BE1033112B1 - Method for determining a material property of a magnetizable metallic object - Google Patents

Method for determining a material property of a magnetizable metallic object

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BE1033112B1 BE20245802A BE202405802A BE1033112B1 BE 1033112 B1 BE1033112 B1 BE 1033112B1 BE 20245802 A BE20245802 A BE 20245802A BE 202405802 A BE202405802 A BE 202405802A BE 1033112 B1 BE1033112 B1 BE 1033112B1
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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.The invention relates to a method for determining at least one material property and/or a magnetizable metallic object, in particular a method for determining a material stress in steel components, by means of a micromagnetic sensor arrangement (4) comprising at least one coil, in particular wound around a magnetic core, for generating magnetic field pulses and at least one receiver, comprising the steps of generating at least one magnetic field pulse based on at least one excitation pulse of the sensor arrangement for magnetizing the object, wherein the resulting magnetic field (H-field) undergoes a change of 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, preferably 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, recording measurement data in the form of at least one signal waveform resulting from the magnetization of the object in the receiver during the at least one excitation pulse, and determining the material property and/or the material state of the object, in particular a relative stress state of the object, based only on at least parts of the signal waveform during the at least one excitation pulse. recorded measurement data and an arrangement for determining a material characteristic and/or a material state of a magnetizable metallic object.

Description

-1- BE2024/5802-1- BE2024/5802

Verfahren zur Bestimmung eines Materialkennwerts eines magnetisierbaren metalli- schen ObjektsMethod for determining a material property of a magnetizable metallic object

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung zumindest eines Materialkenn- werts eines magnetisierbaren metallischen Objekts und/oder zur Bestimmung einesThe invention relates to a method for determining at least one material property of a magnetizable metallic object and/or for determining a

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 zurThe method describes the determination of the material state of a magnetizable metallic object using one or the same micromagnetic sensor arrangement. In particular, it is a method for determining material stress as a material state in steel components used to construct tanks or pipelines. One material property is the tensile strength of the object. The method can thus be used to investigate and determine material stresses in metallic objects, especially in the form of pipes or pipelines. The method is carried out using a micromagnetic sensor arrangement comprising at least one coil, in particular a coil wound around a magnetic core, for generating magnetic field pulses, and the sensor arrangement includes at least one receiver. The sensor arrangement is, in particular, part of a pipeline pig. It is understood that the device used in the method is further equipped with electronic or electrical means for controlling the coil and for recording and storing the measurement data via the receiver.

Auswertung der Messdaten versehen ist. Als Mittel zur Steuerung der Sensoranord- nung sowie als Auswertemittel werden insbesondere Computermittel in Form einerThe measurement data is evaluated. Computer tools, in particular in the form of a [system/device], are used as means for controlling the sensor arrangement and for evaluation.

-2- BE2024/5802 oder mehrerer elektronischer Datenverarbeitungseinheiten oder -anlagen (EDV-Ein- heit oder -Anlage) eingesetzt, die entsprechend zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet sind.-2- BE2024/5802 or several electronic data processing units or systems (EDP unit or system) are used, which are appropriately trained to carry out the procedure.

Mikromagnetische Messverfahren, d.h. Messverfahren mit mikromagnetischen Sen- soranordnungen, werden seit ca. 40 Jahren für die nichtdestruktive Bestimmung vonMicromagnetic measurement methods, i.e., measurement methods using micromagnetic sensor arrangements, have been used for approximately 40 years for the non-destructive determination of

Materialeigenschaften und Spannungszustände in ferromagnetischen Materialien entwickelt und verwendet. Mikromagnetische Messverfahren sind zerstörungsfreieMaterial properties and stress states in ferromagnetic materials were developed and used. Micromagnetic measurement methods are non-destructive.

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 dieTesting methods that, unlike eddy current measurements, which are not intended to induce any changes in the magnetic state of the object being tested, are based on the ferromagnetic behavior of materials. These methods utilize the characteristic domain structure of ferromagnetic materials, in which the

Magnetisierungsvektoren der Domänen durch externe magnetische Felder ausge- richtet werden.Magnetization vectors of the domains are aligned by external magnetic fields.

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.From EP 4 080 232 A1, a measuring device and a method for determining the magnetic properties of a magnetizable test specimen using a high-current pulse are known. US 4,931,730 discloses a device and a method for generating and recording magnetization responses of ferromagnetic, ferrimagnetic, paramagnetic, and diamagnetic materials using an alternating magnetic field, wherein the pulses intended for magnetizing and demagnetizing have the same energy content.

-3- BE2024/5802-3- BE2024/5802

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.CN 1150318786A discloses a method for stress testing of ferromagnetic materials, in which the Barkhausen effect is utilized by means of square wave excitation. CN 104316594A describes a system for the non-destructive testing of steel parts for defects, which uses a special test head with an E-shaped magnetic core.

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.EP 1 792 173 B1 discloses a device and a method for detecting defects in objects or for locating metallic objects, in which a demodulation of an amplitude- and/or phase-modulated received signal is carried out, the demodulation being carried out not only in the vicinity of the carrier frequency but also at its harmonics.

Bisherige mikromagnetische Anwendungen wie das HACOM-Verfahren oder die 3MA-Technologie benutzen typischerweise eine Sinus-Anregung im dreistelligenPrevious micromagnetic applications such as the HACOM method or 3MA technology typically use a sinusoidal excitation in the triple digits.

