电涡流接近开关

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）
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齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
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第一节
小实验
电涡流传感器工作原理
我们先来看一个实验。取一只直径为300mm左右 的空心线圈，接到金属探测器的高频激励电流输出 端。当线圈接近一块金属，这时我们会发现与检测 电路相连的耳机里的声音音调变尖 。
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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，流 过电涡流线圈 的电流 i1 增大。
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四、电涡流接近开关 （即：电感接近开关）的工作原理
电感接近开关由LC高频振荡器和放大处理 电路组成，金属物体在接近辨头时，表面产生 涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开 关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化， 由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关 的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须 是导电性能良好的金属物体。
（参考厦门爱德华检测设备有限公司资料）
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掌上型
电涡流
探伤仪
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用掌上型电涡流探伤仪检测飞机裂纹
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台式电涡流探伤仪
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花瓣阻抗图
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第五节
接近开关简介
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 进入其设定距离范围内时，就发出“动作”信号，该 信号属于开关信号（高电平或低电平）。
接近开关的检
测距离与回差
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接近开关的术语解释（2）
标准检测体：可与现场被检金属作比
较的标准金属检测体。标准检测体通常为
正方形的A3钢，厚度为1mm，所采用的边
长是接近开关检测面直径的2.5倍。
不同材料的金属检测物对电涡流接近开 关动作距离的影响（以Fe为参考金属）
对于非磁性材料，被测体的电导率越高， 则灵敏度越高；被测体是磁性材料时，其磁导 率将影响电涡流线圈的感抗，其磁滞损耗还将 影响电涡流线圈的Q值。磁滞损耗大时，其灵敏 度通常较高。
接近开关能直接驱动中间继电器。多数接近开关已 将感辨头和测量转换电路做在同一壳体内，壳体上多 带有螺纹或安装孔，以便于安装和调整。 接近开关的应用已远超出行程开关的行程控制和限 位保护范畴。它可以用于高速计数、测速，确定金属 物体的存在和位置，测量物位等。
知识沙龙
接近开关的核心部分是“感辨头”，它对正 在接近的物体有很高的感辨能力。在生物界， 眼镜蛇的尾部能感辨出人体发出的红外线；而 电涡流探头能感辨金属导体的靠近。应变片、 电位器之类的传感器无法用于接近开关，因为 它们属于接触式测量。
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。
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电动机转速测量
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三、电涡流式通道安全检查门
安检门的内部设 置有发射线圈和接收 线圈。当有金属物体 通过时，交变磁场就 会在该金属导体表面 产生电涡流，会在接 收线圈中感应出电压， 计算机根据感应电压 的大小、相位来判定 金属物体的大小。
安检门
演示
在安检门的上中下中，安装多个电涡流线圈， 有金属穿过时，对应位置报警。还在一侧安 装一台“软x光”扫描仪，它能显示衣服里头 的物体形状和密度，对人体、胶卷无害。
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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~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
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？
电涡流位移传感器的距离 与输出电压特性曲线
位移传感器1、2、3 的量程和线性范围各为 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 （r/min） z
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齿轮转速测量
例： 下图中，设齿数z =48，测得频率 f=120Hz，请按上述公式该齿轮的转速n 。
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
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测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
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测量注塑机开合模的间隙
间距
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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。
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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
对桥梁、丝杆等机械结构的振动 测量，须使用多个传感器。
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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？
测量冷轧板厚度
测量尺寸、公差 及零件识别
五、电涡流接近开关原理框图
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六、常见接近开关的型号说明
（摘自浙江· 洞头开关厂资料）
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七、接近开关的术语解释（1）
1.动作（检测）距离: 被测体按一定方式移 动时，从基准位置（接近开关的感应表面）到开关 动作时测得的基准位置到检测面的空间距离的标称 值。 2.设定距离：指整定距离，一般为额定动作距 离的0.8倍，以保证工作可靠。 3.复位距离：接近开关动作后，又再次复位时 的与被测物的距离，它略大于动作距离。 4.回差值: 动作距离与复位距离之间的绝对值。 回差值越大，对外界的干扰以及被测物的抖动等的 抗干扰能力就越强。
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接近开关外形
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接近开关外形
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接近开关外形（续）
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一、常用的接近开关分类
常用的接近开关有电涡流式（以 下简称电感接近开关）、电容式、磁 性干簧开关、霍尔式、光电式、微波 式 、超声波式等。
二、接近开关的特点
输出状态：常开/常闭型接近开关
当无检测物体时，对常开型接近开关而言，
由于接近开关内部的输出三极管截止，所接的负
载不工作（失电）；当检测到物体时，内部的输
出级三极管导通，负载得电工作。 对常闭型接近开关而言，当未检测到物体时， 三极管反而处于导通状态，负载得电工作；反之 则负载失电。
接近开关的术语解释（6）
机械工业出版社 中等职业教育电气类规划教材
《自动检测与转换技术》
第四章
多媒体课件
2009－5－1 更新
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第四章 电涡流传感器
在这一章里，卡卡要给大家介绍电涡流传感器的 基本原理、特性和应用，也集中讲一讲在工业技术 里广泛应用的接近开关。 电涡流传感器主要用于金属探测（安全检测等）、 微小位移和振动测量，以及转速、表面状态等诸多 与电涡流有关的参数，还可以用于无损探伤及接近 开关。 电涡流传感器的最大特点是非接触测量。
当有金属物体穿越 安检门时报警
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四、电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
油管探伤
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滚子涡流探伤机
（参考无锡市通达滚子 有限公司资料）
滚子涡流探伤机 是由计算机控制的轴 承滚子表面微裂纹探 伤的专用设备，可探 出深 30μm的表面微小 裂纹。
手提式探伤仪外形
常用的输出形式有： NPN二线， NPN三线， NPN四线，
PNP二线， PNP三线， PNP四线，
DC二线，AC二线， AC五线（带继电器） 等几种，读者可查阅以下有关资料。
输出形式（1~4）
负载
蓝
负载
蓝
蓝
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蓝
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输出形式（5~8）
负载 负载
负载
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接近开关的术语解释（7）
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 有何关系？
大直径电涡流探雷器
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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 。