電渦流傳感器

電渦流傳感器第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出電渦流的應(yīng)用

高頻電流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋

內(nèi)

的

食

物。第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出第一節(jié)電渦流傳感器工作原理

電渦流效應(yīng)演示

當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時(shí)，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大。感抗XL的變化比

R的變化

大

得

多，流過電渦流線圈的電流

i1增大。

線圈置于金屬導(dǎo)體附近：

線圈中通以高頻信號

i1

正弦交變磁場H1

金屬導(dǎo)體內(nèi)就會產(chǎn)生渦流

渦流產(chǎn)生電磁場

反作用于線圈,改變了電感

第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出i→Φi→ie→Φe→原線圈L變化

當(dāng)傳感器與被測導(dǎo)體靠近時(shí)，傳感器的等效阻抗Z將發(fā)生變化，Z可表示為：

可用函數(shù)式表示如下Z=R+jωL=f（i1、f、、、r、x）

檢測深度與激勵(lì)源頻率有無關(guān)系？

如果控制上式中的i1、f、、、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為哪個(gè)非電量的單值函數(shù)？屬于接觸式測量還是非接觸式測量？

第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出集膚效應(yīng)

集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率等有關(guān)。頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。

電渦流在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。

第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出等效阻抗與非電量的測量

檢測深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測深度。激勵(lì)源頻率一般設(shè)定在100kHz~1MHz。頻率越低，檢測深度越深。

間距x的測量：如果控制上式中的i1、f、、、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。

多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的材料型號、表面硬度等參數(shù)。

第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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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)線繞在槽內(nèi)。下圖為CZF1型渦流傳感器的結(jié)構(gòu)原理，它采取將導(dǎo)線繞在聚四氟乙烯框架窄槽內(nèi)，形成線圈的結(jié)構(gòu)方式。1234561線圈2框架3襯套4支架5電纜6插頭第二節(jié)電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出CZF-1系列傳感器的性能

探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？

第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出大直徑電渦流探雷器

電渦流探頭外形第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出第三節(jié)測量轉(zhuǎn)換電路

一、調(diào)幅式（AM）電路

石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz~1MHz）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響。調(diào)幅式測量電路原理框圖

晶體振蕩器

L

C

輸出

放大

檢波

濾波

R

第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時(shí)，電渦流線圈的電感量L也隨之改變，引起LC振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測量。如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo。

第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出鑒頻器特性

使用鑒頻器可以將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo

鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用

一、位移測量

電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。

當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計(jì)算出與被檢物體的距離、振動(dòng)等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。

電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個(gè)因素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。但也同時(shí)帶來許多不確定因素，一個(gè)或幾個(gè)因素的微小變化就足以影響測量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。

即使要用作

定

量

測量，也必須采用逐點(diǎn)標(biāo)定、計(jì)算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出（1）電渦流位移傳感器外形第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出（2）電渦流位移傳感器的應(yīng)用偏心和振動(dòng)檢測通過測量間隙來測量徑向跳動(dòng)測量彎曲、波動(dòng)、變形測量金屬薄膜、板材厚度測量尺寸、公差及零件識別測量注塑機(jī)開合模的間隙第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出（3）位移的標(biāo)定方法

使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計(jì)算機(jī)，從而達(dá)到線性化的目的。電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線量程為10mm量程為16mm量程為20mm第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出二、振動(dòng)測量(a)汽輪機(jī)和空氣壓縮機(jī)常用的監(jiān)控主軸的徑向振動(dòng)的示意圖(b)測量發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的振幅的示意圖(c)通常使用數(shù)個(gè)傳感器探頭并排地安置在軸附近第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出調(diào)頻法測量振動(dòng)的波形第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出振動(dòng)測量

汽輪機(jī)葉片測試

測量懸臂梁的振幅及頻率第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出三、轉(zhuǎn)速測量（a）帶有凹槽的轉(zhuǎn)軸

（b）帶有凸槽的轉(zhuǎn)軸1－傳感器2－被測體

假設(shè)轉(zhuǎn)軸上開z個(gè)槽(或齒)，頻率計(jì)的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計(jì)算公式為第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量

第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出四、鍍層厚度測量

由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測量前，可先用電渦流測厚儀對標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度-輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測量時(shí)對照。

第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出測量金屬鍍層或絕緣層厚度

測量金屬鍍層或絕緣層厚度的計(jì)算方法有何區(qū)別？電渦流測厚演示第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出五、電渦流式通道安全檢查門

安檢門的內(nèi)部設(shè)置有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時(shí)，交變磁場就會在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。在安檢門的側(cè)面還安裝一臺“軟x光”掃描儀，它對人體、膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。

第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出安檢門演示當(dāng)有金屬物體穿越安檢門時(shí)報(bào)警第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出六、計(jì)數(shù)第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出七、電渦流表面探傷

手持式裂紋測量儀油管探傷滾子渦流探傷機(jī)用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出探傷演示第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出第五節(jié)接近開關(guān)簡介

接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)行程開關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測有無物體靠近。當(dāng)物體與其接近到設(shè)定距離時(shí)，就可以發(fā)出“動(dòng)作”信號。

接近開關(guān)的核心部分是“感辨頭”，它對正在接近的物體有很高的感辨能力。

一、常用的接近開關(guān)分類

常用的接近開關(guān)有電渦流式（俗稱電感接近開關(guān)，以下僅以電感接近開關(guān)稱呼之）、電容式、磁性干簧開關(guān)、霍爾式、光電式、微波式

、超聲波式等。

第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出接近開關(guān)外形

第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出二、接近開關(guān)的特點(diǎn)

接近開關(guān)與被測物不接觸、不會產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷、工作壽命長、響應(yīng)快、無觸點(diǎn)、無火花、無噪聲、防潮、防塵、防爆性能較好、輸出信號負(fù)載能力強(qiáng)、體積小、安裝、調(diào)整方便；

缺點(diǎn)是

觸點(diǎn)容量較小、輸出短路時(shí)易燒毀。

三、接近開關(guān)的主要性能指標(biāo)

額定動(dòng)作距離、工作距離、動(dòng)作滯差、重復(fù)定位精度（重復(fù)性）、動(dòng)作頻率等。

第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出

1.動(dòng)作（檢測）距離:動(dòng)作距離是指檢測體按一定方式移動(dòng)時(shí)，從基準(zhǔn)位置（接近開關(guān)的感應(yīng)表面）到開關(guān)動(dòng)作時(shí)測得的基準(zhǔn)位置到檢測面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。2.設(shè)定距離：指接近開關(guān)在實(shí)際工作中的整定距離，一般為額定動(dòng)作距離的0.8倍。被測物與接近開關(guān)之間的安裝距離一般等于額定動(dòng)作距離，以保證工作可靠。安裝后還須通過調(diào)試，然后緊固。

3.復(fù)位距離：接近開關(guān)動(dòng)作后，又再次復(fù)位時(shí)的與被測物的距離，它略大于動(dòng)作距離。4.回差值:動(dòng)作距離與復(fù)位距離之間的絕對值?；夭钪翟酱?，對外界的干擾以及被測物的抖動(dòng)等的抗干擾能力就越強(qiáng)。第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出接近開關(guān)的檢測距離與回差第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期一2008-10-3

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退出

5、

響應(yīng)頻率f：按規(guī)定，在1秒的時(shí)間間隔內(nèi)，

接近開關(guān)動(dòng)作循環(huán)的最大次數(shù)，重復(fù)頻率大于該值時(shí)，接近開關(guān)無反應(yīng)。6、響應(yīng)時(shí)間t：接近開關(guān)檢測到