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传感器技术及应用机械09 2011 2012第二学期2012年3月 3 5电涡流式传感器 工作原理 利用电涡流效应进行工作 优点 结构简单 灵敏度高 频响范围宽 不受油污等介质的影响 能进行非接触测量 应用 位移 振动 厚度 转速 温度 硬度等参数测量 无损探伤 3 5 1工作原理 通以交变电流i1的传感器线圈 其周围产生一个交变磁场H1 使该磁场范围内的被测导体内产生电涡流i2i2将产生一个新磁场H2 H2与H1方向相反 力图削弱原磁场H1 从而导致线圈的电感L 阻抗Z和品质因数Q发生变化 等效电路分析 解之得 列电压平衡方程 受涡电流影响后测量线圈的阻抗Z 其中被测导体短路环的阻抗 等效阻抗Z 由于涡电流影响 测量线圈阻抗实部增大 虚部减小 变化部分称为 反射阻抗 与互感系数M的平方成正比 测量线圈的等效电阻R 测量线圈的等效电感L 测量线圈的等效阻抗Z 受涡电流影响 Q下降 测量线圈的品质因数Q 单一材料 被测工件几何形状 S A 材质 线圈电感L线圈阻抗Z线圈品质因数Q 电流的频率 测量线圈 工件 耦合 两者间距离x 互感系数M 磁路Rm 线圈的几何参数W S l 参数之间的关系 导体几何形状 S A 材质 线圈电感L线圈阻抗Z品质因数Q 测距探伤材质检测测厚 距离x 被测量 测量原理 控制其中某一个参数改变 余者皆不变 就能构成测量该参数的传感器 电桥电路谐振电路Q值测试电路 3 5 2电涡流传感器结构类型 1 反射式 对被测体的要求电导率高磁导率低 2 透射式 组成 发射线圈L1 接收线圈L2金属板材工件厚h低频激励电压U1 频率f利用感应电压U2测量板厚h 若两线圈间无金属导体 L1的磁场能直接贯穿L2 感应电压U2最大 电涡流贯穿深度 测量厚板时 采用低频激励 1kHz左右 贯穿深度t较大 线性好 薄板测量时 宜采用较高频率激励贯穿深度t较小 曲线斜率较大 灵敏度高 3 5 3测量电路 LRC电路 阻抗Z 谐振条件 电抗X谐振X 0 i 3 5 3测量电路 定频调幅电路无工件时处于谐振 U0接近工件时 回路失谐 传感器接入振荡器 无工件时 处于最佳Q值测量时 L变化 谐振频率变化 品质因数Q降低 输出电压 变频调幅输出频率 变频电路 3 5 4涡电流式传感器的应用 1 测位移 2 侧厚度 3 测温度工作原理 被测导体的电阻率随温度变化 电涡流传感器产品 大量电涡流程传感器直径50mm 60mm电涡流 量程可达25mm 50mm 一体化电涡流位移传感器
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