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Hier finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen zu unseren induktiven Messsystemen. Entdecken Sie einzigartige Funktionen und Kundenvorteile und erfahren Sie, wie Sie mit diesen Systemen eine unübertroffene Präzision bei der Messung von Abstand, Position und Bewegung erreichen können.
Die Funktionsweise induktiver Sensoren beruht auf dem Zusammenhang zwischen elektrischem Strom und Magnetfeldern. Induktive Sonden enthalten eine Spule, die mit Wechselstrom erregt wird, wodurch ein magnetisches Wechselfeld entsteht (Ampèresches Gesetz). Wenn diese Magnetfelder auf ein leitendes Messobjekt einwirken, werden elektrische Ströme (Wirbelströme) im Messobjektmaterial induziert. Die Wirbelströme im Target wirken dem ursprünglichen Magnetfeld entgegen (Lenzsche Regel). Um das ursprüngliche Magnetfeld um die Messspule aufrechtzuerhalten, wird der Erregerstrom in der Spule erhöht. Diese Wechselwirkung zwischen den Feldern wird von der Signalverarbeitungselektronik genutzt, um eine zum Spalt proportionale Ausgangsspannung zu erzeugen. Diese kann bei Geschwindigkeiten von bis zu 80kHz gemessen werden. Somit kann der induktive Sensor für hochauflösende, schnelle und berührungslose Abstandsmessungen verwendet werden.
Unsere hochleistungsfähigen Wirbelstromsensoren bieten die beste Auflösung, die in einer industriellen Umgebung verfügbar ist. Sie sind ideal für die Messung von linearen Hochgeschwindigkeitsbewegungen oder rotierenden Messobjekten, wie z. B.: Ventilhub, Wellenkonzentration, Axial- oder Relativverschiebung, thermisches Wachstum oder Vibrationen von Spindeln, Flüssigkeitsspalten, Messungen durch Folien, Detektion von bewegten Objekten für die Prozesssteuerung. Sie eignen sich für Überdruck- oder nukleare Umgebungen und können große Temperaturbereiche abdecken. Mit Bandbreiten bis zu 80kHz (ECL101) können sie für Hochgeschwindigkeitsanwendungen in rotierenden und linearen Anwendungen eingesetzt werden. Für hochpräzise Messungen können Auflösungen bis zu 10nm bei 1,5kHz erreicht werden (EDA400).
Systeme wie der ECL202 verfügen auch über einen geschalteten Ausgang, der bei einem bestimmten Spaltwert zur externen Steuerung ausgelöst werden kann. Weitere Anwendungsbeispiele finden Sie in unserer Produktseite Induktive Sensoren.
Die Elektronik in einem Sensor ist kalibriert, um spezifische Spannungsänderungen für entsprechende Änderungen der Induktivität zu erzeugen. Diese Spannungen werden so skaliert, dass sie spezifische Abstandsänderungen darstellen. Der Spannungswert, der sich bei einer bestimmten Abstandsänderung ändert, wird als Empfindlichkeit bezeichnet. Eine übliche Empfindlichkeitseinstellung ist 1,0 V/100 μm. Das bedeutet, dass sich die Ausgangsspannung bei jeder Abstandsänderung von 100 μm um genau 1,0 V ändert. Bei dieser Kalibrierung bedeutet eine Änderung der Ausgangsspannung um +2 V, dass sich das Ziel um 200 μm näher an die Sonde bewegt hat.
Die Sensoren werden im Werk für den gewählten Bereich kalibriert und mit einem rückführbaren Kalibrierungszertifikat belegt. Das Kalibriersystem liefert eine Positionsgenauigkeit von weniger als 0,012 μm und wird regelmäßig mit einem NIST-rückführbaren Laserinterferometer zertifiziert. Die Kalibrierungszertifikate entsprechen Abschnitt 4.8 der ISO 10012-1.
