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Als Material für das Messobjekt wird bei dieser Messreihe Ferrit ausgewählt. Ferrit weist gute magnetische Eigenschaften auf und ist sehr schlecht elektrisch leitend (Eigenschaften siehe Tabelle 8.4). Wie bei der Messung mit magnetischem Stahl werden zwei Versuchsreihen vorgenommen, in denen Sensoren ohne und mit magnetischem Kern getestet werden. Bei allen Messungen wird dasselbe Messobjekt verwendet.
Bei den Messungen mit Wirbelstromsensoren ohne magnetischen Kern werden Untersuchungen bei zwei Frequenzen durchgeführt (Bild 8.16). Die Messfrequenz wird zunächst auf 100 kHz eingestellt. Bei diesen Messungen vergrößert sich die induzierte Spannung von 1,03 mV auf 1,69 mV in Abhängigkeit vom gewählten Abstand.
Dieser Versuch wird bei einer zweiten Frequenz von 1 MHz wiederholt. Die Ergebnisse zeigen die gleiche Tendenz zur Spannungserhöhung bei Abstandsvergrößerung. In diesem Fall steigen die induzierten Spannungen von 3,01 mV auf 3,658 mV. Ein Vergleich der Spannungsänderungen zwischen dem minimalen und dem maximalen Abstand bei 100 kHz und 1 MHz ergibt die Werte 0,648 mV und 0,65 mV.
4
In der Messspule induzierte Spannung [mV]
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
2005 imt 5017-081
0
10 100 1.000
Abstand [µm]
1 MHz
100 kHz
Bild 8.16: Abstandsmessung mit dem Sensor ohne magnetischen Kern (Aufbauvariante 3) und einem Messobjekt aus Ferrit
Bei der zweiten Messreihe setzt man Sensoren mit magnetischem Kern ein. Bei diesen Untersuchungen werden (wie bei der ersten Messreihe) in der Messspule induzierte Spannungen bei der Einstellung unterschiedlicher Abstände abgelesen. Die Messfrequenzen betragen dabei 100 kHz und 1 MHz (Bild 8.17).
In der Messspule induzierte Spannung [mV]
6
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2005 imt 5017-082
2
10 100 1.000
Abstand [µm]
1 MHz
100 kHz
Bei den Messungen bei der Frequenz 100 kHz wächst die in der Messspule induzierte Spannung von 2,08 mV in Anhängigkeit vom Abstand auf 2,69 mV. Bei Erhöhung der Messfrequenz auf 1 MHz steigt auch die induzierte Spannung. In diesem Fall beträgt die Spannung 3,25 mV beim minimalen Abstand von 10 µm und 5,59 mV beim maximal eingestellten Abstand von 1.000 µm.
Die Differenz zwischen der minimalen und der maximalen gemessenen Spannung bei minimalem und maximalem Abstand bei 100 kHz beträgt 0,61 mV. Bei der Frequenz von 1 MHz erhöht sich diese Differenz auf 2,34 mV.
Beim Vergleich der Messungen mit unterschiedlich aufgebauten Sensoren (ohne und mit magnetischem Kern) kann man die gleiche Tendenz zur Spannungszunahme bei der Entfernung des Sensors vom Messobjekt feststellen.
6
In der Messspule induzierte Spannung [mV]
5,5
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
10 100 1.000
Abstand [µm]
mit magn. Kern
ohne magn. Kern
2005 imt 5017-083
Bild 8.18: Abstandsmessung mit Wirbelstromsensoren ohne und mit magnetischem Kern (Aufbauvariante 3 und 4) bei einer Arbeitsfrequenz von 1 MHz und einem Messobjekt aus Ferrit
Wenn man beide Messreihen vergleicht, wird deutlich, dass sich die Differenz zwischen der induzierten Spannung bei maximalem und minimalem Abstand und unterschiedlichen Frequenzen beim Aufbau ohne magnetischen Kern nahezu angleicht. Beim Aufbau mit magnetischem Kern kann diese Aussage nicht bestätigt werden. In dem Fall, dass die Messungen bei niedrigen Frequenzen durchgeführt werden, sind die Werte der induzierten Spannungen höher als beim Aufbau ohne magnetischen Kern. Die Differenzen zwischen den induzierten Spannungen bei maximalem und minimalem Abstand beim Sensor mit und ohne magnetischen Kern und Messobjekt aus Ferrit sind dagegen vergleichbar. Bei höheren Frequenzen steigt nicht nur die induzierte Spannung, sondern auch die Werte der maximalen und minimalen Spannung erhöhen sich (Bild 8.18). Der Unterschied zwischen den
resultierenden Spannungen bei Sensoren verschiedenen Aufbaus wird besonders ab einem Abstand von 300 µm deutlich.
Aus Bild 8.18 kann man ablesen, dass der Aufbau ohne magnetischen Kern bei der Abstandsmessung schlechtere Ergebnisse als der Aufbau mit magnetischem Kern liefert. Darüber hinaus ergaben Messungen am magnetischen, schlecht leitenden Messobjekt mit dem Sensoraufbau mit magnetischem Kern bei der Frequenz von 1 MHz höhere Messwerte als die Messungen bei niedrigeren Frequenzen mit dem Sensor ohne magnetischen Kern.
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