4 电涡流传感器
电涡流传感器 参数
电涡流传感器参数
电涡流传感器是一种非接触式传感器，常用于测量金属表面的位移、振动、厚度和导电性材料的缺陷检测。
它的工作原理是利用感应电流产生的涡流来检测金属表面的变化。
以下是电涡流传感器的一些参数：
1. 灵敏度，电涡流传感器的灵敏度是指其对于被测量物理量的响应程度。
通常以单位输入量引起的输出变化来衡量。
2. 频率范围，电涡流传感器的工作频率范围通常是指其能够有效地检测到变化的频率范围。
这个参数对于不同应用场景的选择非常重要。
3. 分辨率，电涡流传感器的分辨率是指其能够检测到的最小变化量。
通常以输入信号的最小变化引起的输出变化来衡量。
4. 线性度，电涡流传感器的线性度是指其输出信号与输入信号之间的线性关系程度。
较高的线性度意味着传感器输出信号与输入信号呈线性关系，便于数据处理和分析。
5. 工作温度范围，电涡流传感器的工作温度范围是指其能够正常工作的温度范围。
这个参数对于在不同环境条件下的应用非常重要。
6. 响应时间，电涡流传感器的响应时间是指其从接收到输入信号到产生输出信号的时间间隔，通常以毫秒或微秒计算。
7. 线圈尺寸，电涡流传感器的线圈尺寸对于其适用范围和测量精度有很大影响。
不同尺寸的线圈适用于不同大小或形状的被测金属表面。
以上是电涡流传感器的一些参数，这些参数将影响传感器的适用场景、测量精度和性能表现，选择合适的参数对于特定的应用非常重要。
电涡流传感器实验报告
电涡流传感器实验报告电涡流传感器实验报告摘要：本实验旨在研究电涡流传感器的原理和应用。
通过实验，我们探索了电涡流传感器的工作原理、特性以及在工业领域的应用。
实验结果表明，电涡流传感器具有高灵敏度、快速响应和广泛的应用前景。
引言：电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，广泛应用于工业领域。
它通过感应电磁场中的涡流来检测目标物体的位置、形状、材料和表面缺陷等信息。
本实验旨在深入了解电涡流传感器的原理和特性，并通过实验验证其性能。
一、电涡流传感器的原理电涡流传感器利用法拉第电磁感应原理，当导体在变化的磁场中运动或受到变化的磁场作用时，会在其内部产生涡流。
电涡流传感器通过检测涡流的变化来获取目标物体的信息。
涡流的强度与目标物体的导电性、形状、运动速度等因素有关。
二、电涡流传感器的特性1. 高灵敏度：电涡流传感器可以检测微小的涡流变化，对目标物体的微小变化有很高的响应能力。
2. 快速响应：电涡流传感器的响应时间较短，可以实时检测目标物体的变化。
3. 非接触式：电涡流传感器无需与目标物体直接接触，减少了磨损和损坏的风险。
4. 宽频率范围：电涡流传感器可以适应不同频率范围内的磁场变化，具有较广泛的应用范围。
三、实验方法1. 实验器材：电涡流传感器、交流电源、信号发生器、示波器等。
2. 实验步骤：a. 将电涡流传感器连接到交流电源和信号发生器上。
b. 调节信号发生器的频率和幅度，观察示波器上的涡流信号变化。
c. 改变目标物体的材料、形状和距离等参数，观察涡流信号的变化。
四、实验结果与分析通过实验，我们观察到了不同频率和幅度下涡流信号的变化。
当频率较高时，涡流信号的幅度减小，响应时间变短。
当目标物体的材料为导体时，涡流信号较强；当目标物体的材料为绝缘体时，涡流信号几乎消失。
此外，目标物体的形状和距离也会对涡流信号产生影响。
五、电涡流传感器的应用电涡流传感器具有广泛的应用前景，主要应用于以下领域：1. 金属材料检测：电涡流传感器可以检测金属材料中的缺陷、裂纹和变形等问题，用于质量控制和安全检测。
简述电涡流式传感器的应用
简述电涡流式传感器的应用
电涡流式传感器是一种常用的非接触式传感器，其原理是利用电磁感应的原理来检测物体的位置、速度和形状等参数。
它由一个发射电磁场的探头和一个接收电磁场的传感器组成。
电涡流式传感器具有高精度、快速响应、无磨损等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
以下是几个典型的应用：
1. 接触式测量：电涡流式传感器可以用于接触式测量物体的厚度、直径和形状等参数。
例如，在汽车工业中，可以使用电涡流传感器来测量制动盘的磨损程度和真圆度，以保证制动盘的性能和安全性。
2. 无损检测：电涡流式传感器可以通过扫描物体表面的电磁场变化来检测材料的缺陷、裂纹和腐蚀等问题。
在航空、航天和金属加工等行业中，电涡流式传感器被广泛用于无损检测领域。
3. 速度测量：电涡流式传感器可以用来测量物体的速度和加速度。
例如，在汽车工业中，可以使用电涡流传感器来测量车轮的转速，以调整刹车的力度和保持安全性。
4. 位置控制：电涡流式传感器可以用于物体的位置反馈控制。
例如，在机器人控制系统中，可以使用电涡流传感器来检测机器人臂的位置，以精确控制其运动。
5. 涡流制动：电涡流式传感器可以用于制动系统中的涡流制动。
通过测量转子的旋转速度和位置，可以实现刹车力的控制和调
整，提高刹车系统的稳定性和安全性。
总体而言，电涡流式传感器在工业生产、机械制造、汽车工程、航空航天等领域都有广泛的应用，为产品质量控制和生产自动化提供了重要的技术支持。
自动检测技术及应用第四章电涡流传感器
圈周围产生交变磁场Φ 。如果将线圈靠近一块金
属导体，金属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，这称为趋肤效应。
交变磁场的频率f 越高，电涡流的渗透深度 就越浅，趋肤效应越严重。可以利用趋肤效应 来控制非电量的检测深度。
