电涡流传感器
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非接触式的测量传感器，它利用电涡流效应来检测目标物体的位置、形状和材料特性。
其工作原理如下：
1. 电涡流效应：当一个导体材料处于磁场中，通过导体的磁感应线圈，会形成一个环流在导体中流动。
这种环流被称为电涡流。
电涡流会在导体内部产生电阻，导致能量损失和热量产生。
2. 磁场感应：电涡流传感器通过磁感应线圈产生一个交变磁场。
当材料靠近传感器时，磁场感应到目标物体，并且导致目标物体内部也产生电涡流。
3. 电涡流的影响：目标物体产生的电涡流会改变传感器线圈的电感值和电阻值，从而影响传感器的输出信号。
这种改变与目标物体的特性（如电导率、导电材料的尺寸和形状等）相关。
4. 信号检测：传感器将输出信号传递给信号处理器，通过测量电感和电阻的变化来确定目标物体的位置、形状和材料特性。
总的来说，电涡流传感器通过感应目标物体内部的电涡流来检测目标物体的特性。
通过分析和处理传感器输出的信号，可以实现对目标物体的测量。
电涡流传感器(位移)
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1 电涡流式传感器原理
电涡流探头结构
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
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2 电涡流传感器测量电路
电桥测量电路 在进行测量时，由于传感器线圈的阻抗发生变化，使电桥 失去平衡，将电桥不平衡造成的输出信号进行放大并检波， 就可得到与被测量成正比的输出。 谐振法 谐振法主要有调幅式电路和调频式电路两种基本形式。调 幅式由于采用了石英晶体振荡器，因此稳定性较高，而调 频式结构简单，便于遥测和数字显示。
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1 电涡流式传感器原理
高频反射电涡流传感器等效电路
R
M
R
1
U
·
1
I
·
1
I
L
1
·
2
L
2
Z1=R+jωL1 RI1+jωL1I1-jωMI2=U1 -jωMI1+R1I2+jωL2I2=0
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1 电涡流式传感器原理
传感器线圈的等效阻抗
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1 电涡流式传感器原理
电涡流传感器分类 涡流传感器在金属体上产生的电涡流， 涡流传感器在金属体上产生的电涡流，其渗透深度从传感器线圈自身 原因来讲主要与励磁电流的频率有关， 原因来讲主要与励磁电流的频率有关，所以涡流传感器主要可分高频 反射的低频投射两类。 反射的低频投射两类。
电涡 传感 （
电涡流传感器详解
电涡流传感器详解电涡流传感器详解一、电涡流传感器的基本类型分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。
激励频率的选择原则为：待测导体的厚度大，应选择较低的激励频率以保证线性度，反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
二、电涡流传感器的典型应用电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。
对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
胀差测量斜坡式胀差测量补偿式胀差测量双斜面胀差测量振动测量轴位移测量轴心轨迹测量差动测量动力膨胀转子动平径向运动分析转速和相位差测试转速测量表面不平整度测量裂痕测量非导电材料厚度测量金属元件合格检测轴承测量换向片测量1、相对振动测量测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。
电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：●工业透平，蒸汽/燃气●压缩机，径向/轴向●膨胀机●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利●发动马达●发动机●励磁机●齿轮箱●泵●风箱●鼓风机●往复式机械（1）相对振动测量（小型机械）振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。
