电感式传感器及应用-电涡流式传感器（传感技术课件）

任务4.1自感式传感器任务4.2差动变压器式传感器项目4电感式传感器及应用任务4.3电涡流式传感器4.3电涡流式传感器原理：电涡流效应根据法拉第电磁感应定律，金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈漩涡状流动的感应电流，称之为电涡流，这种现象称为电涡流效应。电涡流传感器的工作原理图高频反射式电涡流传感器传感线圈由高频电流I1激磁，产生高频交变磁场H1，当被测金属置于该磁场范围内，金属导体内便产生涡流I2，I2将产生一个新磁场H2，H2和H1方向相反，因而抵消部分原磁场H1，从而导致线圈的电感量、阻抗发生变化。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，流过电涡流线圈的电流i1增大。测量对象：可以实现振动、位移、尺寸、转速、温度、硬度等参数的非接触测量，并且还可以进行无损探伤。优点：电涡流式传感器是一种建立在电涡流效应原理上的传感器，它具有结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量线性范围大、抗干扰能力强以及体积较小等一系列优点。涡流的大小与金属的电阻率ρ、磁导率μ、几何尺寸、产生磁场的线圈与金属的距离x，线圈的激磁电流及其频率等参数有关。若固定其中的若干参数，就能按涡流的大小测量出另外某一参数。电涡流传感器电涡流在日常生活中的应用—电磁炉铁磁材料制作的锅具底部既有较大的磁滞损耗,又能产生较大的电涡流,才能产生较大的热量。

思考：为什么铝锅和铜锅不能用在电磁炉上？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。电涡流在日常生活中的应用—电磁炉磁滞损耗是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。涡流损耗和磁滞损耗都属于铁损。涡流损耗和磁滞损耗都只有在交变磁场中发生。涡流损耗体现为：磁场在导体中产生涡流，电流（涡流）通过有电阻的导体产生热能。磁滞损耗体现为：铁芯内部磁畴高速旋转过程中产生摩擦所致，最终也体现为热能。电涡流在日常生活中的应用—电磁炉电磁炉工作原理框图电磁炉内部的励磁线圈电涡流在工业中的应用—中频炉将工频50HZ交流电转变为直流电，再逆变为中频（300HZ以上至1000HZ）电压，接到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。中频炉广泛用于有色金属的熔炼、淬火或锻压。中频功率源电涡流探头内部结构1-电涡流线圈2-探头壳体3-壳体上的位置调节螺纹4—印制线路板5—夹持螺母6—电源指示7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头YD9800系列电涡流位移传感器特性探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？线圈直径φ/mm壳体螺纹/mm线性范围/mm最佳安装距离/mm最小被测面/mm

分辨力/μm5M8×110.515111M14×1.54235425M16×1.58470850M30×2251210010电涡流线圈的直径越大，探测范围就越大—电涡流探雷器测量电路：调幅（AM）式电路石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压（100kHz~2MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体与电涡流线圈的间距。电涡流传感器的应用位移测量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，使振荡器的输出幅度衰减或频率变化，单片机根据ΔUo或Δf，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非接触测量器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影响。电涡流位移传感器的应用电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响，例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、磁导率、表面因素、距离等，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。位移测量仪位移测量包含：偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等。数显位移测量仪探头电涡流位移传感器用于轴向位移的监测

1—旋转设备（汽轮机）2—主轴3—联轴器4—电涡流探头5—夹紧螺母6—发电机7—基座偏心和振动检测电涡流探头测量弯曲、波动、变形交变磁场测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪测量冷轧板厚度导向辊振动测量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－被测物转速测量

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

当转轴转动时，传感器与转轴之间的距离在周期的改变，于是它的输出信号也周期性地发生变化，此输出信号经放大、变换后，可以用频率计测出其变化频率，从而计算出转轴的转速。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