自动检测技术及运用梁森著

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1、第四章电涡流传感器本章学习电涡流传感器的原理及应用，并涉及接近开关的原理、结构、特性参数及应用。10/5/20211第一节电涡流传感器工作原理电涡流效应演示当电涡流线圈与金属板的距离x减小时，电涡流线圈的等效电感L减小，等效电阻R增大，流过电涡流线圈的电流i1增大。10/5/20212电涡流的应用——在我们日常生活中经常可以遇到干净、高效的电磁炉10/5/20213集肤效应频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。电涡流传感器工作原理:当高频（100kHz～2MHz）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体附近的电感线圈L1时，被测导体表面就产生电涡流

2、i2。i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应。10/5/20214二、等效阻抗分析检测深度与激励源频率有何关系？电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式为：Z=R+jωL=f（f、、、r、x）式中的r为表面因子。如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为哪个变量的单值函数？属于接触式测量还是非接触式测量？10/5/20215等效阻抗与非电量的测量检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f，可控制检测深度。激励源频率一般设定在100kHz~1MHz。频率越低，

3、检测深度越深。间距x的测量：如果控制上式中的f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就成为非接触位移传感器。其他用途：如果控制x、f不变，就可以用来检测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率有关的磁性材料型号、表面硬度等参数。10/5/20216电磁炉内部的励磁线圈10/5/20217电磁炉的工作原理高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底发热，烧开锅内食物。10/5/20218第二节电涡流传感器结构及特性电涡流探头外形交变磁场10/5/20219电涡流探头内部结构1—电涡流

4、线圈2—探头壳体3—壳体上的位置调节螺纹4—印制线路板5—夹持螺母6—电源指示灯7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头10/5/202110CZF-1系列传感器的性能分析上表请得出结论：探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？10/5/202111大直径电涡流探雷器10/5/202112第三节测量转换电路一、调幅式（AM）电路石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~2MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈两端电压的衰减，输出电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的距离。10/5/202113部分常用材料对振荡器振幅的

5、衰减系数人的手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡器的振幅产生明显的衰减吗？为什么？10/5/202114二、调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电涡流线圈的电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将f转换为电压Uo。10/5/202115并联谐振回路的谐振频率设电涡流线圈的电感量L=0.8mH，微调电容C0=200pF，求振荡器的频率f。（1pF＝10－12F）10/5/202116鉴频器在调频式电路中的应用设电路参数如上页，计算电涡流线圈未接近金属时的鉴频器输出

6、电压Uo0；若电涡流线圈靠近金属后，电涡流探头的输出频率f上升为500kHz，f为多少？输出电压Uo为多少伏？10/5/202117第四节电涡流传感器的应用一、位移测量电涡流位移传感器是一种输出为模拟量的电子器件。当金属物体接近此感应面时，金属表面将吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振荡器的输出幅度线性地衰减，根据衰减量的变化或振荡频率的变化，可地计算出与被检物体的距离、振动等参数。这种位移传感器属于非接触测量，工作时不受灰尘等因素的影响，可在各种恶劣条件下使用。10/5/202118位移测量仪位移测量包含：偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移动、圆度、冲击、偏

7、心率、冲程、宽度等。来自不同应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。数显位移测量仪及探头10/5/2021194~20mA电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）10/5/202120齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。10/5/202121V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）齐平式10/5/202122V系列电涡流位移传感器性能一览表（摘自洞头开关厂资料）10/5/202123某V系列电涡流位移传感器的机械图10/5/202124四线制电涡流位移传感器的接线说明有的位移传感