自动检测-第四章

1、本章介绍本章介绍电涡流效应电涡流效应、趋肤效应趋肤效应、电涡电涡流流传感器的原理传感器的原理、电涡流探头结构、特性电涡流探头结构、特性、调幅、调频转换电路调幅、调频转换电路，电涡流线性位移传电涡流线性位移传感器感器、安检门、裂纹检测安检门、裂纹检测等的应用，介绍等的应用，介绍接近开关接近开关的概念、分类、特性、结构、工的概念、分类、特性、结构、工作原理、特性参数及其应用。作原理、特性参数及其应用。4.1 4.1 电涡流传感器的工作原理电涡流传感器的工作原理4.2 4.2 电涡流传感器的结构及特性电涡流传感器的结构及特性4.3 4.3 电涡流传感器的测量转换电路电涡流传感器的测量转换电路4.4

2、4.4 电涡流传感器的应用电涡流传感器的应用4.5 4.5 接近开关及应用接近开关及应用电涡流效应演示电涡流效应演示 当电涡流线当电涡流线圈与金属板的圈与金属板的距离距离x 减小时，减小时，电涡流线圈的电涡流线圈的等效电感等效电感L 减减小小，等效电阻等效电阻R 增大增大，Q值降低值降低，流过电涡流，流过电涡流线圈的线圈的电流电流 i1 增大增大。 交变励磁引起铁心的涡流损耗交变励磁引起铁心的涡流损耗 Pe 减小变压器铁损耗的方法：减小变压器铁损耗的方法：（1）使用软磁材料减小）使用软磁材料减小Ph ；（2）增大铁心的电阻率，）增大铁心的电阻率， 减小涡流及其损耗减小涡流及其损耗 ；（3）用很

3、薄的互相绝缘的硅钢）用很薄的互相绝缘的硅钢片（片（0.1mm）叠成铁心，每一片）叠成铁心，每一片硅钢片内部的电涡流需要走较长硅钢片内部的电涡流需要走较长的扁形路线，减小了电涡流损耗的扁形路线，减小了电涡流损耗 。电涡流大电涡流大电涡流小电涡流小 干净、干净、高效的高效的 电磁炉电磁炉锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小，锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小，产生报警信号，停止励磁产生报警信号，停止励磁。2022-5-710 将工频将工频50HZ交流电转变为直流电，再逆变交流电转变为直流电，再逆变为中频（为中频（300HZ以上至以上至1000HZ）电压，接到）电压，接到中频炉的中频绕组两端，

4、在绕组中产生高密中频炉的中频绕组两端，在绕组中产生高密度的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属度的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属原料内部产生很大的电涡流，使金属的温度原料内部产生很大的电涡流，使金属的温度升高，甚至融化。中频炉广升高，甚至融化。中频炉广泛用于有色金属的泛用于有色金属的熔炼、熔炼、淬火淬火或锻压。或锻压。中频中频功率源功率源交变磁场的交变磁场的频率频率f 越高越高，电涡流的渗透，电涡流的渗透深度深度就越浅就越浅，趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应，趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应来控制非电量的检测深度。来控制非电量的检测深度。当当100kHz2MHz2MHz信号源产生的交变电压施

5、加信号源产生的交变电压施加到电感线圈到电感线圈L1上时，就产生一次电流上时，就产生一次电流i1 ，在线在线圈周围产生交变磁场圈周围产生交变磁场。如果。如果将线圈将线圈靠近一块金靠近一块金属导体，金属属导体，金属导体表面就产生电涡流导体表面就产生电涡流i2。i2在金在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而，而只集中只集中在金属导体的表面在金属导体的表面，这称为趋肤效应。，这称为趋肤效应。 a）直流电流时的均匀分布）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布）高频电流时，电流线趋向表面分布

6、.设电涡流线圈在高频时的等效电阻为设电涡流线圈在高频时的等效电阻为R1（大（大于直流电阻），电感为于直流电阻），电感为L1。当有被测导体靠近。当有被测导体靠近电涡流线圈时，则被测导体等效为一个短路环电涡流线圈时，则被测导体等效为一个短路环，电涡流线圈，电涡流线圈L1与导体之间存在一个互感与导体之间存在一个互感M。互感随线圈与导体之间距离的减小而增大。互感随线圈与导体之间距离的减小而增大。如果控制上式中的如果控制上式中的f、r不变，电涡流线圈的不变，电涡流线圈的阻阻抗抗Z 就成为线圈与被测金属体的就成为线圈与被测金属体的间距间距 的单值函数的单值函数，属于属于非接触式测量非接触式测量。电涡流线圈

