第4章 電渦流傳感器

10/17/20231第四章電渦流傳感器本章介紹電渦流效應(yīng)、趨膚效應(yīng)、電渦流傳感器的原理、電渦流探頭結(jié)構(gòu)、特性、調(diào)幅、調(diào)頻轉(zhuǎn)換電路，電渦流線性位移傳感器、安檢門、裂紋檢測(cè)等的應(yīng)用，介紹接近開(kāi)關(guān)的概念、分類、特性、結(jié)構(gòu)、工作原理、特性參數(shù)及其應(yīng)用。有一些頁(yè)面的文字較多，

請(qǐng)教師根據(jù)自己的專業(yè)方向做減法。第一節(jié)電渦流傳感器的工作原理第二節(jié)電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)及特性第三節(jié)電渦流傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用第五節(jié)接近開(kāi)關(guān)及應(yīng)用第四章電渦流傳感器目錄進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入進(jìn)入第一節(jié)電渦流傳感器工作原理一、電渦流效應(yīng)

當(dāng)通有中頻電流的線圈與金屬板的距離x減小時(shí)，線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大，Q值降低，流過(guò)線圈的電流i1增大。現(xiàn)在時(shí)間是：*找一只直徑為300mm左右的空心線圈，或網(wǎng)上購(gòu)買“探雷器”、“地下金屬探測(cè)器”，接到金屬探測(cè)器的高頻激勵(lì)電流輸出端。當(dāng)線圈接近金屬，例如，鐵皮、手機(jī)、記號(hào)筆等等，會(huì)發(fā)現(xiàn)與輸出電路相連的耳機(jī)里的聲音音調(diào)變尖。做一個(gè)電渦流傳感器演示

電渦流在日常生活中的應(yīng)用——電磁爐

干凈、高效的電磁爐電渦流效應(yīng)電渦流傳感器的基本工作原理是電渦流效應(yīng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，金屬導(dǎo)體置于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，導(dǎo)體表面就會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。電流的流線在金屬體內(nèi)自行閉合，這種由電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生的旋渦狀感應(yīng)電流稱為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。電渦流傳感器就是利用電渦流效應(yīng)來(lái)檢測(cè)導(dǎo)電物體的各種物理參數(shù)的。鐵磁材料制作的鍋具底部既有較大的磁滯損耗,又能產(chǎn)生較大的電渦流,才能產(chǎn)生較大的熱量鍋具與勵(lì)磁線圈的距離增大到設(shè)定距離時(shí),電渦流及磁滯損耗減小,產(chǎn)生報(bào)警信號(hào),停止勵(lì)磁。10/17/20238電磁爐工作原理框圖IGBT具有磁滯特性的鐵磁材料鍋底電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈現(xiàn)在時(shí)間是：*電渦流在工業(yè)中的應(yīng)用——中頻爐

將工頻50HZ交流電逆變?yōu)橹蓄l（300HZ至1000HZ）電壓，接到中頻爐的中頻繞組兩端，在繞組中產(chǎn)生高密度的交變磁力線，耐高溫容器里盛放的金屬原料內(nèi)部產(chǎn)生很大的電渦流，使金屬的溫度升高，甚至熔化。中頻爐廣泛用于有色金屬的熔煉、淬火或鍛壓。中頻功率源趨膚效應(yīng)（集膚效應(yīng)）交變磁場(chǎng)的頻率f越高，電渦流的滲透深度就越淺，趨膚效應(yīng)越嚴(yán)重?？梢岳泌吥w效應(yīng)來(lái)控制非電量的檢測(cè)深度。當(dāng)100kHz～2MHz信號(hào)源產(chǎn)生的交變電壓施加到電感線圈L1上時(shí)，就產(chǎn)生一次電流i1

，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)Φ。如果將線圈靠近一塊金屬導(dǎo)體，金屬導(dǎo)體表面就產(chǎn)生電渦流i2。i2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，這稱為趨膚效應(yīng)。