Frequenzbereich mit einer Amplitude im Amperebereich um das ferromagnetischeFrequency range with an amplitude in the ampere range around the ferromagnetic

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 langwierigThe material is alternately magnetized. To measure the properties of the magnetic hysteresis, methods such as Barkhausen noise analysis or the analysis of the higher harmonics of the excitation(s) are used. Typically, 1-3 additional excitations with frequencies in the range of < 20 kHz are also used to generate additional parameters for determining the desired target quantity. The standard measurement process is therefore relatively lengthy.

-4- BE2024/5802 (- 10 -100 ms) und energieintensiv ( - 1-10 J/Messung) und somit für durch lange-4- BE2024/5802 (- 10 -100 ms) and energy-intensive ( - 1-10 J/measurement) and therefore suitable for long

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.Pigs driven by pipelines with a length of dozens or hundreds of kilometers are not well suited for this method. The same applies, at least with regard to its length, to the method described in DE 10 2019 133799 A1.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorbeschriebenes Verfahren hinsichtlich der genannten Nachteile zu verbessern und insbesondere schneller und energiesparsamer zu gestalten.It is therefore an object of the present invention to improve a previously described method with regard to the aforementioned disadvantages and in particular to make it faster and more energy-efficient.

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.According to the invention, at least one magnetic field pulse is generated by means of at least one excitation pulse of the sensor arrangement to magnetize the object, whereby the resulting magnetic field (H-field) undergoes a change of 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, preferably 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms. It has surprisingly been found that the generation of significant measurement data depends solely on the magnitude of the change in the magnetic field. This previously unknown relationship is used according to the invention to generate precisely defined and comparatively short, and therefore low-energy, magnetic field pulses that enable the analysis of the material under consideration in the narrowband range.

Die Aufnahme von Messdaten in Form zumindest eines aus der Magnetisierung desThe recording of measurement data in the form of at least one from the magnetization of the

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 relativenThe resulting signal waveform in the receiver is determined only during at least one excitation pulse. The determination of the material properties and/or the material condition of the object, in particular a relative [missing information], is not possible.

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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.The determination of the object's stress state is based only on at least parts of the measurement data recorded during at least one excitation pulse, i.e., in particular on at least parts of the measurement data recorded during one or two excitation pulses. The magnetic circuit created with the object is partly determined by the object's material properties, so that conclusions about the material properties can be drawn from the signal recorded in the receiver.

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, erfinderischerA special feature of the present invention is therefore that it has a specific functional range in which the desired information can be obtained. The specification of a voltage or current amplitude of the excitation pulse often cannot be generally used to determine the resulting magnetic flux, which, as is known, depends strongly on the geometry and the precise structure of the sensor arrangement. As a general, inventive

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-The functional range is therefore measured by directly measuring the change in the magnetic pulse(s) at the sensor assembly, for example, at the pole pieces of the sensor assembly. This results in the particularly preferred functional range for the change in the H-field of 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms and 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms. These values were obtained from a very large number of investigations in which satisfactory performance, i.e., a signal-to-

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 durchA noise ratio of, for example, >15 dB was obtained. It is noteworthy that the measurement performance of the inventive method depends on the maximum change in the magnetic field and, to a first approximation, is not determined by

-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.-6- BE2024/5802 the value of the maximum field or the total energy, although these can further specify the invention. This finding is not known from the prior art.

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.The determination of the material characteristic value and/or the material condition is carried out by means of an evaluation device, which may at least partially be already formed by the sensor arrangement and/or an associated control unit or may at least partially be assigned to it.

Die vor- oder nachstehende Angabe von Bereichen („von“ und „bis“, „zwischen“ und „und“) umfasst im Sinne der Anmeldung immer auch die Grenzen dieser Bereiche.The preceding or following indication of ranges (“from” and “to”, “between” and “and”) always includes, for the purposes of the registration, the boundaries of these ranges.

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 diePreferably, two, and in particular only two, magnetic field pulses are generated by two excitation pulses of the sensor arrangement to magnetize the object, wherein the two excitation pulses are formed by two voltages with opposite polarity and/or currents in opposite directions. The two excitation pulses follow each other directly insofar as a time offset caused by switching is not taken into account or is used for the

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.Changes in the magnetic field are irrelevant to the measurement. In particular, the amplitudes of the voltage or currents remain nearly constant during this excitation. The required gradient of the magnetic field can be generated particularly well by using opposing excitations or magnetic field pulses.

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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.During the first and second excitation pulses, measurement data in the form of at least one signal waveform resulting from the magnetization of the object are recorded in the receiver. This data is then used to determine the material properties and/or material condition. The measurement data can also be recorded during the switching of the excitation pulse. Specifically, the measurement begins with the first excitation pulse, particularly at the start of the excitation pulse, and ends with the second excitation pulse, particularly at the end of the second excitation pulse.

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.The coils usable for the invention can generally have any shape suitable for generating the desired magnetic pulse, in particular a “classic” coil wound around a magnetic core.

Anregungsimpulse stellen eine kurzzeitige Anregung der Sensoranordnung mit einerExcitation pulses represent a brief excitation of the sensor arrangement with a

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.This involves applying a current or voltage to generate a magnetic field pulse. Therefore, when using two (voltage) excitation pulses, it is assumed above or below that one is positive and the other is negative, regardless of whether a positive or negative pulse is used first. In particular, no measurement data recorded before the first and after the second excitation pulse are used to determine the material properties.

