自动检测技术及应用第四章电涡流传感器
自动检测技术(化工版)教案：第四章 电涡流式传感器
自动检测技术(化工版）教案：第四章电涡流式传感器➢教学要求1．了解电涡流效应和等效阻抗分析。
2．熟悉电涡流探头结构和被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响。
3．熟悉电涡流式传感器的测量转换电路。
4．掌握电涡流式传感器的应用。
5．掌握接近开关的分类和特点。
➢教学手段多媒体课件、各种电涡流传感器演示➢教学课时3学时➢教学内容：第一节电涡流传感器工作原理一、电涡流效应（演示）从金属探测器的探测过程导出电涡流传感器的电涡流效应。
从金属探测器的结构来说明图4-1电涡流传感器工作原理。
二、等效阻抗分析图4-1中的电感线圈称为电涡流线圈。
分析它的等效电路：一个电阻R和一个电感L 串联的回路。
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式（分析其实际价值）Z=R+jωL=f（i1、f、μ、σ、r、x）（4-1）结论：电涡流线圈的阻抗与μ、σ、r、x之间的关系均是非线性关系，解决方法：必须由微机进行线性化纠正。
第二节电涡流传感器结构及特性一、电涡流探头结构（实物演示）电涡流传感器的传感元件是一只线圈，俗称为电涡流探头。
线圈结构：用多股较细的绞扭漆包线（能提高Q值）绕制而成，置于探头的端部，外部用聚四氟乙烯等高品质因数塑料密封，（图4-2）。
CZF-1系列电涡流探头的性能：表4-1 CZF-1系列传感器的性能提问：请同学由上表分析得出结论：探头的直径越大，测量范围就越大，但分辨力就越差，灵敏度也降低。
二、被测体材料、形状和大小对灵敏度的影响线圈阻抗变化与哪些因素有关：金属导体的电导率、磁导率等。
第三节测量转换电路（简单介绍调幅式和调频式测量转换电路。
）一、调幅式电路调幅式：以输出高频信号的幅度来反映电涡流探头与被测金属导体之间的关系。
图4-3：高频调幅式电路的原理框图。
调幅式缺点：电压放大器的放大倍数的漂移会影响测量精度，必须采取各种温度补偿措施。
二、调频式电路联系收音机，说明所谓调频式就是将探头线圈的电感量L与微调电容C0构成LC振荡器，以振荡器的频率f作为输出量。
检测技术第4章部分练习答案
第四章电涡流传感器思考题与习题答案1. 单项选择题1）欲测量镀层厚度，电涡流线圈的激励源频率约为___D___。
而用于测量小位移的螺线管式自感传感器以及差动变压器线圈的激励源频率通常约为___B___。
A. 50~100HzB. 1~10kHzC.10~50kHzD. 50kHz~1MHz2）可以利用电涡流接近开关原理检测出___C___的靠近程度。
A. 人体B. 水C. 黑色金属零件D. 塑料零件3）电涡流探头的外壳用___B___制作。
A.不锈钢B.塑料C.黄铜D.玻璃4）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5）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。
欲测量油管表面和细小裂纹，应选择直径为___B___左右的探头。
A. 0.1mmB. 5mmC. 50mmD. 500mm6）用下图的电涡流方法测量齿数Z=60的齿轮的转速，测得f=400Hz，则该齿轮的转速n等于___A___r/min。
A. 400B. 3600C. 24000D. 60两种测量转速的方法a）电感b）磁电式（电磁感应式）1－被测旋转体（钢质齿轮）2－导磁铁心3－绕组4－永久磁铁5－汽车发动机曲轴转子z－齿数T－传感器输出脉冲的周期2. 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25mV/mm。
最大线性范围（优于2.5%）为5mm。
现将传感器安装在主轴的右侧，如图a 所示。
使用计算机记录仪记录下的振动波形如图b所示。
问：电涡流式测振仪测量示意图1）轴向振动a m sin t的振幅a m为____A____。
A. 1.6mmB. 3.2mmC. 8.0mmD. 4.0mm2）主轴振动的基频f是____A____Hz。
A. 50B. 100C. 40D. 204）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静态安装距离l为____B____mm为佳。
电涡流传感器的应用
安检门演示
当有金属物体穿 越安检门时报警
2019/1/1
32
六、电涡流表面探伤
手持式裂纹测量仪
油管探伤
2019/1/1
33
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。
2019/1/1 9
