传感器课件--4电涡流传感器共82页文档
合集下载
《电涡流传感器》课件
《电涡流传感器》PPT课 件
电涡流传感器是一种用于测量目标物体电导率、电磁参数等参数的无接触传 感器。本PPT课件将为您介绍电涡流传感器的原理、应用和设计制造等相关内 容。
什么是电涡流传感器？
电涡流传感器是一种利用电涡流效应测量物体电导率或电磁参数的非接触式 传感器。它通过感应电流和涡流之间的相互作用来实现测量。
电涡流原理介绍
电涡流原理是指当导体中有交变电磁场时，产生的涡流会产生磁场，从而对 原交变磁场产生影响，实现了电导率、电磁参数等参数的测量。
电涡流传感器与其他传感器的比较
量方法，不会破坏目标物体表面，适用于高温、高压、腐蚀等 恶劣环境。
高精度和快速响应
电涡流传感器具有较高的精度和快速的响应速度，适用于对物体电导率和电磁参数需要精确 测量的场景。
灵敏度受温度影响
电涡流传感器的灵敏度受温度影响较大，需要进行温度补偿来保证测量的准确性。
电涡流传感器的优点和应用领域
1 高灵敏度
电涡流传感器具有高灵敏度，可用于测量小电导率变化，如金属疲劳检测和材料缺陷检 测。
2 宽测量范围
电涡流传感器的测量范围广，可应用于不同电导率的材料测量，如金属、陶瓷等。
3 工业应用广泛
电涡流传感器的输出方式
电涡流传感器的输出方式可以是模拟输出、数字输出或脉冲输出等。不同的 输出方式适用于不同的应用场景和信号处理需求。
电涡流传感器广泛应用于机床加工、工业自动化、航空航天等领域的电导率、电磁参数 测量。
电涡流传感器的设计与制造
电涡流传感器的设计与制造需要考虑形状尺寸、材料选择、绕组设计等因素。 通过优化设计和制造工艺，可以提高传感器的性能和稳定性。
电涡流传感器的参数测量
电涡流传感器可以测量的参数包括电导率、电磁参数、涡流强度、涡流深度 等。通过测量这些参数可以获取目标物体的相关信息。
电涡流传感器是一种用于测量目标物体电导率、电磁参数等参数的无接触传 感器。本PPT课件将为您介绍电涡流传感器的原理、应用和设计制造等相关内 容。
什么是电涡流传感器？
电涡流传感器是一种利用电涡流效应测量物体电导率或电磁参数的非接触式 传感器。它通过感应电流和涡流之间的相互作用来实现测量。
电涡流原理介绍
电涡流原理是指当导体中有交变电磁场时，产生的涡流会产生磁场，从而对 原交变磁场产生影响，实现了电导率、电磁参数等参数的测量。
电涡流传感器与其他传感器的比较
量方法，不会破坏目标物体表面，适用于高温、高压、腐蚀等 恶劣环境。
高精度和快速响应
电涡流传感器具有较高的精度和快速的响应速度，适用于对物体电导率和电磁参数需要精确 测量的场景。
灵敏度受温度影响
电涡流传感器的灵敏度受温度影响较大，需要进行温度补偿来保证测量的准确性。
电涡流传感器的优点和应用领域
1 高灵敏度
电涡流传感器具有高灵敏度，可用于测量小电导率变化，如金属疲劳检测和材料缺陷检 测。
2 宽测量范围
电涡流传感器的测量范围广，可应用于不同电导率的材料测量，如金属、陶瓷等。
3 工业应用广泛
电涡流传感器的输出方式
电涡流传感器的输出方式可以是模拟输出、数字输出或脉冲输出等。不同的 输出方式适用于不同的应用场景和信号处理需求。
电涡流传感器广泛应用于机床加工、工业自动化、航空航天等领域的电导率、电磁参数 测量。
电涡流传感器的设计与制造
电涡流传感器的设计与制造需要考虑形状尺寸、材料选择、绕组设计等因素。 通过优化设计和制造工艺，可以提高传感器的性能和稳定性。
电涡流传感器的参数测量
电涡流传感器可以测量的参数包括电导率、电磁参数、涡流强度、涡流深度 等。通过测量这些参数可以获取目标物体的相关信息。
传感器4电涡流传感器精品PPT课件
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，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。
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
30.11.2020
齐平式
22
电涡流位移传感器的应用
电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感 器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不 确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以 影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性 测量。 在用作 定 量 测量时，必须采用逐点标 定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
二、等效阻抗分析
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。
检测深度与激励源频率有何关系？
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？
2
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
集肤效应
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。
04第四章 电涡流传感器
齿轮转速测量
例:下图中，设齿数z =48， 测得频率f=120Hz，求该齿 轮的转速n。
电动机转速测量
四、镀层厚度测量