电涡流位移传感器的标定
在标定区域里，共设置多个测量点。首先调节千分 尺的读数为0.000mm。旋松探头夹具的调节螺母，使 探头与试件刚好接触，计算机测得探头绝对零位的输 出电压。然后旋动千分尺，使试件缓慢离开探头，每 隔设定的位移（例如0.8mm），测量电涡流传感器的 输出电压。
电涡流位移传感器的标定过程示意图
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、温度补偿等措施。
圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图
a）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布
二、电涡流线圈等效阻抗分析
设电涡流线圈在高频时的等效电阻为R1（大 于直流电阻），电感为L1。当有被测导体靠近 电涡流线圈时，则被测导体等效为一个短路环， 电涡流线圈L1与导体之间存在一个互感M。互 感随线圈与导体之间距离的减小而增大。
ΔUo或Δf，可以计算出与被检测物体的距离、振 动频率等参数。电涡流位移传感器属于非接触
4电涡流传感器详解
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。
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第一节
电涡流传感器工作原理
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。 感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，流过电涡流 线圈的电流 i1 增 大。 2
电涡流效应演示
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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
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集肤效应
图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 （100kHz左右）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，将产生高频磁场H1。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 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 （也称趋肤效应）。
如果控制上式中的 i1、 f 、 、 、 r不变，电 涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？ 属于接触式测量还是非接触式测量？
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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。
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位移传感器的分类
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偏心和振动检测
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通过测量间隙来测量径向跳动
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测量弯曲、波动、变形
电涡流传感器 工作原理
电涡流传感器：工作原理及应用电涡流传感器是一种基于电磁感应原理的传感器，具有非接触、高灵敏度、高分辨率等特点，被广泛应用于各种工业自动化领域。
本文将详细讲解电涡流传感器的工作原理，并举例说明其在汽车行业中的应用，帮助读者更好地理解电涡流传感器的应用。
电涡流传感器的工作原理电涡流传感器基于法拉第电磁感应定律进行工作。
当一个导体置于变化的磁场中时，导体内部会产生感应电流，这种电流被称为电涡流。
电涡流传感器利用这个原理，通过测量导体周围的磁场变化来推算出导体的位移、振动、温度等参数。
电涡流传感器的应用领域电涡流传感器被广泛应用于各种工业自动化领域，如汽车、航空、能源、冶金、化工等。
在汽车行业中，电涡流传感器常被用于检测发动机气缸中的活塞位置、燃烧状况以及排气门的运动情况。
此外，电涡流传感器还可用于车辆悬挂系统及座位舒适度检测等领域。
实例分析：电涡流传感器在汽车行业中的应用在汽车行业中，电涡流传感器常被用于发动机气缸中的活塞位置检测。
其工作原理是，当发动机工作时，气缸中的活塞上下运动，引起气缸内部的磁场变化，电涡流传感器通过测量这种变化，推算出活塞的位置。
具体来说，电涡流传感器包括一个励磁线圈和一个测量线圈。
当励磁线圈通以交变的电流时，会在周围产生一个交变的磁场。
当活塞位于励磁线圈和测量线圈之间时，由于活塞的导磁性，会导致测量线圈中的磁通量发生变化。
通过测量这个变化，就能知道活塞的位置。
与其他传感器的比较电涡流传感器具有高灵敏度、高分辨率和非接触等特点，因此在某些应用中具有独特的优势。
比如在汽车活塞检测中，电涡流传感器的检测精度和稳定性就优于其他类型的传感器。