位移传感器的分类
2019/1/1
10
偏心和动
2019/1/1
12
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。
2019/1/1
13
测量金属薄膜、板材厚度电涡流测厚仪
测量冷轧板厚度
2019/1/1 14
201351513201351514汽轮机叶片测试测量悬臂梁的振幅及频率201351515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rmin的计算公式为60201351516各种测量转速的传感器及其与齿轮的相对位置201351517201351518由于存在集肤效应镀层或箔层越薄电涡流越小
测量尺寸、公差 及零件识别
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
2019/1/1 15
测量封口机工作间隙
间隙越大， 电涡流越小
2019/1/1
16
测量注塑机开合模的间隙
间距
2019/1/1
17
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。
第四章：第四节
一、位移测量
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！。
电涡流传感器的应用
传感器的小型化和集成化
总结词
随着传感器技术的不断发展，电涡流传感器正朝着小 型化和集成化的方向发展，这将有助于提高其便携性 和应用范围。
详细描述
小型化和集成化可以使电涡流传感器更加适合于空间 受限的场景，如微型机器人、航空航天等领域。同时 ，集成化也有助于降低生产成本和提高生产效率，进 一步推动电涡流传感器的普及和应用。
固提供依据。
06
电涡流传感器的未来发展 与挑战
新材料和新技术的发展
总结词
随着新材料和新技术的发展，电涡流传 感器的性能和应用领域将得到进一步提 升。
VS
详细描述
新型材料如碳纳米管、二维材料等具有优 异的物理性能，可以为电涡流传感器提供 更高的灵敏度和响应速度。同时，新技术 如人工智能、物联网等也将为电涡流传感 器的应用带来更多可能性，实现智能化、 远程化的监测和控制。
05
电涡流传感器在安全监测 中的应用
旋转机械的监测
监测旋转机械的振动和位移
电涡流传感器可以非接触地监测旋转机械的振动和位移，从而判断机械的运行状态和潜 在故障。
检测轴承和齿轮的损伤
通过监测电涡流的变化，可以及时发现轴承和齿轮的损伤、磨损或裂纹，预防事故发生。
压力容器的监测
监测压力容器的壁厚
电涡流传感器能够无损地检测压力容器的壁厚，及时发现壁厚减薄或腐蚀现象，确保容器安全运行。
检测压力容器的裂纹
通过监测电涡流的变化，可以及时发现压力容器表面或内部的裂纹，避免容器发生破裂或泄漏事故。
桥梁和建筑结构的监测
监测桥梁和建筑结构的振 动
电涡流传感器可以实时监测桥梁和建筑结构 的振动情况，评估结构的稳定性和安全性。
检测结构损伤和老化
通过监测电涡流的变化，可以及时发现结构 损伤、裂缝或老化现象，为结构的维护和加
4.2电涡流传感器的应用
f n = 60 z
2011-4-20
19
各种测量转速的传感器及其与齿轮的相对位置
2011-4-20
20
2011-4-20
21
齿轮转速测量
下图中， 例： 下图中，设齿数z =48，测得频率 ， f=120Hz，求该齿轮的转速 。 ，求该齿轮的转速n
2011-4-20
22
四、镀层厚度测量
由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄， 由于存在集肤效应，镀层或箔层越薄，电涡流越 测量前， 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， 和铜箔作出“厚度-输出”电压的标定曲线，以便测 量时对照。 量时对照。
2011-4-20 23
电涡流涂层厚度仪
2011-4-20
24
2011-4-20
25
测量金属镀层或绝缘层厚度
测量金 属镀层或绝 缘层厚度的 计算方法有 何区别？ 何区别？
2011-4-20
26
