DE19908360A1

DE19908360A1 - Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors und Wirbelstromsensor

Info

Publication number: DE19908360A1
Application number: DE19908360A
Authority: DE
Inventors: Roland Mandl; Felix Mednikov
Original assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Micro Epsilon Messtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-06-29
Also published as: DE59911708D1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors (1) mit einer Meßspule (2) und einer Auswerteschaltung (4) zur Bestimmung von Material- oder Geometrieparametern eines Meßobjekts (5), bei dem das Meßobjekt (5) mit Abstand (d) zu der Meßspule (2) angeordnet wird, die Impedanz der Meßspule (2) ausgewertet wird, während die Meßspule (2) über eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz gespeist ist, und bei dem die Auswerteschaltung (4) aufgrund der Impedanz der Meßspule (2) die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts (5) bestimmt, wobei die Impedanz der Meßspule (2) bei einer Wechselspannung mit einer ersten Frequenz erfaßt wird, die Impedanz der Meßspule (2) bei einer Wechselspannung mit einer zweiten Frequenz erfaßt wird und daß die Auswerteschaltung (4) aufgrund der Impedanzen der Meßspule (2) bei der ersten und zweiten Frequenz die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts (5) errechnet. Ferner ist ein Wirbelstromsensor (1) beschrieben, der im Zusammenhang mit dem Verfahren vorteilhaft einsetzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors mit ei ner Meßspule und einer Auswerteschaltung zur Bestimmung von Material- oder Geometrieparametern eines Meßobjekts, bei dem das Meßobjekt mit Abstand zu der Meßspule angeordnet wird, die Impedanz der Meßspule ausgewertet wird, während die Meßspule über eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz gespeist ist, und bei dem die Auswerteschaltung aufgrund der Impedanz der Meßspule die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts bestimmt.

Die Erfindung betrifft ferner einen Wirbelstromsensor, insbesondere zum Einsatz bei diesem Verfahren, mit einer Meßspule, einer Kompensationsspule und einer Aus werteschaltung, insbesondere zur Bestimmung von Material- und/oder Geometriepa rametern eines elektrisch leitenden Meßobjekts, wobei die Meßspule und die Kom pensationsspule mit Wechselstrom beaufschlagbar sind und die Kompensati onsspule in der Nähe der Meßspule angeordnet ist, so daß sie den thermischen Um gebungsbedingungen der Meßspule ausgesetzt ist.

Wirbelstromsensoren werden häufig in der Industrie zur Abstandsmessung und zur Dickenmessung an einem flachen Meßobjekt, z. B. einer Bahn, einer Schicht oder ei nem Band, eingesetzt. Dabei werden sie meist bei schwierigen Umgebungsbedin gungen, bspw. bei hohen Temperaturen, verwendet. Gerade im Zusammenhang mit hohen, stark schwankenden Temperaturen kommt es bei bekannten Verfahren zur Bestimmung von Material- und Geometrieparametern zu starken Verfälschungen der Meß- und Auswerteergebnisse. Bei der Meßspule des Wirbelstromsensors führt der Temperatureinfluß in erster Linie zu einer Änderung des Realteils, aber auch ein Ein fluß auf den Imaginärteil der komplexen Impedanz ist feststellbar. Andererseits hat die Temperatur aber auch einen Einfluß auf die Leitfähigkeit des Meßobjekts. Da die Leitfähigkeit des Meßobjekts wiederum Einfluß auf die induzierten Wirbelströme und über die Rückwirkung der magnetischen Kopplung auch auf die Impedanz der Meß spule hat, ist auch die Leitfähigkeit des Meßobjekts eine Quelle für Verfälschungen des Meßergebnisses.

Aus der DE 196 31 438 A1 ist ein Wirbelstromsensor mit einer Meß- und einer Kom pensationsspule bekannt, die in unmittelbarer Nähe, d. h. in thermischem Kontakt, zu der Meßspule angeordnet ist. Die elektromagnetischen Felder der Kompensati onsspule und der Meßspule sind orthogonal zueinander orientiert. Durch die ortho gonale Anordnung der Kompensationsspule hat das Meßobjekt einen geringen Ein fluß auf deren Impedanz, falls der Wirbelstromsensor mit seiner Meßspule so posi tioniert wird, daß sich die Anwesenheit des Meßobjekts maximal auf die Impedanz der Meßspule auswirkt.

Ein Nachteil des bekannten Wirbelstromsensors besteht darin, daß die Temperatur einflüsse auf die Leitfähigkeit des Meßobjekts über den Wirbelstromeffekt in die Meßspule einkoppeln, so daß die Meßergebnisse, bspw. der Dicke einer Schicht, durch die Veränderung der Leitfähigkeit beeinflußt werden.

