电涡流式传感器和差动变压器传感器的区别

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图中S T段为全部线性范围，其中H E 高精度） 档指示范围， 图中S—T段为全部线性范围，其中H—E段（高精度）为×1档指示范围， 低精度） 10档指示范围 档指示范围。 起始” 信号在D A段发出， K—C段（低精度）为×10档指示范围。“起始”（0）信号在D—A段发出， C 粗磨结束” 信号在G B段发出， 精磨结束”信号（ “粗磨结束”（1）信号在G—B段发出，“精磨结束”信号（2）在0—F F 段发出，“光磨结束”信号（3）在0点发出。 段发出， 光磨结束”信号（ 点发出。
金属镀层的测量常采用低频透射式电涡流传 感器，如图! 所示。需要选取高频) 激励， 感器，如图 所示。需要选取高频 激励，但此时 的响应曲线随厚度的减小而非线性变大。 的响应曲线随厚度的减小而非线性变大。低频透 射式电涡流传感器由初级线圈（ 发射线圈） 射式电涡流传感器由初级线圈（ 发射线圈） 和次级线圈（接收线圈）， 和次级线圈（接收线圈）， 它们分别位于被测金属的两侧。 它们分别位于被测金属的两侧。 当选取的激励频率一定时， 当选取的激励频率一定时，不同材料的导体电阻率 不同，贯穿深度也不同， 不同，贯穿深度也不同，由此将造成输出电压曲 线形状的变化。 线形状的变化。为了保证使同一传感器 测量不同材料的线性度和灵敏度一致， 测量不同材料的线性度和灵敏度一致，可采用改 变激励频率的方法来达到。 变激励频率的方法来达到。例如测量紫铜时采用 500Hz；测量黄铜和铝材时采用 ；测量黄铜和铝材时采用2Hz，这样传感器 ， 的线性度和灵敏度基本上仍能保持在标定状态下 工作。此外，当测量厚度大的金属镀层或板材时， 工作。此外，当测量厚度大的金属镀层或板材时， 需要贯穿深度大，选用低频) 激励， 需要贯穿深度大，选用低频 激励，其线性就好
基于电涡流传感器的材质鉴别
基于电涡流传感器的金属材质鉴别非铁磁性金属的电导率测 量和材质鉴别是涡流检测技术的重要应用领域之一。 量和材质鉴别是涡流检测技术的重要应用领域之一。电导率 的测量是利用涡流电导仪测量出非铁磁性金属的电导率值。 的测量是利用涡流电导仪测量出非铁磁性金属的电导率值。 通过电导率值的测量结果可以进行材质鉴别、 通过电导率值的测量结果可以进行材质鉴别、热处理状态的 鉴别以及耐应力腐蚀性能的评价。 鉴别以及耐应力腐蚀性能的评价。材质鉴别可以是通过利用 电导仪测量出不同材料的电导率值进行， 电导仪测量出不同材料的电导率值进行，也可以是利用其他 型涡流仪器（如涡流探伤仪，涡流测厚仪） 型涡流仪器（如涡流探伤仪，涡流测厚仪）检测出由于材料 导电性的差异而引起的涡流响应的不同， 导电性的差异而引起的涡流响应的不同，并据此进行不同材 料的鉴别，这种检测往往不是定量测量， 料的鉴别，这种检测往往不是定量测量，而是定性的测试分 析。 相同厚度的不同板材在同一环境下产生的电 涡流效应不同，通过测量传感器输出差异， 涡流效应不同，通过测量传感器输出差异，即可鉴 别出对应于不同的金属。 别出对应于不同的金属。采用高频反射 式涡流传感器对金属铝和铁进行测量实验。 式涡流传感器对金属铝和铁进行测量实验。通过 实验绘制出铁和铝的特征
差动变压器
对厚度的测量
差动变压器：
结构如图1所示，铁芯向右移动，使绕组A感应电势减小，绕组B感应电势增加 （反之亦然）。此两绕组与测量装置中的电阻R1、R2组成桥路,实现差动输出， 见图2
（等效电路）
图1
图2
图3 差动相敏检波电路工作原理图
初级线圈由方波发生器励磁，方波频率为3kHz，电压有效值为3.5V。随 着铁芯位移量的变化，在电位器Rw的动臂与测量头次级公共抽头（接 地）之间产生一个相应的电压变量，此电压变量经放大和相敏整流后即 获得下图的位移—电压特性曲线。 “0” S A C “2” B E D G F “1” “3” H 0 K 高 精 低 度 精 度 V