7、受电涡流影响时的等效阻抗电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z由两部分构由两部分构成，即成，即等效电感等效电感L和和等效电阻等效电阻R串联而成串联而成： Z=R+jL=f(f、r、 )上式中的上式中的、为金属导体的磁导率和电导率，为金属导体的磁导率和电导率，r为表为表面因子，包括粗超度、沟痕、裂纹等面因子，包括粗超度、沟痕、裂纹等。 当当被测物与电涡流线圈的间距被测物与电涡流线圈的间距减小减小时，电涡流线圈时，电涡流线圈与被测金属的与被测金属的互感量互感量M增大增大，等效电感等效电感L减小减小，Q值降值降低低，等效电阻等效电阻R增大增大。由于线圈的感抗由于线圈的感抗XL的减小比的减小比R的的增大

8、大得多，故此时流过电涡流线圈的电流增大大得多，故此时流过电涡流线圈的电流i1增大增大。式中式中 R、L电涡流线圈靠近被测导体时的等效电电涡流线圈靠近被测导体时的等效电阻和等效电感。阻和等效电感。 当被测物与电涡流线圈的间距当被测物与电涡流线圈的间距减小时，电涡流线圈减小时，电涡流线圈与被测金属的互感量与被测金属的互感量M增大，增大，等效电感等效电感L减小减小，等效电等效电阻阻R增大增大，品质因数品质因数Q值降低：值降低：Q=L/RL/R等效电阻上消耗的有功功率等效电阻上消耗的有功功率P P 增大：增大：P=I 2R222211212222212222 jjUMMZR RLLRLIRLRL Q值

9、越大，曲线越尖锐值越大，曲线越尖锐，后级检测电路得到的后级检测电路得到的电压就越高电压就越高。Q初始初始检测深度的控制：电涡流线圈的检测深度的控制：电涡流线圈的激励频率一激励频率一般设定在般设定在100kHz1MHz。频率越低频率越低，有效测量，有效测量距离越大，能够距离越大，能够检测被测金属体内部参数的深检测被测金属体内部参数的深度也越深。度也越深。如果控制间距如果控制间距不变，就可以用来检测与表面不变，就可以用来检测与表面电导率电导率有关的有关的表面温度、表面裂纹等参数表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率或者用来检测与材料磁导率有关的有关的磁性特性磁性特性、表面硬度表面硬度等

10、参数。等参数。 表面温度升高，表面温度升高，电导率电导率 降低降低；表面有裂纹时，表面有裂纹时，电涡流减小电涡流减小。 电涡流探头电涡流探头外形及外形及调理电路前置器调理电路前置器交变磁场交变磁场 1-电涡流线圈电涡流线圈 2-探头壳体探头壳体 3-壳体上的位置调节螺纹壳体上的位置调节螺纹 4印制线路板印制线路板 5夹持螺母夹持螺母 6电源指示电源指示 7阈值指示灯阈值指示灯 8输出屏蔽电缆线输出屏蔽电缆线 9电缆插头电缆插头 探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？ 线圈线圈直径直径 /mm壳体壳体螺纹螺纹/mm线性线性范围范围/mm最佳安装最佳安装

11、距离距离/mm最小最小被测面被测面/mm 分辨力分辨力/m5M8110.515111M141.54235425M161.58470850M302251210010一种为调幅（一种为调幅（AM）式电路）式电路，另一种为调频电路另一种为调频电路PM。AM：用低频信号去调制高频载波的振幅，使其：用低频信号去调制高频载波的振幅，使其振幅按振幅按低频调制信号的规律而变化低频调制信号的规律而变化。PM：用低频信号去调制高频载波的频率，使其：用低频信号去调制高频载波的频率，使其频率按频率按低频调制信号的规律而变化低频调制信号的规律而变化。其幅度虽然也有变化，。其幅度虽然也有变化，必须经过双向限幅器，才能变必