圓形導(dǎo)線中的電纜電流趨膚效應(yīng)示意圖a）直流電流時(shí)的均勻分布b）中頻電流時(shí)中心部位電密度減小

c）高頻電流時(shí)，電流線趨向表面分布二、電渦流線圈的等效阻抗分析

.設(shè)電渦流線圈在高頻時(shí)的等效電阻為R1（大于直流電阻），電感為L(zhǎng)1。當(dāng)有被測(cè)導(dǎo)體靠近電渦流線圈時(shí)，則被測(cè)導(dǎo)體等效為一個(gè)短路環(huán)，電渦流線圈L1與導(dǎo)體之間存在一個(gè)互感M?；ジ须S線圈與導(dǎo)體之間距離的減小而增大。影響電渦流線圈等效阻抗的因數(shù)如果控制上式中的f、μ、σ、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為線圈與被測(cè)金屬體的間距δ的單值函數(shù)，屬于非接觸式測(cè)量。電渦流線圈受電渦流影響時(shí)的等效阻抗Z由兩部分構(gòu)成，即等效電感L和等效電阻R串聯(lián)而成：

Z=R+jωL=f(f、μ、σ、r、δ

)上式中的μ、σ為金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率，r為表面因子，包括粗超度、溝痕、裂紋等。

當(dāng)被測(cè)物與電渦流線圈的間距δ減小時(shí)，電渦流線圈與被測(cè)金屬的互感量M增大，等效電感L減小，Q值降低，等效電阻R增大。由于線圈的感抗XL的減小比R的增大大得多，故此時(shí)流過(guò)電渦流線圈的電流i1增大。電渦流用于其他非電量的測(cè)量

檢測(cè)深度的控制：電渦流線圈的激勵(lì)頻率一般設(shè)定在100kHz~1MHz。頻率越低，有效測(cè)量距離越大，能夠檢測(cè)被測(cè)金屬體內(nèi)部參數(shù)的深度也越深。如果控制間距δ不變，就可以用來(lái)檢測(cè)與表面電導(dǎo)率σ有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來(lái)檢測(cè)與材料磁導(dǎo)率μ有關(guān)的磁性特性、表面硬度等參數(shù)。表面溫度升高，電導(dǎo)率σ降低；表面有裂紋時(shí)，電渦流減小。第二節(jié)電渦流傳感器的結(jié)構(gòu)及特性

電渦流探頭外形及調(diào)理電路前置器交變磁場(chǎng)回目錄一、電渦流探頭的結(jié)構(gòu)

