電感式傳感器及應用-電渦流式傳感器（傳感技術課件）

任務4.1自感式傳感器任務4.2差動變壓器式傳感器項目4電感式傳感器及應用任務4.3電渦流式傳感器4.3電渦流式傳感器原理：電渦流效應根據(jù)法拉第電磁感應定律，金屬導體置于變化的磁場中或在磁場中作切割磁力線運動時，導體內(nèi)將產(chǎn)生呈漩渦狀流動的感應電流，稱之為電渦流，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應。電渦流傳感器的工作原理圖高頻反射式電渦流傳感器傳感線圈由高頻電流I1激磁，產(chǎn)生高頻交變磁場H1，當被測金屬置于該磁場范圍內(nèi)，金屬導體內(nèi)便產(chǎn)生渦流I2，I2將產(chǎn)生一個新磁場H2，H2和H1方向相反，因而抵消部分原磁場H1，從而導致線圈的電感量、阻抗發(fā)生變化。電渦流傳感器工作原理電渦流效應演示當電渦流線圈與金屬板的距離x減小時，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大，流過電渦流線圈的電流i1增大。測量對象：可以實現(xiàn)振動、位移、尺寸、轉(zhuǎn)速、溫度、硬度等參數(shù)的非接觸測量，并且還可以進行無損探傷。優(yōu)點：電渦流式傳感器是一種建立在電渦流效應原理上的傳感器，它具有結構簡單、頻率響應寬、靈敏度高、測量線性范圍大、抗干擾能力強以及體積較小等一系列優(yōu)點。渦流的大小與金屬的電阻率ρ、磁導率μ、幾何尺寸、產(chǎn)生磁場的線圈與金屬的距離x，線圈的激磁電流及其頻率等參數(shù)有關。若固定其中的若干參數(shù)，就能按渦流的大小測量出另外某一參數(shù)。電渦流傳感器電渦流在日常生活中的應用—電磁爐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。

思考：為什么鋁鍋和銅鍋不能用在電磁爐上？鍋具與勵磁線圈的距離增大時，電渦流減小，產(chǎn)生報警信號，停止勵磁。電渦流在日常生活中的應用—電磁爐磁滯損耗是鐵磁體等在反復磁化過程中因磁滯現(xiàn)象而消耗的能量。渦流損耗和磁滯損耗都屬于鐵損。渦流損耗和磁滯損耗都只有在交變磁場中發(fā)生。渦流損耗體現(xiàn)為：磁場在導體中產(chǎn)生渦流，電流（渦流）通過有電阻的導體產(chǎn)生熱能。磁滯損耗體現(xiàn)為：鐵芯內(nèi)部磁疇高速旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生摩擦所致，最終也體現(xiàn)為熱能。電渦流在日常生活中的應用—電磁爐電磁爐工作原理框圖電磁爐內(nèi)部的勵磁線圈電渦流在工業(yè)中的應用—中頻爐將工頻50HZ交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再逆變?yōu)橹蓄l（300HZ以上至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，甚至融化。中頻爐廣泛用于有色金屬的熔煉、淬火或鍛壓。中頻功率源電渦流探頭內(nèi)部結構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量范圍及分辨力之間有何關系？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，探測范圍就越大—電渦流探雷器測量電路：調(diào)幅（AM）式電路石英振蕩器產(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。電渦流傳感器的應用位移測量當金屬物體接近探頭的感應面時，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，單片機根據(jù)ΔUo或Δf，可以計算出與被檢測物體的距離、振動頻率等參數(shù)。電渦流位移傳感器屬于非接觸測量器件，工作時不受灰塵、油污等因素的影響。電渦流位移傳感器的應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、電導率、磁導率、表面因素、距離等，因此電渦流傳感器的應用領域十分廣泛，但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。位移測量儀位移測量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等。數(shù)顯位移測量儀探頭電渦流位移傳感器用于軸向位移的監(jiān)測

1—旋轉(zhuǎn)設備（汽輪機）2—主軸3—聯(lián)軸器4—電渦流探頭5—夾緊螺母6—發(fā)電機7—基座偏心和振動檢測電渦流探頭測量彎曲、波動、變形交變磁場測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀測量冷軋板厚度導向輥振動測量a）徑向振動測量b）長軸多線圈測量c）葉片振動測量1－電渦流線圈2－被測物轉(zhuǎn)速測量

若轉(zhuǎn)軸上開z個槽(或齒)，頻率計的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計算公式為

當轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，傳感器與轉(zhuǎn)軸之間的距離在周期的改變，于是它的輸出信號也周期性地發(fā)生變化，此輸出信號經(jīng)放大、變換后，可以用頻率計測出其變化頻率，從而計算出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速傳感器與齒輪的相對位置齒輪轉(zhuǎn)速測量的計算

例：設齒數(shù)z=48，測得頻率f=120Hz，求：該齒輪的轉(zhuǎn)速n

。解：n=60f/z=60×120÷48=7200÷48=150r/min1－電渦流線圈2－被測物電動機轉(zhuǎn)速測量測量絕緣層厚度絕緣層越厚，探頭與金屬板之間的距離就越大，電渦流就越小。電渦流式通道安全檢查門

安檢門的內(nèi)部設置有發(fā)射線圈和接收線圈。當有金屬物體通過時，交變磁場就會在該金屬導體表面產(chǎn)生電渦流，會在接收線圈中感應出電壓，計算機根據(jù)感應電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。如果采用1~6區(qū)線圈檢測技術，可以顯示報警的部