2011-接收线圈， 传感器包括发射线圈和接收线圈，并分别位于 包括发射线圈和接收线圈 被测材料上、下方。 振荡器产生的低频电压u1加 产生的低频电压 被测材料上、下方。由振荡器产生的低频电压 加 到发射线圈L1两端 于是在接收线圈L2两端将产生 两端， 到发射线圈 两端，于是在接收线圈 两端将产生 感应电压u2，它的大小与u1的幅值 频率以及两个 的幅值、 感应电压 ，它的大小与 的幅值、频率以及两个 线圈的匝数、结构和两者的相对位置有关。 线圈的匝数、结构和两者的相对位置有关。 若两线圈间无金属导体， 若两线圈间无金属导体，则L2的磁力能较多穿 的磁力能较多穿 上产生的感应电压u2最大 过L2，在L2上产生的感应电压 最大。 ， 上产生的感应电压 最大。 如果在两个线圈之间设置一金属板，由于在金 如果在两个线圈之间设置一金属板， 属板内产生电涡流，该电涡流消耗了部分能量， 属板内产生电涡流，该电涡流消耗了部分能量，使 到达线圈L2的磁力线减小 从而引起u2的下降 的磁力线减小， 的下降。 到达线圈 的磁力线减小，从而引起 的下降。 金属板厚度越大，电涡流损耗越大， 就越小 就越小。 金属板厚度越大，电涡流损耗越大，u2就越小。 可见。可见u2的大小间接反映了金属板的厚度 的大小间接反映了金属板的厚度。 可见。可见 的大小间接反映了金属板的厚度。
《传感器及检测技术》实验4 电涡流传感器实验
实验四电涡流传感器实验一、实验目的了解电涡流传感器测量位移的工作原理和特性，了解不同的被测体材料对电涡流传感器性能的影响。
二、实验仪器电涡流传感器、铁圆盘、铜圆盘、两个不同尺寸的铝盘，电涡流变换器、测微头、数显直流电压表；三、实验原理通过高频电流的线圈产生磁场（高频电流产生电路可参照图4-1），当有导电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，从而使线圈两端电压发生变化。
涡流损耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
图 4-1电涡流变换器原理图涡流效应与金属导体本身的电阻率和磁导率有关，因此不同的材料就会有不同的性能。
在实际应用中，由于被测体的材料、形状和大小不同会导致被测体上涡流效应的不充分，会减弱甚至不产生涡流效应，因此影响电涡流传感器的静态特性，所以在实际测量中，往往必须针对具体的被测体进行静态特性标定。
四、实验内容与步骤（1）位移特性实验1．按图4-2 安装电涡流传感器。
图4-2 电涡流传感器安装示意图2．在测微头端部固定上铁质金属圆盘，作为电涡流传感器的被测体。
调节测微头，使铁质金属圆盘的平面贴到电涡流传感器的探测端，固定测微头,涡流传感器连接线接至相应的电涡流插座中。
3．按图4-3，将底面板上电涡流传感器连接到涡流变换器上标有“”的两端，涡流变换器输出端接直流数显电压表。
电压表量程切换开关选择20V 档。
图4-3 电涡流传感器接线图4．打开实验台直流电源开关，记下直流电压表读数，然后每隔0.2mm读一个数，直到输出几乎不变为止。
将结果列入下表4-1。
（2）被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验1．将电涡流传感器安装到传感器固定架上。
2．重复电涡流位移特性实验的步骤，将铁质金属圆盘分别换成铜质金属圆盘和铝质金属圆盘。
金属圆盘紧贴电涡流传感器探头时，输出电压铁<铜<铝。
将实验资料分别记入下面表4-2、表4-3。
表4-2 铜质材料3．重复电涡流位移特性实验的步骤，将被测体换成比体积较小的铝质被测体，将实验数据记入下表4-4。
电涡流传感器
4. 3电涡流传感器的应用
4. 3. 1位移的测量 某些旋转机械，如高速旋转的汽轮机对轴向位移要求很高。
当汽轮机运行时，叶片在高压蒸汽推动下高速旋转，它的主 轴承受巨大的轴向推力。若主轴的位移超过规定值时，叶片 有可能与其他部件碰撞而断裂。因此用电涡流传感器测量各 种金属工件的微小位移量就显得十分重要。利用电涡流探头 可以测量诸如汽轮机主轴的轴向位移、电动机的轴向窜动、 磨床换向阀、先导阀的位移和金属试件的热膨胀系数等。 ZXWY型电涡流轴向位移监测保护装置可以在恶劣的环境(如 高温、潮湿、剧烈振动等)下非接触测量和监视旋转机械的轴 向位移。
成LC振荡器，以振荡器的频率作为输出量。 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振荡器输出频率改变，此频率也可直 接将频率信号送到计算机的计数定时器，测量出频率。如果 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，鉴频器的特性如图4-8 (b)所示。
上一页 下一页 返回
4. 3电涡流传感器的应用
电涡流探伤仪在实际使用时会受到诸多因素的影响，如环境 温度变化、表面硬度、机械转动不均匀、抖动等，用单个电 涡流探头易受上述因素影响，严重时无法分辨缺陷和裂纹， 因此必须采用差动电路。在楔形电涡流探头的尖端部位设置 发射线圈，在其上方的左、右两侧分别设置一只接收线圈， 它们的同名端相连，在没有裂纹信号时输出互相抵消。当裂 纹进入左、右接受线圈下方时，由于相位上有先后差别，所 以信号无法抵消，产生输出电压，这就是差动原理。
4. 2. 2谐振调幅式电路 该电路的主要特征是把传感器线圈的等效电感L和一个固定
