Magnetische Mikrosysteme in der zerstörungsfreien Materialprüfung

Abstract:
Ein derzeit vielversprechender Lösungsansatz für den wachsenden Bedarf an hochauflösenden elektromagnetischen zerstörungsfreien Prüfverfahren wird durch die magnetischen Mikrosysteme, und hier insbesondere durch die GMR-Technologie (Giant Magneto Resistance) eröffnet. Aufgrund der hohen Feldempfindlichkeit und Miniaturisierbarkeit bis in den unteren µm-Bereich gelingt es magnetische Feldverteilungen bei der Wirbelstromprüfung oder der Streuflussprüfung mit einem gegenüber Spulensystemen erhöhten Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) und einer verbesserten Ortsauflösung zu messen. Dies wird beispielhaft anhand der Prüfung metallischer Drähte beleuchtet. In dem Drahtprüfsystem wird ein Array aus vier GMR-Sensoren kreuzförmig um den zu untersuchenden Draht positioniert. Jeder einzelne GMR-Sensor misst dabei mit einer Feldempfindlichkeit von etwa 200 pT/Hz0.5 und einer Ortsauflösung von etwa 100 µm. Der Nachweis von im Durchmesser etwa 200 µm großen Defekten in einer Tiefenlage von 200 µm unterhalb der Drahtoberfläche gelingt mit einem SNR von über 400. Oberflächendefekte ähnlicher Größenordnung konnten mit einem SNR von nahezu 10.000 detektiert werden. Dies birgt in Kombination mit der hohen örtlichen Auflösung Potential für eine 3D-Fehlerlokalisierung. Für die Rückrechnung von gemessener Feldverteilung auf die Position und Größe des Materialdefektes kommen sowohl analytische Ansätze als auch auf FEM beruhende Dateninversionsalgorithmen zum Einsatz.