《感測技術(shù)基礎(chǔ)》第4章6電渦流傳感器

1、4.3.4 4.3.4 電渦流式傳感器電渦流式傳感器 電渦流式傳感器是基于電渦流效應(yīng)工作的傳感電渦流式傳感器是基于電渦流效應(yīng)工作的傳感器，優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非接觸式測量。器，優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非接觸式測量。電渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在交電渦流式傳感器的變換原理是利用金屬導(dǎo)體在交流磁場中的流磁場中的電渦流效應(yīng)電渦流效應(yīng)。 若一金屬板置于一只線圈的附近，它們之若一金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為間相互的間距為 ，當(dāng)線圈輸入一交變電流，當(dāng)線圈輸入一交變電流i 時(shí)，時(shí)，便產(chǎn)生交變磁通量便產(chǎn)生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中，金屬板在此交變磁場中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流i1 1，這種電

2、流在金屬體內(nèi)是閉，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為合的，所以稱之為電渦流電渦流。圖圖4-19 4-19 電渦流傳感器等效電路電渦流傳感器等效電路MMR RL L1 1L LR R1 11U1II電渦流在金屬導(dǎo)體內(nèi)的滲透深度定義為電渦流強(qiáng)度減小到表面電渦流在金屬導(dǎo)體內(nèi)的滲透深度定義為電渦流強(qiáng)度減小到表面強(qiáng)度的強(qiáng)度的1/e處的厚度處的厚度:fh金屬板金屬板ieMe高頻激勵(lì)電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的表面，在金屬板表面將形成電渦流。與此同時(shí)，該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈的的Q Q 值和等效阻抗值和等效阻抗Z Z、電感、電感L L均發(fā)生變化均發(fā)生變化。其變化與線圈附近金屬板的

3、電阻率、磁導(dǎo)率、激勵(lì)電流i及角頻率等有關(guān)，若只改變距離而保持其它參數(shù)不變，則可將位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈自感的變化，通過測量電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出。高頻反射式渦流傳感器多用于位移測量，或接近開關(guān)。 CZF1 CZF1型渦流傳感器型渦流傳感器 主要由一個(gè)安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成。此主要由一個(gè)安置在框架上的扁平圓形線圈構(gòu)成。此線圈可以粘貼于框架上，或在框架上開一條槽溝，將導(dǎo)線圈可以粘貼于框架上，或在框架上開一條槽溝，將導(dǎo)線繞在槽內(nèi)。線繞在槽內(nèi)。 1234561 1 線圈線圈 2 2 框架框架 3 3 襯套襯套4 4 支架支架 5 5 電纜電纜 6 6 插頭插頭 發(fā)射線圈發(fā)射線圈L L1 1和和接收線

4、圈接收線圈L L2 2分置于被測金屬板分置于被測金屬板的上下方。由于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，的上下方。由于低頻磁場集膚效應(yīng)小，滲透深，當(dāng)?shù)皖l電壓加到線圈當(dāng)?shù)皖l電壓加到線圈L L1 1的兩端后，所產(chǎn)生磁力的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板線的一部分透過金屬板, ,使線圈使線圈L L2 2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢勢u u2 2。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)。但由于渦流消耗部分磁場能量，使感應(yīng)電動(dòng)勢電動(dòng)勢u u2 2減少。減少。 u u2 2的大小與金屬板的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，的大小與金屬板的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，u u2 2隨材料厚度隨材料厚度h h的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少的增加按負(fù)指數(shù)規(guī)律減少, ,因此，因此，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用u u2 2的變化即的變化即可測金屬板厚度?？蓽y金屬板厚度。heu2fhU U0 0圖圖4-22 4-22 交流電橋測量電路交流電橋測量電路L L1 1振蕩器振蕩