Verbesserung der lateralen Auflösung der Wirbelstromprüfung durch Entwicklung magnetooptischer Sensorsysteme

Abstract

In der modernen Konstruktion und Fertigung werden, auch aus Gründen einer kos-tengünstigen Fertigung, sicherheitsrelevante Bauteile mit einem Minimum an Rohstoff hergestellt. Dabei wird die Belastungsgrenze des Werkstoffs ausgenutzt, so dass auch kleine Materialfehler zum Versagen des Bauteils führen können. Bei diesen sicherheitsrelevanten Bauteilen ist eine sichere und hoch auflösende zerstörungsfreie Prüfung notwendig. Hierzu ist, insbesondere zur oberflächennahen Prüfung von elektrisch leitfähigen Bauteilen, das zerstörungsfreie Wirbelstromverfahren geeignet. In Rahmen der Arbeit wurde zunächst auf den Stand der Technik für den Bereich der zerstörungsfreien Wirbelstromprüfung eingegangen. Hier wurden insbesondere die Möglichkeiten zur Steigerung des lateralen Auflösungsvermögens analysiert. Dabei zeigte sich, dass der magnetooptische Sensor, dessen Messprinzip auf dem Faraday-Effekt beruht, prinzipiell für Messungen mit hohem lateralem Auflösungsvermögen geeignet ist. Mit den magnetooptischen Sensoren wurden zwei magnetooptische Wirbelstromprüfsysteme erstellt. Zum einen wurde eine Fotodiode zur Aufnahme der Messinformation und zum anderen eine CCD-Kamera, welche online die Magnetfeldverteilung innerhalb der Sendespule visualisiert, eingesetzt. Bei Untersuchungen an Modellfehlern zeigte sich, dass die magnetooptischen Systeme im Vergleich zu konventionellen Systemen ein wesentlich höheres laterales Auflösungsvermögen besitzen. Auch beim Einsatz an realitätsnahen Materialfehlern zeigte sich das hohe laterale Auflösungsvermögen der beiden magnetooptischen Wirbelstromprüfsysteme, wobei im Fall des Kamerasystems eine laterale Auflösung von bis zu 0,002 mm erreicht wurde.