Volume 75, Issue 9

Zusammenfassung Aufgrund eines anhaltenden Trends der Miniaturisierung von Bauteilen sowie eines gesteigerten Qualitätsanspruches in Fertigung und Instandhaltung besteht ein wachsender Bedarf für hochauflösende zerstörungsfreie Prüfverfahren. Ein derzeit vielversprechender Lösungsansatz in der elektromagnetischen Prüfung wird durch die magnetischen Mikrosysteme eröffnet. Insbesondere die jüngst mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnete GMR-Technologie bietet neben einer hohen Feldempfindlichkeit zugleich hervorragende Ortsauflösungen mit Schichtabmessungen bis in den unteren μm-Bereich. Hierdurch werden magnetische Feldverteilungen bei der Wirbelstromprüfung oder der Streuflussprüfung mit einem gegenüber Spulensystemen erhöhten Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) und einer verbesserten Ortsauflösung gemessen. Im vorliegenden Beitrag wird das Potenzial der MR-Technologie anhand der Wirbelstromprüfung von Drähten verdeutlicht. Hierbei wird ein kreuzförmiges GMR-Sensor-Array um den zu untersuchenden Draht positioniert. Jeder einzelne GMR-Sensor misst dabei mit einer Feldempfindlichkeit von etwa 200pT/√Hz und einer Ortsauflösung von 100μm. Der Nachweis von im Durchmesser etwa 200μm großen Defekten in einer Tiefenlage von 200μm unterhalb der Drahtoberfläche gelingt mit einem SNR von über 400. Oberflächendefekte ähnlicher Größenordnung können mit einem SNR von nahezu 10 4 detektiert werden. Ein derart hohes SNR birgt in Kombination mit der hohen örtlichen Auflösung Potenzial für eine 3D-Fehlerlokalisierung. Unter Verwendung eines analytischen Ansatzes sowie auf FEM beruhende Dateninversionsalgorithmen können Defekte mit einer Abmessung von größer 200μm auf einige 10μm exakt lokalisiert werden.

Zusammenfassung Zur Gründung von Bauwerken auf weichen, gering tragfähigen Böden werden unter anderem Betonpfähle, einzeln oder in Pfahlgruppen, eingesetzt. Deren Bewertung bzgl. Tragverhalten bzw. Integrität ist bei bestimmten Baugrundverhältnissen und Pfahlgeometrien schwierig. Hierfür werden statische und dynamische Pfahlprüfungen durchgeführt. Aus Messwerten vom Pfahlkopf bzw. vom oberen Pfahlbereich werden üblicherweise die notwendigen Aussagen abgeleitet. Eine genauere Bewertung ist möglich, wenn präzise Messwerte über die gesamte Pfahllänge vorliegen. Deshalb wurden hochauflösende betoneinbettbare Messwertaufnehmer auf Basis von Faser-Fabry-Perot-Sensoren entwickelt, die in Modell- und in realen Rammpfählen getestet wurden. Der Beitrag beschreibt den Sensor, die Installation und exemplarisch einige Testergebnisse zur Erfassung der Wellenausbreitung im Modellpfahl. Feldtests wurden zurzeit der Erstellung des Manuskripts erfolgreich begonnen.

Zusammenfassung Verschiedene Wirbelstrom-Spulen der Heißdrahtprüfung wurden untersucht. Fehler beim Warmwalzen von Stahldrähten wurden sowohl mit Messungen der Spulenimpedanz als auch durch die Erfassung des Übertragungsverhaltens gekoppelter Wirbelstromspulen detektiert. Für eine hohe Messempfindlichkeit bei ausreichender Robustheit des Sensors wurden Spulen mit weichmagnetischen Ferritmaterialien verwandt. Der Einsatz von weichmagnetischem Kernmaterial verbessert die Fehlerdetektion von Durchlaufspulen. Messungen zeigen einen geringeren Lift-off-Effekt und dadurch wird ein verbessertes Verhältnis zwischen Nutz- und Störsignal erzielt. Durch Variation von Wicklungsparametern wie Windungszahl und Geometrie wurde ein optimaler Arbeitspunkt gefunden. Ein Wirbelstrom-Sensorarray wird zurzeit entwickelt, um lange Längsfehler sicher detektieren zu können.

Zusammenfassung Kalibriersysteme zur Ermittlung des komplexen Übertragungskoeffizienten von Schwingungs-Aufnehmern bedingen die Ermittlung der Phasen-Frequenzgänge der systemeigenen Elektronik-Baugruppen sowie die Kalibrierung des Gesamtsystems. Da bisher kein Staatsinstitut über entsprechende Messmöglichkeiten verfügte, wurde im Rahmen eines Forschungsvorhabens zwischen SPEKTRA und der PTB eine derartige Messeinrichtung entwickelt, aufgebaut und an das nationale Normal angeschlossen.

Zusammenfassung Die Einflüsse von Ladungspolarität und Luftfeuchte auf zwei Verfahren zum Messen von Impulsladungen werden untersucht. Des Weiteren wird ein Modell entwickelt für die Messunsicherheitsbestimmung nach dem “Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement” im Zusammenhang mit den Untersuchungen der Polaritäts- und Luftfeuchteabhängigkeit der beiden Messverfahren.