Die Auflösung ist definiert als die kleinste zuverlässige Messung, die ein System durchführen kann. Die Auflösung eines Messsystems muss besser sein als die für die Messung erforderliche Endgenauigkeit. Wenn Sie eine Messung mit einer Genauigkeit von 0,02 μm benötigen, muss die Auflösung des Messsystems besser als 0,02 μm sein. Der wichtigste Faktor für die Auflösung ist das elektrische Rauschen. Der Anteil des Rauschens am Ausgang hängt direkt mit der Bandbreite zusammen. Bei der Prüfung von Auflösungsspezifikationen ist es daher wichtig zu wissen, für welche Bandbreite die Spezifikationen gelten.
Die Auflösung von induktiven Sensoren variiert zwischen eisenhaltigen und nicht eisenhaltigen Materialien. Nichteisenhaltiges Aluminium ist ein gutes Zielmaterial und bietet eine etwas höhere Auflösung als eisenhaltiger Stahl. Für alle Sensoren geben wir Auflösungswerte für eine Reihe von Bandbreiten an. Auf einem Aluminiumtarget können Auflösungen von bis zu 10 nm bei 100 Hz Bandbreite erreicht werden. Klicken Sie hier, um die Spezifikationen des ECL202 anzusehen.
Der Bereich, in dem ein Sensor nützlich ist, hängt von der Größe des Sensorbereichs ab. Je größer die Fläche ist, desto größer ist der Bereich. Bei induktiven Sensoren beträgt das Verhältnis zwischen Sensorbereich und Sensorspulendurchmesser 1:3. Das bedeutet, dass für jede Einheit des Bereichs der Spulendurchmesser dreimal so groß sein muss. Eine Induktionsspule mit einem Durchmesser von 1500μm (1,5 mm) hat zum Beispiel einen Messbereich von 500μm. Dieses Verhältnis gilt für typische Kalibrierungen. Der typische Fühlerdurchmesser im Verhältnis zum Messbereich ist unten dargestellt. Beachten Sie, dass der Fühlerdurchmesser größer ist als der Spulendurchmesser.
Die Standardbereiche liegen zwischen 0,5 mm und 15 mm. Hochauflösende Kalibrierungen und Kalibrierungen mit erweitertem Bereich sind auf Anfrage für spezielle Anwendungen erhältlich.
Das Sensorfeld eines berührungslosen Sensors erfasst das Messobjekt in einem bestimmten Bereich. Die Größe dieses Bereichs wird als Messfleckgröße bezeichnet. Das Messobjekt muss größer sein als die Messfleckgröße, sonst ist eine spezielle Kalibrierung erforderlich. Die Messfleckgröße ist immer proportional zum Durchmesser der Sonde. Bei induktiven Sensoren beträgt die Messfleckgröße 300% des Durchmessers des Messbereichs.
Ja, das können Sie. Häufig wird ein Messobjekt von mehreren Messfühlern gleichzeitig gemessen. Wenn die Anwendung induktive Technologie erfordert, muss bei der Montageplanung besondere Sorgfalt walten, da Montageblöcke Störungen verursachen können und eine spezielle Kalibrierung erforderlich sein kann. Die Treiberelektronik kann als Master oder Slave konfiguriert werden. In Mehrkanalsystemen gibt der Master die Synchronisation für die Slaves vor.
Ja, das können sie. Magnetische Felder werden durch nichtleitende Verunreinigungen wie Staub, Wasser und Öl nicht beeinträchtigt. Wenn diese Verunreinigungen in den Erfassungsbereich zwischen einem induktiven Sensor und dem Messobjekt eindringen, wird die Sensorleistung nicht beeinträchtigt. Daher sind induktive Sensoren die beste Wahl, wenn die Anwendung in einer schmutzigen oder rauen Umgebung stattfindet. Es ist auch möglich, durch Kunststoff oder Glas auf ein Ziel zu blicken. Die induktiven Sonden von Lion Precision entsprechen der Schutzart IP67 und können sogar vollständig in eine nicht korrosive Flüssigkeit eingetaucht werden.
Ja, das können sie. Unsere induktiven Sonden wurden getestet und halten nachweislich Drücken von bis zu 69 bar bzw. 1000 psi stand.