1-電渦流線圈2-探頭殼體3-殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋

4—印制線路板5—夾持螺母6—電源指示

7—閾值指示燈8—輸出屏蔽電纜線9—電纜插頭

YD9800系列電渦流位移傳感器特性

探頭的直徑與測(cè)量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？

線圈直徑φ/mm殼體螺紋/mm線性范圍/mm最佳安裝距離/mm最小被測(cè)面/mm

分辨力/μm5M8×110.515111M14×1.54235425M16×1.58470850M30×2251210010電渦流線圈的直徑越大，

探測(cè)范圍就越大

——電渦流探雷器

二、被測(cè)體材料、形狀和大小對(duì)靈敏度的影響1.對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高。2.被測(cè)體是磁性材料時(shí)，其磁導(dǎo)率將影響電渦流線圈的感抗，其磁滯損耗還將影響電渦流線圈的Q值，所以其靈敏度要視具體情況而定。3.被測(cè)體為圓盤狀物體的平面時(shí)，物體的直徑應(yīng)大于線圈直徑的2倍以上。10/17/202321二、被測(cè)體材料、形狀和大小對(duì)靈敏度的影響（續(xù)）4.被測(cè)體為軸狀圓柱體的圓弧表面時(shí)，它的直徑必須為線圈直徑的4倍以上，才不影響測(cè)量結(jié)果。5.被測(cè)體的厚度在0.2mm以上時(shí)，測(cè)量就不受影響。6.在測(cè)量時(shí),傳感器線圈周圍除被測(cè)導(dǎo)體外/應(yīng)盡量避開(kāi)其他導(dǎo)體，以免干擾高頻磁場(chǎng)，引起線圈的附加損失。10/17/202322第三節(jié)電渦流傳感器的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)幅（AM）式電路，AM：用低頻信號(hào)去調(diào)制高頻載波的振幅，使其振幅按低頻調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化。回目錄調(diào)幅（AM）式電路原理框圖石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓（100kHz~2MHz）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場(chǎng)中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈兩端電壓的衰減，輸出電壓Uo反映了金屬體與電渦流線圈的間距。部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù)人的手、干的泥土，或裝滿水的玻璃杯能對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？定頻調(diào)幅式電路的幅頻曲線4根曲線與f0的交點(diǎn)決定調(diào)幅電路的輸出電壓0－探頭與被測(cè)物間距很遠(yuǎn)時(shí)

1－非磁性金屬、間距較大時(shí)2－非磁性金屬、間距較小時(shí)（Q值降低）

3－磁性金屬、間距較小時(shí)（鐵磁損耗較大，Q值大幅降低）二、調(diào)頻（FM）式電路（原理框圖）當(dāng)電渦流線圈與被測(cè)體的距離x變小時(shí)，電渦流線圈的電感量L也隨之變?。ǚ氰F質(zhì)），同時(shí)引起LC振蕩器的輸出電壓及頻率變高。如果希望用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，使用“鑒頻器”，可以將

f轉(zhuǎn)換為電壓

Uo

。并聯(lián)諧振回路的諧振頻率

設(shè)電渦流線圈的初始電感量L=0.8mH，微調(diào)電容C0

=200pF，（1pF＝10-12F）求：探頭中的振蕩器的初始頻率f0

。（一般將振蕩器的頻率控制在幾百千赫茲）解：鑒頻器特性曲線

設(shè)鑒頻器電路的初始頻率f0=1MHz，該鑒頻器的初始輸出電壓為多少伏？當(dāng)有鋁質(zhì)金屬板靠近時(shí)，輸出電壓如何變化？第四節(jié)電渦流傳感器的應(yīng)用

一、位移測(cè)量電渦流位移傳感器的輸出為模擬量，例如：0~5V。當(dāng)金屬物體接近探頭的感應(yīng)面時(shí)，金屬表面吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度衰減或頻率變化，微處理器根據(jù)ΔUo或Δf，可以計(jì)算出與被檢測(cè)物體的距離、振動(dòng)頻率等參數(shù)。電渦流位移傳感器屬于非接觸測(cè)量器件，工作時(shí)不受灰塵、油污等因素的影響?；啬夸浳灰苽鞲衅鞯姆诸愇灰茰y(cè)量?jī)x

位移測(cè)量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動(dòng)、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。數(shù)顯位移測(cè)量?jī)x探頭電渦流位移傳感器用于軸向位移的監(jiān)測(cè)

1—旋轉(zhuǎn)設(shè)備（汽輪機(jī)）2—主軸3—聯(lián)軸器4—電渦流探頭5—夾緊螺母6—發(fā)電機(jī)7—基座4~20mA電渦流位移傳感器外形齊平式電渦流位移傳感器外形

“齊平式傳感器”安裝時(shí)可以不高出安裝面，不易被損害。V系列電渦流位移傳感器外形齊平式V系列電渦流位移傳感器性能一覽表電渦流位移傳感器的應(yīng)用

電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等，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(lái)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(cè)量結(jié)果。所以電渦流傳感器多用于定性測(cè)量。在用作定量測(cè)量時(shí)，必須采用逐點(diǎn)標(biāo)定、計(jì)算機(jī)線性糾正、溫度補(bǔ)償?shù)却胧?/p>

