电涡流式传感器资料
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》课件
电涡流传感器是一种用于测量目标物体电导率、电磁参数等参数的无接触传 感器。本PPT课件将为您介绍电涡流传感器的原理、应用和设计制造等相关内 容。
什么是电涡流传感器？
电涡流传感器是一种利用电涡流效应测量物体电导率或电磁参数的非接触式 传感器。它通过感应电流和涡流之间的相互作用来实现测量。
电涡流原理介绍
电涡流原理是指当导体中有交变电磁场时，产生的涡流会产生磁场，从而对 原交变磁场产生影响，实现了电导率、电磁参数等参数的测量。
电涡流传感器与其他传感器的比较
量方法，不会破坏目标物体表面，适用于高温、高压、腐蚀等 恶劣环境。
高精度和快速响应
电涡流传感器具有较高的精度和快速的响应速度，适用于对物体电导率和电磁参数需要精确 测量的场景。
灵敏度受温度影响
电涡流传感器的灵敏度受温度影响较大，需要进行温度补偿来保证测量的准确性。
电涡流传感器的优点和应用领域
1 高灵敏度
电涡流传感器具有高灵敏度，可用于测量小电导率变化，如金属疲劳检测和材料缺陷检 测。
2 宽测量范围
电涡流传感器的测量范围广，可应用于不同电导率的材料测量，如金属、陶瓷等。
3 工业应用广泛
电涡流传感器的输出方式
电涡流传感器的输出方式可以是模拟输出、数字输出或脉冲输出等。不同的 输出方式适用于不同的应用场景和信号处理需求。
电涡流传感器广泛应用于机床加工、工业自动化、航空航天等领域的电导率、电磁参数 测量。
电涡流传感器的设计与制造
电涡流传感器的设计与制造需要考虑形状尺寸、材料选择、绕组设计等因素。 通过优化设计和制造工艺，可以提高传感器的性能和稳定性。
电涡流传感器的参数测量
电涡流传感器可以测量的参数包括电导率、电磁参数、涡流强度、涡流深度 等。通过测量这些参数可以获取目标物体的相关信息。
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。
电涡流式传感器
由上式可知涡流穿透深度h与激励电流频率ƒ有关，所以涡流传 高频反射式或低频透射式 感器根据激励频率高低，可以分为高频反射式 低频透射式 高频反射式 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
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8.3.1 电涡流式传感器的工作原理
1. 基本原理 2．等效电路 3. 测量电路
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1. 基本原理
线圈置于金属导体附近： 线圈中通以高频信号 is 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 反作用于线圈 ,改变了电感
电感变化程度取于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离， 金属板材料的电阻率和磁导率 以及is的频率等 。
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3．厚度测量
电涡流式厚度计的测量原理图
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4．转速测量
f N = × 60 n
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f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
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5. 涡流探伤
可以用来检查金属的表面裂纹、 可以用来检查金属的表面裂纹、热处理裂纹以 及用于焊接部位的探伤等。 及用于焊接部位的探伤等。 综合参数(x, ρ, µ)的变化将引起传感器参数的 综合参数 的变化将引起传感器参数的 变化， 变化，通过测量传感器参数的变化即可达到探 伤的目的。 伤的目的。 在探伤时导体与线圈之间是有着相对运动速度 的，在测量线圈上就会产生调制频率信号
电涡流式传感器
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。
电涡流式传感器资料
应用---电感式接近开关
接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。 当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压 力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和 行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用 寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械 式行程开关所不能相比的。 应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。在自动控制 系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。
振荡器的频率为
f
1
2 L(x)C
为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L、C装在传感器
内。 此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3上，因而对振荡频 率f的影响将大大减小。
