Skip to content
Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag November 6, 2012

Modellierung der absoluten Impedanz einer Luftspule mit Wirbelstromrückwirkung

Modeling of the Absolute Impedance of Coreless Coils Under Eddy-Eurrent Influence
Frank Wendler , Uwe Tröltzsch and Olfa Kanoun
From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Die analytische Modellierung von Spulenimpedanzen stellt die theoretische Grundlage vieler Wirbelstrommessverfahren dar. Wenn permeable Materialien untersucht werden, ist nicht nur die wirbelstrombedingte Impedanzänderung von Interesse, sondern auch die Relation dieser Änderung zu dem absoluten Wert. Feldmodelle auf der Grundlage des magnetischen Vektorpotentials wurden bereits zur Berechnung der wirbelstrombedingten Impedanzänderung benutzt. Durch Konvergenzprobleme bei der Integration lässt sich diese Berechnungsmethode nicht exakt auf den materialunabhängigen Impedanzanteil übertragen. In diesem Artikel wird die Ursache dieser Konvergenzprobleme gezeigt und über die Methode der Inneren und Äußeren Induktivität gelöst. So kann das bisherige Modellierungsverfahren um den materialunabhängigen Anteil auf eine ganzheitliche Impedanzbeschreibung erweitert werden. Eine ganzheitliche Modellierung umfasst alle betragsmäßig relevanten Impedanzanteile und liefert ein Maximum an Information aus den einzelnen Impedanzspektren. Die Leistungsfähigkeit dieses Verfahrens wird im anwendungsrelevanten Frequenzbereich von 10 kHz bis 10 MHz demonstriert, wobei berechneten Werten Versuchsdaten gegenübergestellt werden.

Abstract

The analytical modeling of coil impedances is a fundamental task for the design of antennas and eddy current sensors in different application fields. Not only changes of impedance but also the absolute values of the coil impedances are important because they provide a more detailed approach for magnetic material and coil characterization. Magnetic vector potential methods can give an accurate modeling of the magnetic field taking into account eddy current effects. Due to convergence problems during impedance calculation only the change of impedance is obtainable by the magnetic field model itself. These convergence problems can be explained and overcome by applying the concept of the internal and external inductance. In this paper we extent existing analytical impedance modeling techniques from differential impedance models to absolute impedance models. The provided model gives an analytical formula for coil impedances including eddy current influence in the target as well as in the coil itself. With the absolute impedance model available, the maximum of information can be extracted from the measured impedance spectra. The calculated results are compared to experimental values in the frequency range of 10 kHz to 10 MHz.


* Correspondence address: TU Chemnitz, Reichenhainerstr. 70, 09126 Chemnitz, Deutschland,

Published Online: 2012-11-06
Published in Print: 2012-11

© by Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München, Germany

Downloaded on 4.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1524/teme.2012.0242/html
Scroll Up Arrow