第4章 电感式传感器.doc

第4章 电感式传感器（6学时）电感式传感器是利用线圈自感或互感的变化来实现测量的一种装置。可以用来测量位移、振动、压力、流量、重量、力矩、应变等多种物理量。电感式传感器的核心部分是可变自感或可变互感，在被测量转换成线圈自感或互感的变化时。一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。这类传感器的主要特征是具有线圈绕组。本章主要内容电感式传感器种类很多，一般分为自感式和互感式两大类。习惯上讲的电感式传感器通常指自感式传感器，而互感式传感器由于是利用变压器原理，又往往做成差动形式，所以常称为差动变压器式传感器。4.1自感式传感器 (变磁阻式传感器）4.2互感式传感器（差动变压器式传感器）4.3 电涡流式传感器 4.4 电感式传感器的应用本章教学目标及重点、难点一. 教学要求1.了解自感式电感传感器的工作原理，2. 掌握变间隙自感式传感器的灵敏度3.了解差动式变间隙自感式传感器的优点4.掌握检测线路交流变压器式电桥的工作原理及其特点。6.了解差动变压器的工作原理及其结构；了解零点残余电压的产生和解决方法。7. 了解电感式传感器的应用。8. 了解电涡流传感器的工作原理，二. 重点及难点重点：变间隙式电感传感器的工作原理，差动式变间隙电感传感器的优点。差动变压器的原理和应用。差动变压器零点残余电压的消除方法。难点：电涡流传感器的原理和影响电涡流传感器的因数。电涡流传感器的应用高频反射式和低频透射式。9. 掌握影响电涡流传感器的因数以及电涡流传感器测量位移和温度的机理。10. 掌握电涡流传感器的应用高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器的应用。4.1自感式传感器 变磁阻式传感器由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料制成。在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。 一. 变气隙厚度的自感式传感器(变磁阻式传感器）1. 基本结构：由线圈、铁芯和衔铁三部分组成，如图4-1所示。 图4-1 变气隙厚度的自感式传感器2. 工作原理：把被测量转换成线圈的自感L变化，通过一定的电路转换成电压或电流输出。图中A1、A2分别为定铁芯和衔铁(动铁芯)的截面积，为气隙厚度，I为通过线圈的电流(单位：A)，W为线圈的匝数。在铁芯和衔铁之间有气隙，气隙厚度为，传感器的运动部分与衔铁相连。当衔铁移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感值发生变化。因此，只要能测出电感线圈电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。线圈自感系数为： 、W线圈总磁链和匝数；I流过线圈电流；Rm磁路的总磁阻；由于气隙较小，可认为气隙磁场是均匀的，如果忽略磁路损耗，那么总磁阻为： li 、i、Ai 各段导磁体的长度的长度及对应的磁导率和截面积。、0、A空气隙的长度及对应的磁导率和截面积。0=410-7 H/m由于铁芯的磁导率远大于空气隙的磁导率，所以空气磁阻Rm0远大于铁磁物质的磁阻，略去铁芯的磁阻后可得：当衔铁随外力向上移动时，气隙长度减少为=0，则自感变为： 则自感变化量为： 当时， （4-1） 同理，当衔铁随外力向下移动时，气隙长度增大为=0+，自感变化量为： （4-2）忽略式（4-1）和（4-2）中的高次项，有 3. 灵敏度 4. 输出特性L与之间是非线性关系， 特性曲线如图4-2所示。从提高灵敏度的角度看，初始空气隙0应尽量小。其结果是被测量的范围也变小。同时，将增大，使灵敏度的非线性也将增加。如采用增大空气隙等效截面积和增加线圈匝数的方法来提高灵敏度，则必将增大传感器的几何尺寸和重量。这些矛盾在设计传感器时应适当考虑。与截面型自感传感器相比，气隙型的灵敏度较高。但其非线性严重，自由行程小，制造装配困难。因此近年来这种类型的使用逐渐减少。