（2）调幅式电路
由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡 电路如图4-29所示。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振 回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流io，LC
（1） 非接触测量，连续测 量
（（21）） 受非剩接磁触的测影量响，。连续测 量；
（2） 对温度变化进行补偿 （1） 非接触测量，连续测 量；
（2） 受剩磁和材质影响 可以定量测量
（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
化，通过测量传感器参数的变化即可达到探伤的目的。 在探伤时导体与线圈之间是有着相对运动速度的，
在测量线圈上就会产生调制频率信号
在探伤时，重要的是缺陷信号和干扰信号比。 为了获得需要的频率而采用滤波器，使某一频率的信号通过， 而将干扰频率信号衰减。
用涡流探伤时的测量信号
a)比较浅的裂缝信号
b)经过幅值甄别后的信号
电涡流式传感器
电涡流式传感器
基本概念
➢ 电涡流式传感器是一种建立在涡流效应原理上的传感器。 ➢ 涡流效应：金属导体置于变化的磁场中，在金属导体内会产生感
应电流—涡电流，这种电流在金属体内是闭合的。 ➢ 形成涡电流的两个条件：
①有交变磁场；②导电体位于交变磁场中。 ➢ 涡流传感器主要由产生交变磁场的通电线圈和置于线圈附近的金
因此可制成位移传感器、探伤检测仪、测厚仪等。
1.2 简化模型及等效电路
为了分析方便，将电
涡流式传感器模型简化为
如图3.21所示。
ras
模型中把在被测金属
导体上形成的电涡流等效
成一个短路环中的电流。
其中h由以下公式求得：
3 12
ra ri
x
h ( )1 2 0 r f
(μrρ)
h
图 3.21 电涡流式传感器简化模型
定性分析：
如图3-20，扁平线圈置于金属体附近，
当线圈中通有高频交变电流 I1 时，线圈周 围就产生交变磁场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的方向总是与H1的变 化方向相反（即H2总是抵抗原磁场H1 的 变化）。由于H2的作用，且电涡流的产生 必然要消耗一部分能量，从而使产生磁场 的线圈阻抗发生变化△Z。
线圈
H1
被测导体
·
· I·1 U1
L1
I·2
L2
图3-22 涡流作用原理及等效电路
图4.3.1 电涡流传感器原理图
图4.3.2 电涡流传感器等效电路图
图中R1、L1为传感器线圈的电阻和电感。短路环可认为是 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
简述电涡流式传感器的工作原理
简述电涡流式传感器的工作原理一、引言电涡流式传感器是一种常用的非接触式测量传感器，具有高精度、高灵敏度、无磨损等优点，广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域。
本文将详细介绍电涡流式传感器的工作原理。
二、电涡流现象在介绍电涡流式传感器的工作原理之前，需要先了解电涡流现象。
当导体在磁场中运动时，由于磁通量的变化会在导体中产生感应电动势，从而使导体中出现环流，这种环流就称为电涡流。
电涡流会产生热量和磁场，并对导体产生阻力。
三、电涡流式传感器结构电涡流式传感器由探头和信号处理部分组成。
探头通常由一个线圈和一个金属盘组成。
线圈通常是一个螺旋形的线圈，在金属盘上固定，并与信号处理部分连接。
信号处理部分包括功率放大器和滤波器等部件。
四、工作原理当金属盘靠近探头时，由于金属盘的运动会引起磁通量的变化，从而在金属盘中产生电涡流。
这些电涡流会对探头产生磁场，从而改变线圈的电阻和电感，进而改变线圈的共振频率。
这个频率的变化可以被功率放大器和滤波器等信号处理部分检测到，并转换成输出信号。
五、优点和应用电涡流式传感器具有高精度、高灵敏度、无磨损等优点，广泛应用于机械加工、航空航天、汽车制造等领域。
例如，在机械加工中，可以使用电涡流式传感器来测量工件表面的平整度和直径等参数；在航空航天中，可以使用电涡流式传感器来检测飞机发动机叶片的裂纹和磨损情况；在汽车制造中，可以使用电涡流式传感器来检测刹车盘和轮毂的磨损情况。
六、总结本文详细介绍了电涡流式传感器的工作原理，包括电涡流现象、结构、工作原理以及优点和应用等方面。
通过了解电涡流式传感器的工作原理，可以更好地理解和应用这种传感器，在实际工作中发挥更大的作用。
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。
电涡流式传感器实验报告
电涡流式传感器实验报告电涡流式传感器实验报告引言：电涡流式传感器是一种广泛应用于工业领域的非接触式传感器，它利用了涡流的原理来检测金属材料中的缺陷和变化。
本实验旨在探究电涡流式传感器的工作原理、应用领域以及实验结果的可靠性。
一、工作原理电涡流式传感器利用了电磁感应的原理，当电磁场通过金属材料时，会在材料内部产生电涡流。
这些电涡流会改变电磁场的分布，从而反映出材料的性质和状态。
传感器通过测量电涡流的变化来判断材料的缺陷和变化。
二、应用领域1. 材料缺陷检测：电涡流式传感器可以用于检测金属材料中的裂纹、疲劳和腐蚀等缺陷。
通过测量电涡流的变化，可以精确地定位和评估材料中的缺陷程度，为后续的修复和保养提供依据。
2. 金属排序：由于不同材料的电导率和磁导率不同，电涡流式传感器可以用于对金属进行分类和排序。
通过测量电涡流的强度和频率，可以快速准确地区分不同种类的金属材料。
3. 无损检测：电涡流式传感器是一种非接触式的检测方法，可以在不破坏材料表面的情况下进行检测。