Ja, das können sie. Alle unsere induktiven Sensoren sind auf Wunsch vakuumtauglich bis UHV. Um unsere Standardsensoren vakuumtauglich zu machen, werden die Sensoren nach einer zusätzlichen Reinigung vakuumentlastet, um sicherzustellen, dass kein Gas eingeschlossen wird. Für Vakuumanwendungen ersetzen wir die Standardkabel der induktiven Sonden durch Teflonkabel und bieten Vakuumdurchführungen an.
Für Ultrapräzisionsanwendungen ist es wichtig, den gesamten Messkreislauf und mögliche Einflüsse auf diesen Kreislauf zu berücksichtigen. Einer dieser Einflüsse ist die Temperatur, und beim Vergleich von induktiven und kapazitiven Messtastern ist die von induktiven Messtastern erzeugte Temperatur höher. Wir können Sie diesbezüglich für temperaturempfindliche Vakuumanwendungen beraten.
Induktive Sonden haben aufgrund ihrer Toleranz gegenüber rauen Umgebungen einen größeren Temperaturbereich als andere berührungslose Sonden, z.B. kapazitive Sensoren. Standard-Induktivtaster, die Polyurethankabel verwenden, haben einen Betriebsbereich von -25 bis +125 °C. Hochtemperatursonden, die Teflon FEP-Kabel verwenden, haben einen Betriebsbereich von -25 bis +200°C. Beachten Sie, dass die Sensoren mit Teflonkabeln nicht IP67 sind und daher nicht in heiße Flüssigkeiten getaucht werden sollten. Mit einer geeigneten Kalibrierung können die Sensoren bei Temperaturen von flüssigem Stickstoff (-195,79 °C) für Kryogene Anwendungen eingesetzt werden.
Ja, das können sie. Da das Magnetfeld der Sensoren das Messobjekt durchdringt, sind sie empfindlich für das Material des Messobjekts. Induktive Sensoren müssen daher im Werk auf das gleiche Material kalibriert werden wie das Messobjekt in der Anwendung. Standardkalibrierungen sind für 4140 Stahl und Aluminium erhältlich. Für andere Messobjekte, wie Kupfer oder Wolfram, muss die Kalibrierung auf dieses Material erfolgen.
Beachten Sie, dass induktive Sensoren nicht mit rotierenden magnetischen Messobjekten (wie Eisen oder Stahl) verwendet werden sollten, es sei denn, die elektrischen Rundlauffehler sind für die Anwendung akzeptabel. Die hohe Permeabilität von magnetischen Werkstoffen wie Eisen und Stahl kann aufgrund von mikroskopisch kleinen Rissen und Materialschwankungen, die zu Permeabilitätsänderungen führen, zu kleinen Fehlern des induktiven Sensors innerhalb desselben Materialstücks führen. Die Änderungen sind zwar relativ gering, aber die extrem hohe Permeabilität magnetischer Materialien ermöglicht es hochauflösenden induktiven Sensoren, diese Änderungen in rotierenden Targets aus magnetischen Materialien zu erkennen.
Rundlaufdiagramm: tatsächlicher Rundlauf in blau, elektrischer Rundlauf vom induktiven Sensor in Rot.
Die Veränderung der Ausgangsspannung mit dem Abstand bei einem induktiven Sensor ist normalerweise nicht linear. Die Linearitätsspezifikation ist die Messung, wie weit der Ausgang von einer geraden Linie abweicht. Zur Berechnung des Linearitätsfehlers werden die Kalibrierungsdaten mit der Geraden verglichen, die am besten zu den Punkten passen würde. Diese Bezugsgerade wird aus den Kalibrierdaten mit Hilfe einer Anpassung nach der Methode der kleinsten Quadrate berechnet. Der Fehler an dem Punkt der Kalibrierkurve, der am weitesten von dieser Ideallinie entfernt ist, ist der Linearitätsfehler. Der Linearitätsfehler wird in der Regel in Prozent des Skalenendwerts angegeben. Wenn der Fehler am ungünstigsten Punkt 0,001 mm und der Skalenendwert der Kalibrierung 1 mm beträgt, würde der Linearitätsfehler 0,1 % betragen.
Namensstruktur von induktiven Lion-Sensoren:
