BE1033112B1 - Verfahren zur Bestimmung eines Materialkennwerts eines magnetisierbaren metallischen Objekts - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Materialkennwerts und/oder eines magnetisierbaren metallischen Objekts, insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung einer Materialspannung in Stahlbauteilen, mittels einer mikromagnetischen Sensoranordnung (4), die zumindest eine insbesondere um einen Magnetkern gewickelte Spule zur Erzeugung von Magnetfeldpulsen sowie wenigstens einen Empfänger aufweist, umfassend die Schritte Erzeugen zumindest eines Magnetfeldpulses aufgrund zumindest eines Anregungsimpulses der Sensoranordnung zur Magnetisierung des Objekts, wobei das sich ergebende Magnetfeld (H-Feld) eine Änderung von 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, vorzugsweise von 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms erfährt, Aufnahme von Messdaten in From zumindest eines aus der Magnetisierung des Objekts resultierenden Signalverlaufs im Empfänger während des zumindest einen Anregungsimpulses, Ermittlung des Materialkennwerts und/oder des Materialzustands sed Objekts, insbesondere eines relativen Spannungszustandes des Objekts, nur basierend auf zumindest Teilen der während des zumindest einen Anregungsimpulses aufgnommenen Messdaten sowie eine Anordnung zur Bestimmung eines Materialkennwerts und/oder eines Materialzustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts.

Description

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Verfahren zur Bestimmung eines Materialkennwerts eines magnetisierbaren metalli- schen Objekts

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Materialkenn- werts eines magnetisierbaren metallischen Objekts und/oder zur Bestimmung eines

Materialzustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts, mittels einer bzw. derselben mikromagnetischen Sensoranordnung. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren zur Bestimmung einer Materialspannung als Materialzustand in Stahl- bauteilen, aus denen Tanks oder Rohrleitungen aufgebaut sind. Ein Materialkenn- wert ist die Zugfestigkeit des Objekts. Mittels des Verfahrens können somit insbe- sondere Materialspannungen in metallischen Objekten in Form von Rohrleitungen bzw. Pipelines untersucht und bestimmt werden. Das Verfahren wird mittels einer mikromagnetischen Sensoranordnung durchgeführt, die zumindest eine Spule auf- weist, insbesondere eine um einen Magnetkern gewickelte Spule, zur Erzeugung von Magnetfeldpulsen, wobei die Sensoranordnung wenigstens einen Empfänger aufweist. Die Sensoranordnung ist insbesondere Teil eines Rohrleitungs- oder Pipe- line-Molches. Es versteht sich, dass die im Verfahren eingesetzte Vorrichtung wei- terhin mit elektronischen oder elektrischen Mitteln zur Ansteuerung der Spule und zur Aufnahme und Speicherung der Messdaten mittels des Empfängers sowie zur

Auswertung der Messdaten versehen ist. Als Mittel zur Steuerung der Sensoranord- nung sowie als Auswertemittel werden insbesondere Computermittel in Form einer

-2- BE2024/5802 oder mehrerer elektronischer Datenverarbeitungseinheiten oder -anlagen (EDV-Ein- heit oder -Anlage) eingesetzt, die entsprechend zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet sind.

Mikromagnetische Messverfahren, d.h. Messverfahren mit mikromagnetischen Sen- soranordnungen, werden seit ca. 40 Jahren für die nichtdestruktive Bestimmung von

Materialeigenschaften und Spannungszustände in ferromagnetischen Materialien entwickelt und verwendet. Mikromagnetische Messverfahren sind zerstörungsfreie

Prüfmethoden, die anders als beispielsweise Wirbelstrommessungen, die keine Än- derungen des magnetischen Zustands des Messobjekts herbeiführen sollen, auf dem ferromagnetischen Verhalten von Materialien basieren. Diese Verfahren nutzen die charakteristische Domänenstruktur ferromagnetischer Materialien, bei der die

Magnetisierungsvektoren der Domänen durch externe magnetische Felder ausge- richtet werden.

Aus der EP 4 080 232 A1 ist eine Messeinrichtung und ein Verfahren zur Bestim- mung magnetischer Eigenschaften eines magnetisierbaren Prüfkörpers mithilfe ei- nes Hochstromimpulses bekannt. Die US 4,931,730 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen und Erfassen von Magnetisierungsantworten von ferro- magnetischen, ferrimagnetischen, paramagnetischen und diamagnetischen Materia- lien mittels eines magnetischen Wechselfeldes, wobei die zum Magnetisieren und zum Entmagnetisieren vorgesehenen Impulse denselben Energieinhalt aufweisen.

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In der CN 1150318786A ist ein Verfahren zur Spannungsprüfung an ferromagneti- schen Materialien offenbart, bei dem mittels einer Rechteckwellenanregung der Bar- khausen-Effekt ausgenutzt wird. Die CN 104316594A beschreibt ein System zur zer- stôrungsfreien Prüfung von Stahlteilen auf defekte, welches einen speziellen Prüf- kopf mit einem E-fôrmigen Magnetkern verwendet.

Die EP 1 792 173 B1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen von Defekten an Gegenständen oder zur Ortung von metallischen Objekten, bei dem eine Demodulation eines amplituden- und/oder phasenmodulierten Empfangssignals vorgenommen wird, die Demodulation nicht nur im Umfeld der Trägerfrequenz son- dern auch bei deren Oberwellen vorgenommen wird.

Bisherige mikromagnetische Anwendungen wie das HACOM-Verfahren oder die 3MA-Technologie benutzen typischerweise eine Sinus-Anregung im dreistelligen

Frequenzbereich mit einer Amplitude im Amperebereich um das ferromagnetische

Material wechselnd zu magnetisieren. Um die Eigenschaften der magnetischen Hys- terese zu vermessen, werden Methoden wie die Barkhausen-Rausch-Analyse oder die Analyse der höheren Harmonischen der Anregung(en) herangezogen. Hierfür werden typischerweise auch noch 1-3 weitere Anregungen mit Frequenzen im Be- reich von < 20kHz benutzt, um zusätzliche Parameter zur Bestimmung der gesuch- ten ZielgrôfBe zu generieren. Der Standard-Messprozess ist also relativ langwierig

-4- BE2024/5802 (- 10 -100 ms) und energieintensiv ( - 1-10 J/Messung) und somit für durch lange

Rohrleitungen mit einer Länge von dutzenden oder hunderten Kilometern Länge ge- triebene Molche schlecht verwendbar. Gleiches gilt zumindest hinsichtlich der Lang- wierigkeit für das in der DE 10 2019 133799 A1 beschriebene Verfahren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorbeschriebenes Verfahren hinsichtlich der genannten Nachteile zu verbessern und insbesondere schneller und energiesparsamer zu gestalten.