因此，它被广泛应用于对复杂结构和精密零件的无损检测，如航空航天、汽车制造和电子设备等领域。
三、实验设计与结果在本实验中，我们选择了一块铝合金板作为被测材料，利用电涡流式传感器对其进行了缺陷检测。
实验过程中，我们将传感器靠近铝合金板表面，并通过测量电涡流的变化来判断板材中是否存在缺陷。
实验结果显示，当传感器靠近板材表面时，电涡流的强度和频率发生了明显的变化。
在板材表面平滑的区域，电涡流强度较弱，频率较高；而在存在缺陷的区域，电涡流强度增强，频率降低。
通过对实验结果的分析，我们可以准确地定位和评估板材中的缺陷。
四、实验结果的可靠性在实验过程中，我们注意到实验结果的可靠性受到多种因素的影响。
首先，传感器与被测材料的距离和角度会对测量结果产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况进行传感器的位置和角度调整。
其次，被测材料的性质和状态也会对实验结果产生影响。
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。
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。
电涡流式传感器
（b）被测金属物上有缺陷： 穿过检测线圈的两个线圈的磁通量不相等，检测
线圈输出感应电势不为零。
交流电流
Hs
金属物
交变磁通Hp
激励线圈 检测线圈
裂纹
电涡流表面探伤
—— 检查金属表面裂纹、焊接部位的探伤
传感器与被测体距离不 变，裂纹将引起金属的 电阻率、磁导率变化， 综合引起传感器参数变 化。
油管探伤
U2
发射线圈
L1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。
五、电涡流表面探伤 交流电流
检测原理： Hs
交变磁通Hp
激励线圈 检测线圈
金属物
载有交变电流的线圈产生交变磁场 Hp ，金属物平面 感应出电涡流，产生交变涡流磁场 H，s均在检测线 圈（反向差动线圈）中产生感应电动势。
（a）被测金属物上无缺陷： 穿过检测线圈的两个线圈的磁通量相等，感应电
势相互抵消，输出为零。
100kHz~1MHz
i2f(,,x,d,)
电涡流
i1
Φ
H1
H2
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）。
❖ 集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、 磁导率等有关。频率f越高，电涡流的渗透
的深度就越浅，集肤效应越严重。
R 1 I & 1 jL 1 I & 1 jM I & 2 U & 1 R 2 I & 2 jL 2 I & 2 jM I & 1 0
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
12
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
13
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
19
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
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振荡器的频率为
f
1
2 L(x)C
为了避免输出电缆的分布电容的影响，通常将L、C装在传感器
内。 此时电缆分布电容并联在大电容C2、C3上，因而对振荡频 率f的影响将大大减小。
（2）调幅式电路
由传感器线圈L、电容器C和石英晶体组成的石英晶体振荡 电路如图4-29所示。石英晶体振荡器起恒流源的作用，给谐振 回路提供一个频率（f0）稳定的激励电流io，LC
（4）转速测量
N f 60 n
f——频率值(Hz)； n——旋转体的槽(齿)数； N——被测轴的转速(r／min)。
➢电涡流式转速传感器
在软磁材料制成的输入轴上加工一个或多个键
槽或做成齿状，在距输入表面d0处安装一个电涡流
式传感器，输入轴与被测旋转轴相连。
➢工程应用
➢ 转速测量，对于所有旋转机械而言，都需要监 测旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转 的一个重要指标。
由于电涡流式传感器是利用传感器线圈与被 测导体之间的电磁耦合进行的，因而作为传感器 的线圈装置仅仅是“实际传感器”的一半，而另 一 半则是被测导体。所以，被测导体的材料物理性 质、尺寸和形状等都与传感器的特性密切相关。
高频反射式涡流厚度传感器：还可用于测量金属
板厚度和非金属板的镀层厚度。
（2）低频透射式电涡流传感器
发射线圈L1和接受线圈L2分别位于被测材料的上 下方。由振荡器产生的音频电压u加到L1的两端后， 线圈中即流过一个同频的交变电流，并在其周围产 生一交变磁场。如果两线圈间不存在被测材料，L1 的磁场就能直接贯穿L2，则L2的两端会产生一交变 电势E。
这种低频透射式电涡流传感器多用于测定材料 厚度。
透射式涡流传感器原理
在旋转体上开一条槽，旁边安装一个电涡流式传感 器，当被测旋转轴转动时，传感器周期地改变与转轴之间 的距离，于是它的输出也周期性地发生变化，监测系统可 以监测到这种信号，从而测出转轴的转速。
1. 电涡流式传感器的工作原理
高频电压U1施加于传感器线圈，产生 交变电流I1，由于电流的周期性变化，在 线圈周围就产生一个交变磁场H1。
如果在这一交变磁场的有效范围内， 没有被测金属物体靠近，则这一磁场能量 会全部损失，
当有被测金属导体靠近这一磁场，则 在此金属导体表面就会产生感应电流I2， 该电流在金属导体内是完全闭合的，称为 电涡流.
