4.4.1电涡流传感器定位检测

●项目——位移检测●任务——自动生产线工件的定位检测电涡流传感器定位测量►任务导入在机械加工自动生产线上，常常使用接近开关进行工件的加工定位。金属工件金属工件减速接近开关传送机构定位接近开关传送机构►电涡流式传感器电涡流传感器定位测量●定义：利用电涡流效应，将非电量转换成阻抗的变化而进行测量的一种传感器。●应用金属探测（安全检测等）微小位移和振动测量转速、表面状态等诸多与电涡流有关的参数无损探伤及接近开关电涡流传感器定位测量●定义：利用电涡流效应，将非电量转换成阻抗的变化而进行测量的一种传感器。●特点能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量体积小灵敏度高频率响应宽►电涡流式传感器►电涡流式传感器工作原理根据法拉第电磁感应原理,块状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,导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。电涡流式传感器高频反射式低频透射式电涡流传感器定位测量►电涡流式传感器工作原理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I2涡流产生电磁场H2反作用于线圈,改变了电感●线圈置于金属导体附近：电涡流传感器定位测量►电涡流式传感器工作原理010203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●当电涡流线圈与金属板的距离x减小时►电磁炉的工作原理●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，使锅底发热，烧开锅内食物。电涡流传感器定位测量

电涡流传感器的线圈与被测金属导体间是磁性耦合，电涡流传感器是利用这种耦合程度的变化来进行测量的。因此，被测物体的物理性质，以及它的尺寸和开关都与总的测量装置特性有关。1.高频反射式电涡流传感器

电涡流传感器定位测量►电涡流式传感器工作原理涡流传感器结构示意图电涡流传感器定位测量►电涡流式传感器工作原理√在被测金属的上方设有发射传感器线圈L1，在被测金属板的下方设有接受传感器线圈L2。√当在L1上加低频电压u1时，则在L1上产生交变磁通Φ1，若两线圈之间无金属板，则交变磁场直接耦合至L2中，L2产生感应电压u2。如果将被测金属板放入两线圈之间，则L1线圈产生的磁通将导致在金属板中产生电涡流ie，此时磁场能量受到损耗，到达L2的磁通将减弱为Φ2，从而使L2产生的感应电压u2下降。√显然，金属板厚度尺寸d越大，穿过金属板到达L2的磁通Φ2就越小，感应电压u2也相应减小。因此，可根据u2的大小得知被测金属板的厚度。2.低频透射式电涡流传感器

低频透射式涡流传感器结构原理图►等效电路●R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。●短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R2、电感为L2。线圈与导体间存在一个互感M，它随线圈与导体间距的减小而增大。电涡流传感器定位测量电涡流传感器定位测量►工作原理基尔霍夫电压定律●线圈的等效阻抗Z●等效电感L●品质因数Q电涡流传感器定位测量►工作原理基尔霍夫电压定律当被测导体的某些参数发生变化时，可引起涡流式传感器线圈的阻抗Z、电感L和品质因数Q发生变化，通过测量Z、L或Q就可求出被测量参数的变化。结论ZLQ电压或电流的变化电桥谐振电路调幅法调频法电涡流式传感器测量电路电涡流传感器定位测量►电涡流式传感器测量电路——电桥式测量电路电涡流式传感器的电桥电路√L1、L2为两个涡流线圈的电感值，组成差动电路，也可以一个是涡流传感器线圈，另一个是固定线圈，起平衡桥路的作用。√由L1C1并联、L2C2并联及R1、R2组成电桥的四个桥臂，振荡器提供电源及涡流传感器工作所需频率。√在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥失去平衡，将电桥不平衡造成的输出信号进行放大并检波，就可得到与被测量成正比的输出。

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