但是，电涡流传感器的缺点是受限于其工作原理，只能在某些特定的环境中使用。
例如，在高温、低温、强磁场的条件下，电涡流传感器的性能可能会受到影响。
因此，在选择传感器时，需要根据实际应用环境来选择最合适的传感器类型。
结论综上所述，电涡流传感器是一种基于电磁感应原理的传感器，具有高灵敏度、高分辨率和非接触等特点，被广泛应用于各种工业自动化领域。
电涡流式传感器工作原理
电涡流式传感器工作原理
电涡流式传感器是一种非接触式传感器，主要利用了电涡流效应来测量物体的位置、形状、速度等参数。
其工作原理如下：
1. 传感器的工作基于电磁感应原理，其中包括了物体的相对运动、时变磁场和感应电动势之间的相互作用。
2. 传感器中的探测线圈通常由薄线圈绕组构成，通过电流激励线圈产生交变磁场。
3. 当目标物体靠近传感器时，它会产生电涡流，即由于交变磁场的存在而在目标物体表面产生感应电流。
4. 感应电流的大小和方向取决于目标物体的导电性和形状，并且具有弱化交变磁场的作用。
5. 接收线圈位于激励线圈旁边，用于感应目标物体产生的电涡流。
6. 接收线圈在感应电流的作用下产生感应电动势，该电动势的大小和方向与感应电流成正比。
7. 通过测量接收线圈的感应电动势，可以推断出目标物体的位置、形状、速度等参数。
电涡流式传感器的优点是具有快速响应、高精度、非接触式测
量、无需额外装置等特点。
它可以用于工业自动化、机械加工、材料检测等领域。
电涡流传感器的原理
电涡流传感器的原理
电涡流传感器是一种常用于测量金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的传感器。
其原理基于电涡流的产生和检测。
电涡流是一种由导体中感应电流产生的涡流，当导体表面处于变化的磁场中时，就会产生电涡流。
利用这种现象，可以通过测量电涡流的强度和频率来获得有关被测物体的信息。
电涡流传感器通常由一个线圈和一个交流电源组成。
当电流通过线圈时，会产生一个变化的磁场。
如果将这个线圈放置在一个金属表面附近，金属表面就会感应出电涡流。
这些电涡流会改变线圈的电流，从而可以通过测量线圈的电流变化来获取金属表面的信息。
通过改变线圈的频率和幅度，可以实现对不同金属材料和不同表面缺陷的检测。
电涡流传感器可以检测金属表面的裂纹、腐蚀、氧化等缺陷，还可以测量金属材料的厚度、导电性等参数。
由于电涡流传感器无需直接接触被测物体，所以可以实现非接触式的测量，避免了对被测物体的损坏。
电涡流传感器广泛应用于航空航天、汽车制造、金属加工等领域。
在航空航天领域，电涡流传感器可以用于检测飞机表面的裂纹和腐蚀，确保飞机的安全飞行。
在汽车制造领域，电涡流传感器可以用于检测汽车发动机的缸体和活塞的表面缺陷，提高汽车的质量和性能。
在金属加工领域，电涡流传感器可以用于测量金属材料的厚度
和导电性，保证产品质量。
总的来说，电涡流传感器利用电涡流的产生和检测原理，实现了对金属表面缺陷和非磁性金属材料厚度的高精度测量。
它具有非接触式测量、高灵敏度、高精度等优点，被广泛应用于各个领域，发挥着重要作用。
电涡流传感器实验总结
电涡流传感器实验总结电涡流传感器是一种常用的非接触式传感器，主要用于测量金属导体表面的涡流损耗，广泛应用于工业生产和科学研究领域。
在本次实验中，我们对电涡流传感器进行了深入的研究和实验，现将实验总结如下。
首先，我们对电涡流传感器的工作原理进行了深入了解。
电涡流传感器利用感应电磁场与金属导体产生的涡流相互作用的原理，通过测量涡流损耗来实现对金属导体表面缺陷的检测和测量。
在实验中，我们通过理论分析和实验操作，深入了解了电涡流传感器的工作原理及其在实际应用中的重要性。
其次，我们进行了电涡流传感器的性能测试。
通过搭建实验平台，我们对电涡流传感器的灵敏度、稳定性和测量精度等性能进行了全面的测试。
实验结果表明，电涡流传感器具有高灵敏度、良好的稳定性和较高的测量精度，能够满足工业生产和科学研究中对金属导体表面缺陷检测和测量的需求。
此外，我们还对电涡流传感器在实际应用中的优缺点进行了分析。
电涡流传感器具有非接触式、高精度、快速响应等优点，能够实现对金属导体表面缺陷的高效检测和测量；但同时也存在着对金属材料和导体形状的限制、对环境电磁干扰敏感等缺点。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行合理选择和使用。
最后，我们对电涡流传感器的未来发展进行了展望。
随着科学技术的不断进步和工业生产的不断发展，电涡流传感器作为一种重要的非接触式传感器，将会在材料检测、航空航天、汽车制造等领域发挥越来越重要的作用。
同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，电涡流传感器的性能和应用范围也将得到进一步的提升和拓展。
总的来说，本次实验对电涡流传感器进行了全面的研究和实验，深入了解了其工作原理、性能特点以及在实际应用中的优缺点，对于我们进一步深入研究和应用电涡流传感器具有重要的意义。
希望通过我们的努力，能够为电涡流传感器的发展和应用做出更大的贡献。
实验4 电涡流传感器位移实验
电涡流传感器位移实验
一、实验目的：
了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性。
二、基本原理：
通以高频电流的线圈会产生高频磁场，当有导体接近该磁场时，会在导体表面产生涡流效应，而涡流效应的强弱与该导体与线圈的距离有关，因此通过检测涡流效应的强弱即可以进行位移测量。
三、需用器件与单元：