电涡流涂层厚度仪原理 测量金属镀 层或绝缘层 厚度的计算 方法有何区 别？ 由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越小。测量前， 可先用电涡流测厚仪对标准厚度的镀层和铜箔作出“厚度-输出” 电压的标定曲线，以便测量时对照。
电涡流密度J与半径r的关系曲线
2、电涡流强度与距离的关系
理论分析和实验都已证明，当 x改变时，电涡流密 度也发生变化，即电涡流强度随距离 x的变化而变化。 根据线圈—导体系统的电磁作用， 可以得到金属导体 表面的电涡流强度为：
I 2 I1 1
2 2 x ras x
CZF-1系列传感器的性能
分析上表可得出结论： 探头直径越大，测量范围越大、分辨力越差、灵敏度越低。
2、被测材料、形状和体积对灵敏度的影响
电阻率、磁导率：非磁性材料，电阻率低，灵敏度高； 磁性材料，除电阻率外，还受磁导率的影响。 形状、体积大小：盘状，要求被测对象直径≥2倍探头线圈直径； 柱状，要求被测圆柱直径≥4倍探头线圈直径。
电涡流效应的基本特性
1、电涡流形成范围——径向形成范围
线圈 —导体系统产生的电涡流密度既是线圈与导体 间距离x的函数，又是沿线圈半径方向r的函数。当x一定 时，电涡流密度 J 与半径 r 的关系曲线下图所示（图中 J0 为金属导体表面电涡流密度，即电涡流密度最大值。 Jr 为半径r处的金属导体表面电涡流密度）。由图可知：
大直径电涡流探雷器
第三节
测量转换电路
一、调幅（AM）式电路
石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz-1MHz)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 流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的 直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响(例如两者之间的 距离等参数)。
电涡流传感器教学课件
电涡流传感器的发展趋势与
06
未来展望
技术创新与改进
微型化设计
多功能化
随着微电子和纳米技术的发展，电涡 流传感器的尺寸逐渐减小，具有更高 的灵敏度和空间分辨率。
开发具有温度、压力、位移等多参数 测量能力的电涡流传感器，满足复杂 环境下的应用需求。
智能化技术
集成化、智能化的电涡流传感器能够 实现自校准、自诊断和自适应调整等 功能，提高测量精度和可靠性。
THANKS
感谢观看
当金属材料振动或位移时，其表面电涡流的强度 02 和相位会发生变化，通过测量这些变化，可以获
得金属材料的振动或位移信息。
该方法具有高灵敏度、高分辨率和高动态范围的 03 特点，广泛应用于机械、航空和航天等领域的振
动和位移测量。
液位与流量测量
电涡流传感器也可以用于液位和流量的测量。
01
输标02入题
在液位测量中，当电涡流传感器靠近液面时，由于液 体的导电性，会在液面产生电涡流，通过测量电涡流 的强度和变化规律，可以确定液位的高度。
用途
电涡流传感器广泛应用于材料检测、无损检测、自动化 控制等领域，如金属材料的厚度测量、表面裂纹检测、 气瓶压力检测等。
优缺点分析
优点
电涡流传感器具有非接触、高精度、高分辨率和高可靠性等优点，能够实现快速、准确地测量 和检测。
缺点
电涡流传感器对于导电率、磁导率和温度等参数敏感，对于不同材料和表面状态的物体，需要 进行校准和调整，同时其测量范围较小，难以测量较大尺寸的物体。
分辨率
传感器能够分辨出的最小变化量，通常以百分比 或相对于满量程的数值表示。分辨率越高，传感 器能够检测到的最小变化越小。
频率响应与带宽
频率响应
自动检测技术及应用课件第4 电涡流传感器[可修改版ppt]
![自动检测技术及应用课件第4 电涡流传感器[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe392e280242a8956bece4e0.png)
U 1
L1
1
1
U 2
L2
被测 金属 板
在被测金属板的上方设有发射传感器线圈L1，在被测金属板下 方设有接收传感器线圈L2。当在L1上加低频电压U1时，L1上产生 交变磁通φ1，若两线圈间无金属板，则交变磁通直接耦合至L2中， L2产生感应电压U2。如果将被测金属板放入两线圈之间，则L1线 圈产生的磁场将导致在金属板中产.生电涡流, 并将贯穿金属板， 此时磁场能量受到损耗，使到达L2的磁通将减弱为φ1′，从而使L2 产生的. 感应电压U2下降。金属板越厚， 涡流损失就越大，电压U2 就越小。因此，可根据U2电压的大小得知被测金属板的厚度。透 射式涡流厚度传感器的检测范围可达1～100 mm， 分辨率为0.1
电压。 振荡器电路如图(b)所示。它由克拉泼电容三点式振荡器
(C2、C3、L、C和Ｖ1)以及射极输出电路两部分组成。振荡器的
频率为
f 1
2 L(x)C
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
线圈—导体系统产生的电涡流密度既是线圈与导体间距离x 的函数，又是沿线圈半径方向r的函数。当x一定时，电涡流密度 J与半径r的关系曲线如图所示。J0为金属导体表面电涡流密度， 即电涡流密度最大值。Jr为半径r处的金属导体表面电涡流密度）。 由图可知：
① 电涡流径向形成范围大约在传感器线圈外径ras的1.8～2.5 倍范围内，且分布不均匀。
传感器及检测技术
自动检测技术及应 用课件第4 电涡流
传感器
2、工作原理
根据法拉第定律，当传感. 器 线圈通以正弦交变.电流I1时，线 圈周围空间. .必然产生正弦. 交变磁
传感器课件 第四章.
