第四章电涡流传感器PPT课件

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某V系列电涡流位移传感器的机械图
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四线制电涡流位移传感器的接线说明
该位移传感器同时具备两种动作输出状态，用 户可选择从高电压向低电压转变、和从低电压向高 电压转变两种方式，分别称为NPN和PNP输出模式， 俗称为常开输出或常闭输出模式。
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电涡流位移传感器的应用
第四章 电涡流传感器
本章学习电涡流传感器的 原理及应用，并涉及接近开关 的原理、结构、特性参数及应 用。
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第一节 电涡流传感器工作原理
电涡流效应演示
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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。 感抗XL 的变化比 R 的变化 大 得 多，流过电涡流
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。
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二、等效阻抗分析
电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的 函数表达式为：
Z=R+jωL=f（i1、f、、、r、x） （4-1）
检测深度与激励源频率有何关系？
如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电
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 。
7—阈值指示灯 8—输出屏蔽电缆线 9—电缆插头
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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
起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最
终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如 两者之间的距离等参数）。
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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？
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二、调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）
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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。
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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
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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？
线圈的电流 i1 增 大。
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电涡流的应用 ——在我们日常生活中经常可以遇到
干净、 高效的 电磁炉
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集肤效应
图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频 （100kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠 近金属导体附近的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。 如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就 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，这称为集肤效应 （也称趋肤效应）。
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本章作业： P75：2、6、7
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休息一下
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第四节 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电压的电子 器件。接通电源后，在电涡流探头的有效面（感应工 作面）将产生一个交变磁场。 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，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 非金属因素的影响，寿命较长，可在各种恶劣条件下 使用。
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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
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4~20mA电涡流位移传感器外形
（参考德国图尔克公司资料）
变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这 样就成为非接触地测量位移的传感器。
多种用途：如果控制x、i1、f不变，就可以用来检
测与表面电导率有关的表面温度、表面裂纹等参数， 或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬
度等参数。
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电磁炉内部的励磁线圈
电磁炉的工作原理
涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？ 属于接触式测量还是非接触式测量？
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等效阻抗与非电量的测量
检测深度的控制：由于存在集肤效应，电 涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f， 可控制检测深度。激励源频率一般设定在 100kHz~1MHz。频率越低，检测深度越深。
间距x的测量：如果控制上式中的i1、f、、、r不
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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）
齐平式传感器安装时可以不高出安装面，不易被损害。
百度文库
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V系列电涡流位移传感器外形（参考浙江洞头开关厂资料）
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齐平式
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V系列电涡流位移传感器性能一览表
（摘自洞头开关厂资料）
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