Erfindungsgemäß wird zumindest ein Magnetfeldpuls mittels zumindest eines Anre- gungsimpulses der Sensoranordnung zur Magnetisierung des Objekts erzeugt, wo- bei das sich ergebende Magnetfeld (H-Feld) eine Änderung von 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, vorzugsweise von 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms erfährt. Es hat sich näm- lich überraschenderweise herausgestellt, dass die Erzeugung signifikanter Messda- ten lediglich von der Größe der Änderung des Magnetfeldes abhängt. Dieser bisher noch nicht bekannte Zusammenhang wird erfindungsgemäß dazu genutzt, genau definierte und vergleichsweise kurze und daher energiearme Magnetfeldpulse zu er- zeugen, die in dem schmalbandigen Bereich die Analyse des betrachteten Materials ermöglichen.

Die Aufnahme von Messdaten in Form zumindest eines aus der Magnetisierung des

Objekts resultierenden Signalverlaufs im Empfänger erfolgt insbesondere nur wäh- rend des zumindest einen Anregungsimpulses. Die Ermittlung des Materialkenn- werts und/oder des Materialzustands des Objekts, insbesondere eines relativen

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Spannungszustandes des Objekts, basiert nur auf zumindest Teilen der während des zumindest einen Anregungsimpulses aufgenommenen Messdaten, d.h. insbe- sondere auf zumindest Teilen der während des einen oder der zwei Anregungsim- pulse aufgenommenen Messdaten. Der mit dem Objekt hergestellte Magnetkreis wird durch die Materialeigenschaften des Objekts mitbestimmt, so dass sich aus dem im Empfänger aufgenommenen Signal Rückschlüsse auf den oder die Materi- aleigenschaften ziehen lassen.

Eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass es einen spezifi- schen Funktionsbereich gibt, in dem die gesuchte Information gewonnen werden kann. Die Angabe einer Spannungs- oder Stromamplitude des Anregungsimpulses kann hierbei oftmals nicht allgemein genutzt werden, um den sich ergebenden mag- netischen Fluss zu bestimmen, der bekanntlich stark von der Geometrie und dem genauen Aufbau der Sensoranordnung abhängt. Als allgemeiner, erfinderischer

Funktionsbereich wird daher die Änderung des oder der magnetischen Impulse di- rekt an der Sensoranordnung, beispielsweise an den Polschuhen der Sensoranord- nung, vermessen. Hieraus ergibt sich der besonders bevorzugte Funktionsbereich für die Änderung des H-Feldes von 150 kA/m/ms - 550 von 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms. Diese Werte haben sich aus einer sehr großen Anzahl von Untersuchun- gen ergeben, bei denen eine zufriedenstellende Performance, d.h. ein Signal-zu-

Rauschen-Verhältnis von beispielsweise >15 dB erhalten wurde. Bemerkenswert ist hierbei, dass die Messperformance des erfindungsgemäBen Verfahrens von der ma- ximalen Änderung des Magnetfeldes abhängt und in erster Näherung nicht durch

-6- BE2024/5802 den Wert des maximalen Feldes oder der Gesamtenergie, obgleich diese die Erfin- dung näher präzisieren können. Diese Erkenntnis ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.

Die Ermittlung des Materialkennwerts und/oder des Materialzustands erfolgt mittels einer Auswertevorrichtung, die zumindest teilweise schon von der Sensoranordnung und/oder einer zugehörigen Steuereinheit ausgebildet oder dieser zumindest teil- weise zugeordnet sein kann.

Die vor- oder nachstehende Angabe von Bereichen („von“ und „bis“, „zwischen“ und „und“) umfasst im Sinne der Anmeldung immer auch die Grenzen dieser Bereiche.

Vorzugsweise werden zwei und insbesondere nur zwei Magnetfeldpulse aufgrund zweier Anregungsimpulse der Sensoranordnung zur Magnetisierung des Objekts er- zeugt, wobei die beiden Anregungsimpulse durch zwei Spannungen mit entgegen- gesetzter Polarität und/oder Ströme entgegengesetzter Richtung ausgebildet wer- den. Die beiden Anregungsimpulse folgen einander insoweit direkt nach, als das ein durch das Umschalten bedingter Zeitversatz nicht berücksichtigt wird bzw. für die

Änderung des Magnetfeldes und die Messung nicht relevant ist. Insbesondere sind die Amplituden der Spannung oder Ströme während dieser Anregung jeweils nahezu konstant. Durch die Verwendung entgegengesetzter Anregungen bzw. Magnetfel- dimpulse lässt sich der benötigte Gradient des Magnetfeldes besonders gut erzeu- gen.

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Während des ersten und zweiten Anregungsimpulses werden wiederum Messdaten in Form zumindest eines aus der Magnetisierung des Objekts resultierenden Signal- verlaufs im Empfänger aufgenommen, die anschließend zur Ermittlung des Material- kennwerts und/oder Materialzustands verwendet werden. Die Messdaten können hierbei auch während der Umschaltung des Anregungsimpulses aufgenommen wer- den. Insbesondere beginnt die Messung mit dem ersten Anregungsimpuls, insbe- sondere mit dem Beginn des Anregungsimpulses, und endet mit dem zweiten Anre- gungsimpuls, insbesondere mit dem Ende des zweiten Anregungsimpulses.

Die für die Erfindung verwendbaren Spulen können allgemein eine beliebige Form, die zur Erzeugung des gewünschten Magnetpulses geeignet ist, aufweisen, wobei es sich insbesondere um eine „klassische“, um einen Magnetkern gewickelte Spule handelt.

Anregungsimpulse stellen eine kurzzeitige Anregung der Sensoranordnung mit einer

Strom- oder Spannungsbeaufschlagung zur Erzeugung eines Magnetfeldimpulses dar. Insofern wird vorstehend oder nachfolgend bei der Verwendung zweier (Span- nungs-) Anregungsimpulse von einem positiven und einem negativen Anregungsim- puls ausgegangen, wobei unbeachtlich ist, ob zuerst ein positiver oder negativer Im- puls verwendet wird. Insbesondere werden keine vor dem ersten und nach dem zweiten Anregungsimpuls aufgenommene Messdaten zur Ermittlung des Material- kennwerts verwendet.

