La problématique étudiée est le contrôle non destructif par courants de Foucault de matériaux ferromagnétiques à l’aide d’un capteur à magnétorésistance géante (GMR). Durant ces travaux deux aspects complémentaires ont été abordés : l’un concerne la mesure expérimentale pour essayer de quantifier et de s’affranchir du bruit de structure et du champ magnétique rémanent, l’autre le développement d’un modèle numérique d’interaction. En ce qui concerne la partie expérimentale plusieurs études avec un capteur GMR qui présente un intérêt particulier en raison de sa bonne sensibilité à basses fréquences, de sa dynamique et de la relative simplicité de mise en œuvre ont été conduites et ont permis d’identifier et quantifier les phénomènes d’artefacts spécifiques aux matériaux ferromagnétiques : le bruit de structure et le champ magnétique rémanent. Une solution basée sur une combinaison linéaire des données expérimentales obtenues à plusieurs fréquences est appliquée pour atténuer le bruit dû à la structure du matériau. Le champ magnétique rémanent a été analysé expérimentalement et un circuit d’asservissement permettant de fixer un point de polarisation dans la zone de fonctionnement linéaire de la GMR et ainsi d’atténuer les perturbations dues aux champs magnétiques rémanents est mis en place. En parallèle et dans l’optique de développer des outils de simulation permettant de mieux comprendre les phénomènes physiques et ainsi d’optimiser les procédés de contrôle, un modèle numérique d’interaction simulant le cas du contrôle d’une pièce plane ferromagnétique d’une ou plusieurs couches pouvant contenir un ou plusieurs défauts est développé. Il étend un modèle déjà existant dans un cas non-ferromagnétique déjà intégré dans la plateforme de simulation CIVA développé par le CEA-LIST et permettant la simulation du Contrôle Non Destructif par Courants de Foucault. Il est basé sur une méthode d’intégrales de volume (VIM) et l’utilisation des tenseurs ou dyades de Green. La solution est obtenue après la discrétisation du volume de calcul et l’application d’une variante de Galerkin de la Méthode des Moments (MoM). La réponse de la sonde est ensuite calculée en appliquant le théorème de réciprocité de Lorentz. Des collaborations avec deux laboratoires universitaires (le Laboratoire de Génie Électrique de Paris (LGEP) et l’Université de Cassino (Italie)) ont permis de comparer les résultats issus des trois différents modèles sur un cas de la littérature. Les résultats se sont révélés satisfaisants et plusieurs études de convergence ont permis d’analyser la stabilité du modèle. / The aim of this work is the eddy-current testing (ECT) of ferromagnetic materials within magnetic sensors, such as Giant Magneto-Resistances (GMR). Two complementary aspects have been studied. Experimental measurements have been carried out in order to quantify and minimize the noise coming from the materials structure and residual magnetization. On the other hand, a model has been developed in order to be able to simulate the electromagnetic interactions between a ferromagnetic specimen and the EC probe. The GMR sensors are characterized by high sensitivity at low frequency, large dynamic range and are relatively easy to implement. The studies carried out during this thesis allowed us to identify and analyse the “ghost signals” due to magnetic materials. In order to minimize the noise coming from the materials structure, a linear multi-frequencies combination of experimental signals has been employed successfully and the detection of buried flaws has been improved. The residual magnetization in ferromagnetic materials has been experimentally analyzed and an electronic system has been realized to fix the polarisation point of the sensor in the linear response zone of the GMR. Thus, disturbances caused by residual magnetization are successfully reduced. Beside, in order to develop simulation tools aiming at improving the understanding of experimental signals and optimizing the performances of ECT procedures, a model has been developed to simulate the ECT of planar, stratified and ferromagnetic materials affected with multiple flaws. CEA developed for many years semi-analytical models embedded into the simulation platform CIVA dedicated to non-destructive testing. Following a previous work carried out at the laboratory and already integrated in the simulation platform CIVA, developed at CEA-LIST, the new model extends CIVA functionalities to the ferromagnetic planar case. Simulation results are obtained through the application of the Volume Integral Method (VIM) which involves the dyadic Green’s functions. Two coupled integral equations have to be solved and the numerical resolution of the system is carried out using the classical Galerkin variant of the Method of Moments (MoM). Finally, the probe response is calculated by application of the Lorentz reciprocity theorem. A collaboration with the University of Cassino (Italy) and Laboratoire de Génie Electrique de Paris (France) allowed us to compare the three models on experimental and numerical results from literature. Results showed a good agreement between the three models and the model stability has been analyzed.

