电涡流式传感器
电涡流传感器测转速的工作原理
电涡流传感器测转速的工作原理
电涡流传感器是一种常用于测量转速的传感器，它通过测量电涡流的变化来实现对转速的检测。
电涡流是指当导体在磁场中运动时，由于磁感应强度的变化而产生的涡流。
电涡流传感器利用这种涡流现象来测量转速，其工作原理如下。
电涡流传感器由一对线圈和一个铁芯组成。
其中，一个线圈被称为激励线圈，另一个线圈被称为接收线圈。
当被测物体上的铁芯经过传感器时，激励线圈中通入一个交变电流，产生一个交变磁场。
这个交变磁场会引起被测物体上的涡流产生，涡流的大小与被测物体的运动速度有关。
当涡流通过接收线圈时，它会在线圈中产生一个感应电动势。
这个感应电动势与涡流的大小成正比，涡流越大，感应电动势就越大。
接收线圈中的感应电动势会被传感器解读并转换为转速信号，从而实现对转速的测量。
电涡流传感器测量转速的原理是基于涡流的阻尼效应。
当被测物体的运动速度较小时，涡流的阻尼效应较小，感应电动势较大；而当被测物体的运动速度较快时，涡流的阻尼效应较大，感应电动势较小。
因此，通过测量感应电动势的大小，可以得到被测物体的转速信息。
除了转速测量，电涡流传感器还可以用于测量其他物理量，比如位
移、压力等。
其原理相似，只是激励线圈和接收线圈的设计参数有所不同。
通过改变线圈的参数，可以使传感器适应不同的测量需求。
电涡流传感器是一种常用于测量转速的传感器，它利用涡流的阻尼效应来测量被测物体的转速。
通过测量涡流产生的感应电动势的大小，可以得到被测物体的转速信息。
电涡流传感器不仅测量精度高，而且响应速度快，因此在工业领域得到广泛应用。
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 （
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
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 ( 音频范
围 ) 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，当
金属板越厚时，损耗的能量越大，输出电动势u2越小。 因此， 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的变化即可 测厚度。
5、时序控制
电涡流传感器
动画按扭
Z1 L1 // C1
R1
振荡器
C1 C2
L1
L2
~
Z 2 L2 // C2
U0
检波
R2
放大
图15 交流电桥测量电路
电涡流传感器
2. 调幅式电路
晶体振荡器
R L
放大
检波
滤波
输出
C
图16 调幅式测量电路原理框图
涡流传感器线圈与电容并联组成LC并联谐振回路，由 恒流源石英晶体振荡器供电。没有被测物体时，并联谐 振回路的谐振频率等于激励振荡器的频率f0，此时LC并 联回路呈现阻抗最大。
电涡流传感器
演 示 实 验
电涡流传感器
3.4.2 电涡流传感器的等效电路 短路环可以认为是一匝短路线圈，其电阻为R1、电感为
把被测导体上形成的电涡流等效成一个短路环中的电流，
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。
图14 电涡流传感器等效电路
R
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。
电涡流传感器特点
电涡流传感器特点
1. 电涡流传感器啊，那测量精度可真是高得惊人！就好比你要测量一个极小的东西，它能给你精确到让人惊叹的地步！比如说在汽车制造中，能精确检测零件的细微尺寸变化，这多厉害呀！
2. 它的响应速度超级快呀！就像短跑运动员听到发令枪响一样，瞬间做出反应！在高速运转的机器监测中，能迅速捕捉到问题，及时发出信号，这不是很牛嘛！
3. 电涡流传感器的稳定性那是杠杠的！就如同坚固的基石，始终稳稳地发挥作用。
在恶劣的工业环境下，它依然能稳定工作，丝毫不被影响，你说神不神！
4. 还有啊，它的适应性非常强！就像是一个全能选手，不管遇到什么情况都能应对自如。
不管是高温、低温还是复杂的电磁环境，它都不在话下，太牛啦！
5. 电涡流传感器的非接触测量特性真是太赞了！就如同有一双无形的眼睛在远远地观察着。
在一些不便于直接接触的测量场景中，它轻松就能完成任务，多方便呀！
6. 嘿，它的可靠性也是没得说！仿佛是一个可靠的伙伴，一直陪伴在你身边。
长时间工作也很少出问题，这质量简直了！总之，电涡流传感器就是这么厉害，是工业领域不可或缺的好帮手！。
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
电涡流传感器能准确测量被测体（必须是金属导体）与 探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械 和往复式运动机械的状态分析，振动研究、分析测量中，对 非接触的高精度振动、位移信号，能连续准确地采集到转子 振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
在所有与机械状态有关的故障征兆中，机械振动测量是最具 权威性的，这是因为它同时含有幅值、相位和频率的信息。 机械振动测量占有优势的另一个原因是：它能反应出机械所 有的损坏，并易于测量。从转子动力学、轴承学的理论上分 析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴， 而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转 子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械 问题的早期判定，可提供关键的信息。