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Die Erfindung nutzt einen oder zwei kurzzeitige Anregungsimpulse, insbesondere

Spannungspulse, um die Magnetisierung anzuregen. Die Messparameter werden insbesondere über die Messung des Stromes (während der Spannungspulses) im

Empfänger ermittelt. Die Messung ist demnach wesentlich schneller ( im Bereich von wenigen Millisekunden oder Mikrosekunden) und wesentlich energiesparsamer als die bisherigen Verfahren ( < 0.1 J / Messung).

Gleichzeitig ergibt die mit nahezu konstanten Amplituden erfolgende breitbandige

Anregung, insbesondere über einen Spannungspuls, die Anregung einer deutlich größeren Anzahl von Frequenzen im Material als eine Anregung mit Sinusschwin- gungen aus den bekannten Standard-Verfahren. Dies führt zu einer Vielzahl an hö- heren Harmonischen, die als Superposition aus der Antwort im Stromsignal ermittelt werden können. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Mehr an Informationen zu einem höheren Signal-zu-Rausch Verhältnis für die Unterscheidung von unter- schiedlichen Stahl-Materialien führt, als mit einer Standard-Sinusanregung.

Im Vergleich zu bisher auf Pipeline-Molchen eingesetzten Wirbelstromtechniken be- sitzt die Verwendung einer mikromagnetischen Sensoranordnung einen ähnlich ge- ringen Energieverbrauch und eine ähnliche Messgeschwindigkeit, dafür jedoch er- gänzend einen aufgrund der definierten Änderung der Magnetisierung deutlich grö- beren Informationsgehalt.

Statt der Aufprägung einer Vielzahl von Magnetfeldpulsen, bei denen das Material quasi konditioniert wird, werden insbesondere lediglich zwei mit zumindest teilweise

-9- BE2024/5802 entgegengesetzter Richtung erzeugte Magnetimpulse verwendet. Darüber hinaus wird in der Auswertung nur auf die Messdaten abgestellt, welche ausschließlich während des oder der beiden -unmittelbar aufeinanderfolgenden- Anregungsimpulse aufgenommen werden, so dass entsprechend häufig direkt nacheinander angeregt und gemessen werden kann. Für die Auswertung werden nach dem Abschalten des

Spannungsgenerators, d.h. nach dem ersten Anregungsimpuls bei der Verwendung eines Magnetfeldpulses oder nach dem zweiten Anregungsimpuls bei Verwendung zweier Magnetfeldpulse, keine Messdaten aufgenommen.

Für die Auswertung der in der zugehörigen Sensoranordnung gespeicherten Mess- daten kônnen diese bereits in der Sensoranordnung oder einem von dieser ausgebil- deten oder dieser zugeordneten Teil der Auswertevorrichtung zumindest teilweise ausgewertet werden. Beispielsweise kônnen Sensoranordnung und ein Teil der Aus- wertevorrichtung in einem an der Innenseite einer Pipeline-Wand entlang zu bewe- genden Sensorkopf eines Rohrleitungs- bzw. Pipeline-Molches angeordnet sein.

Weitere Teile der Auswerteeinheit kônnen in einem Zentralkôrper der Inspektions- vorrichtung, z.B. einem Rohrleitungsmolch, beispielsweise in dessen Steuereinheit, angeordnet bzw. durch diese ausgebildet sein. Darüber hinaus kann, beispielsweise nach Durchführung einer Inspektion, der jeweilige Datensatz mit bereits noch nicht bearbeiteten Messdaten oder bereits zumindest in Teilen verarbeiteten Daten auf eine weitere elektronische Datenverarbeitungsanlage transferiert werden und dort weiter oder insgesamt ausgewertet werden.

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Insbesondere umfasst die Anregung nur einen positiven und einen negativen Anre- gungsimpuls einer Gesamtdauer von nicht mehr als 10 ms, so dass bei einer typi- schen Geschwindigkeit eines Rohrleitungsmolches von 1 bis 5 m/s auf einer Auflö- sung von mindestens 1 bis 5 cm in Richtung der Rohrleitungsachse gelangt. Über eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um einen Rohrleitungsmolchkôrper herum an- geordneten Sensoranordnungen ergibt sich dann eine hoch aufgelôste Abbildung der Spannungszustände einer Rohrleitungswand sowohl in Längs- als auch in Um- fangsrichtung. Entsprechend ergeben sich aus den Messdaten dann Verläufe der je- weiligen Werte über die Länge des betrachteten Objekts.

Insbesondere wird die Spannung mittels eines der Sensoranordnung zugeordneten

Spannungsgenerators erzeugt und als Messsignal ein sich zeitlich änderndes Strom- signal gemessen, wobei vorzugsweise als Empfänger die (zur Anregung verwen- dete) Spule verwendet wird, wobei die sich aufgrund der Anregung zeitlich ändernde

Stromantwort erfasst wird. Der Aufbau ist dann entsprechend einfach und benötigt weniger Bauraum. In dem in der Spule während der Anregung gemessenen Strom spiegeln sich somit die magnetischen Eigenschaften des (ferromagnetischen Materi- als des) Objekts wieder. Alternativ oder ergänzend kann als Empfänger eine zweite

Sensorspule verwendet werden, die insbesondere auf demselben Kern angeordnet werden kann. Auch hier wird wieder bevorzugt als Messparameter die Messung des

Stroms während des Spannungspulses verwendet. Die zeitliche Gesamtlänge der

Pulsabfolge liegt im Mikro- bis Milli-Sekundenbereich. In der zeitlichen Stromände- rung sind wie bereits beschrieben die Informationen vorhanden, die für die Bestim-

- 11 - BE2024/5802 mung des Materialzustands, insbesondere des mechanischen Spannungszustan- des, und der Materialeigenschaften des zu testenden Materials genutzt werden kôn- nen.

Generell ergeben sich aus den Messsignalen -unabhängig davon, ob Spannungen oder Strôme gemessen werden, die Messdaten.

