电涡流传感器原理

电涡流传感器原理 电涡流传感器 原理图 1、什么是电涡流效应？ 电感线圈产生的磁力线经过金属导体时，金属导体就会产生感应电流，且呈闭合回路，类似于水涡流形状，故称之为电涡流也叫做电涡流效应，其实是电磁感应原理的延伸。 注意：电涡流传感器要求被测体必须是导体。 传感器探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，当接近被测体时，被测体表面会产生感应电流，而产生反向的电磁场。这时电涡流传感器根据反向电磁场的强度来判断与被测体之间的距离。 2、电涡流传感器的工作原理与结构 。 传感器线圈由高频信号激励，使它产生一个高频交变磁场i，当被测导体靠近线圈时，在磁场作用范围的导体表层，产生了与此磁场相交链的电涡流ie，而此电涡流又将产生一交变磁场e阻碍外磁场的变化。从能量角度来看，在被测导体内存在着电涡流损耗（当频率较高时，忽略磁损耗）。能量损耗使传感器的Q值和等效阻抗Z降低，因此当被测体与传感器间的距离d改变时，传感器的Q值和等效阻抗Z、电感L均发生变化，于是把位移量转换成电量。这便是电涡流传感器的基本原理 3、 电涡流传感器的实际应用 电涡流传感器测量齿轮转速的应用 4、 使用电涡流传感器时的注意事项 对被测体的要求 为了防止电涡流产生的磁场影响仪器的正常输出安装时传感器头部四周必须留有一定范围的非导电介质空间，如果在某一部位要同时安装两个以上的传感器，就必须考虑是否会产生交叉干扰，两个探头之间一定要保持规定的距离，被测体表面积应为探头直径3倍以上，当无法满足3倍的要求时，可以适当减小，但这是以牺牲灵敏度为代价的，一般是探头直径等于被测体表面积时，灵敏度降低至70%，所以当灵敏度要求不高时可适当缩小测量表面积。 ECT -王素红-利用电涡流传感器测量位移 l 电涡流传感器的工作原理 一块金属放置在一个扁平线圈附近，相互并不接触，如图l所示。当线圈中通过以高频正弦交变电流时，线圈周围的空间就产生交变磁场，此交变磁场在邻近金属导体中产生电涡流。而此电涡流也产生交变磁场阻碍外磁场的变化。由于磁场的反作用，使线圈中电流和相位都发生变化。也即引起线圈的等效阻抗发生变化，线圈的电感量也发生变化，因此可用线圈阻抗的变化来反映金属导体的电涡流效应。这就是电涡流传感器的工作原理。 电涡流传感器的最大特点是非接触测量，这是它引起广泛兴趣的主要原因，其优点是灵敏高、结构简单、抗干扰能力强、不受油污等介质的影响。 涡流传感器提离效应的ANSYS模拟* 任吉林 ，刁海波，唐继红，俞 佳，宋 凯 在涡流检测中，提离效应是指应用放置式线圈时，线圈与工件之间的距离变化引起线圈阻抗变化的现象。该提离效应对于涡流检测的不同应用场合，可能是干扰因素需要抑制(如导电材料的探伤或电导率测量)，可能是有用信息需要提取(如金属基体表面膜层厚度测量) 在涡流检测中，当有交流电通过放置式线圈时，会产生一个交变磁场，线圈接近金属试块时，由于交变磁场的作用会在金属试块上感生出涡流，此涡流也产生一个与原来磁场相反的交变磁场，两个交变磁场相互叠加，便决定了探头线圈的阻抗。当金属板电导率，形状，有无缺陷或提离间隙等外界条件发生变化时，涡流及涡流产生的反磁场也将发生变化，从而线圈的阻抗也随之发生变化。通过探头线圈阻抗变化的测量便可以推断试件影响因素的变化(如电导率，缺陷，膜层厚度等)。 提离效应随着磁场强度变化的不同也有所不同，当磁场强度变化大时，线圈阻抗的变化率也会随之增大。提离效应表现的也很明显。 对于非铁磁性金属板，随着提离间隙的增大，线圈阻抗增大，反映到电阻和电抗上分 别为：电阻随着提离的增大而减小，电抗随着提离的增大而增大。对于不同电导率的金属，阻抗随提离变化的反映也有所不同，在相同提离变化下，随着金属板电导率的增加，金属板上感生出的涡流变大，涡流产生的反磁场也变大，对阻抗的最终影响是使得阻抗的变化量增 大。无论金属板电导率怎么变化，提离的最终结果都是使阻抗值趋于线圈的空载值。对于空芯和带有磁芯的线圈来说，在相同的外界条件和施加载荷下，阻抗变化规律一致，只是阻抗的变化量有所不同。通过实际实验的数据可以看出，实验中测量得到的电阻和电抗的值与ANSYS理论分析值相吻合，检测线圈阻抗的变化规律也与ANSYS理论分析规律相符。利用ANSYS分析软件模拟涡流检测中的提离效应问题是方便可行的，且仿真得出的数据准确可信，为涡流检测的应用提供了有意义 新型电涡流测厚测量在胶片厚度系统中的应用 陈才旷，李文庆 由于各种测量方式本身的原理以及生产过程中的设备和环境的实际情况，使其又具有各自的优缺点，在各自的使用方面有着不同的局限性。