电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：●轴的同步振动●油膜失稳●转子摩擦●部件松动●轴承套筒松动●压缩机踹振●滚动部件轴承失效●径向预载，内部/外部包括不对中●轴承巴氏合金磨损●轴承间隙过大，径向/轴向●平衡（阻气）活塞●联轴器“锁死”磨损/失效●轴裂纹●轴弯曲●齿轮咬合问题●电动马达空气间隙不匀●叶轮通过现象●透平叶片通道共振（2）偏心测量偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：●原有的机械弯曲●临时温升导致的弯曲●重力弯曲●外力造成的弯曲偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。
传感器6(2)电涡流式
等效电感为： 等效Q值为：
电涡流式传感器
由于涡流的影响，线圈阻抗的实数部分增大，虚数部分减 小，因此线圈的品质因数Q下降。阻抗变为Z，常称其 变化部分为“反射阻抗”。
式中 Q0 L1 / R1 ——无涡流影响时线圈的Q值； 2 Z 2 R2 2 L2 ——短路环的阻抗。 2 Q值的下降是由于涡流损耗所引起，并与金属材料的导电性和 距离直接有关。当金属导体是磁性材料时，影响Q值的还有 磁滞损耗与磁性材料对等效电感的作用。在这种情况下，线 圈与磁性材料所构成磁路的等效磁导率的变化将影响L。
2
形成涡流条件
存在交变磁场
导电体处于交 变磁场中
电涡流式传感器
6.3.1.2 高频反射电涡流式传感器的工作原理
传感线圈由高频电压激励，产生 高频交变磁场 ， i在被测体平 i 面上产生电涡流 ie 。根据电磁感 应定律，电涡流对 i起去磁作 用，以阻止其变化。图中 表示 e 由电涡流 ie产生的磁场，因而与 M i 反向。显然传感器线圈与被 测体之间的距离d越小，电涡流 效应越强，从而把非电量d转换 为电量，以实现位移量的测量。
E
通过解方程组，可得I1、I2。
电涡流式传感器
解方程得到传感器的等效阻抗
2M 2 2M 2 Z R1 R2 2 j L1 L2 2 2 2 R2 (L2 ) R2 (L2 )
等效电阻为：
2M 2 R R1 R2 2 2 R2 2 L2
6.3.3 电涡流式传感器的应用
电涡流式传感器
电涡流式传感器
电涡流传感器
电涡流式传感器
• 高频反射式涡流厚度传感器
4电涡流传感器详解
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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。
8
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
第六讲-电涡流传感器
值的变化。所以凡是能引起电涡流变化的非电量，均
可通过测量线圈的等效电阻R、等效电感L、等效阻抗 Z及等效品质因数Q来测量。
三、等效阻抗分析
R
M
R1
I1 U1 L1
I 2
L2
传感器线圈的等效阻抗为：
.
Z
U1
.
I
R
2M 2
R12 L12
R1
导体材料确定之后，可以改变励磁电源频率来改 变轴向贯穿深度。电阻率大的材料应选用较高的励磁 频率，电阻率小的材料应选用较低的励磁频率。从而 保证在测量不同材料时能得到较好的线性和灵敏度。
2、电涡流的径向形成范围
线圈电流所产生的磁场不能涉及到无限大的范围，电涡流 密度也有一定的径向形成范围。在线圈轴线附近,涡流的密度 非常小，愈靠近线圈的外径处，涡流的密度愈大，而在等于线 圈外径1.8倍处,涡流将衰减到最大值的5％。为了充分利用涡 流效应，被测金属导体的横向尺寸应大于线圈外径的1.8倍； 而当被测物体为圆柱体时，它的直径应大于线圈外径的3.5倍。
此时磁场能量受到损耗, 到达L2的磁通将减弱为 , 1 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, U2电压就越小。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检测范围可达 1～100mm, 分辨率为0.1μm, 线性度为 1%。
五、电涡流传感器的测量电路
鉴频器特性
使用 鉴频器可
以将f
转换为电
压Uo
鉴频器的输出电压与输入频率成正比
六、电涡流传感器的使用注意事项
1、电涡流轴向贯穿深度的影响
涡流在金属导体中的轴向分布是按指数规律衰减的