Vorzugsweise erfolgt die Anregung der Magnetfeldimpulse mit einer Amplitude aus einem Bereich von 5 V bis 15 V, insbesondere mit einer Amplitude zwischen 11 V und 13 V. Beispielsweise erfolgt somit eine Anregung des Magnetfeldimpulses eines jeweiligen Anregungsimpulses mit +12 V und -12 V oder +10 V und -10 V.

Besonders gut funktioniert das erfindungsgemäBe Verfahren mit speziell definierten

Anregungsimpulsen, insbesondere in Form von Spannungsimpulsen, die Über die deren Amplitude, der Anzeit des ersten, insbesondere positiven, und die Anzeit des zweiten, insbesondere negativen, Anregungsimpulses definiert werden kann. Vor- zugsweise ist der erste Anregungsimpuls länger als der zweite Anregungsimpuls, insbesondere wobei die beiden Anregungsimpulse ein Pulslängenverhältnis (ers- ter:zweiter) zwischen 2,5:1 und 0,75:1, insbesondere von einschließlich 2:1 bis ein- schließlich 1:1, aufweisen. Dieser Funktionsbereich konnte überraschenderweise gefunden und über umfangreiche Versuche festgelegt werden.

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ergeben sich die Messdaten aus zwei se- parat jeweils während des jeweiligen Anregungsimpulses aufgenommenen Messfol- gen, so dass ein während eines Schaltens des Spannungsgenerators entstehendes

Signal nicht aufgenommen bzw. verwendet wird. Insofern wird ein Nulldurchgang des Signals nicht notwendigerweise mitdetektiert. Es versteht sich, dass gegebenen- falls ein Messverstärker zur Aufbereitung der Messsignale verwendet wird. Alternativ kann während des Schaltens auch durchgemessen werden.

Vorteilhaft für die Anregung ist bei der Verwendung zweier Magnetfeldpulse die Um- kehrung der Richtung des Magnetimpulses, die sich auf die Größe der Änderung des Magnetfelds positiv auswirkt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird in der Auswertung eine Zerlegung des

Messsignals, bzw. der Messdaten, in seine, bzw. deren, Frequenzanteile vorgenom- men, bevorzugt mittels einer Wavelet-Transformation, einer Fourier-Transformation, einer Hilbert-Transformation, einer autoregressiven Modellierung oder einer Eigen- wertanalyse, insbesondere wobei Informationen in einem Frequenzbereich von 0,5 bis 50 kHz der Transformierten verwendet werden. Vorzugsweise werden die Infor- mationen in einem Frequenzbereich einer Fast-Fourier-Transformierten verwendet.

Vorteil dieser Auswerteverfahren ist die Diskretisierung und Kompaktierung der In- formationen und die Trennung der Information von dem Rauschen der Elektronik bzw. der Messung. Insbesondere erfolgt die Ermittlung des Materialkennwerts aus

„13 - BE2024/5802 zumindest einer Komponente der Transformationsfunktion auf Basis der maximalen

Änderung des Magnetfeldsignals.

Vorzugsweise wird eine Fourier-Transformation, insbesondere eine Fast-Fourier-

Transformation, bereits auf einem auf der Sensoranordnung zugeordneten Schalt- kreis in Form eines FPGA (Field Programmable Gate Array), vorgenommen, so dass nur der verwertbare Teil der aufgenommenen Daten gespeichert werden muss und bereits beispielsweise in einem Sensorkopf eines Pipeline-Molches ein erster Teil der Signalauswertung erfolgen kann. Gleichzeitig ist die Anzahl der Störquellen durch die Verkürzung von Kabellängen für die Übermittlung des Messsignals bzw. der Messdaten zur Auswertevorrichtung reduziert. Die Sensoranordnung kann ent- sprechend bereits einen Teil der Auswertevorrichtung aufweisen bzw. gemeinsam mit diesem ausgebildet sein.

Die kompaktierte Information auf Basis der Zerlegung des Messsignals bzw. der

Messdaten führt bei der verwendeten Anregung zu rund 50 bis 200 nutzbaren Para- metern, wobei für die Bestimmung der Materialeigenschaften eine Vielzahl dieser

Parameter genutzt werden kann. Für die Bestimmung des Spannungszustands ist typischerweise die Nutzung von zwei bis vier dieser Parameter ausreichend. Zusätz- lich wird durch die bereits in der Sensoranordnung erfolgende Teilauswertung die zu speichernde Datenmenge deutlich reduziert, da die Rohdaten nicht gespeichert wer- den müssen.

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Vorzugsweise wird der Spannungszustand und/oder die Zugfestigkeit über die sich aus der Frequenzanalyse ergebenden Parameter mit der geringsten Amplitude (ins- besondere Nulldurchgänge im Frequenzraum), ermittelt. Relative Änderungen des untersuchten Kenn- oder Zustandswerts lassen sich hier bereits ohne eine Kalibrie- rung aus den Messdaten ableiten. Für eine absolute Bestimmung ist die Verwen- dung einer Kalibrierung an dem untersuchten Material bzw. eine entsprechende Da- tenbank, aus der sich beispielsweise mittels Machine-Learning-Methoden die Kenn- oder Zustandswerte ablesen lassen, sinnvoll.

Insbesondere werden Lift-Off-Werte des Sensors ebenfalls aus zumindest einer

Komponente der Zerlegung in Form eines Frequenz- und/oder Amplitudensignals abgeleitet, so dass eine interne Kalibrierung des Lift-Offs aufgrund der Messdaten erfolgt und damit die verwendbaren Messdaten verbessert werden.

Ebenfalls erfolgt eine Verbesserung des Messsignals und somit der Messdaten, wenn die für die Erzeugung des Magnetfeldpulses verwendete Elektronik in einem während der Messung dicht an dem metallischen Objekt, beispielsweise an einer

Rohrleitungswand, anliegenden Sensorkopf der Sensoranordnung angeordnet ist, so dass möglichst geringe Kabellängen verwendet werden. Zumindest Teile der Steuer- einheit werden dann durch diese Elektronik ausgebildet.

Vorzugsweise ist die Sensoranordnung Teil einer Inspektionsvorrichtung, die insbe- sondere in Form eines Pipeline- bzw. Rohrleitungsmolches ausgebildet ist.