电涡流传感器实验模板、电涡流传感器、直流电源、数显单元、测微头、铁圆片。
四、实验步骤：
1、根据图８－１安装电涡流传感器。
2、观察传感器结构，这是一个扁平的多层线圈，两端用单芯屏蔽线引出。
3、按图8-2将电涡流传感器输出插头接入实验模板上相应的传感器输入插口，传感器作为由晶体管T1组成振荡器的一个电感元件。
４、在测微头端部装上铁质金属圆片，作为电涡流传感器的被测体。
５、将实验模板输出端V0与数显单元输入端Vi相接。
数显电压表量程置20V档。
图8-1
图8-2
６、用连接导线从主控箱接入＋15V直流电源到模板上标有+15V的插孔中。
７、移动测微头与传感器线圈端部接触，开启主控箱电源开关，记下数显表读数，旋转测微每隔0.2mm 读一个数，直到输出几乎不变为止，将结果填入表8-1。
表8-1：电涡流传感器位移与输出电压数据
8、根据表8-1数据，画出V-X曲线，根据曲线找出线性区域及选择位移测量时的最佳工作点，试计算量程为1mm、3mm及5mm时的灵敏度和非线性误差（可以用端基法或其它拟合直线）
五、思考题：
1、电涡流传感器的量程与哪些因素有关，如需要测量±3mm的量程应如何设计传感器处理电路？
2、用电涡流传感器进行非接触位移测量时，如何根据量程选用传感器？。
电涡流传感器实验报告
一、实验目的本次实验旨在了解电涡流传感器的工作原理，掌握其位移特性的测量方法，并验证电涡流传感器在实际应用中的可靠性和准确性。
二、实验原理电涡流传感器是利用电磁感应原理进行测量的传感器。
当导电体（被测物体）接近电涡流传感器的线圈时，线圈中产生的交变磁场会在导电体中感应出涡流。
涡流的大小与导电体的材料、电阻率、导磁率、厚度、温度以及与线圈的间距有关。
通过测量涡流的大小，可以计算出导电体与线圈的间距，从而实现位移的测量。
三、实验仪器与材料1. 电涡流传感器2. 信号发生器3. 示波器4. 金属样品5. 螺旋测微仪6. 电压表四、实验步骤1. 将电涡流传感器固定在实验台上，将金属样品放在传感器的检测区域内。
2. 连接信号发生器和示波器，设置合适的工作频率和幅度。
3. 使用螺旋测微仪测量金属样品与电涡流传感器线圈的距离。
4. 打开信号发生器，调节频率和幅度，使传感器产生稳定的涡流信号。
5. 使用示波器观察涡流信号的波形，记录不同距离下的信号幅度。
6. 将测得的距离和信号幅度数据填入表格，绘制V-X曲线。
7. 分析V-X曲线，确定传感器的线性范围和灵敏度。
五、实验结果与分析1. 通过实验，我们得到了电涡流传感器的V-X曲线。
从曲线可以看出，传感器的线性范围较宽，灵敏度较高。
2. 在线性范围内，传感器的输出电压与距离呈线性关系，满足实际应用的要求。
3. 通过对V-X曲线的分析，我们可以确定传感器的最佳工作频率和幅度。
六、实验结论1. 电涡流传感器是一种高精度、高灵敏度的位移测量传感器，在实际应用中具有广泛的应用前景。
2. 通过实验，我们掌握了电涡流传感器的工作原理和测量方法，为后续的实际应用奠定了基础。
七、实验注意事项1. 在实验过程中，应确保电涡流传感器与金属样品保持平行，避免因角度偏差导致测量误差。
2. 在调节信号发生器的工作频率和幅度时，应逐步进行，避免突然变化对实验结果的影响。
3. 在读取数据时，应注意记录准确，避免因记录错误导致分析结果不准确。
电涡流传感器工作原理
电涡流传感器工作原理
电涡流传感器是一种非接触式传感器，利用了电涡流现象进行测量。
其工作原理可以简单描述如下：
1. 电涡流现象：当导体材料处于可变磁场中时，由于磁通的变化会在导体表面诱导出涡流，这被称为电涡流现象。
2. 传感器结构：电涡流传感器通常由一个线圈和一个可变磁场源组成。
线圈中通以高频交流电流，产生一个可变的磁场。
3. 目标物体接近传感器：当目标物体接近传感器时，目标物体会改变传感器的磁场分布。
这是因为目标物体本身也具有导电特性，导致磁场穿过目标物体时，被诱导出额外的涡流。
4. 电涡流的影响：目标物体导致涡流的存在，会改变线圈的电阻和自感。
这些变化会导致线圈的阻抗发生变化。
5. 阻抗测量：通过测量线圈的阻抗变化，可以得到目标物体与传感器之间的距离或其它相关信息。
通常借助电桥等电路来实现精确的阻抗测量。
6. 数据处理：传感器的输出信号经过放大、滤波和AD转换等处理后，才能得到最终的距离测量结果或其它相关信息。
总结：电涡流传感器利用物体对传感器磁场的干扰来获取目标物体的相关信息。
通过测量阻抗变化来间接测量目标物体与传感器之间的距离、速度、位置或其它与电涡流现象有关的特性。
4电涡流传感器详解
频率变化，此频率可直接用计算机测量。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 。
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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 。
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本章作业： P75：2、6、7
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休息一下