Ferner sind Wirbelstromsensoren bekannt, die bei einem Verfahren zur berührungs losen Foliendickenmessung eingesetzt werden, wobei der Wirbelstromsensor an ei ner Seite des Meßobjekts angeordnet ist. Dabei besteht der Nachteil, daß der Wir belstromsensor abhängig von den Materialeigenschaften in einem bestimmten, nachzuregelnden Grundabstand zum Meßobjekt gehalten werden muß, um exakte Messungen durchzuführen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und einen miniaturi sierungsfähigen Wirbelstromsensor zur berührungslosen Messung von Material- und Geometrieparametern elektrisch leitender Materialien anzugeben, wobei eine zuver lässige Kompensation von Störgrößen auf die Meßergebnisse vorgesehen ist. Unter Störgröße wird die Impedanzschwankung der Meßspule durch Veränderung des Grundabstands oder der Temperatur verstanden, wodurch die Meßergebnisse ver fälschend beeinflußt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird die Impedanz der Meßspule bei einer Wech selspannung mit einer ersten Frequenz erfaßt, die Impedanz der Meßspule bei einer Wechselspannung mit einer zweiten Frequenz erfaßt und die Auswerteschaltung er rechnet aufgrund der Impedanzen der Meßspule bei der ersten und der zweiten Fre quenz die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die Temperatureinflüsse auf die Messung der Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts hervorragend kompensiert werden können, wenn die Messung mit einem Wirbelstromsensor bei zwei unter schiedlichen Frequenzen durchgeführt wird. Die Temperatureinflüsse wirken sich, abhängig von der Frequenz der Wechselspannung, mit der die Meßspule gespeist wird, unterschiedlich aus. Andererseits kann die Auswerteschaltung aufgrund der Impedanzen der Meßspule bei den unterschiedlichen Frequenzen, bei Kenntnis der mathematischen Zusammenhänge zwischen den temperaturbeeinflußten Größen, bspw. der Leitfähigkeit des Meßobjekts, die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts berechnen. Eine vollständige Kompensation der Temperatureinflüsse auf die Meßgrößen ist nur möglich, wenn sowohl der Temperatureinfluß auf die Impe danz der Meßspule als auch der Temperatureinfluß auf die Leitfähigkeit des Meßob jekts kompensiert werden.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt im Zusammenhang mit der einseitigen Foliendickenmessung eingesetzt, wobei der Wirbelstromsensor an einer Seite des Meßobjekts angeordnet ist. Bei dem Verfahren wird die Dicke bzw. Stärke eines flächigen Meßobjekts, insbesondere einer Bahn, eines Bandes oder einer Schicht aus elektrisch leitendem Material, mit Hilfe mindestens einer von einem Wechselstrom durchflossenen Meßspule, die mit einem Grundabstand zum Meßob jekt angeordnet ist, bestimmt. Dabei wird über die Impedanz die Änderung der In duktivität und Dämpfung ausgewertet. Hinsichtlich des Grundabstands kann zu nächst eine Messung mit dem Wirbelstromsensor ohne Meßobjekt durchgeführt wer den, um den Wirbelstromsensor zu kalibrieren. Danach können dann die Messungen mit dem Meßobjekt durchgeführt werden, wobei erfindungsgemäß die Impedanz schwankungen aufgrund der Veränderung des Grundabstands kompensiert werden sollen. Bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kalibrierung auch dann möglich, wenn Messungen nur mit dem Meßobjekt durchgeführt werden können. Ein Microcontroller kann dann aus den Meßergebnissen bei den verschie denen Frequenzen den kompensierten Meßwert errechnen.

Erfindungsgemäß kann das Verfahren folgende Meßschritt vorsehen: Ermittlung der Impedanz oder des Induktivitätswertes und/oder des Dämpfungswertes der Meß spule bei einer ersten Frequenz. Dabei ist entweder kein Meßobjekt im Bereich des Wirbelstromsensors vorgesehen oder der Abstand zwischen Meßobjekt und Meß spule ist größer als der doppelte Radius R der Meßspule, so daß der Einfluß des Meßobjekts klein ist. Anschließend wird der Induktivitätswert und der Dämpfungswert mit vorhandenem Meßobjekt bestimmt, wobei der Abstand zwischen Meßspule und Meßobjekt kleiner als der Radius R der Meßspule ist. Die Meßergebnisse werden bevorzugt in einen dimensionslosen Wert umgewandelt. Schließlich wird über einen Rechner aus dem Meßwert der Meßspule die Dicke des Meßobjekts bestimmt. Dazu kann beispielsweise die Leitfähigkeit des Meßobjekts bei der Berechnung verwendet werden. Gerade bei der erfindungsgemäßen Durchführung der Messung bei zwei unterschiedlichen Frequenzen, ist jedoch die Ermittlung der Leitfähigkeit nicht unbe dingt erforderlich. Denn der dem Wirbelstromsensor nachgeschaltete Rechner MC kann die Dicke des Meßobjekts durch einen Algorithmus berechnen, der von der Leitfähigkeit und/oder dem Grundabstand zwischen Meßspule und Meßobjekt unab hängig ist.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann die Dicke D eines flächigen Meßobjekts aus dem Meßwert berechnet werden. Bei bekannter, bspw. zuvor gemessener Leit fähigkeit des Meßobjekts, läßt sich die Dicke aus folgenden Gleichungen bestimmen:

In den oben genannten Gleichungen sind D die Dicke des Meßobjekts, d der Ab stand von der Spule zum Meßobjekt, r der Radius der Spule, ω die Kreisfrequenz und µ₀ die magnetische Feldkonstante der Meßspule.

Erfindungsgemäß kann die Auswerteschaltung die Dicke des Meßobjekts mittels den oben genannten Gleichungen aus den Impedanzen der Meßspule berechnen. Dabei muß die Leitfähigkeit σ des Meßobjekts bekannt sein. Dieses Verfahren kann erfin dungsgemäß bei einem Wirbelstromsensor mit oder ohne Kompensationsspule ein gesetzt werden.

Bevorzugt kann die Leitfähigkeit des Meßobjekts durch die Auswerteschaltung auf grund der gemessenen Impedanz der Meßspule bei einer ersten Frequenz berechnet werden. Der Vorteil bei diesem Verfahren besteht darin, daß die Leitfähigkeit des Meßobjekts nicht vor jedem Meßvorgang bestimmt sein muß, um die Dicke D des Meßobjekts zu berechnen. Die Auswerteschaltung kann aufgrund der oben angege benen Gleichungen die Leitfähigkeit des Meßobjekts berechnen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die Meßspule mit einer Wechselspannung hoher erster Frequenz versorgt, so daß die Impedanz der Meß spule bei dieser ersten Frequenz von den Material- oder Geometrieparametern des Objekts nahezu unabhängig ist. Wenn die erste Frequenz groß genug gewählt ist, ist die Impedanz der Meßspule von den Material- oder Geometrieparametern, insbe sondere der Dicke des flächigen Meßobjekts unabhängig. Damit ist die Bestimmung der Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts besonders vorteilhaft ohne die temperaturabhängige Leitfähigkeit des Meßobjekts zu berechnen. Da dann die Bestimmung der Dicke des Meßobjekts unabhängig von der Leitfähigkeit des Meß objekts ist, sind Temperatureinflüsse auf das Meßobjekt dadurch kompensiert.

In besonders vorteilhafter Weise kann dann zusätzlich noch ein Wirbelstromsensor mit Kompensationsspule zusammen mit dem Verfahren verwendet werden, wobei die Kompensationsspule die Temperatureinflüsse auf die Meßspule selbst reduzieren kann. So wird die Kompensationsspule derart angeordnet, daß sie unabhängig von den Material- oder Geometrieparametern des Meßobjekts ist. Die Impedanz der Kompensationsspule kann dann mit der Impedanz der Meßspule verglichen, abgegli chen oder verrechnet werden, so daß der temperaturabhängige Einfluß auf die Meß spule durch den besonders vorteilhaften Wirbelstromsensor dieser Erfindung zusätz lich kompensiert wird. Bei der Verwendung des Verfahrens zusammen mit dem er findungsgemäßen Wirbelstromsensor sind dann sowohl die Temperatureinflüsse auf die Leitfähigkeit des Meßobjekts als auch die Temperatureinflüsse auf die Meßspule selbst kompensiert.

