检测与转换技术课件：第4章6电涡流传感器

1、4.3.4 电涡流式传感器,电涡流式传感器是基于电涡流效应工作的传感器，优点是可实现非接触式测量。,若一金属板置于一只线圈的附近，它们之间相互的间距为，当线圈输入一交变电流i 时，便产生交变磁通量，金属板在此交变磁场中会产生感应电流i，这种电流在金属体内是闭合的，所以称之为电涡流。,i,4.3.3 电涡流传感器的种类,电涡流在金属导体内的渗透深度定义为电涡流强度减小到表面强度的1/e处的厚度:,可见电涡流在金属导体内的渗透深度与传感器线圈的激励信号频率有关。故电涡流式传感器可分为高频反射式和低频透射式两类。目前高频反射式电涡流传感器应用较广泛。,金属板,高频激励电流产生的高频磁场作用于金属板的

2、表面，在金属板表面将形成电涡流。该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈的Q 值、等效阻抗Z、电感L均发生变化。其变化与激励电流i、角频率，以及金属板的电阻率、磁导率等有关，若只改变距离而保持其它参数不变，则可将位移的变化转换为线圈自感的变化，通过测量电路转换为电压输出。 高频反射式涡流传感器多用于位移测量，或接近开关。,高频反射式涡流传感器原理,反射式涡流传感器的应用 利用位移X作为变换量，可以测量位移、厚度、震动、转速等，也可以做成接近开关、计数器等； 利用电阻率作为变换量，可以测量温度、判别材质； 利用磁导率作为变换量，可以测量应力、硬度等； 利用变换量 、等综合影响，可以做成探伤装

3、置和金属探测器等。,CZF1型电涡流传感器 主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导线绕在槽内。,1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头,(a) 测量金属的静态和动态位移量，最大量程可到几百毫米，分辨力为0.1%。 (b)测量汽轮机主轴或机床主轴的轴向串动，金属材料的热膨胀系数,钢水的液位，等。量程范围可以从0lmm到030mm，一般分辨力为满 量程的0.1%。,高频反射式电涡流传感器应用举例,电涡流传感器构成的液位监控系统。当液位变化时，浮子与杠杆带动涡流板 上、下移动，涡流板与传感器之间的距离发生变化,导致传感器的输出

4、发生变化，系统根据传感器的信号控制电动泵的开启而使液位保持一定。,KD2306 电涡流位移传感器：（0.1um分辨率，50kHz高响应），可应用于精密测量金属材料的长度、宽度、高度、厚度、圆度等尺寸，位移，变形，振动等。,发射线圈L1和接收线圈L2分置于被测金属板的上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深，当低频电压加到线圈L1的两端后，所产生磁力线的一部分透过金属板,使线圈L2产生感应电动势u2。 u2的大小与金属板的厚度及材料的性质有关，若金属板材料的性质一定，则利用u2的变化即可测金属板厚度。,2. 低频透射式电涡流传感器,测量金属板的厚度,线圈L2 的感应电压U2与被测厚度的增大按负幂指

5、数的规律减小：,：被测金属板的厚度； h：电涡流贯穿金属板深度。,电涡流传感器测金属厚度,测量厚度时，激励频率应选得较低。频率太高，贯穿深度小于被测厚度，不利于进行厚度测量，通常选激励频率为1kHz左右。 测薄金属板时，频率一般应略高些，测厚金属板时，频率应低些。 从而保证在测量不同材料时能得到较好的线性和灵敏度。,4.3.4 电涡流传感器的转换电路,电涡流传感器转换电路的作用就是将Z、L或Q转换为电压或电流的变化。阻抗Z 的转换电路一般用电桥。,交流电桥,将传感器线圈的阻抗变化转化为电压或电流的变化。图中L1 、L2是两个传感器线圈，它们与电容C1 、C2的并联阻抗Z1 、Z2作为电桥的两个桥臂.,电感式接近传感器,1、生产中测量产