电容组成并联谐振电路。由频率稳定的石英晶体振荡器提供 高频激励信号，如图4-6所示。 在没有金属导体的情况下，电路的LC谐振频率等于激励振荡 器的振荡频率(如1 MHz )，这时LC回路呈现阻抗最大，输出 电压的幅值也是最大。当传感器线圈接近被测金属导体时， 线圈的等效电感发生变化，谐振回路的谐振频率和等效阻抗 也跟着发生变化，致使回路失谐而偏离激励频率，谐振峰将 向左或向右移动，如图4 -7 ( a)所示。
自动检测技术及应用(复习要点及答案)(1)
《自动检测与转换技术》 本书学习特点：(1) 理清理论和应用之间的关系（题型：选择20个，填充15个，判断5个，简答30分，计算5题30分）熟悉以前的考卷，难度和风格基本和以前考卷相似。
着重理论基础，应用也离不开基础，精力要放在基本知识点，应用实例不要花太多时间。
(2) 重要的知识点要背，否则将无法做简答题，重要的知识点会在考卷中反复出现，可能是简答，也可能是选择。
(3) 力争把计算题拿满分(30分)题型和以前不会有太大变化，所用公式基本相同，但所求量和已知量会有所不同。
第一章 检测技术的基本概念 ——1个计算题、1个简答题以及基本概念知识点1、测量的方法 P5 ①按手段分：直接测量、间接测量； ②按是否随时间变化分：静态测量(缓慢变化) 、动态测量(快速变化)；③按显示方式分 模拟测量、数字测量 (07.04填)偏位式测量——如：弹簧秤P6 测量的具体手段 零位式测量——如：天平、用平衡式电桥来测量电阻值均属零位式测量 微差式测量——如：核辐射钢板测厚仪知识点2、测量误差 P8 （计算题一定有）(1) 绝对误差 △＝A x －A 0 A x 为测量值 A 0为真值(2) 相对误差 a 、实际相对误差 γA ＝△/A 0×100%b 、示值相对误差 γx ＝△/A x ×100%c 、满度相对误差 γm ＝△/A m ×100% A m 为量程 A m ＝A max －A min用于判断仪表准确度等级精确度 s ＝│△m /A m │×100P8 * 我国模拟仪表有7种等级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级，其他等级是没有的 P9 例1-1 例1-2 看懂又例：有三台仪表，量程为0～600℃，精度等级2.5级、2.0级、1.5级（仅作例题，实际无2.0级仪表）现需测量500℃左右温度，要求其相对误差不超过2.5%，应选哪只仪表合理？ (07.04计) 解：实际允许误差 △＝500×2.5%＝12. 5℃ 2.5级仪表最大误差 △1＝600×2.5%＝15℃ 2.0级仪表最大误差 △2＝600×2.0%＝12℃ 1.5级仪表最大误差 △3＝600×1.5%＝9℃ 选用2.0级仪表较为合理又例：有一仪表测量范围为0～500℃，重新校验时，发现其最大绝对误差为6℃，问这只仪表可定几级？ (07.04选) (07.04计)解：γm ＝△/A m ×100%＝6/500×100%＝1.2% 该仪表应定为1.5级* P9 (选/判)选用仪表时应兼顾精度等级和量程，通常希望示值落在仪表满度值的2/3以上，选仪表量程为实际值的1.5倍。
电涡流传感器
并联谐振回路的谐振频率
1 f 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 。
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
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Uo；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？
转速测量过程
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 z
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 。
f n 60 z
电动机转速测量
四、镀层厚度测量
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。
电涡流测厚演示
电涡流涂层厚度仪
电涡流涂层厚度仪原理图
五、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。 在安检门的侧面还安装一台 “软x光”扫描仪，它对人体、 胶卷无害，用软件处理的方法， 可合成完整的光学图像。
接近开关外形
接近开关外形
接近开关外形
一、常用的接近开关分类
自感、差动变压器式：对导磁体 电涡流式（俗称电感接近开关）：对导电良好的 金属 电容式：对接地的金属或导电体 磁性干簧开关：对磁性较强物体 霍尔式：对磁性物体 光电式、微波式 、超声波式等：远距离非接触测 量
