Messung Komplexe Impedanz Wirbelstromsensor mit (AFu) NWA?

[Wilhelm Wirbel (Gast)]

Moin,

die preiswerten Netzwerkanalysatoren für die Anwendung im 
Amateurfunkbereich gelten ja als spezialisiert aka auf AFU eingeschränkt 
nutzbar (Antennenanpassung etc.).

Dem Namen als NWA nach sollten sie aber auch nutzbar sein die komplexe 
Impedanz eines Wirbelstromsensor resp. dessen Änderung bei 
unterschiedlichen Abständen bei der Abstandsmessung nutzbar sein.

Geht das auch praktisch?

[Senfdazugeber (Gast)]

> Geht das auch praktisch?

Naja, da sich keiner erbarmt - Näherungssensoren sollen angeblich in 
einer anderen Liga spielen - IMHO hast was mindestens doppelt falsch 
verstanden.

[Senfdazugeber (Gast)]

Japp, unter doppelt falsch gibts noch einfach falsch, aber das wars 
nicht.

[Test (Gast)]

Wilhelm Wirbel schrieb:
> Dem Namen als NWA nach sollten sie aber auch nutzbar sein die komplexe
> Impedanz eines Wirbelstromsensor resp. dessen Änderung bei
> unterschiedlichen Abständen bei der Abstandsmessung nutzbar sein.

In was für einem Bereich erwartest du denn die Impedanz deines (oder 
besser die Impedanzänderung) deines Wirbelstromsensors und bei welcher 
Frequenz willst du messen?

Die meisten (V)NWAs haben ihre Genauigkeit (und auch Auflösung wegen des 
nahezu obligatorischen Log-Detektors) in einem Bereich um 50R. Für eine 
ordentliche Bestimmung von Impedanzen (z.B. für L- und C-Bauteile) und 
deren Güte bei Frequenzen jenseits der 10 MHz gibt es eigene 
Impedanz-Analysatoren. Das ist auch notwendig. Jeder kann das 
ausprobieren ... VNA nehmen und versuchen eine bekannte Spule zu 
vermessen. Das wird einfach nix. Für geringe Frequenzen taugen die 
verhältnismäßig einfachen Messverfahren der LCR-Meter.

[Volker M. (Gast)]

Test schrieb:

> Das wird einfach nix.

So pauschal kann man das nicht sagen. Zu meiner Zeit in der 
Arbeitsgruppe HF-Meßtechnik haben wir metallische Materialproben (kleine 
zylindrische Proben) in eine Zylinderspule gesteckt und mit dem VNA (HP 
8753C) vermessen. Das ist Wirbelstrommessung und funktionierte durchaus.

In wieweit die Lowcost-Analysatoren dafür gut genug kalibrierbar sind 
weiß ich nicht. Die Methode ist aber tauglich.

Grüße
Volker

[Wilhelm Wirbel (Gast)]

Servus und vielen Dank für die Anregungen:

Test schrieb:
> In was für einem Bereich erwartest du denn die Impedanz deines (oder
> besser die Impedanzänderung) deines Wirbelstromsensors und bei welcher
> Frequenz willst du messen?

Mess-Frequenzbereich ist so zwischen 350 kHz und 1200 kHz, generiert mit 
einem Sweep generator IC wie Analog Devices AD9833 o.ä.. der Betrag der 
Impedance sollte so um 10 Ohm liegen.

> Die meisten (V)NWAs haben ihre Genauigkeit (und auch Auflösung wegen des
> nahezu obligatorischen Log-Detektors) in einem Bereich um 50R.
Danke, das hatte ich noch nicht so auf dem Schirm, das die kleinen 
"Hobby-analysatoren" auf die 50 Ohm in der Funktechnik ausgelegt sein 
könnten.
Ist es nicht möglich mit einer SWR-Messung den ungefähren Impedanzsprung 
zu bestimmen und das entsprechend in der Berechnung zu berücktsichtigen 
und oder durch Verschieben der Erregerfrequenz zu kompensieren? 
Richtkoppler sind ja Bestandteil manches NWA. Dann muss ich auch 
checken, was die Antennen-NWA's so an Generatoren haben, für den 
Wirbelstrom ist es ja länger als fürs 160m Band, also etwas was 
Amaterfunk nicht unbedingt im Fokus hat.