偏心和振動(dòng)檢測(cè)電渦流探頭測(cè)量絕緣層厚度測(cè)量絕緣層厚度與測(cè)量金屬鍍層的原理是相反的。絕緣層越厚，探頭與金屬板之間的距離就越大，電渦流就越小。通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)量徑向跳動(dòng)電渦流探頭測(cè)量彎曲、波動(dòng)、變形對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測(cè)量，須使用多個(gè)電渦流傳感器，但工作頻率必須錯(cuò)開(kāi)。交變磁場(chǎng)測(cè)量金屬薄膜、板材厚度電渦流測(cè)厚儀

測(cè)量冷軋板厚度導(dǎo)向輥測(cè)量尺寸、公差及零件識(shí)別

通過(guò)測(cè)量間隙來(lái)測(cè)定熱膨脹引起的上下平移測(cè)量封口機(jī)工作間隙間隙越大，電渦流越小電渦流探頭測(cè)量注塑機(jī)開(kāi)合模的間隙間距電渦流位移傳感器的距離

與輸出電壓特性曲線1、2、3的量程和線性范圍各為多少mm？二、振動(dòng)的測(cè)量檢波后，得到正半周，低通濾波器濾除載波后，得到被測(cè)振動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)：振幅、周期、頻率、失真等。用電渦流調(diào)幅法測(cè)量簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，輸出為典型的調(diào)幅波形。檢波二極管僅讓正半周信號(hào)通過(guò)振動(dòng)測(cè)量a）徑向振動(dòng)測(cè)量b）長(zhǎng)軸多線圈測(cè)量c）葉片振動(dòng)測(cè)量1－電渦流線圈2－被測(cè)物調(diào)頻法測(cè)量振動(dòng)的波形振動(dòng)測(cè)量汽輪機(jī)葉片參數(shù)的檢測(cè)

測(cè)量懸臂梁的振幅及頻率10/17/202351葉片共振法振動(dòng)測(cè)量波形（零位未調(diào)整）振幅A零位線汽輪機(jī)葉片的激振測(cè)量示意圖可以用激振小錘敲擊葉片根部，利用李薩如（李沙茹）圖形法測(cè)量汽輪機(jī)葉片的共振頻率。而現(xiàn)在更多地利用計(jì)算機(jī)直接計(jì)算出振動(dòng)信號(hào)的多項(xiàng)參數(shù)。振幅、周期、頻率的計(jì)算

葉片振動(dòng)的周期T為多少ms，頻率f為多少Hz？葉片振動(dòng)的幅度A為多少mm？（可以認(rèn)為振幅A是峰峰值Uopp的一半）A三、轉(zhuǎn)速的測(cè)量

若轉(zhuǎn)軸上開(kāi)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

10T轉(zhuǎn)速傳感器與齒輪的相對(duì)位置齒輪轉(zhuǎn)速測(cè)量的計(jì)算

例：設(shè)齒數(shù)z

=48，測(cè)得頻率f=120Hz，求：該齒輪的轉(zhuǎn)速n

。解：n=60f/z=60×(120÷48)=150r/min1－電渦流線圈2－被測(cè)物電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量四、鍍層厚度測(cè)量

由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測(cè)量前，可先用電渦流測(cè)厚儀對(duì)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(cè)量時(shí)對(duì)照。

鍍層厚度測(cè)量示意圖

1－電渦流測(cè)厚儀2－金屬鍍層3－塑料工件10/17/202360電渦流涂層厚度測(cè)量?jī)x原理塑料表面的金屬鍍層越厚，電渦流就越大。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(guò)時(shí)，交變磁場(chǎng)就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)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(lái)判定金屬物體的大小。如果采用1~6區(qū)線圈檢測(cè)技術(shù)，可以顯示報(bào)警的部位。金屬報(bào)警電渦流式通道金屬安全檢查門原理