12、须经过双向限幅器，才能变为等幅波，后级电路可以用为等幅波，后级电路可以用“鉴频器鉴频器”来鉴别载波的频率变来鉴别载波的频率变化，重新得到所包含的低频信化，重新得到所包含的低频信号。也可以接到单片机的计数号。也可以接到单片机的计数端，由单片机计算出被测量。端，由单片机计算出被测量。石英振荡器产生石英振荡器产生稳频、稳幅稳频、稳幅高频振荡电压高频振荡电压（100kHz2MHz）用于激励电涡流线圈。金属）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈两端电压的衰减，两端电压的衰减，输出电压输出电压Uo反映了金属体与电反映了金属体与电涡流线

13、圈的间距涡流线圈的间距。人的人的手、泥土或装满水的玻璃杯手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡器能对振荡器的振幅产生明显的衰减吗？的振幅产生明显的衰减吗？4根曲线与根曲线与f0的交点决定调幅电路的输出电压的交点决定调幅电路的输出电压0探头与被测物间距很远时探头与被测物间距很远时 1非磁性金属、间距较大时非磁性金属、间距较大时2非磁性金属、间距较小时（非磁性金属、间距较小时（Q值降低）值降低） 3磁性金属、间距较小时（铁磁损耗较大，磁性金属、间距较小时（铁磁损耗较大，Q值大幅降低）值大幅降低）当电涡流线圈与被测体的当电涡流线圈与被测体的距离距离x 变小时变小时，电涡流线圈，电涡流线圈的电感量的电感量L

14、 也随之变小（非铁质），也随之变小（非铁质），同时引起同时引起LC 振荡器振荡器的输出电压及的输出电压及频率变高频率变高。如果希望用模拟仪表进行显示。如果希望用模拟仪表进行显示或记录时，使用或记录时，使用“鉴频器鉴频器”，可以将，可以将 f 转换为电压转换为电压 Uo 。 设电涡流线圈的初始电感量设电涡流线圈的初始电感量L=0.8mH，微调，微调电容电容C 0 =100pF， （1pF1010-12-12F）求：探头中的振荡器的求：探头中的振荡器的初始频率初始频率f 0 。（一般将振荡器的频率控制在（一般将振荡器的频率控制在几百千赫兹几百千赫兹）012fLC解：解：-3-121=560kHz2

15、0.81010010f 设鉴频器电路的初始频率设鉴频器电路的初始频率f0=1MHz，该鉴频器的初始输出电压为多少伏？当有铝该鉴频器的初始输出电压为多少伏？当有铝质金属板靠近时，输出电压如何变化？质金属板靠近时，输出电压如何变化？ 一、位移测量一、位移测量 电涡流位移传感器的输出为电涡流位移传感器的输出为模拟量，例如：模拟量，例如：05V。当金属物体接近探头的感应面时，金属。当金属物体接近探头的感应面时，金属表面吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振表面吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的荡器的输出幅度衰减或频率变化输出幅度衰减或频率变化，单片机根据，单片机根据Uo或或f，可以计算出与被检测

16、物体的距离、振，可以计算出与被检测物体的距离、振动频率等参数。电涡流位移传感器属于动频率等参数。电涡流位移传感器属于非接触非接触测量测量器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影响。响。 位移测量包含：位移测量包含：偏心、间隙、位置、偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲击、移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度偏心率、冲程、宽度等。等。数显数显位移测量仪位移测量仪 探头探头1旋转设备（汽轮机）旋转设备（汽轮机） 2主轴主轴 3联轴器联轴器 4电涡流探头电涡流探头 5夹紧螺母夹紧螺母 6发电机发电机 7基座基座使用千分尺，逐一对照测量电

17、路的输出电压使用千分尺，逐一对照测量电路的输出电压及数显表读数，列出对照表，存入计算机及数显表读数，列出对照表，存入计算机，从而，从而达到达到线性化和曲线拟合线性化和曲线拟合的目的。的目的。1 1探头夹具探头夹具 2 2电涡流探头电涡流探头 3 3标准圆片状试件标准圆片状试件 4 4千分尺测杆千分尺测杆 5 5千分尺套筒千分尺套筒 6 6套筒定螺钉套筒定螺钉 7 7千分尺千分尺 8 8底座底座 9 9水平调节垫脚水平调节垫脚在标定区域里，共在标定区域里，共设置多个测量点设置多个测量点。首先调节千分尺首先调节千分尺的读数为的读数为0.000mm。旋松探头夹具的调节螺母，。旋松探头夹具的调节螺母，

