Wirbelstrom-Sensoren

Wirbelstromsensoren, auch als Eddy-Current-Sensoren bekannt, basieren auf dem Prinzip der Erzeugung und Messung von Wirbelströmen in leitfähigen Materialien. Sie nutzen das Prinzip des Wirbelstroms zur Messung physikalischer Parameter wie Abstand, Position und Materialeigenschaften.

Funktionsweise von Wirbelstromsensoren

Erzeugung eines magnetischen Feldes: Ein Wirbelstromsensor besteht in der Regel aus einer Spule, durch die ein Wechselstrom fließt. Dieser Wechselstrom erzeugt ein oszillierendes magnetisches Feld um die Spule herum.

Induktion von Wirbelströmen: Wenn ein leitfähiges Material (z.B. Metall) in die Nähe des magnetischen Feldes kommt, induziert das oszillierende Magnetfeld Wirbelströme im Material. Diese Wirbelströme erzeugen ihr eigenes magnetisches Feld, das dem ursprünglichen Magnetfeld entgegengesetzt ist.

Messung der Wechselwirkung: Die Gegenwirkung des vom Wirbelstrom erzeugten Magnetfelds verändert die Impedanz der Spule im Sensor. Diese Änderung kann gemessen und zur Bestimmung der Position, der Dicke oder der Materialeigenschaften des Objekts verwendet werden.

Arten von Wirbelstromsensoren

1. Absolutsensoren: Diese Sensoren messen die absolute Position eines Objekts relativ zum Sensor. Sie sind oft in Abstandsmessungen und Positionserkennungssystemen zu finden.
2. Differenzialsensoren: Diese Sensoren vergleichen die Position von zwei oder mehr Punkten relativ zueinander. Sie sind nützlich, um relative Verschiebungen oder Vibrationen zu messen.
3. Einzelspulensensoren: Diese bestehen aus einer einzelnen Spule, die sowohl das Magnetfeld erzeugt als auch die Änderungen im Feld detektiert.
4. Mehrspulensensoren: Diese Sensoren verwenden getrennte Spulen für die Erzeugung des Magnetfelds und die Messung der induzierten Ströme, was die Empfindlichkeit und Genauigkeit erhöhen kann.

Vorteile von Wirbelstromsensoren

• Berührungslos: Da sie ohne direkten Kontakt arbeiten, vermeiden sie Verschleiß und mechanische Abnutzung.
• Hohe Präzision: Sie bieten sehr genaue Messungen, insbesondere bei kleinen Abständen und dünnen Schichten.
• Robustheit: Sie sind widerstandsfähig gegenüber Schmutz, Staub und anderen Umwelteinflüssen, da sie keine beweglichen Teile haben.
• Breites Anwendungsspektrum: Sie können für eine Vielzahl von Materialien und in vielen Branchen eingesetzt werden, einschließlich Automobil, Luft- und Raumfahrt, und Fertigung.

Nachteile von Wirbelstromsensoren

• Materialabhängigkeit: Sie funktionieren nur mit leitfähigen Materialien, was ihre Anwendungsmöglichkeiten einschränkt.
• Temperaturabhängigkeit: Änderungen der Umgebungstemperatur können die Genauigkeit der Messungen beeinflussen.
• Begrenzte Reichweite: Sie sind in der Regel auf relativ kleine Messbereiche beschränkt, da die Stärke der induzierten Wirbelströme mit der Entfernung schnell abnimmt.
• Komplexität der Kalibrierung: Eine genaue Kalibrierung kann notwendig sein, um die Auswirkungen von Materialeigenschaften und geometrischen Faktoren zu kompensieren.

Wirbelstromsensoren bieten viele Vorteile in der präzisen, berührungslosen Messtechnik, haben jedoch auch einige Einschränkungen, die je nach Anwendungsfall berücksichtigt werden müssen. Wir beraten Sie gerne!

Wirbelstromsensoren sind vielseitige Messinstrumente, die in verschiedenen industriellen und technischen Anwendungen eingesetzt werden, u.a. in

Abstands- und Positionsmessungen

Maschinenbau: Wirbelstromsensoren werden verwendet, um den Abstand zwischen beweglichen und festen Teilen zu messen, z. B. bei rotierenden Wellen, Lagern oder Zahnrädern.
Automobilindustrie: Zur Messung der Position von Ventilen, Kolben und anderen beweglichen Teilen in Motoren.

Vibrationsmessung

Turbinen und Generatoren: Wirbelstromsensoren überwachen Vibrationen, um den Zustand von Lagern und Wellen zu überwachen und frühzeitig Schäden zu erkennen.
Maschinenüberwachung: Zur Überwachung von Schwingungen in industriellen Maschinen, um Ausfälle zu vermeiden.

Spaltüberwachung

Gasturbinen und Kraftwerke: In Hochleistungsmaschinen wie Turbinen wird der Spalt zwischen rotierenden und stationären Teilen überwacht, um effizienten Betrieb sicherzustellen und Schäden zu verhindern.

Materialprüfungen

Rissprüfung: In der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden Wirbelstromsensoren verwendet, um Oberflächenrisse, Korrosion oder andere Materialfehler in metallischen Strukturen zu detektieren.
Leitfähigkeitsmessung: Wirbelstromsensoren können verwendet werden, um die elektrische Leitfähigkeit von Materialien zu messen, was Rückschlüsse auf Materialzusammensetzung und -qualität zulässt.

Dickenmessung

Beschichtungen und Folien: Zur Messung der Dicke von nichtleitenden Beschichtungen auf leitenden Materialien, z. B. Lacken, Isolierungen oder Folien.
Walzwerke: Überwachung der Materialdicke in der Metallverarbeitung, um die Qualität des Endprodukts sicherzustellen.

Automatisierungstechnik

Robotik: In der Robotik werden Wirbelstromsensoren zur präzisen Positionsbestimmung von Robotergelenken und -armen eingesetzt.
Fördertechnik: Zur Positions- und Abstandsüberwachung von Transportbändern und beweglichen Gütern.

Luft- und Raumfahrt

Triebwerksüberwachung: In der Luftfahrt zur Überwachung von Triebwerkskomponenten, um Vibrationen und Abstände in Echtzeit zu kontrollieren und so die Sicherheit zu gewährleisten.

Qualitätskontrolle

Produktionslinien: Wirbelstromsensoren werden zur automatisierten Prüfung von Bauteilen eingesetzt, um sicherzustellen, dass diese die vorgegebenen Spezifikationen erfüllen.