> Für geringe Frequenzen taugen die
> verhältnismäßig einfachen Messverfahren der LCR-Meter.
Das nehm ich mal als Denkanstoss mit und schau wie sich ne simple 
L-Messung Schaltungstechnisch realisieren lässt.


Volker M. schrieb:
>Zu meiner Zeit in der
>Arbeitsgruppe HF-Meßtechnik haben wir metallische Materialproben (kleine
>zylindrische Proben) in eine Zylinderspule gesteckt und mit dem VNA (HP
>8753C) vermessen.

Danke, da schau ich mal was der HP8753C an Meßbereiche abdeckt und 
welcher davon der für die genannte Wirbelstrommessung benutzte sein 
könnte.

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Ich habe mal eine rotierende Wirbelstromsonde mit dem Velleman PCSGU250 
vermessen, da ist eine deutliche Resonanz um 500 kHz zu sehen. Sonden 
für niedrigere Frequenzen hatten dagegen einen ziemlich ebenen 
Amplitudengang, da war keine Resonanz.
Die Resonanz dürfte zum Teil auch von dem HF-Übertrager zwischen Rotor 
und feststehendem Teil stammen, das läßt sich nicht trennen.
Außerdem verschiebt sich die Resonanz mit der Kabellänge, ein halber 
Meter statt einem Meter schon mindestens auf 600 kHz hoch.
https://www.velleman.eu/products/view/?id=377622

[Wilhelm Wirbel (Gast)]

Christoph db1uq K. schrieb:
> Ich habe mal eine rotierende Wirbelstromsonde mit dem Velleman
> PCSGU250
> vermessen, da ist eine deutliche Resonanz um 500 kHz zu sehen. Sonden
> für niedrigere Frequenzen hatten dagegen einen ziemlich ebenen
> Amplitudengang, da war keine Resonanz.

Danke für die Beschreibung des Equipments und des Messergebnisses. Die 
Messung der komplexen Impedanz ist also mit einem Bodediagramm 
(Gesamtverstärkung über frequenz) erledigt?! Eine Resonanz kann man auch 
an 'meinem' Sensor messen, je nach Beschaltung zwischen 350 ... 1200 
KHz. Wie ausgeprägt der Gütefaktor, also die Erhöhung im 
'Resonanzbuckel' ist, kann ich mangel Bodediagramm nicht sagen, im 
"Vorversuch" wurde lediglich an einem Zweikanaloszi die erregerfrequenz 
'kurz' durchgedreht und festgestellt das sich Phase und Ampitude ändert.

> Die Resonanz dürfte zum Teil auch von dem HF-Übertrager zwischen Rotor
> und feststehendem Teil stammen, das läßt sich nicht trennen.
> Außerdem verschiebt sich die Resonanz mit der Kabellänge, ein halber
> Meter statt einem Meter schon mindestens auf 600 kHz hoch.
> https://www.velleman.eu/products/view/?id=377622


Ja, die Kabellänge hat einen Einfluß, wahrscheinlich auch die Übergange 
zwischen Kabel und Sonde. Ich seh da zwei Ansätze diesen unerwünschten 
Einfluß rauszurechnen. Zum einem mit einer Referensonde die immer an 
einer fixen Messtrecke misst. Oder mit Richtkoppler mit denen man 
zwischen reflektierten Erregungssignal und Signal vom Wirbelstrom 
unterscheiden kann. Letzteres scheint in kommerziellen 
Netzwerkanalysatoren der Wahl sein, da sich in deren Blockschaltbild 
diese Richtkoppler finden: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Netzwerkanalysator#Aufbau

[Christoph db1uq K. (christoph_kessler)]

Das PCSGU250 liefert ein komplettes Bode-Diagramm mit Amplitudengang 
(durchgezogene Linie) und Phasengang (gestrichelte Linie), also ein 
echter VNA. Die Gesamtverstärkung über der Frequenz (der Amplitudengang) 
wäre nur ein skalarer Analyzer.