其中： (1)射线测量方式：具有精度较高，可对单位重量直接进行测量等特点，所以，国外也称该测量方式为基重测量，但该测量方式最大的问题是安全与环保问题，随着人们环保意识的提高，对于采用射线方式已经逐渐退出历史舞台，特别是老设备上该测量方式的退役、更换，对射源的处理、安全防护要求更高。 (2)激光测量方式：激光测量采用的是CCD激光位移传感器，对被测物位置进行测量，该测量方式精度高、速度快，但对现场使用条件要求高，特别是焦烟、温度的影响，以及测量要求的基准面精度要求(需要一个固定基准面，而辊筒本身的径向跳动、光洁度等因素，使设备无法为它们提供一个固定的基准面，从而影响厚度的测量)，所以，激光测量方式在在线测量使用上效果受到很大影响，而在离线测量方式下，该测量具有广泛使用价值。 (3)压缩空气测量方式：该技术是近几年国外新开发并引进国内市场，该测量方式具有精度高、测量安全，符合现代生产技术使用要求，但目前该设备市场售价高，系统修复成本昂贵，在薄胶片、气密层等小型测量设备方面，推广性较差。 涡流测厚传感器及数字测量系统的 张莉萍 涡流测厚不仪具有快速、准确和无接触等优点，可以测量多层厚度和复合材料 电涡流式钢板在线测厚系统设计! 程松波!郭顺生!李嘉宁 目前国内的钢铁和有色金属行业多采用非接触式的测厚系统如射线式电容式等等%其中射线测厚系统有一定的应用但其存在着射线管的老化和易损问题高压发生器的准确度和稳定性以及整套设备造价过于昂贵等&而电容式测厚系统则受引线电容$寄生电容的干扰较大不易消除 建立在电涡流效应原理上的测量技术具有结构简单频率响应带宽灵敏度高线性范围大体积小等优点%在冷轧钢板生产过程中采用高频反射式涡流传感器对钢板厚度作测量应用前景广泛 检测原理：涡流效应等效电路 回路方程 基于电涡流传感器的电机铁心叠厚控制 黄越雯，黄进，陈理渊 电涡流传感器是利用电涡流效应，将一些非电量转换为阻抗的变化，从而进行非电量测量。厚度的测量并没有确定的方法。 电涡流传感器是利用电涡流效应，将一些非电量转换为阻抗的变化，从而进行非电量测量。 如图1所示，将一块金属导体放置在一个线圈邻近，当线圈中通以高频正弦交变电流，时， 线圈周围空间就产生交变磁场H，处于此交变磁场中的金属导体就产生电涡流，：，：将产生交变磁场巩，的方向与。方向相反，由于磁场必的反作用使通电线圈中电流大小和相位都发生变化，也即线圈的有效阻抗变化1|。 ? 含义1.测量金属基体上绝缘层厚度，利用提离效应(在涡流检测中，探头晃动引起的 信号变化叠加在缺陷信号中，阻碍对缺陷的正确判断与识别，这种干扰称为提离干 扰，又称为提离效应)，金属基体厚度3倍渗透深度 ? 含义2.检测金属片厚度，利用厚度效应（线圈的视在阻抗要随金属薄板厚度的不同 而发生相应的变化），测量范围3倍渗透深度 ? 选择较高频率，抑制金属电导率的影响 电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子振动状态的多种参 数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心转轴，而电涡流传感器，能直接非 接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。 电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高、响应速度快、抗干扰力强、不受油污等介质的影响、结构简单等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。 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（与金属是否块状无关，且切割不变化的磁场时无涡流），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。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。 前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流， 与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变（线圈的有效阻抗），这一变化与 金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一