Die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts werden bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung von der Auswerteschaltung, insbesondere durch einen Rechner, mittels eines nichtlinearen Gleichungssystems berechnet. Zur Berechnung der Dicke eines Meßobjekts lautet das Gleichungssystem wie folgt:

Wird die Gleichung einerseits für die erste Frequenz (k = 1) mit der Gleichung für die zweite Frequenz (k = 2) gleichgesetzt, so läßt sich daraus besonders vorteilhaft die Leitfähigkeit des Meßobjekts berechnen. Die Größe ω_k ist dabei die Kreisfrequenz der Wechselspannung, mit der die Meßspule versorgt wird. Das nichtlineare Glei chungssystem ist bevorzugt von der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz der Wechselspannung abhängig. Da sich aus dem Gleichungssystem die Leitfähigkeit berechnen läßt, können Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts, insbe sondere die Dicke eines flachen Meßgutes, dadurch berechnet werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, läßt sich die Dicke eines Meßobjekts in einem eingeschränkten Bereich näherungs weise bestimmen. In diesem Meßbereich läßt sich die Dicke D eines flachen Meß objekts über folgende Gleichung berechnen:

Bevorzugt ist die näherungsweise Berechnung der Material- oder Geometriepara meter des Meßobjekts durch die Auswerteschaltung auf einen Bereich abhängig von der Leitfähigkeit des Meßobjekts und den Frequenzen beschränkt. Der Bereich auf den die Berechnung der Auswerteschaltung beschränkt wird, läßt sich durch folgen de Gleichung wiedergeben:

r = √ ≧ 10

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Tempera tureinflüsse auf die Impedanz der Meßspule durch eine Kompensationsspule ausge glichen, deren Impedanz von Material- und Geometrieparametern des Meßobjekts nahezu unabhängig sind. Die Impedanz der Kompensationsspule kann dann zur Kompensation der Temperatureinflüsse bei der Impedanz der Meßspule verwendet werden. Dazu kann die Auswerteschaltung bspw. Mittel zum Berechnen des berei nigten Realteils der Meßspule aufweisen. Der bereinigte Realteil ergibt sich aus der Differenz zwischen den Realteilen der Impedanzen der Meßspule und der Kompen sationsspule.

Die Auswerteschaltung kann zusätzlich Mittel zum Erfassen des bereinigten Imagi närteils als Differenz zwischen dem Imaginärteil der Impedanzen der Meßspule und der Kompensationsspule aufweisen. Auf diese Weise kann die Auswerteschaltung den Temperatureinfluß auf die Meßspule aufgrund der Subtraktion der Impedanz der Kompensationsspule kompensieren. Andererseits könnte der Temperatureinfluß aber auch dadurch kompensiert werden, daß sich der Temperatureinfluß bei der ersten Frequenz anders auswirkt als bei der zweiten Frequenz. Infolgedessen könnte auch der Temperatureinfluß über die Impedanzen bei der ersten und der zweiten Fre quenz der Versorgungs-Wechselspannung kompensiert werden.

Bei einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist jeweils die Güte der Meßspule und der Kompensationsspule im Betrag angeglichen. Die Gleichung für die Güte der Spulen lautet:

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Güte der Meßspule gleich der Güte der Kompensationsspule.

Die Angleichung der Güte der Spulen kann durch entsprechende Wahl der Spulen parameter erreicht werden. Die Spulengüte kann bspw. über die Windungszahl, über den Durchmesser des Spulendrahtes oder über die Spulengeometrie eingestellt wer den.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Berechnung der Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts, insbesondere der Dicke, unab hängig vom Abstand zwischen der Meßspule und dem Meßobjekt. Dadurch kann die Auswerteschaltung die Dicke des Meßobjekts berechnen, ohne daß der Abstand zwischen Meßobjekt und Meßspule bekannt sein muß.

Bevorzugt erfolgt die Temperaturkompensation durch Subtraktion der komplexen Im pedanz der Meßspule von der komplexen Impedanz der Kompensationsspule. Dazu können zwei Operationsverstärker mit jeweils der Meßspule bzw. der Kompensati onsspule in der Rückkopplungsschleife vorgesehen sein.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann die Amplitude der Kopplungsim pedanz der Meßspule oder der Kompensationsspule zur numerischen Korrektur bzw. Verbesserung der Berechnung eingesetzt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 18 gelöst. Danach ist ein Wirbelstromsensor mit einer Meßspule, einer Kompensationsspule und einer Auswerteschaltung zur Bestimmung von Material- und/oder Geometrieparametern eines elektrisch leitenden Meßobjekts vorgesehen, wobei die Meßspule und die Kompensationsspule mit Wechselstrom beaufschlagbar sind und die Kompensationsspule in der Nähe der Meßspule angeordnet ist, so daß sie den thermischen Umgebungsbedingungen der Meßspule ausgesetzt ist. Die Kompensationsspule ist erfindungsgemäß so ausgebildet und angeordnet, daß der Einfluß des Meßobjekts auf deren Impedanz möglichst gering ist.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß bei einem Wirbelstromsensor mit einer Kompensationsspule der Einfluß des Meßobjekts auf deren Impedanz sehr gering sein muß, so daß die Auswerteschaltung die temperaturabhängige Impedanz der Kompensationsspule von der temperatur- und vom Meßobjekt abhängigen Impedanz der Meßspule abziehen kann und der so verbleibende Differenzbetrag im Wesentli chen nur von dem Einfluß durch das Meßobjekt abhängt. Die Kompensationsspule kann beispielsweise so angeordnet sein, daß das Spulenfeld mit einem Winkel zu dem Spulenfeld der Meßspule ausgerichtet ist, so daß eine sich unterscheidende Rückkopplung des Meßobjekts auf die Kompensationsspule, im Vergleich zur Meß spule, ergibt.