电涡流传感器的应用及其原理
电涡流传感器的应用及其原理一、电涡流传感器的定义和工作原理电涡流传感器（Eddy Current Sensor）是一种利用电涡流效应来测量物体的位置、形状和金属导电性质的传感器。
它主要由一个射频发生器、一个发射线圈、一个接收线圈和一个信号处理器组成。
其工作原理是：当射频发生器发出高频电流时，经过发射线圈产生一个交变磁场。
当位置传感对象靠近或远离线圈时，它的电气特性会改变。
这种变化会引起感应电流的变化，进而改变接收线圈中的感应电压。
通过测量感应电压的变化，可以确定物体的位置和形状。
二、电涡流传感器的应用领域1. 无损检测由于电涡流传感器可以检测导体的导电性质和缺陷，因此在无损检测领域有着广泛的应用。
特别是在航空航天、汽车制造和金属加工等行业中，电涡流传感器可以用于检测金属表面的裂纹、孔洞和磨损等缺陷，用于保证产品质量和安全性。
2. 位置测量电涡流传感器可以在工业生产中用于测量物体的位置和运动状态。
例如，在机械加工中，可以使用电涡流传感器来监测机床上刀具的位置和运动轨迹，以确保加工的精度和效率。
3. 锁定和控制系统电涡流传感器还可以用于锁定和控制系统中。
例如，在磁浮列车和高速列车中，电涡流传感器可以用于测量列车与轨道之间的距离和速度，以实现自动控制和安全运行。
4. 材料分析电涡流传感器可以帮助研究人员分析材料的导电性质和组成。
在材料科学和工程学中，电涡流传感器可以用来测量材料的电导率、磁导率和电磁参数等信息，以评估材料的性能和质量。
三、电涡流传感器的优势和局限性1. 优势•非接触测量：由于电涡流传感器不需要与目标物体直接接触，因此可以避免物体表面的损伤和污染。
•高灵敏度：电涡流传感器可以检测微小的变化，对于需要高精度和精确测量的应用非常适用。
•快速响应：电涡流传感器的应答时间非常短，可以实时监测物体的状态变化。
2. 局限性•受金属材料影响：电涡流传感器主要用于检测金属导体，对于非金属导体的测量效果较差。
自动检测技术及应用答案
二、第二章的提问及回课程组答
问：有一额定荷重为20′103N的等截面空心圆柱式荷重传感器，其灵敏度KF为2mV/V，桥路电压Ｕi为12V，求：
1）在额定荷重时的输出电压Uom；
2）当承载为5′103N时的输出电压Uo为请选择ABCD；
2."三位半"数字显示的分辨力主要看最后一位的数值。
最大显示1999,分辨力就是1
最大显示199.9,分辨力就是0.1
最大显示19.99,分辨力就是0.01
是这样的。
3.(1)P11页,算一算:最大绝对误差是7.5V,但是假设读数是230V时,为什么绝对误差是10V？
我没看明白，
(2)P20,第一章习题的3,4题,要计算示值相对误差,需要知道绝对误差和示值,在不知道真实值时是求不出绝对误差的,…………
例如上述3，1/2的数字电压表的满量程为19.99V时，分辨力是0.01V，对吧！
那么“将分辨力除以仪表的满度量程就是仪表的分辨率”，0.01V/19.99V×100%≈0.05%。
光盘中提到：“仪表的最大显示值的倒数就是仪表的分辨率”，最大显示值为19.99V。
它的倒数是1/1999也约等于0.05%。意思一样的吧。要注意去掉小数点才会一样。
请梁老师说明下这两个题目的不同谢谢
课程组答：1最大误差超过（6÷800）×100%=0.75%，选的是1.0级
2计算出满度相对误差为1.25%，选国家标准的时候，1.25级达不到了所以选1.0级的的不同
1.我们使用的教材是<自动检测与转换技术>第三版,
普通中等职业教育电气规划类教材
机械工业出版社
《自动检测技术及应用》期末复习资料
第1章检测技术的基本概念1.电工实验中,采用平衡电桥测量电阻的阻值,是属于零位式测量,而用水银温度计测量水温的微小变化,是属于偏位式测量。
2. 某采购员分别在三家商店购买100kg 大米,10kg 苹果,1kg巧克力,发现均缺少0.5kg ,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是示值相对误差。
3.在选购线性仪表时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的1.5倍左右为宜。
4. 用万用表交流电压档(频率上限为5kHz测量100kHz 、10V左右的高频电压,发现示值不到2V ,该误差属于粗大误差。
用该表直流电压档测量5号干电池电压,发现每次示值均为1.8V,该误差属于系统误差。
5.重要场合使用的元器件或仪表,购入后需进行高、低温循环老化试验,其目的是为了提早发现故障,提高可靠性。