18、使探头使探头与试件刚好接触与试件刚好接触，计算机测得探头绝对零位的输出电压计算机测得探头绝对零位的输出电压。然后旋动千分尺，使试件缓慢离开探头，然后旋动千分尺，使试件缓慢离开探头，每隔设定的位每隔设定的位移（例如移（例如0.8mm），测量电涡流传感器的输出电压），测量电涡流传感器的输出电压。1正程数据（黑点正程数据（黑点 ） 2正程折线（细实线）正程折线（细实线）3回程数据（空心圆圈回程数据（空心圆圈 ） 4回程折线（虚线）回程折线（虚线） 5计算机拟合曲线（粗实线）计算机拟合曲线（粗实线） 齐平式传感器安装时可以不高出安装齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。面，不易被损害。齐平式

19、齐平式 电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，例如例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、磁导率、表面因素、距离等磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感，因此电涡流传感器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以影响测量结果。所以电涡流传感器多用于影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性定性测量测量。 在用作定量测量时，必须采用在用作定量测量时，必须采用逐点标逐点标定、计算机线性纠正、温度补偿定、计算机线性纠

20、正、温度补偿等措施。等措施。 电涡流探头电涡流探头电涡流探头电涡流探头对桥梁、丝杆等机械结构的振动测量，须使用多个对桥梁、丝杆等机械结构的振动测量，须使用多个电涡流传感器，但工作频率必须错开。电涡流传感器，但工作频率必须错开。交变磁场交变磁场测量冷轧板厚度测量冷轧板厚度导向辊导向辊 通过测量间隙来通过测量间隙来测定测定 热膨胀引起的上下平移热膨胀引起的上下平移间隙越大，间隙越大，电涡流越小电涡流越小电涡流探头电涡流探头间距间距1 1、2 2、3 3 的量程和线性范围各为多少的量程和线性范围各为多少mmmm？检波后，检波后，得到正半周得到正半周，低通滤波器滤除载波后，低通滤波器滤除载波后，得到被

21、测振动的各项参数：振幅、周期、频率、得到被测振动的各项参数：振幅、周期、频率、失真等。失真等。用电涡用电涡流调幅法测流调幅法测量简谐振动量简谐振动时，输出为时，输出为典型的典型的调幅调幅波形波形检波二极管仅让正半周信号通过检波二极管仅让正半周信号通过a）径向振动测量）径向振动测量 b）长轴多线圈测量）长轴多线圈测量 c）叶片振动测量）叶片振动测量1电涡流线圈电涡流线圈 2被测物被测物汽轮机叶片参数的检测汽轮机叶片参数的检测 测量悬臂梁的振测量悬臂梁的振幅及频率幅及频率 若转轴上开若转轴上开z z 个槽个槽( (或齿或齿) )，频率计的读，频率计的读数为数为f（单位为（单位为Hz），则转轴的转速

22、），则转轴的转速n（单位（单位为为r/min）的计算公式为）的计算公式为 60 fnz10T 例例： 设齿数设齿数z z =48，测得频率，测得频率 f=120Hz，求：该求：该齿轮的转速齿轮的转速n 。解：解：n =60f / z=6012048=720048 =150r/min1电涡流线圈电涡流线圈 2被测物被测物 由于存在由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越小集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越小。测量前，可先用电涡流测厚仪对标准厚度的镀层和铜箔测量前，可先用电涡流测厚仪对标准厚度的镀层和铜箔作出作出“厚度厚度- -输出输出”电压的标定曲线电压的标定曲线，以便测量时对照。，以便测量时

23、对照。 1 1电涡流测厚仪电涡流测厚仪 2 2金属镀层金属镀层 3 3塑料工件塑料工件塑料表面的塑料表面的金属镀层越金属镀层越厚，电涡流厚，电涡流就越大。就越大。测量绝缘层厚度与测测量绝缘层厚度与测量金属镀层的原理是相量金属镀层的原理是相反的。反的。绝缘层越厚，探绝缘层越厚，探头与金属板之间的距离头与金属板之间的距离就越大就越大，电涡流就越小电涡流就越小。安检门的内部设置有安检门的内部设置有发射发射线圈和接收线圈线圈和接收线圈。当有金属。当有金属物体通过时，交变磁场就会物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出流，会在接收线圈中感应出电压，