由1個(gè)大線圈、6個(gè)小線圈、補(bǔ)償線圈等組成。一次線圈L11、L12與二次線圈L21、L22相互垂直，呈電氣正交狀態(tài)，無(wú)磁路交鏈,輸出電壓互相抵消，Ｕo=0。在有金屬物體通過(guò)L11、L12時(shí)，該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，并產(chǎn)生一個(gè)新的微弱磁場(chǎng)H2。H2的相位與金屬體位置、大小等有關(guān)，可以在L21、L22中感應(yīng)出電壓Ｕo≠0

。被測(cè)金屬產(chǎn)生的磁場(chǎng)H2安檢門靈敏度的設(shè)定根據(jù)人體基本結(jié)構(gòu)，將安檢門劃分為6個(gè)以上的探測(cè)區(qū)域，可進(jìn)行100級(jí)靈敏度的調(diào)整，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用狀況，預(yù)先設(shè)定靈敏度的級(jí)別。最高靈敏度可探測(cè)到一枚回形針大小的金屬，也可以檢測(cè)皮帶扣、鑰匙、首飾、硬幣等物品。30~300GHz毫米波安測(cè)門與低劑量X光掃描安檢門的區(qū)別毫米波電視攝像機(jī)是一種被動(dòng)攝像機(jī)，不會(huì)對(duì)人體和被檢物品造成損害。可以對(duì)附著在受檢人身體上的有機(jī)物及無(wú)機(jī)物進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)?？梢员苊獍矙z人員進(jìn)行手檢時(shí)徒手探摸給受檢人員造成的不舒適感。還可以屏蔽特殊部位。超低劑量X光安檢門3分鐘停留，相當(dāng)于4分鐘高空飛行。能分辨0.1mm銅絲。X光只有在必要的時(shí)候使用。10/17/202365低劑量X光掃描的安檢原理10/17/202366人體成像技術(shù)的比較六、電渦流表面探傷

手持式裂紋測(cè)量?jī)x油管探傷軸承滾子渦流探傷機(jī)軸承滾子渦流探傷機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深30μm的表面微小裂紋。手提式探傷儀外形便攜式電渦流探傷儀用掌上型電渦流探傷儀在機(jī)場(chǎng)檢測(cè)飛機(jī)裂紋臺(tái)式電渦流探傷儀花瓣阻抗圖第五節(jié)接近開(kāi)關(guān)及應(yīng)用接近開(kāi)關(guān)又稱無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)。它能在一定的距離（幾毫米至幾十毫米）內(nèi)檢測(cè)有無(wú)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(hào)。

接近開(kāi)關(guān)的核心部分是“感辨頭”，也稱探頭，它對(duì)正在接近的物體有很高的感辨能力。

回目錄一、常用的接近開(kāi)關(guān)分類

常用的接近開(kāi)關(guān)有電渦流式（也稱電感接近開(kāi)關(guān)）、電容式、、超聲波式、霍爾式、光電式、磁性干簧開(kāi)關(guān)、微波式等。多數(shù)三線制接近開(kāi)關(guān)的棕色為電源,藍(lán)色為電源地,黑色為信號(hào)線。常見(jiàn)接近開(kāi)關(guān)的型號(hào)說(shuō)明二、接近開(kāi)關(guān)的特點(diǎn)

1）非接觸檢測(cè)，不影響被測(cè)物的運(yùn)行工況。2）定位準(zhǔn)確度高。3）不產(chǎn)生機(jī)械磨損和疲勞損傷，耐腐蝕，動(dòng)作頻率高，工作壽命長(zhǎng)。4）響應(yīng)快，約幾毫秒至十幾毫秒。5）采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮、防塵性能較好，工作可靠性強(qiáng)。6）無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)火花、無(wú)噪聲，可適用于要求防爆的場(chǎng)合（防爆型）。7）易于與計(jì)算機(jī)或PLC等接口。8）體積小，安裝、調(diào)整方便9）缺點(diǎn)是“觸點(diǎn)”容量較小，輸出短路時(shí)易燒毀。三、接近開(kāi)關(guān)的主要性能指標(biāo)

