電渦流傳感器

1、Sensor & Detecting Technology2主要內(nèi)容主要內(nèi)容 3.1 自感式傳感器自感式傳感器 3.2 差動變壓器差動變壓器 3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 3.4 電容傳感器電容傳感器第三章第三章 變電抗式傳感器原理與應(yīng)用變電抗式傳感器原理與應(yīng)用33.4 電渦流式傳感器根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場或在固定磁場根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體置于交變磁場或在固定磁場中運動時，導(dǎo)體內(nèi)引起感應(yīng)電流，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為中運動時，導(dǎo)體內(nèi)引起感應(yīng)電流，此電流在導(dǎo)體內(nèi)閉合，稱為渦流渦流。3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器4 3.3.1 電渦流式傳感器的工作

2、原理電渦流式傳感器的工作原理 3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型 3.3.3 電渦流式傳感器的應(yīng)用電渦流式傳感器的應(yīng)用3.4 電渦流式傳感器3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器53.3.1 電渦流式傳感器工作原理電渦流式傳感器工作原理 線圈中通以正弦信號線圈中通以正弦信號 is 正弦交變磁場正弦交變磁場 H 金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流 渦流產(chǎn)生電磁場渦流產(chǎn)生電磁場 反作用于線圈，改變了阻抗反作用于線圈，改變了阻抗 63.3.1 電渦流式傳感器工作原理電渦流式傳感器工作原理基爾霍夫定律得電壓平衡方程：基爾霍夫定律得電壓平衡方程：022221121111ILjI

3、RIMjUIMjILjIR222222221222222221LRMLLjLRMRRZ()222222221+=LRMRRR()222222221+=LRMLLL-7當(dāng)電渦流線圈與金當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離屬板的距離x 減小時，減小時，電渦流線圈的等效電渦流線圈的等效電感電感L 減小，等效電減小，等效電阻阻R 增大。增大。感抗感抗XL 的變化比的變化比R 的變化的變化 大大 得得 多，流多，流過電渦流線圈的電過電渦流線圈的電流流 i1 增大。增大。 8 3.3.1 電渦流式傳感器的工作原理電渦流式傳感器的工作原理 3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型 3.3.3 電渦流式傳感

4、器的應(yīng)用電渦流式傳感器的應(yīng)用3.4 電渦流式傳感器3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器93.4 電渦流式傳感器電流以較高的頻率在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時，會聚集于導(dǎo)體表層，而電流以較高的頻率在導(dǎo)體中傳導(dǎo)時，會聚集于導(dǎo)體表層，而非平均分布于整個導(dǎo)體的截面積中。非平均分布于整個導(dǎo)體的截面積中。趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)又叫集膚效應(yīng)表皮效應(yīng)，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時，又叫集膚效應(yīng)表皮效應(yīng)，當(dāng)交變電流通過導(dǎo)體時，電流將趨于導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象叫趨膚效應(yīng)。電流將趨于導(dǎo)體表面流過，這種現(xiàn)象叫趨膚效應(yīng)。磁場變化頻率愈高，渦流的趨膚效應(yīng)愈顯著，即渦流穿透深磁場變化頻率愈高，渦流的趨膚效應(yīng)愈顯著，即渦流穿透深度愈小。度愈小。3.3.2

5、 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型103.4 電渦流式傳感器渦流穿透深度渦流穿透深度h可表示可表示導(dǎo)體電阻率導(dǎo)體電阻率(cm)；r導(dǎo)體相對磁導(dǎo)率；導(dǎo)體相對磁導(dǎo)率； f交變磁場頻率交變磁場頻率(Hz)。渦流穿透深度渦流穿透深度h和激勵電流頻率和激勵電流頻率f有關(guān)，所以渦流傳感器根據(jù)有關(guān)，所以渦流傳感器根據(jù)激勵頻率：激勵頻率：高頻反射式或低頻透射式高頻反射式或低頻透射式兩類。兩類。目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用廣泛。目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用廣泛。 fhr5030=3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型113.5.2 結(jié)構(gòu)類結(jié)構(gòu)類型1.高頻反射式高頻反射式3.3.2 電渦

