Magnetische Aufnehmer

Magnetische Aufnehmer (Pulse-per-Revolution-/PPR-Sensoren) sind das Arbeitspferd der Torsionsschwingungssensorik. Sie sind robust, kostengünstig und lassen sich einfach an einem vorhandenen Zahnrad montieren. Weniger Zahnradzähne bedeuten weniger Messwerte pro Umdrehung. Diese Abtastdichte ist von der Zeitauflösung des Messsystems zu unterscheiden.

Am besten geeignet für: raue Umgebungen, Nachrüstung an vorhandenen Zahnrädern, kostensensible Anwendungen.

Optische Encoder

Optische Encoder nutzen Zebraband oder Zebrascheiben, die von einer Lichtschranke gelesen werden, und erreichen höhere Pulsraten und feinere Genauigkeit als magnetische Aufnehmer. Der Kompromiss: Empfindlichkeit gegenüber Schmutz, Staub und Öl – Bedingungen, die im Motorraum oder in Industriegetrieben häufig vorkommen.

Am besten geeignet für: saubere Labor- oder Prüfstandsumgebungen mit hohem Genauigkeitsanspruch, wo Verschmutzung kontrolliert werden kann.

Inkrementalgeber

Hochauflösende Inkrementalgeber liefern genug Messwerte pro Umdrehung, um höhere Ordnungseffekte aufzulösen – ideal für Verzahnungsfehleranalysen und Getriebediagnostik.

Am besten geeignet für: Anwendungen, die eine detaillierte Analyse höherer Ordnungen erfordern, etwa Getriebe-NVH und Getriebediagnostik.

Für Anwendungen, die schnelle lineare oder rotatorische Bewegungen auf sehr feiner geometrischer Skala erfassen müssen – etwa Ventilhub oder Ventildrehung im gefeuerten Motor – bieten magnetoresistive (MR) Sensoren einen anderen Ansatz. Eine feine Zahnstruktur (bis hinunter zu 1 mm Teilung) im Messobjekt moduliert das Magnetfeld eines Stützmagneten, und der Sensor wandelt diese Modulation in ein proportionales elektrisches Signal um. Ausgestattet mit zwei um eine Viertelteilung versetzten Wheatstone-Brücken liefert ein MR-Sensor präzise Sinus- und Kosinussignale, aus denen sich eine Verschiebungs- oder Winkelkurve berechnen lässt – dasselbe Grundprinzip, das auch bei hochpräziser Torsionsschwingungs- und Ventiltriebmessung zum Einsatz kommt.

So finden Sie den richtigen Sensor

Einige praktische Punkte sind mindestens so wichtig wie die reinen Spezifikationen:

Umgebung: Staub, Öl und Vibrationsbelastung können optische Lösungen zugunsten magnetischer ausschließen.
Verfügbarkeit des Messobjekts: Magnetische Aufnehmer benötigen ein vorhandenes oder zusätzliches Zahn- bzw. Impulsrad; Encoder benötigen ggf. eine eigene Montagestelle.
Erforderlicher Ordnungsbereich: Höhere Ordnungsanalysen (Zahneingriff, hochfrequente Harmonische) erfordern einen Sensor mit ausreichend Impulsen pro Umdrehung, um Aliasing zu vermeiden.
Signalaufbereitung: MR- und Encodersignale benötigen in der Regel eine dedizierte Aufbereitungselektronik für ein sauberes, verarbeitbares Ausgangssignal.

Auflösung ist nicht nur eine Frage der Zähnezahl

Ein verbreiteter Irrtum ist, dass die Winkelauflösung eines Sensors durch seine Anzahl an Zähnen oder Linien bestimmt wird. In der Praxis ist die erreichbare Winkelauflösung – da sich das Messrad dreht und moderne Messsysteme hochauflösende Zeitzähler im Gigahertz-Bereich nutzen – meist deutlich feiner als die physische Zahnteilung, abhängig von Drehzahl und Zeitauflösung. Entscheidend für die Auflösung ist die Taktfrequenz des Zählers, nicht die Zähnezahl des Sensors. Mehr Zähne oder Linien erhöhen die Abtastrate (wie oft ein Messwert vorliegt), nicht die Feinheit der einzelnen Messung.

Torsionsschwingungssensoren und Messketten von ROTEC

ROTEC liefert komplette, aufeinander abgestimmte Messketten – Sensor, Signalaufbereitung und hochauflösende Messhardware mit Drehzahl-Eingangskarten im Gigahertz-Bereich – damit Torsionsschwingungssensoren ihr volles Auflösungspotenzial nicht nur auf dem Datenblatt, sondern im Feld ausspielen.

Fordern Sie ein Angebot oder eine Produktempfehlung für Ihre Anwendung an oder lesen Sie mehr darüber, wie diese Sensoren in die Torsionsschwingungsmessung und -analyse einfließen.