In zunehmendem Maße werden Kraftfahrzeuge mit Sensoren zur Erfassung des Fahrzeugniveaus, also der Lage des Fahrzeugs relativ zur Straßenoberfläche in Richtung der Fahrzeughochachse, ausgestattet. Informationen zum Fahrzeugniveau werden beispielsweise für die automatische Leuchtweitenregulierung für Gasentladungsscheinwerfer und Fahrwerkregelsysteme benötigt. Mit dem Ziel der Vermeidung wesentlicher Nachteile üblicher Seriensensoren mit Kugelgelenken wurde von der ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG und der Technischen Universität Dresden ein Fahrzeugniveausensor prototypisch in ein Gummi-Metall-Lager eines Fahrwerklenkers integriert. In diesem mechatronischen System wird mit anisotropen magnetoresistiven (AMR) Sensoren, welche in den Lagerkern integriert sind, die Richtung des Magnetfeldes eines auf der Innenseite der äußeren Lagerhülse angeordneten Perma¬nentmagnetrings gemessen. Ein spezielles Design von Mechanik und Magnetfeld erlaubt die Messung der Lagertorsion als Maß für den vertikalen Radweg des entsprechenden Rades weitgehend unabhängig von kardanischen und translatorischen Lagerverformungen. Diese Dissertation stellt eine Zusammenfassung wesentlicher Inhalte dieses Projektes dar. Einleitend wird die Eignung von Messgröße und Sensorprinzip für die Messung des Fahrzeugniveaus anhand der Anforderungen an Fahrzeugniveausensoren diskutiert und ein optimierter mechanischer Aufbau des Sensorlagers vorgestellt. Den wissenschaftlichen Schwerpunkt dieser Dissertation bildet das Design des Magnetfeldes des erforderlichen Permanentmagneten. Auf der Basis geeigneter Ansätze erfolgt unter Anwendung der Theorie magnetischer Felder die Herleitung eines Feldverlaufs, der ein Optimum hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegenüber der sensorischen Erfassung störender Lagerverformungen, der erreichbaren Feldstärke am Sensor, der Signallinearität und der Herstellbarkeit des Permanentmagnetrings darstellt. Zu den weiteren Themen dieser Arbeit zählen die Erörterung der verwendeten Sensorelektronik einschließlich der wesentlichen Software¬algorithmen sowie die Diskussion der experimentell ermittelten Eigenschaften eines Prototyps des Sensorlagers und dessen Komponenten. / In motor vehicles, information on the position of the vehicle in direction of the vehicle height axis in relation to the road surface is increasingly provided by sensors. This positional information is required for the automatic headlight range control of gaseous discharge headlights and chassis control systems. In cooperation with Volkswagen AG and University of Technology Dresden, ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG integrated a vehicle height sensor as a prototype in a rubber mount of an axle link with the aim of avoiding the disadvantages of standard sensors using ball joints. In this mechatronic system, the direction of the magnetic field of a permanent magnetic ring placed on the inside of the outer bearing case is measured by anisotropic magnetoresistive (AMR) sensors integrated in the centre of the bearing. The vertical movement of the relevant wheel is measured via the torsion of the rubber mount. The mechanics and the magnetic field were designed in order to get measurements that are not affected by rotational and linear rubber mount distortions. This thesis works summarizes the key points of this project. The reader will be first introduced to advantages and disadvantages of the measuring quantity and the sensor principle used for measuring the positioning of the vehicle concerning the requirements of vehicle height sensors. In addition, an optimized construction of the sensor rubber mount will be described. The main focus of this work is the design of the magnetic field of the required permanent magnet. While considering adequate approaches, the magnetic field of this magnet is formulated from the theory of magnetic fields. The presented magnetic field is an optimisation in terms of the insensitivity of sensoric measurements towards interferic rubber mount distortions, the field force that can be accomplished at the sensor, the linearity of the signal and the producibility of the permanent magnet ring. Further topics that are addressed in this thesis are the discussion of the used sensor electronic including essential software algorithms and the discussion of the experimentally derived characteristics of the prototype of the sensor rubber mount and its components.

