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《曲面间隙测量电涡流传感器探头的性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2005年第19卷第4期测试技术学报Vol.19No.42005(总第54期)JOURNALOFTESTANDMEASUREMENTTECHNOLOGY(SumNo.54)文章编号:1671-7449(2005)04-0437-05曲面间隙测量电涡流传感器探头的性能研究陈祥林,丁天怀(清华大学精密仪器与机械学系,北京100084)摘要:针对曲面间间隙测量的实际应用,从电涡流传感器的检测原理出发,对传感器探头的测量性能进行了研究.在平面线圈磁场分布计算的基础上,通过修正得到了曲面线圈的磁场分布规律,进而对线圈的测试性能进行分析和预测,实现了线圈参数的优化设计.同时
2、,对曲面测量的各种影响因素进行了分析和试验验证,为电涡流传感器应用于曲面测量提供参考和依据.关键词:电涡流传感器;曲面线圈;磁场计算;间隙测量中图分类号:TP212.1文献标识码:APerformanceoftheEddyCurrentSensorProbeforMeasuringtheGapsbetweenCurvedSurfacesCHENXiang-lin,DINGTian-huai(Dept.ofPrecisionInstrumentsandMechanology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstrac
3、t:Basedontheprincipleofeddycurrentsensing,theperformanceoftheeddycurrentsensorprobeisinvestigatedfortheapplicationofmeasuringthegapsbetweencurvedsurfaces.Themagneticfieldgeneratedbythecurvedcoiliscalculatedbymodifyingtheformulationthatfortheplanarcoil.Andthen,withtheanalysisandevaluat
4、ionofthemeasurementcharacteristicsofthecurvedcoil,theparametersofthesensorcoilisoptimallydesigned.Furthermore,severalfactorsthatinfluencethemeasurementofthecurvedsurfaceswitheddycurrentsensorisanalyzedandtestedtogivesomeadvicesandreferences.Keywords:eddycurrentsensor;curvedcoil;magnet
5、icfieldcalculation;gapmeasurement0引言作为一种非接触式的电磁测量传感器,电涡流传感器在很多领域都得到应用,如作为接近式位移传感[1～4]器或者实现对金属零件的无损检测.作为接近式传感器,它可以用来探测金属材料,也可以用来测量传感器与金属耙材之间的距离,这在实行大批量生产的自动化系统中非常重要.而电涡流检测作为一种金属表面无损检测的方法,还可以非常方便和有效地实现对金属耙材表面裂纹等缺陷的无损检测,对于石油、收稿日期:2005-01-16作者简介:陈祥林(1977-),男,博士生,主要从事新型传感器等研究.438测试技术学报200
6、5年第4期化工、电力以及航空航天等很多工业领域的安全保障都至关重要.电涡流传感器探头的关键部件是敏感线圈.在通常的研究和应用中,一般都是采用平面线圈对平面目标进行检[5～9][10,11]测,对曲面线圈的研究和应用较少.而在曲面间隙的测量中,线圈是被贴附在与被测面相对的非金属曲面上,如图1所示,线圈与非金属面紧密贴合,因而其形状随贴附面发生改变而变成了曲面线圈.线圈形状的变化必然导致线圈磁场分布的变化,并进一步影响线圈的测试性能,如线性测量范围、灵敏度、线性度等.本文针对电涡流图1曲面间隙测量示意图传感器用于测量曲面间隙的具体情况,在计算传感器探头Fig.1Sch
7、ematicdiagramofgapmeasurement曲面线圈磁场分布的基础上,根据磁场与涡流场间的作用betweencurvedsurfaces规律对线圈的测试性能进行分析和预测,并对电涡流传感器应用于曲面测量时的影响因素作了试验分析.1电涡流检测的基本原理电涡流检测一般有两种工作方式,单线圈检测和双线圈检测.它们都是基于同样的工作原理:检测激励线圈磁场和感应涡流磁场之间的交互作用.当敏感线圈通入交流电流时,线圈周围就会产生交变磁场,如图2,如果此时将金属导体耙材移入此交变磁场中,耙材表面就会感应出电涡流,而此电涡流又会产生一个磁场,该磁场的方向与原线圈磁场
8、的方向正好