24、计算机根据电压，计算机根据感应电压感应电压的大小、相位的大小、相位来判定金属物来判定金属物体的大小。如果采用体的大小。如果采用1 16 6区线区线圈检测技术圈检测技术，可以显示，可以显示报警报警的部位。的部位。金属金属报警报警由由1个大线圈、个大线圈、6个小线圈、补偿线圈等组成个小线圈、补偿线圈等组成。L11、L12与与L21、L22相互垂直，成相互垂直，成电气正交状态电气正交状态，无磁路交链，无磁路交链,o=0。在有金属物体通过。在有金属物体通过L11、L12形成的交变磁场形成的交变磁场H1时，时，交交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流。电涡流也将。电涡

25、流也将产生一个新的微弱磁场产生一个新的微弱磁场H2。H2的相位与金属体位置、大的相位与金属体位置、大小等有关，但与小等有关，但与L21、L22不再正交，因此不再正交，因此可以在可以在L21、L22中感应出电压中感应出电压。H2根据人体基本结构，根据人体基本结构，将安检门将安检门划分为划分为6个探测区域个探测区域，可，可进行进行100级灵敏度的调整级灵敏度的调整，根据实际应用，根据实际应用状况，预先设定灵敏度的级别。状况，预先设定灵敏度的级别。最高灵敏度可探测到一枚回形针最高灵敏度可探测到一枚回形针大小的金属，但大小的金属，但又可排除又可排除皮带扣、皮带扣、钥匙、首饰、硬币等物品。钥匙、首饰、硬

26、币等物品。手持式裂纹测量仪手持式裂纹测量仪油管油管探伤探伤轴承滚子涡流探轴承滚子涡流探伤机是由计算机控伤机是由计算机控制的轴承滚子表面制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专用微裂纹探伤的专用设备，可探出深设备，可探出深 30m的表面微小裂的表面微小裂纹。纹。接近开关又称接近开关又称无触点行程开关无触点行程开关。它能在一。它能在一定的距离（定的距离（几毫米至几十毫米几毫米至几十毫米）内检测有无）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出就可以发出“动作动作”信号。信号。 接近开关的核心部分是接近开关的核心部分是“感辨头感辨头”，也称，也称探头，它对正

27、在接近的物体有很高的感辨能探头，它对正在接近的物体有很高的感辨能力。力。 常用的接近开关有电涡流式（也称常用的接近开关有电涡流式（也称电感接近电感接近开关开关）、电容式、）、电容式、 、超声波式、霍尔式、光、超声波式、霍尔式、光电式、磁性干簧开关、微波式等。电式、磁性干簧开关、微波式等。多数三线制接近开关的多数三线制接近开关的VccVcc为电源为电源, ,GNDGND为电为电源地源地, ,OUTOUT为信号线。为信号线。 1）非接触检测，不影响被测物的运行工况非接触检测，不影响被测物的运行工况。2）定位准确度高。）定位准确度高。3）不产生机械磨损和疲劳损伤不产生机械磨损和疲劳损伤，耐腐蚀，动作

28、频率高，耐腐蚀，动作频率高，工作寿命长。工作寿命长。4）响应快，约几毫秒至十几毫秒响应快，约几毫秒至十几毫秒。5）采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作可靠）采用全密封结构，防潮、防尘性能较好，工作可靠性强。性强。6）无触点、无火花、无噪声，可适用于要求）无触点、无火花、无噪声，可适用于要求防爆防爆的场的场合（防爆型）。合（防爆型）。7）易于与计算机或）易于与计算机或PLC等接口。等接口。8）体积小，安装、调整方便）体积小，安装、调整方便9）缺点是缺点是“触点触点”容量较小，输出短路时易烧毁。容量较小，输出短路时易烧毁。 额定动作距额定动作距离离、复位距离、复位距离、工作距离、工作距离、动作