电涡流传感器的应用
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。
一、轴向位移测量
对于许多旋转机械，包括蒸汽轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和 轴流式压缩机、离心泵等，轴向位移是一个十分重要的信号，过大的轴 向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的测量，可以指示旋转部件 与固定部件之间的轴向间隙或相对瞬时的位移变化，用以防止机器的破 坏。轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向，相对于止推轴承二者之间 的间隙而言。有些机械故障，也可通过轴向位移的探测，进行判别：
·轴弯曲
·轴裂纹
·电动马达空气间隙不匀 ·齿轮咬合问题
·透平叶片通道共振
·叶轮通过现象
三、偏心测量
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。
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
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器的工作原理
电涡流传感器是一种接近传感器，主要用于检测金属物体的接近程度或位置。
它基于一个称为电涡流的现象，当金属物体靠近电涡流传感器时，会在金属物体上产生感应电流。
工作原理如下：电涡流传感器由一个激励线圈和一个检测线圈组成。
激励线圈通以交流信号，产生一个变化的磁场。
当金属物体靠近激励线圈时，金属物体会产生一个感应电流，这个感应电流又会产生一个反向磁场。
反向磁场会影响到激励线圈中的磁场，使磁场发生变化。
变化的磁场又会通过感应线圈产生感应电压。
感应电压的幅值和频率与金属物体与电涡流传感器之间的距离和速度有关。
通过测量感应电压的幅值和频率，就可以确定金属物体的接近程度或位置。
一般来说，金属物体越接近电涡流传感器，感应电压的幅值越大，频率也越高。
电涡流传感器的工作原理基于电磁感应，利用金属物体产生的感应电流来检测金属物体与传感器之间的距离或位置。
它具有高精度、高灵敏度和快速响应的特点，广泛应用于工业自动化控制和非接触测量领域。
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。
电涡流传感器的原理及应用
电涡流传感器的原理及应用一、电涡流传感器的原理电涡流传感器（电涡流探测器，Eddy Current Sensor，ECS）是一种基于电涡流原理的在线实时测定仪器。
它利用的原理是，当在一个电磁介质中产生电磁场时，电流会在介质中流动产生电涡流，电涡流的流动方向及大小受介质的性质和电磁场强度的影响，而这些变化则反映出物体的变化。
电涡流传感器，全称Eddy Current Sensor，是一种非接触式的电磁传感器，它大多用于测量内部和表面的特性非常好的金属材料，也可以用于测量金属孔道内部的特性，它非常容易安装在设备上而且具有噪声抑制功能，可以用于测量各种形状的物体，它可以把一个对象转换成电信号，并且可以监测其变化。
电涡流传感器是一种可用于在线测量和检测金属材料和金属表面的电磁测量仪器，它利用在磁介质沿磁次中的电阻（电导）变化而发出信号，从而实现对金属表面形状及组成的测量。
电涡流传感器有很多种类，如抗聚焦传感器，分解焦点传感器，曝光传感器，轨迹传感器，缝隙传感器，缺陷检测传感器等。
电涡流传感器的基本原理是利用电磁感应原理，在电磁介质中产生一个被称为涡流的微小电流，并利用涡流形成的电磁场来检测物体的变化。
具体来说，当在电磁介质中产生一个电磁场时，电流在介质中流动，这些电流构成了电涡流，电涡流的流动方向及大小受介质的性质和电磁场强度的影响，而这些变化则反映出物体的变化。
二、电涡流传感器应用1、缝隙检测电涡流传感器可以用于测量金属缝隙的大小，缝隙是指一个金属件上不规则的空洞。
电涡流传感器的安装通常放在缝隙的一端，通过检测缝隙的大小，进而可以检测到另一端的特性。
2、缺陷检测电涡流传感器可以用于检测金属材料内部的缺陷，可以检测到金属材料的裂纹、气孔等缺陷，即使这些缺陷细微，也可以被电涡流传感器检测到。
3、表面形貌检测电涡流传感器可以用于测量金属表面形貌，即金属表面的凹凸、高低等等，这对于精细化加工非常重要，可以帮助提高最终产品的精度。
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。
《传感器与检测技术》 3.3电感式传感器(电涡流式)
V系列电涡流位移传感器外 形（参考浙江洞头开关厂资料）
4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
齐平式电涡流位移传感器外形（参考德国图尔克公司资料）
齐平式传感器安装时可以不高出安装面， 不易被损害。
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
电涡流的贯穿深度h ：
h 5000 f
式中, f：线圈激磁电流的频率，μ ：金属的
磁导率。
可见， f 越高，电涡流的渗透深度越浅。
高频反射式和低频透射式
高频反射式
f : 0.1~1MHz
低频透射式
f <1 kHz
等效电路如图 , 其 中 R2 为 电 涡 流短路环等效 电阻.
