第章电涡流传感器

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第四章电涡流传感器1、了解电涡流传感器的工作原理；2、掌握FM电路的应用；3、了解接近开关的原理；掌握接近开关的应用。

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退出电涡流的应用

高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅

内

的

食

物。2008-10-3

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退出第一节电涡流传感器工作原理

电涡流效应演示

当电涡流线圈与金属板的距离x减小时，电涡流线圈的等效电感L减小，等效电阻R增大。感抗XL的变化比

R的变化

大

得

多，流过电涡流线圈的电流

i1增大。

线圈置于金属导体附近：

线圈中通以高频信号

i1

正弦交变磁场H1

金属导体内就会产生涡流

涡流产生电磁场

反作用于线圈,改变了电感

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退出i→Φi→ie→Φe→原线圈L变化

当传感器与被测导体靠近时，传感器的等效阻抗Z将发生变化，Z可表示为：

可用函数式表示如下Z=R+jωL=f（i1、f、、、r、x）

检测深度与激励源频率有无关系？

如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？属于接触式测量还是非接触式测量？

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退出集肤效应

集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。

电涡流在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应（也称趋肤效应）。

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退出等效阻抗与非电量的测量

检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f，可控制检测深度。激励源频率一般设定在100kHz~1MHz。频率越低，检测深度越深。

间距x的测量：如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就成为非接触地测量位移的传感器。

多种用途：如果控制x、i1、f不变，就可以用来检测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬度等参数。

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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，将导线绕在槽内。下图为CZF1型涡流传感器的结构原理，它采取将导线绕在聚四氟乙烯框架窄槽内，形成线圈的结构方式。1234561线圈2框架3衬套4支架5电缆6插头第二节电涡流传感器结构及特性2008-10-3

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退出CZF-1系列传感器的性能

探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？

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退出大直径电涡流探雷器

电涡流探头外形2008-10-3

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退出第三节测量转换电路

一、调幅式（AM）电路

石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响。调幅式测量电路原理框图

晶体振荡器

L

C

输出

放大

检波

滤波

R

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退出二、调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）

当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电涡流线圈的电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将f转换为电压Uo。

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退出鉴频器特性

使用鉴频器可以将f转换为电压Uo

鉴频器的输出电压与输入频率成正比2008-10-3

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退出第四节电涡流传感器的应用

一、位移测量

电涡流位移传感器是一种输出为模拟电压的电子器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工作面）将产生一个交变磁场。

当金属物体接近此感应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下使用。

电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，只要固定其他因素就可以用电涡流传感器来测量剩下的一个因素。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定性测量。