差动式传感器其灵敏度与单极式比较。其灵敏度提高一倍，非线性大大减小。为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。 二差动变隙式电感传感器1. 基本结构及工作原理为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器，如图4-2所示。 图4-2 差动变隙式电感传感器衔铁上下移动：两个线圈的电感变化量L1、L2分别由式（4-10）及式（4-12）表示， 差动传感器电感的总变化量L=L1+L2, 具体表达式为 2. 灵敏度 由此可知： 差动式变间隙电感传感器的灵敏度是单线圈式的两倍。 差动式的非线性项(忽略高次项)：单线圈的非线性项（忽略高次项)：由于/02LC时，上式可近似为： 等效损耗电阻等效电感2. 测量电路电感式传感器的测量电路有交流电桥式、 变压器式交流电桥以及谐振式等。自感式传感器实现了把被测量的变化转变为电感量的变化。为了测出电感量的变化，同时也为了送入下级电路进行放大和处理。就要用转换电路把电感变化转换成电压(或电流)变化。把传感器电感接入不同的转换电路后，原则上可将电感变化转换成电压(或电流)的幅值、频率、相位的变化，它们分别称为调幅、调频、调相电路。(1) 调幅电路：调幅电路的一种主要形式是交流电桥l 变压器式交流电桥电路结构：变压器式交流电桥测量电路如图4-7所示，电桥两臂Z1、Z2为传感器线圈阻抗，另外两桥臂为交流变压器次级线圈的1/2阻抗。 当负载阻抗为无穷大时，桥路输出电压为： 工作原理：图图4-7 变压器式交流电桥当传感器的衔铁处于中间位置，即Z1=Z2=Z0 ，此时有 ，电桥平衡。当传感器衔铁上移：如Z1= Z0+Z，Z2= Z0Z， 当传感器衔铁下移：如Z1= Z0-Z，Z2= Z0+Z， 此时 由此可知：衔铁上下移动相同距离时，输出电压大小相等、相位相反，电压大小随衔铁的位移而变化。由于是交流电压，输出指示无法判断位移方向。当衔铁在中间位置时输出电压并不为零，此电压称为零点残余电压，如图4-8所示。图4-8 变压器式交流电桥输出特性曲线为了消除零点残余电压的影响，并判别衔铁位移方向，必须配合相敏检波电路来解决。l 相敏检波电路如图4-9(a)所示是一种相敏整流电桥电路，电桥由差动式自感传感器Z1、Z2和平衡电阻R1、R2（R1=R2）组成，VD1VD2构成相敏整流器。电桥的一个对角线接交流电源，另一个对角线接电压表PV，当衔铁处于中间位置时，Z1=Z2=Z0，输出电压，消除了零点残余电压的影响，其输出特性曲线如图4-9（b）所示。图4-9(a) 相敏整流电桥电路 图4-9（b）输出特性曲线 当衔铁偏离中间位置而使Z1=Z0+Z，Z2=Z0-Z时。若电源电压上端为正，下端为负，VD1和VD4导通，VD2和VD3关断，电阻R2上的压降大于R1上的压降；若电源电压下端为正，上端为负，VD1和VD4关断，VD2和VD3导通，电阻R1上的压降大于R2上的压降，则输出电压下端为正，上端为负。当衔铁偏离中间位置而使Z1=Z0-Z，Z2=Z0+Z时，输出电压与上述情况相反，即下端为负，上端为正。比较两种情况，相敏整流电桥输出电压的大小相等、极性相反。输出电压的大小表示衔铁位置移量x的大小，而极性反映了衔铁移动的方向。(2) 调频电路：调频电路的基本原理是传感器电感L的变化将引起输出电压频率的变化。通常把传感器电感L和电容C接入一个振荡回路中，其振荡频率，如图4-10（a）所示。当L变化时，振荡频率随之变化，根据f的大小即可测出被测量的值。当L有了微小变化L后，频率变化f为图4-10（b）表示f与L的关系曲线，它具有严重的非线性关系。 图4-10 谐振式调频电路 图4-8 谐振式调频电路 (3)调相电路调相电路的基本原理是传感器电感L变化将引起输出电压相位的变化。图4-11(a)所示是一个相位电桥，一臂为传感器L，另一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻，则电感线圈与固定电阻上压降与互相垂直，如图4-11(b)所示。