abgibt. Innerhalb des Sensors 136 ist eine Sensorspule 138 an einem Ende angeordnet, das einem Werkstück 140 benach bart ist. Das Werkstück 140 umfaßt ein Substrat 142 und eine äußere Hülle 144.

Außerdem umfaßt das System einen zweiten Wirbelstromsensor 146, der Erregersignale auf einer Leitung 148 aus der Steuer schaltungsanordnung 132 empfängt. Der zweite Sensor 146 ist in einer Distanz von dem Werkstück angeordnet und wird deshalb durch dessen Anwesenheit elektromagnetisch nicht beeinflußt. Der zweite Sensor 146 ist jedoch so angeordnet, daß er sich im wesentlichen in derselben Umgebung wie der erste Sensor 136 befindet, weshalb er die gleiche Temperatur zur gleichen Zeit wie der erste Sensor haben dürfte. Demgemäß können die Signa le der Sensoren 136, 146 benutzt werden, um jegliche Drift im Signalwert, die durch thermische Variationen in der Temperatur verursacht wird, zu beseitigen. Das Signal aus der zweiten, entfernten Spule wird durch die Steuerschaltungsanordnung 132 empfangen. Die Steuerschaltungsanordnung 132 sorgt für eine Kompensation, was durch den Vergleich des Signals der Impedanz der zweiten Spule im Vergleich mit dem Signal aus der ersten Spule, die sich nahe bei der Substratoberfläche befindet, er reicht wird. Jede Drift in dem Signal des ersten Sensors 136, die durch Temperaturvariationen verursacht wird, wird deshalb eliminiert. In dieser Konfiguration werden bei der vorliegen den Erfindung mehrere Spulen benutzt, aber nicht auf dieselbe Weise wie bei den bekannten Vorrichtungen. Statt daß ein Spu lenpaar benutzt wird, das aus Erreger- und Sensorspule be steht, wie es im Stand der Technik der Fall ist, wird bei der vorliegenden Erfindung eine zweite Spule lediglich für thermi sche Kompensationszwecke benutzt.

Fig. 10 ist eine vereinfachte schematische Darstellung eines zweiten alternativen Systems 150, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und durch duale Sensoren gekenn zeichnet ist, die differentiell betrieben werden, um die Posi tion eines Werkstückes 151 zu bestimmen. In dem System 150 stehen zwei Wirbelstromsensoren 152 und 154 mit einer Steuer schaltungsanordnung 156 Über Leitungen 158, 160 in Verbindung. Die Sensoren 152, 154 werden differentiell betrieben, um erste und zweite Signale zu erzeugen, die die Werkstückposition re lativ zu den Sensoren angeben. Die Größe des Signals, das aus dem Sensor 152 empfangen wird, wird von der Größe des Signals aus dem Sensor 154 subtrahiert. Signale, die die Werkstück dicke angeben, stehen hauptsächlich in Beziehung zu dem Pha senausgangssignal jeden Sensors. Die Dickensignale werden dann durch die Steuerschaltungsanordnung 156 hinsichtlich Feh lern aufgrund der Position durch das Differenzgrößensignal korrigiert. Das Positionsausgangssignal dieses alternativen Systems ist weniger von der Dicke und von der Temperatur ab hängig, wenn der zweite Sensor 154 auf diese Art und Weise be nutzt wird.

Claims

1. Verfahren zum Messen von physikalischen Parametern, die für ein Werkstück (22) cha rakteristisch sind und Material, Dicke, Temperatur, magnetische Permeabilität und elektri sche Leitfähigkeit beinhalten, durch folgende Schritte:
Bereitstellen eines Wirbelstromsensors (16), der eine einzelne elektrische Spule (20) ei nes vorgewählten Durchmessers hat;
Positionieren der Spule (20) in einer vorgewählten Distanz von dem Werkstück (22);
Bereitstellen eines Erregerkreises (52), der elektrische Komponenten hat, die elektrische Systemparameter definieren, wobei die Erregerkreisimpedanz durch diese Parameter de finiert ist;
Anlegen eines Erregersignals einer einzelnen Frequenz an die Spule (20), wobei die Fre quenz so ausgewählt wird, daß das Produkt aus der magnetischen Permeabilität und der elektrischen Leitfähigkeit des Werkstücks und auch die Distanz einem einzelnen Punkt in der Erregerkreisimpedanzebene zugeordnet sind, wobei das Produkt nur den Imaginärteil, d. h. die Phase, und die Distanz nur den Realteil, d. h. die Größe der Impedanz beeinflußt;
Messung der Spannung und der Phase des Erregersignals; und
Erzeugen von Meßsignalen, die den genannten Punkt und den gesuchten physikalischen Parameter angeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Positionieren des Werkstücks (22) in einer Vielzahl von Distanzen; und
Erzeugen von Signalen in jeder Distanz, die das genannte Produkt angeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Erzeugen der Signale in jeder Distanz unabhängig vom dem ausgewählten Material des Werkstücks (22).