第4章6电涡流传感器
2. 低频透射式电涡流传感器
发射线圈 L1 和接收线圈 L2 分置于被测金属板 的上下方。由于低频磁场集肤效应小，渗透深， 当低频电压 u1 加到线圈 L1 的两端后，所产生磁 力线的一部分透过金属板,使线圈 L2产生感应电 动势 u2 。但由于涡流消耗部分磁场能量，使感 应电动势u2减少。
u2的大小与金属板的厚度及材料的性质有关， 试验表明u2随材料厚度h的增加按负指数规律减 少,因此，若金属板材料的性质一定，则利用u2
电涡流将产生交变磁场H2，其方向与激励磁
场方向相反，由于磁场H2的反作用使导电 线圈的有效阻抗(电感)发生变化。
电涡流传感器的等效电路
把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中 的电流，短路环可以认为是一匝短路线圈，其电 阻为R1、电感为L1。这样线圈与被测导体便可等 效为两个相互耦合的线圈。线圈与导体间存在一 个互感M，它随线圈与导体间距x的减小而增大。
高频反射式涡流传感器多用于位移测量。
CZF1型涡流传感器 主要由一个安置在框架上的扁平圆形线圈构成。此 线圈可以粘贴于框架上，或在框架上开一条槽沟，将导 线绕在槽内。
1
2 3 4
1 线圈 2 框架 3 衬套 4 支架 5 电缆 6 插头
5
6
～
M
Φｉ
Φe
dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ie 电涡流传感器原理图
高频反射式电涡流传感器工作原理： 当被测金属物体与传感器间的距离d 改变时， 传感器的Q 值和等效阻抗Z、电感L 均发生变化， 于是把位移量转换成电量。这便是电涡流传感器 的基本原理。 可以测量位移、或作为接近开关。
2、生产线工件的计数
3、机械手的限位
作业
教材第78页，17题
电涡流传感器详解
电涡流传感器详解一、电涡流传感器的基本类型分为高频反射式电涡流传感器和低频透射式电涡流传感器。
激励频率的选择原则为：待测导体的厚度大，应选择较低的激励频率以保证线性度，反之则使用较高激励频率以提高灵敏度。
二、电涡流传感器的典型应用电涡流传感器系统广泛应用于电力、石油、化工、冶金等行业和一些科研单位。
对汽轮机、水轮机、鼓风机、压缩机、空分机、齿轮箱、大型冷却泵等大型旋转机械轴的径向振动、轴向位移、键相器、轴转速、胀差、偏心、以及转子动力学研究和零件尺寸检验等进行在线测量和保护。
胀差测量斜坡式胀差测量补偿式胀差测量双斜面胀差测量振动测量轴位移测量轴心轨迹测量差动测量动力膨胀转子动平径向运动分析转速和相位差测试转速测量表面不平整度测量裂痕测量非导电材料厚度测量金属元件合格检测轴承测量换向片测量1、相对振动测量测量径向振动，可以由它分析轴承的工作状态，还可以看到分析转子的不平衡，不对中等机械故障。
电涡流传感器系统可以提供对于下列关键或是基础机械状态监测所需要的信息：●工业透平，蒸汽/燃气●压缩机，径向/轴向●膨胀机●动力发电透平，蒸汽/燃气/水利●发动马达●发动机●励磁机●齿轮箱●泵●风箱●鼓风机●往复式机械（1）相对振动测量（小型机械）振动测量同样可以用于对一般性的小型机械进行连续监测。
电涡流传感器系统可为如下各种机械故障的早期判别提供重要信息：●轴的同步振动●油膜失稳●转子摩擦●部件松动●轴承套筒松动●压缩机踹振●滚动部件轴承失效●径向预载，内部/外部包括不对中●轴承巴氏合金磨损●轴承间隙过大，径向/轴向●平衡（阻气）活塞●联轴器“锁死”磨损/失效●轴裂纹●轴弯曲●齿轮咬合问题●电动马达空气间隙不匀●叶轮通过现象●透平叶片通道共振（2）偏心测量偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行测量，这些弯曲可由下列情况引起：●原有的机械弯曲●临时温升导致的弯曲●重力弯曲●外力造成的弯曲偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。
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。
3.3电涡流式传感器
旋转体转动时，传感器将周期性地改变输出信号，此电压经放大、 整形，可由频率计测出频率值。
这种转速传感器可实现非接触式测量，抗污染能力很强，可安装在 旋转轴近旁长期对被测转速进行监视。最高测量转速可达600000r/min。
N
f n
60
f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