当电感L变化时，输出电压的幅值不变，相位角随之变化。与L的关系为: 当自感L有微小变化量L时，输出电压相位角的变化量为 式中-电源角频率图4-11(b) 调相电路矢量图图4-11(a) 调相电路原理图 在这种情况下，当L有微小变化L后，输出电压相位变化为它表现在电桥预平衡时，无法实现平衡，最后总要存在着某个输出值U0，这称为零点残余电压。七 自感式传感器的特点以及应用l 自感式传感器有如下几个特点：灵敏度比较好，目前可测0.1m的直线位移，输出信号比较大、信噪比较好；测量范围比较小，适用于测量较小位移；存在非线性；消耗功率较大，尤其是单极式电感传感器，这是由于它有较大的电磁吸力的缘故；工艺要求不高，加工容易。l 测气体压力的电感传感器， 压差传感器1. 变磁阻式传感器的应用图4-12 变隙电感式压力传感器结构图 当压力进入膜盒时，膜盒的顶端在压力P的作用下产生与压力P大小成正比的位移，于是衔铁也发生移动， 从而使气隙发生变化， 流过线圈的电流也发生相应的变化，电流表A的指示值就反映了被测压力的大小。2. 变隙式差动电感压力传感器图4-13变隙式差动电感压力传感器 图4-13为变隙式差动电感压力传感器。它主要由C形弹簧管、 衔铁、 铁芯和线圈等组成。 当被测压力进入C形弹簧管时，C形弹簧管产生变形，其自由端发生位移，带动与自由端连接成一体的衔铁运动，使线圈1和线圈2中的电感发生大小相等、符号相反的变化。即一个电感量增大，另一个电感量减小。电感的这种变化通过电桥电路转换成电压输出。由于输出电压与被测压力之间成比例关系，所以只要用检测仪表测量出输出电压， 即可得知被测压力的大小。 4.2 差动变压器式传感器（互感式传感器）差动变压器是把被测的非电量变化转换成线圈互感量的变化。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动的形式连接，故称之为差动变压器式传感器。差动变压器结构形式较多，有变隙式、变面积式和螺线管式等，图4-2.1所示为这几种差动变压器的结构示意图。在非电量测量中，应用最多的是螺线管式差动变压器，它可以测量1mm100mm机械位移，并具有测量精度高、灵敏度高、结构简单、性能可靠等优点。图4-2.1 几种差动变压器的结构示意图一. 螺线管式差动变压器1.基本结构：螺线管式差动变压器主要由一个初级线圈、两个次级线圈和插入线圈中央的圆柱形铁芯等组成，其结构如图4.2.2所示。图4.2.2线管式差动变压器结构1活动衔铁；2导磁外壳；3骨架；4匝数W1；5匝数W2a；6匝数W2b2. 工作原理螺线管式差动变压器传感器中的两个次级线圈反相串联，并且在忽略铁损、导磁体磁阻和线圈分布电容的理想条件下，其等效电路如图4.2.3。当初级绕组加以激励电压时，根据变压器的工作原理，在两个次级绕组W2a和W2b中便会产生感应电势和。如果工艺上保证变压器结构完全对称，则当活动衔铁处于初始平衡位置时，必然会使两互感系数M1=M2。根据电磁感应原理，将有=。由于变压器两个次级绕组反相串联，因而输出电压，即差动变压器输出电压为零。图4.2.3管式差动变压器的等效电路当活动衔铁向上移动时，由于磁阻的影响，W2a中磁通将大于W2b，使M1M2，因而增加，而减小。反之，增加，减小。因为，所以当、随着衔铁位移x变化时，也必将随x而变化。在图4-7所示的差动变压器等效电路中，假设在初级线圈加上角频率为、大小为U的激励电压，在初级线圈中产生的电流为I1，并且初级线圈的直流电阻和漏电感分别为r1、L1，则当次级开路时，有根据电磁感应定律， 次级绕组中感应电势的表达式分别为： 由于次级两绕组反相串联，且考虑到次级开路，则由以上关系可得 输出电压的有效值为 当活动衔铁处于中间位置时 M1=M2=M，Uo=0 活动衔铁向上移动时M1 =M+M， M2 =M-M ， ，与同极性。 活动衔铁向下移动时 M1 =M-M， M2 =M+M， ，与同极性。可见，差动变压器输出电压的大小反映了铁芯位移的大小，输出电压的极性反映了铁芯运动的方向。3. 输出特性分析图4.2.4了差动变压器输出电压Uo与活动衔铁位移x的关系曲线。图中实线为理论特性曲线，虚线为实际特性曲线。