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第四章：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电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 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，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 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。
间距x的测量： 如果控制上式中的 i1、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 样就成为非接触地测量位移的传感器。
多种用途： 如果控制 x、i1、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 ? 有关的材料型号、表面硬
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
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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 有何关系？
常用传感器工作原理(电涡流式)
传感器系统设计和集成方法
将电涡流传感器与其他类型传感器进行集成应用，依托数据分析与处理可快 速获得精确的位置、温度、速度等信息。
电涡流传感器在飞行器中的应 用
可以用于飞机表面涂层疲劳、空气动力学性能检测和导弹发动机检测等领域 中，为航空航天行业提供支撑。
车辆检测
电涡流传感器可用于检测汽车制动器片、轴承、 传动装置和凸轮轴等的磨损和裂纹程度。
采集电路和信号处理电路
运放放大电路
用于对涡流信号进行放大和录制，一般采用低噪声 运放。
信号发生器
提供激励信号，调节激励磁场的频率和幅度。
示波器
可用于检测电涡流传感器的输出信号。
滤波器
对电涡流传感器发出的信号进行滤波处理，以减少 干扰和噪声。
用来产生激励磁场，检测被测物体表面涡流。
被测物体
在其表面出现的涡流产生反向电动势，与感应线圈 中的电流进行比较。
信号放大器
对感应线圈中产生的电压信号进行放大和处理。
输出显示装置
显示并输出电涡流传感器检测到的被测物体的信息。
电涡流传感器的优缺点
1 优点
非接触检测、高精度、宽频带、可检测多种参数。
2 缺点
按照测量方法分类
有空心电涡流传感器和常规电 涡流传感器两种。
按照检测对象分类
有测量表面缺陷和测量导体尺 寸两种。
Байду номын сангаас
按照尺寸分类
可以分为微型电涡流传感器和 大型电涡流传感器。
电涡流传感器的原理模型建立
通过MATLAB等数学建模软件，根据相关参数构建电涡流传感器的仿真模型， 便于对电涡流传感器的理解和优化设计。
电涡流传感器工作原理
电涡流传感器工作原理
电涡流传感器是一种非接触式的测量传感器，它利用了涡流效应来检测目标物体的位置、形状、尺寸和材料等参数。
该传感器由一个发射线圈和一个接收线圈组成。
当发射线圈通过交流电源产生变化的电流时，会在其周围产生一个变化的磁场。
如果目标物体靠近传感器并且是导电的，那么它将对线圈产生干扰，导致磁场的变化。
接收线圈会检测到这些变化，并将其转化为电信号。
通过测量接收线圈的输出信号，我们可以分析目标物体与传感器之间的距离、相对速度和方向等信息。
这是因为目标物体和线圈之间的距离越近，干扰引起的磁场变化越大；而目标物体的运动速度和方向会影响到干扰的频率和相位。
电涡流传感器的工作原理可以归结为一种非接触式的电感耦合方法，因此它适用于在液体、灰尘和油膜等环境中进行测量。
此外，由于它不需要与目标物体直接接触，因此可以实现无磨损和长寿命的测量。
电涡流传感器在工业自动化、非破坏性检测、车辆控制等领域中得到广泛应用。
它可以用于测量金属零件的直径、圆度和表面质量，检测金属材料的裂纹和疲劳程度，以及监测转子的转速和位置等。
同时，它还可以用于检测传动带、刹车片和轮胎等部件的磨损程度，以及判断涡轮增压器和发动机的工作状态。
(完整版)第四章电涡流传感器及答案
第四章电涡流传感器习题
一、选择题
1、电涡流接近开关可以利用电涡流原理检测出___C______的靠近程度。
A. 人体
B. 水
C. 黑色金属零件
D. 塑料零件
2、电涡流探头的外壳用___B______制作较为恰当。
A.不锈钢
B.塑料
C.黄铜
D.玻璃
3、当电涡流线圈靠近非磁性导体（铜）板材后，线圈的等效电感L___C______，调频转换电路的输出频率f__B______。
A. 不变
B. 增大
C. 减小
4、欲探测埋藏在地下的金银财宝，应选择直径为___D_____左右的电涡流探头。
A. 0.1mm
B. 5mm
C. 50mm
D. 500mm
三、问答题
用一电涡流式测振仪测量某机器主轴的轴向窜动，已知传感器的灵敏度为2.5mV/mm。
最大线性范围（优于1%）为5mm。
现将传感器安装在主轴的右侧，使用高速记录仪记录下的振动波形如下图所示。
图电涡流式测振仪测量示意图
问：1、轴向振动a m sin t的振幅a m为多少？
2、主轴振动的基频f是多少？
3、为了得到较好的线性度与最大的测量范围，传感器与被测金属的安装距离l为多少毫米为佳？
解：1、答：振幅a m= 16mm
2、答：基频f=50Hz。
3、答：安装距离l为B=2.5mm
1。
4电涡流传感器详解
2024/7/15
16
鉴频器特性
使用 鉴频器可 以将f 转 换为电压 Uo