In zunehmendem Maße werden Kraftfahrzeuge mit Sensoren zur Erfassung des Fahrzeugniveaus, also der Lage des Fahrzeugs relativ zur Straßenoberfläche in Richtung der Fahrzeughochachse, ausgestattet. Informationen zum Fahrzeugniveau werden beispielsweise für die automatische Leuchtweitenregulierung für Gasentladungsscheinwerfer und Fahrwerkregelsysteme benötigt. Mit dem Ziel der Vermeidung wesentlicher Nachteile üblicher Seriensensoren mit Kugelgelenken wurde von der ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit der Volkswagen AG und der Technischen Universität Dresden ein Fahrzeugniveausensor prototypisch in ein Gummi-Metall-Lager eines Fahrwerklenkers integriert. In diesem mechatronischen System wird mit anisotropen magnetoresistiven (AMR) Sensoren, welche in den Lagerkern integriert sind, die Richtung des Magnetfeldes eines auf der Innenseite der äußeren Lagerhülse angeordneten Perma¬nentmagnetrings gemessen. Ein spezielles Design von Mechanik und Magnetfeld erlaubt die Messung der Lagertorsion als Maß für den vertikalen Radweg des entsprechenden Rades weitgehend unabhängig von kardanischen und translatorischen Lagerverformungen. Diese Dissertation stellt eine Zusammenfassung wesentlicher Inhalte dieses Projektes dar. Einleitend wird die Eignung von Messgröße und Sensorprinzip für die Messung des Fahrzeugniveaus anhand der Anforderungen an Fahrzeugniveausensoren diskutiert und ein optimierter mechanischer Aufbau des Sensorlagers vorgestellt. Den wissenschaftlichen Schwerpunkt dieser Dissertation bildet das Design des Magnetfeldes des erforderlichen Permanentmagneten. Auf der Basis geeigneter Ansätze erfolgt unter Anwendung der Theorie magnetischer Felder die Herleitung eines Feldverlaufs, der ein Optimum hinsichtlich der Unempfindlichkeit gegenüber der sensorischen Erfassung störender Lagerverformungen, der erreichbaren Feldstärke am Sensor, der Signallinearität und der Herstellbarkeit des Permanentmagnetrings darstellt. Zu den weiteren Themen dieser Arbeit zählen die Erörterung der verwendeten Sensorelektronik einschließlich der wesentlichen Software¬algorithmen sowie die Diskussion der experimentell ermittelten Eigenschaften eines Prototyps des Sensorlagers und dessen Komponenten. / In motor vehicles, information on the position of the vehicle in direction of the vehicle height axis in relation to the road surface is increasingly provided by sensors. This positional information is required for the automatic headlight range control of gaseous discharge headlights and chassis control systems. In cooperation with Volkswagen AG and University of Technology Dresden, ZF Lemförder Fahrwerktechnik GmbH & Co. KG integrated a vehicle height sensor as a prototype in a rubber mount of an axle link with the aim of avoiding the disadvantages of standard sensors using ball joints. In this mechatronic system, the direction of the magnetic field of a permanent magnetic ring placed on the inside of the outer bearing case is measured by anisotropic magnetoresistive (AMR) sensors integrated in the centre of the bearing. The vertical movement of the relevant wheel is measured via the torsion of the rubber mount. The mechanics and the magnetic field were designed in order to get measurements that are not affected by rotational and linear rubber mount distortions. This thesis works summarizes the key points of this project. The reader will be first introduced to advantages and disadvantages of the measuring quantity and the sensor principle used for measuring the positioning of the vehicle concerning the requirements of vehicle height sensors. In addition, an optimized construction of the sensor rubber mount will be described. The main focus of this work is the design of the magnetic field of the required permanent magnet. While considering adequate approaches, the magnetic field of this magnet is formulated from the theory of magnetic fields. The presented magnetic field is an optimisation in terms of the insensitivity of sensoric measurements towards interferic rubber mount distortions, the field force that can be accomplished at the sensor, the linearity of the signal and the producibility of the permanent magnet ring. Further topics that are addressed in this thesis are the discussion of the used sensor electronic including essential software algorithms and the discussion of the experimentally derived characteristics of the prototype of the sensor rubber mount and its components.

The aim of the present work was to develop a detailed picture of the electronic and magnetic properties of a number of interesting transition metal compounds. A number of complementary experimental and theoretical techniques have been applied, special emphasis was given to x-ray spectroscopies. The studies led to a number of results, and the following conclusions can be drawn: The influence of the magnetic ground state (high-spin (FeO) vs. low-spin (FeS2)) with respect to the recorded x-ray spectra was investigated. In particular, by performing RXES on the Fe L edge of the two compounds, very different ratios of La / Lβ integrated intensity for excitation energies close to the L2 edge have been observed. This effect has been explained in terms of the magnetic structure of FeO (high spin), which inhibits Coster-Kronig processes. Special attention has been given to the direct investigation of orbital ordering in a three dimensional CMR manganite, namely La7/8Sr1/8MnO3, by means of x-ray linear dichroism (XLD). We obtained, for the first time, rather strong indications that the coherently distorted Jahn-Teller phase in La7/8Sr1/8MnO3 is accompanied by a predominantly cross type (x2-z2) / (y2-z2) orbital ordering. In addition to manganites the double perovskite Sr2FeMoO6 the combined study by means of x-ray spectroscopies, magnetic measurements and theoretical band structure calculations could resolve some points discussed controversially in the literature. Both, paramagnetic measurements as well as core level spectroscopy of the Fe 2p, Fe 3s and the Mo 3d states suggest a mixed iron valence state involving around 30% Fe3+- Mo5+ and 70% Fe2+ - Mo6+ states in highly ordered Sr2FeMoO6. XPS valence band studies reveal that the Fe 3d states are not extremely localized, and we find evidence that charge transfer between Fe 3d and O 2p states plays an essential role.

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