4
2. 等效电路
电涡流传感器的空心线圈可看作变压器的初级线圈L1 ，金属导体中涡 流回路视作变压器次级L2 。当对线圈L1施加交变激励信号时，则在线圈周 围产生交变磁场，环状涡流L2也产生交变磁场。其方向与线圈L1产生磁场方 向相反，因而抵消部分原磁场，线圈L1和环状涡流L2之间存在互感M，M大 小取决于导体和线圈之间的距离 x 。根据基尔霍夫定律可列出如下方程组 线圈
23
6. 接近开关
接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几 十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可 以发出“动作 ”信号。接近开关有电感式、电容式、磁性干簧开关式 （干簧管）、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等，其中电感式接 近开关就是利用电涡流现象。 接近开关的特点：
接近开关与被测物不接 触、不会产生机械磨损和疲 劳损伤、工作寿命长、响应 快、无触点、无火花、无噪
声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安 装、调整方便；缺点是触点容量较小、输出短路时易烧毁。
24
目前除有各种通用产品之外，在带有 上下限报警或位式调节的动圈仪表里，普 遍采用高频线圈和指针上的铝片接近后发 出信号的方式工作，它就是电涡流式接近 开关的应用实例之一。 图中是两个按印刷电路工艺制作的平 面线圈，互相对置并串联起来，中间留有 缝隙。当铝片进入缝隙后，线圈的电感就 会减少。 将平面线圈改为单个，即为电感式接近开关。
11
三、电涡流式传感器的应用
电涡流探头线圈电感量的大小，与被测物形状、尺寸、电导率、 导磁率、表面因素、距离等有关。如果仅改变一个参数而保持其它 参数不变，就可把该参数的变化转换为电感量L的变化。因此电涡流 传感器广泛应用于对位移、振动、速度、应力、材料表面镀层厚度、 表面损伤、表面温度、表面硬度、材料型号、电解质浓度等进行非 接触式连续测量。 涡流探头图片
2. 等效电路
电涡流传感器的空心线圈可看作变压器的初级线圈L1 ，金属导体中涡 流回路视作变压器次级L2 。当对线圈L1施加交变激励信号时，则在线圈周 围产生交变磁场，环状涡流L2也产生交变磁场。其方向与线圈L1产生磁场方 向相反，因而抵消部分原磁场，线圈L1和环状涡流L2之间存在互感M，M大 小取决于导体和线圈之间的距离 x 。根据基尔霍夫定律可列出如下方程组 线圈
23
6. 接近开关
接近开关又称无触点行程开关。它能在一定的距离（几毫米至几 十毫米）内检测有无物体靠近。当物体与其接近到设定距离时，就可 以发出“动作 ”信号。接近开关有电感式、电容式、磁性干簧开关式 （干簧管）、霍尔式、光电式、微波式 、超声波式等，其中电感式接 近开关就是利用电涡流现象。 接近开关的特点：
接近开关与被测物不接 触、不会产生机械磨损和疲 劳损伤、工作寿命长、响应 快、无触点、无火花、无噪
声、防潮、防尘、防爆性能较好、输出信号负载能力强、体积小、安 装、调整方便；缺点是触点容量较小、输出短路时易烧毁。
24
目前除有各种通用产品之外，在带有 上下限报警或位式调节的动圈仪表里，普 遍采用高频线圈和指针上的铝片接近后发 出信号的方式工作，它就是电涡流式接近 开关的应用实例之一。 图中是两个按印刷电路工艺制作的平 面线圈，互相对置并串联起来，中间留有 缝隙。当铝片进入缝隙后，线圈的电感就 会减少。 将平面线圈改为单个，即为电感式接近开关。
11
三、电涡流式传感器的应用
电涡流探头线圈电感量的大小，与被测物形状、尺寸、电导率、 导磁率、表面因素、距离等有关。如果仅改变一个参数而保持其它 参数不变，就可把该参数的变化转换为电感量L的变化。因此电涡流 传感器广泛应用于对位移、振动、速度、应力、材料表面镀层厚度、 表面损伤、表面温度、表面硬度、材料型号、电解质浓度等进行非 接触式连续测量。 涡流探头图片
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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？
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 。
电涡流位移传感器的距离 与输出电压特性曲线
1、2、3 的量程和线性范围各为多少mm？
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
调频法测量振动的波形
25.05.2020
34
振动测量
测量悬臂梁的 振幅及频率
25.05.2020
汽轮机叶片测量
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。
电磁炉内部的励磁线圈
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。
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo为多少伏？
25.05.2020
16
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。
有何关系？
大直径电涡流探雷器
25.05.2020
11
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。
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
第二节 电涡流传感器结构及特性
交变磁场
电涡流探头外形
电涡流探头内部结构
1—电涡流线圈 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
CZF-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
位移传感器的分类
25.05.2020
23
偏心和 振动检测
25.05.2020
24
通过测量间隙来测量径向跳动
25.05.2020
25
测量弯曲、波动、变形
对桥梁、丝杆等机械结构的振动 测量，须使用多个传感器。
25.05.2020
26
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
导向辊的材料可以用 金属制作吗？
叶片振动的幅度Xm为多少mm？ 叶片振动的周期T及频率f为多少
25.05.2020
并联谐振回路的谐振频率
f 1
2 LC0
4-3
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）
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
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
25.05.2020
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。
1
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
集肤效应
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。
测量冷轧板厚度
测量尺寸、公差 及零件识别
25.05.2020
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
28