图4.2.4线管式差动变压器输出电压特性曲线 由图4.2.4看出，理想情况下，当衔铁位于中心位置时，两个次级线圈感应电压大小相等、方向相反，差动输出电压为零，但实际情况是差动变压器输出电压往往并不等于零。差动变压器在零位移时的输出电压称为零点残余电压，记作Uo，它的存在使传感器的输出特性不经过零点，造成实际特性与理论特性不完全一致。4. 测量电路 差分变压器随衔铁的位移输出一个调幅波，因而用电压表来测量存在下述问题：总有零位电压输出，因而零位附近的小位移量困难。交流电压表无法判别衔铁移动方向，为此常采用必要的测量电路来解决。为了达到能辨别移动方向和消除零点残余电压的目的，实际测量时，常常采用差动整流电路和相敏检波电路。 (1) 差动整流电路 这种电路是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流，然后将整流的电压或电流的差值作为输出，如图4.2.5。（a）半波电压输出； （b）半波电流输出；（c）全波电压输出； （d）全波电流输出 图4.2.5整流电路从图4.2.5（c）电路结构可知，不论两个次级线圈的输出瞬时电压极性如何，流经电容C1的电流方向总是从2到4，流经电容C2的电流方向总是从6到8，故整流电路的输出电压为 当衔铁在零位时，因为，所以；当衔铁在零位以上时，因为，则；而当衔铁在零位以下时，则有，则。的正负表示衔铁位移的方向。(2) 相敏检波电路 电路(a)相敏检波电路原理图 (b)u2、us均为正半周时的等效电路 (c)u2、us均为负半周时的等效电路图4.2.6 相敏检波电路结构如图4.2.6所示：输入信号u2(差动变压器式传感器输出的调幅波电压)通过变压器T1加到环形电桥的一个对角线上。参考信号us通过变压器T2加到环形电桥的另一个对角线上。输出信号uo从变压器T1与T2的中心抽头引出。平衡电阻R起限流作用，以避免二极管导通时变压器T2的次级电流过大。RL为负载电阻。us的幅值要远大于输入信号u2的幅值，以便有效控制四个二极管的导通状态，且us和差动变压器式传感器激磁电压u1由同一振荡器供电，保证二者同频同相（或反相）。 根据变压器的工作原理，考虑到O、M分别为变压器T1、 T2的中心抽头，则采用电路分析的基本方法，可求得图4.2.6（b）所示电路的输出电压uo的表达式 当u2与us均为负半周时：二极管VD2、VD3截止，VD1、VD4导通。其等效电路如图4.2.6（c）所示。输出电压uo表达式与式（4-38）相同。说明只要位移x 0，不论u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的电压uo始终为正。 当x0时：u2与us为同频反相。不论 u2与us是正半周还是负半周，负载电阻RL两端得到的输出电压u0表达式总是为 图4.2.7 波形图（a）被测位移变化波形图; （b）差动变压器激磁电压波形; （c）差动变压器输出电压波形 (d) 相敏检波解调电压波形； (e) 相敏检波输出电压波形 二变隙式差动变压器1. 基本结构：假设闭磁路变隙式差动变压器的结构如图4.2.8（a）所示，在A、B两个铁芯上绕有W1a=W1b=W1的两个初级绕组和W2a=W2b=W2两个次级绕组。两个初级绕组的同名端顺向串联， 而两个次级绕组的同名端则反相串联。图 4.2.8 变隙式差动变压器式传感器的结构示意图 2. 工作原理 当没有位移时，衔铁C处于初始平衡位置，它与两个铁芯的间隙有a0=b0=0，则绕组W1a和W2a间的互感Ma与绕组W1b和W2b的互感Mb相等，致使两个次级绕组的互感电势相等，即e2a=e2b。由于次级绕组反相串联，因此，差动变压器输出电压uo=e2a-e2b=0。 当被测体有位移时，与被测体相连的衔铁的位置将发生相应的变化，使ab，互感MaMb，两次级绕组的互感电势e2ae2b，输出电压uo=e2a-e2b0，即差动变压器有电压输出，此电压的大小与极性反映被测体位移的大小和方向。 3. 输出特性 在忽略铁损（即涡流与磁滞损耗忽略不计）、漏感以及变压器次级开路（或负载阻抗足够大）的条件下，图4.2.8（a）的等效电路可用图4.2.9表示。