Spulentypen bei der Wirbelstromprüfung
Die Wahl der richtigen Sonde ist bei der Wirbelstromprüfung (ET) entscheidend für Empfindlichkeit, Auflösung und Prüfaussage. Grundsätzlich unterscheidet man drei Haupttypen: Absolutsonde, Differenzialsonde und Sende-Empfangs-Sonde (S/E).
Absolutsonde
Die Absolutsonde besteht aus einer einzigen aktiven Spule, deren Impedanz direkt gemessen wird. Der angezeigte Impedanzpunkt auf dem Komplexbild stellt den Absolutwert der Spulenimpedanz dar — beeinflusst durch Leitfähigkeit, Permeabilität, Liftoff und Geometrie des Prüfteils. Dies macht die Absolutsonde besonders empfindlich für graduelle Wanddickenänderungen, flächige Korrosionsabtragungen und Leitfähigkeitsänderungen z. B. infolge von Wärmebehandlungsunterschieden.
Ein wesentlicher Nachteil der Absolutsonde ist ihre Temperaturdrift: Temperaturänderungen im Prüfteil oder in der Sonde selbst verschieben den Impedanzpunkt und können Fehler vortäuschen oder überlagern. Zur Kompensation werden Referenzspulen oder elektronische Driftkorrekturen eingesetzt. Typische Anwendungen sind die Dickenmessung von Rohrwandungen bei der Innenrohrprüfung sowie die Kontrolle von Halbzeugen auf Leitfähigkeitsschwankungen.
Differenzialsonde
Die Differenzialsonde enthält zwei gleichartige, eng benachbarte Spulen, die gegensinnig in einer Brückenschaltung betrieben werden. Im fehlerfreien Bereich heben sich die Signale beider Spulen auf. Nur wenn eine Spule über einem Fehler liegt, während die andere fehlerfreies Material abtastet, entsteht ein Differenzsignal. Damit ist die Differenzialsonde unempfindlich gegen langsame, großflächige Änderungen (Temperaturdrift, allmählicher Wanddickenverlust) und reagiert ausgeprägt auf lokale Diskontinuitäten wie Risse, Pittings und Einschlüsse.
Charakteristisch ist das sogenannte Doppelsignal: Fährt die Sonde über einen Fehler, gibt zunächst die führende Spule ein Signal, dann die nachlaufende — im Impedanzbild entsteht eine liegend-achtförmige Kurve. Die Lage und Orientierung dieses Musters ermöglicht eine Charakterisierung von Fehlerart und -tiefe. Differenzialsonden werden bevorzugt bei der Rohrprüfung in Wärmetauschern und bei der Oberflächenrissprüfung eingesetzt.
Sende-Empfangs-Sonde (S/E, Transmit-Receive)
Bei der Sende-Empfangs-Konfiguration übernehmen zwei räumlich getrennte Spulen die Funktion von Erreger (Transmitter) und Empfänger (Receiver). Durch die räumliche Trennung wird die direkte induktive Kopplung zwischen Erreger- und Empfängerspule minimiert, was eine deutlich tiefere Eindringtiefe ermöglicht als bei Absolutsonden mit vergleichbarer Frequenz. Kreuzspulen-Konfigurationen (die Spulenachsen stehen orthogonal zueinander) unterdrücken das Direktsignal besonders effektiv.
S/E-Sonden werden eingesetzt, wenn dickere Deckschichten, Beschichtungen oder Mehrlagigkeit durchdrungen werden müssen. Innenrohrsonden (Bobbin Coils) als auch Array-Sonden mit S/E-Elementen ermöglichen die schnelle 100-%-Prüfung von Wärmetauscherrohren. Bei Array-Sonden (ECA, Eddy Current Array) werden viele S/E-Elemente in einer Sonde kombiniert und sequenziell elektronisch zugeschaltet, um ohne mechanische Bewegung ein breites Prüffeld abzudecken.
Auswahl nach Anwendung
Die Sondenauswahl richtet sich nach dem Prüfziel: Absolutsonden für Leitfähigkeits- und Dickenmessung, Differenzialsonden für die Risssuche bei Temperaturschwankungen, S/E-Sonden für Tiefenwirkung und Array-Konfigurationen. Prüffrequenz, Liftoff-Stabilität, Sondendurchmesser und Füllfaktor sind weitere Auswahlkriterien, die gemeinsam mit dem Sondentyp die Prüfempfindlichkeit bestimmen.