額定動(dòng)作距離、復(fù)位距離、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。

接近開(kāi)關(guān)的主要性能指標(biāo)

（1）動(dòng)作距離：當(dāng)被測(cè)物由正面靠近接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面時(shí)，使接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作（輸出狀態(tài)變?yōu)橛行顟B(tài)）的距離δmin（mm）。（2）復(fù)位距離：當(dāng)被測(cè)物由正面離開(kāi)接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面，接近開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為復(fù)位時(shí)，被測(cè)物離開(kāi)感應(yīng)面的距離δmax。（3）動(dòng)作滯差：復(fù)位距離與動(dòng)作距離之差。動(dòng)作滯差越大，對(duì)抗被測(cè)物抖動(dòng)等造成的機(jī)械振動(dòng)干擾的能力就強(qiáng)，但動(dòng)作準(zhǔn)確度就越差。接近開(kāi)關(guān)的主要性能指標(biāo)（續(xù)）

（4）額定工作距離：額定工作距離指接近開(kāi)關(guān)在實(shí)際使用中被設(shè)定的安裝距離。在此距離內(nèi)，接近開(kāi)關(guān)不應(yīng)受溫度變化、電源波動(dòng)等外界干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作。額定工作距離應(yīng)小于動(dòng)作距離，但是若設(shè)置得太小，有可能無(wú)法復(fù)位。實(shí)際應(yīng)用中，考慮到各方面環(huán)境因素干擾的影響，較為可靠的額定工作距離約為動(dòng)作距離的75%左右。接近開(kāi)關(guān)的主要性能指標(biāo)（續(xù)）（5）重復(fù)定位準(zhǔn)確度(重復(fù)性)：表征多次測(cè)量的最大動(dòng)作距離平均值。其數(shù)值的離散性的大小一般為最大動(dòng)作距離的1%～5%。離散性越小，重復(fù)定位準(zhǔn)確度越高。（6）動(dòng)作頻率：每秒連續(xù)不斷地進(jìn)入接近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作距離后又離開(kāi)的被測(cè)物個(gè)數(shù)或次數(shù)稱為動(dòng)作頻率。若接近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作頻率太低而被測(cè)物又運(yùn)動(dòng)得太快時(shí)，接近開(kāi)關(guān)就來(lái)不及響應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有可能造成漏檢電渦流接近開(kāi)關(guān)的工作原理電渦流接近開(kāi)關(guān)由LC高頻振蕩器和放大調(diào)理等電路組成，金屬物體在接近辨頭時(shí)，表面產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩頻率或振蕩幅度發(fā)生變化，由內(nèi)部電路處理后，輸出對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制外電路的通或斷。電渦流接近開(kāi)關(guān)所能檢測(cè)的物體必須是導(dǎo)電性能良好的金屬物體。調(diào)幅式電渦流接近開(kāi)關(guān)原理框圖調(diào)幅式檢測(cè)電路：以輸出高頻信號(hào)的幅度來(lái)反映電渦流探頭與被測(cè)金屬導(dǎo)體之間的關(guān)系。當(dāng)被測(cè)金屬與接近開(kāi)關(guān)探頭的距離小于設(shè)定值時(shí)，振蕩電路停振。四、接近開(kāi)關(guān)的規(guī)格及接線方式