Aber auch wenn die Achsen der Meßspule und der Kompensationsspule im wesent lichen parallel angeordnet sind, kann die Auswerteschaltung den Temperatureinfluß kompensieren. Beispielsweise besitzt dann die Kompensationsspule einen viel ge ringeren Querschnitt als die Meßspule, wodurch der Einfluß des Meßobjekts auf die Kompensationsspule stark verringert ist, wobei sich der Temperatureinfluß auf beide Spule ähnlich auswirkt. Infolgedessen kann die Impedanz der Kompensationsspule von der Impedanz der Meßspule zur Temperaturkompensation subtrahiert werden, so daß der Differenzwert nur vom Einfluß des Meßobjekts abhängt. Natürlich kann auch über die Anzahl der Spulenwindungen, der Spulengeometrie oder der Spulen güte eine unterschiedlich vom Meßobjekt abhängige Impedanz erzeugt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kompensati onsspule innerhalb der Meßspule angeordnet. Dadurch eignet sich der Wirbelstrom sensor insbesondere für eine kompakte Bauweise, wobei der Radius der Kompensa tionsspule insbesondere kleiner gewählt ist, als der Radius der Meßspule. Durch die unterschiedliche Dimensionierung der Spulen kann der Einfluß des Meßobjekts auf die Kompensationsspule geringer gehalten werden, als der Einfluß auf die Meßspule. Auf diese Weise läßt sich durch Subtraktion der Impedanz der Kompensationsspule von der Impedanz der Meßspule eine vorteilhafte Temperaturkompensation durch führen.

Bevorzugt ist der Radius der Kompensationsspule kleiner als der Radius der Meß spüle und insbesondere kleiner als der Abstand zwischen Kompensationsspule und Meßobjekt. Bei dieser geometrischen Ausgestaltung und Anordnung der Kompensa tionsspule ist der Einfluß des Meßobjekts auf die Impedanz der Kompensationsspule verhältnismäßig klein. Infolgedessen kann die Auswerteschaltung besonders vorteil haft die Berechnung zur Temperaturkompensation durchführen.

Die Kompensationsspule und/oder die Meßspule des erfindungsgemäßen Wirbel stromsensors können auch als flache Spulen ausgebildet sein. Als flache Spule wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine Spiralspule oder eine Spule verstanden, deren Windungen im wesentlichen in einer Ebene liegen, die aber auch senkrecht zur Ebene mehrlagig sein können. Dadurch können sowohl die Meßspule als auch die Kompensationsspule auf einer oder mehreren Leiterplatten oder ähnlichen Trä germaterialien, bspw. aus Kunststoff, angeordnet sein.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Meßspule und die Kompensationsspule in einer Ebene zueinander, insbesondere auf demselben Träger angeordnet. Bevorzugt ist dann die Kompensationsspule konzentrisch zur Meßspule angeordnet. Auf diese Weise können die Meßspule und die Kompensati onsspule auf einem Träger oder einer Leiterplatte angeordnet werden und besonders vorteilhaft miniaturisiert werden. Der Wirbelstromsensor kann dabei besonders be vorzugt auf einer Leiterplatte zusammen mit Halbleitern, Operationsverstärkern und anderen Bauelementen integriert werden.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Wirbelstrom sensors kann eine Meßspule und/oder eine Kompensationsspule auf einer Seite des Meßobjekts angeordnet sein, während eine andere Meßspule und/oder eine andere Kompensationsspule auf dessen gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Im ein fachsten Fall ist an einer Seite des Meßobjekts die Meßspule als Sendespule vorge sehen, während auf der gegenüberliegenden Seite des Meßobjekts die Kompensa tionsspule als Empfangsspule ausgebildet ist. Natürlich kann die Empfangsspule auch eine weitere Meßspule zur Bestimmung der Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts sein.

Bevorzugt ist die Meßspule und/oder die Kompensationsspule als Spiralspule in planarer Technik ausgebildet. Dazu kann die Meßspule und/oder die Kompensati onsspule in Dünnschicht- oder Dickschichttechnik auf einem Trägermaterial, bspw. einem Leiterplattenmaterial, aufgebracht sein. Bei einer Weiterentwicklung könnte dann auch die Auswerteschaltung auf dem Trägermaterial der Meßspule und/oder der Kompensationsspule mit integriert sein. Dadurch entsteht ein besonders vorteil hafter und kompakter Wirbelstromsensor mit Temperaturkompensation.

Die Meßspule oder die Kompensationsspule könnten auch mehrlagig ausgebildet sein. Ebenso könnte die Meßspule von der Kompensationsspule durch eine Isolati onsschicht getrennt sein, so daß die ebenen Spulen in zwei Lagen nebeneinander angeordnet sind.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Güte der Meß spule auf die Güte der Kompensationsspule abgestimmt. Bevorzugt ist die Güte der Meßspule im Betrag gleich mit der Güte der Kompensationsspule. Die Güte der Spulen kann über die Anzahl der Windungen, den Durchmesser des Spulendrahtes oder die Spulengeometrie aufeinander abgestimmt werden.

Die Messung mit dem Wirbelstromsensor erfolgt bevorzugt berührungslos. Der Wir belstromsensor wird insbesondere zur Messung der Dicke einer Schicht, einer Lei terbahn oder eines leitfähigen Bandes verwendet. Natürlich könnte der Wirbelstrom sensor aber auch bei der Messung auf der Oberfläche des Objekts aufliegen. Die Oberfläche müßte dann aber als Isolator ausgebildet sein.

Bei einer Weiterbildung des Wirbelstromsensors sind die Meßspule und die Kom pensationsspule jeweils in die Rückkopplungsschleife eines Operationsverstärkers der Auswerteschaltung geschaltet. Dadurch läßt sich die Temperaturkompensation besonders vorteilhaft durchführen, wenn bspw. die Ausgänge der Operationsverstär ker zusammengeschaltet sind und die Eingänge der Operationsverstärker mit einem Oszillator verbunden sind, der zwei komplementäre sinusförmige Wechselspannun gen U₁ und U₂ erzeugt. Die komplementären sinusförmigen Wechselspannungen können dann zu den nicht invertierenden Eingängen des Verstärkers geführt sein. Aufgrund der Beschaltung mit den komplementären Wechselspannungen werden die Impedanzen der Meß- und der Kompensationsspule am ausgangsseitigen Knoten punkt zwischen den Operationsverstärkern automatisch subtrahiert, so daß die Aus werteschaltung ein temperaturkompensiertes Ausgangssignal erzeugt.

Die Auswerteschaltung kann Mittel zum Erfassen der Meßspulenimpedanz, der Kompensationsspulenimpedanz und/oder der Kopplungsimpedanz aufweisen. Bspw. kann ein Spannungssignal, das zur Kopplungsimpedanz der Meßspule proportional ist, gemessen und verarbeiten werden, was den Vorteil hat, daß die Kopplungsimpe danz der Meßspule unabhängig vom Abstand und der elektrischen Leitfähigkeit des Meßgutes bei der erfindungsgemäßen Auswerteschaltung ist.