h 5030
r f
( cm )
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)。 可见，h与激励电流频率有关，故电涡流传感器按激 励频率高低，可分为高频反射式和低频透射式两大类。
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1. 高频反射式电涡流传感器
1. 线圈 2. 框架 3．框架衬套 4． 支架 5．电缆 6．插头
Leq
Req
由以上两式可知： 1、由于电涡流影响，线圈复阻抗的实部（等效阻抗）增大， 虚部（等效电感）减小，故线圈等效品质因数Q下降。 2、电涡流传感器的等效电气参数都是互感系数M2的函数。通 常总是利用其等效电感的变化组成测量电路，故电涡流传感器 属于电感式（互感式）传感器。
10
3. 测量电路
由式上式解得等效阻抗Z 的表达式为 h
& & & & R1 I1 j L1 I1 j MI 2 U1 ra & R I j L I 0 & & j MI1 2 2 2 2
U1
I 1
Ⅰ
I 2
L1 L2
Ⅱ
R2
传感器线圈
电涡流短路环
2 2 2 2 & U1 M M Z R1 2 R2 j L1 2 L2 2 2 2 2 & R2 L2 R2 L2 I1
电涡流传感器
• 因此传感器线圈的复阴抗为：
•
（4 –3 -1）
线圈的等效电感为
（4-3-2）
•由式（4-3-1）和（4-3-2）可
以看出，线圈与金属导体系统 的阻抗、电感都是该系统互感 平方的函数。而互感是随线圈 与金属导体间距离的变化而改
OD9000电涡流传感器
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制作人:张轶楠 0510304
• 我们可以把被测导体
上形成的电涡等效成 一个短路环，这样就 可得到如图4.3.2的等 效电路。图中R1、L1 为传感器线圈的电阻 和电感。短路环可以 认为是一匝短路线圈， 其电阻为R2、电感为 L2。线圈与导体间存 在一个互感M，它随线 圈与导体间距的减小 而增大。
• 根据等效电路可列出电路方程组：
电涡流传感器
• 电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上
的传感器。 电涡流式传感器可以实现非接触地测量物体表
面为金属导体的多种物理量，如位移、振动、厚 度、转速、应力、硬度等参数。这种传感器也可 用于无损探伤。
电涡流式传感结构简单、频率响应宽、灵敏度
高、测量范围大、抗干忧能力强，特别是有非接 触测量的优点，因此在工业生产和科学技术的各 个领域中得到了广泛的应用。
如图4.3.1所示，一
个扁平线圈置于金属
导体附近，当线圈中
通有交变电流I1时，
线圈周围就产生一个
交变磁场H1。置于这
一磁场中的金属导体
就产生电涡流I2，电
涡流也将产生一个新
磁场H2，H2与H1方向 • 电涡流也将产生一个新
相反，因而抵消部分
磁场H2，H2与H1方向
原磁场，使通电线圈
相反，因而抵消部分原
第5章 电涡流传感器
5. 4 电涡流传感器的应用
• 3.偏心测量 • 偏心是在低转速的情况下，电涡流传感器系统可对轴弯曲的程度进行
测量，这些弯曲可由下列情况引起: • 偏心的测量，对于评价旋转机械全面的机械状态，是非常重要的。特
别是对于装有透平监测仪表系统(TSI )的汽轮机，在启动或停机过程 电，偏心测量已成为不可少的测量项目。它使你能看到由于受热或重 力所引起的轴弯曲的幅度。转子的偏心位置，也叫轴的径向位置，它 经常用来指示轴承的磨损，以及加载荷的大小。如由不对电导致的偏 心，它同时也用来决定轴的方位角，方位角可以说明转子是否稳定。
• 定频调幅电路虽然有很多优点，并获得广泛应用，但线路较复杂，装 调较困难，线性范围也不够宽。因此，人们又研究了一种变频调幅电 路，这种电路的基本原理与上面介绍的调频电路相似。当导体接近传 感器线圈时，由于涡流效应的作用，振荡器输出电压的幅度和频率都 发生变化，变频调幅电路利用振荡的变化来检测线圈与导体间的位移 变化，而对频率变化不予理会。
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5. 3 电涡流传感器的测量转换电路
• 二、调频法
• 当传感器接近被测导体时，损耗功率增大，回路失谐，输出电压Uo相 应变小。这样，在一定范围内，输出电压幅值与位移成近似线性关系。 由于输出电压的频率.fo始终恒定，因此称为定频调幅式。