接近開(kāi)關(guān)外形（續(xù)）

接近開(kāi)關(guān)外形（續(xù)）

四線制接近開(kāi)關(guān)的接線說(shuō)明有的位移傳感器同時(shí)具備兩種動(dòng)輸出狀態(tài)，可選擇從高電壓向低電壓轉(zhuǎn)變、和從低電壓向高電壓轉(zhuǎn)變兩種方式，分別稱為NPN和PNP輸出模式，俗稱為常開(kāi)輸出或常閉輸出模式。接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體：可與現(xiàn)場(chǎng)被檢金屬作比較的標(biāo)準(zhǔn)金屬檢測(cè)體。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)體通常為正方形的A3鋼，厚度為1mm，所采用的邊長(zhǎng)是接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)面直徑的2.5倍。感辯頭的直徑應(yīng)當(dāng)小于被測(cè)體直徑的1/4不同材料的金屬檢測(cè)物對(duì)電渦流接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的影響（以Fe為參考金屬）

對(duì)于非磁性材料，被測(cè)體的電導(dǎo)率越高，則靈敏度越高；被測(cè)體是磁性材料時(shí)，其磁導(dǎo)率將影響電渦流線圈的感抗，其磁滯損耗還將影響電渦流線圈的Q值。磁滯損耗大時(shí)，其靈敏度通常較高。接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋（續(xù)）接近開(kāi)關(guān)的安裝方式：齊平式（又稱埋入型）的接近開(kāi)關(guān)表面可與被安裝的金屬物件形成同一表面，不易被碰壞，但靈敏度較低；非齊平式（非埋入安裝型）的接近開(kāi)關(guān)則需要把感應(yīng)頭露出一定高度，否則將降低靈敏度。接近開(kāi)關(guān)的安裝方式齊平式（埋入式）安裝非齊平式安裝接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋（續(xù)）響應(yīng)頻率f：按規(guī)定，在1秒的時(shí)間間隔內(nèi)，接近開(kāi)關(guān)能夠響應(yīng)的動(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(kāi)關(guān)無(wú)反應(yīng)。響應(yīng)時(shí)間t：t=1/f

。響應(yīng)頻率及響應(yīng)時(shí)間示意圖當(dāng)被檢測(cè)物體在1s內(nèi)掠過(guò)的個(gè)數(shù)超過(guò)接近開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率時(shí)，接近開(kāi)關(guān)沒(méi)有響應(yīng)或出錯(cuò)。接近開(kāi)關(guān)的術(shù)語(yǔ)解釋（續(xù)）輸出狀態(tài)：常開(kāi)/常閉型接近開(kāi)關(guān)當(dāng)無(wú)檢測(cè)物體時(shí)，對(duì)常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)而言，由于接近開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出晶體管截止，所接的負(fù)載不工作（失電）；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，內(nèi)部的輸出級(jí)NPN晶體管導(dǎo)通，負(fù)載得電工作。對(duì)常閉型接近開(kāi)關(guān)而言，當(dāng)未檢測(cè)到物體時(shí)，輸出級(jí)的PNP晶體管與VCC導(dǎo)通狀態(tài)，接地的負(fù)載得電工作；當(dāng)檢測(cè)到物體時(shí)，則負(fù)載失電。接近開(kāi)關(guān)的輸出形式（續(xù)）NPN二線，NPN三線，NPN四線，PNP二線，PNP三線，PNP四線，DC二線，AC二線，AC五線（帶繼電器）等幾種。NPN三線制接近開(kāi)關(guān)的接線輸出形式（1~4）負(fù)載負(fù)載藍(lán)藍(lán)藍(lán)藍(lán)輸出形式（5~8）負(fù)載負(fù)載負(fù)載現(xiàn)在時(shí)間是：*

