Skin-Effekt

Zur Veranschaulichung des Verlaufs der Wirbelstromstärke in Tiefenrichtung kann ein Schichtenmodell herangezogen werden.

Unmittelbar an der Oberfläche des Prüfgegenstandes werden Wirbelströme erzeugt, die spiegelbildlich zum Spulenstrom verlaufen und ein dem Spulenfeld entgegengesetztes Magnetfeld aufbauen. Entsprechend dem Ohm‘schen Gesetz treten im Prüfgegenstand Wirkverluste auf, sodass das magnetische Gegenfeld schwächer ist als das Erregerfeld der Spule. Aus der Überlagerung beider entsteht ein geschwächtes magnetisches Gesamtfeld; das Magnetfeld der Spule wird praktisch in Tiefenrichtung stark abgeschirmt.

Dieses abgeschwächte Magnetfeld erzeugt in der gedachten, darunterliegenden Schicht nun geringere Wirbelströme, deren Richtung sich erneut umkehrt. Diese Wirbelströme wirken ihrerseits wie eine Spule und induzieren in der nächsttieferen Schicht wiederum Wirbelströme.

Dieser Vorgang setzt sich in Tiefenrichtung fort. Auf diese Weise wird mit zunehmendem Abstand von der Oberfläche das in den Prüfgegenstand eindringende Erregerfeld durch das Fließen der Wirbelströme mehr und mehr geschwächt und phasenverschoben. Die Phasenverschiebung entspricht der Zeitverzögerung, die sich aus der begrenzten Geschwindigkeit der fließenden Wirbelströme ergibt.

Die Verdrängung des magnetischen Feldes und die Konzentration der Wirbelströme an der Außenoberfläche des Prüflings bezeichnet man daher als Skin-Effekt (Haut-Effekt).

Ein Maß für die Abnahme der Wirbelstromdichte mit zunehmender Tiefenlage ist die Standardeindringtiefe. Die mit dem Abstand von der Oberfläche zunehmende Zeitverzögerung der fließenden Wirbelströme führt zur tiefenabhängigen Phasenverschiebung der Wirbelströme.