Wirbelstrom-Wegsensor In Prüfständen messen kompakte Wirbelstromsensoren Abstände präzise

Moderne Prüfstände stellen heute eine komplexe Verflechtung mechatronischer Disziplinen dar. Sie bestehen aus dem mechanischen Aufbau, der kompletten Software zur Steuerung des Prüfstandes

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Moderne Prüfstände stellen heute eine komplexe Verflechtung mechatronischer Disziplinen dar. Sie bestehen aus dem mechanischen Aufbau, der kompletten Software zur Steuerung des Prüfstandes sowie Messtechnik oder Sensorik.

Die Messtechnik selbst trägt stets einen signifikanten Anteil des Know-Hows eines Prüfstandes bei. Die Leistungsfähigkeit des Prüfstandes hängt dabei wesentlich von der Präzision der Sensorik ab. Für die Anforderungen, die in Prüfständen gelten, werden deshalb häufig Wirbelstromsensoren eingesetzt.

Wirbelstrom-Wegsensoren werden in unterschiedlichen Applikationen verwendet, doch die Anforderungen sind zumeist ähnlich. Gefordert wird häufig eine Auflösung im Nanometerbereich bei möglichst kleinem Sensor, der resistent gegen äußere Einflüsse ist und flexibel in Bau- oder Anlagenteile integriert werden kann, da das Messobjekt in der Regel im Inneren des Prüfstandes zu finden ist. Die Messaufgabe an sich lautet dann zum Beispiel Spalt-, Abstands- oder Verlagerungsmessung.

Die kleinsten Wirbelstromsensoren messen 2 mm im Durchmesser

Die genannten Anforderungen werden von Wirbelstromsensoren sehr gut erfüllt. Der Sensor selbst ist dabei im Vergleich zum Prüfstand ein verschwindend kleines Bauteil, insofern der derzeit weltweit kleinste nur 2 mm Außendurchmesser besitzt. Dennoch ruht eine enorm wichtige Aufgabe auf dem Bauteil. Doch wie funktioniert ein Wirbelstromsensor?

Der Effekt zur Messung via Wirbelstrom beruht auf dem Entzug von Energie aus einem Schwingkreis. Diese Energie ist zur Induktion von Wirbelströmen in elektrisch leitfähigen Materialien nötig. Hierbei wird eine Spule mit Wechselstrom gespeist, worauf sich ein Magnetfeld um die Spule ausbildet.

Befindet sich ein elektrisch leitender Gegenstand in diesem Magnetfeld, entstehen darin Wirbelströme. Das Eigenfeld dieser Wirbelströme wirkt entsprechend der Lenz’schen Regel dem Feld der Spule entgegen, was eine Änderung der Spulenimpedanz nach sich zieht. Diese abstandsabhängige Impedanzänderung lässt sich durch Amplitudenänderung der Sensorspule als messbare Größe am Controller abgreifen.

Wirbelströme durchdringen auch Isolatoren ungehindert

Das Verfahren ist bei allen elektrisch leitenden Materialien einsetzbar. Da Wirbelströme Isolatoren ungehindert durchdringen, können sogar Metalle hinter einer isolierenden Schicht als Messobjekt dienen. Eine spezielle Spulenwicklung ermöglicht besonders kleine Sensorbauformen, die auch noch bei hohen Temperaturbereichen bis 320°C einsetzbar sind.

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