SENZORI INDUCTIVI CU CURENTI TURBIONARI

1. Principiul de functionare

Campul magnetic alternativ generat de o bobina alimentata cu tensiune alternativa creaza curenti turbionari (Foucault) in placile conductoare plasate langa bobina.

Adancimea de patrundere a campului magnetic in materialul conductor (efect pelicular sau efect skin) este data de relatia:

d = [2/(w ·m ·s )]1/2 . (1)

unde : w = 2·p ·f este pulsatia curentului alternativ;
        m = permeabilitatea magnetica a materialului conductor;
        s = conductivitatea electrica a materialului.
 
Metal Conductivitate (x 106 S/m) Conductivitate fata de Cu d (µm)

10 kHz

d (µm)

100kHz

d (µm)

1 MHz

d (µm)

10MHz

Cupru  58  1.000 660  210 66 21
Aluminiu 38  0.655  820  260 82 26
Inox 304 SS 1,3  0.022  4400  1400 440 140
Aliaj titan 0,59  0.010 6600 2100 660 210
Plumb 5,26          
Fier 11,2          
Staniu 9,61          

Prezenta curentilor turbionari se reflecta in impedanta bobinei excitatoare in mod similar cu reflectarea in primarul unui transformator a sarcinii din secundarul transformatorului. Un prim efect este cel datorat disiparii de energie prin efect Joule de catre curentii turbionari din cauza rezistivitatii materialului, ceea ce in caracteristicile bobinei excitatoare se manifesta prin cresterea rezistentei electrice (o rezistenta ce depinde de frecventa). Un al doilea efect al curentilor turbionari este cel al micsorarii inductantei bobinei excitatoare fiindca sensul curentului indus in material se opune variatiei curentului inductor, micsorand variatia fluxului magnetic prin bobina. Efectul este vizibil apropiind de bobina metale diamagnetice sau slab paramagnetice. Daca apropiem de bobina metale feromagnetice ca fierul si nichelul acest efect este mascat de cresterea inductivitatii datorita cresterii permeabilitatii magnetice a mediului.

Daca adancimea de patrundere este mai mare decat grosimea materialului atunci dispozitivul se poate folosi pentru masurarea grosimii stratului metalic, in caz contrar poate fi folosit pentru aprecierea diametrului conductoarelor plasate pe axa bobinei sau a distantei dintre bobina si corpul metalic (detector de metale).

2. Montajul experimental

Montajul experimental consta dintr-o bobina (cu sau fara miez) legata de bornele unui inductantmetru.

3. Modul de lucru

4. Analiza rezultatelor

Se calculeaza adancimea de patrundere cu formula (1) pentru materialele folosite. Se reprezinta grafic inductanta in functie de raportul dintre grosimea materialului si adancimea de patrundere.

5. Rezultate experimentale
Nr.

crt.

L x Observatii
(mH) (mm)