Außerdem kann die Auswerteschaltung eine Elektronik zum Feststellen der Verände rung des Phasenwinkels der Meßspulenimpedanz, der Kompensationsspulenimpe danz oder der Kopplungsimpedanz aufweisen. Der Phasenwinkel kann dann zur weiteren Auswertung durch den Rechner der Auswerteschaltung herangezogen wer den.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung in vorteilhafter Wei se auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung mehrerer Ausführungs formen des erfindungsgemäßen Wirbelstromsensors bzw. mehrerer Ausführungsbei spiele für das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen verweisen. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,

Fig. 1 eine Ansicht eines Meßaufbaus, mit dem die erfindungsgemäße Be stimmung der Dicke eines Meßobjekts mittels einer einseitig am Meß objekt angeordneten Meßspule durchgeführt werden kann,

Fig. 2a eine erste Ausführungsform des Wirbelstromsensors der vorliegenden Erfindung bei der Dickenmessung an einem flächigen Meßobjekt,

Fig. 2b eine Draufsicht auf ein Trägermaterial mit einer Meßspule und einer Kompensationsspule des erfindungsgemäßen Wirbelstromsensors,

Fig. 3 einen Wirbelstromsensor gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei gegenüberliegenden Spulen, wobei eine Spule als Sendespule und ei ne weitere als Empfangsspule dient,

Fig. 4 eine Auswerteschaltung des Wirbelstromsensors zur Bestimmung eines temperaturkompensierten Meßwerts für Material- und Geometriepara meter elektrisch leitender Materialien,

Fig. 5 ein Schaubild mit einer Funktion, die den Zusammenhang zwischen tan ϕ_c und der Dicke D des Meßobjekts wiedergibt und

Fig. 6 ein Schaubild mit Funktionen, die den Zusammenhang zwischen tan ϕ_c und der Dicke D des Meßobjekts zeigen, wobei die einzelnen Kurven die Meßergebnisse bei unterschiedlichem Abstand zwischen dem Meß objekt und der Meßspule wiedergeben.

Der Wirbelstromsensor 1 weist eine Meßspule 2, gegebenenfalls eine Kompensati onsspule 3 und eine Auswerteschaltung 4 auf. Die Auswerteschaltung 4 ist vorgese hen, um aufgrund der Impedanz der Meßspule 2 Material- und/oder Geometriepara meter, bspw. die Dicke, eines elektrisch leitenden Meßobjekts 5 zu bestimmen. Die Auswerteschaltung 4 weist zur Berechnung der Material- und/oder Geometriepara meter einen Mikrorechner µC auf. Die Meßspule 2 und die Kompensationsspule 3 sind mit Wechselstrom beaufschlagbar und die Kompensationsspule 3 ist in der Nä he der Meßspule 2 angeordnet, so daß sie den thermischen Umgebungsbedingun gen der Meßspule 2 ausgesetzt ist.

Der Wirbelstromsensor 1 ist zur berührungslosen Messung am flachen Meßobjekt 5, insbesondere einer Bahn, eines Bandes oder einer Schicht, mit einem Abstand d zur Oberfläche des Meßobjekts 5 angeordnet. Das Meßobjekt 5 wird am Wirbelstrom sensor 1 vorbei geführt. Dazu kann der Wirbelstromsensor im Bereich einer Produk tionsanlage für flächige Materialien befestigt sein.

Wie in Fig. 2a dargestellt, ist die Meßspule 2 des Wirbelstromsensors 1 als flache Spule ausgebildet, die im wesentlichen in einer Ebene liegt und nur wenige, senk recht zur Ebene nebeneinander liegende Spulenwindungen aufweist. Der Radius R der Meßspule ist wesentlich größer als die Ausdehnung der Spule senkrecht zur Ebene. Die Kompensationsspule 3 ist konzentrisch oder koaxial innerhalb der Meß spule 2 angeordnet und weist einen kleineren Radius r auf. Die Meßspule 2 und die Kompensationsspule 3 sind auf einem Träger 7 angeordnet und liegen in einer Ebe ne. Auch die Kompensationsspule 3 ist als flache Spule ausgebildet.

Sowohl die Meßspule 2 als auch die Kompensationsspule 3 werden über eine Lei tung 6 mit Wechselspannung versorgt. Die Meßspule 2 kann mit einer sinusförmigen Wechselspannung und die Kompensationsspule 3 kann mit einer dazu komplemen tären sinusförmigen Wechselspannung versorgt sein. Die Güte der Meßspule 2 sollte unter ähnlichen Umgebungsbedingungen der Güte der Kompensationsspule 3 ent sprechen. Die Angleichung der Spulengüten kann durch entsprechende Wahl der Spulenparameter erreicht werden, bspw. kann die Spulengüte über die Windungs zahl, den Durchmesser des Spulendrahtes und die Spulengeometrie beeinflußt wer den. Der Radius r der Kompensationsspule ist bevorzugt kleiner als der Abstand d zwischen dem Meßobjekt 5 und der Meßspule 2.

Der Wirbelstromsensor 1 funktioniert folgendermaßen: Die mit der sinusförmigen Wechselspannung versorgte Meßspule 2, insbesondere deren Impedanz, wird durch die Anwesenheit des Meßobjekts 5 beeinflußt. Der Wirbelstromeffekt führt zu einer Veränderung des komplexen Anteils der Impedanz. Aufgrund der Veränderung der Impedanz der Meßspule 2, ermittelt die Auswerteschaltung 4 die Dicke D eines flä chigen Meßobjekts 5.

In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur wird einerseits die Impedanz der Meßspule 2 und andererseits die Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 beeinflußt. Bei be kannter Leitfähigkeit des Meßobjekts 5, kann die temperaturabhängige Impedanzän derung der Meßspule 2 dadurch ausgeglichen werden, daß die Impedanzänderung der Kompensationsspule 3 zum Ausgleich des Temperatureinflusses herangezogen wird. Bspw. kann die Impedanz der Kompensationsspule 3 von der Impedanz der Meßspule 2 durch die Auswerteschaltung 4 subtrahiert werden. Die Kompensati onsspule 3 muß dazu in möglichst geringem Umfange durch das vorhandene Meß objekt 5 beeinflußt werden, so daß sich lediglich der Einfluß der Temperaturände rung auf die Impedanz der Kompensationsspule 3 auswirkt. Der Einfluß des Meßob jekts 5 auf die Impedanz kann bspw. dadurch gering gehalten werden, daß der Radi us r der Kompensationsspule 3 möglichst klein ist. Die Auswerteschaltung 4 kann dann aufgrund der unterschiedlichen Impedanzen bzw. Impedanzänderungen der Meßspule 2 und der Kompensationsspule 3 den temperaturkompensierten Wert für die Dicke D des Meßobjekts 5 berechnen.