• 调频式测量转换电路的原理框图如图5 - 4 ( a}所示，鉴频器特性如图 5 - 4 ( b)所示。
• 电涡流传感器由电涡流线圈和被测金属组成，如图5一1所示，对电涡 流线圈施加一个高频电压信号，高频振荡电流it在探头头部的线圈电 产生交变的磁场H1。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产 生感应电涡流电流i2，电涡流i2也将产生一个与原磁场方向相反的新 的交变磁场H2。这两个磁场相互作用将使通电线圈L1的等效阻抗Z发 生变化。电涡流传感器就是利用电涡流效应将被测量转换为传感器线 圈阻抗Z变化的一种装置。
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。
电涡流式传感器
3.4 电涡流式传感器原理:涡流效应),,,(ωμρδZ Z =)(5030cm fh r μρ=z z 案例：连续油管的椭圆度测量和无损检测CoiledSensor原理：电涡流式传感器高频反射式涡流传感器低频透射式涡流传感器电涡流式传感器3.4.1 高频反射式涡流传感器3.4.2 低频透射式涡流传感器3.4.3 涡流式传感器的应用3.4.1 高频反射式涡流传感器1. 基本原理2．等效电路3. 传感器的结构4. 测量电路1. 基本原理线圈中通以高频信号2．等效电路z⎩⎨⎧=ω−ω+=ω−ω+012222121111I M j I L j I R U I M j I L j I R &&&&&&&22222111)1(LKR LK j K L j R L j R M L j R Z E E E E L +++=+++=ωωωωω)(ΩS L ω)(Ωcm•Ω=μρ1cm•Ω=μρ100频率（MH Z ）感抗电阻R E 10.10.0020.0210 1.00.00630.06310010.00.020.2)1(22K L j K L L R R Z EE L −++=ω)1(22K L K L L R EE −〈〈ω3. 传感器的结构4. 测量电路z定频测距电路z调频测距电路定频测距电路并C L f o ∝=π21调频测距电路Cx L f •≈)(21πz3.4.2 低频透射式涡流传感器测厚的依据测试频率与材料关系zz ρρ3.4.3 涡流式传感器的应用xρμμρ,,x 被测参数变换量特征位移、厚度、振动（1）非接触测量，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1．位移测量2．振幅测量3．厚度测量4．转速测量60×=nf N5. 涡流探伤zzz用涡流探伤时的测量信号。
电涡流式传感器
电涡流式传感器电涡流传感器是一种能将机械位移，振幅和转速等参量转换成电信号输出的非电量电测装置。
它由探头，变换器，连接电缆及被测导体组成，是实现非接触测量的理想工具。
其最大特点就是结构简单，可以实现非接触测量，具有灵敏度高、抗干扰能力强、频率响应宽、体积小等特点，因此在工业测量领域得到了越来越广泛的应用。
一、基本工作原理当金属导体置于变化的磁场中，导体内就会产生感应电流，这种电流就像水中的漩涡那样，在导体内部形成闭合回路，我们通常称之为电涡流，称这种现象为涡流效应。
电涡流传感器就是在涡流效应的基础上建立起来的。
电涡流传感器的基本原理如图1所示。
一个通有交变电流1I 的传感线圈，由于电流的周期性变化，在线圈周围就产生了一个交变磁场1H 。
如被测导体置于该磁场范围之内，被测导体便产生涡流2I ，电涡流也将产生一个新的磁场2H ，2H 和1H 方向相反，由于磁场2H 的反作用使通电线圈的等效阻抗发生变化。
当金属导体靠近线圈时，金属导体产生涡流的大小与金属导体的电阻率ρ、磁导率μ、厚度t 、线圈与金属导体间的距离s 以及线圈激励电流的大小和角频率ω等参数有关。
如固定其中某些参数，就能按涡流的大小测量出另外一些参数。
为了简化问题，我们把金属导体理解为一个短路线圈，并用2R 表示这个短路线图2 等效电路U图1 电涡流式传感器基本原理示意图1—传感线圈；2—金属导体 2圈的电阻；用2L 表示它的电感；用M 表示它与空心线圈之间的互感；再假设电涡流空心线圈的电阻与电感分别为1R 和1L ，就可画出如图2所示的等效电路。
经推导电涡流线圈受被测金属导体影响后的等效阻抗为L j R L L R M L j L R M R R I U Z ωωωωωωω+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++==22222222122222222111 式中R —电涡流线圈工作时的等效电阻； L —电涡流线圈工作时的等效电感。