29、动作滞差滞差、重复定位、重复定位精度（重复性）、精度（重复性）、动作频率动作频率等。等。 （1）动作距离：当被测物由正面靠近接近开）动作距离：当被测物由正面靠近接近开关的感应面时，关的感应面时，使接近开关动作（输出状态变使接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离为有效状态）的距离min（mm） 。（2）复位距离：当被测物由正面）复位距离：当被测物由正面离开接近开离开接近开关的感应面，接近开关转为复位时，被测物离关的感应面，接近开关转为复位时，被测物离开感应面的距离开感应面的距离max。（3）动作滞差）动作滞差 ：复位距离与动作距离之差复位距离与动作距离之差。动作滞差越大，对抗被测物抖动等造成

30、的机械动作滞差越大，对抗被测物抖动等造成的机械振动干扰的能力就强，但动作准确度就越差。振动干扰的能力就强，但动作准确度就越差。（4）额定工作距离：额定工作距离指）额定工作距离：额定工作距离指接近开接近开关在实际使用中被设定的安装距离关在实际使用中被设定的安装距离。在此距离。在此距离内，接近开关不应受温度变化、电源波动等外内，接近开关不应受温度变化、电源波动等外界干扰而产生误动作。界干扰而产生误动作。额定工作距离应小于动额定工作距离应小于动作距离作距离，但是若设置得太小，有可能无法复位。，但是若设置得太小，有可能无法复位。实际应用中，考虑到各方面环境因素干扰的影实际应用中，考虑到各方面环境因素干

31、扰的影响，较为响，较为可靠的额定工作距离约为动作距离的可靠的额定工作距离约为动作距离的75%。（5）重复定位准确度）重复定位准确度(重复性重复性)：表征：表征多次测多次测量的最大动作距离平均值量的最大动作距离平均值。其数值的离散性的。其数值的离散性的大小一般为最大动作距离的大小一般为最大动作距离的1%5%。离散性。离散性越小，重复定位准确度越高。越小，重复定位准确度越高。（6）动作频率：）动作频率：每秒连续不断地进入接近开每秒连续不断地进入接近开关的动作距离后又离开的被测物个数或次数称关的动作距离后又离开的被测物个数或次数称为动作频率为动作频率。若接近开关的动作频率太低而被。若接近开关的动作频

32、率太低而被测物又运动得太快时，测物又运动得太快时，接近开关就来不及响应接近开关就来不及响应物体的运动状态物体的运动状态，有可能造成漏检有可能造成漏检。电涡流接近开关由电涡流接近开关由LCLC高频振荡器和放大调理等高频振荡器和放大调理等电路组成电路组成，金属物体在接近辨头时，表面产生涡，金属物体在接近辨头时，表面产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振振荡频率或振荡幅度发生变化荡频率或振荡幅度发生变化，由，由内部电路处理后，内部电路处理后，输出对应的开关量输出对应的开关量，由此识别出有无金属物体接，由此识别出有无金属物体接近，进而近，进而控制外电路

33、的通或断控制外电路的通或断。电涡流接近开关。电涡流接近开关所能检测的物体必须是所能检测的物体必须是导电性能良好的金属物体导电性能良好的金属物体。调幅式检测电路：调幅式检测电路：以输出高频信号的幅度来反以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。当被测金属与接近开关探头的距离小于设定值当被测金属与接近开关探头的距离小于设定值时，时，振荡电路停振振荡电路停振。有的位移传感器同时具备两种动输出状态，可有的位移传感器同时具备两种动输出状态，可选择选择从高电压向低电压转变从高电压向低电压转变、和、和从低电压向高电从低电压向高电压转变压转变两种方式，分

34、别称为两种方式，分别称为NPNNPN和和PNPPNP输出模式，输出模式，俗称为常开输出俗称为常开输出或或常闭输出常闭输出模式。模式。标准检测体标准检测体：可与现场被检金属作比较的标准：可与现场被检金属作比较的标准金属检测体。标准检测体通常为正方形的金属检测体。标准检测体通常为正方形的A3钢，钢，厚度为厚度为1mm，所采用的，所采用的边长是接近开关检测面直边长是接近开关检测面直径的径的2.5倍倍。感辩头的直径应当小于被测体直径的感辩头的直径应当小于被测体直径的1/4 对于非磁性材料，被测体的对于非磁性材料，被测体的电导率越高电导率越高，则，则灵敏度越高灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导率；被

