Fertigung und Erprobung eines Mikro-Wirbelstromsensors zur Abstandsmessung

Aufbau des Messstandes

2005 imt 5017-074
Bild 8.9: Messstand
Für die Durchführung von Messungen wurde zuerst ein Messstand aufgebaut. Beim Messstand handelt es sich um einen Positioniertisch, der in zwei Richtungen (x- und y-Richtung) beweglich ist (Bild 8.9). Jede Richtung ist mit einer Millimeterschraube ausgestattet, so dass die Tischposition genau einstellbar ist. Auf dem Tisch wird zuerst ein Mittelpunkt definiert, dort enthält der Aufbau eine Halterung für die Leiterplatte mit dem Sensor. In der Mitte der Halterung wird eine Vertiefung mit den gleichen Abmessungen wie die Leiterplatte für das Herausnehmen der Platte herausgeschnitten. Diese Halterung ist fest mit dem Tisch verbunden, dient für den einfachen Wechsel der Leiterplatten und verhindert ein Verrutschen und Verkippen der Platte auf dem Tisch.

Für die Bewegungen in z-Richtung wird ein Arm aufgestellt. Da die Bewegungen in z-Richtung sehr präzise und die Abstände sehr klein sein sollen, wird dieser Arm mit einer Mikrometerschraube versehen. Am Ende dieses Arms wird ein Messobjekt, die Stahlprobe, aufgeklebt. Die Probe wird vor dem Einsatz poliert und die Dicke vermessen, weil die Probenoberfläche möglichst eben sein und bei den Bewegungen des Sensors in x- oder y-Richtung der Abstand zwischen Sensor und Messobjekt konstant bleiben soll.

Vor der Messung werden zuerst die Höhen des Messstandes mit der eingebauten Sensorhöhe addiert, um einen Punkt bei der Messung zu finden, bei der der Abstand zwischen Sensor und Messobjekt null ist. Als Nullpunkt auf dem Messtisch wird ein Punkt angenommen, an dem das Messobjekt auf der Leiterplattenhalterung liegt. Dann wird grob die Höhe der obersten Strukturen des Sensors, der Pole, ausgerechnet. Hinzu kommen die Dicke der Klebefolie zwischen dem Sensor und der Leiterplatte, die Dicke des Siliziumträgers und die Strukturhöhe. Diese Höhe wird mit einem „Dummy-Sensor“ eingestellt und bestimmt den Nullpunkt bei der Messung.

Für die Durchführung der Messungen wird eine Spannungs-Strom-Quelle mit regelbarer Frequenz, ein Oszillograph, für die Messung der induzierten Spannungen in der Messspule benötigt.

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