Entwicklung eines energieautarken Wirbelstromprüfsystems für die Zustandsüberwachung von Bauteilen und Bauwerken

Ein zerstörungsfreies Prüfsystem, das die erfassten Daten drahtlos überträgt und mittels sog. Energy Harvesting oder Batterie betrieben werden kann, ist an Orten einsetzbar, die für eine Inspektion nicht permanent oder nur schwer zugänglich sind. Darüber hinaus kann das Prüfsystem eine kontinuierliche Überwachung gewährleisten, was die Betriebssicherheit verschiedener Bauteile und Strukturen verbessern kann. Im Rahmen des Beitrags wird die Entwicklung eines Prototyp-Prüfsystems vorgestellt. Dieses System besteht aus einem günstigen Wirbelstromsensor, einer energieeffizienten Auswerteeinheit mit einer Ultra-Low-Power-Mikrocontrollereinheit und einer Long-Range Wide Area Network (LoRaWAN) Datenübertragungseinheit. Die drahtlose und energieeffiziente Datenübertragung über LoRaWAN ermöglicht den Zugang zum industriellen Internet of Things und damit die Zusammenführung von Daten mehrerer Sensorsysteme in einer Cloud sowie die Verarbeitung dieser Daten, um den jeweiligen Zustand ortsunabhängig zu beurteilen. Das intelligente Prüfsystem kann hinsichtlich der Funktionalität modular erweitert werden. Mittels Multiplexing können weitere Wirbelstromsensoren verwendet werden. Zudem können weitere Sensoren wie z. B. Temperatur-, Bewegungs- oder Beschleunigungssensoren ergänzt werden. Die Fähigkeit zur drahtlosen Aktualisierung erlaubt zudem eine Anpassung des Auswertealgorithmus, um z. B. zwischen konventioneller Wirbelstromprüfung und Oberwellenanalyse wechseln zu können, oder auch die Anpassung von Alarmschwellen. Primär ermöglicht das System eine Materialcharakterisierung, Fehlerprüfung und Abstandskontrolle. Anwendungsbeispiele können ein Strukturmonitoring von kritischen Stellen an Brücken oder die Überwachung von bereits vorhandenen Rissen an Schweißnähten von Windenergieanlagen sein.