电涡流传感器汇编

电涡流传感器-II吴喆wanlingren@163.com2015年3月27日PrincipleandapplicationofsensorEddyCurrentSensor-II电涡流传感器应用电涡流式接近开关Outline.....振动测量检波后，得到正半周，低通滤波器滤除载波后，得到被测振动的各项参数：振幅、周期、频率、失真等。用电涡流调幅法测量简谐振动时，输出为典型的调幅波形检波二极管仅让正半周信号通过振动测量a）径向振动测量b）长轴多线圈测量c）叶片振动测量1－电涡流线圈2－被测物p92调频法测量振动的波形振动测量汽轮机叶片参数的检测

测量悬臂梁的振幅及频率汽轮机叶片的激振测量示意图可以用激振小锤敲击叶片根部，利用李萨如（李沙茹）图形法测量汽轮机叶片的共振频率。而现在更多地利用计算机直接计算出振动信号的多项参数。李萨如（JulesAntoineLissajous）图形振动传感器的输出接到示波器的Y轴上，信号发生器的输出接到示波器的X轴上，示波器的光点的运动轨迹就是李萨如图形。如果两个信号的频率相同，光点的轨迹为一个椭圆。整数倍比例时,光点的轨迹见2:1、3:1、3:2等图形,李萨如图形与两个信号的相位差有关。10T

若转轴上开z个槽(或齿)，频率计的读数为f（单位为Hz），则转轴的转速n（单位为r/min）的计算公式为

转速测量转速传感器与齿轮的相对位置齿轮转速测量的计算

例：设齿数z=48，测得频率f=120Hz，求：该齿轮的转速n

。解：n=60f/z=60×120÷48=7200÷48=150r/min1－电涡流线圈2－被测物电动机转速测量测量绝缘层厚度测量绝缘层厚度与测量金属镀层的原理是相反的。绝缘层越厚，探头与金属板之间的距离就越大，电涡流就越小。电涡流探头绝缘层金属基板五、电涡流式通道安全检查门

安检门的内部设置有发射线圈和接收线圈。当有金属物体通过时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流，会在接收线圈中感应出电压，计算机根据感应电压的大小、相位来判定金属物体的大小。如果采用1~6区线圈检测技术，可以显示报警的部位。金属报警电涡流式通道金属安全检查门原理

L11、L12与L21、L22相互垂直，成电气正交状态，无磁路交链,Ｕo=0。在有金属物体通过L11、L12形成的交变磁场H1时，交变磁场就会在该金属导体表面产生电涡流。电涡流也将产生一个新的微弱磁场H2。H2的相位与金属体位置、大小等有关，但与L21、L22不再正交，因此可以在L21、L22中感应出电压。H2安检门灵敏度的设定根据人体基本结构，将安检门划分为6个探测区域，可进行100级灵敏度的调整，根据实际应用状况，预先设定灵敏度的级别。最高灵敏度可探测到一枚回形针大小的金属。可根据实际使用情况预先设定金属物品的可能部位及体积、重量、大小进行适当的灵敏度调节,排除皮带扣、钥匙、首饰、硬币等物品的误报电涡流表面探伤

Eddycurrentsaredistortedbythecrack,thischangesthemagneticfieldoftheeddycurrentsfromH'B

toH'C

therebychangingtheloadingonthecoil.Thecoilimpedancechangesto

Zcrack.手持式裂纹测量仪油管探伤轴承滚子涡流探伤机轴承滚子涡流探伤机是由计算机控制的轴承滚子表面微裂纹探伤的专用设备，可探出深30μm的表面微小裂纹。涡流探伤仪花瓣阻抗图掌上型

电涡流

探伤仪台式电涡流探伤仪电涡流式（电感式）接近开关接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可以发出“动作”信号。

接近开关的核心部分是“感辨头”，也称探头，它对正在接近的物体有很高的感辨能力。

接近开关外形接近开关与机械行程开关的比较

1）非接触检测，不影响被测物的运行工况。2）定位准确度高。3）不产生机械磨损和疲劳损伤，耐腐蚀，动作频率高，工作寿命长。4）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，工作可靠性强。6）无触点、无火花、无噪声，可适用于要求防爆的场合（防爆型）。7）易于与计算机或PLC等接口。8）体积小，安装、调整方便。（9）缺点是“触点”容量较小，负载短路时容易烧毁。机械式行程开关结构类似小型继电器的触点，有常开和常闭，电流一般不能超过2A。OC门作为输出开关，电流在200mA级以下，只能拖动小型信号继电器有源型接近开关接近开关的主要性能指标