由上式可知，等效电阻、等效电感都是此系统互感系数平方的函数。
电涡流电感式传感器工作原理
电涡流电感式传感器工作原理1. 什么是电涡流电感式传感器？好嘞，咱们先从最基本的说起，电涡流电感式传感器可不是一块普通的铁疙瘩，它是个非常聪明的小家伙。
你可以把它想象成一位“探测员”，在各种工业应用中，悄悄地帮我们监测一些重要的数据，比如金属的距离、位置和速度。
这东西的原理可真有趣，咱们一起来揭开它的神秘面纱！1.1 工作原理简介简单来说，这个传感器的工作原理是基于电涡流的现象。
你知道吗，电涡流其实就像是在水里转圈的漩涡，当你把导体放到一个变化的磁场中，就会引发电涡流的产生。
这些电涡流在导体内部环绕流动，就像小鱼在水中打转一样，而这些流动的电流又会产生一个与磁场相互作用的力。
哎呀，这就是电涡流的魅力所在！1.2 生活中的应用说到这里，可能有朋友会问，这玩意儿具体用在哪呢？呵呵，别急，我来给你普及一下。
电涡流电感式传感器在很多地方都能派上用场，像是汽车的防撞系统、金属加工行业的检测设备，还有在航空航天领域的监测系统。
换句话说，它可是个“万金油”，有着不可或缺的地位，听着就让人觉得靠谱吧？2. 具体工作过程好了，接下来咱们聊聊它的具体工作过程。
想象一下，你把这个传感器放在一个金属表面附近，当这个金属靠近传感器时，传感器就会发出一个交变的磁场。
这时候，哇哦，金属里就开始“嗡嗡”作响，产生电涡流。
这些电涡流的大小和方向会随金属的距离变化而变化，哎，这就是传感器的“心跳”。
2.1 电流和信号这些电涡流不仅仅是看起来酷炫，它们还会产生一个反向的磁场，这个磁场就像是个信号灯，告诉传感器“嘿，金属离我有多远”。
而这个信号会被转换成电压或电流，然后传递给控制系统。
你看，这玩意儿真的是“巧妙至极”，利用简单的原理，实现了复杂的检测任务。
2.2 特点与优点更有趣的是，电涡流电感式传感器有很多优点。
首先，它的响应速度那可是杠杠的，几乎瞬间就能捕捉到变化。
其次，它对金属表面的要求也不高，形状、大小、材料都可以，不像某些传感器那么挑剔。
电涡流式传感器
电涡流式传感器
3.4.1 电涡流式传感器的工作原理 3.4.2 电涡流式传感器的类型 3.4.3 涡流式传感器的应用
2
3.4.1 电涡流式传感器的工作原理
1.工作原理 1.工作原理
线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 i1 正弦交变磁场 H1 金属导体内就会产生涡流 涡流产生电磁场H2 反作用于线圈 ,改变了电感
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2. 低频透射式涡流传感器
发射线圈
接收线圈
透射式涡流传感器原理
线圈感应电势与厚度关系曲线
测厚的依据: 测厚的依据 E的大小间接反映了M的厚度t
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低频透射式涡流传感器的工作原理如右图所示 低频透射式涡流传感器的工作原理 如右图所示 ， 发 如右图所示， 射线圈ω 和接收线圈ω 分别置于被测金属板材料G 射线圈 ω1 和接收线圈 ω2 分别置于被测金属板材料 G 的 下方。 上、下方。
式中, 导体电阻率( 式中 ρ——导体电阻率 ·cm)； 导体电阻率 ； µr——导体相对磁导率； 导体相对磁导率； 导体相对磁导率 ƒ ——交变磁场频率 交变磁场频率(Hz)。 交变磁场频率 。
涡流穿透深度h与激励频率有关， 涡流穿透深度h与激励频率有关，所以电涡流式 传感器根据激励频率高低， 传感器根据激励频率高低 ， 可分为高频反射式 和低频透射式两类。 和低频透射式两类。
µ
x, ρ , µ
18
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 1-被测体 2-传感器探头
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2． 振幅测量 ．
(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 1-被测体 2-传感器探头
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
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