电涡流传感器

1、第四章电涡流传感器，本章介绍电涡流效应、集肤效应、电涡流传感器原理、电涡流探头结构、特点、调幅和调频转换电路、电涡流线性位移传感器、安全门、裂纹检测等应用，并介绍接近开关的概念、分类、特点、结构、工作原理、特征参数及应用。4.1涡流传感器的工作原理4.2涡流传感器的结构和特性4.3涡流传感器的测量和转换电路4.4涡流传感器的应用4.5接近开关和应用，第4章涡流传感器目录，第1节涡流传感器的工作原理，涡流效应的演示，当涡流线圈和金属板之间的距离x减小时，涡流线圈的等效电感l减小，等效电阻r增大，q值减小，流过涡流线圈的电流i1增大。交流励磁引起铁芯涡流损耗Pe。降低变压器铁损的方法有：(1)用软

2、磁材料降低酸碱度；(2)增加铁芯的电阻率，减少涡流及其损耗；(3)非常薄的硅钢片(0.1毫米)被堆叠成铁芯，并且每个硅钢片内部的涡流需要采取长的平坦路线，从而减少涡流损耗。电工钢(硅钢、硅钢)具有较大的电阻率和磁通密度，较小的矫顽力、电导率、剩磁和铁芯损耗，从而降低了变压器的损耗，提高了效率。软磁铁氧体具有较高的电阻率，因此涡流损耗较小。与硅钢相比，它在中频具有更高的磁导率。但是，单位体积储存的磁能很低，饱和磁化强度也很低(只有纯铁的1/5)，因此不适合低频领域，但广泛应用于1MHz以下的逆变电源。涡流在日常生活中的应用电磁炉、清洁高效的电磁炉、铁磁体材料制成的锅具有较大的磁滞损耗，并能产生较

3、大的涡流来产生较大的热量。当盘和励磁线圈之间的距离增加时，涡流减小，并产生警报信号以停止励磁。2020/7/21，9，电磁炉的工作原理框图，电磁炉内部的励磁线圈，涡流在工业中的应用中频炉将50HZ的交流电源频率转换成DC电源，然后将其转换成中频(300HZ以上至1000HZ)电压，连接到中频炉中频绕组的两端，在绕组中产生高密度的交变磁力线，并在耐高温容器中的金属原料内部产生大的涡流，因此中频炉广泛用于熔炼交变磁场的频率f越高，涡流的穿透深度越浅，集肤效应越严重。趋肤效应可以用来控制非电量的检测深度。当由100千赫2兆赫兹信号源产生的交流电压施加到电感线圈L1时，产生初级电流i1，并在线圈周围产

4、生交流磁场。如果线圈靠近金属导体，则会在金属导体表面产生涡流i2。I2在金属导体的深度方向上不是均匀分布的，而是只集中在金属导体的表面，这称为趋肤效应。圆形导体中电缆电流集肤效应的示意图，a)DC电流的均匀分布，b)中频电流时中心部分的电密度降低，c)高频电流时电流线向表面的分布，2)涡流线圈的等效阻抗分析，并使涡流线圈在高频时的等效电阻为R1(大于DC电阻),电感为L1。当被测导体靠近涡流线圈时，被测导体等效于短路回路，并且在涡流线圈L1和导体之间存在互感m。互感随着线圈和导体之间距离的减小而增大。影响涡流线圈等效阻抗的因素。如果上述公式中的F、和R被控制为常数，则涡流线圈的阻抗Z成为线圈和

5、被测金属体之间距离的单值函数，这属于非接触测量当被测物体与涡流线圈之间的距离减小时，涡流线圈与被测金属之间的互感M增大，等效电感L减小，Q值减小，等效电阻R增大。由于线圈的电感XL的减小远大于电阻R的增加，所以此时流经涡流线圈的电流i1增加。电涡流线圈的等效阻抗、电阻和电感。当被测物体与涡流线圈之间的距离减小时，涡流线圈与被测金属之间的互感增大，等效电感L减小，等效电阻R增大，品质因数Q减小：Q=L/R等效电阻上消耗的有功功率P增大：P=12R，涡流线圈的品质因数在不同条件下，Q值越大，曲线越尖锐，后续检测电路获得的电压越高。开始时，涡流用于测量其他非电量，并控制检测深度：涡流线圈的激励频率一

