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entdeckt 01/2014

TITEL// Das Forschungsmagazin aus dem HZDR WWW.Hzdr.DE 22 23 der Wissenschaftler. Der Sensor besteht aus zwei E-förmigen Eisen, deren Pole sich beiderseits der Achse gegenüber lie- gen. Einer dieser dreizackigen Eisenkämme trägt auf seinem mittleren Pol eine Sendespule. Sie erzeugt ein Magnetfeld, das einige hundert Mal in der Sekunde seine Richtung wech- selt. Das Eisen konzentriert und verteilt zudem das Magnet- feld. Auf dem gegenüber liegenden Eisenkamm sind auf den äußeren Polen zwei Empfängerspulen angeordnet. Sie haben einen Abstand von wenigen Zentimetern. „Der richtet sich nach dem Durchmesser der Welle“, betont Buchenau. Messen kann er mit dieser Anordnung, die er als Differenzialtransfor- mator bezeichnet, die genaue Position und Lage, aber auch die Drehzahl der Welle. Drehende Wellen reißen das Magnetfeld mit sich Zwischen der Sende- und den Empfängerspulen befindet sich das zu messende Objekt: Eine Achse oder einfach nur eine Stange aus Metall, die irgendwie mechanisch verdrillt wird. Die Sendespule induziert in den Empfängerspulen einen Strom. „Wirken auf die Welle oder Achse keine Kräfte, sind beide Signale gleich“, erläutert Buchenau. Wird sie jedoch im Stillstand oder in der Bewegung durch Torsionskräfte verdrillt, dann misst die eine Empfängerspule einen etwas anderen Wert als die andere. „Mit Eingangsströmen von wenigen hundert Milli-Ampere messe ich einen deutlichen Effekt in Form einer Amplitudenänderung oder einer Phasenverschie- bung zwischen den Empfängersignalen“, sagt er. „Und das bei einem Abstand von über einen Zentimeter zwischen Welle und Sensor.“ Die Drehung der Welle reißt das Magnetfeld sozusa- gen mit sich. Voraussetzung ist allerdings, dass sie ferromag- netisch, also magnetisierbar ist. „Die Messung der Phasenver- schiebung ist sogar exakter“, verrät der technische Physiker. „Denn die kann in hundertstel bis tausendstel Schritten aufge- löst werden.“ Er überprüft anhand seiner Ergebnisse auch immer, ob diese die theoretischen Voraussagen verschiedener Labormodelle bestätigen, vor allem im Hinblick auf potentielle Stör- und Drifteinflüsse. PATENTIERT: Dominique Buchenau und seine Kollegen haben alle neu entwickelten Sensoren mit Patenten geschützt. Foto: Oliver Killig Das zu messende Objekt: Eine Achse oder Welle, die im Stillstand oder in der Bewegung verdrillt wird.

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