电涡流式传感器资料讲课教案.ppt

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1、电涡流式传感器资料1.电涡流式传感器的工作原理高频电压U1施加于传感器线圈，产生交变电流I1，由于电流的周期性变化，在线圈周围就产生一个交变磁场H1。如果在这一交变磁场的有效范围内，没有被测金属物体靠近，则这一磁场能量会全部损失，当有被测金属导体靠近这一磁场，则在此金属导体表面就会产生感应电流I2，该电流在金属导体内是完全闭合的，称为电涡流.由电磁理论可知，金属板表面感应的电涡流也将产生一个新的磁场H2，与H1的方向相反，由于磁场H2的反作用使通电线圈的等效阻抗发生了变化。2.电涡流传感器测量电路用于电涡流式传感器的测量电路主要有调频式、调幅式测量电路两种。（1）调频

2、式电路调频式测量电路(a)测量电路框图；(b)振荡电路传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L(x),该频率可由数字频率计直接测量，或者通过f-V变换，用数字电压表测量对应的电压。振荡器的频率为为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L、C装在传感器内。此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3上，因而对振荡频率f的影响将大大减小。（2）调幅式电路由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡电路如图4-29所示。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振回路提供一个频率

3、（f0）稳定的激励电流io，LC回路输出电压式中,Z为LC回路的阻抗。调幅式测量电路示意图当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为石英振荡频率fo，回路呈现的阻抗最大，谐振回路上的输出电压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离x的变化而变化。因此，输出电压也随x而变化。输出电压经放大、检波后，由指示仪表直接显示出x的大小。除此之外，交流电桥也是常用的测量电路。3.电涡流式传感器的类型穿透深度式中,ρ——导体电阻率(Ω·cm)；r——导体相对磁导率；ƒ——交变磁场频率(Hz)。涡流的大小与

4、导体电阻率、磁导率、厚度、线圈与导体的距离及线圈的激磁电流频率等参数有关。磁场变化频率越高，涡流的集肤效应越显著，即涡流的穿透深度越小。根据激励频率高低，可以分为高频反射式和低频透射式两大类。（1）高频反射式电涡流传感器高频反射式电涡流式传感器的结构比较简单，主要由一个安装在框架上的扁平圆形线圈构成。1——线圈2——框架3——框架衬套4——支架5——电缆6——插头高频反射式涡流厚度传感器：还可用于测量金属板厚度和非金属板的镀层厚度。由于电涡流式传感器是利用传感器线圈与被测导体之间的电磁耦合进行的，因而作为传感器的线圈装置仅仅是“实际传感器”的一半，而另一半则是被测导体。所以，

5、被测导体的材料物理性质、尺寸和形状等都与传感器的特性密切相关。（2）低频透射式电涡流传感器发射线圈L1和接受线圈L2分别位于被测材料的上下方。由振荡器产生的音频电压u加到L1的两端后，线圈中即流过一个同频的交变电流，并在其周围产生一交变磁场。如果两线圈间不存在被测材料，L1的磁场就能直接贯穿L2，则L2的两端会产生一交变电势E。这种低频透射式电涡流传感器多用于测定材料厚度。测厚的依据:E的大小间接反映了M的厚度t透射式涡流传感器原理线圈感应电势与厚度关系曲线电涡流探头压力（液位）变送器位移振动传感器电涡流式传感器外形电涡流式传感器结构被测参数变换量特征位移、厚度、振动（1）非

6、接触测量，连续测量（2）受剩磁的影响。表面温度、电解质浓度材质判别、速度（温度）（1）非接触测量，连续测量；（2）对温度变化进行补偿应力、硬度（1）非接触测量，连续测量；（2）受剩磁和材质影响探伤可以定量测量4.电涡流式传感器的应用（1）位移测量(a)汽轮机主轴的轴向位移测量示意图(b)磨床换向阀、先导阀的位移测量示意图(c)金属试件的热膨胀系数测量示意图(a)汽轮机和空气压缩机常用的监控主轴的径向振动的示意图(b)测量发动机涡轮叶片的振幅的示意图(c)通常使用数个传感器探头并排地安置在轴附近（2）振幅测量电涡流式厚度计的测量原理图（3）厚度测量穿透式测厚度，测量带材厚度；在

7、被测金属板的上方设有发射传感器线圈，在被测金属板下方设有接收传感器线圈，金属板通过会产生电涡流，金属板越厚，涡流损失就越大，电压就越小，监测系统可以监测到这种电压信号，就可确定被测金属板的厚度。f——频率值(Hz)；n——旋转体的槽(齿)数；N——被测轴的转速(r／min)。（4）转速测量电涡流式转速传感器在软磁材料制成的输入轴上加工一个或多个键槽或做成齿状，在距输入表面d0处安装一个电涡流式传感器，输入轴与被测旋转轴相连。工程应用转速测量，对于所有旋转机械而言，都需要监测旋转机械轴的转速，转速是衡量机