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鉴频器的输出电压与输入频率成正比
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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
500kHz，f 为多少？输 出电压Uo又为多少？
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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 有何关系？
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大直径电涡流探雷器
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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~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
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，此频率可直接用计算机测量。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 。
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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 。
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， 使锅底自行 发热，烧开 锅内的食 物。
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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
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理是基于法拉第电磁感应定律。
当导体在磁场中运动或者磁场通过导体变化时，就会产生感应电动势。
电涡流传感器利用这个原理来检测目标物体的位置、形状、运动状态等。
传感器通常由一个线圈和一个金属盘组成。
线圈通常由高频交流电源驱动，产生一个变化的磁场。
金属盘则安装在要被检测的物体上。
当磁场通过金属盘时，盘内就会产生电流。
这是因为金属盘内的电导体会受到磁场的影响，导致电子在盘内自由移动，产生感应电流，这种被称为电涡流。
感应电流的大小与金属盘的导电性、盘的厚度以及磁场的强度和频率有关。
当金属盘相对于线圈位置发生改变时，感应电流的大小也会发生变化。
传感器通过测量感应电流的改变来判断物体的位置和运动状态。
此外，电涡流传感器还可以利用金属盘的阻尼效应来测量物体的材料性质。
当金属盘中的感应电流流过导体时，会产生电磁力，对金属盘进行阻尼。
根据阻尼的程度可以推测物体的导电性和材料。
总的来说，电涡流传感器通过测量金属盘中的感应电流来获取物体的位置、形状、运动状态以及材料性质等信息。
这种传感器具有无接触式、高精度、快速响应和可靠性强等优点，在工业、航空航天、汽车等领域有着广泛的应用。
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器是一种常用的非接触式测量传感器，它利用了电涡流的原理来实现对物体表面缺陷、形状、尺寸和位置等参数的测量。
其工作原理主要基于电磁感应和涡流效应，通过对被测物体表面感应出的涡流信号进行分析，从而实现对物体参数的测量。
首先，让我们来了解一下电涡流的基本原理。
当导体材料置于交变磁场中时，由于磁感应线的变化，导体内将产生感应电流，这种现象就是电涡流。
电涡流会产生磁场，这个磁场又会影响原来的磁场，从而改变了原来的磁场分布。
利用这种原理，电涡流传感器可以实现对被测物体表面的非接触式测量。
电涡流传感器主要由激励线圈和接收线圈两部分组成。
激励线圈通过交变电流产生交变磁场，而接收线圈则用来感应被测物体表面产生的涡流信号。
当被测物体靠近传感器时，感应出的涡流信号将会影响接收线圈的电压输出，通过对这个电压信号的分析处理，就可以得到被测物体表面的参数信息。
电涡流传感器的工作原理可以简单总结为，激励线圈产生交变磁场，被测物体表面感应出涡流信号，接收线圈感应出涡流信号并输出电压信号，通过对电压信号的分析处理得到被测物体表面参数信息。
电涡流传感器具有许多优点，例如非接触式测量、高精度、高灵敏度、不受被测物体材料影响等特点，因此在工业生产中得到了广泛应用。
它可以用于金属材料的缺陷检测、尺寸测量、位置测量等领域，为工业生产提供了重要的技术支持。
总之，电涡流传感器通过利用电涡流的原理实现了对被测物体表面参数的非接触式测量，具有高精度、高灵敏度等优点，在工业生产中发挥着重要作用。
希望本文对电涡流传感器的工作原理有所帮助，谢谢阅读！。
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理电涡流效应是指当导体表面有交流电流通过时，由于导体阻抗的存在，电流在导体表面产生一个循环环流，形成的环流称为电涡流。
电涡流在导体内部进行有规律的分布，而在导体周围形成一个被电磁感应律推动的磁场。