6. 各举出两个日常生活中的非电量电测的例子来说明静态测量:用电子天平称出物体的重量;用水银温度计测量水温;动态测量:地震测量振动波形;心电图测量跳动波形;直接测量:用电子卡尺测量物体的高度;间接测量:曹聪称象;接触式测量:用体温计测体温;非接触式测量:雷达测速;在线测量:在流水线上,边加工,边检验,可提高产品的一致性和加工精度;离线测量:产品质量检验;7. 有一温度计,它的测量范围为0~200℃,准确度等级为0.5级,求:(1该表可能出现的最大绝对误差。
(2当示值分别为20℃、100℃时的示值相对误差。
解:(1由表1-1所示,温度计的准确度等级对应最大满度相对误差,即由满度相对误差的定义,可得最大绝对误差为:∆m =(±0.5%A m =±(0.5%×200℃=±1℃(2当示值分别为20℃和100℃时,示值相对误差为:%5%100201%10011±=⨯±=⨯∆=x m x A γ %1%1001001%10022±=⨯±=⨯∆=x m x A γ 8. 欲测240V左右的电压,要求测量示值相对误差不大于0.6%,问:若选用量程为250V电压表,其准确度应选模拟仪表中常用的哪一个等级?若选用量程为300V 和500V的电压表,其准确度又应分别选哪一级?解:(240×0.6%/250=0.576%,下近0.5级,应选择0.5级。
自动检测技术及应用复习资料
绪论1、自动检测系统原理图系统框图：用于表示一个系统各部分和各环节之间的关系，用来描述系统的输入输出、中间处理等基本功能和执行逻辑过程的概念模式。
自动检测系统的组成：传感器、信号调理电路、显示器，数据处理装置、执行机构组成。
（这里会出填空题）2、传感器：只一个能将被测的非电量变换成电量的器件。
3、自动磨削测控系统原理说明：传感器快速检测出工件的直径参数，计算机一方面对直径参数做一系列的运算、比较、判断等操作，然后将有关参数送到显示器显示出来，另一方面发出控制信号，控制研磨盘的径向位移，指导工件加工到规定要求为止。
第一章检测技术的基本概念1、测量：借助专门的技术和仪表设备，采用一定的方法取得某一客观事物定量数据资料的实践过程。
2、测量方法的分类：静态测量、动态测量直接测量、间接测量接触式测量、非接触式测量偏位式测量，零位式测量，微差式测量3、测量误差的表示方法：绝对误差和相对误差（示值相对误差、引用误差）4、测量误差的分类：粗大误差、系统误差、随机误差、静态误差、动态误差。
5、传感器的组成：由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成、6、测量转换电路的作用：将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。
7、传感器的静态特征：灵敏度：指传感器在稳态下输出变化值与输入变化值之比。
分辨力：指传感器能检测出被测信号的最小变化量。
非线性度：线性度又称非线性误差，指传感器实际特性曲线与拟合直线之间的最大偏差与传感器满量程范围内的输出之百分比。
迟滞误差：传感器的正向特性与反向特性的不一致程度。
稳定性、电磁兼容性、可靠性第二章电阻传感器1、应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形、其电阻值也将随着发生变化。
2、压阻效应：单晶硅材料在受到应力作用后，电阻率发生明显变化。
3、投入式液位计的工作原理：压阻式压力传感器安装在不锈钢壳体内，，并用不锈钢支架固定放置在液体底部。
传感器的高压侧的进气孔与液体相通，可读出安装高度处的表压力。
- 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)。
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
测量器件，工作时不受灰尘、油污等因素的影
响。
回目录
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
圈的电流 i1 增 大。
交变励磁引起铁心的 涡流损耗 Pe
减小变压器铁损耗的方法：
（1）使用软磁材料减小Ph ； （2）增大铁心的电阻率，
减小涡流及其损耗 ；
（3）用很薄的互相绝缘的硅钢 片（0.1mm）叠成铁心，每一片 硅钢片内部的电涡流需要走较长 的扁形路线，减小了电涡流损耗 。
Φ 电涡流大
Φ 电涡流小
偏心和振动检测
电涡流探头
通过测量间隙来测量径向跳动
电涡流探头
测量弯曲、波动、变形
交变磁场 对桥梁、丝杆等机械结构的振动测量，须使用多个 电涡流传感器，但工作频率必须错开。
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
测量尺寸、公差 及零件识别
通过测量间隙来测定 热膨胀引起的上下平移
电工钢（硅钢、矽钢）具有较大的电阻率和磁通 密度，较小的纠顽力、电导率、剩磁和铁芯损