6、般设置在100千赫和1兆赫。频率越低，有效测量距离越大，金属体内部参数被探测的深度越深。如果控制距离是恒定的，它可以用于检测与表面导电性相关的参数，例如表面温度和表面裂纹，或者检测与材料渗透性相关的参数，例如磁性和表面硬度。电导率随着表面温度的升高而降低。当表面有裂纹时，涡流减小。第二节涡流传感器的结构和特点，涡流探头的外形和调理电路前端，交变磁场，涡流探头的内部结构，1-涡流线圈2-探头外壳3-外壳上的位置调节螺纹4印刷电路板5夹紧螺母6电源指示7阈值指示灯8输出屏蔽电缆9电缆插头，YD9800系列涡流位移传感器的特点，探头直径与测量范围和分辨率有什么关系？涡流线圈直径越大，检测范围越大。第

7、三节：涡流传感器的测量转换电路，一个是调幅电路，另一个是调频电路。调幅：用低频信号调制高频载波的幅度，使其幅度按照低频调制信号的规律变化。PM:用低频信号调制高频载波的频率，并根据低频调制信号的规律使其频率发生变化。虽然它的振幅也会改变，但它必须通过一个双向限幅器才能变成恒定振幅的波。后一种电路可以使用“鉴频器”来识别载波的频率变化，并再次获得所包含的低频信号。它还可以连接到单片机的计数端，由单片机进行计算和测量。1.调幅(am)电路。应时振荡器产生具有稳定频率和振幅的高频振荡电压(100千赫2兆赫兹)，用于激励涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生涡流，导致涡流线圈两端电压衰减。输出电压Uo反映

8、了金属体和涡流线圈之间的距离。一些常用材料对振荡器振幅的衰减系数。人们的手、土壤或装满水的玻璃杯能显著削弱振荡器的振幅吗？固定频率调幅电路的幅频曲线以及四条曲线与f0的交点决定了调幅电路的输出电压。0当探头与被测物体距离较远时，1为非磁性金属，2为非磁性金属，3为磁性金属，当距离较小时(Q值减小)，距离较小(铁磁损耗较大，Q值大大减小)。2.调频电路，当涡流线圈与被测物体之间的距离x变小时，如果想用模拟仪器显示或记录，可以用“鉴频器”将F转换成电压Uo。并联谐振电路的谐振频率，让涡流线圈的初始电感L=0.8mH，微调电容C 0=200pF，并且(1pF10-12F)计算初始频率f 0当金属物体

9、接近探头的传感表面时，金属表面吸收涡流探头中的高频振荡能量，这衰减了振荡器的输出振幅或改变了频率。基于Uo或F，单片机可以计算出被测物体的距离、振动频率等参数。涡流位移传感器是一种非接触式测量装置，工作时不受灰尘、油污等因素的影响。位移传感器、位移测量仪器的分类，位移测量包括偏心、间隙、位置、倾斜度、弯曲、变形、运动、圆度、冲击、偏心、行程、宽度等。数字式位移测量仪探头、用于轴向位移监测的涡流位移传感器、1台旋转设备(汽轮机)、2根主轴、3个联轴器、4个涡流探头、5个夹紧螺母、6个发电机、7个底座、位移校准方法，使用千分尺，逐个比较测量电路的输出电压和数显表的读数，列出对照表，并存入计算机，以

10、达到线性化和曲线拟合的目的。涡流位移传感器的静态位移校准设备，1个探头夹具2个涡流探头3个标准圆盘试样4个测微杆5个测微套筒6个套筒紧定螺钉7个测微8个底座9个水平调节脚垫，校准涡流位移传感器，在校准区内，共设置几个测量点。首先，将千分尺的读数调整到0.000毫米。松开探头夹具的调整螺母，使探头刚好与试件接触，探头绝对零位的输出电压由计算机测量。然后，旋转千分尺，使样品慢慢离开探头，在每个设定的位移(例如0.8毫米)测量涡流传感器的输出电压。电涡流位移传感器校准过程示意图，1正数据(黑点)，2正折线(细实线)，3返回数据(空心圆)，4返回折线(虚线)，5计算机拟合曲线(粗实线)，420mA电涡

11、流位移传感器形状，齐平电涡流位移传感器形状，齐平传感器不能高于安装面，不易损坏。v系列涡流位移传感器的出现，嵌入式的性能列表，v系列涡流位移传感器，涡流位移传感器的应用，涡流探头线圈的阻抗受很多因素的影响，如厚度、尺寸、形状、电导率、磁导率、表面因素、距离等。因此，涡流传感器得到了广泛的应用，但它也带来了许多不确定因素，而一个或几个因素的微小变化就足以影响测量结果。因此，涡流传感器主要用于定性测量。当用于定量测量时，必须采用逐点校准、计算机线性校正和温度补偿等措施。偏心和振动检测、涡流探头、通过测量间隙测量径向跳动、涡流探头、测量弯曲、波动和变形以及测量机械结构如桥梁和螺杆的振动，必须使用多个