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Gesamtenergie des einen oder der beiden Magnetfeldpulse 1 mJ - 150 mJ, insbesondere von 1 mJ - 50 MJ, und weiter vorzugsweise von 1mJ - 20 mJ. Diese Werte haben sich aus einer Vielzahl von Versuchen als bevorzugt für ein gutes Signal- zu-Rauschverhältnis herausge- stellt.

Vorzugsweise weist der erste Magnetfeldpuls zumindest eine und insbesondere beide der folgenden Eigenschaften (maximale Feldstärke, bzw. zeitliche Länge) auf: 1) maximale Feldstärke von 50 kA/m - 450 kA/m, insbesondere von 80 kA/m - 300 kA/m 2) zeitliche Länge des ersten Magnetfeldpulses von 1 us — 3000 us, vor- zugsweise von 100 us - 1300 us, weiter vorzugweise von 200 us — 800 us.

Außerdem weist bei der Verwendung zweier Magnetfeldpulse der zweite als Mag- netfeldimpuls ausgebildete Impuls gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zumin- dest eine und insbesondere beide der folgenden Eigenschaften (maximale Feld- stärke, bzw. zeitliche Länge) auf: 1) maximale Feldstärke von 50 kA/m- 450 kA/m, insbesondere von 80 kA/m - 300 kA/m, 2) zeitliche Länge des zweiten Magnetfeldpulses von 1 us — 5000 us, insb. von 1 us — 2000 us, weiter insbesondere von 400 us bis 1200 .

Besonders gute Messergebnisse ergeben sich insbesondere aus der Verwendung der beanspruchten Größe der Magnetfeldänderung in Kombination mit einer Länge

- 16 - BE2024/5802 des ersten und zweiten Magnetfeldpulses aus den beiden vorbeschriebenen Berei- chen. Der Magnetfeldpuls ist hierbei derjenige Impuls, der bei einer Spannungs- oder Stromanregung entsteht. Ein etwaiges Abklingen wird hierbei nicht betrachtet, insbesondere wird nur während der aktiven Anregung gemessen.

Besonders bevorzugt erfolgt sowohl ein Messzyklus als auch eine erste Auswertung inklusive der Abspeicherung der aus den Roh- bzw. Messdaten im Wege einer FFT gefundenen Daten innerhalb eines 10 ms Zyklus.

Weiterhin verbessern sich die Ergebnisse, wenn zusätzlich zu der Größe der Ande- rung des Magnetfeldes und der Anregungsdauern sowie des zeitlichen Verhältnisses der Dauern noch die Feldstärke der beiden Impulse im bevorzugten Bereich liegt.

Insbesondere sind die zur Erzeugung der Anregung verwendeten Spannungen, ins- besondere die somit an der Spule anliegenden Spannungen, zur Erzeugung des ersten oder des zweiten Magnetfeldimpulses dergestalt zumindest nahezu konstant, dass eine Änderung der Spannung über 75 % der Dauer des jeweiligen Anregungs- impulses, insbesondere über 90 % der Dauer des Anregungsimpulses, insbeson- dere <30 %, bevorzugt <10 %, weiter bevorzugt <5 % der Amplitude der Spannung ist, so dass also quasi rechteckige, zumindest jedoch mehr oder weniger konstante

Spannungen für die Anregung verwendet werden.

Vorzugsweise handelt es sich bei der kurzzeitigen Anregung der Magnetfeldimpulse um eine Anregung in Form eines Rechtecksignals.

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Ein absoluter Spannungszustand kann insbesondere über eine Kalibrierung der

Sensoranordnung an dem Material des zu untersuchenden Objekts oder an einem dem Material des zu untersuchenden Objekts entsprechenden Material bestimmt werden.

Die Ermittlung weiterer Materialeigenschaften kann insbesondere mit Hilfe von Ma- chine-Learning-Methoden erfolgen, bei denen ein Abgleich der ermittelten Kompo- nenten der Zerlegung mit einer zuvor erstellten Datenbank umfassend Sensordaten von Materialproben mit definierten Materialeigenschaften erfolgt.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch eine Anordnung zur Bestimmung eines Materialkennwerts eines magnetisierbaren metallischen Objekts und/oder eines

Materialzustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts gelöst, wobei es sich insbesondere um eine Anordnung zur Bestimmung einer Materialspannung in Stahl- bauteilen handelt. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Inspektionsvor- richtung, die insbesondere als Inspektionsmolch für eine Rohrleitung und/oder Pipe- line ausgebildet ist. Eine solche Inspektionsvorrichtung umfasst wenigstens eine mik- romagnetische Sensoranordnung, die zumindest eine insbesondere um einen Mag- netkern gewickelte Spule zur Erzeugung von Magnetfeldpulsen sowie wenigstens ei- nen Empfänger aufweist. Desweiteren weist die Inspektionsvorrichtung eine Steuer- einheit zur Ansteuerung der Sensoranordnung und Mittel zur Aufnahme und zum

Speichern etwaiger Mess- und Analysedaten auf. Analysedaten entsprechen zumin- dest teilweise ausgewerteten Daten. Beispielsweise handelt es sich um Daten, die

„18 - BE2024/5802 über das FPGA erhalten werden. Diese Mittel zur Aufnahme und zum Speichern kön- nen bereits Teil der Steuereinheit sein. Ebenfalls ist die Anordnung mit einer Auswer- tevorrichtung versehen, die vollständig separat von der Inspektionsvorrichtung ausge- bildet sein kann oder die teilweise bereits von Teilen der Inspektionsvorrichtung, ins- besondere von deren Sensoranordnung und/oder deren Steuereinheit, ausgebildet sein kann. Die Anordnung ist dazu ausgebildet, das vor- oder nachbeschriebene Ver- fahren durchzuführen.

Die Auswertevorrichtung wird insbesondere durch elektronische Datenverarbeitungs- mittel mit einer entsprechenden Hard- und Software ausgebildet. Weiterhin versteht sich, dass insbesondere die Inspektionsvorrichtung über eine Energieversorgung, bei- spielsweise in Form von Akkumulatoren, verfügt.

Zumindest Teile der Steuereinheit, der Sensoranordnung und der Auswertevorrich- tung können miteinander integriert ausgebildet sein, so dass beispielsweise die An- steuerung und Aufnahme von Messdaten zumindest teilweise über dieselbe Elektro- nikeinheit wie zumindest ein Teil der Auswertung und/oder ein Teil der Messung rea- lisiert wird.