-8- BE2024/5802-8- BE2024/5802

Die Erfindung nutzt einen oder zwei kurzzeitige Anregungsimpulse, insbesondereThe invention uses one or two short-term excitation pulses, in particular

Spannungspulse, um die Magnetisierung anzuregen. Die Messparameter werden insbesondere über die Messung des Stromes (während der Spannungspulses) imVoltage pulses are used to stimulate magnetization. The measurement parameters are determined, in particular, by measuring the current (during the voltage pulse) in the

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).Receiver detected. The measurement is therefore significantly faster (in the range of a few milliseconds or microseconds) and significantly more energy-efficient than previous methods (< 0.1 J / measurement).

Gleichzeitig ergibt die mit nahezu konstanten Amplituden erfolgende breitbandigeAt the same time, the broadband operation with nearly constant amplitudes results

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.Excitation, particularly via a voltage pulse, excites a significantly larger number of frequencies within the material than excitation with sinusoidal oscillations using standard methods. This leads to a multitude of higher harmonics, which can be determined as a superposition of the response in the current signal. It has been shown that this additional information results in a higher signal-to-noise ratio for distinguishing between different steel materials than with standard sinusoidal excitation.

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.In comparison to eddy current techniques previously used on pipeline pigs, the use of a micromagnetic sensor arrangement has a similarly low energy consumption and a similar measurement speed, but additionally offers a significantly larger information content due to the defined change in magnetization.

Statt der Aufprägung einer Vielzahl von Magnetfeldpulsen, bei denen das Material quasi konditioniert wird, werden insbesondere lediglich zwei mit zumindest teilweiseInstead of imprinting a large number of magnetic field pulses, which essentially conditions the material, only two are used, in particular with at least partial

-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-9- BE2024/5802 uses magnetic pulses generated in the opposite direction. Furthermore, the evaluation focuses solely on the measurement data recorded exclusively during the excitation pulse(s) – which are immediately consecutive – so that excitation and measurement can be performed frequently in direct succession. For the evaluation, after the switch-off of the

Spannungsgenerators, d.h. nach dem ersten Anregungsimpuls bei der Verwendung eines Magnetfeldpulses oder nach dem zweiten Anregungsimpuls bei Verwendung zweier Magnetfeldpulse, keine Messdaten aufgenommen.No measurement data was recorded after the voltage generator, i.e., after the first excitation pulse when using one magnetic field pulse or after the second excitation pulse when using two magnetic field pulses.

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.For the evaluation of the measurement data stored in the associated sensor arrangement, this data can be evaluated, at least partially, directly within the sensor arrangement or a part of the evaluation device formed by or associated with it. For example, the sensor arrangement and part of the evaluation device can be located in a sensor head of a pipeline pig that moves along the inside of a pipeline wall.

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.Further components of the evaluation unit can be located in or formed within a central body of the inspection device, e.g., a pipeline pig, for example, in its control unit. Furthermore, for example, after an inspection has been carried out, the respective data set, including unprocessed measurement data or data that has already been processed at least partially, can be transferred to another electronic data processing system for further or complete evaluation.

- 10 - BE2024/5802- 10 - BE2024/5802

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.In particular, the excitation comprises only one positive and one negative excitation pulse with a total duration of no more than 10 ms, so that at a typical pipeline pig speed of 1 to 5 m/s, a resolution of at least 1 to 5 cm is achieved in the direction of the pipeline axis. A large number of sensor arrays arranged circumferentially around a pipeline pig body then provide a high-resolution representation of the stress states of a pipeline wall in both the longitudinal and circumferential directions. Accordingly, the measurement data then yields profiles of the respective values over the length of the object under consideration.

Insbesondere wird die Spannung mittels eines der Sensoranordnung zugeordnetenIn particular, the voltage is measured by means of one of the sensor arrangement's associated sensors.

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 änderndeA voltage generator produces a time-varying current signal and measures it as the measurement signal, preferably using the coil (used for excitation) as the receiver, wherein the time-varying current signal due to the excitation is measured.

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 zweiteThe current response is recorded. The setup is then correspondingly simple and requires less installation space. The current measured in the coil during excitation thus reflects the magnetic properties of the (ferromagnetic material) object. Alternatively or additionally, a second receiver can be used.

Sensorspule verwendet werden, die insbesondere auf demselben Kern angeordnet werden kann. Auch hier wird wieder bevorzugt als Messparameter die Messung desA sensor coil can be used, which can be arranged on the same core. Here again, the measurement of the [missing information] is preferred as the measurement parameter.

Stroms während des Spannungspulses verwendet. Die zeitliche Gesamtlänge derCurrent is used during the voltage pulse. The total duration of the

Pulsabfolge liegt im Mikro- bis Milli-Sekundenbereich. In der zeitlichen Stromände- rung sind wie bereits beschrieben die Informationen vorhanden, die für die Bestim-The pulse sequence is in the micro- to millisecond range. As already described, the information required for determining the pulse size is present in the temporal changes in current.

- 11 - BE2024/5802 mung des Materialzustands, insbesondere des mechanischen Spannungszustan- des, und der Materialeigenschaften des zu testenden Materials genutzt werden kôn- nen.- 11 - BE2024/5802 can be used to determine the material condition, in particular the mechanical stress state, and the material properties of the material to be tested.

Generell ergeben sich aus den Messsignalen -unabhängig davon, ob Spannungen oder Strôme gemessen werden, die Messdaten.In general, the measurement data is derived from the measurement signals, regardless of whether voltages or currents are being measured.