这个磁场的存在对导体的电流传输造成了阻碍，从而影响了电流传输的路径和强度。
传感器通过感应电涡流的形成来获取被测物体表面的参数信息。
一般情况下，传感器内部激励电流的频率为数十kHz至数百kHz的范围，这样可以保证电涡流的产生和传感器的响应速度。
传感器内部的线圈发出的交流电磁场与被测物体表面的电涡流相互作用，感应到的电磁场的幅度和相位的改变将传输到传感器的接收线圈中，通过激励和接收电路的处理，得到与被测参数相关的信号。
根据传感器的结构和应用方式的不同，电涡流传感器可以分为线圈式电涡流传感器和红外测温式电涡流传感器。
线圈式电涡流传感器是常见的一种类型，它由激励线圈和接收线圈组成。
激励线圈产生高频电磁场，接收线圈感应电涡流形成的磁场。
通过测量接收线圈中的信号来计算物体表面的参数。
红外测温式电涡流传感器利用红外线来感应电涡流的产生。
红外线可以穿透一定深度的物体表面，以非接触方式感应电涡流的特征。
在红外测温式电涡流传感器中，红外线被发射器发出，经过被测物体表面后，再由接收器接收。
通过计算红外线接收的强度和幅度的变化来推断物体表面的参数。
总之，电涡流传感器利用电涡流效应来测量物体表面的参数。
通过激励电流产生电涡流，并感应电涡流产生的磁场来获取与被测参数相关的信息。
不同类型的电涡流传感器根据实际应用需求和测量对象的不同而有所区别，但其本质是利用电涡流的作用来实现测量。
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第二节
电涡流传感器结构及特性
电涡流探头外形及 调理电路前置器
交变磁场
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 7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
YD9800系列电涡流位移传感器特性
线圈 直径
φ/mm
壳体 螺纹 /mm
偏心和振动检测
电涡流探头
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
导向辊
测量冷轧板厚度
测量封口机工作间隙
电涡流探头
间隙越大， 电涡流越小
测量注塑机开合模的间隙
间距
三、转速测量
若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数 为f（单位为Hz），则转轴的转速n（单位为 r/min）的计算公式为 f
n 60
根据等效电路，可列出电路方程组为 j L I R1 I 1 1 1 j MI 2 U1 R2 I 2 j L2 I 2 j MI1 0 解此方程组可得电涡流传感器的等效阻抗为 2 2 2 2 U M M Z 1 R1 R2 2 j[ L1 L2 2 ] 2 2 2 2 I1 R2 L2 R2 L2 电涡流传感器的等效阻抗可表示为 Z R j L 等效电阻 等效电感
式中 R、L——电涡流线圈靠近被测导体时的等效电 阻和等效电感。 当被测物与电涡流线圈的间距δ减小时，电涡流线圈 与被测金属的互感量M增大，等效电感L减小，等效电 阻R增大，品质因数Q值降低：
Q=ω L/R 等效电阻上消耗的有功功率P 增大： P=I 2R
影响电涡流线圈等效阻抗的因数
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗 Z由两部分构 成，即等效电感L和等效电阻R串联而成： Z=R+jωL=f(f、μ、σ、r、δ ) 上式中的μ、σ为金属导体的磁导率和电导率，r为表 面因子，包括粗糙度、沟痕、裂纹等。 如果控制上式中的f、μ、σ、r不变，电涡流线圈的阻 抗Z 就成为线圈与被测金属体的间距δ的单值函数，属 于非接触式测量。
调频法
传感器线圈作为组成LC 振荡器的电感元件，当传感 器的等效电感L发生变化时， 引起振荡器的振荡频率变化， 该频率可直接由数字频率计 测得，或通过频率/电压转换 后用数字电压表测量出对应 的电压。 调频电路原理图
二、调频（FM）式电路
当电涡流线圈与被测体的距离x 变小时，电涡流线 圈的电感量L 也随之变小（非磁性金属），同时引起 LC 振荡器的输出频率变高。如果希望用模拟仪表进行 显示或记录时，使用“鉴频器”，可以将 f 转换为电 压Uo 。
当被测物与电涡流线圈的间距δ减小时，电涡流线圈 与被测金属的互感量M增大，等效电感L减小，等效电 阻R增大，Q值降低。由于线圈的感抗XL的减小比R的 增大大得多，故此时流过电涡流线圈的电流i1增大。
电涡流用于其他非电量的测量
如果控制间距 δ不变，就可以用来检测与表面 电导率 σ 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μ有关的磁性特性、 表面硬度等参数。 表面温度升高，电导率σ 降低； 表面有裂纹时，电涡流减小。 检测深度的控制：电涡流线圈的激励频率一 般设定在100kHz~1MHz。频率越低，有效测量 距离越大，能够检测被测金属体内部参数的深 度也越深。
z
10T
转速传感器与齿轮的相对位置
齿轮转速测量的计算
例： 设齿数z =48，测得频率 f=120Hz， 求：该齿轮的转速n 。 解：n =60f / z=60×120÷48=7200÷48 =150r/min
1－电涡流线圈 2－被测物
传感器线圈
被测导体
工作过程：被测导体变化 电涡流变化 线圈等效阻抗变化
感应磁场变化
电涡流在日常生活中的应用——电磁炉
干净、 高效的 电磁炉
铁磁材料制作的锅具底部既有较大的磁滞损 耗,又能产生较大的电涡流,才能产生较大的热量