Vorzugsweise ist die Spule um ein weichmagnetisches Joch gewickelt, insbeson- dere wobei das Joch ein nanokristallines Joch ist, insbesondere welches Kristallite mit Kornabmessungen im Bereich von 10 nm - 15 nm aufweist.

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Insbesondere weist die Steuereinheit einen Generator zur Erzeugung einer Recht- eckspannung auf, über welchen gegebenenfalls unter Hinzunahme es Verstärkers die Spule angesteuert wird. Der in dem Empfänger detektierte zeitlich variierende

Strom wird über ein Strommessgerät der Steuereinheit gemessen.

Die Anordnung ist insbesondere dazu eingerichtet, zum Zwecke des Datenabgleichs auf entfernte und vorbeschriebene Datenbanken mit üblichen Mitteln zuzugreifen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbe- schreibung zu entnehmen. Schematisch dargestellt zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 2 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Abbildung eines Anregungs- und Messsignals,

Fig. 4 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 Signal-zu-Rauschen-Verhältnisse für eine Anzahl verschiedener Anre- gungsimpulse mit einer Darstellung der ermittelten Zusammenhänge,

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Fig. 6 Messergebnisse für die gemessene Dehnung gegenüber der tatsächli- chen Dehnung sowie Messergebnisse für die gemessene Zugfestigkeit gegenüber der tatsächlichen Zugfestigkeit,

Fig. 7 mechanische Spannungen im elastischen Bereich mit einem Signal-zu-

Rauschen-Verhältnis von 21 dB, 15 dB und 9 dB.

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele kön- nen auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den

Merkmalen eines der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll werden funk- tional zumindest in Teilen gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.

Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Inspektionsvorrichtung 2 in Form eines Inspektionsmolches und eine Auswerteeinheit 50, die zum Zwecke des Herun- terladen von Mess- und/oder Analysedaten von der Inspektionsvorrichtung 2 nach deren Inspektionslauf mit dieser über eine Datenverbindung 52 verbindbar ist und die Teil einer Auswertevorrichtung ist, die von der Inspektionsvorrichtung selbst mit ausgebildet wird. Die Inspektionsvorrichtung 2 weist eine Mehrzahl von Sensoran- ordnungen 4 auf, die in Umfangsrichtung um einen Zentralkörper 6 herum in Sensor- köpfen 5 angeordnet sind. Dargestellt sind lediglich zwei von mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilten Sensorköpfen 5.

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Im Zentralkôrper 6 sind eine Energieversorgung 8 für die Sensoranordnungen 4 und

Mittel für die weitere Steuerung des Verfahrens sowie insbesondere zur Datenspei- cherung vorhanden. Insbesondere ist eine Steuereinheit 10 vorhanden, in der ein

Spannungsgenerator zur Anregung der Magnetfeldpulse enthalten sein kann. Vorlie- gend ist der Spannungsgenerator zur Erzeugung der Anregungsimpulse in Form von

Rechteckspannungen bereits in dem die Sensoranordnung 4 enthaltenen Sensor- kopf 5 ausgebildet.

Darüber hinaus weist das Inspektionsgerät einen Datenspeicher 12 auf, in dem die bereits teilweise in dem Sensorkopf 5 aufgearbeiteten Daten gespeichert werden. In den jeweiligen Sensorköpfen 5 ist darüber hinaus jeweils ein FPGA enthalten, mit dem die Messdaten anfänglich ausgewertet werden, so dass in dem Datenspeicher 12 ein gegenüber den aufgenommenen Messdaten grôBenmäBig stark reduzierter

Datensatz gespeichert wird. Diese Daten werden nach dem Abschluss des Messlau- fes auf eine weitere elektronische Datenverarbeitungsanlage überführt und dort zur finalen Auswertung des Materialkennwerts bzw. des Materialzustands bzw. des Ver- laufs der jeweiligen Werte entlang des betrachteten Abschnitts des Objekts verwen- det. Die Steuereinheit 10 kann ebenfalls oder alternativ Mittel zur Auswertung der

Messdaten oder zur Weiterverarbeitung der bereits vorab bearbeiteten Daten auf- weisen und insofern auch zumindest einen Teil der Auswertevorrichtung ausbilden.

Über üblicherweise vorhandene Disks 14 und Cups 16 wird die Inspektionsvorrich- tung 2 in einer lediglich gestrichelt dargestellten Pipeline 18 zentral gehalten und mit

„22 - BE2024/5802 dem Medium fortbewegt. Odometer 20 dienen der Positionsbestimmung der Inspek- tionsvorrichtung 2 in der Pipeline 18. Die Steuereinheit 10 kann die Daten des Odo- meters 20 auswerten und beispielsweise die Messung durch die Sensoranordnung 4 in Abhängigkeit einer Position in der Pipeline bzw. Rohrleitung triggern sowie bei- spielsweise die Mess- und/oder bereits zumindest teilweise ausgewerteten Daten mit ensprechenden Positions- und/oder Zeitangaben im Datenspeicher 12 ablegen.

Je nach Ausbildung der Erfindung kann der Datenspeicher auch Teil der Steuerein- heit sein.

Die Sensoranordnungen 4 weisen ein weichmagnetisches Joch 22 auf, welches mit einer Spule 24 umwickelt ist. Die Spule 24 wird über einen Spannungsgenerator 26 im Sensorkopf 5 und getriggert über die Steuereinheit 10 mit einer Rechteck-Span- nung in Form einer einzigen positiven und einer einzigen direkt nachfolgenden nega- tiven Amplitude beaufschlagt, wobei der sich in der Spule 24 ergebende zeitabhän- gige Strom über ein Strommessgerät 28 der Sensoranordnung 4 gemessen wird (Fig. 2). Mittels der Spule 24 wird somit der Anregungsimpuls erzeugt. Gleichzeitig dient die Spule 24 auch als Empfänger zur Detektion des Signalverlaufs und ent- sprechend zum Empfang der Messdaten.

Für eine alternative Ausbildung der Erfindung indizieren Strich-Punkt-linierte Gera- den 35 eine alternativen Empfänger in Form einer dann insbesondere identisch zur ersten Spule ausgebildeten zweiten Spule.