接近開(kāi)關(guān)的電參數(shù)術(shù)語(yǔ)解釋通導(dǎo)壓降：接近開(kāi)關(guān)在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)內(nèi)部的輸出三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓降。額定工作電流時(shí)，導(dǎo)通壓降約為0.3V。導(dǎo)通壓降示意圖0.3V三線制NPN常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)舉例OUT端與GND端的壓降Uces約為0.3V，流過(guò)KA的電流IKA=(VCC-0.3)/RKA。若IKA大于KA的額定吸合電流，則KA能夠可靠吸合。

a）三線制接近開(kāi)關(guān)原理框圖b）NPN、OC門常開(kāi)輸出電路c）NPN型接近開(kāi)關(guān)的特性例：求NPN常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)的最小負(fù)載電阻設(shè)某一接近開(kāi)關(guān)的最大阻性輸出電流IKA=300mA，工作電壓VCC=24V，求:最小負(fù)載電阻（最大負(fù)載）Rmin

。解：Rmin=(VCC-0.3)/IKA=(24-0.3)V/0.3A=79Ω。若負(fù)載為感性，應(yīng)大于此值的一倍,工作電流應(yīng)減為50%以下,且應(yīng)在感性負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管，反向接法，見(jiàn)下圖。灌電流沒(méi)有續(xù)流時(shí)，感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間的過(guò)電壓過(guò)電壓U=L(di/dt)NPN常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)的施密特特性

當(dāng)被測(cè)物體未靠近接近開(kāi)關(guān)時(shí)，UB=0，OC門的基極電流IB=0，OC門截止，OUT端為高阻態(tài)（接入負(fù)載后為接近電源電壓的高電平）；當(dāng)被測(cè)體逐漸靠近，到達(dá)動(dòng)作距離δmin時(shí)，OC門的輸出端對(duì)地導(dǎo)通，OUT端對(duì)地為低電平（約0.3V）。

當(dāng)被測(cè)物體逐漸遠(yuǎn)離接近開(kāi)關(guān),到達(dá)復(fù)位距離δmax時(shí),OC門再次截止,KA失電。Δδ為接近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作滯差（也稱為“回差”）。

NPN常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)的施密特特性舉例當(dāng)金屬工件從遠(yuǎn)處逐漸向接近開(kāi)關(guān)靠近，到達(dá)δmin位置（5mm）時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出低電平。要想讓它翻轉(zhuǎn)回到高電平，則需要讓工件倒退Δδ的距離，即：大于δmax的位置（7mm）。Δδ大大超過(guò)抖動(dòng)造成的倒退量，所以接近開(kāi)關(guān)一旦動(dòng)作，微小的干擾是無(wú)法讓其復(fù)位的。

NPN常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)的施密特特性列表.距離/mm∞5.14.91.06.97.1∞電平狀態(tài)高電平高電平低電平低電平低電平高電平高電平NPN常閉型接近開(kāi)關(guān)的施密特特性當(dāng)金屬工件從遠(yuǎn)處逐漸向接近開(kāi)關(guān)靠近，輸出先是處于低電平狀態(tài)。到達(dá)δmin位置（2mm）時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，輸出高電平。要想讓它翻轉(zhuǎn)回到低電平，則需要讓工件倒退到δmax的位置，3mm。Δδ=1mm。

現(xiàn)在時(shí)間是：*NPN常閉型接近開(kāi)關(guān)的施密特特性列表.距離/mm∞2.11.91.02.93.1∞電平狀態(tài)低電平低電平高電平高電平高電平低電平低電平PNP常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)的電路PNP型接近開(kāi)關(guān)稱為電流流出型開(kāi)關(guān)，當(dāng)被測(cè)物體未靠近接近開(kāi)關(guān)時(shí)，PNP晶體管（OC門）截止，OUT端為高阻態(tài)（懸空），接了負(fù)載后，與地線等電位，負(fù)載兩端沒(méi)有電壓差；

當(dāng)被測(cè)物體逐漸靠近，到達(dá)動(dòng)作距離δmin時(shí)，PNP型晶體管導(dǎo)通，輸出端相當(dāng)于接到電源Vcc，OUT端對(duì)地為高電平(約Vcc-0.3V)。（晶體管也稱三極管）

PNP常開(kāi)型接近開(kāi)關(guān)