高频反射式电涡流传感器 测物体的 厚度
当电涡流传感器采用高频激励时， 当电涡流传感器采用高频激励时，其电 涡流的贯穿深度小， 涡流的贯穿深度小，此时的传感器称为 高频反射式电涡流传感器。 高频反射式电涡流传感器。测量板材厚 度的电涡流传感器可只有一个线圈， 度的电涡流传感器可只有一个线圈，也 可有两个线圈。 可有两个线圈。此类传感器适宜毫米级 的金属板材的厚度测量， 的金属板材的厚度测量，其测量范围受 传感器线圈结构和特性以及激励电源频 率的限制。一般厚度大于0.2mm则不影 率的限制。一般厚度大于 则不影 响测量结果（视激励频率而定）， ），铜铝 响测量结果（视激励频率而定），铜铝 等材料更可减薄为70um。 等材料更可减薄为 。 需要指出的是， 需要指出的是，基于电涡流传感器的厚 度测量都是非线性测量， 度测量都是非线性测量，需加线性补偿 电路或在数据处理中采用分段线性化进 行标定，以提高其测量精度。 行标定，以提高其测量精度。
两者间的区别
• 差动变压器由一只初级线圈和二只次线圈及一个铁芯组成， 根据内外层排列不同，有二段和三段式，本实验是三段式 结构。当传感器随着被测体移动时，由于初级线圈和次级 线圈之间的互感发生变化促使次级线圈感应电势产生变化， 一只次级感应电势增加，另一只感应电势则减少，将两只 次级反向串接（同名端连接），就引出差动输出。其输出 电势反映出被测体的移动量。 • 电涡流式传感器是通以高频电流的线圈产生磁场，当有导 电体接近时，因导电体涡流效应产生涡流损耗，而涡流损 耗与导电体离线圈的距离有关，因此可以进行位移测量。
• 由图可见，基于电涡流传感器的金 由图可见， 属铁和铝的特征曲线不同， 属铁和铝的特征曲线不同，相同厚 度的铁和铝传感器输出电压及电压 变化量也不同。 变化量也不同。理论分析和实验表 明，不同的导体的特征曲线都不相 同。这样足可以靠电压的差异区分 厚度相同的不同金属。 厚度相同的不同金属。对铁磁性金 属材料的鉴别， 属材料的鉴别，工程上通常采用很 低的检测频率对铁磁性材料分选， 低的检测频率对铁磁性材料分选， 即所谓的电 • 磁分选。铁磁材料在低频交变磁场 磁分选。 作用下产生的反作用磁场， 作用下产生的反作用磁场，与高频 电磁场在导电金属材料中形成的涡 流的反作用磁场在本质上是相同的 ，即铁磁性材料引起的反作用磁场 的大小和相位与材料的磁导率之间 存在着密切的对应关系， 存在着密切的对应关系，因此可根 据电磁响应信号幅度和相位的不同 实现对不同铁磁性材料的鉴别。 实现对不同铁磁性材料的鉴别。铁 磁材料的鉴别也是一种定性测试技 术。
电涡流传感器测量钢板厚度实验
被测导体
高频电压
产生 高频磁场H1
信号源
电感L
产生电涡 流I2
电流表I1 1.系统电路框图
2.原理图
电涡流传感器测量钢板厚度的电路图
如果在这一交变磁场的有效范围内没有金属材料 靠近，则这一磁场能量会全部损失；当有被测金属体 靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，电磁 学上称之为电涡流。与此同时该电涡流场也产生一个 方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用， 使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变。 1.电感量L的变化大小与线圈的外形尺寸r、被测距 离d、金属体材料的电阻率ρ、磁导率μ、激励电流i及 激励电流角频率ω等因素有关。 2.令金属导体为某一均质材料，激励电流是稳频稳 幅的，则r，ρ、μ、ω、i均为定值，L仅与被测距离d 有关，即等效电感L的变化可近似认为是距离d变化的 单值函数。
电涡流式传感器
电涡流及涡流产生的 原理与示意图
将一块金属置于交 流磁场中(该磁场是 用施加高频电压的电 感线圈产生的)，那 么金属体内就要产生 感应电流i，这种电流 在金属体内是闭合的 ，所以称为涡流。 涡流的形成必须 具备存在交变磁场和 导体处于