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Aufgrund eines anhaltenden Trends der Miniaturisierung von Bauteilen sowie eines gesteigerten Qualitätsanspruches in Fertigung und Instandhaltung besteht ein wachsender Bedarf für hochauflösende zerstörungsfreie Prüfverfahren. Ein derzeit vielversprechender Lösungsansatz in der elektromagnetischen Prüfung wird durch die magnetischen Mikrosysteme eröffnet. Insbesondere die jüngst mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnete GMR-Technologie bietet neben einer hohen Feldempfindlichkeit zugleich hervorragende Ortsauflösungen mit Schichtabmessungen bis in den unteren µm-Bereich. Hierdurch werden magnetische Feldverteilungen bei der Wirbelstromprüfung oder der Streuflussprüfung mit einem gegenüber Spulensystemen erhöhten Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) und einer verbesserten Ortsauflösung gemessen. Im vorliegenden Beitrag wird das Potenzial der MR-Technologie anhand der Wirbelstromprüfung von Drähten verdeutlicht. Hierbei wird ein kreuzförmiges GMR-Sensor-Array um den zu untersuchenden Draht positioniert. Jeder einzelne GMR-Sensor misst dabei mit einer Feldempfindlichkeit von etwa 200pT/√Hz und einer Ortsauflösung von 100µm. Der Nachweis von im Durchmesser etwa 200µm großen Defekten in einer Tiefenlage von 200µm unterhalb der Drahtoberfläche gelingt mit einem SNR von über 400. Oberflächendefekte ähnlicher Größenordnung können mit einem SNR von nahezu 104 detektiert werden. Ein derart hohes SNR birgt in Kombination mit der hohen örtlichen Auflösung Potenzial für eine 3D-Fehlerlokalisierung. Unter Verwendung eines analytischen Ansatzes sowie auf FEM beruhende Dateninversionsalgorithmen können Defekte mit einer Abmessung von größer 200µm auf einige 10µm exakt lokalisiert werden.
To meet the increasing fabrication quality standards and the high throughput requirements NDE techniques are reliant on efficient reconstruction tools and visualization tools. In this work we present an inverse algorithm for a modern electromagnetic non-destructive testing approach using a small GMR sensor array to inspect superconducting wires. Four sensitive GMR sensors are positioned around the wire. Small defects of 100 µm in size could be detected in a depth of 200 µm with a signal-to-noise ratio of better than 400. Surface defects could be detected with a SNR of up to 10,000. This remarkably SNR and the small extent of GMR sensors results in a spatial resolution which offers new visualisation techniques for defect localisation, defect characterization and future tomography-like mapping techniques. We developed several inverse algorithms based on either a Finite Element Method or an analytical approach leading to defect localization with an accuracy of a few 10 µm.