I 1
R1
M
I 2
L2 R 2
U 1
L1
根据基尔霍夫定律，有：
& j L I& j MI& U& R I 1 1 1 1 2 1 & & & j MI R I j L I 0 1 2 2 2 2
• 等效电阻、等效电感:
2M 2 Req R1 2 R2 2 2 R2 L2
电磁炉内部 的励磁线圈
电磁炉的工作原理 铁质锅底产 生无数的 电涡流， 使锅底自 行发热。
高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场
2 基本特性
等效阻抗分析 金属导体等效成一个短路环。 I I
1
M
2
等效电阻：
2 R2 ra h 1n ri
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
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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
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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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电涡流式传感器
根据初中学的法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，称之为电涡流或涡流，这种现象称为涡流效应。
电涡流传感器是利用电涡流效应，将位移、温度等非电量转换为阻抗的变化或电感的变化从而进行非电量电测的。
目前生产的变间隙位移传感器，器量程范围为300m～800mm。
将块状金属导体置于通有交变电流的传感器线圈磁场中。
根据法拉第电磁感应原理，由于电流的变化，在线圈周围就产生一个交变磁场，当被测导体置于该磁场范围之内，被测导体内便产生电涡流，电涡流也将产生一个新磁场，和方向相反，抵消部分原磁场，从而导致线圈的电感量、阻抗和品质因素发生变化。
一、电涡流式传感器的结构
电涡流式传感器结构比较简单，主要由一个安置在探头壳体的扁平圆形线圈构成。
二、电涡流式传感器的测量电路
利用电涡流式变换元件进行测量时，为了得到较强的电涡流效应，通常激磁线圈工作在较高频率下，所以信号转换电路主要有调幅电路和调频电路两种。
调幅式(AM)电路
调频式(FM)电路
调频式电路(100kHz～1MHz)结构如图所示：
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△ƒ转换为电压U0。
三、电涡流式传感器的应用电路
电涡流式传感器具有测量范围大、灵敏度高、结构简单、抗干扰能力强和可以非接触测量等优点，被广泛应用于工业生产和科学研究各个领域中。
1、电磁炉
电磁炉是我们日常生活中必备的家用电器之一，涡流传感器是其核心器件之一，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。
2、电涡流探雷器
3、电涡流式接近开关
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。
当物体接近到设定距离时，就可发出“动作”信号。
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。
这种接近开关只能检测金属。
电涡流接近开关实物如下图：
电涡流接近开关的接线方式如下图所示：
电涡流接近开关的接线方式：
低频透射式涡流传感器多用于测定材料厚度。
发射线圈W1和接收线圈W2分别放在被测材料G的上下，低频电压e1加到线圈W1的两端后，在周围空间产生一交变磁场，并在被测材料G中产生涡流i，此涡流损耗了部分能量，使贯穿W2的磁力线减少，从而使W2产生的感应电势e2减小。
e2的大小与G的厚度及材料性质有关，实验证明，e2随材料厚度h增加按负指数规律减小。
因而按e2的变化便可测得材料的厚度。
高频(>lMHz)激励电流，产生的高频磁场作用于金属板的表面，由于集肤效应，在金属板表面将形成涡电流。
与此同时，该涡流产生的交变磁场又反作用于线圈，引起线圈自感L或阻抗ZL的变化，其变化与距离、金属板的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i，及角频率ω等有关，若只改变距离δ而保持其他系数不变，则可将位移的变化转换为线圈自感的变化，通过测量电路转换为电压输出。
高频反射式涡流传感器多用于位移测量。