图中r1a与L1a、r1b与L1b、r2a与L2a、r2b与L2b分别为W1a，W1b，W2a，W2b绕阻的直流电阻与电感。 图4.2.9 变隙式差动变压器等效电路 当r1aL1a，r1bL1b时，如果不考虑铁芯与衔铁中的磁阻影响，对图4.2.9所示的等效电路进行分析，可得变隙式差动变压器输出电压的表达式，即 分析：当衔铁处于初始平衡位置时，因a=b=0，则。但是如果被测体带动衔铁移动，例如向上移动（假设向上移动为正）时，则有a=0-，b=0+，代入上式可得： （4-28）上式表明：变压器输出电压与衔铁位移量/0成正比，“”号的意义：当衔铁向上移动时，/0定义为正，变压器输出电压与输入电压反相（相位差180）；而当衔铁向下移动时，/0则为-|/0|，表明与同相。图4.2.10所示为变隙式差动变压器输出电压与位移的关系曲线。图4.2.10变隙式差动变压器输出特性 4. 变隙式差动变压器灵敏度由式（4-28）可得变隙式差动变压器灵敏度K的表达式为分析结论： 首先，供电电源要稳定（获取稳定的输出特性）；其次，电源幅值的适当提高可以提高灵敏度K值，但要以变压器铁芯不饱和以及允许温升为条件。 增加W2/W1的比值和减小0都能使灵敏度K值提高。（W2/W1影响变压器的体积及零点残余电压。一般选择传感器的0为0.5mm。） 三. 变面积式差动变压器略四. 零点残余电压及消除办法补偿与电感传感器相似，差分变压器也存在零点残余电压问题。零点残余电压的存在使得传感器的特性曲线不通过原点，并使实际特性不同于理想特性。 零点残余电压也是反映差动变压器式传感器性能的重要指标之一。它主要是由传感器的两个次级绕组的电气参数和几何尺寸不对称，以及磁性材料的非线性等引起的。零点残余电压的波形十分复杂，主要由基波和高次谐波组成。基波产生的主要原因是：传感器的两次级绕组的电气参数、几何尺寸不对称，导致它们产生的感应电势幅值不等、相位不同，因此不论怎样调整衔铁位置，两线圈中感应电势都不能完全抵消。零点残余电压一般为零点几毫伏，有时甚至可达几十毫伏。零点残余电压的存在，使传感器的灵敏度降低，分辨率变差和测量误差增大。克服办法主要是提高次级两绕组的对称性(包括结构和匝数等)，另外输出端用相敏检测和采用电路补偿方法，可以减小零点残余电压影响。五变压器式传感器的应用 图4.2.11 差动变压器式加速度传感器原理图 可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、比重、张力和厚度等。图4.2.11为差动变压器式加速度传感器的原理结构示意图。它由悬臂梁和差动变压器构成。测量时，将悬臂梁底座及差动变压器的线圈骨架固定，而将衔铁的A端与被测振动体相连，此时传感器作为加速度测量中的惯性元件，它的位移与被测加速度成正比，使加速度测量转变为位移的测量。当被测体带动衔铁以x(t)振动时，导致差动变压器的输出电压也按相同规律变化。 4.3 电涡流式传感器一基本结构 金属导体置于变化着的磁场中，导体内就会产生感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。涡流式传感器就是在这种涡流效应的基础上建立起来的，涡流式传感器的原理和结构示意图如图4.15所示。图4.15涡流式传感器的原理图和结构示意图。二工作原理根据法拉第定律，当传感器线圈通以正弦交变电流I1时，线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1，使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流I2，I2又产生新的交变磁场H2。根据愣次定律，H2的作用将反抗原磁场H1，由于磁场H2的作用，涡流要消耗一部分能量，导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为:Z=F(,r,f,x) 式中, r为线圈与被测体的尺寸因子。 