《感测技术基础》第4章6电涡流传感器

1、4.3.4 4.3.4 电涡流式传感器电涡流式传感器 电涡流式传感器是基于电涡流效应工作的传感电涡流式传感器是基于电涡流效应工作的传感器，优点是可实现非接触式测量。器，优点是可实现非接触式测量。电涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交电涡流式传感器的变换原理是利用金属导体在交流磁场中的流磁场中的电涡流效应电涡流效应。 若一金属板置于一只线圈的附近，它们之若一金属板置于一只线圈的附近，它们之间相互的间距为间相互的间距为 ，当线圈输入一交变电流，当线圈输入一交变电流i 时，时，便产生交变磁通量便产生交变磁通量，金属板在此交变磁场中，金属板在此交变磁场中会产生感应电流会产生感应电流i1 1，这种电

2、流在金属体内是闭，这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为合的，所以称之为电涡流电涡流。图图4-19 4-19 电涡流传感器等效电路电涡流传感器等效电路MMR RL L1 1L LR R1 11U1II电涡流在金属导体内的渗透深度定义为电涡流强度减小到表面电涡流在金属导体内的渗透深度定义为电涡流强度减小到表面强度的强度的1/e处的厚度处的厚度:fh金属板金属板ieMe高频激励电流产生的高频磁场作用于金属板的表面，在金属板表面将形成电涡流。与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈的的Q Q 值和等效阻抗值和等效阻抗Z Z、电感、电感L L均发生变化均发生变化。其变化与线圈附近金属板的

3、电阻率、磁导率、激励电流i及角频率等有关，若只改变距离而保持其它参数不变，则可将位移的变化转换为线圈自感的变化，通过测量电路转换为电压输出。高频反射式涡流传感器多用于位移测量，或接近开关。 CZF1 CZF1型涡流传感器型涡流传感器 主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。线绕在槽内。 1234561 1 线圈线圈 2 2 框架框架 3 3 衬套衬套4 4 支架支架 5 5 电缆电缆 6 6 插头插头 发射线圈发射线圈L L1 1和和接收线

4、圈接收线圈L L2 2分置于被测金属板分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，的上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频电压加到线圈当低频电压加到线圈L L1 1的两端后，所产生磁力的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板线的一部分透过金属板, ,使线圈使线圈L L2 2产生感应电动产生感应电动势势u u2 2。但由于涡流消耗部分磁场能量，使感应。但由于涡流消耗部分磁场能量，使感应电动势电动势u u2 2减少。减少。 u u2 2的大小与金属板的厚度及材料的性质有关，的大小与金属板的厚度及材料的性质有关，u u2 2随材料厚度随材料厚度h h的增加按负指数规律减少的增加按负指数规律减少, ,因此，因此，若金属板材料的性质一定，则利用若金属板材料的性质一定，则利用u u2 2的变化即的变化即可测金属板厚度。可测金属板厚度。heu2fhU U0 0图图4-22 4-22 交流电桥测量电路交流电桥测量电路L L1 1振荡器振荡