Bei Versorgung der Meßspule 2 und wahlweise der Kompensationsspule 3 mit einer Wechselspannung erster Frequenz bei einer ersten Messung und mit einer Wech selspannung einer zweiten Frequenz bei einer zweiten Messung kann über die Aus werteschaltung 4 die Dicke D aus einem nichtlinearen Gleichungssystem berechnet werden, wobei die Gleichung dann unabhängig von der Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 und damit von der Temperaturbeeinflussung der Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 ist.

In Fig. 2b ist ein Wirbelstromsensor 8 nach einer zweiten Ausführungsform darge stellt, wobei die Meßspule 9 und die Kompensationsspule 10 in Dünnschichttechnik auf einem Trägermaterial 11 aufgebracht sind. Das Trägermaterial 11 kann eine dünne Leiterplatte, ein Kunststoff-, Keramik- oder magnetisches Material sein, wobei die Meßspule 9 und die Kompensationsspule 10 einlagig darauf aufgebracht sind. Die Kompensationsspule 10 ist innerhalb der Meßspule 9 und konzentrisch dazu an geordnet und beide Spulen 9, 10 sind als spiralförmige Spulen ausgebildet. Alternativ dazu können die Spulen auch mehrschichtig, jeweils durch eine Isolierschicht ge trennt, aufgebaut sein. Die Abmessungen der Kompensationsspule 10 sind klein ge genüber dem Abstand d zwischen dem Meßobjekt 5 und dem Wirbelstromsensor 8. Dadurch wird der elektromagnetische Einfluß des Meßobjekts 5 auf die Kompensati onsspule 10 verringert.

In Fig. 3 ist ein Wirbelstromsensor 12 mit einer Meßspule 13 und einer Kompensati onsspule 14 vorgesehen. Die Meßspule 13 ist mit einem Abstand d₁ vom Meßobjekt 5 angeordnet, während die gegenüberliegende Kompensationsspule 14 mit einem Abstand d₂ zum Meßobjekt 5 angeordnet ist. Die Meßspule 13 dient dabei als Sende- und die Kompensationsspule 14 dient dabei als Empfangsspule. Der Radius r der Kompensationsspule 14 ist kleiner als der Radius R der Meßspule 13.

Alternativ zu dieser Ausführungsform könnten statt der Anordnung einer Meßspule 13 und einer Kompensationsspule 14 beiderseits des Meßobjekts 5 auch je eine Meßspule zu beiden Seiten des Meßobjekts 5 vorgesehen sein. Eine Temperatur kompensation der Impedanz der Meßspule 13 durch eine Kompensationsspule wür de dann entfallen, so daß lediglich eine Temperaturkompensation über die Auswer teschaltung bezüglich der Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 vorgesehen wäre.

In Fig. 4 ist die Auswerteschaltung 4 der Wirbelstromsensoren 1, 8 bzw. 12 darge stellt. Die Auswerteschaltung 4 weist einen Oszillator 15 und mehrere Operations verstärker 16 bis 18 auf. Zur Beschaltung der Operationsverstärker 16 bis 18 sind noch Widerstände R0, R1, R2 und R3 vorgesehen.

Der Oszillator 15 erzeugt zwei komplementäre, sinusförmige Wechselspannungen U₁ und U₂, die zu den nicht invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 16 und 17 geführt sind. Die Meßspule 2 und die Kompensationsspule 3 sind jeweils in die Rückkopplung der Operationsverstärker 16, 17 geschaltet. Die Operationsverstärker 16, 17 dienen dabei als Meßverstärker zum Erfassen der Impedanzen der Meßspule 2 und der Kompensationsspule 3. Am Knotenpunkt 19 stellt sich ein Potential ein, das von der Impedanz der Meßspule 2 und der Impedanz der Kompensationsspule 3 abhängt und ein temperaturkompensiertes Meßsignal bildet. Das Meßsignal am Knotenpunkt 19 wird durch den Operationsverstärker 18 nochmals verstärkt, so daß das Ausgangssignal U₅ am Ausgang des Operationsverstärkers 18 vorliegt. Dieses Ausgangssignal U₅ wird einem Mikrokontroller der Auswerteschaltung zugeführt, wo eine weitere Berechnung durchgeführt wird. Diese Berechnung basiert bevorzugt auf dem gemäß der vorliegenden Erfindung offenbarten Verfahren, wobei eine zusätzli che Temperaturkompensation der Leitfähigkeit des Meßobjekts durch die Berech nung mit dem nichtlinearen Gleichungssystem erfolgt.

Das Ausgangssignal U₃ des als Meßverstärker beschalteten Operationsverstärkers 16 entspricht der Beziehung

wobei K1 = R3/R1, K2 = R3/R2. Z₂ und Z₃ sind die komplexen Impedanzen der Meß spule 2 und der Kompensationsspule 3. Das Signal U₃ ist der Kopplungsimpedanz dZ₂ der Meßspule 2 proportional, weil Z₃ unabhängig vom Abstand und der elektri schen Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 ist. Die Temperaturkompensation erfolgt durch einfaches Subtraktion der komplexen Impedanzen Z₂ und Z₃ der Meßspule 2 und der Kompensationsspule 3, ohne daß eine weiterreichende Berechnung erforderlich sein muß, da am Knotenpunkt 19 durch die Beschaltung der Auswerteschaltung 4 und die Versorgung mit zwei komplementären sinusförmigen Wechselspannungen U₁ und U₂, sich automatisch das Differenzspannungssignal einstellt.

In Fig. 5 ist eine Meßkurve dargestellt, die den Zusammenhang zwischen tan ϕ_c und der Dicke D des Meßobjekts 5 zeigt. Die Formel zur Berechnung des tan ϕ_c ist im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt worden und es sind im Schaubild die durch den Mikrokontroller der Auswerteschaltung 4 berechne ten Werte für tan ϕ_c aufgezeichnet, so daß daraus der proportionale Zusammenhang zwischen dem errechneten Wert tan ϕ_c und der realen Dicke D des Meßobjekts 5 sichtbar ist.