6、流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型采用高頻激勵，影響性能采用高頻激勵，影響性能的因素有：的因素有：線圈的結(jié)構(gòu)尺線圈的結(jié)構(gòu)尺寸、材料；框架的材料；寸、材料；框架的材料；所用電纜和插頭；被測導(dǎo)所用電纜和插頭；被測導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、大體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、大小、形狀、厚度等。小、形狀、厚度等。12線圈線圈外徑大，線性范外徑大，線性范圍就大，但靈敏度低；圍就大，但靈敏度低；線圈內(nèi)徑和厚度的變線圈內(nèi)徑和厚度的變化影響較小；化影響較??； 3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型被測體被測體的電導(dǎo)率高，靈敏度也高。磁的電導(dǎo)率高，靈敏度也高。磁導(dǎo)率相反，且磁性體比非磁性體的靈導(dǎo)率相反，且磁性體

7、比非磁性體的靈敏度低。敏度低。被測體被測體表面鍍層性質(zhì)和厚度不均勻?qū)⒈砻驽儗有再|(zhì)和厚度不均勻?qū)⒂绊憸y量精度。影響測量精度。被測體被測體的大小和形狀的影響：平面被的大小和形狀的影響：平面被測體的直徑不應(yīng)小于線圈直徑的測體的直徑不應(yīng)小于線圈直徑的1.8倍；倍；圓柱被測體直徑不應(yīng)小于線圈直徑的圓柱被測體直徑不應(yīng)小于線圈直徑的3.5倍。倍。被測體被測體厚度一般要大于厚度一般要大于0.2mm才不影才不影響測量結(jié)果。響測量結(jié)果。13發(fā)射線圈發(fā)射線圈L1 接收線圈接收線圈L2被測材料被測材料ML1磁力線必然切割磁力線必然切割M，并在，并在M中中產(chǎn)生渦流產(chǎn)生渦流i渦流損耗部分磁場能量，使到渦流損耗部分磁場能量

8、，使到達達L2的磁力線減少，磁感應(yīng)電勢的磁力線減少，磁感應(yīng)電勢E下降。下降。測厚的依據(jù)測厚的依據(jù): E的大小間接反映了的大小間接反映了M的厚度的厚度t 透射式渦流傳感器原理透射式渦流傳感器原理3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型143.4.2 低頻透射式電渦流傳感器低頻透射式電渦流傳感器線圈感應(yīng)電勢與厚度關(guān)系曲線線圈感應(yīng)電勢與厚度關(guān)系曲線sQteEfQs厚度厚度渦流滲透深度渦流滲透深度被測材料電阻率被測材料電阻率交變電磁場的頻率交變電磁場的頻率接收線圈的電勢隨被測材料厚度接收線圈的電勢隨被測材料厚度的增大而按負指數(shù)冪的規(guī)律減小。的增大而按負指數(shù)冪的規(guī)律減小。15當(dāng)選用不同的測試

9、頻率時，滲透深度當(dāng)選用不同的測試頻率時，滲透深度Q滲的值是不同的，滲的值是不同的，從而使從而使Et曲線的形狀發(fā)生變化。曲線的形狀發(fā)生變化。(f3f2f1) 在在t較小的情況下，較小的情況下，Q小曲線的斜率大于小曲線的斜率大于Q大曲線的斜率；大曲線的斜率；而在而在t較大的情況下，較大的情況下，Q大曲線的斜率大于大曲線的斜率大于Q小曲線的斜率。小曲線的斜率。 測量薄板時應(yīng)選較高的頻率，測量厚材時應(yīng)選較低的頻率。測量薄板時應(yīng)選較高的頻率，測量厚材時應(yīng)選較低的頻率。16 3.3.1 電渦流式傳感器的工作原理電渦流式傳感器的工作原理 3.3.2 電渦流式傳感器的類型電渦流式傳感器的類型 3.3.3 電渦流式傳感器的應(yīng)用電渦流式傳感器的應(yīng)用3.4 電渦流式傳感器3.3 電渦流式傳感器電渦流式傳感器3.4 電渦流式傳感器電渦流式傳感器171819203.4 電渦流式傳感