檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)課件：第4章6電渦流傳感器

1、4.3.4 電渦流式傳感器,電渦流式傳感器是基于電渦流效應(yīng)工作的傳感器，優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非接觸式測量。,若一金屬板置于一只線圈的附近，它們之間相互的間距為，當(dāng)線圈輸入一交變電流i 時，便產(chǎn)生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會產(chǎn)生感應(yīng)電流i，這種電流在金屬體內(nèi)是閉合的，所以稱之為電渦流。,i,4.3.3 電渦流傳感器的種類,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1/e處的厚度:,可見電渦流在金屬導(dǎo)體內(nèi)的滲透深度與傳感器線圈的激勵信號頻率有關(guān)。故電渦流式傳感器可分為高頻反射式和低頻透射式兩類。目前高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用較廣泛。,金屬板,高頻激勵電流產(chǎn)生的高頻磁場作用于金屬板的

2、表面，在金屬板表面將形成電渦流。該渦流產(chǎn)生的交變磁場又反作用于線圈，引起線圈的Q 值、等效阻抗Z、電感L均發(fā)生變化。其變化與激勵電流i、角頻率，以及金屬板的電阻率、磁導(dǎo)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)。,高頻反射式渦流傳感器原理,反射式渦流傳感器的應(yīng)用 利用位移X作為變換量，可以測量位移、厚度、震動、轉(zhuǎn)速等，也可以做成接近開關(guān)、計數(shù)器等； 利用電阻率作為變換量，可以測量溫度、判別材質(zhì)； 利用磁導(dǎo)率作為變換量，可以測量應(yīng)力、硬度等； 利用變換量 、等綜合影響，可以做成探傷裝

3、置和金屬探測器等。,CZF1型電渦流傳感器 主要由一個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)。,1 線圈 2 框架 3 襯套 4 支架 5 電纜 6 插頭,(a) 測量金屬的靜態(tài)和動態(tài)位移量，最大量程可到幾百毫米，分辨力為0.1%。 (b)測量汽輪機(jī)主軸或機(jī)床主軸的軸向串動，金屬材料的熱膨脹系數(shù),鋼水的液位，等。量程范圍可以從0lmm到030mm，一般分辨力為滿 量程的0.1%。,高頻反射式電渦流傳感器應(yīng)用舉例,電渦流傳感器構(gòu)成的液位監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)液位變化時，浮子與杠桿帶動渦流板 上、下移動，渦流板與傳感器之間的距離發(fā)生變化,導(dǎo)致傳感器的輸出

4、發(fā)生變化，系統(tǒng)根據(jù)傳感器的信號控制電動泵的開啟而使液位保持一定。,KD2306 電渦流位移傳感器：（0.1um分辨率，50kHz高響應(yīng)），可應(yīng)用于精密測量金屬材料的長度、寬度、高度、厚度、圓度等尺寸，位移，變形，振動等。,發(fā)射線圈L1和接收線圈L2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，當(dāng)?shù)皖l電壓加到線圈L1的兩端后，所產(chǎn)生磁力線的一部分透過金屬板,使線圈L2產(chǎn)生感應(yīng)電動勢u2。 u2的大小與金屬板的厚度及材料的性質(zhì)有關(guān)，若金屬板材料的性質(zhì)一定，則利用u2的變化即可測金屬板厚度。,2. 低頻透射式電渦流傳感器,測量金屬板的厚度,線圈L2 的感應(yīng)電壓U2與被測厚度的增大按負(fù)冪指

5、數(shù)的規(guī)律減?。?：被測金屬板的厚度； h：電渦流貫穿金屬板深度。,電渦流傳感器測金屬厚度,測量厚度時，激勵頻率應(yīng)選得較低。頻率太高，貫穿深度小于被測厚度，不利于進(jìn)行厚度測量，通常選激勵頻率為1kHz左右。 測薄金屬板時，頻率一般應(yīng)略高些，測厚金屬板時，頻率應(yīng)低些。 從而保證在測量不同材料時能得到較好的線性和靈敏度。,4.3.4 電渦流傳感器的轉(zhuǎn)換電路,電渦流傳感器轉(zhuǎn)換電路的作用就是將Z、L或Q轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。阻抗Z 的轉(zhuǎn)換電路一般用電橋。,交流電橋,將傳感器線圈的阻抗變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化。圖中L1 、L2是兩個傳感器線圈，它們與電容C1 、C2的并聯(lián)阻抗Z1 、Z2作為電橋的兩個橋臂.,電感式接近傳感器,1、生產(chǎn)中測量產(chǎn)