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Detektiert wird eine zeitabhängige Variation des Stroms aufgrund des durch das Ma- terial der Wand der Pipeline 18 gekoppelten Magnetkreises 30. Das Anregungssig- nal 32 des Spannungsgenerators 26 ist in der Fig. 3 in arbitrary units dargestellt. Be- vorzugt liegt die Spannung, die auch maximal 60 V betragen kann, bei beispiels- weise 10 V+ und 10 V-. Das sich in der Spule 24 ergebende Messsignal bzw. die

Messdaten ergeben sich aus einem gemeinsamen Signalverlauf oder aus zwei Sig- nalverläufen 34, die im Bereich des Vorzeichenwechsels getrennt sein kônnen, je- doch gemeinsam ausgewertet werden.

Beispielhaft weist die Spule 240 Windungen mit einem Drahtdurchmesser zwischen 0,3 mm und 0.4 mm auf, wobei die Polschuhe Abmessungen von 25 mm x 25 mm bei einer Gesamthôhe von 66 mm einer Gesamttiefe von 25 mm und einer Gesamt- breite von 74 mm aufweisen.

Im Einzelnen wird nach einem Start 1 einer Inspektionsvorrichtung eine Messung in einem Schritt 3 gestartet (Fig. 4), wobei in einem ersten Messschritt 15 zunächst für eine Zeit T1 ein positiver Spannungspuls im Teilschritt 7 auf die Spule 24 gegeben wird. Zeitgleich wird in einem Teilschritt 9 für dieselbe Zeitdauer der Spulenstrom ge- messen. In einem weiteren Messschritt 11 wird dann für eine zweite Zeit T2 parallel zur Aufbringung 13 eines negativen Spannungsimpulses eine Messung 15 des Spu- lenstroms für dieselbe Zeit vorgenommen. Anschließend wird die Messung mit Be- endung der Anregung beendet und in einem Schritt 17 die Auswertung der Messda- ten gestartet.

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In der Auswertung 19 der Messdaten erfolgt zunächst eine Fourier-Transformation 21 der gesamten Strommessung für die Zeiten T1 und T2, beispielsweise in einem

FPGA im Sensorkopf 5. Die (als relevant angesehenen) Fourier-Komponenten kön- nen dann bereits in einem Schritt 27 abgespeichert und ggf. ausgegeben werden.

Darüber hinaus können bereits auf Basis der vorbezeichneten zwei bis vier relevan- ten Fourier-Komponenten Spannungs- und Dehnungszustände im Schritt 25 be- stimmt werden, die in einem Schritt 31 ebenfalls ausgegeben und/oder gespeichert werden.

Zur weiteren Datenauswertung können die Fourierkomponenten in einem Kompo- nentenabgleich 23 mit Daten einer (Material-) Datenbank 36 zur Bestimmung der bzw. weiterer Materialeigenschaften wie beispielsweise der Zugfestigkeit oder Zähig- keit des Materials verwendet werden. Hieraus lassen sich wiederum Spannungs- und Dehnungszustände im Schritt 25 ableiten. Dies erfolgt beispielsweise nachdem die Daten von der Inspektionsvorrichtung 2 nach einem Messlauf in die als elektroni- sche Datenverarbeitungsanlage ausgebildete Auswerteeinheit 50 mit einer entspre- chenden Datenbank 36 oder in Verbindung mit einer entsprechenden Datenbank 36 überführt worden sind.

Die im Schritt 23 ermittelten Materialeigenschaften können ebenfalls wieder in einem

Schritt 29 ausgegeben und/oder gespeichert werden.

Im Schritt 33 wird das Verfahren beendet.

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In den Abbildungen der Fig. 5 ist das Signal-zu-Rauschen-Verhältnis für eine Viel- zahl von Messwerten für Pipelinestähle aufgetragen, aus denen über die ergänzten und gestrichelt dargestellten Einhüllenden nun die vorstehend beschriebenen, be- vorzugten Bereiche erkennbar sind. Dargestellt in den Abbildungen sind jeweils die den Magnetfeldimpuls charakterisierenden Werte mit inrem jeweiligen Signal-zu-

Rauschen-Verhältnis. Insbesondere die maximale H-Feld-Änderung und die Länge der Magnetfeld- bzw. Anregungspulse in den rechten drei Abbildungen zeigen an- schaulich die erfindungsgemäß beanspruchten Bereiche. Auch das Optimum der

Stärke des H-Feldes ist gut erkennbar.

ErfindungsgemäRe Ergebnisse bei Signal-zu-Rauschen-Verhältnissen >20 dB sind für beispielhafte Messungen in Fig. 6 dargestellt. In der linken Abbildung der Fig. 6 ist die tatsächliche Zugfestigkeit des Materials in MPa gegenüber den Ergebnissen der Referenzmessung aufgetragen. In der Fig. 6 in der rechten Abbildung ist die me- chanische Spannung als Materialzustand des untersuchten Materials als Funktion der gemessenen Spannung aufgetragen ist. Erkennbar ist das erfindungsgemäße

Verfahren für die Bestimmung der Materialkennwerte und -zustände verwendbar.

Außerhalb der bevorzugten Bereiche aufgenommene Messdaten weisen ein deutlich schlechteres Signal-zu-Rauschen-Verhältnis auf (Fig. 7 rechts) als die Anregungen aus den bevorzugten Bereichen (Fig. 7 links). Mittig in Fig. 7 sind Zwischenwerte aufgetragen, die bereits vergleichsweise aussagekräftige Ergebnisse ermöglichen.

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Aufgetragen sind jeweils die gemessenen Spannungswerte in MPa gegenüber den

Referenzwerten.

Claims (18)

- 27 - BE2024/5802 Ansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Materialkennwerts und/oder ei- nes Materialzustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts, insbesondere Verfahren zur Bestimmung einer Materialspannung in Stahlbauteilen, mittels einer mikromagnetischen Sensoranordnung (4), die zumindest eine insbesondere um ei- nen Magnetkern (22) gewickelte Spule (24) zur Erzeugung von Magnetfeldpulsen sowie wenigstens einen Empfänger aufweist, umfassend die Schritte: - Erzeugen zumindest eines Magnetfeldpulses aufgrund zumindest eines Anre- gungsimpulses der Sensoranordnung (4) zur Magnetisierung des Objekts, - Aufnahme von Messdaten in Form zumindest eines aus der Magnetisierung des Objekts resultierenden Signalverlaufs im Empfänger während des zumindest ei- nen Anregungsimpulses, - Ermittlung des Materialkennwerts und/oder des Materialzustands des Objekts, insbesondere eines relativen Spannungszustandes des Objekts, nur basierend auf zumindest Teilen der während des zumindest einen Anregungsimpulses auf- genommenen Messdaten, dadurch gekennzeichnet, dass das sich aufgrund des Anregungsimpulses erge- bende Magnetfeld (H-Feld) eine Änderung von 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, vor- zugsweise von 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, erfährt.