锅具与励磁线圈的距离增大时，电涡流减小， 产生报警信号，停止励磁。
电磁炉内部的励磁线圈
并联谐振回路的谐振频率 1 f 2π LC0
设电涡流线圈的初始电感量L=0.8mH，微调 电容C 0 =200pF， （1pF＝10-12F） 求：探头中的振荡器的初始频率f 0 。 （一般将振荡器的频率控制在几百千赫兹） 解：
f 1 2π 0.8 10 100 10
-3 -12
=560kHz
鉴频器特性曲线
设鉴频器电路的初始频率f0=1MHz， 该鉴频器的初始输出电压为多少伏？当有铝 质金属板靠近时，输出电压如何变化？
第四节
电涡流传感器的应用
一、位移测量 电涡流位移传感器的输出为模拟量，例如： 0~5V。当金属物体接近探头的感应面时，金属 表面吸取电涡流探头中的高频振荡能量，使振 荡器的输出幅度衰减或频率变化，单片机根据 ΔUo或Δf，可以计算出与被检测物体的距离、振 动频率等参数。电涡流位移传感器属于非接触 测量器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影 响。
M8×1 M14×1.5 M16×1.5 M30×2
线性 范围 /mm
1 4 8 25
最佳安装 距离
最小 被测面
分辨力
/mm 0.5 2 4 12
/mm 15 35 70 100
/μm 1 4 8 10
5 11 25 50
探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？
电涡流线圈的直径越大，探测范围就越 大——电涡流探雷器
齐平式
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、温度补偿等措施。
调幅法
jL u 0 i0 z 0 i0 1 2 LC
调幅法测量电路 当传感器接近被测金属导体时，线圈电感L发生变化，谐振回路 的等效阻抗Z将随着L的变化而变化，相应的输出电压也变化。
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~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反映了金属体与电 涡流线圈的间距。
将工频50HZ交流电转变为直流电，再逆变 为中频（300HZ以上至1000HZ）电压，接到 中频炉的中频绕组两端，在绕组中产生高密度 的交变磁力线，耐高温容器里盛放的金属原料 内部产生很大的电涡流，使金属的温度升高， 甚至融化。中频炉广 泛用于有色金属的 熔炼、淬火或锻压。
中频 功率源
趋肤效应（集肤效应）
位移传感器的分类
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。
数显位移测量仪 探头
电涡流位移传感器用于轴向位移的监测
1—旋转设备（汽轮机） 2—主轴 3—联轴器 4—电涡流探头 5—夹紧螺母 6—发电机 7—基座
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 达到线性化和曲线拟合的目的。
贯穿深度：
1 f
圆形导线中的电缆电流趋肤效应示意图
a）直流电流时的均匀分布 b）中频电流时中心部位电密度减小 c）高频电流时，电流线趋向表面分布
二、电涡流线圈等效阻抗分析
设电涡流线圈在高频时的等效电阻为 R1（大于直流电阻）， 电感为L1。当有被测导体靠近电涡流线圈时，则被测导体等效为 一个短路环，电涡流线圈L1与导体之间存在一个互感M。互感随 线圈与导体之间距离的减小而增大。
2M 2 R R1 R2 2 R2 2 L2 2
2M 2 L L1 L2 2 R2 2 L2 2
电涡流线圈的等效阻抗
2 2 2 2 U1 M M Z [ R1 R2 2 ] j[ L1 L2 2 ] R j L 2 2 I R L R L 1 2 2 2 2
第四章
电涡流传感器
本章介绍电涡流效应、趋肤效应、电涡流
传感器的原理、电涡流探头结构、特性、调
幅、调频转换电路，电涡流线性位移传感器、
安检门、裂纹检测等的应用，介绍接近开关
的概念、分类、特性、结构、工作原理、特
性参数及其应用。
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，Q值降低， 流过电涡流线 圈的电流 i1 增 大。
电涡流位移传感器的静态位移标定设备
1—探头夹具 2—电涡流探头 3—标准圆片状试件 4—千分尺测杆 5—千分尺套筒 6—套筒定螺钉 7—千分尺 8—底座 9—水平调节垫脚
电涡流位移传感器的标定
在标定区域里，共设置多个测量点。首先调节千分 尺的读数为0.000mm。旋松探头夹具的调节螺母，使 探头与试件刚好接触，计算机测得探头绝对零位的输 出电压。然后旋动千分尺，使试件缓慢离开探头，每 隔设定的位移（例如0.8mm），测量电涡流传感器的 输出电压。
部分常用材料对振荡器振幅的衰减系数
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？
定频调幅式电路的幅频曲线
0－探头与被测物间距很远时 1－非磁性金属、间距较大时 2－非磁性金属、间距较小时（Q值降低） 3－磁性金属、间距较小时（铁磁损耗较大，Q值大幅降低）
4根曲线与f0的交点决定调幅电路的输出电压
谐振电路
这种电路是把传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振回路。
谐振频率:
f0