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
25.05.2020
29
测量注塑机开合模的间隙
间距
25.05.2020
30
位移的标定方法
使用千分尺，逐一对照测量电路的输 出电压及数显表读数，列出对照表，存入 计算机，从而达到线性化的目的。
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
25.05.2020
齐平式
21
电涡流位移传感器的应用
电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感 器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不 确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以 影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性 测量。 在用作 定 量 测量时，必须采用逐点标 定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。
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
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
25.05.2020
19
齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
二、等效阻抗分析
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。
检测深度与激励源频率有何关系？
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？
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，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。
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 。
电涡流位移传感器的距离 与输出电压特性曲线
1、2、3 的量程和线性范围各为多少mm？
二、振动测量
用电涡 流探头、 调幅法测 量简谐振 动时，探 头的输出 波形。
调频法测量振动的波形
25.05.2020
34
振动测量
测量悬臂梁的 振幅及频率
25.05.2020
汽轮机叶片测量
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。
电磁炉内部的励磁线圈
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。
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo为多少伏？
25.05.2020
16
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。
有何关系？
大直径电涡流探雷器
25.05.2020
11
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。
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
第二节 电涡流传感器结构及特性
交变磁场
电涡流探头外形
电涡流探头内部结构
1—电涡流线圈 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
CZF-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
位移传感器的分类
25.05.2020
23
偏心和 振动检测
25.05.2020
24
通过测量间隙来测量径向跳动
25.05.2020
25
测量弯曲、波动、变形
对桥梁、丝杆等机械结构的振动 测量，须使用多个传感器。
25.05.2020
26
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
导向辊的材料可以用 金属制作吗？
叶片振动的幅度Xm为多少mm？ 叶片振动的周期T及频率f为多少
25.05.2020
并联谐振回路的谐振频率
f 1
2 LC0
4-3
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）
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
第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
25.05.2020
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。
1
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
集肤效应
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。
测量冷轧板厚度
测量尺寸、公差 及零件识别
25.05.2020
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
28
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
25.05.2020
29
测量注塑机开合模的间隙
间距
25.05.2020
30
位移的标定方法
使用千分尺，逐一对照测量电路的输 出电压及数显表读数，列出对照表，存入 计算机，从而达到线性化的目的。
齐平式传感器安装时可以不高出安装 面，不易被损害。
V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
25.05.2020
齐平式
21
电涡流位移传感器的应用
电涡流探头线圈的阻抗受诸多因素影响， 例如金属材料的厚度、尺寸、形状、电导率、 磁导率、表面因素、距离等，因此电涡流传感 器的应用领域十分广泛，但也同时带来许多不 确定因素，一个或几个因素的微小变化就足以 影响测量结果。所以电涡流传感器多用于定性 测量。 在用作 定 量 测量时，必须采用逐点标 定、计算机线性纠正、温度补补偿等措施。
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
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
25.05.2020
19
齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
频率f越高，电涡流的渗透的深度就越 浅，集肤效应越严重。
二、等效阻抗分析
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。
检测深度与激励源频率有何关系？
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？
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，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。