_ 28 - BE2024/5802

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Änderung des Magnetfeldes zwei Magnetfeldpulse mittels zweier Anregungsimpulse der Sensoran- ordnung (4) erzeugt werden, wobei die beiden Anregungsimpulse durch Spannun- gen mit entgegengesetzter Polarität oder Ströme entgegengesetzter Richtung er- zeugt werden und die Messdaten nur während des ersten und zweiten Anregungs- impulses aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anre- gungsimpulse jeweils eine nahezu konstante Amplitude aufweisen.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Anregung nur einen positiven und einen negativen Anregungsim- puls einer Gesamtdauer von nicht mehr als 5 ms, insbesondere einer Gesamtdauer zwischen 0,2 ms und 5 ms, weiter vorzugsweise zwischen 0,3 ms und 2 ms und wei- ter insbesondere von 0,4 ms bis 1,2 ms, umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungen mittels eines der Sensoranordnung (4) zugeordneten Span- nungsgenerators erzeugt werden und als Messsignal ein sich zeitlich änderndes Stromsignal gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zu verwertenden Messdaten ausschließlich aus während der Abfolge des oder der Anregungsimpulse aufgenommenen Messdaten ergeben.

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7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswertung eine Zerlegung der Messdaten in ihre Frequenzanteile er- folgt, bevorzugt mittels einer Wavelet-Transformation, einer Fourier-Transformation oder einer Eigenwertanalyse, insbesondere wobei Informationen in einem Frequenz- bereich von 0,5 bis 50 kHz der Transformierten, insbesondere einer Fourier-Trans- formierten, verwendet werden.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtenergie des einen oder der beiden Magnetfeldpulse einen Wert von 1 mJ - 150 mJ, insbesondere von 1 mJ - 50 mJ, und weiter vorzugsweise von 1mJ - 20 mJ aufweist,

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste als Magnetfeldimpuls ausgebildete Impuls zumindest eine und insbe- sondere beide der folgenden Eigenschaften aufweist: 1) maximale Feldstärke von 50 kA/m - 450 kA/m, insbesondere von 80 kA/m - 300 kA/m 2) zeitliche Länge des ersten Magnetfeldpulses von 1 us — 3000 us, vorzugsweise von 100 us - 1300 ps, weiter vorzugweise von 200 us — 800 us, und dass bei der Verwendung zweier Anregungsimpulse der zweite Magnetfeldim- puls zumindest eine und insbesondere beide der folgenden Eigenschaften aufweist: 1) maximale Feldstärke von 50 kA/M - 450 kA/m, insbesondere von

- 30 - BE2024/5802 80 kA/m - 300 kA/m, 2) zeitliche Länge des zweiten Magnetfeldpulses von 1 us — 5000 us, insb. von 1 us — 2000 us, weiter insbesondere von 400 us bis 1200 us.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche unter Einschluss von An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anregungsimpuls länger als der zweite Anregungsimpuls ist, insbesondere wobei die beiden Anregungsimpulse ein Pulslängenverhältnis (erster:zweiter) zwischen 2,5:1 und 0,75:1, insbesondere von einschließlich 2:1 bis einschließlich 1:1, aufweisen.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche unter Einschluss von An- spruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Erzeugung der Anregung verwen- deten Spannungen, insbesondere die an der Spule anliegende Spannungen, zur Er- zeugung des ersten oder des zweiten Magnetfeldimpulses dergestalt zumindest na- hezu konstant sind, dass eine Änderung der jeweiligen Spannung über 75% der Dauer des jeweiligen Anregungsimpulses, insbesondere über 90% der Dauer des Anregungsimpulses, kleiner 30%, bevorzugt kleiner 10% und weiter bevorzugt klei- ner 5% der Amplitude der Spannung ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung zumindest eines der und insbesondere beider Magnetfeldimpulse durch ein Recht- ecksignal erfolgt.

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13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung mit einer Amplitude aus einem Bereich von 5 V bis 15 V, insbesondere von 11 V bis 13 V erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Empfänger die Spule (24) verwendet wird, wobei die sich aufgrund der An- regung zeitlich ändernde Stromantwort erfasst wird.

15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Empfänger eine zweite Sensorspule verwendet wird.

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung von Materialeigenschaften mit Hilfe von Machine-Learning-Me- thoden ein Abgleich mit einer zuvor erstellten Datenbank (36) umfassend Sensorda- ten von Materialproben mit definierten Materialeigenschaften erfolgt.

17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des absoluten Spannungszustands eine Kalibrierung der Senso- ranordnung (4) an dem Material des zu untersuchenden Objekts oder einem dem Material des zu untersuchenden Objekts entsprechenden Material durchgeführt wird.

18. Anordnung zur Bestimmung eines Materialkennwerts und/oder eines Material- zustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts, insbesondere Anordnung

-32- BE2024/5802 zur Bestimmung einer Materialspannung in Stahlbauteilen, umfassend eine Inspekti- onsvorrichtung (2), die insbesondere als Inspektionsmolch für eine Rohrleitung und/oder Pipeline (18) ausgebildet ist, mit wenigstens einer mikromagnetischen Sen- soranordnung (4), die zumindest eine insbesondere um einen Magnetkern (22) gewi-

ckelte Spule (24) zur Erzeugung von Magnetfeldpulsen sowie wenigstens einen Empfänger aufweist, wobei die Anordnung eine Steuereinheit (10) zur Ansteuerung der Sensoranordnung (4) sowie Mittel zur Aufnahme und zum Speichern etwaiger Mess- und Analysedaten und eine Auswertevorrichtung aufweist, die vollständig se- parat von der Inspektionsvorrichtung (2) oder teilweise von der Inspektionsvorrich-

tung (2), insbesondere von deren Steuereinheit (10) oder Teilen der Sensoranord- nung (4), ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Durch- führung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprûche ausgebildet ist.