（1）动作距离：当被测物由正面靠近接近开关的感应面时，使接近开关动作（输出状态变为有效状态）的距离δmin（mm）。（2）复位距离：当被测物由正面离开接近开关的感应面，接近开关转为复位时，被测物离开感应面的距离δmax。（3）动作滞差：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的机械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：额定工作距离指接近开关在实际使用中被设定的安装距离。在此距离内，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。额定工作距离应小于动作距离，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响，较为可靠的额定工作距离约为动作距离的75%。接近开关的主要性能指标（续）（5）重复定位准确度(重复性)：表征多次测量的最大动作距离平均值。其数值的离散性的大小一般为最大动作距离的1%～5%。离散性越小，重复定位准确度越高。（6）动作频率：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为动作频率。若接近开关的动作频率太低而被测物又运动得太快时，接近开关就来不及响应物体的运动状态，有可能造成漏检。电涡流接近开关的工作原理电涡流接近开关由LC高频振荡器和放大调理等电路组成，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，使接近开关振荡频率或振荡幅度发生变化，由内部电路处理后，输出对应的开关量，由此识别出有无金属物体接近，进而控制外电路的通或断。电涡流接近开关所能检测的物体必须是导电性能良好的金属物体。调幅式电涡流接近开关原理框图调幅式检测电路：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。当被测金属与接近开关探头的距离小于设定值时，振荡电路停振。有的位移传感器同时具备两种动输出状态，可选择从高电压向低电压转变、和从低电压向高电压转变两种方式，分别称为NPN和PNP输出模式，俗称为常开输出或常闭输出模式。四线制接近开关的接线说明输出状态：常开/常闭型接近开关当无检测物体时，对常开型接近开关而言，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）；当检测到物体时，内部的输出级NPN晶体管导通，负载得电工作。对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时，输出级的PNP晶体管与VCC导通状态，接地的负载得电工作；反之则负载失电。NPN二线，NPN三线，NPN四线，PNP二线，PNP三线，PNP四线，DC二线，AC二线，AC五线（带继电器）等几种。NPN三线制接近开关的接线负载负载蓝蓝蓝蓝导通压降：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的电压降。额定工作电流时，导通压降约为0.3V。0.3V三线制NPN常开型接近开关举例OUT端与GND端的压降Uces约为0.3V，流过KA的电流：IKA=(VCC-0.3)/RKA若IKA大于KA的额定吸合电流，则KA能够可靠吸合。

a）三线制接近开关原理框图b）NPN、OC门常开输出电路

c）NPN型接近开关的特性NPN常开型接近开关的施密特特性

当被测物体未靠近接近开关时，UB=0，OC门的基极电流IB=0，OC门截止，OUT端为高阻态（接入负载后为接近电源电压的高电平）；当被测体逐渐靠近，到达动作距离δmin时，OC门的输出端对地导通，OUT端对地为低电平（约0.3V）。

当被测物体逐渐远离接近开关,到达复位距离δmax时,OC门再次截止,KA失电。Δδ为接近开关的动作滞差（也称为“回差”）。

NPN常开型接近开关的施密特特性举例当金属工件从远处逐渐向接近开关靠近，到达δmin位置（5mm）时，开关动作，输出低电平。要想让它翻转回到高电平，则需要让工件倒退Δδ的距离，即：大于δmax的位置，7mm。Δδ大大超过抖动造成的倒退量，所以接近开关一旦动作，微小的干扰是无法让其复位的。

NPN常开型接近开关的施密特特性列表.距离/mm∞6.97.1∞电平状态高电平高电平低电平低电平低电平高电平高电平PNP常开型接近开关的电路

PNP型接近开关称为电流流出型开关，当被测物体未靠近接近开关时，PNP晶体管（OC门）截止，OUT端为高阻态（悬空），接了负载后，与地线等电位，负载两端没有电压差；

当被测物体逐渐靠近，到达动作距离δmin时，PNP型晶体管导通，输出端相当于接到电源Vcc，OUT端对地为高电平(约Vcc-0.3V)。PNP常开型接近开关的接线

PNP型接近开关的负载（KA）接在地线和OUT端之间。当被测体逐渐靠近，到达动作距离δmin时，PNP型晶体管导通，输出端相当于接到电源Vcc，OUT端对地为高电平(约Vcc-0.3V)，