耗 ，减小了变压器的损耗，提高了效率。
软磁铁氧体具有较大的电阻率，所以电涡流损 耗较小。与硅钢比较，在中频时还能有较高的磁 导率。但是单位体积中储存的磁能较低，饱合磁 化强度也较低（只有纯铁的1/5），因而不适合 用于低频领域，而广泛应用于在1MHz以下的逆变 电源中。
壳体 螺纹
/mm
线性 最佳安装
范围
距离
/mm /mm
最小 被测面 分辨力
/mm /μm
5 M8×1
1
0.5
15
1
11 M14×1.5 4
2
35
4
25 M16×1.5 8
4
70
8
50 M30×2 25
12
100
10
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
2:1和4:3及8:5时李萨如图形的动画演示
振幅、周期、频率的计算
叶片振动的周期T 为多少ms，频率f 为多少Hz？ 叶片振动的幅度A为多少mm？
A
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
n 60 f z
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
回目录
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
.
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，包括粗超度、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。
Q初始
Q值越大，曲线越尖锐，后级检测电路得到的 电压就越高。
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。
R22
2M 2
L2
2
]
R
jL
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
电涡流线圈在不同情况下的品质因数
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。
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
第三节 电涡流传感器的测量转换电路
一种为调幅（AM）式电路，
回目录
另一种为调频电路（PM）。
AM：用低频信号去调制高频载波的振幅，使其振幅 按低频调制信号的规律而变化。
PM：用低频信号去调制高频载波的频率，使其频率 按低频调制信号的规律而变化。其幅度虽然也有变化，
必须经过双向限幅器，才能变 为等幅波，后级电路可以用 “鉴频器”来鉴别载波的频率 变化，重新得到所包含的低频 信号。也可以接到单片机的计 数端，由单片机计算出被测量。
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
振动测量
a）径向振动测量 b）长轴多线圈测量 c）叶片振动测量 1－电涡流线圈 2－被测物
调频法测量振动的波形
振动测量
测量悬臂梁的 振幅及频率
汽轮机叶片参数的检测
叶片共振法振动测量波形
汽轮机叶片的激振测量示意图
可以用激振小锤敲击叶片根部，利用李萨如（李沙 茹）图形法测量汽轮机叶片的共振频率。而现在更多 地利用计算机直接计算出振动信号的多项参数。
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
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 流调幅法测 量简谐振动 时，输出为 典型的调幅 波形
检波二极管仅让正半周信号通过
检波后，得到正半周，低通滤波器滤除载波后，得 到被测振动的各项参数：振幅、周期、频率、失真等。
4.2 电涡流传感器的结构及特性 进入 4.3 电涡流传感器的测量转换电路 进入 4.4 电涡流传感器的应用 进入
4.5 接近开关及应用
进入
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
并联谐振回路的谐振频率
f 1 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
=560kHz
2π 0.8 10-3 100 10-12
鉴频器特性曲线
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。
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？
1—正程数据（黑点☻） 2—正程折线（细实线） 3—回程数据（空心圆圈☺） 4—回程折线（虚线） 5—计算机拟合曲线（粗实线）