Wervelstroomsensoren detecteren de afstand of de defecten van metalen voorwerpen contactloos, dynamisch en nauwkeurig.

Ze worden meestal gebruikt voor het meten van ferromagnetische en niet-ferromagnetische stoffen. Ze zijn acceptabel voor toepassingen in zware industriële omgevingen vanwege hun uitzonderlijke tolerantie, zoals olie, stof, vocht en veldstoringen. Aangeboden flexibele en miniatuurversies, kunnen ook worden gebruikt voor metingen op afstand waar de plaats beperkt is.

Principe van wervelstroom

wervelstroom zijn elektrische stromen die in metalen worden geïnduceerd door het magnetische veld te veranderen. 

Wervelstroom vloeit in een gesloten cirkelvormig pad binnen de geleider, in een vlak verticaal op het magnetische veld.

Zijn wervelstromen AC of DC?

De stroom is altijd in één richting gericht in geval van gelijkstroom, terwijl het een wisselstroom is in geval van wisselstroom. In DC is er helemaal geen oscillatie. Hoewel in Wervelstromen echter geen vaste richting hebben, circuleren ze in de natuur. Het concept van AC en DC is niet van toepassing op deze stromen, aangezien er geen specifieke richting is waarin deze stromen stromen.

De stromen worden niet teruggevoerd naar de bron, omdat ze elektromagnetisch worden opgewekt. Daarom is het pad tussen de bronspoel in het algemeen en de belasting, die in dit geval het geleidende oppervlak is, onvolledig. De stromen stromen niet terug naar de bron. Het geleidende oppervlak, waar feitelijk werveling is ontstaan, voert hun energie af in de vorm van warmte. En aangezien het circuit technisch open is, kan het geen AC of DC worden genoemd.

Wervelstroom versus geïnduceerde stroom

Een wervelstroom is een geïnduceerde stroom maar in metaal of materialen waar je geen geïnduceerde stroom wilt, zoals de kern van de transformator of het montageframe.

Hoe ontstaat wervelstroom in een geleider?

Wanneer een geleider in een in de tijd variërende magnetische flux wordt geplaatst, verandert de flux door wisselende magnetische velden induceert kleine lussen in de geleider en stroom vloeit door deze lussen. De wet van Faraday. Deze stromen staan ​​bekend als wervelstromen.

Hoe werkt een wervelstroomsensor?

Werkingsprincipe van de wervelstroomsensor

wervelstroom sensoren maken gebruik van het principe: van wervelstroomvorming om de verplaatsing te bepalen. Het ontstaat wanneer een veranderend magnetisch veld een geleider snijdt. De relatieve beweging veroorzaakt een circulerende stroom elektronen, of elektronen, in de geleider. Deze circulerende wervelingen van elektromagneten met magnetische velden die de impact van aangelegde magnetische velden tegenwerken. Hoe krachtiger het magnetische veld, of hoe hoger de geleidbaarheid van de geleider, of zelfs hoe hoger de relatieve bewegingssnelheid, hoe groter de geïnduceerde stromen en hoe groter het tegenoverliggende gebied. Wervelstroomsondes nemen deze creatie van secundaire gebieden waar om de ruimte tussen de sonde en de doelsubstantie te ontdekken.

Toepassingen van wervelstroom

Er zijn verschillende industriële toepassingen waarbij wervelstromen worden benut, zonder wervelstromen zal deze niet goed functioneren. Enkele voorbeelden zijn magnetische remmen, op elektromagnetische demping gebaseerde toepassingen, inductieverwarmer, elektrische vermogensmeter, elektromagnetische levitatie, metaalkarakterisering, trillings- en positiemetingen, structurele testen, etc. Sommigen van hen zijn als volgt in detail uitgelegd:

• Magnetische levitatie en afstotende effecten: Hier wordt op wervelstroom gebaseerde afstotingskracht gebruikt in verschillende toepassingen. Dit zijn de basiscriteria die zijn benut tijdens de toepassing bij magnetische levitatie. Deze kracht kan zware objecten tegen de zwaartekracht in heffen zoals trein, monorail etc., ook dit systeem werkt wrijvingsvrij.
• Inductiefornuis: wervelstroom kan worden gebruikt bij het smelten van metalen en voor lasdoeleinden, herontwerpdoeleinden of voor het vervaardigen van legeringen. In een verwarmingselement op basis van een spoel is een wisselstroom met hoge freq. Toegestaan ​​om door een spoel te voeren die het respectieve te smelten metaal omgeeft.
• Magnetisch remmen in treinen: Meestal rijden treinen met hoge snelheden, voortaan moet het remsysteem van treinen effectief zijn met een soepele overgang naar vrije vormschokken. Wervelstroomeffect is geïntroduceerd door een sterke elektromagneet, die zich direct boven de rails bevindt, het activeert wervelstroom in de rails in tegengestelde richting van de rotatie van het treinwiel. Het is wrijvingsloos, dus geen mechanische koppeling; voortaan werkt deze rem op een soepele overgang zonder schokkende werking, maar alleen toepasbaar op elektrisch aangedreven treinen.
• Toepassing op basis van elektromagnetische demping: Er zijn maar weinig meters of instrumenten, dwz galvanometers maken gebruik van het effect van wervelstroom. De niet-magnetische vaste kern van metallisch materiaal wordt gebruikt om wervelstroomspoel te genereren oscilleert, die op zijn beurt de beweging van de spoel tegenwerkt en deze tot rust brengt door die tegengestelde krachten.
• Bij aandrijving met regelbare snelheid:  Een wervelstroomgekoppelde snelheidsaandrijving kan variabele snelheid worden bereikt zoals vereist voor verschillende industriële toepassingen.
• Wervelstroomsensoren meten trillingen in staalverzinkinstallaties
• Om de plaatdikte van plaatmetaal, buis of holle buizen te meten, werd ook een wervelstroomsensor gebruikt
• De beweging van de cilinderpositie in een verbrandingsmotor heeft ook een wervelstroomsensor
• Om beweging van hydraulische cilinders te meten, kan de wervelstroomsensor ook nuttig zijn.
• Gebruikt in vliegtuig, zoals deurvergrendelingsschakelaar en landingsgestelflap enz.

** Hoewel wervelstroom in sommige toepassingen ongewenst is, kan deze ongewenste magnetische interferentie in het gewenste signaal veroorzaken. Waar we magneten met een hoog veld toepassen, moet de analyse voor foutenveld gecreëerd door eddy worden berekend en verzorgd voor een betere nauwkeurigheid.

Wervelstroomtype verplaatsingssensor

Principe van detectie

Bij de wervelstroommethode worden hoogfrequente magnetische velden gebruikt. Deze high-freq. magnetisch veld wordt gecreëerd door stromen met een hoge frequentie te laten stromen in de spoel die in de wervelstroomsensoren is geplaatst, soms sondes of sensorkop genoemd. Stel dat een doel (metaal) in dit magnetische veld wordt geïntroduceerd. In dat geval zorgt elektromagnetische inductie ervoor dat magnetische flux over het oppervlak van dat ding gaat. Wervelstroom vloeit loodrecht. Hierdoor verandert de impedantie van de wervelstroomsensor. Vandaar dat de afstand door dit proces kan worden gemeten.

De verplaatsingsdetectoren van het wervelstroomtype produceren een buigzaam magnetisch veld door gebruik te maken van een hoge frequentie die aanwezig is in de detectorkop. Als er een meetobject (metaal) in dit magnetische veld zit, wordt er overtollige stroom gegenereerd rond de magnetische flux, die door het objectoppervlak gaat vanwege het resultaat van de elektromagnetische inductie. Dit heeft invloed op de impedantie van de spoel in de detectorkop.

Omdat de ruimte tussen het meetitem (legering) samen met de sensorpunt kleiner wordt, wordt er meer stroom gegenereerd en stijgt het energieverlies in de wervelstroomsensorpunt. Hierdoor wordt, zodra er dichterbij ruimte ontstaat, de oscillatie kleiner. Nadat de ruimte groter is, wordt de oscillatie groter. De detectoren corrigeren de varianten in de oscillatie, waardoor de gelijkspanning verandert. Maar lineariteit wordt gefixeerd via linearisatie en er kan een uitkomst worden gevonden die evenredig is met de ruimte.

De onderlinge interferentie heeft soms invloed op die meting.

Montage van aangezicht tot aangezicht

Parallelle montage

Er zijn verschillende methoden om tussendoor te interfereren; sommigen van hen zijn als volgt:

• Wervelstroomsensoren moeten met een tussenruimte worden geïnstalleerd, zodat er geen interferentie wordt veroorzaakt.
• Moet worden geïnstalleerd, samen met een ander freq-type.
• Moet worden geïnstalleerd gezien de interferentiepreventiefunctie.

Voor meer informatie over Wervelstroom klik Wervelstroomrem en Wervelstroomtesten.

Lees ook:

• Ir-sensoren
• Toepassing van ontwerpcriteria voor tactiele sensoren
• Kleursensor
• Pir-sensor
• Karakteristieken van robotsensoren
• Vlam sensor