35、测体是磁性材料时，其磁导率将影响电涡流线圈的感抗，其将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗磁滞损耗还将影还将影响电涡流响电涡流线圈的线圈的Q Q值值。磁滞损耗大时，其灵敏磁滞损耗大时，其灵敏度通常较高。度通常较高。接近开关的安装方式：接近开关的安装方式：齐平式（齐平式（又称埋入型又称埋入型）的接近开关表面可）的接近开关表面可与与被安装的金属物件形成同一表面被安装的金属物件形成同一表面，不易被碰坏，不易被碰坏，但但灵敏度较低灵敏度较低；非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需非齐平式（非埋入安装型）的接近开关则需要把要把感应头露出一定高度感应头露出一定高度，否则将降低灵敏度。，否则将降低灵敏度。齐平式

36、安装齐平式安装非齐平式安装非齐平式安装响应频率响应频率f ：按规定，：按规定，在在1秒的时间间隔内，秒的时间间隔内， 接近开关能够响应的动作循环的最大次数接近开关能够响应的动作循环的最大次数，重，重复频率大于该值时，接近开关复频率大于该值时，接近开关无反应无反应。响应时间响应时间t ：t =1/ f 。当被检测物体在当被检测物体在1s1s内内掠过的个数超过接近开掠过的个数超过接近开关的响应频率时关的响应频率时，接近开关，接近开关没有响应或出错没有响应或出错。输出状态：输出状态：常开常开/ /常闭常闭型接近开关型接近开关当无检测物体时，对常开型接近开关而言，当无检测物体时，对常开型接近开关而言，

37、由于接近开关内部的输出晶体管截止，所接的由于接近开关内部的输出晶体管截止，所接的负载不工作（失电）；负载不工作（失电）；当检测到物体时，内部当检测到物体时，内部的输出级的输出级NPNNPN晶体管导通，负载得电工作晶体管导通，负载得电工作。对对常闭型接近开关常闭型接近开关而言，当而言，当未检测到物体时，未检测到物体时，输出级的输出级的PNPPNP晶体管与晶体管与V VCCCC导通状态，接地的负导通状态，接地的负载得电工作载得电工作；反之则负载失电。；反之则负载失电。NPN二线二线， NPN三线三线， NPN四线，四线，PNP二线，二线， PNP三线，三线， PNP四线，四线，DC二线，二线，AC

38、二线，二线， AC五线（带继电器）五线（带继电器）等几种。等几种。NPN三线制接近开关的接线三线制接近开关的接线负载负载负载负载负载负载负载负载负载负载导通压降：接近开关在导通状态时，开导通压降：接近开关在导通状态时，开关内部的输出三极管集电极与发射极之间关内部的输出三极管集电极与发射极之间的电压降。的电压降。额定工作电流时，额定工作电流时，导通压降约为导通压降约为0.3V。0.3VOUT端与端与GND端的压降端的压降Uces约为约为0.3V，流过，流过KA的电流的电流IKA=(VCC-0. 3)/RKA。若。若IKA大于大于KA的额定吸合电流的额定吸合电流，则，则KA能够可靠吸合。能够可靠吸

39、合。 a）三线制接近开关原理框图）三线制接近开关原理框图 b）NPN、OC门常开输出门常开输出电路电路 c）NPN型接近开关的特性型接近开关的特性设某一接近开关的设某一接近开关的最大阻性输出电流最大阻性输出电流IKA=300mA，工作，工作电压电压VCC=24V，求求:最小负载电阻（最大负载）最小负载电阻（最大负载） Rmin 。解：解：Rmin=(VCC-0. 3)/IKA=(24-0.3)V/0.3A=79。若负载为若负载为感性，应大于此值的一倍感性，应大于此值的一倍,工作电流减为工作电流减为50%以下以下,且且应在应在感性负载两端并联续流二极管，反向接法感性负载两端并联续流二极管，反向接法，见下图。，见下图。灌电流灌电流 当被测物体未靠近接近开关时，当被测物体未靠近接近开关时，UB=0，OC门的基极门的基极电流电流IB=0，OC门截止，门截止，OUT端为高阻态（接入负载后端为高阻态（接入负载后为接近电源电压的高电平）为接近电源电压的高电平）；当被测体逐渐靠近，到达当被测体逐渐靠近，到达动作距离动作距离min时，时，OC门的输出端对地导通，门的输出端对地导通，OUT端对地端对地为低电平（约为低电平（约0.3V）。）。 当被测物体逐渐远离当被测物体逐渐远