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.Preferably, the magnetic field pulses are excited with an amplitude in the range of 5 V to 15 V, particularly with an amplitude between 11 V and 13 V. For example, the magnetic field pulse of a respective excitation pulse is excited with +12 V and -12 V or +10 V and -10 V.

Besonders gut funktioniert das erfindungsgemäBe Verfahren mit speziell definiertenThe inventive method works particularly well with specially defined

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.Excitation pulses, particularly in the form of voltage pulses, which can be defined by their amplitude, the duration of the first (especially positive) and the duration of the second (especially negative) excitation pulse. Preferably, the first excitation pulse is longer than the second excitation pulse, in particular where the two excitation pulses have a pulse length ratio (first:second) between 2.5:1 and 0.75:1, in particular from 2:1 inclusive to 1:1 inclusive. This functional range was surprisingly discovered and determined through extensive experimentation.

„12 - BE2024/5802“12 - BE2024/5802

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 entstehendesAccording to a further development of the invention, the measurement data are obtained from two measurement sequences recorded separately during each excitation pulse, so that a measurement sequence generated during a switching of the voltage generator is obtained.

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.The signal is not recorded or used. Therefore, a zero crossing of the signal is not necessarily detected. It is understood that a measuring amplifier is used to condition the measurement signals, if necessary. Alternatively, measurements can also be taken during switching.

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.When using two magnetic field pulses, it is advantageous for the excitation to reverse the direction of the magnetic pulse, which has a positive effect on the magnitude of the change in the magnetic field.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird in der Auswertung eine Zerlegung desAccording to a beneficial further training, the evaluation includes a decomposition of the

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.The measurement signal, or the measurement data, is transformed into its frequency components, or their frequency components, preferably by means of a wavelet transform, a Fourier transform, a Hilbert transform, autoregressive modeling, or eigenvalue analysis, in particular wherein information in a frequency range of 0.5 to 50 kHz of the transformed signal is used. Preferably, the information is used in a frequency range of a fast Fourier transform.

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 ausThe advantage of these evaluation methods is the discretization and compaction of the information and the separation of the information from the noise of the electronics or the measurement. In particular, the determination of the material property value is carried out from

„13 - BE2024/5802 zumindest einer Komponente der Transformationsfunktion auf Basis der maximalen“13 - BE2024/5802 at least one component of the transformation function based on the maximum

Änderung des Magnetfeldsignals.Change in the magnetic field signal.

Vorzugsweise wird eine Fourier-Transformation, insbesondere eine Fast-Fourier-Preferably, a Fourier transform, in particular a Fast Fourier transform, is used.

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.Transformation is already performed on an integrated circuit (FPGA - Field Programmable Gate Array) within the sensor array, so that only the usable portion of the recorded data needs to be stored. This allows for initial signal processing, for example, directly in the sensor head of a pipeline pig. Simultaneously, the number of potential sources of interference is reduced by shortening the cable lengths required to transmit the measurement signal or data to the evaluation device. The sensor array can therefore incorporate part of the evaluation device or be designed in conjunction with it.

Die kompaktierte Information auf Basis der Zerlegung des Messsignals bzw. derThe compacted information based on the decomposition of the measurement signal or the

Messdaten führt bei der verwendeten Anregung zu rund 50 bis 200 nutzbaren Para- metern, wobei für die Bestimmung der Materialeigenschaften eine Vielzahl dieserThe measurement data, when used with this excitation method, yields approximately 50 to 200 usable parameters, a large number of which are used to determine the material properties.

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.Parameters can be used. Typically, the use of two to four of these parameters is sufficient to determine the voltage state. Additionally, the partial evaluation already performed within the sensor assembly significantly reduces the amount of data to be stored, as the raw data does not need to be saved.

„14 - BE2024/5802“14 - BE2024/5802

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.Preferably, the stress state and/or tensile strength is determined using the parameters with the lowest amplitude (especially zero crossings in the frequency domain) obtained from frequency analysis. Relative changes in the investigated characteristic or state value can be derived from the measurement data without calibration. For an absolute determination, it is advisable to use a calibration on the material under investigation or a corresponding database from which the characteristic or state values can be read, for example, using machine learning methods.

Insbesondere werden Lift-Off-Werte des Sensors ebenfalls aus zumindest einerIn particular, the sensor's lift-off values are also derived from at least one

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.Component of the decomposition is derived in the form of a frequency and/or amplitude signal, so that an internal calibration of the lift-off is performed based on the measurement data, thereby improving the usable measurement data.

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 einerThe measurement signal, and therefore the measurement data, is also improved if the electronics used to generate the magnetic field pulse are located close to the metallic object during the measurement, for example, on a

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.The sensor head is positioned against the pipe wall, allowing for the shortest possible cable lengths. At least parts of the control unit are then formed by this electronics.

Vorzugsweise ist die Sensoranordnung Teil einer Inspektionsvorrichtung, die insbe- sondere in Form eines Pipeline- bzw. Rohrleitungsmolches ausgebildet ist.Preferably, the sensor arrangement is part of an inspection device, which is in particular designed in the form of a pipeline pig.

-15- BE2024/5802-15- BE2024/5802

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.According to a further development of the invention, the total energy of one or both magnetic field pulses is 1 mJ - 150 mJ, in particular 1 mJ - 50 mJ, and more preferably 1 mJ - 20 mJ. These values have proven to be preferable for a good signal-to-noise ratio in numerous experiments.

