Fertigung und Erprobung eines Mikro-Wirbelstromsensors zur Abstandsmessung

Messungen mit Wirbelstromsensoren

1. Induktive Messaufnehmer

Induktive Messaufnehmer nutzen die Änderung der physikalischen Eigenschaften eines Prüfobjektes unter Einbringung eines magnetischen Wechselfeldes. Die Änderungen werden durch Wirbelstromverluste in leitfähigen Objekten hervorgerufen. Diese Verluste sind von der Lage und dem Abstand zwischen Sensor und Messobjekt sowie von der Objektgröße und den Materialeigenschaften des Prüfobjektes abhängig.

Bei den Messungen mit induktiven Messaufnehmern ist es möglich, auch nichtleitende Materialien, z.B. Graphit, zu untersuchen oder nachzuweisen [SCH89]. Bei diesem Verfahren können sowohl unbewegte als auch bewegte Objekte untersucht werden. Darüber hinaus sind Messungen bei diesen Verfahren nicht nur punktuell, sondern flächendeckend integriert.

Ein großer Vorteil induktiver Messaufnehmer besteht darin, dass Rückwirkungen weder Erwärmungen noch magnetische Wirkungen im Prüfobjekt erzeugen. Deshalb kann der induktive Sensor mit geringerer elektrischer Leistung betrieben werden.
Konventionell hergestellte induktive Messaufnehmer bestehen im Wesentlichen aus einem magnetischen Kern, einem Leiter und Isolierung (Bild 2.10). Der Magnetkern dient zur Flussführung und zur Konzentration von Strömen. Das Kernmaterial und die Bauteilform haben die Aufgabe, Feldverluste während des Magnetisierungsprozesses möglichst gering zu halten. Die Kernform und die Abmessungen sollten so gewählt sein, dass der Werkstoff bei der Messung die Sättigungsmagnetisierung nicht erreicht und seine magnetischen Eigenschaften bei der Hochfrequenzmessung erhalten bleiben.
Leiter

Magnetischer Kern
Isolierung

2005 imt 5017-011
Leiter

Bild 2.10: Vereinfachte Darstellung eines induktiven Messaufnehmers

Die Spule dient zur Erzeugung und Messung von magnetischen Feldern. Die Stärke der erzeugten magnetischen Felder ist von der Stärke des erregenden elektri- schen Stroms abhängig. Während des Herstellungsprozesses ist es wichtig, bei minimaler Dicke des Isolators einen maximalen Isolationswiderstand zu erreichen. Durch die Auswahl von Materialien mit niedrigen Dielektrizitätskonstanten ist die Reduzierung von potenziell entstehenden parasitären Kapazitäten möglich.