Der tan ϕ_c, wie er am Ausgang des Mikrokontrollers der Auswerteschaltung 4 vor liegt, ergibt sich aus der Division des temperaturkompensierten Imaginärteils durch den temperaturkompensierten Realteil der Spulenimpedanzen. Die Berechnung des tan ϕ_c läßt sich entsprechend der nichtlinearen Differentialgleichung aufgrund zweier Impedanzmeßwerte bei der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz der Versor gungswechselspannung der Meßspule 2 und der Kompensationsspule 3, unabhän gig von der Leitfähigkeit des Meßobjekts, errechnen.

In Fig. 6 ist nochmals der Zusammenhang zwischen tan ϕ_c und der Dicke D des Meßobjekts 5 dargestellt, wobei als Parameter der Abstand zwischen dem Meßob jekt 5 und der Meßspule 2 aufgezeigt ist. Die in Fig. 6 aufgetragene Funktionen 21, 22, 23 zeigen, daß die Bestimmung von D nach der nichtlinearen Differentialglei chung nahezu unabhängig vom Abstand d des Meßobjekts 5 von der Meßspule 2 ist. Dadurch erübrigt sich die aufwendige exakte Ausrichtung des Meßobjekts 5 auf ei nen bestimmten Abstand d gegenüber der Meßspule 2 des Wirbelstromsensors 1.

Das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung führt zu hervorragenden Meßergebnissen bei dem Wirbelstromverfahren, da durch die Messung bei zwei un terschiedlichen Frequenzen des Wechselstroms, mit denen die Meßspule 2 und die Kompensationsspule 3 versorgt werden, die Ausgangssignale der Auswerteschal tung 4 von der temperaturabhängigen Leitfähigkeit des Meßobjekts 5 unabhängig sind. Durch den Wirbelstromsensor der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich der Temperatureinfluß auf die Impedanz der Meßspule 2 kompensiert, so daß die Meß ergebnisse schließlich von den Verfälschungen durch die Temperatur bereinigt sind.

In Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren werden im Folgenden noch die zur Berechnung der Auswerteschaltung 4 erforderlichen Formeln dargestellt:
Bei bekannter Leitfähigkeit σ des Meßobjekts 5 kann die Dicke D des Meßobjekts 5 durch folgende Gleichungen bestimmt werden:

Gleichung 1

wobei d der Abstand zwischen der Meßspule 2 und dem Meßobjekt 5 ist, r der Radi us der Meßspule 2 bzw. der Kompensationsspule 3 ist, µ₀ die magnetische Feldkon stante und ω die Kreisfrequenz ist.

Ausgehend von oben angegebenen Gleichungen kann für eingeschränktes

β = r √ωµ₀σ ≧ 10

der Wert für tan ϕ_c durch folgende vereinfachte Gleichung bestimmt werden:

Gleichung 2

Für weiterhin eingeschränktes β und ξβ<1 kann tan ϕ_c durch folgende Gleichung an genähert werden.

Gleichung 3

Bei dem im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten nichtlinearen Gleichungssy stem wird tan ϕ_c bei einer ersten und einer zweiten Frequenz bestimmt und es ergibt sich tan ϕ_c rechnerisch aus dem nichtlinearen Gleichungssystem

Gleichung 4

Für eingeschränktes β kann tan ϕ_c bestimmt werden als

Gleichung 5

Die Kreisfrequenz ω, wird so groß gewählt, daß die Impedanz der Meßspule von der Dicke der Folie unabhängig wird. Damit kann die Leitfähigkeit berechnet werden.

Gleichung 6

Es wird von einer bekannten Leitfähigkeit ausgegangen, wobei ω = ω₂ gesetzt wird. Die Amplitude der Kopplungsimpedanz kann noch zur numerischen Korrektur und Verbesserung der Berechnung verwendet werden.

Bei bekannten σ und µ₂, tan ϕ_c kann die Messung bei einer Frequenz ω₁ durchgeführt werden, so daß die Dicke D über Gleichung 1 gemessen werden kann. Es gilt dann:

β = 2√ω₁µ₀σ.

Bei unbekannten σ oder µ₀ muß wie beschrieben mit zwei Frequenzen ω₁ und ω₂ gemessen werden, damit die Dicke D bestimmt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Wirbelstromsensors (1, 8, 12) mit einer Meß spule (2, 9, 13) und einer Auswerteschaltung (4) zur Bestimmung von Material- oder Geometrieparametern, insbesondere der Dicke (D) eines Meßobjekts (5), bei dem das Meßobjekt (5) mit Abstand (d) zu der Meßspule (2, 9, 13) angeordnet wird, die Impedanz der Meßspule (2, 9, 13) ausgewertet wird, während die Meßspule (2, 9, 13) über eine Wechselspannung vorgegebener Frequenz gespeist ist, und bei dem die Auswerteschaltung (4) aufgrund der Impedanz der Meßspule (2, 9, 13) die Mate rial- und Geometrieparameter des Meßobjekts (5) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz der Meßspule (2, 9, 13) bei einer Wechselspannung mit einer ersten Frequenz erfaßt wird, die Impedanz der Meßspule (2, 9, 13) bei einer Wechselspannung mit einer zweiten Frequenz erfaßt wird und daß die Auswerteschaltung (4) aufgrund der Impedanzen der Meßspule (2, 9, 13) bei der ersten und zweiten Frequenz die Material- und Geometrieparameter des Meßobjekts (5) errechnet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannter, ins besondere gemessener Leitfähigkeit des Meßobjekts (5), dessen Dicke (D) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit des Meßobjekts (5) durch die Auswerteschaltung (4) aufgrund der gemessenen Im pedanz der Meßspule (2, 9, 13) bei der ersten Frequenz berechnet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) mit einer Wechselspannung hoher erster Frequenz versorgt wird, so daß deren Impedanz von den Material- oder Geometrieparametern des Meßobjekts (5) nahezu unabhängig ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts (5) von der Auswerteschal tung (4), insbesondere durch einen Rechner, mittels eines nichtlinearen Gleichungs systems berechnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtlineare Gleichungssystem von der ersten Frequenz und der zweiten Fre quenz der Wechselspannung abhängig ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der berechneten Leitfähigkeit und des nichtlinearen Gleichungssystems die Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts (5), insbesondere die Dicke (D) eines flachen Meßgutes, berechnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (D) eines Meßobjekts (5) über folgende Gleichung berechnet wird:

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts (5) durch die Auswerteschaltung (4) auf einen Bereich abhängig von der Leitfähigkeit des Meßobjektes (5) und den Frequenzen beschränkt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, auf den die Berechnung der Auswerteschaltung (4) beschränkt wird, durch folgende Gleichung vorgegeben wird:
r√ ≧ 10

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Temperatureinflüsse auf die Impedanz der Meßspule (2, 9, 13) durch eine Kompen sationsspule (3, 10, 14) ausgeglichen werden, deren Impedanz von Material- oder Geometrieparametern des Meßobjekts (5) nahezu unabhängig ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerte schaltung (4) den Temperatureinfluß auf die Meßspule (2, 9, 13) aufgrund der Impe danz der Meßspule (2, 9, 13) rechnerisch kompensiert.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei ähnlichen Umgebungsbedingungen die Güte der Meßspule (2, 9, 13) und der Kompensationsspule (3, 10, 14) im Betrag gleich sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnung der Material- und Geometrieparameter des Meßobjektes (5) unabhängig vom Abstand zwischen der Meßspule (2, 9, 13) und dem Meßobjekt (5) berechnet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturkompensation durch Subtraktion der komplexen Impedanz der Meß spule (2, 9, 13) von der komplexen Impedanz der Kompensationsspule (3, 10, 14) erfolgt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Material- oder Geometrieparameter des Meßobjekts (5) durch eine Sende- und eine Empfangsspule gemessen werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Kopplungsimpedanz der Meßspule (2, 9, 13) oder der Kompen sationsspule (3, 10, 14) zur numerischen Korrektur bzw. Verbesserung der Berech nung eingesetzt wird.

18. Wirbelstromsensor mit einer Meßspule (2, 9, 13), einer Kompensationsspule (3, 10, 14) und einer Auswerteschaltung (4) zur Bestimmung von Material- und/oder Geometrieparametern eines elektrisch leitenden Meßobjekts (5), wobei die Meßspule (2, 9, 13) und die Kompensationsspule (3, 10, 14) mit Wechselstrom beaufschlagbar sind und die Kompensationsspule (3, 10, 14) in der Nähe der Meßspule (2, 9, 13) angeordnet ist, so daß sie den thermischen Umgebungsbedingungen der Meßspule (2, 9, 13) ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (3, 10, 14) der art ausgebildet und angeordnet ist, daß der Einfluß des Meßobjekts (5) auf deren Impedanz möglichst gering ist.

19. Wirbelstromsensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (3, 10, 14) räumlich kleiner als die Meßspule (2, 9, 13) ist, ins besondere innerhalb der Meßspule (2, 9, 13) angeordnet ist.

20. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekenn zeichnet, daß der Radius der Kompensationsspule (3, 10, 14) kleiner als der Radius der Meßspule (2, 9, 13) und insbesondere kleiner als der Abstand zwischen Kom pensationsspule (3, 10, 14) und Meßobjekt (5) ist.

21. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kompensationsspule (3, 10, 14) eine flache, vorzugsweise in einer Ebene angeordnete Spule ist.

22. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und die Kompensationsspule (3, 10, 14) in ei ner Ebene zueinander, insbesondere auf dem selben Träger (11), angeordnet sind.

23. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und die Kompensationsspule (3, 10, 14) kon zentrisch zueinander angeordnet sind.

24. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Meßspule (2, 9, 13) und/oder eine Kompensationsspule (3, 10, 14) auf einer Seite des Meßobjekts (5) angeordnet ist bzw. sind, während eine ande re Meßspule (2, 9, 13) und/oder eine andere Kompensationsspule (3, 10, 14) auf dessen gegenüberliegenden Seite angeordnet ist bzw. sind.

25. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und/oder die Kompensationsspule (3, 10, 14) als Spiralspulen in planarer Technik ausgebildet sind.

26. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und/oder die Kompensationsspule (3, 10, 14) in Dünnschicht- oder Dickschichttechnik auf einem Trägermaterial (11) aufgebracht sind.

27. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und/oder die Kompensationsspule (3, 10, 14), insbesondere durch eine Isolationsschicht getrennt, mehrlagig ausgebildet sind.

28. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekenn zeichnet, daß die Güte der Meßspule (2, 9, 13) und der Kompensationsspule (3, 10, 14) aneinander angeglichen sind.

29. Wirbelstromsensor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Güte über Anpassung der Windungszahl, des Durchmessers des Spulendrahtes oder der Spulengeometrie angeglichen ist.

30. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, daß die Messung, insbesondere der Dicke eine Schicht, einer Leiterbahn oder eines leitfähigen Bandes berührungslos erfolgt.

31. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und die Kompensationsspule (3, 10, 14) je weils in die Rückkopplungsschleife eines Operationsverstärkers (16, 17, 18) der Auswerteschaltung (4) geschaltet sind.

32. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 31, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) Mittel zur Erzeugung zweier komplementä rer Wechselspannungen aufweist.

33. Wirbelstromsensor nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei komplementären Wechselspannungen jeweils an einem Eingang eines Operations verstärker (16, 17, 18) anliegen.

34. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) Mittel zum Erfassen der Meßspulenimpe danz, der Kompensationsspulenimpedanz und/oder der Kopplungsimpedanz auf weist.

35. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 34, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) eine Elektronik zum Feststellen der Ände rung des Phasenwinkels der Meßspulenimpedanz, der Kompensationsspulenimpe danz und/oder der Kopplungsimpedanz aufweist.

36. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 35, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßspule (2, 9, 13) und die Kompensationsspule (3, 10, 14) mit zueinander im wesentlichen parallelen Achsen angeordnet sind.

37. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 36, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spulenachsen der Meßspule (2, 9, 13) und der Kompensati onsspule (3, 10, 14) einen spitzen Winkel zueinander aufweisen oder orthogonal zu einander angeordnet sind.

38. Wirbelstromsensor nach einem der Ansprüche 18 bis 37, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kompensationsspule (3, 10, 14) eine geringere Windungszahl, ei nen geringeren Spulendrahtdurchmesser oder ein anderes Material des Drahtes oder des Spulenkerns aufweist, so daß die Beeinflussung des Meßobjekts geringer als bei der Meßspule (2, 9, 13) ist.