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.Preferably, the first magnetic field pulse has at least one and in particular both of the following properties (maximum field strength or time duration): 1) maximum field strength of 50 kA/m - 450 kA/m, in particular of 80 kA/m - 300 kA/m 2) time duration of the first magnetic field pulse of 1 µs - 3000 µs, preferably of 100 µs - 1300 µs, further preferably of 200 µs - 800 µs.

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 .Furthermore, when using two magnetic field pulses, the second pulse, designed as a magnetic field pulse, according to a further development of the invention, has at least one and in particular both of the following properties (maximum field strength or temporal duration): 1) maximum field strength of 50 kA/m - 450 kA/m, in particular of 80 kA/m - 300 kA/m, 2) temporal duration of the second magnetic field pulse of 1 µs - 5000 µs, in particular of 1 µs - 2000 µs, and further in particular of 400 µs to 1200 µs.

Besonders gute Messergebnisse ergeben sich insbesondere aus der Verwendung der beanspruchten Größe der Magnetfeldänderung in Kombination mit einer LängeParticularly good measurement results are obtained especially from using the claimed quantity of the magnetic field change in combination with a length

- 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.- 16 - BE2024/5802 of the first and second magnetic field pulses from the two previously described areas. The magnetic field pulse is the pulse that arises during a voltage or current excitation. Any decay is not considered here; in particular, measurements are only taken during active excitation.

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.Preferably, both a measurement cycle and an initial evaluation, including the storage of the data obtained from the raw or measurement data by means of an FFT, are performed within a 10 ms cycle.

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.The results are further improved if, in addition to the magnitude of the change in the magnetic field and the excitation durations as well as the temporal ratio of the durations, the field strength of the two pulses is also in the preferred range.

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 konstanteIn particular, the voltages used to generate the excitation, especially the voltages thus applied to the coil, are at least nearly constant for generating the first or the second magnetic field pulse, such that a change in voltage over 75% of the duration of the respective excitation pulse, in particular over 90% of the duration of the excitation pulse, is in particular <30%, preferably <10%, and more preferably <5% of the amplitude of the voltage, so that quasi-rectangular, or at least more or less constant,

Spannungen für die Anregung verwendet werden.Voltages are used for excitation.

Vorzugsweise handelt es sich bei der kurzzeitigen Anregung der Magnetfeldimpulse um eine Anregung in Form eines Rechtecksignals.Preferably, the short-term excitation of the magnetic field pulses is in the form of a rectangular signal.

„17 - BE2024/5802“17 - BE2024/5802

Ein absoluter Spannungszustand kann insbesondere über eine Kalibrierung derAn absolute voltage state can be determined, in particular, through calibration of the

Sensoranordnung an dem Material des zu untersuchenden Objekts oder an einem dem Material des zu untersuchenden Objekts entsprechenden Material bestimmt werden.The sensor arrangement is determined on the material of the object under investigation or on a material corresponding to the material of the object under investigation.

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.Further material properties can be determined in particular using machine learning methods, in which the determined components of the decomposition are compared with a previously created database containing comprehensive sensor data from material samples with defined material properties.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls durch eine Anordnung zur Bestimmung eines Materialkennwerts eines magnetisierbaren metallischen Objekts und/oder einesThe task stated at the beginning is also accomplished by an arrangement for determining a material property of a magnetizable metallic object and/or a

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 zumThe invention addresses the material state of a magnetizable metallic object, and in particular relates to an arrangement for determining material stress in steel components. The arrangement according to the invention comprises an inspection device, which is designed in particular as an inspection pig for a pipeline. Such an inspection device comprises at least one micromagnetic sensor arrangement, which has at least one coil, in particular wound around a magnetic core, for generating magnetic field pulses, and at least one receiver. Furthermore, the inspection device has a control unit for controlling the sensor arrangement and means for receiving and storing the sensor.

Speichern etwaiger Mess- und Analysedaten auf. Analysedaten entsprechen zumin- dest teilweise ausgewerteten Daten. Beispielsweise handelt es sich um Daten, dieStore any measurement and analysis data. Analysis data corresponds, at least partially, to evaluated data. For example, this includes data that

„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."18 - BE2024/5802 can be obtained via the FPGA. These means for recording and storing data can already be part of the control unit. The arrangement is also provided with an evaluation device, which can be completely separate from the inspection device or which can be partially formed by parts of the inspection device, in particular by its sensor arrangement and/or its control unit. The arrangement is designed to perform the procedure described above or below."

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.The evaluation device is primarily equipped with electronic data processing equipment and appropriate hardware and software. Furthermore, it is understood that the inspection device, in particular, has a power supply, for example in the form of accumulators.

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.At least parts of the control unit, the sensor arrangement and the evaluation device can be integrated together, so that, for example, the control and recording of measurement data is realized at least partially via the same electronic unit as at least part of the evaluation and/or part of the measurement.

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.Preferably the coil is wound around a soft magnetic yoke, in particular wherein the yoke is a nanocrystalline yoke, in particular which has crystallites with grain dimensions in the range of 10 nm - 15 nm.

-19- BE2024/5802-19- BE2024/5802

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 variierendeIn particular, the control unit has a generator for producing a square wave voltage, which, if necessary with the aid of an amplifier, is used to drive the coil. The time-varying signal detected in the receiver

Strom wird über ein Strommessgerät der Steuereinheit gemessen.Current is measured via a current meter in the control unit.