测量方法： 如果保持上式中其它参数不变，而只改变其中一个参数， 传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量，即可实现对该参数的测量。 图4-23 电涡流式传感器简化模型 电涡流传感器简化模型中，把在被测金属导体上形成的电涡流等效成一个短路环，即假设电涡流仅分布在环体之内， 模型中h（电涡流的贯穿深度）可由下式求得： 式中, f为线圈激磁电流的频率。 根据简化模型，可画出如图4-24所示的等效电路图。图中R2为电涡流短路环等效电阻，其表达式为根据基尔霍夫第二定律，可列出如下方程： 图4-24 电涡流式传感器等效电路图由式（4- 43）解得等效阻抗Z的表达式为式中：Req线圈受电涡流影响后的等效电阻 Leq线圈受电涡流影响后的等效电感 （4-44）线圈的等效品质因数Q值为 （4-45）式（4-44）和式（4-45）为电涡流传感器基本特性表示式。 可见：因涡流效应，线圈的品质因素Q下降。三测量电路由涡流式传感器的工作原理可知，被测量数变化可以转换成传感器线圈的品质因素Q、等效阻抗Z和等效电感L的变化。转换电路的任务是把这些种参数转换为电压或电流输出。总的来说，利用Q值的转换电路使用较少，这里不作讨论。利用z的转换电路一般用桥路，它属于调幅电路。利用L的转换电路一般用谐振电路，根据输出是电压幅值还是电压频率，谐振电路又分为调幅和调频两种。 用于电涡流传感器的测量电路主要有调频式、调幅式电路两种。1)调频式电路传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L(x)，该频率可由数字频率计直接测量，或者通过f-U变换，用数字电压表测量对应的电压。振荡器测量电路如图4.39(a)所示。图4.39(b)是振荡电路，它由克拉泼电容三点式振荡器(C2、C3、L、C 和VT1) 以及射极输出电路两部分组成。振荡频率为图4-28 调频式测量电路 (a)测量电路框图； (b)振荡电路 为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L、C装在传感器内。 此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3上，因而对振荡频率f的影响将大大减小。 2)调幅式电路由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡电路如图4.40所示。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率(f0)稳定的激励电流io，LC 回路输出电压为式中, Z为LC回路的阻抗。 图4-29 调幅式测量电路示意图 当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率fo，回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化。因此，输出电压也随x而变化。输出电压经放大、检波后，由指示仪表直接显示出x的大小。四涡流式传感器的特性及应用 涡流式传感器的特点是结构简单、易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适用性强，因此得到了广泛的应用。1. 低频透射式涡流厚度传感器 图4-30为透射式涡流厚度传感器的结构原理图。在被测金属板的上方设有发射传感器线圈L1，在被测金属板下方设有接收传感器线圈L2。当在L1上加低频电压U1时，L1上产生交变磁通1，若两线圈间无金属板，则交变磁通直接耦合至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L2线圈产生的磁场将导致在金属板中产生电涡流, 并将贯穿金属板，此时磁场能量受到损耗，使到达L2的磁通将减弱为1，从而使L2产生的感应电压U2下降。金属板越厚，涡流损失就越大，电压U2就越小。因此，可根据U2电压的大小得知被测金属板的厚度。透射式涡流厚度传感器的检测范围可达1100 mm，分辨率为0.1m，线性度为1%。 图4-30 透