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Physikalische Grundlagen des Verfahrens

Die elektrische Leitfähigkeit ist eine wichtige Materialeigenschaft, die nicht nur Auskunft darüber gibt, wie gut ein Metall elektrischen Strom leitet, sondern auch indirekt Aussagen über dessen Zusammensetzung, Mikrostruktur oder mechanische Eigenschaften gestattet.

Das phasensensitive Wirbelstromverfahren wird gemäß der DIN EN 50994 Norm eingesetzt, um diese wichtige Größe zu bestimmen.

Wie funktioniert die Messung?

Die phasensensitiven Wirbelstromsonden bestehen aus einem Ferritkern, um den zwei Spulen gewickelt sind. Zunächst erzeugt ein Strom in der Erregerspule ein hochfrequentes Magnetfeld (kHz-MHz-Bereich). Dadurch entstehen in der Probe Wirbelströme. 

Die Sonde beinhaltet eine zweite Spule – die Messspule, die den Wechselstromwiderstand (Impedanz) misst. Diese Sondenimpedanz wird durch die Wirbelströme im Probekörper modifiziert und ist im Vergleich zu dem Erregerstrom (Sonde ohne Probe) phasenverschoben (Phasenwinkel φ). 

Dieser Phasenwinkel φ hängt direkt von der elektrischen Leitfähigkeit des Materials ab.

Lift-Off-Effekt

Bei dem phasensensitiven Wirbelstromverfahren hat die Amplitude der komplexen Impedanz keinen Einfluss auf das Messsignal. Aus diesem Grund muss die Sonde nicht unmittelbar auf die zu prüfende Objekt aufgesetzt werden. Durch eine Lift-Off-Kompensation sind Messungen mit einem Abstand von etwa 200 - 700 µm möglich. Dieser Effekt kann genutzt werden, um in Folie eingepackte oder lackierte Teile zu prüfen.

 

 

Darauf sollten Sie bei Ihrer Messung achten

Alle elektro-magnetischen Messverfahren sind vergleichend. Das bedeutet, dass das gemessene Signal mit einer im Gerät gespeicherten Kennlinie verglichen wird. Damit das Ergebnis richtig ist, muss die Kennlinie an die aktuellen Begebenheiten angepasst werden. Das geschieht mit einer Kalibrierung.

 

 

Die richtige Kalibrierung macht’s!

Faktoren, die die Leitfähigkeitsmessung nach dem phasensensitiven Wirbelstrom-Verfahren stark beeinflussen können, sind vor allem die Temperatur und die Dicke des Prüfteils. Zusätzlich sollte der Bediener bei allen Messungen immer auf die korrekte Sondenposition achten.

 

 

Temperatur

Die Temperatur beeinflusst stark die Leitfähigkeit eines Metalls. Deshalb wird per Konvention die Leitfähigkeit bei der Bezugstemperatur von 20 °C angegeben. Wenn die Umgebungstemperatur bei der Messung abweicht, kann die gemessene Leitfähigkeit in die konventionelle Angabe umgerechnet werden. Dafür sind einige der Leitfähigkeitssonden von Fischer mit einem Temperatursensor ausgestattet.

 

 

Dicke des Prüfteils

Wenn die Dicke des Prüfteils zu gering ist, z. B. bei Münzen oder dünnen Blechen, ist die Ausbreitung der Wirbelströme begrenzt. Das kann das Messergebnis stark beeinflussen. Daher muss die Eindringtiefe der Wirbelströme über die Sondenfrequenz entsprechend gewählt werden. 

 

 

Bedienereinfluss

Nicht zuletzt spielt es auch eine große Rolle, wie das Messgerät bedient wird. Achten Sie stets darauf, dass die Sonde gerade und ohne Druck auf die Oberfläche aufgesetzt wird. Für eine bessere Genauigkeit kann auch ein Stativ verwendet werden, mit dem die Sonde automatisch auf das Prüfteil abgesenkt wird.

 

 

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