3.3 电涡流式传感器
思考： 电涡流式传感器是一种建立在什么基础上的传感器呢？
要理解的几个概念
➢电涡流
当通过金属导体中的磁通量发生变化时，就会在导体 中产生感应电流，这种电流在导体中是自行闭合的，这就 是所谓的电涡流。
➢电涡流效应
电涡流的产生必然要消耗一部分能量，从而使产生磁 场的线圈阻抗发生变化，这一物理现象称为电涡流效应。
（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
（3）厚度测量
电涡流式厚度计的测量原理图
➢ 穿透式测厚度，测量带材厚度；
在被测金属板的上方设有发射传感器线圈，在 被测金属板下方设有接收传感器线圈，金属板通过 会产生电涡流，金属板越厚，涡流损失就越大，电 压就越小，监测系统可以监测到这种电压信号，就 可确定被测金属板的厚度。
由电磁理论可知，金属板表面感应的电涡流也将产生一个 新的磁场 H2，与 H1的方向相反，由于磁场H2的反作用使通 电线圈的等效阻抗发生了变化。
2. 电涡流传感器测量电路
用于电涡流式传感器的测量电路主要有调频式、 调幅式测
量电路两种。 （1）调频式电路
振
C
荡
L
器
xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
频 率计 f-V
R1 R2 C1
R3 V1 C2
r——导体相对磁导率；
ƒ ——交变磁场频率(Hz)。
根据激励频率高低，可以分为高频反射式和低频 透射式两大类。
（1）高频反射式电涡流传感器
高频反射式电涡流式传感器的结构比较简单， 主要由一个安装在框架上的 扁平圆形线圈构成。
1——线圈 2——框架 3——框架衬套 4——支架 5——电缆 6——插头
Uo io f (Z )
式中, Z为LC回路的阻抗。
R io
L
放大 Uo
C
检波
指示
调幅式测量电路示意图
当金属导体远离或去掉时，LC并联谐振回路谐振频率即为 石英振荡频率fo，回路呈现的阻抗最大， 谐振回路上的输出电
压也最大；当金属导体靠近传感器线圈时，线圈的等效电感L发
生变化，导致回路失谐，从而使输出电压降低，L的数值随距离 x的变化而变化。因此，输出电压也随x而变化。输出电压经放 大、 检波后， 由指示仪表直接显示出x的大小。
（1） 非接触测量，连续测 量
（（21）） 受非剩接磁触的测影量响，。连续测 量；
（2） 对温度变化进行补偿 （1） 非接触测量，连续测 量；
（2） 受剩磁和材质影响 可以定量测量
（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
除此之外， 交流电桥也是常用的测量电路。
3. 电涡流式传感器的类型
涡流的大小与导体电阻率、磁导率、厚度、线圈与导 体的距离及线圈的激磁电流频率等参数有关。磁场变化频 率越高，涡流的集肤效应越显著，即涡流的穿透深度越小。
穿透深度 h 5030 (cm) r f
式中, ρ——导体电阻率(Ω·cm)；
R4 C3
C4R5
C6 V2 C5
R6
L1
Vcc
f
电 压表
L(x) C
(a)
调频式测量电路
(b)
(a) 测量电路框图； (b) 振荡电路
传感器线圈接入LC振荡回路，当传感器与被测导体距离x改 变时，在涡流影响下，传感器的电感变化，将导致振荡频率的 变化，该变化的频率是距离x的函数，即f=L(x), 该频率可由数字 频率计直接测量，或者通过f-V变换，用数字电压表测量对应的 电压。
线圈感应电势与厚度关系曲线
测厚的依据: E的大小间接反映了M的厚度t
➢电涡流式传感器外形 电涡流探头 位移振动传 压力（液位） 感器 变送器
➢电涡流式传感器结构
4.电涡流式传感器的应用
被测参数
位移、厚度、振动
表面温度、电解质 浓度 材质判别、速度（ 温度） 应力、硬度
探伤
变换量
x
x, ,
特征