即使要用作

定

量

测量，也必须采用逐点标定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。

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退出（1）电涡流位移传感器外形2008-10-3

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退出（2）电涡流位移传感器的应用偏心和振动检测通过测量间隙来测量径向跳动测量弯曲、波动、变形测量金属薄膜、板材厚度测量尺寸、公差及零件识别测量注塑机开合模的间隙20庙08孤-1柄0-昏316退出（3）位公移的滴标定晒方法使用康千分浙尺，晌逐一允对照鄙测量恶电路愧的输首出电露压及邪数显过表读必数，炊列出辟对照盐表，榴存入佣计算止机，蔬从而叹达到询线性待化的鸦目的核。电涡弓流位锯移传诵感器妖的距局离与炊输出稻电压乳特性饮曲线量程冒为10细mm量程效为16泪mm量程患为20西mm20旅08忧-1肥0-欢317退出二、郊振动委测量(a怎)汽轮罪机和贞空气日压缩页机常隆用的凤监控叔主轴基的径吓向振番动的蔬示意碑图(b池)测量逝发动伙机涡逼轮叶层片的静振幅苏的示兼意图(c授)通常菠使用贞数个度传感抗器探惨头并袭排地绵安置姐在轴暴附近20汁08办-1势0-梅318退出调频经法测凳量振朵动的话波形20鄙08效-1率0-煎319退出振动豆测量汽轮徒机叶漫片测迈试测量抄悬臂许梁的农振幅于及频替率20案08或-1境0-则320退出三、窑转速赤测量（a）带凝有凹枯槽的栗转轴（b）带弊有凸骡槽的片转轴1－传首感器2－被屿测体假设冰转轴捉上开z个槽(或齿)，频忙率计全的读弓数为f（单羊位为Hz），百则转道轴的肯转速n（单蹄位为r/锐mi厅n）的巧计算项公式肢为20里08焦-1坦0-沃321退出电动蝴机转速服测量20迁08制-1道0-或322退出四、盲镀层查厚度枕测量由于躺存在碰集肤画效应伪，镀值层或令箔层堪越薄轿，电给涡流扇越小邻。测朋量前埋，可驼先用程电涡共流测狐厚仪亦对标写准厚耗度的锁镀层要和铜民箔作壳出“厚度-输出”电压后的标目定曲顺线，疗以便虚测量永时对微照。20时08经-1核0-胞323退出测量吨金属杀镀层振或绝辛缘层拉厚度测量哈金属瓶镀层牧或绝常缘层辆厚度锦的计良算方铁法有钳何区蜓别？电涡梳流测谣厚演黄示20玩08涨-1交0-杰324退出五、泊电涡由流式尖通道愧安全扁检查摊门安检插门的阴内部独设置毒有发辟射线尘圈和接收续线圈收。当晶有金肤属物叉体通料过时咽，交驶变磁炒场就匹会在芬该金工属导际体表播面产材生电嫌涡流捷，会裁在接害收线筹圈中亲感应缓出电检压，驰计算喉机根岂据感妨应电暴压的勾大小奏、相块位来驳判定末金属拣物体救的大涂小。在安株检门得的侧旺面还辩安装冶一台“软x光”扫描鞭仪，唯它对蒜人体敌、胶驾卷无渔害，面用软弦件处途理的袋方法成，可满合成齿完整躲的光锐学图况像。20爆08轮-1陶0-逮325退出安检窃门演溉示当有金属物体穿越安检门时报警20印08话-1裁0-毯326退出六、谊计数20仔08肤-1干0-痰327退出七、装电涡抢流表字面探略伤手持跨式裂妥纹测晃量仪油管感探伤滚子妙涡流茂探伤踩机用掌缠上型篮电涡镇流探骑伤仪大检测序飞机蛙裂纹20稀08咏-1鸡0-皂328退出探伤兆演示20轮08地-1露0-丢329退出第五漏节接近引开关呈简介接近更开关饭又称旅无触总点行低程开见关。渡它能蓬在一凡定的偶距离猛（几龄毫米锣至几危十毫坏米）哪内检顿测有词无物后体靠较近。岗当物霸体与愁其接蜡近到府设定姑距离蜡时，梅就可妙以发贴出“动作”信号仪。接近之开关拖的核区心部油分是“感辨箩头”，它映对正稿在接驶近的愁物体舰有很验高的示感辨绩能力商。一、大常用宇的接掠近开染关分筹类常用躁的接巨近开无关有电涡堡流式去（俗璃称电亩感接血近开栋关，亏以下病仅以勇电感彩接近弄开关列称呼眉之）汪、电披容式浅、磁倘性干我簧开迅关、鉴霍尔岩式、粥光电春式、职微波叙式、超迟声波介式等扛。20塑08敌-1饲0-何330退出接近惑开关籍外形20瘦08尾-1滨0-降331退出二、焦接近会开关且的特炮点接近君开关挎与被浇测物半不接泽触、家不会警产生聋机械庆磨损恳和疲税劳损郑伤、还工作枕寿命巾长、勇响应侵快、戒无触研点、幻玉无火攀花、舌无噪骑声、途防潮笋、防倍尘、翻防爆草性能境较好话、输则出信列号负收载能杂力强敬、体誓积小你、安胃装、撤调整愤方便克；缺点昌是触点慈容量痒较小背、输慢出短羽路时撕易烧霜毁。三、吸接近杨开关美的主小要性由能指领标额定抱动作亮距离座、工赠作距跨离、逆动作谨滞差主、重秋复定愤位精缠度（伤重复仓性）驱、动勒作频和率等秒。20悟08键-1浸0-诵332退出1.动作脖（检迷测）努距离:动作还距离榆是指钱检测折体按链一定窃方式好移动办时，舱从基准位万置（曲接近端开关愁的感孤应表系面）荒到开蝇关动错作时溉测得吃的基凯准位译置到屠检测羡面的究空间灯距离披。额邮定动炭作距丹离是我指接眉近开律关动券作距特离的殿标称伍值。2.设定纸距离俯：指镜接近坊开关赵在实顽际工跪作中北的整屑定距鼻离，仿一般慨为额挑定动作距卷离的0.臂8倍。阔被测角物与木接近从开关妨之间忘的安缴装距尚离一原般等今于额终定动梅作距拜离，绕以保甩证工巧作可宿靠。闹安装撑后还鹊须通颈过调击试，遭然后韵紧固孔。3.复位置距离城：接蔽近开吩关动确作后宋，又陡再次炉复位慌时的杠与被框测物留的距辫离，它略肌大于谱动作休距离愁。4.回差民值:动作锅距离夺与复昆位距票离之往间的绞绝对但值。键回差楼值越找大，情对外界的姨干扰卷以及拉被测闭物的扎抖动剩等的响抗干牲扰能宁力就严越强农。20饱08检-1吼0-睁333退出接近窜开关凡的检设测距眼离与称回差20展08释-1乡丰0-侦334退出5、响应饱频率f：按研规定堆，在1秒的埋时间很间隔记内，接近疑开关遇动作待循环佛的最奶大次猜数，敌重复吴频率悦大于逐该值程时，距接近缘瑞开关市无反敢应。6、响咳应时氏间t：接泻近开葵关检灭测到肚物体姻时刻敞到接夏近开遭关出惑现电巷平状粉态翻阴转的灰时间牙之差券。可姿用公串式换肆算：t=1该/f响应伸频率厕及响亦应时毫间示布意图20规08雅-1钓0-桥335退出四、苏电涡蕉流接谊近开原关的工作纷原理电涡杜流式足接近崖开关伏由