12、涡流传感器，但工作频率必须错开。交变磁场、测量金属薄膜和板材厚度的涡流测厚仪、测量冷轧钢板厚度、导辊、测量尺寸、公差和零件识别、通过测量间隙测量热膨胀引起的上下平移、测量封口机的工作间隙，间隙越大，涡流越小、涡流探头、测量间隙、间距、涡流位移传感器的距离和注塑机的输出电压特性曲线2。振动测量：检测后，获得正半周；在低通滤波器滤除载波之后，获得被测振动的各种参数，例如振幅、周期、频率和失真。用涡流调幅法测量简单共振时，输出是典型的调幅波形，检测二极管只让正半周信号通过，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个涡流线圈，2个被测对象，调频法振动波形测量，涡轮叶片参数检

13、测，悬臂梁振幅和频率测量，叶片共振测量波振动传感器的输出与示波器的Y轴相连，信号发生器的输出与示波器的X轴相连，示波器光点的运动轨迹为李萨如图形。如果两个信号的频率相同，光斑的轨迹就是一个椭圆。当标度是整数倍时，光点的轨迹可以在2:1、3:1、2等中看到。李萨如模式与两个信号之间的相位差有关。2:1，4:3和833605，李萨如图形的动画演示，振幅、周期和频率的计算，叶片振动的周期t是多少毫秒，频率f是多少赫兹？叶片振动的振幅是多少？a，iii。转速测量：如果转轴上有z槽(或齿)，频率计的读数为f(单位为Hz)，转轴转速n(单位为r/min)的计算公式为、10T，转速传感器与齿轮的相对位置，齿

14、轮转速测量的计算，解：n=60f/z=6012048=720048=150 r/min，1个涡流线圈2个被测对象， 电机速度测量，4涂层厚度测量，由于趋肤效应，涂层或箔越薄，涡流越小。 测量前，可用涡流测厚仪对镀层和铜箔的标准厚度作出“厚度输出”电压的校准曲线，以便测量时进行比较。涂层厚度测量图，1个涡流测厚仪2个金属涂层3个塑料工件，涡流测厚仪的原理是，塑料表面的金属涂层越厚，涡流越大。测量绝缘层厚度的原理与测量金属涂层的原理相反。绝缘层越厚，探头和金属板之间的距离越大，涡流越小。5.涡流通道安全检查门，内置发射线圈和接收线圈。当金属物体经过时，交变磁场会在金属导体表面产生涡流，并在接收线圈

15、中感应出电压。计算机将根据感应电压的大小和相位来判断金属物体的大小。如果采用16区线圈检测技术，可以显示报警位置。金属报警器，涡流通道金属安全检查门原理，由一个大线圈、六个小线圈、补偿线圈等组成。L11、L12和L21、L22在电正交状态下彼此垂直，没有磁路交联，o=0。当金属物体通过由L11和L12形成的交变磁场H1时，交变磁场将在金属导体的表面上产生涡流。涡流还会产生新的弱磁场H2。H2相位与金属体的位置和大小有关，但它不再与L21和L22正交，因此L21和L22中可以感应出电压。H2，安全门灵敏度设置，根据人体的基本结构，安全门分为六个检测区域，可以调节100级的灵敏度，并根据实际应用情况预设灵敏度等级。灵敏度最高的金属可以被探测到，但皮带扣、钥匙、珠宝、硬币和其他物品可以被排除在外。30300千兆赫毫米波安全检查门与低剂量x光扫描安全检查门的区别在于，毫米波电视摄像机是一种被动式摄像机，不会对人体和被检查物体造成伤害。它能准确地检测出附着在受试者身体上的有机和无机物质。可以避免安检人员进行手检时用手探查给被检人员带来的不适。超低剂量x光安全门停留3分钟，相当于在高空飞行4分钟。可以区分0.1毫米的铜线。涡流表面探伤、手持式裂纹测量仪、油管探伤、轴承滚子涡流探伤仪是由计算机控制的检测轴承滚子表面微裂纹的专用设备，可检测深度为30m的表面微裂纹。便携式探伤仪的