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
Auswählen des Werkstücks (22) mit einer Vielzahl von Dicke-Werten; und
Erzeugen von Signalen für jede Dicke, welche das genannte Produkt angeben.

5. System zum Messen von physikalischen Parametern, die für ein Werkstück (22) cha rakteristisch sind und Material, Dicke, Temperatur, magnetische Permeabilität und elek trische Leitfähigkeit beinhalten, mit
einem Wirbelstromsensor (16) mit einer einzelnen elektrischen Spule (22) eines vorge wählten Durchmessers;
einer Einrichtung zum Positionieren des Wirbelstromsensors (16) in einer ausgewählten Distanz von dem Werkstück (22);
einem Erregerkreis (52) zum Anlegen eines Erregersignals einer einzelnen vorgewählten Frequenz an den Wirbelstromsensor (16), wobei der Erregerkreis (52) elektrische Kom ponenten hat, die elektrische Systemparameter definieren, und eine Erregerkreisimpe danz aufweist, die durch diese elektrischen Systemparameter definiert ist, wobei die Frequenz so ausgewählt ist, daß das Produkt aus magnetischer Permeabilität und der elektrischen Leitfähigkeit des Werkstücks, sowie die Distanz einem einzelnen Punkt in einer Erregerkreisimpedanzebene zugeordnet sind, wobei das Produkt nur den den Imagi närteil der Impedanz, hingegen die Distanz nur den Realteil der Impedanz beeinflußt;
einer Einrichtung (58) zum Messen der Spannungsgröße des Erregersignals;
einer Einrichtung (60) zum Messen der Phase des Erregersignals; und
einer Prozessoreinrichtung (70) zum Erzeugen von Ausgangssignalen, die einen ge suchten Parameter angeben.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozessoreinrichtung (70) zu jeder Distanz einen berechneten Wert des Produkts ausgibt.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder Distanz der berechnete Wert des Produkts unabhängig von dem ausgewählten Material des Werkstücks (22) angegeben wird.

8. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke-Werte des Werkstücks (22) aus dem Pro dukt gewonnen werden.

9. System nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstück (22) ein Verbundwerkstück mit einer äußeren Hülle und einem inneren Substrat ausge wählt ist.

10. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
einen zweiten Wirbelstromsensor (154) mit einer elektrischen Spule, die das Erregersi gnal empfängt;
eine Einrichtung zum Positionieren des ersten und des zweiten Wirbelstromsensors (152, 154) derart, daß die Spulen entgegengesetzt zueinander an dem Werkstück (151) angeordnet sind; und
eine Prozessoreinrichtung (70), die mittels einer Differenzverarbeitung der gemessenen Erregerspannung und -phase Meßsignale gewinnt, die eine Verlagerung des Werk stücks (151) aus einer zentralen Position zwischen den Sensoren (152, 154) angeben.

11. System nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektri schen Komponenten, die die elektrischen Systemparameter definieren, so gewählt wer den, daß die resultierenden Ausgangsignale Phasen- und Größenkomponenten aufwei sen, die im wesentlichen orthogonal zueinander sind.

12. System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (22) eine äußere Hülle (26) und ein inneres Substrat (24) aufweist.

13. System nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein richtung vorgesehen ist, um dem Werkstück (22) eine Vielzahl von Temperaturen zu ge ben, wobei die Prozessoreinrichtung (70) Signale erzeugt, die für jede Temperatur das Produkt angeben.

14. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
einen zweiten Wirbelstromsensor (146), der mit dem ersten Wirbelstromsensor (136) elektrisch identisch und so positioniert ist, daß er von dem Werkstück (140) elektroma gnetisch nicht beeinflußt ist, aber mit dem ersten Wirbelstromsensor (136) in thermischer Verbindung ist;
wobei die Prozessoreinrichtung (70) Signale erzeugt, welche die Temperaturwerte des zweiten Wirbelstromsensors (146) und des ersten Wirbelstromsensors (136) angeben, und diese Signale voneinander subtrahiert, um eine Temperaturdrift aus den Ausgangs signalen zu entfernen.