- Magnetostriktive Wegaufnehmer
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Magnetostriktive Wegaufnehmer dienen zur Messung der Entfernung zwischen zwei Punkten. Der Sensor besteht aus einer fixen Basis, einem Wellenleiter und einem beweglichen Permanentmagneten. Das Ergebnis des Wegaufnehmers ist die Position, welche mit Hilfe der Magnetostriktion ermittelt wird. Das Messsystem ist weitgehend unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen wie Temperatur, Erschütterung, Schock, Vibrationen und Verschmutzung. Ein Einsatzbeispiel sind Walz- und Stahlwerke.
Inhaltsverzeichnis
Aufbau
Das Messelement ist der Wellenleiter und besteht aus einer speziellen Nickel-Eisen-Legierung mit 0,7 mm Außen- und 0,5 mm Innen-Durchmesser. Durch dieses Rohr ist ein Kupferleiter gefädelt. Der Messvorgang wird durch einen kurzen Stromimpuls ausgelöst. Der Strom erzeugt ein zirkulares Magnetfeld, das auf Grund weichmagnetischer Eigenschaften des Wellenleiters in diesem gebündelt wird. An der zu messenden Stelle des Weges ist ein beweglicher Permanentmagnet als Positionsgeber eingesetzt, dessen magnetischen Feldlinien rechtwinkelig zum Impulsmagnetfeld verlaufen und ebenfalls im Wellenleiter gebündelt sind. In dem Bereich des Wellenleiter, wo beide Magnetfelder sich überlagern, entsteht im Mikrobereich des Gefüges eine elastische Verformung durch Magnetostriktion, die eine nach beiden Seiten sich ausbreitende, mechanische Welle erzeugt. Die zum Ende des Wellenleiters laufende Welle wird dort weggedämpft, während die zum Signalwandler laufende Welle durch Umkehrung des magnetostriktiven Effektes ein elektrisches Signal erzeugt.
Messung
Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle im Wellenleiter beträgt z.B.: 2800 m/s und ist unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen. Dadurch das die Geschwindigkeit bekannt ist und die Zeit zwischen dem Senden und dem Empfangen des Stromimpulses, lässt sich der Weg ermitteln.
- Weg = Geschwindigkeit * Zeit.
Dadurch kann der Abstand mit einer Genauigkeit von 1 *10^-6 m bestimmt werden.
Literatur
- David S. Nyce: Linear Position Sensors: Theory and Application, New Jersey, John Wiley & Sons Inc. (2003)
Weblinks
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