Micropulse Wegaufnehmer eine berührungslose, präzise und absolutmessende Messmethode

 

Berührungslos, präzise und absolut messend sind die entscheidenden Merkmale für den breiten, industriellen Einsatz von linearen, magnetostriktiven Wegaufnehmern. Durch die berührungslose und damit verschleißfreie Arbeitsweise werden teure Serviceeinsätze und lästige Stillstandszeiten vermieden. Das Wirkprinzip erlaubt es, sie in hermetisch dichte Gehäuse einzubauen. Denn die aktuelle Positionsformation wird über Magnetfelder berührungslos durch die Gehäusewand auf das innenliegende Sensorelement übertragen. Prinzipiell ist das gleichzeitige Messen von mehreren Positionen mit einem Messsystem möglich. Ohne umständliche, aufwändige und fehleranfällige Dichtungskonzepte erreichen magnetostriktive Wegmesssysteme die Schutzarten IP67 bis IP69K. Die hohe Resistenz gegenüber Schock- und Vibrationsbelastungen erweitern die industriellen Einsatzbereiche weit in den Schwermaschinen- und Anlagenbau. Die Mess- und Positionswerte, die nach dem Einschalten des Systems als absolute Werte sofort zur Verfügung stehen, sind in vielen Anwendungen zwingend und erhöhen durch das Wegfallen der Referenzfahrten die Maschinenverfügbarkeit erheblich.

                 

 

        

 

 

Das Messelement, der Wellenleiter, besteht aus einer speziellen Nickel-Eisen-Legierung mit 0,7 mm Außen- und 0,5 mm Innendurchmesser. In dieses Rohr ist ein Kupferleiter eingefädelt. Der Messvorgang wird durch einen kurzen Stromimpuls ausgelöst. Dieser Strom erzeugt ein zirkulares Magnetfeld, das aufgrund weichmagnetischer Eigenschaften des Wellenleiters in diesem gebündelt wird. An der zu messenden Stelle ist ein Permanentmagnet als Positionsgeber eingesetzt, dessen Feldlinien rechtwinklig zum Impulsmagnetfeld verlaufen und ebenfalls im Wellenleiter gebündelt sind.

 

In dem Bereich des Wellenleiters, wo sich beide Magnetfelder überlagern, entsteht im Mikrobereich des Gefüges eine elastische Verformung durch Magnetostriktion, die eine nach beiden Seiten sich ausbreitende mechanische Welle erzeugt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit dieser Welle im Wellenleiter beträgt z. B. 2.830 m/s und ist weitestgehend unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen (z. B. Temperatur, Erschütterung, Verschmutzung). Die zum Ende des Wellenleiters laufende Welle wird dort weggedämpft, während die zum Signalwandler laufende Welle durch Umkehrung des magnetostriktiven Effekts ein elektrisches Signal erzeugt. Die Wellenlaufzeit vom Entstehungsort bis zum Signalwandler ist direkt proportional zum Abstand zwischen Permanentmagnet und Signalwandler. Dieser Abstand kann über eine Zeitmessung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.