Die Anordnung ist insbesondere dazu eingerichtet, zum Zwecke des Datenabgleichs auf entfernte und vorbeschriebene Datenbanken mit üblichen Mitteln zuzugreifen.The arrangement is specifically designed to access remote and previously written databases using standard means for the purpose of data comparison.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Figurenbe- schreibung zu entnehmen. Schematisch dargestellt zeigt:Further advantages and details of the invention can be found in the following description of the figures. The schematic representation shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung,Fig. 1 shows an arrangement according to the invention,

Fig. 2 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 1,Fig. 2 shows a partial view of the arrangement according to Fig. 1.

Fig. 3 eine Abbildung eines Anregungs- und Messsignals,Fig. 3 shows an illustration of an excitation and measurement signal,

Fig. 4 einen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fig. 4 shows a sequence of the method according to the invention,

Fig. 5 Signal-zu-Rauschen-Verhältnisse für eine Anzahl verschiedener Anre- gungsimpulse mit einer Darstellung der ermittelten Zusammenhänge,Fig. 5 Signal-to-noise ratios for a number of different excitation pulses with a representation of the determined relationships,

_ 20 - BE2024/5802_ 20 - BE2024/5802

Fig. 6 Messergebnisse für die gemessene Dehnung gegenüber der tatsächli- chen Dehnung sowie Messergebnisse für die gemessene Zugfestigkeit gegenüber der tatsächlichen Zugfestigkeit,Fig. 6 Measurement results for the measured strain compared to the actual strain, as well as measurement results for the measured tensile strength compared to the actual tensile strength.

Fig. 7 mechanische Spannungen im elastischen Bereich mit einem Signal-zu-Fig. 7 mechanical stresses in the elastic range with a signal-to-

Rauschen-Verhältnis von 21 dB, 15 dB und 9 dB.Noise ratios of 21 dB, 15 dB and 9 dB.

Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele kön- nen auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie denIndividual technical features of the embodiments described below can also be combined with embodiments described above, as well as the

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.Features of one of the independent claims and any further claims are combined to form the subject matter of the invention. Where appropriate, functionally equivalent elements are provided with identical reference numerals.

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.An arrangement according to the invention comprises an inspection device 2 in the form of an inspection pig and an evaluation unit 50, which, for the purpose of downloading measurement and/or analysis data from the inspection device 2 after its inspection run, can be connected to it via a data connection 52 and which is part of an evaluation device that is formed by the inspection device itself. The inspection device 2 has a plurality of sensor assemblies 4, which are arranged circumferentially around a central body 6 in sensor heads 5. Only two of several sensor heads 5, evenly distributed circumferentially, are shown.

- 21 - BE2024/5802- 21 - BE2024/5802

Im Zentralkôrper 6 sind eine Energieversorgung 8 für die Sensoranordnungen 4 undThe central body 6 contains a power supply 8 for the sensor arrangements 4 and

Mittel für die weitere Steuerung des Verfahrens sowie insbesondere zur Datenspei- cherung vorhanden. Insbesondere ist eine Steuereinheit 10 vorhanden, in der einMeans are available for further control of the process and, in particular, for data storage. Specifically, a control unit 10 is available, in which a

Spannungsgenerator zur Anregung der Magnetfeldpulse enthalten sein kann. Vorlie- gend ist der Spannungsgenerator zur Erzeugung der Anregungsimpulse in Form vonThe voltage generator for exciting the magnetic field pulses may be included. The voltage generator for generating the excitation pulses is shown here in the form of...

Rechteckspannungen bereits in dem die Sensoranordnung 4 enthaltenen Sensor- kopf 5 ausgebildet.Rectangular voltages are already formed in the sensor head 5 containing the sensor arrangement 4.

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 reduzierterFurthermore, the inspection device has a data storage device 12 in which the data, already partially processed in the sensor head 5, are stored. Each sensor head 5 also contains an FPGA, which is used to initially evaluate the measurement data, so that the data storage device 12 contains a significantly reduced amount of data compared to the recorded measurement data.

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 derThe data set is stored. After completion of the measurement run, this data is transferred to another electronic data processing system and used there for the final evaluation of the material properties, the material condition, or the progression of the respective values along the considered section of the object. The control unit 10 can also, or alternatively, provide means for evaluating the

Messdaten oder zur Weiterverarbeitung der bereits vorab bearbeiteten Daten auf- weisen und insofern auch zumindest einen Teil der Auswertevorrichtung ausbilden.measurement data or for further processing of the data that has already been processed, and thus also form at least part of the evaluation device.

Über üblicherweise vorhandene Disks 14 und Cups 16 wird die Inspektionsvorrich- tung 2 in einer lediglich gestrichelt dargestellten Pipeline 18 zentral gehalten und mitThe inspection device 2 is held centrally in a pipeline 18 (shown only with dashed lines) by means of the usually existing disks 14 and cups 16 and connected to

„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.“22 - BE2024/5802 moves through the medium. Odometers 20 serve to determine the position of the inspection device 2 in the pipeline 18. The control unit 10 can evaluate the data of the odometer 20 and, for example, trigger the measurement by the sensor arrangement 4 depending on a position in the pipeline or pipe, and, for example, store the measurement and/or already at least partially evaluated data with corresponding position and/or time information in the data memory 12.”

Je nach Ausbildung der Erfindung kann der Datenspeicher auch Teil der Steuerein- heit sein.Depending on the design of the invention, the data storage device can also be part of the control unit.

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.The sensor arrangements 4 have a soft magnetic yoke 22, which is wound with a coil 24. The coil 24 is supplied with a square wave voltage in the form of a single positive and a single immediately following negative amplitude via a voltage generator 26 in the sensor head 5 and triggered by the control unit 10. The resulting time-dependent current in the coil 24 is measured by an ammeter 28 of the sensor arrangement 4 (Fig. 2). The excitation pulse is thus generated by the coil 24. At the same time, the coil 24 also serves as a receiver for detecting the signal waveform and, accordingly, for receiving the measurement data.

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.For an alternative embodiment of the invention, the dash-dot-lined straight lines 35 indicate an alternative receiver in the form of a second coil, which is then in particular identical to the first coil.

-23- BE2024/5802-23- BE2024/5802

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. dieA time-dependent variation of the current is detected due to the magnetic circuit 30 coupled through the material of the pipeline wall 18. The excitation signal 32 of the voltage generator 26 is shown in arbitrary units in Fig. 3. Preferably, the voltage, which can also be a maximum of 60 V, is, for example, 10 V+ and 10 V-. The resulting measurement signal in the coil 24, or the

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.Measurement data result from a common signal waveform or from two signal waveforms 34, which may be separated in the area of the sign change, but are evaluated together.

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.For example, the coil has 240 turns with a wire diameter between 0.3 mm and 0.4 mm, with the pole shoes having dimensions of 25 mm x 25 mm, a total height of 66 mm, a total depth of 25 mm and a total width of 74 mm.

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.Specifically, after the inspection device is started (1), a measurement is initiated in step 3 (Fig. 4). In a first measurement step (15), a positive voltage pulse is applied to the coil (24) for a time T1 (substep 7). Simultaneously, in substep 9, the coil current is measured for the same duration. In a further measurement step (11), a second measurement (15) of the coil current is then performed for a second time T2, parallel to the application (13) of a negative voltage pulse. The measurement is then terminated by ending the excitation, and in step 17, the evaluation of the measurement data is started.

„24 - BE2024/5802“24 - BE2024/5802

In der Auswertung 19 der Messdaten erfolgt zunächst eine Fourier-Transformation 21 der gesamten Strommessung für die Zeiten T1 und T2, beispielsweise in einemIn the evaluation 19 of the measurement data, a Fourier transformation 21 of the entire current measurement for times T1 and T2 is first carried out, for example in a

FPGA im Sensorkopf 5. Die (als relevant angesehenen) Fourier-Komponenten kön- nen dann bereits in einem Schritt 27 abgespeichert und ggf. ausgegeben werden.FPGA in sensor head 5. The (considered relevant) Fourier components can then be stored and, if necessary, output in a single step 27.

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.Furthermore, based on the aforementioned two to four relevant Fourier components, stress and strain states can already be determined in step 25, which are also output and/or stored in step 31.

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.For further data evaluation, the Fourier components can be used in a component comparison 23 with data from a (material) database 36 to determine the material properties, such as the tensile strength or toughness of the material. From this, stress and strain states can be derived in step 25. This is done, for example, after the data from the inspection device 2 have been transferred after a measurement run to the evaluation unit 50, which is designed as an electronic data processing system, with a corresponding database 36 or in conjunction with a corresponding database 36.

Die im Schritt 23 ermittelten Materialeigenschaften können ebenfalls wieder in einemThe material properties determined in step 23 can also be used again in a

Schritt 29 ausgegeben und/oder gespeichert werden.Step 29 will be output and/or saved.

Im Schritt 33 wird das Verfahren beendet.The process ends in step 33.

_ 25 - BE2024/5802_ 25 - BE2024/5802

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-In the figures in Fig. 5, the signal-to-noise ratio is plotted for a variety of measured values for pipeline steels. The preferred regions described above can now be identified from the added and dashed envelopes. The figures show the values characterizing the magnetic field pulse with their respective signal-to-noise ratios.

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 derNoise ratio. In particular, the maximum H-field change and the length of the magnetic field or excitation pulses in the three figures on the right clearly illustrate the regions claimed according to the invention. The optimum of

Stärke des H-Feldes ist gut erkennbar.The strength of the H-field is clearly visible.

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 erfindungsgemäßeResults according to the invention at signal-to-noise ratios >20 dB are shown for exemplary measurements in Fig. 6. In the left-hand figure of Fig. 6, the actual tensile strength of the material in MPa is plotted against the results of the reference measurement. In the right-hand figure of Fig. 6, the mechanical stress is plotted as a function of the measured stress, representing the material state of the material under investigation. The inventive principle is evident.

Verfahren für die Bestimmung der Materialkennwerte und -zustände verwendbar.Methods can be used to determine material properties and conditions.

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.Measurement data acquired outside the preferred ranges exhibit a significantly worse signal-to-noise ratio (Fig. 7, right) than the excitations from the preferred ranges (Fig. 7, left). Intermediate values are plotted in the center of Fig. 7, which already provide comparatively meaningful results.

- 26 - BE2024/5802- 26 - BE2024/5802

Aufgetragen sind jeweils die gemessenen Spannungswerte in MPa gegenüber denThe measured voltage values in MPa are plotted against the

Referenzwerten.Reference values.

Claims (18)

- 27 - BE2024/5802 Ansprüche- 27 - BE2024/5802 Claims 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.1. A method for determining at least one material property and/or a material state of a magnetizable metallic object, in particular a method for determining a material stress in steel components, by means of a micromagnetic sensor arrangement (4) comprising at least one coil (24) wound around a magnetic core (22) for generating magnetic field pulses and at least one receiver, comprising the steps of: - generating at least one magnetic field pulse based on at least one excitation pulse of the sensor arrangement (4) for magnetizing the object, - recording measurement data in the form of at least one signal waveform resulting from the magnetization of the object in the receiver during the at least one excitation pulse, - determining the material property and/or the material state of the object, in particular a relative stress state of the object, only based on at least parts of the measurement data recorded during the at least one excitation pulse, characterized in that the magnetic field (H-field) resulting from the excitation pulse exhibits a change of 150 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, preferably from 350 kA/m/ms - 550 kA/m/ms, experiences. _ 28 - BE2024/5802_ 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.2. Method according to claim 1, characterized in that two magnetic field pulses are generated to change the magnetic field by means of two excitation pulses of the sensor arrangement (4), wherein the two excitation pulses are generated by voltages with opposite polarity or currents of opposite direction and the measurement data are recorded only during the first and second excitation pulse. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Anre- gungsimpulse jeweils eine nahezu konstante Amplitude aufweisen.3. Method according to claim 2, characterized in that the two excitation pulses each have a nearly constant amplitude. 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.4. Method according to one of the preceding claims 2 or 3, characterized in that the excitation comprises only a positive and a negative excitation pulse of a total duration of not more than 5 ms, in particular a total duration between 0.2 ms and 5 ms, more preferably between 0.3 ms and 2 ms and more preferably from 0.4 ms to 1.2 ms. 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.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the voltages are generated by means of a voltage generator associated with the sensor arrangement (4) and a time-varying current signal is measured as the measurement signal. 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.6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement data to be used result exclusively from measurement data recorded during the sequence of the excitation pulse(s). -29- BE2024/5802-29- BE2024/5802 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.7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation involves a decomposition of the measurement data into their frequency components, preferably by means of a wavelet transformation, a Fourier transformation or an eigenvalue analysis, in particular wherein information in a frequency range of 0.5 to 50 kHz of the transform, in particular a Fourier transform, is used. 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,8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the total energy of one or the two magnetic field pulses has a value of 1 mJ - 150 mJ, in particular of 1 mJ - 50 mJ, and further preferably of 1 mJ - 20 mJ, 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 von9. A method according to one of the preceding claims, characterized in that the first pulse designed as a magnetic field pulse has at least one and in particular both of the following properties: 1) a maximum field strength of 50 kA/m - 450 kA/m, in particular of 80 kA/m - 300 kA/m; 2) a time duration of the first magnetic field pulse of 1 µs - 3000 µs, preferably of 100 µs - 1300 ps, further preferably of 200 µs - 800 µs; and that, when using two excitation pulses, the second magnetic field pulse has at least one and in particular both of the following properties: 1) a maximum field strength of 50 kA/m - 450 kA/m, in particular of - 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.- 30 - BE2024/5802 80 kA/m - 300 kA/m, 2) time length of the second magnetic field pulse from 1 µs — 5000 µs, in particular from 1 µs — 2000 µs, further especially from 400 µs to 1200 µs. 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.10. Method according to one of the preceding claims including claim 2, characterized in that the first excitation pulse is longer than the second excitation pulse, in particular wherein the two excitation pulses have a pulse length ratio (first:second) between 2.5:1 and 0.75:1, in particular from 2:1 inclusive up to and including 1:1. 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.11. Method according to one of the preceding claims including claim 2, characterized in that the voltages used to generate the excitation, in particular the voltages applied to the coil, are at least nearly constant for generating the first or the second magnetic field pulse such that a change in the respective voltage over 75% of the duration of the respective excitation pulse, in particular over 90% of the duration of the excitation pulse, is less than 30%, preferably less than 10% and further preferably less than 5% of the amplitude of the voltage. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregung zumindest eines der und insbesondere beider Magnetfeldimpulse durch ein Recht- ecksignal erfolgt.12. Method according to claim 10, characterized in that the excitation of at least one and in particular both magnetic field pulses is carried out by a rectangular signal. - 31 - BE2024/5802- 31 - BE2024/5802 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.13. Method according to claim 12, characterized in that the excitation is carried out with an amplitude from a range of 5 V to 15 V, in particular from 11 V to 13 V. 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.14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coil (24) is used as the receiver, wherein the current response which changes over time due to the excitation is detected. 15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Empfänger eine zweite Sensorspule verwendet wird.15. Method according to any one of the preceding claims 1 to 13, characterized in that a second sensor coil is used as the receiver. 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.16. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to determine material properties using machine learning methods, a comparison is made with a previously created database (36) comprising sensor data of material samples with defined material properties. 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.17. Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in order to determine the absolute stress state, a calibration of the sensor arrangement (4) is carried out on the material of the object to be examined or on a material corresponding to the material of the object to be examined. 18. Anordnung zur Bestimmung eines Materialkennwerts und/oder eines Material- zustands eines magnetisierbaren metallischen Objekts, insbesondere Anordnung18. Arrangement for determining a material characteristic and/or a material condition of a magnetizable metallic object, in particular arrangement -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--32- BE2024/5802 for determining material stress in steel components, comprising an inspection device (2), which is designed in particular as an inspection pig for a pipeline and/or pipe (18), with at least one micromagnetic sensor arrangement (4) which has at least one, in particular around a magnetic core (22) 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-a coiled coil (24) for generating magnetic field pulses and at least one receiver, wherein the arrangement includes a control unit (10) for controlling the sensor arrangement (4) as well as means for recording and storing any measurement and analysis data and an evaluation device that is completely separate from the inspection device (2) or partially separate from the inspection device- 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.tung (2), in particular its control unit (10) or parts of the sensor arrangement (4), is characterized in that the arrangement is designed to carry out a method according to one of the previous claims.
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